【干货】高考高分秘笈:质壁分离的5个角度
2019-12-04 01:54:06 4人浏览

金考卷

有关质壁分离的内容在高考生物试题中多次出现,该部分试题既涉及细胞吸水力、渗透压、渗透作用等概念,同时还涉及质壁分离实验等有关内容,既是重点又是难点,因此本文从多个角度对质壁分离的有关知识进行详细的分析。

角度1

能发生质壁分离的细胞种类及质壁分离的内因

具有大液泡的植物活细胞,当它处于比细胞液浓度大的外界溶液中时可以发生质壁分离现象,如植物根成熟区细胞、洋葱鳞片叶内外表皮细胞等。用于观察质壁分离的实验材料中液泡最好具有较深颜色,便于实验现象的观察。

植物细胞之所以能发生质壁分离,其内因在于原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。对于植物细胞还要注意以下两点:

1.选择透过性膜不同于半透膜。

选择透过性膜是具有生命活力的生物膜,载体蛋白的存在决定了其对不同的物质通过具有选择性。半透膜是无生命活力的物理性薄膜,物质能否通过取决于分子的大小。

2.原生质层不同于原生质体。

原生质层在成熟的植物细胞内相当于选择透过性膜,由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质组成。原生质体是去除了植物细胞壁后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。

角度2

质壁分离和复原现象与溶液成分及浓度的关系

1.溶液浓度是指溶液中微粒的物质的量浓度

物质的量浓度不等同于质量分数,如质量分数相等的葡萄糖溶液和蔗糖溶液相比,葡萄糖溶液的物质的量浓度较大。

2.不同溶液浓度对质壁分离的影响不同

实验中选用0.3 g/mL的蔗糖溶液作试剂,既可使细胞出现明显的质壁分离现象,又不会杀死细胞;若浓度过高,如在0.5 g/mL的蔗糖溶液中,则质壁分离速度快,细胞会因失水过多而死亡;若浓度过低,则不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢。

3.不同溶质成分对质壁分离与复原的影响不同

从溶质成分分析,当溶质不能通过原生质层时,在一定浓度条件下只会发生质壁分离现象,不能自动复原。当溶质(如葡萄糖、KN3、NaCl、尿素、甘油、乙二醇等)可通过原生质层时,在一定浓度条件下可发生质壁分离后自动复原现象。

角度3

质壁分离实验的操作与现象

在利用洋葱鳞片叶外表皮细胞做实验时,用显微镜共观察了三次,其中第一次(分离前)与第二次(质壁分离)形成对照,第三次(质壁分离复原)与第二次(质壁分离)形成对照,该对照方法为自身对照。

1.质壁分离过程

发生质壁分离时,首先细胞膜和细胞壁从四角开始分离,然后逐渐导致原生质层与细胞壁(①)分离。由于细胞壁是全透性的,而原生质层具有选择透过性,因此发生质壁分离后在细胞壁与原生质层之间(②)充满外界溶液。

2.现象观察

在质壁分离过程中,原生质体体积缩小,液泡颜色逐渐加深;之后将发生了质壁分离的细胞放在清水中,原生质体体积又开始增大,液泡颜色又逐渐变浅。

利用高倍和低倍显微镜都能观察到洋葱外表皮细胞的质壁分离现象。当细胞处于图示状态时,可能正在发生质壁分离,也可能正在发生质壁分离复原,也可能此时刚好处于平衡状态。

角度4

质壁分离和复原过程植物细胞吸水力变化

在植物细胞发生质壁分离过程中,随着细胞失水,细胞液的浓度越来越大,因此细胞的吸水力越来越大;在植物细胞质壁分离复原过程中,随着细胞吸水,细胞液浓度逐渐减小,因此植物细胞吸水力逐渐减小。

此外,质壁分离与复原过程中水分子的移动都是双向的,只是在质壁分离过程中水分子出细胞的数量多于进细胞的数量,宏观上表现为细胞失水(如图甲),在复原过程中,水分子进细胞的数量多于出细胞的数量,宏观上表现为细胞吸水(如图乙)。

角度5

动植物细胞发生渗透作用过程中渗透压的分析

渗透压是溶液本身固有的特性,渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目,即溶质微粒的数越多,对水分子的吸引力越大,其渗透压就越高。因此常依据溶质微粒的物质的量浓度比较渗透压的大小。

1.植物细胞(以洋葱外表皮细胞为例):

在发生质壁分离过程中,外界溶液的渗透压大于洋葱外表皮细胞的渗透压,因此表现为细胞失水。随着细胞失水,细胞液浓度增大,细胞液的渗透压慢慢增大,当达到渗透平衡时,水分子进出细胞速度相等,此时细胞内外渗透压相等。

若将植物细胞放在清水(或较低浓度的蔗糖溶液)中,细胞吸水体积增大,但细胞壁的存在不会使细胞体积一直增大,当细胞吸水达到饱和即细胞不再吸水时,水分子进出细胞的速度相等,但细胞内外的浓度和渗透压不会相等。

2.动物细胞(以人成熟红细胞为例):

将人的成熟红细胞放在清水中,细胞液渗透压较大,由于单位时间内进入细胞内的水分子数比出细胞的水分子数多,细胞会一直吸水直至细胞膜破裂。

将人的成熟红细胞放入较高浓度的蔗糖溶液中,细胞液渗透压小于外界溶液,此时单位时间内出细胞的水分子数比进入细胞内的水分子数多,细胞会失水发生皱缩。

将人的成熟红细胞放入生理盐水中,此时细胞内外渗透压相等,水分子进出细胞的速度相等。

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