“觀察洋蔥表皮細(xì)胞的質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復(fù)原實(shí)驗(yàn)”的解讀

1、“觀察洋蔥表皮細(xì)胞的質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復(fù)原實(shí)驗(yàn)”的解讀楊重云（舟山中學(xué)316000）一、幾個(gè)概念1半透膜：是指一些物質(zhì)可以透過，另一些物質(zhì)不能透過的多孔性薄膜，如玻璃紙可以讓水分子透過，蔗糖分子則不能。2滲透作用：是指水分子（或其他溶劑分子）透過半透膜，從低濃度溶液向高濃度溶液的擴(kuò)散。滲透作用產(chǎn)生必須具備兩個(gè)條件：半透膜和半透膜兩側(cè)的溶液具有濃度差。3原生質(zhì)層：是指細(xì)胞膜、液泡膜和這兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)。由于膜具有選擇透過性，所以原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜，并且原生質(zhì)層兩測(cè)的溶液通常具有濃度差，因此，當(dāng)成熟的植物細(xì)胞與外界溶液接觸時(shí)，細(xì)胞液就會(huì)通過原生質(zhì)層與外界溶液發(fā)生滲透作用。二、實(shí)驗(yàn)原理把成熟

2、的植物細(xì)胞放置在某些對(duì)細(xì)胞無毒害的物質(zhì)溶液中，當(dāng)細(xì)胞液的濃度小于外界溶液的濃度時(shí)，細(xì)胞液中的水分子就透過原生質(zhì)層進(jìn)入到外界溶液中，使原生質(zhì)層和細(xì)胞壁都出現(xiàn)一定程度的收縮。由于原生質(zhì)層比細(xì)胞壁的收縮性大，當(dāng)細(xì)胞不斷失水時(shí)，原生質(zhì)層就會(huì)與細(xì)胞壁逐漸分離開來，也就是逐漸發(fā)生了質(zhì)壁分離。當(dāng)細(xì)胞液的濃度大于外界溶液的濃度時(shí)，外界溶液中的水分子就通過原生質(zhì)層進(jìn)入到細(xì)胞液中，發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞的整個(gè)原生質(zhì)層會(huì)慢慢地恢復(fù)成原來的狀態(tài)，使植物細(xì)胞逐漸發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原。三、方法步驟項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果制作臨時(shí)裝片與觀察制作臨時(shí)裝片用鑷子撕取紫色洋蔥鱗片葉的外表皮約0.5cm2，放在載玻片預(yù)先滴的水滴中，展平后蓋上蓋

3、玻片。注意不要帶葉肉部分。觀察先用低倍鏡找到紫色洋蔥表皮細(xì)胞，并移到視野中央，然后換上高倍鏡觀察。這時(shí)可看到紫色洋蔥表皮細(xì)胞中紫色的大液泡，還可以看到原生質(zhì)層（原生質(zhì)體）與細(xì)胞壁緊貼在一起。細(xì)胞質(zhì)壁分離滴蔗糖溶液在載物臺(tái)上，從蓋玻片的一側(cè)滴入0.3g/mL的蔗糖溶液，在蓋玻片的另一側(cè)用吸水紙吸引。這樣重復(fù)34次，洋蔥表皮細(xì)胞就浸潤(rùn)在蔗糖溶液中。觀察這時(shí)在高倍鏡下可以觀察到，細(xì)胞中的液泡逐漸變小，顏色逐漸變深，原生質(zhì)層（原生質(zhì)體）開始在邊角與細(xì)胞壁分離，最后完全分離。質(zhì)壁分離復(fù)原滴清水接著在蓋玻片的一側(cè)滴入清水，在另一側(cè)用吸水紙吸引，這樣重復(fù)34次，洋蔥表皮細(xì)胞就浸潤(rùn)在清水中。觀察這時(shí)在高倍鏡下

4、可以觀察到，細(xì)胞中的液泡逐漸脹大，顏色也逐漸變淺，原生質(zhì)層又逐漸貼著細(xì)胞壁。結(jié)論上述實(shí)驗(yàn)表明：細(xì)胞液和外界溶液通過原生質(zhì)層確實(shí)發(fā)生了滲透作用。在細(xì)胞液的濃度低于外界溶液的濃度時(shí)，洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞就失水，發(fā)生質(zhì)壁分離；在細(xì)胞液的濃度高于外界溶液的濃度時(shí)，洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞就吸水，已出現(xiàn)質(zhì)壁分離的細(xì)胞，發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原。細(xì)胞能否從外界吸收水分取決于細(xì)胞液的濃度和外界溶液濃度的高低。當(dāng)細(xì)胞液的濃度高于外界溶液的濃度時(shí)，細(xì)胞就吸水，否則就失水。四、成功的關(guān)鍵1實(shí)驗(yàn)材料的選擇：最常用的實(shí)驗(yàn)材料是紫色洋蔥鱗片葉，紫色大液泡十分明顯，能方便地觀察到質(zhì)壁分離及復(fù)原的過程。所選擇材料都必須是活細(xì)胞，因?yàn)橹挥谢?/p>

5、細(xì)胞的原生質(zhì)層才具有選擇透過性，否則將不會(huì)出現(xiàn)質(zhì)壁分離和復(fù)原的現(xiàn)象。未選擇紫色洋蔥作材料，實(shí)驗(yàn)效果差，原因是由于不具紫色的洋蔥，細(xì)胞液無顏色，因此分辨不清，并不是不會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離和復(fù)原。2試劑種類的選擇：使細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離的試劑不止一種蔗糖，只要對(duì)細(xì)胞沒有毒害作用即可。常用的試劑是0.3g/mL的蔗糖溶液，用0.3g/mL的蔗糖溶液做分離試劑時(shí)，細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離和復(fù)原的速度比較緩慢，便于觀察變化過程。用適當(dāng)濃度的乙醇、乙二醇、甘油溶液、硝酸鉀溶液也可以觀察到質(zhì)壁分離現(xiàn)象，但這些物質(zhì)可以通過原生質(zhì)層進(jìn)入細(xì)胞，導(dǎo)致細(xì)胞液濃度變大，細(xì)胞又通過滲透作用吸水，從而會(huì)自動(dòng)復(fù)原。3試劑濃度的選擇：試劑的濃度

6、影響細(xì)胞質(zhì)壁分離的速度，試劑濃度越高，發(fā)生質(zhì)壁分離的速度越快，但試劑濃度過高，細(xì)胞會(huì)過度失水而死亡，無法復(fù)原。所用試劑濃度過低，導(dǎo)致質(zhì)壁分離過慢，影響對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的觀察。4取材：撕取的鱗片葉顏色越深越容易觀察，撕下的表皮能看到紫色，又不帶有葉肉細(xì)胞時(shí)效果最好。5引流：在顯微鏡載物臺(tái)上進(jìn)行引流換液操作，不要一次滴液太多，以免污染物鏡鏡頭。五、拓展應(yīng)用1實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明原生質(zhì)層是選擇透過性膜，成熟的植物細(xì)胞處在一定濃度的溶液中就構(gòu)成了滲透系統(tǒng)。2測(cè)定細(xì)胞液的濃度。原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜，所以水分子可以自由通過，而蔗糖等大分子物質(zhì)卻不能通過。將細(xì)胞放入具有濃度梯度的一系列蔗糖溶液中，觀察質(zhì)壁分離和復(fù)原的

7、情況，即可測(cè)定該細(xì)胞的濃度范圍。3判斷植物細(xì)胞的死活。只有活細(xì)胞的原生質(zhì)層才可以看作半透膜，才有質(zhì)壁分離和復(fù)原現(xiàn)象，如細(xì)胞死亡，原生質(zhì)層的結(jié)構(gòu)破壞，半透膜性質(zhì)消失，不能產(chǎn)生質(zhì)壁分離和復(fù)原現(xiàn)象。4顯微鏡下觀察細(xì)胞膜。正常植物細(xì)胞的細(xì)胞膜很薄。又緊貼細(xì)胞壁，不易看到，質(zhì)壁分離后，原生質(zhì)層的最外面即為細(xì)胞膜。特別提醒：動(dòng)物細(xì)胞也會(huì)發(fā)生滲透作用，但由于沒有細(xì)胞壁，不會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離和復(fù)原。六、考題傳真1（08廣東生物）觀察在0.3g/mL蔗糖溶液中的洋蔥表皮細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)中央液泡逐漸變小，說明（）A細(xì)胞壁相當(dāng)于一層半透膜B洋蔥表皮細(xì)胞是活的C此時(shí)蔗糖溶液濃度小于細(xì)胞液濃度D細(xì)胞壁收縮導(dǎo)致中央液泡失水解析：原

8、生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜，此時(shí)蔗糖溶液濃度大于細(xì)胞液濃度，細(xì)胞滲透失水收縮、中央液泡逐漸變小，能說明洋蔥表皮細(xì)胞是活的。答案：B2（07廣東生物）用洋蔥鱗片葉表皮制備“觀察細(xì)胞質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)”的臨時(shí)裝片，觀察細(xì)胞的變化。下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)操作和結(jié)果的敘述，正確的是（）A將裝片在酒精燈上加熱后，再觀察細(xì)胞質(zhì)壁分離現(xiàn)象B在蓋玻片一側(cè)滴入清水，細(xì)胞吸水膨脹但不會(huì)破裂C用不同濃度的硝酸鉀溶液處理細(xì)胞后，均能觀察到質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象D當(dāng)質(zhì)壁分離不能復(fù)原時(shí)，細(xì)胞仍具正常生理功能解析：裝片在酒精燈上加熱會(huì)使細(xì)胞死亡，而死亡的細(xì)胞不會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離；在蓋玻片一側(cè)滴人清水，細(xì)胞會(huì)吸水膨脹，由于植物細(xì)胞具有細(xì)胞壁，細(xì)胞壁具有保

9、護(hù)作用，因而細(xì)胞不會(huì)破例；過高濃度的硝酸鉀會(huì)使植物細(xì)胞失水過多而死亡，因而也就看不到質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象；質(zhì)壁分離不能復(fù)原，說明細(xì)胞失水過多而死亡了，因此不具有正常生理功能。答案：B3（06江蘇生物）將一植物細(xì)胞放入KNO3溶液中，一段時(shí)間后發(fā)生了質(zhì)壁分離，下列說法不正確的是（ ）A此細(xì)胞是活細(xì)胞B原生質(zhì)層具有選擇透過性C發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞一段時(shí)間后可自動(dòng)質(zhì)壁分離復(fù)原D原生質(zhì)層兩側(cè)溶液存在濃度差，KNO3溶液濃度低于細(xì)胞液濃度解析：放入KNO3溶液中的細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離，則說明KNO3溶液的濃度大于細(xì)胞液濃度，細(xì)胞失水而發(fā)生質(zhì)壁分離。過一會(huì)兒又會(huì)自動(dòng)質(zhì)壁分離復(fù)原是因?yàn)镵+和NO3-被主動(dòng)吸收進(jìn)入細(xì)胞

10、內(nèi)，提高了細(xì)胞液濃度，進(jìn)而細(xì)胞又吸水而復(fù)原。答案：D4（06廣東生物）以紫色洋蔥鱗莖表皮為材料觀察植物細(xì)胞質(zhì)壁分離現(xiàn)象，下列敘述錯(cuò)誤的是（）A. 在發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞中能觀察到紫色中央液泡逐漸縮小B滴加30的蔗糖溶液比10蔗糖溶液引起細(xì)胞質(zhì)壁分離所需時(shí)間短C發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞放入清水中又復(fù)原，說明細(xì)胞保持活性D用高濃度的NaCl溶液代替蔗糖溶液不能引起細(xì)胞質(zhì)壁分離解析：細(xì)胞在發(fā)生質(zhì)壁分離的過程中要出現(xiàn)失水現(xiàn)象，失去的水分主要來源于液泡，這時(shí)會(huì)看到液泡體積變少，紫色變深，故A項(xiàng)正確；質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)的原理是細(xì)胞的滲透作用，當(dāng)外界溶液濃度越大時(shí)細(xì)胞越容易失水，質(zhì)壁分離所需時(shí)間越短，故B項(xiàng)正確；質(zhì)壁分離

11、和復(fù)原現(xiàn)象是活細(xì)胞所具有的生命現(xiàn)象，故C項(xiàng)正確，質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)的原理是細(xì)胞的滲透作用，當(dāng)外界溶液濃度越大時(shí)細(xì)胞越容易失水，質(zhì)壁分離現(xiàn)象越明顯，但有可能使細(xì)胞死亡不能再發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：D5（08上海生物）在保持細(xì)胞存活的條件下，蔗糖溶液濃度與蘿卜條質(zhì)量變化的關(guān)系如下圖。若將處于b濃度溶液中的蘿卜條移入a濃度溶液中，則該蘿卜條的質(zhì)量將（ ）A不變B增大C減小D先增后減解析：在保持細(xì)胞存活的狀態(tài)下，蘿卜條放入一定濃度的蔗糖溶液中，會(huì)發(fā)生滲透失水，且蔗糖溶液越大，失水越快，蘿卜條的質(zhì)量將越小。從圖像中可知，在b 條件下，蘿卜條已經(jīng)失水，再入到較低濃度的溶液中，細(xì)胞會(huì)吸收一定時(shí)的水

12、分，故蘿卜條的質(zhì)量會(huì)有所增大。答案：B時(shí)間蔗糖溶液濃度A時(shí)間蔗糖溶液濃度D時(shí)間蔗糖溶液濃度B時(shí)間蔗糖溶液濃度C6（2005上海生物）將盛有一定濃度蔗糖溶液的透析袋口扎緊后浸于蒸餾水中，下圖表示透析袋中蔗糖溶液濃度與時(shí)間的關(guān)系，正確的是（ ）解析：由于蔗糖不能透過半透膜（即透析袋），所以把裝有蔗糖溶液的透析袋侵入蒸餾水中，會(huì)不斷吸水，溶液濃度會(huì)越來越低。答案：B。7(08江蘇生物)某同學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，甲圖為實(shí)驗(yàn)開始狀態(tài)，乙圖為實(shí)驗(yàn)結(jié)束狀態(tài)。請(qǐng)?jiān)谝覉D所示實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，探究蔗糖的水解產(chǎn)物能否通過半透膜。增添的實(shí)驗(yàn)材料：蔗糖酶溶液、斐林試劑、試管、滴管、水浴鍋等。（1）設(shè)計(jì)出繼續(xù)實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)要步驟： ； 。（2）預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并作出結(jié)論。解析：本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路主要有兩個(gè)：證明出蔗糖被水解，蔗糖的水解產(chǎn)物是葡萄糖，用斐林試劑檢驗(yàn)即可；觀察a、b兩管液面高度差的變化，如果差值增大，則說明能透過，否則不能。本題考查探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)能力以及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理能力，是難度比較大的題。注意探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路：分組編號(hào)，填材料，并設(shè)置對(duì)照組，在除變量以外的其他條件適宜的條件下完成實(shí)驗(yàn)過程(保證單一變量)，觀察現(xiàn)象，記錄結(jié)果。探究實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的主要區(qū)別是探究實(shí)驗(yàn)的結(jié)果不確定，可能有多個(gè)，而驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的結(jié)果只有一個(gè)。答案：（1）向a、b兩管分