高中生物教学论文“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 新人教版

“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
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、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：B
2．（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：B
3．（06江苏生物）将一植物细胞放入KNO3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，KNO3溶液浓度低于细胞液浓度
解析：放入KNO3溶液中的细胞发生质壁分离，则说明KNO3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NO3-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：D
4．（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：D
5．（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：B
6．（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：
① ； ② 。

（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：①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；②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：①分组编号，②填材料，并设置对照组，③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)，④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）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 ②吸取a 、b 两管内适量液体，分别加入A 、B 两试管中，并加入斐林试剂，（60～65℃）水浴加热，观察A 、B 试管内有无砖红色沉淀 （2）如果a 、b 两管液面高度差缩小且A 、B 试管内均有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物能通过半透膜；如果a 、b 两管液面高度差增大且A 试管内无砖红色沉淀、B 试管内有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物不能通过半透膜。

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