實驗3.5 研究活植物組織的滲透
(P. 18)
目標：研究活植物組織在不同濃度蔗糖溶液的滲透情況。
生物原理及實驗設計：[11分]
活植物組織的細胞膜有差異透性 (1)性，水分子會根據水勢梯度 (1)
透過滲透進入或離開細胞，細胞的體積和重量因此增加或減少，而整個組織
(如馬鈴薯)
的體積或質量也因此而改變。
本實驗把馬鈴薯條放置在不同濃度蔗糖溶液，量度其體積和重量的改變，以研究植物組織在不同濃度溶液的滲透情況。
實驗的自變項
/ 獨立變項為蔗糖溶液濃度 (1)。
應變項為薯條的滲透情況，可以薯條長度 (1) 和重量 (1)(2)
作量度及
表達。為使實驗所有裝置都在公平的情況進行，不同裝置的任何兩項控制變項 (2) (溶液體積, 沉浸時間 都要控制相同不變。
為使結果為有效及有意義，實驗假設
薯條內所有細胞的水勢相若 (1)。
預期結果：
放置在蒸餾水的馬鈴薯長度及重量增加 (1), 放置在10%濃度蔗糖溶液的變化不明顯 (1), 放置在20%蔗糖溶液的長度和重量都減少 (1)
儀器及材料：
|
每組 (2
– 3人)
大試管
燒杯
(100 cm3)
量筒 (20
cm3)
鑷子
刀
木塞鑽孔器
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9枝
2個
1個
1把
1把
1支
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保鮮紙
紙巾
蔗糖溶液
(20%)
蒸餾水
新鮮馬鈴薯
電子秤
|
數張
數張
200cm3
100cm3
1個
1座
|
步驟：(參考P. 18) [8分]
1.
根據以下稀釋表，利用蒸餾水及20%蔗糖溶液，分別製備80 cm3以下樣本溶液：
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樣本溶液濃度
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0% (蒸餾水)
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10%
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20%
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蒸餾水體積
(cm3)
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80
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40(1)
|
0
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20%蔗糖溶液體積 (cm3)
|
0
|
40(1)
|
80(1)
|
|
樣本溶液最後體積 (cm3)
|
80
|
80
|
80
|
2.
在3枝試管 (標示為A1至A3)
各加入20cm3的蒸餾水；3枝試管
(B1至B3)
各加入20cm3
10% 蔗糖溶液；另外3枝試管
(C1至C3)
各加入20cm3
20% 蔗糖溶液。
3.
用木塞鑽孔器從馬鈴薯鑽出9條薯條，然後把薯條切成2 cm長。確保薯條沒有著薯皮，
因為馬鈴薯的外皮是不透水的 (1)，水分子不能藉滲透穿過外皮附著馬鈴薯的外皮都會影響實驗結果 (1)
4.
用紙巾吸去薯條表面的水份，目的是吸去薯條表面的水份 (1)，以免薯條表面的水份會增加薯條的重量，引致誤差，影響實驗結果 (1)。
然後立即用電子秤量度每條薯條的重量。把各薯條的重量記錄於下表：(1)
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薯條
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A1
|
A2
|
A3
|
B1
|
B2
|
B3
|
C1
|
C2
|
C3
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|
重量 (g)
|
?
|
?
|
?
|
?
|
?
|
?
|
?
|
?
|
?
|
5.
把已記錄重量的薯條分別放入下表所示的大試管，然後用保鮮紙封口，讓大試管靜置30分鐘。
|
試管
|
A1
|
A2
|
A3
|
B1
|
B2
|
B3
|
C1
|
C2
|
C3
|
|
內含溶液
|
蒸餾水
(0%蔗糖溶液)
|
10% 蔗糖溶液
|
20cm3
20% 蔗糖溶液
|
||||||
6.
小心取出薯條。用紙巾輕輕吸去薯條表面的水份，然後立即用電子秤逐一量度薯條的重量，並作記錄。另外，用直尺量度薯條的長度，記錄薯條在實驗結束時的長度。
7.
利用以下算式，計算薯條重量的改變百分率，及長度改變百分比率。
實驗結束時薯條的平均重量/長度
- 實驗開始時薯條的平均重量/長度
平均重量/長度
=
----------------------------------------------------------------------------------------------
X 100%
改變百分率(%) 實驗開始時薯條的平均重量/長度
結果：[3分]
下表顯示不同濃度溶液對薯條重量改變的影響。
|
大試管內的液體
|
實驗開始時馬鈴薯條的重量 (g)
|
實驗結束時馬鈴薯條的重量 (g)
|
平均重量的改變百分率
(%)
|
||||
|
大試管
|
平均值
|
大試管
|
平均值
|
||||
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蒸餾水
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A1
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|
A1
|
|
|
|
|
A2
|
|
A2
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|
||||
|
A3
|
|
A3
|
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||||
|
10%蔗糖溶液
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B1
|
|
|
B1
|
|
|
|
|
B2
|
|
B2
|
|
||||
|
B3
|
|
B3
|
|
||||
|
20%蔗糖溶液
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C1
|
|
|
C1
|
|
|
|
|
C2
|
|
C2
|
|
||||
|
C3
|
|
C3
|
|
||||
下表顯示不同濃度溶液對薯條長度改變的影響。
|
大試管內的液體
|
實驗開始時馬鈴薯條的重量 (cm)
|
實驗結束時馬鈴薯條的重量 (cm)
|
平均重量的改變百分率
(%)
|
||||
|
大試管
|
平均值
|
大試管
|
平均值
|
||||
|
蒸餾水
|
A1
|
|
|
A1
|
|
|
|
|
A2
|
|
A2
|
|
||||
|
A3
|
|
A3
|
|
||||
|
10%蔗糖溶液
|
B1
|
|
|
B1
|
|
|
|
|
B2
|
|
B2
|
|
||||
|
B3
|
|
B3
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|
20%蔗糖溶液
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C1
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|
|
C1
|
|
|
|
|
C2
|
|
C2
|
|
||||
|
C3
|
|
C3
|
|
||||
原始數據夠詳盡(1); 處理數據: 平均值(1), 計算(1)
結果詮釋：[9分]
1
描述並解釋薯條在蒸餾水內的重量和長度變化。(3)
浸在蒸餾水的薯條的重量/長度增加 (1)，因為蒸餾水的水勢較馬鈴薯細胞高 (1)，水藉滲透淨進入馬鈴薯細胞 (1)。
2
描述並解釋薯條在10%蔗糖溶液內的重量和長度變化。(3)
浸在 10％蔗糖溶液的薯條的重量改變不大 (1)，因為 10 ％蔗糖溶液的水勢與馬鈴薯組織相若(1)，水分子沒有淨移動 (1). [Con: 沒有滲透作用進行…]
3
描述並解釋薯條在20%蔗糖溶液內的重量和長度變化。(3)
浸在20%蔗糖溶液的薯條的重量會減少 (1)，因為20%蔗糖溶液的水勢較馬鈴薯細胞低 (1)，水藉滲透淨離開馬鈴薯細胞 (1)。
討論：[8分]
1
為什麼要確保沒有薯皮附著薯條。(2) 外皮是不透水的 (1)，附著馬鈴薯的外皮都會影響實驗結果 (1)
2
為什麼量度薯條的重量前，要先用紙巾吸去薯條表面的水份？(2)
薯條表面的水份會增加薯條的重量 (1)，引致誤差，影響實驗結果 (1)。
3
為什麼要用保鮮紙蓋好大試管口？(2) 防止水份蒸發 (1)，否則會改變裝置中液體的濃度/水勢，影響實驗結果 (1)。
4
為什麼把薯條從管取出和用紙巾吸去水份後，要立即量度它的重量和長度？(2)
防止因為薯條暴露在空氣中會蒸發水分 (1)，從而影響其長度或重量 (1)。
|
挑戰題 [額外6分]
試建議一個進一步的探究，以找出馬鈴薯組織/細胞的水勢。簡述及解釋你的實驗設計。
製備一系列不同濃度的蔗糖溶液 (1) (例如0%, 5%, 10%, 15%, 20%)
把薯條放置在不同濃度的蔗糖溶液, 再量度其長度及重量改變百分比 (1)
把數據繪畫成一幅線圖, 顯示在不同濃度的蔗糖溶液的長度或重量改變百分比 (1)
從線圖找出0%改變的蔗糖溶液濃度 (1)
此濃度的水勢與細胞的水勢相等 (1), 因為沒有水的淨移動 (1)
|
結論：[2分]
活植物組織具差異透性 (1)。
把活植物組織置於不同水勢的溶液時，滲透會發生 (1)
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