质壁分离及质壁分离复原实验

1、“观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原实验”的解读 杨重云(舟山中学 316000一、几个概念1.半透膜:是指一些物质可以透过,另一些物质不能透过的多孔性薄膜,如玻璃纸可 以让水分子透过,蔗糖分子则不能。2.渗透作用:是指水分子(或其他溶剂分子透过半透膜,从低浓度溶液向高浓度溶 液的扩散。渗透作用产生必须具备两个条件:半透膜和半透膜两侧的溶液具有浓度差。 3.原生质层:是指细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质。由于膜具有选择透过性, 所以原生质层相当于一层半透膜,并且原生质层两测的溶液通常具有浓度差,因此,当成熟 的植物细胞与外界溶液接触时,细胞液就会通过原生质层与外界溶液发生渗透作用。二

2、、实验原理把成熟的植物细胞放置在某些对细胞无毒害的物质溶液中,当细胞液的浓度小于外界溶 液的浓度时,细胞液中的水分子就透过原生质层进入到外界溶液中,使原生质层和细胞壁都 出现一定程度的收缩。由于原生质层比细胞壁的收缩性大,当细胞不断失水时,原生质层就 会与细胞壁逐渐分离开来,也就是逐渐发生了质壁分离。当细胞液的浓度大于外界溶液的浓 度时,外界溶液中的水分子就通过原生质层进入到细胞液中,发生质壁分离的细胞的整个原 生质层会慢慢地恢复成原来的状态,使植物细胞逐渐发生质壁分离复原。三、方法步骤 四、成功的关键1.实验材料的选择:最常用的实验材料是紫色洋葱鳞片叶,紫色大液泡十分明显,能 方便地观察到质

3、壁分离及复原的过程。所选择材料都必须是活细胞,因为只有活细胞的原生 质层才具有选择透过性,否则将不会出现质壁分离和复原的现象。未选择紫色洋葱作材料, 实验效果差,原因是由于不具紫色的洋葱,细胞液无颜色,因此分辨不清,并不是不会发生 质壁分离和复原。2.试剂种类的选择:使细胞发生质壁分离的试剂不止一种蔗糖,只要对细胞没有毒害 作用即可。常用的试剂是 0.3g/mL的蔗糖溶液,用 0.3g/mL的蔗糖溶液做分离试剂时,细胞 发生质壁分离和复原的速度比较缓慢,便于观察变化过程。用适当浓度的乙醇、乙二醇、甘 油溶液、硝酸钾溶液也可以观察到质壁分离现象,但这些物质可以通过原生质层进入细胞, 导致细胞液浓

4、度变大,细胞又通过渗透作用吸水,从而会自动复原。3.试剂浓度的选择:试剂的浓度影响细胞质壁分离的速度,试剂浓度越高,发生质壁 分离的速度越快, 但试剂浓度过高, 细胞会过度失水而死亡, 无法复原。 所用试剂浓度过低, 导致质壁分离过慢,影响对实验结果的观察。4.取材:撕取的鳞片叶颜色越深越容易观察,撕下的表皮能看到紫色,又不带有叶肉 细胞时效果最好。5.引流:在显微镜载物台上进行引流换液操作,不要一次滴液太多,以免污染物镜镜 头。五、拓展应用1.实验结果说明原生质层是选择透过性膜,成熟的植物细胞处在一定浓度的溶液中就 构成了渗透系统。2.测定细胞液的浓度。原生质层相当于一层半透膜,所以水分子可

5、以自由通过,而蔗 糖等大分子物质却不能通过。将细胞放入具有浓度梯度的一系列蔗糖溶液中,观察质壁分离 和复原的情况,即可测定该细胞的浓度范围。3.判断植物细胞的死活。只有活细胞的原生质层才可以看作半透膜,才有质壁分离和 复原现象,如细胞死亡,原生质层的结构破坏,半透膜性质消失,不能产生质壁分离和复原 现象。4.显微镜下观察细胞膜。正常植物细胞的细胞膜很薄。又紧贴细胞壁,不易看到,质 壁分离后,原生质层的最外面即为细胞膜。特别提醒:动物细胞也会发生渗透作用, 但由于没有细胞壁, 不会发生质壁分离和复原。 六、考题传真1. (08广东生物 观察在 0.3g/mL蔗糖溶液中的洋葱表皮细胞, 发现中央液

6、泡逐渐变小, 说明(A .细胞壁相当于一层半透膜 B .洋葱表皮细胞是活的C .此时蔗糖溶液浓度小于细胞液浓度 D .细胞壁收缩导致中央液泡失水解析:原生质层相当于一层半透膜,此时蔗糖溶液浓度大于细胞液浓度,细胞渗透失水 收缩、中央液泡逐渐变小,能说明洋葱表皮细胞是活的。答案:B2. (07广东生物用洋葱鳞片叶表皮制备“观察细胞质壁分离实验”的临时装片,观察 细胞的变化。下列有关实验操作和结果的叙述,正确的是(A .将装片在酒精灯上加热后,再观察细胞质壁分离现象B .在盖玻片一侧滴入清水,细胞吸水膨胀但不会破裂C .用不同浓度的硝酸钾溶液处理细胞后,均能观察到质壁分离复原现象D .当质壁分离不

7、能复原时,细胞仍具正常生理功能解析:装片在酒精灯上加热会使细胞死亡,而死亡的细胞不会发生质壁分离;在盖玻片 一侧滴人清水,细胞会吸水膨胀,由于植物细胞具有细胞壁,细胞壁具有保护作用,因而细 胞不会破例;过高浓度的硝酸钾会使植物细胞失水过多而死亡,因而也就看不到质壁分离复 原现象;质壁分离不能复原,说明细胞失水过多而死亡了,因此不具有正常生理功能。 答案:B3. (06江苏生物将一植物细胞放入 KNO 3溶液中,一段时间后发生了质壁分离,下列 说法不正确的是(A .此细胞是活细胞B .原生质层具有选择透过性C .发生质壁分离的细胞一段时间后可自动质壁分离复原D .原生质层两侧溶液存在浓度差, K

8、NO 3溶液浓度低于细胞液浓度解析:放入 KNO 3溶液中的细胞发生质壁分离,则说明 KNO 3溶液的浓度大于细胞液浓 度,细胞失水而发生质壁分离。过一会儿又会自动质壁分离复原是因为 K +和 NO 3-被主动吸 收进入细胞内,提高了细胞液浓度,进而细胞又吸水而复原。答案:D4. (06广东生物以紫色洋葱鳞茎表皮为材料观察植物细胞质壁分离现象,下列叙述错 误的是(A. 在发生质壁分离的细胞中能观察到紫色中央液泡逐渐缩小B .滴加 30%的蔗糖溶液比 10%蔗糖溶液引起细胞质壁分离所需时间短C .发生质壁分离的细胞放入清水中又复原,说明细胞保持活性D .用高浓度的 NaCl 溶液代替蔗糖溶液不能

9、引起细胞质壁分离解析:细胞在发生质壁分离的过程中要出现失水现象,失去的水分主要来源于液泡,这 时会看到液泡体积变少,紫色变深,故 A 项正确;质壁分离实验的原理是细胞的渗透作用, 当外界溶液浓度越大时细胞越容易失水,质壁分离所需时间越短,故 B 项正确;质壁分离和 复原现象是活细胞所具有的生命现象, 故 C 项正确, 质壁分离实验的原理是细胞的渗透作用, 当外界溶液浓度越大时细胞越容易失水,质壁分离现象越明显,但有可能使细胞死亡不能再 发生质壁分离复原现象,故 D 项错误。答案:D5. (08上海生物在保持细胞存活的条件下,蔗糖溶液浓度与萝卜条质量变化的关系如 下图。若将处于 b 浓度溶液中的

10、萝卜条移入 a 浓度溶液中,则该萝卜条的质量将(A .不变B .增大C .减小D .先增后减解析:在保持细胞存活的状态下, 萝卜条放入一定浓度的蔗糖溶液中, 会发生渗透失水, 且蔗糖溶液越大,失水越快,萝卜条的质量将越小。从图像中可知,在 b 条件下,萝卜条已 经失水, 再入到较低浓度的溶液中, 细胞会吸收一定时的水分, 故萝卜条的质量会有所增大。答案:B6. (2005上海生物将盛有一定浓度蔗糖溶液的透析袋口扎紧后浸于蒸馏水中,下图表 解析:由于蔗糖不能透过半透膜(即透析袋 ,所以把装有蔗糖溶液的透析袋侵入蒸馏 水中,会不断吸水,溶液浓度会越来越低。 答案:B 。7. (08江苏生物 某同学

11、进行实验,甲图为实验开始状态, 乙图为实验结束状态。请在乙 图所示实验结果的基础上继续实验,探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。 增添的实验材料:蔗糖酶溶液、斐林试剂、试管、滴管、水浴锅等。 (1设计出继续实验的简要步骤: ; 。 (2预测实验现象并作出结论。 解析:本实验的设计思路主要有两个:证明出蔗糖被水解, 蔗糖的水解产物是葡萄糖, 用斐林试剂检验即可;观察 a 、 b 两管液面高度差的变化,如果差值增大,则说明能透过, 否则不能。本题考查探究实验的设计能力以及对实验结果的处理能力,是难度比较大的题。 注意探究实验的设计思路:分组编号,填材料,并设置对照组,在除变量以外的其他 条件适宜的条件下完成实验过程 (保证单一变量 ,观察现象,记录结果。探究实验和验证 实验的主要区别是探究实验的结果不确定,可能有多个,而验证实验的结果只有一个。 答案:(1 向 a 、 b 两管分别加入等量蔗糖酶溶液,水浴加热(或隔水加热 U 型管至 适宜温度,观察 a 、 b 两管内液面的变化 吸取 a 、 b 两管内适