朱凱
摘 要: 本文列舉了有關(guān)細(xì)胞吸水和失水的原理、植物細(xì)胞吸水與失水的實(shí)驗(yàn)探究及應(yīng)用等方面的常見考點(diǎn)問題,并進(jìn)行了解析。
關(guān)鍵詞: 滲透作用 質(zhì)壁分離與復(fù)原 物質(zhì)跨膜運(yùn)輸
物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例命題焦點(diǎn)主要在滲透作用的原理、植物細(xì)胞吸水與失水實(shí)驗(yàn)的探究設(shè)計(jì)及應(yīng)用、物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)钠渌麑?shí)例等方面。對(duì)滲透作用的考查通常單獨(dú)出現(xiàn),考查學(xué)生對(duì)滲透作用發(fā)生的條件及原理的理解,通常以選擇題的形式出現(xiàn);對(duì)于質(zhì)壁分離與復(fù)原實(shí)驗(yàn)的考查形式比較多樣,但重點(diǎn)考查的通常是實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析及實(shí)驗(yàn)的拓展應(yīng)用方面。物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)钠渌麑?shí)例這部分內(nèi)容,通常以選擇題的形式出現(xiàn),考查學(xué)生讀圖、讀表、分析數(shù)據(jù)等方面的能力。
1.細(xì)胞吸水和失水原理
例1:如圖實(shí)驗(yàn)裝置,玻璃槽中是蒸餾水,半透膜允許單糖透過。倒置的長(zhǎng)頸漏斗中先裝入蔗糖溶液,一定時(shí)間后再加入蔗糖酶。最可能的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是( )
A.漏斗中液面開始時(shí)先上升,加酶后,再上升后又下降
B.在玻璃槽中會(huì)測(cè)出蔗糖和蔗糖酶
C.漏斗中液面開始時(shí)先下降,加酶后一直上升
D.在玻璃槽中會(huì)測(cè)出葡萄糖、果糖和蔗糖酶
解析:選A。實(shí)驗(yàn)開始時(shí),蔗糖不能透過半透膜,所以單位時(shí)間內(nèi)通過半透膜滲透進(jìn)入長(zhǎng)頸漏斗中的水分子數(shù)比滲透出來的多,漏斗內(nèi)液面上升。加入酶后,將蔗糖分解為單糖,進(jìn)一步提高了漏斗內(nèi)的濃度,所以液面再上升,但由于單糖分子能透過半透膜進(jìn)入玻璃槽中,使玻璃槽內(nèi)液體濃度升高,一段時(shí)間后,水分子從長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)滲出的較多,漏斗內(nèi)液面下降。
2.植物細(xì)胞質(zhì)壁分離與復(fù)原實(shí)驗(yàn)分析及應(yīng)用
2.1實(shí)驗(yàn)選材
例2:(2010全國(guó)新課標(biāo)理綜,3)要在普通顯微鏡下觀察到質(zhì)壁分離、RNA和脂肪,下列四組材料中應(yīng)選擇的一組是( )
A.水稻胚乳和花生子葉
B.天竺葵葉和水稻胚乳
C.紫色洋蔥和花生子葉
D.天竺葵葉和紫色洋蔥
解析:選C。觀察質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)的材料應(yīng)滿足兩個(gè)條件:一是成熟的植物細(xì)胞(具有中央大液泡),二是細(xì)胞液有顏色(易于在顯微鏡下觀察到),紫色洋蔥是理想的實(shí)驗(yàn)材料。要觀察到脂肪關(guān)鍵是材料中脂肪含量要高,花生子葉是理想的實(shí)驗(yàn)材料。紫色洋蔥和花生子葉都有RNA的存在,所以C選項(xiàng)正確。
2.2實(shí)驗(yàn)試劑的使用
例3:某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中做“觀察洋蔥表皮細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原”這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí),在實(shí)驗(yàn)室老師的幫助下,進(jìn)行了一系列的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)步驟和現(xiàn)象如下表。對(duì)上表的推斷或解釋不正確的是( )
A.x為質(zhì)壁分離,因?yàn)榧?xì)胞滲透失水
B.y為質(zhì)壁分離,可能導(dǎo)致細(xì)胞失水過多而死
C.z為細(xì)胞稍增大,細(xì)胞液顏色逐漸變淺
D.④組無變化是因?yàn)榧?xì)胞吸水量等于失水量
解析:選D。本題通過滲透作用考察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原實(shí)驗(yàn),難度中等。植物細(xì)胞在0.3mol/L和0.5mol/L的蔗糖溶液中失水導(dǎo)致質(zhì)壁分離,但后者由于過度失水死亡而不能復(fù)原;在1mol/L的KNO 溶液中質(zhì)壁分離,由于吸收K 和NO 而發(fā)生自動(dòng)復(fù)原;但植物細(xì)胞在醋酸溶液中不會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離,因?yàn)榇姿崾辜?xì)胞死亡,原生質(zhì)層失去選擇透過性而變成全透性。
2.3實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)與分析
例4:(2009江蘇,30)回答下列與細(xì)胞有關(guān)的實(shí)驗(yàn)問題。
(1)下列4項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中,需保持細(xì)胞生理活性的有?搖 ?搖?搖?搖(填序號(hào))。
①觀察葉綠體和原生質(zhì)的流動(dòng)
②觀察洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細(xì)胞中DNA的分布
③探究酵母菌的呼吸方式
④紅細(xì)胞中血紅蛋白的提取和分離
(2)按下面步驟進(jìn)行質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)。
步驟一:在潔凈的載玻片中央加一滴清水,取一片蘚類小葉,蓋上蓋玻片。
步驟二:從蓋玻片-N滴入0.3g/mL的蔗糖溶液,在蓋玻片的另一側(cè)用吸水紙吸引。這樣重復(fù)幾次,使蓋玻片下面的蘚類小葉浸潤(rùn)在0.3g/mL的蔗糖溶液中。
步驟三:在顯微鏡下觀察,結(jié)果如圖所示。
①圖中A、B處的顏色分別是?搖?搖 ?搖?搖。
②如果上述實(shí)驗(yàn)步驟二中從蓋玻片的一側(cè)滴入的是加有伊紅(植物細(xì)胞不吸收的紅色染料)的0.3g/mL的蔗糖溶液,則在顯微鏡下觀察到A、B處顏色分別是?搖?搖 ?搖?搖。
③如果將步驟二中浸潤(rùn)在0.3g/mL的蔗糖溶液中的蘚類小葉的裝片,放在80℃條件下處理一段時(shí)間(裝片中的蘚類小葉保持在0.3g/mL的蔗糖溶液中)。
在顯微鏡下清晰地觀察到細(xì)胞結(jié)構(gòu)后,為更準(zhǔn)確地判斷A處顏色,對(duì)顯微鏡的操作方法是?搖?搖 ?搖?搖、?搖?搖 ?搖?搖。如果A處呈綠色,可能的原因是?搖?搖?搖 ?搖?搖?搖?搖?搖?搖?搖。
解析:本題考查教材相關(guān)實(shí)驗(yàn)及其拓展知識(shí)。(1)需保持細(xì)胞生理活性的有:①觀察葉綠體和原生質(zhì)的流動(dòng);②探究酵母菌的呼吸方式。(2)由于發(fā)生質(zhì)壁分離,A處為無色的蔗糖溶液,B處為細(xì)胞質(zhì),有葉綠體顯綠色。要看得清更清晰,需要改變光圈大小,調(diào)節(jié)反光鏡。正常情況下,A處應(yīng)為無色,高溫下細(xì)胞死亡,細(xì)胞膜失去選擇透過性,葉綠素等色素進(jìn)入A處。
答案:(1)①③(2)①無色、綠色②紅色、綠色③改變光圈大小 調(diào)節(jié)反光鏡 高溫下細(xì)胞膜、葉綠體膜失去選擇透過性,葉綠素等色素進(jìn)入A處。
2.4應(yīng)用
2.4.1判斷成熟植物細(xì)胞是否有生物活性
例5:某同學(xué)在顯微鏡的一個(gè)視野中看到多個(gè)正在發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞,但在這些細(xì)胞之間有幾個(gè)細(xì)胞未能發(fā)生質(zhì)壁分離,最可能的原因是該細(xì)胞( )endprint
A.已死亡 B.無中央液泡
C.為分生區(qū)細(xì)胞 D.未能處于高濃度外界溶液中
解析:選A。由于不能發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞處于能發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞中間,因而它們應(yīng)取自同一部位、同一組織,細(xì)胞結(jié)構(gòu)基本相同。既然大多數(shù)細(xì)胞能發(fā)生質(zhì)壁分離,說明不能發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞原先也應(yīng)能發(fā)生分離,因而B、C、D三項(xiàng)都不能成立。實(shí)際上細(xì)胞死亡后,原生質(zhì)層就由選擇透過性變成了全透性,不再發(fā)生質(zhì)壁分離。
2.4.2測(cè)定細(xì)胞液濃度范圍
例6:引起50%左右細(xì)胞發(fā)生初始質(zhì)壁分離的濃度,我們稱之為細(xì)胞液的等滲濃度。為了測(cè)定洋蔥表皮細(xì)胞的細(xì)胞液的等滲濃度,有人把剪成小塊的洋蔥表皮細(xì)胞分別(等量)依次放入下面各組溶液中,并記錄結(jié)果如下表:
(1)該洋蔥表皮細(xì)胞的細(xì)胞液的等滲濃度為?搖?搖 ?搖?搖。
(2)如果再給你4組實(shí)驗(yàn)材料,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)可以更精確地測(cè)定出細(xì)胞液的等滲濃度的方法。
解析:根據(jù)題設(shè)條件可知,該洋蔥表皮細(xì)胞的細(xì)胞液的等滲濃度在0.5~0.6mol/L。要設(shè)計(jì)一個(gè)更精確測(cè)定細(xì)胞等滲濃度的方法,從題中設(shè)計(jì)思路可知,可通過縮小各組蔗糖溶液的濃度梯度加以測(cè)定。
答案:(1)0.5~0.6mol/L;
(2)可分別配制濃度為0.52mol/L、0.54mol/L、0.56mol/L、0.58mol/L的4組蔗糖溶液進(jìn)行類似的實(shí)驗(yàn)。
2.4.3比較不同植物細(xì)胞的細(xì)胞液濃度大小
例7:將不同植物的三個(gè)未發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞置于同一蔗糖溶液中,形態(tài)不再變化后的細(xì)胞圖像如下圖,則有關(guān)各細(xì)胞液濃度的判斷,正確的是( )
①實(shí)驗(yàn)前BA>C
A.已死亡 B.無中央液泡
C.為分生區(qū)細(xì)胞 D.未能處于高濃度外界溶液中
解析:選A。由于不能發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞處于能發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞中間,因而它們應(yīng)取自同一部位、同一組織,細(xì)胞結(jié)構(gòu)基本相同。既然大多數(shù)細(xì)胞能發(fā)生質(zhì)壁分離,說明不能發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞原先也應(yīng)能發(fā)生分離,因而B、C、D三項(xiàng)都不能成立。實(shí)際上細(xì)胞死亡后,原生質(zhì)層就由選擇透過性變成了全透性,不再發(fā)生質(zhì)壁分離。
2.4.2測(cè)定細(xì)胞液濃度范圍
例6:引起50%左右細(xì)胞發(fā)生初始質(zhì)壁分離的濃度,我們稱之為細(xì)胞液的等滲濃度。為了測(cè)定洋蔥表皮細(xì)胞的細(xì)胞液的等滲濃度,有人把剪成小塊的洋蔥表皮細(xì)胞分別(等量)依次放入下面各組溶液中,并記錄結(jié)果如下表:
(1)該洋蔥表皮細(xì)胞的細(xì)胞液的等滲濃度為?搖?搖 ?搖?搖。
(2)如果再給你4組實(shí)驗(yàn)材料,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)可以更精確地測(cè)定出細(xì)胞液的等滲濃度的方法。
解析:根據(jù)題設(shè)條件可知,該洋蔥表皮細(xì)胞的細(xì)胞液的等滲濃度在0.5~0.6mol/L。要設(shè)計(jì)一個(gè)更精確測(cè)定細(xì)胞等滲濃度的方法,從題中設(shè)計(jì)思路可知,可通過縮小各組蔗糖溶液的濃度梯度加以測(cè)定。
答案:(1)0.5~0.6mol/L;
(2)可分別配制濃度為0.52mol/L、0.54mol/L、0.56mol/L、0.58mol/L的4組蔗糖溶液進(jìn)行類似的實(shí)驗(yàn)。
2.4.3比較不同植物細(xì)胞的細(xì)胞液濃度大小
例7:將不同植物的三個(gè)未發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞置于同一蔗糖溶液中,形態(tài)不再變化后的細(xì)胞圖像如下圖,則有關(guān)各細(xì)胞液濃度的判斷,正確的是( )
①實(shí)驗(yàn)前BA>C
A.已死亡 B.無中央液泡
C.為分生區(qū)細(xì)胞 D.未能處于高濃度外界溶液中
解析:選A。由于不能發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞處于能發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞中間,因而它們應(yīng)取自同一部位、同一組織,細(xì)胞結(jié)構(gòu)基本相同。既然大多數(shù)細(xì)胞能發(fā)生質(zhì)壁分離,說明不能發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞原先也應(yīng)能發(fā)生分離,因而B、C、D三項(xiàng)都不能成立。實(shí)際上細(xì)胞死亡后,原生質(zhì)層就由選擇透過性變成了全透性,不再發(fā)生質(zhì)壁分離。
2.4.2測(cè)定細(xì)胞液濃度范圍
例6:引起50%左右細(xì)胞發(fā)生初始質(zhì)壁分離的濃度,我們稱之為細(xì)胞液的等滲濃度。為了測(cè)定洋蔥表皮細(xì)胞的細(xì)胞液的等滲濃度,有人把剪成小塊的洋蔥表皮細(xì)胞分別(等量)依次放入下面各組溶液中,并記錄結(jié)果如下表:
(1)該洋蔥表皮細(xì)胞的細(xì)胞液的等滲濃度為?搖?搖 ?搖?搖。
(2)如果再給你4組實(shí)驗(yàn)材料,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)可以更精確地測(cè)定出細(xì)胞液的等滲濃度的方法。
解析:根據(jù)題設(shè)條件可知,該洋蔥表皮細(xì)胞的細(xì)胞液的等滲濃度在0.5~0.6mol/L。要設(shè)計(jì)一個(gè)更精確測(cè)定細(xì)胞等滲濃度的方法,從題中設(shè)計(jì)思路可知,可通過縮小各組蔗糖溶液的濃度梯度加以測(cè)定。
答案:(1)0.5~0.6mol/L;
(2)可分別配制濃度為0.52mol/L、0.54mol/L、0.56mol/L、0.58mol/L的4組蔗糖溶液進(jìn)行類似的實(shí)驗(yàn)。
2.4.3比較不同植物細(xì)胞的細(xì)胞液濃度大小
例7:將不同植物的三個(gè)未發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞置于同一蔗糖溶液中,形態(tài)不再變化后的細(xì)胞圖像如下圖,則有關(guān)各細(xì)胞液濃度的判斷,正確的是( )
①實(shí)驗(yàn)前BA>C