實驗3.5 研究活植物組織的滲透

生物原理及實驗設計：[15]

活植物組織的細胞膜有 差異透性 (1)，水分子會根據 水勢梯度 (1) 透過滲透作用進入或離開細胞，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) 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)

步驟：(參考P. 17)

1.      分別把3個燒杯內加入50cm³的蒸餾水、10%蔗糖溶液和20%蔗糖溶液。

2.      用木塞鑽孔器從馬鈴薯鑽出9條薯條，然後把薯條切成5cm長。要確保沒有著薯皮，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)                                                                                                                                       。

3.      用紙巾輕輕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)。然後用電子秤量度每條薯條的重量。

結果：[3]

下表顯示不同濃度溶液對薯條重量改變的影響。

燒杯內 的液體	實驗開始時的重量 (g)					實驗結束時的重量 (g)				重量改變 百分率 (%)*
	薯條 1	薯條 2	薯條 3	平均值	薯條 1		薯條 2	薯條 3	平均值
蒸餾水
10%蔗糖溶液
20%蔗糖溶液

下表顯示不同濃度溶液對薯條長度改變的影響。

燒杯內 的液體	實驗開始時的長度 (cm)					實驗結束時的長度 (cm)				長度改變 百分率 (%)#
	薯條 1	薯條 2	薯條 3	平均值	薯條 1		薯條 2	薯條 3	平均值
蒸餾水
10%蔗糖溶液
20%蔗糖溶液

註：    *重量改變百分率

             = (實驗結束時的平均重量 – 實驗開始時的平均重量) X 100%

                                         實驗開始時的平均重量

            #長度改變百分率

             = (實驗結束時的平均長度 – 實驗開始時的平均長度) X 100%

                                         實驗開始時的平均長度

原始數據夠詳盡(1); 處理數據: 平均值(1), 計算(1)

結果演繹：[9]

1          描述並解釋薯條在蒸餾水內的重量和長度變化。

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。

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。

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]

1          為什麼要確保沒有薯皮附著薯條。

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？

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燒杯？

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          為什麼把薯條從燒杯取出和用紙巾吸去水份後，要立即量度它的重量和長度？

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]

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)