【人教版】高三上册生物基础实验：实验5 观察植物细胞的质壁分离和复原(含解析)

——原生质层与原生质体的区分，质壁分离与复原实验流程，质壁分离

和复原的实际应用

前情提要：

关键词：质壁分离、原生质层、自动复原

难度系数：★★★★

重要程度：★★★★

基础回顾：

考点一、实验原理

（1）成熟的植物细胞构成渗透系统可发生渗透作用。

（2）当细胞液浓度<外界溶液浓度时，失水，质壁分离；当细胞液浓度>外界溶液浓度时，吸水，质壁分离复原。

考点二、实验流程

技能方法：

1．原生质层与原生质体的比较

①原生质层在成熟的植物细胞内相当于半透膜的结构，由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质组成，不包括细胞核和液泡内的细胞液。此结构仅存在于成熟的植物细胞中。

②原生质体是去除了植物细胞壁后所剩下的具有生物活性的植物细胞结构，包括细胞膜、细胞质、细胞核三部分。

2．细胞质壁分离及复原有关总结

（1）实验材料的选择

①一般不选择细菌细胞，它能发生质壁分离，但现象不明显。

②不能选择动物细胞，它无细胞壁，不能发生质壁分离现象。

（2）实验试剂使用

①使用浓度过高的蔗糖溶液（0．5 g/mL ），质壁分离现象明显，但不能复原，因为溶液浓度过高，细胞过度失水而死亡。

②使用质量浓度为1 mol·L －1的KNO 3溶液，因为K ＋和NO －3可被细胞吸收，使细

胞液浓度增大，所以细胞先发生质壁分离后又自动复原。（尿素、甘油、乙二醇等现象同上）

（3）发生质壁分离时在细胞壁和细胞膜之间充满的是外界溶液，原因是细胞壁具有全透性。

（4）质壁分离与复原过程中水分移动是双向的，总结果是单向的。

（5）本实验用显微镜观察了三次，第一次与第二次形成对照，第三次与第二次形成对照，该对照方法为自身对照。

3．质壁分离实验的拓展应用

（1）判断成熟植物细胞是否是活细胞

（2）测定细胞液浓度范围 待测成熟植物细胞＋一系列浓度梯度的蔗糖溶液――→镜检细胞液浓度介于未发

生

质壁分离和刚发生质壁分离的蔗糖溶液浓度之间

（3）比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度

不同成熟植物细胞＋同一浓度的蔗糖溶液――→镜检发生质壁分离所需时间越

短，细

胞液浓度越小，反之细胞液浓度越大

（4）鉴别不同种类的溶液（如KNO 3和蔗糖溶液）

【课堂巩固】

1．将新鲜的紫色洋葱鳞片叶外表皮放入含少量红墨水且质量分数为30%的蔗糖溶液中，在显微镜下观察，你会看到细胞的状态如图所示，此时部位①②的颜色分别是（ ）

A ．①无色、②紫色

B ．①红色、②无色

C ．①红色、②紫色

D ．①无色、②红色

【答案】B

2．用洋葱鳞片叶外表皮做质壁分离实验，下列图示符合实验结果的是（ ）

【答案】D

【解析】用洋葱鳞片叶外表皮做质壁分离实验时，细胞的体积略微减小，细胞液浓度逐渐升高，液泡体积逐渐减小，细胞液色素浓度逐渐升高。

3．为探究植物A 能否移植到甲地生长，某生物学研究性学习小组通过实验测定了植物A 细胞液的浓度，实验结果如下表。为保证植物A 移植后能正常生存，则甲地土壤溶液的浓度应（ ）

A 3 mol/L

【答案】A

【解析】当植物细胞液浓度小于周围土壤溶液浓度时，细胞会失水发生质壁分离，植物将不能正常生存。由表中信息可知，该植物细胞液的浓度介于0．15 mol/L 和0．2 mol/L之间。因此，为保证植物移植后能正常生存，甲地土壤溶液的浓度应≤0．15 mol/L。

4．将洋葱鳞片叶放在浓度为0．45 mol/L蔗糖溶液中，细胞发生质壁分离；放在浓度为 0．35 mol/L蔗糖溶液中，细胞有胀大趋势；放在浓度为0．4 mol/L 蔗糖溶液中，细胞似乎不发生什么变化。这表明（）

A．洋葱鳞片叶细胞已经死亡 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0．4 mol/L左右

【答案】D

【解析】成熟植物细胞的细胞液通过原生质层与外界溶液构成了渗透系统。当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，细胞吸水，反之细胞失水；当二者浓度接近时，水分子进出达到平衡。

5．在一定气候条件下，运用植物细胞质壁分离的实验原理，测试田间作物的细胞液浓度，以此法获得作物代谢情况的必要数据。在此项测试中，自变量是（）

A．制备的系列浓度梯度的检测液B．作物的细胞液浓度

C．作物细胞质壁分离状态 D．一定的环境温度或其他气候数据

【答案】A

6．把数条5 cm长的马铃薯条分别浸在蒸馏水和不同浓度的蔗糖溶液中，每隔一段时间测量马铃薯条的长度。如图显示马铃薯条在不同浓度溶液中长度改变的百分率。下列相关叙述错误的是（）

A．马铃薯条通过渗透吸（失）水改变其长度

B．在0．10M蔗糖溶液中马铃薯细胞质壁分离

C．马铃薯细胞液浓度相当于0．30M的蔗糖溶液

D．在0．40M蔗糖溶液中马铃薯细胞失水皱缩

【答案】B

【解析】据图分析，马铃薯条浸在0．30M的蔗糖溶液中其长度基本不变，说明马铃薯细胞液浓度相当于0．30M的蔗糖溶液。浸在低于0．30M的蔗糖溶液中，马铃薯细胞通过渗透作用吸水膨胀，其长度增加；浸在高于0．30M的蔗糖溶液中，马铃薯细胞通过渗透作用失水皱缩，质壁分离，其长度缩短。

【课后提升】

1．把蚕豆植株放在湿润的空气中照光一段时间后，取蚕豆叶下表皮制作临时装片，先在清水中观察，然后用质量浓度为0．3 g/mL的蔗糖溶液取代清水，继续观察，结果如图所示。对此现象的推断最合理的是（）

A．清水中的保卫细胞失水导致气孔开放 B．蔗糖进入保卫细胞后，细胞吸水导致气孔关闭

C．清水中的保卫细胞很快出现质壁分离并自动复原D．蔗糖溶液中的保卫细胞失水导致气孔关闭

2．将从同一新鲜马铃薯块茎上取得的形状、质量相同的马铃薯条分为数量相等的4组，分别浸入Ⅰ～Ⅳ4种不同浓度的蔗糖溶液中，1 h后，溶液的质量变化百分率如表1所示。从4个不同的新鲜马铃薯块茎上，取得形状相同，质量、数量相等的马铃薯条，分成①～④组，分别浸入相同浓度的蔗糖溶液中，1 h后，马铃薯条的质量变化百分率如表2所示。则表1所列的4种不同浓度的蔗糖溶液中开始