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胡香荣:例析“质壁分离及复原过程”过程溶液浓度变化  

2017-01-05 10:13:22|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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    成熟的植物细胞具有中央大液泡,其中所含液体叫细胞液,因为含有色素等溶质,所以具有一定的浓度。当植物细胞液浓度小于细胞所处的外界溶液浓度时,液泡中的水大量渗出细胞,加上细胞膜和液泡膜容易伸缩,故出现质壁分离。此时,如果将细胞置于较低的外界溶液中(比如清水),或者由于外界溶质分子不断扩散进入细胞,都会使细胞吸水出现质壁分离复原。在质壁分离和复原过程中,细胞液浓度有哪些变化,怎样看待这些变化?现结合例题分析如下。

例题1新鲜的叶类蔬菜表面常残留水溶性有机农药。现取同一新鲜蔬菜若干浸入一定量的纯水中,每隔一定时间测定细胞液浓度,结果如图所示。以下叙述正确的是(  )

胡香荣:例析“质壁分离及复原过程”过程溶液浓度变化 - 生物清风岭 - 高中生物,生物教学|生物清风岭
   A.AB段细胞吸水,细胞体积明显增大
   B.B点细胞液浓度与外界溶液浓度相等
   C.BC段细胞质壁分离复原,原生质层恢复到原来位置
   D.此曲线说明有机农药溶于水中容易被植物细胞吸收

解析】:残留农药溶于纯水的浓度远小于细胞液浓度,所以AB段细胞吸水,使细胞液浓度有所降低,但由于细胞壁的压力作用,限制细胞体积明显增大,B点时,细胞不再吸水,细胞液浓度仍然大于外界溶液浓度。BC段细胞液浓度增加,是由于农药分子不断扩散进入细胞,这恰好说明该农药溶于水中易被植物细胞吸收,这个过程并未发生质壁分离和复原现象。答案:D

例题2成熟的植物细胞具有中央大液泡,可与外界溶液构成渗透系统进行渗透吸水或渗透失水。下图甲表示渗透装置吸水示意图,图乙表示甲图中液面上升的高度与时间的关系,图丙表示成熟植物细胞在某外界溶液中的一种状态(此时细胞有活性)。请回答下列问题: 

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(1)由甲图漏斗液面上升可知,实验初始时c两侧浓度大小是a_____b。由图乙可知漏斗中溶液吸水速率在_________,最终液面不再上升,当液面不再上升时,c两侧浓度大小是a_____b。

(2)丙图中相当于甲图中c的结构是__________(填序号),结构当中充满的液体是___________。此时细胞液的浓度与外界溶液的浓度大小关系是_________。
  A.细胞液> 外界溶液 B.细胞液 <外界溶液
  C.细胞液=外界溶液  D.都有可能

(3)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入低浓度的蔗糖溶液中,发现细胞液泡体积也在增大。当液泡体积不再增大时,细胞液浓度是否一定和外界溶液浓度相等?
___________,原因是________________________________。

解析:(1)甲图漏斗液面上升是因为漏斗内溶液浓度大于漏斗外溶液浓度,使大量水进入漏斗。液面高度的变化速率(斜率)反映吸水速率,吸水速率随着时间增加不断减小,不仅和浓度差不断缩小有关,而且和液面高度不再变化有关。漏斗液面高度达到一定时,膜两侧水分子的扩散速率达到平衡,此时,漏斗高出烧杯液面部分的水柱压力+烧杯溶液的渗透压=漏斗溶液的渗透压。因为渗透压和浓度呈正相关关系,所以,当液面不再上升时,仍然是漏斗内溶液浓度大于烧杯溶液浓度。(2)丙图细胞所处的状态有三种可能:正在失水、吸水或既不失水也不吸水。所以,细胞液的浓度与外界溶液的浓度大小关系不能确定。(3)当液泡体积不再增大时,说明细胞不再吸水。此时,原生质体由于液泡吸水而产生的膨压和细胞壁的压力相等,因为细胞壁压力限制细胞继续吸水,浓度差可能依然存在,所以细胞液浓度大于或者等于外界溶液浓度。

答案:(1)小于   减小 小于(2) 外界溶液 D (3)不一定   因为细胞壁的支持作用。

例题3右图所示的渗透装置中,开始时的液面高度为a,停止上升时的高度为b,若每次停止上升后都将玻璃管中高出烧杯液面的部分吸出,则a、b液面间的高度差与吸出蔗糖溶液的次数之间的关系是(  )

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解析:每吸出一次,蔗糖溶液浓度就减小一次,而ab液面的高度差是由半透膜内外溶液浓度差决定的,随着吸出次数的增加内外浓度差越来越小,所以ab液面高度差也越来越小,但不会是零,因为蔗糖分子不会全部取出,浓度差始终存在。答案:A

例题4 将一植物细胞依次浸入蒸馏水、0.3 g/mL蔗糖溶液和0.5 g/mL尿素溶液中,观察原生质体(植物细胞除去细胞壁后的部分称原生质体)的体积随时间的变化,如右图所示。

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 (1)在A、B、C中,细胞在蒸馏水中的是________;在0.3 g/mL蔗糖溶液中的是__________;在0.5 g/mL尿素溶液中的是________。
(2)ab段的下降速度较ae段的快,这是因为___________________________ 。
ef段的细胞体积变化为__________;cd段的细胞液浓度__________0.5 g/mL。
(3)试简要分析B、C曲线差异的原因。
   解析:此题主要考查学生对“质壁分离和复原”原理的理解能力和识图能力。成熟植物细胞放入蒸馏水中会因细胞液浓度大于外界溶液的浓度而吸水,原生质体体积略有增大;放入0.3 g/mL蔗糖溶液中会因细胞液浓度小于外界溶液浓度而失水,发生质壁分离,原生质体体积变小;放入0.5 g/mL的尿素溶液中,会先发生质壁分离,原生质体体积变小,后因一部分尿素扩散进入细胞使细胞液浓度升高而发生质壁分离自动复原,原生质体的体积会恢复原状。此时,细胞不再吸水,则细胞液浓度与外界尿素溶液浓度达到平衡,外界尿素溶液浓度原为0.5 g/mL,被细胞吸收一部分后浓度应小于0.5 g/mL,即细胞液浓度应小于0.5 g/mL。
答案: (1)A C B (2)尿素溶液浓度高于蔗糖溶液浓度,原生质层两侧浓度差大,渗透失水速度快 基本不变 小于
(3)开始由于0.5 g/mL的尿素溶液浓度大于0.3 g/mL蔗糖溶液浓度,所以B曲线开始下降的速度较快。后来由于尿素分子被细胞吸收,细胞液浓度升高后开始吸水发生质壁分离复原,原生质体体积恢复,所以B曲线又回升。而蔗糖分子不能进入细胞,所以继续下降,但由于蔗糖溶液浓度降低,因此下降速度减慢。

综上分析,当细胞液浓度小于外界溶液浓度时,细胞失水到一定程度(仍是活细胞)不再失水时,细胞液和外界溶液渗透压平衡,即浓度相等;当细胞液浓度大于外界溶液浓度时,细胞吸水到一定程度不再吸水时,由于细胞壁的压力,细胞液浓度大于或者等于外界溶液浓度。如果细胞一开始置于清水或者较低浓度溶液,细胞不再吸水时(比正常原生质体稍大),存在细胞壁压力,细胞液浓度大于外界溶液浓度;如果质壁分离后恰好复原到初始状态(正常原生质体的大小),细胞壁压力为零时,细胞液浓度与外界溶液浓度相等。

变式练习1 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下图。则有关细胞液浓度的判断,正确的是 (    )

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①实验前B<A<C ②实验前B>A>C   ③实验后B≥A=C   ④实验后B<A<C

A.①③        B.②③ C.①④    D.②④

变式练习2 下图表示以洋葱表皮为材料,0.3g·mL-1蔗糖溶液、0.5g·mL-1蔗糖溶液、0.3g·mL-1尿素溶液及清水进行相关实验(时间m表示开始用四种溶液分别处理洋葱表皮;时间n表示都用清水处理洋葱表皮),测得该细胞原生质体体积变化,图中代表尿素溶液处理结果的是()

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A.a    B.B      C.C       D.d

变式练习3 将紫色洋葱在完全营养液中浸泡一段时间,撕取外表皮,先用浓度为的蔗糖溶液处理,细胞发生质壁分离后,立即将外表皮放入蒸馏水中,直到细胞中的水分不再增加。若在该试验过程中,蔗糖溶液处理前外表皮细胞液的浓度为甲,细胞中的水分不再增加时外表皮细胞液的浓度为乙,则甲、乙的关系,以及实验过程中水分进出细胞的方式为
A.甲<乙,被动运输   B.甲>乙,被动运输
C.甲>乙,主动运输   D.甲=乙,主动运输

变式练习4 下图为渗透作用实验,开始如图(一),A代表清水,B、C代表蔗糖溶液,过一段时间后结果如图(二),漏斗管内液面不再发生变化,H1、H2表示漏斗管内液面与清水的高度差。下列说法错误的是()

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A.图(一)中B的浓度大于C的浓度

B.图(二)中B的浓度等于C的浓度

C.图(一)中A中水分子扩散到B的速率大于A中水分子扩散到C的速率

D.图(二)中A中水分子扩散到B的速率等于B中水分子扩散到A的速率

答案:1.B 2.B 3.B 4.B

2014-03-21  人教网
http://www.pep.com.cn/gzsw/jshzhx/jxyj/kchjc/201403/t20140321_1189378.htm
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