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第三章细胞的代谢活动：观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原第三章细胞的代谢一、活动原理1．原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大。2．当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞渗透失水，原生质层收缩进而引起质壁分离。3．当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，细胞渗透吸水，使质壁分离复原。第三章细胞的代谢二、方法步骤项目实验过程及结果制作临时装片用镊子撕取紫色洋葱鳞片叶的外表皮约0.5cm2，放在载玻片预先滴的水滴中，展平后盖上盖玻片。注意不要带叶肉部分观察先用低倍镜找到紫色洋葱表皮细胞，并移到视野中央，然后换上高倍镜观察。这时可看到紫色洋葱表皮细胞中紫色的大液泡，还可以看到原生质层与细胞壁紧贴在一起第三章细胞的代谢项目实验过程及结果细胞质壁分离滴蔗糖溶液在载物台上，从盖玻片的一侧滴入0.3g/mL的蔗糖溶液，在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引。这样重复3～4次，洋葱表皮细胞就浸润在蔗糖溶液中观察这时在高倍镜下可以观察到，细胞中的液泡逐渐变小，颜色逐渐变深，原生质层开始在边角与细胞壁分离，最后完全分离第三章细胞的代谢项目实验过程及结果质壁分离复原滴清水接着在盖玻片的一侧滴入清水，在另一侧用吸水纸吸引，这样重复3～4次，洋葱表皮细胞就浸润在清水中观察这时在高倍镜下可以观察到，细胞中的液泡逐渐胀大，颜色也逐渐变浅，原生质层又逐渐贴着细胞壁结论在细胞液的浓度低于外界溶液的浓度时，洋葱鳞片叶表皮细胞就失水，发生质壁分离；在细胞液的浓度高于外界溶液的浓度时，洋葱鳞片叶表皮细胞就吸水，已出现质壁分离的细胞，发生质壁分离复原第三章细胞的代谢三、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性，否则将不会出现质壁分离和复原的现象。第三章细胞的代谢2．试剂种类的选择：使细胞发生质壁分离的试剂不止蔗糖一种，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，导致细胞液浓度变大，细胞又通过渗透作用吸水，从而会自动复原。第三章细胞的代谢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。第三章细胞的代谢四、拓展应用1．实验结果说明原生质层是选择透性膜，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，即可测定该细胞液的浓度范围。第三章细胞的代谢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。第三章细胞的代谢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。第三章细胞的代谢实战演练(专项提能，小试牛刀)1.若右图表示植物细胞渗透作用的图解，下列说法中错误的是()A．植物细胞的原生质层相当于一层半透膜B．一定条件下，活的、成熟的植物细胞能发生渗透失水或吸水C．当溶液甲的浓度＞细胞液乙的浓度时，细胞发生渗透失水，当细胞液乙的浓度＞溶液甲的浓度时，细胞发生渗透吸水第三章细胞的代谢解析：选D。植物细胞的原生质层具有选择透性，相当于一层半透膜，A项正确；在C所述条件下，活的、成熟的植物细胞能发生渗透失水或吸水，B、C项都正确；当细胞内外溶液浓度相等时，细胞渗透失水和吸水达到动态平衡，进出细胞的水分相当，D项错误。第三章细胞的代谢2．利用紫色的洋葱外表皮细胞和不同浓度的蔗糖溶液，可以探究细胞质壁分离和复原。下列有关该活动的叙述正确的是()A．该活动只是观察了质壁分离和复原现象，没有设计对照实验B．在逐渐发生质壁分离的过程中，细胞的吸水能力逐渐增强C．将装片在酒精灯上加热后，再观察质壁分离现象D．不同浓度蔗糖溶液下发生质壁分离的细胞,滴加清水后都能复原第三章细胞的代谢解析：选B。该实验设计属于前后对照，A项错误；在细胞发生质壁分离的过程中，由于细胞不断失水，其细胞液浓度越来越大，吸水能力越来越强，B项正确；本活动无需加热，C项错误；在高浓度的蔗糖溶液下，植物细胞可能会过度失水，质壁分离过于严重导致细胞死亡，滴加清水不能再复原，D项错误。第三章细胞的代谢3．(2011·高考天津卷)将紫色洋葱鳞片叶表皮细胞浸润在0.3g/mL的蔗糖溶液中，1分钟后进行显微观察，结果见下图。下列叙述错误的是()第三章细胞的代谢A．图中L是细胞壁，M是液泡，N是细胞质B．将视野中的细胞浸润在清水中，原生质体会逐渐复原C．实验说明细胞膜与细胞壁在物质透过性上存在显著差异D．洋葱根尖分生区细胞不宜作为该实验的实验材料解析：选A。N应该是充满外界溶液(蔗糖溶液)的细胞壁与原生质层分离后之间的部分。第三章细胞的代谢4．将不同植物的三个未发生质壁分离的细胞置于同一蔗糖溶液中，形态不再变化后的细胞图像如图所示。则有关各细胞液的浓度判断正确的是()①实验前BAC②实验前BAC③实验后B≥A＝C④实验后BACA．①③B．②③C．①④D．②④第三章细胞的代谢解析：选B。假设外界蔗糖溶液的浓度为D，据图可知，细胞A和细胞C在蔗糖溶液中渗透失水产生质壁分离，所以实验前A＜D，C＜D,又C质壁分离更严重一些，说明A＞C；而细胞B未发生质壁分离，故实验前B≥D；综合考虑，实验前BAC。实验后，细胞形态不再变化时，细胞A、C与外界蔗糖溶液渗透失水与吸水达到平衡，内外溶液浓度相当，即A＝C＝D；实验后仍是B≥D；综合考虑，实验后B≥A＝C。第三章细胞的代谢5．(2012·温州高二期末考试)洋葱鳞片叶放在0.35g/mL蔗糖溶液中，细胞发生质壁分离；放在0.25g/mL的蔗糖溶液中，细胞有胀大趋势；放在0.29g/mL蔗糖溶液中，细胞似乎不发生什么变化，这表明()A．洋葱表皮细胞已经死亡B．细胞膜不允许水分子自由通过C．蔗糖分子进入细胞导致渗透平衡D．细胞液浓度为0.29g/mL左右第三章细胞的代谢解析：选D。植物细胞在高浓度外界溶液中会渗透失水发生质壁分离，在低浓度外界溶液中会渗透吸水，当外界溶液浓度与细胞液浓度相当时，细胞失水和吸水会达到动态平衡，细胞形态不变。第三章细胞的代谢6．下图中的甲、乙图是渗透装置示意图，丙图是根毛细胞示意图，请根据甲、乙、丙三图回答下列问题：(甲图是发生渗透作用的初始状态，乙图是发生了较长时间的渗透作用之后，通过漏斗内外的水分子达到平衡时的状态。甲图中：①为清水，②为0.3g/mL的蔗糖溶液，③为半透膜)第三章细胞的代谢(1)典型的渗透装置必须具备2个条件：①________(指明图中相应部位)；②________。(2)比较甲图中①和②处溶液浓度的大小________________________________。(3)丙图中④的名称为________，甲图中的________相当于丙图中的④，它与丙图中相应结构的区别是__________________。(4)若把根毛细胞放入0.3g/mL的蔗糖溶液中，它将出现________，再放人清水中，它又出现________。第三章细胞的代谢(5)若把根毛细胞放入0.9g/mL的蔗糖溶液中,它会出现________，过一段时间再放入清水中，此时根毛细胞在清水中的变化是________________________。其原因是________________________________。(6)盐碱地中的植物常出现萎蔫现象，其原因是________________________________________________________________________。第三章细胞的代谢解析：典型的渗透系统必须具备半透膜以及半透膜两侧溶液具有浓度差2个条件；由于甲图装置发生了渗透吸水，故漏斗内的溶液浓度高一些；半透膜和选择透性膜的区别在于后者具有选择透性，原生质层是选择透性膜,相当于半透膜。植物细胞只有在合适浓度的外界溶液中才会发生渗透失水从而出现质壁分离现象，更换到清水环境中，质壁分离又会复原，如果外界溶液浓度过高，植物细胞会失水过度而死亡。第三章细胞的代谢答案：(1)具有③半透膜膜两侧具有浓度差(2)②的浓度大于①的浓度(3)原生质层③甲图中的③属于半透膜，没有选择透性，而丙图中的④主要是由生物膜构成的，具有选择透性(4)质壁分离现象质壁分离复原现象(5)质壁分离现象不能出现质壁分离后的复原现象蔗糖溶液浓度过高，根毛细胞失水过多导致根毛细胞死亡第三章细胞的代谢(6)土壤溶液浓度较高，接近甚至超过根毛细胞细胞液的浓度，造成根毛细胞吸水发生困难，甚至失水，植株出现萎蔫现象