2020版《全程复习方略》高考生物一轮复习高考必考教材实验（五）——观察植物细胞的质壁分离及复原 学案

高考必考教材实验(五)——观察植物细胞的质壁分离及复原(国考5年1考)

(全国卷：2014全国卷Ⅰ；地方卷：2018浙江卷；2016天津卷；2014江苏、上海卷)

【师说考问】

考问1　实验原理

成熟的植物细胞可构成渗透系统并发生渗透作用。

考问2　质壁分离与复原实验流程

考问3　现象与结论

考问4　质壁分离的原因

特别提醒

(1)本实验存在两组对照实验

(2)质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间的是浓度降低的外界溶液。这是由于细胞壁是全透性的且有水分子通过原生质层渗出来。

考问5　科学思维和科学探究

(1)实验时一定要选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞吗？

提示：不一定。但紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液中含有色素，使液泡呈现紫色，更有利于观察。

(2)为什么选用紫色洋葱鳞片叶的外表皮？根尖分生区的细胞能否作为该实验的材料？

提示：紫色洋葱鳞片叶外表皮具有紫色的大液泡，便于观察；根尖分生区的细胞无大液泡，不发生质壁分离，不能作为该实验的材料。

(3)选择试剂时，为什么选用0.3 g/mL的蔗糖溶液而不用0.5 g/mL的蔗糖溶液？

提示：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，因为溶液浓度过高导致细胞过度失水而死亡。

(4)适宜浓度的KNO3溶液或尿素、甘油、乙二醇等能否作为该实验的试剂？为什么？盐酸、酒精、醋酸等行吗？为什么？

提示：K＋和NO可被细胞吸收，从而使细胞液浓度增大，所以细胞先发生质壁分离后又自动复原，不适于作为该实验的试剂(尿素、甘油、乙二醇等现象同上)。盐酸、酒精、醋酸能杀死细胞，不能作为质壁分离实验的试剂。

(5)该实验无独立的对照组，为什么还叫对照实验？

提示：该实验中，实验组和对照组在同一装片中先后进行，属于自身对照。

【题组跟进】

高考题组——研考向

　质壁分离实验的选材、原理与操作的综合考查

1．[2018·浙江卷，17]在观察某植物细胞的质壁分离及质壁分离复原实验中，依次观察到的结果示意图如下，其中①、②指细胞结构。下列叙述正确的是(　　)

A．甲状态时不存在水分子跨膜运输进出细胞的现象

B．甲→乙变化的原因之一是结构①的伸缩性比②的要大

C．乙→丙的变化是由于外界溶液浓度小于细胞液浓度所致

D．细胞发生渗透作用至丙状态，一段时间后该细胞会破裂

解析：甲状态时，水分子仍然通过跨膜运输进出细胞，A错误；甲→乙变化表明，细胞正在发生质壁分离，其内在的原因是：结构①所示的细胞壁的伸缩性比②所示的原生质层的伸缩性要小，B错误；乙→丙表示细胞在发生质壁分离复原，其变化的原因是外界溶液浓度小于细胞液浓度，细胞吸水所致，C正确；细胞发生渗透作用至丙状态，因细胞壁的支持和保护作用，一段时间后该细胞不会破裂，D错误。

答案：C

2．[2017·海南卷，9]为研究植物细胞质壁分离现象，某同学将某植物的叶表皮放入一定浓度的甲物质溶液中，一段时间后观察到叶表皮细胞发生了质壁分离现象。下列说法错误的是(　　)

A．该植物的叶表皮细胞是具有液泡的活细胞

B．细胞内甲物质的浓度高于细胞外甲物质的浓度

C．细胞液中的H2O可以经扩散进入甲物质溶液中

D．甲物质和H2O能自由通过该叶表皮细胞的细胞壁

解析：具有大的液泡的活细胞才能发生质壁分离，A正确；质壁分离过程中，细胞在失水，此时，细胞外甲物质的浓度高于细胞内甲物质的浓度，B错误；水分子跨膜的方式是自由扩散，C正确；细胞壁是全透的，甲物质和H2O能自由通过，D正确。

答案：B

3．[2016·天津卷，1]在紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的失水和吸水实验中，显微镜下可依次观察到甲、乙、丙三种细胞状态。下列叙述正确的是(　　)

A．由观察甲到观察乙须将5倍目镜更换为10倍目镜

B．甲、乙、丙可在同一个细胞内依次发生

C．与甲相比，乙所示细胞的细胞液浓度较低

D．由乙转变为丙的过程中，没有水分子从胞内扩散到胞外

解析：该图表示紫色洋葱鳞片叶表皮细胞发生质壁分离复原的过程图。观察质壁分离时只需用低倍镜，不必换高倍镜观察，A错误；在实验中细胞一直保持活性，可以观察到甲、乙、丙的连续状态，B正确；由甲到乙，细胞失水，细胞液浓度升高，C错误；由乙转为丙，水是双向扩散的，只不过进入细胞的水多于扩散到细胞外的水，D错误。

答案：B

4．[2014·全国卷Ⅰ]下列关于植物细胞质壁分离实验的叙述，错误的是(　　)

A．与白色花瓣相比，采用红色花瓣有利于实验现象的观察

B．用黑藻叶片进行实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察

C．用紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同

D．紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡中有色素，有利于实验现象的观察

解析：红色花瓣细胞的液泡呈红色，比白色花瓣更便于观察质壁分离现象，A项正确；黑藻叶片的叶肉细胞中液泡呈无色，叶绿体的存在使原生质层呈绿色，有利于实验现象的观察，B项错误；紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位细胞的细胞液浓度不一定都相同，用相同浓度的外界溶液进行质壁分离实验时观察到的质壁分离程度可能不同，C项正确；紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡含有色素，呈紫色，有利于实验现象的观察，D项正确。

答案：B

5．[2014·江苏卷]在“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察(如下图所示)。下列有关叙述，正确的是(　　)

A．第一次观察时容易看到紫色大液泡和较大的无色细胞质基质区域

B．第二次观察时可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处

C．吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体，以免污染镜头

D．为了节约实验时间，通常可以省略第一次显微观察步骤

解析：第一次观察时由于未滴入蔗糖溶液，细胞还没有成功质壁分离，只能看到紫色大液泡，故A错误；第二次观察时滴入少量的蔗糖溶液，细胞开始发生质壁分离，可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处，故B正确；吸水纸的主要作用是引流即吸引蔗糖溶液从盖玻片的一侧流到另一侧，使全部洋葱鳞片叶浸润在蔗糖溶液中，C错误；第一次显微镜观察是为了获得实验前的现象，以便于和实验中的现象变化作对比，因此不可省略，故D错误。

答案：B

　质壁分离与复原的应用

6．[2013·福建卷]为探究茉莉酸(植物生长调节剂)对离体培养的成熟胡杨细胞质壁分离的影响，将细胞分别移至不同的培养液中继续培养3天，结果如表。下列叙述错误的是(　　)

注：“＋”表示有添加，添加后NaCl浓度为100 mmol·L－1，茉莉酸浓度为10－3mg·L－1，“－”表示无添加。

A．胡杨细胞通过渗透作用吸水和失水

B．质壁分离的胡杨细胞液泡体积变小

C．NaCl为自变量，茉莉酸为因变量

D．茉莉酸对NaCl引起的胡杨细胞质壁分离有抑制作用

解析：茉莉酸为自变量，有无质壁分离现象为因变量。

答案：C

[拓展应用]　质壁分离及其复原实验应用

(1)判断成熟植物细胞是否有生物活性

(2)测定细胞液浓度范围

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)比较不同植物细胞的细胞液浓度

发生质壁分离所需时间越短，细胞液浓度越小，反之则细胞液浓度越大

(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)

＋

　　　      　⇓

镜检

(5)比较未知浓度溶液的浓度大小

同一植物的成熟细胞＋未知浓度的溶液刚刚发生质壁分离所需时间→比较所用时间长短→判断溶液浓度的大小(时间越短，未知溶液的浓度越大)

实验单一变量：未知浓度的溶液。

(6)判断原生质层和细胞壁伸缩性大小

成熟植物细胞＋分离剂

实验单一变量：植物细胞原生质层和细胞壁的伸缩性差异。

模拟题组——预趋势

　质壁分离及复原实验的综合能力考查

1．[2019·湖北华中师范大学一附中押考题]8%的盐酸会杀死细胞，将洋葱鳞片叶表皮细胞浸润在8%的盐酸中，发现部分细胞发生了质壁分离，部分细胞未发生，对此现象，下列叙述，错误的是(　　)

A．发生质壁分离过程中，光学显微镜下始终未能观察到染色体

B．发生质壁分离过程中，H2O、H＋、Cl－都能通过细胞膜和液泡膜

C．发生质壁分离一段时间后，细胞置于清水中将无法复原

D．若未发生质壁分离，则说明细胞液的浓度大于8%的盐酸

解析：染色体出现在细胞分裂的分裂期，洋葱鳞片叶表皮细胞已经失去分裂能力，因此发生质壁分离过程中，光学显微镜下始终未能观察到染色体，A正确；能发生质壁分离的细胞是活细胞，所以发生质壁分离过程中，H2O、H＋、Cl－都能通过细胞膜和液泡膜，B正确；因8%的盐酸会杀死细胞，所以浸润在8%的盐酸溶液中的洋葱鳞片叶表皮细胞发生质壁分离一段时间后，细胞会死亡，再将细胞置于清水中将无法复原，C正确；若未发生质壁分离，则说明细胞液的浓度等于或大于8%的盐酸，D错误。

答案：D

2．[经典模拟]用2 mol·L－1的乙二醇溶液和2 mol·L－1的蔗糖溶液分别浸润某种植物细胞，观察质壁分离现象，得到其原生质体相对体积变化情况如图所示。下列表述不正确的是(　　)

A．该细胞不可能是根尖分生区细胞

B．AB段曲线表明细胞液浓度在逐渐增大

C．BC段表明该细胞开始因失水过多而逐渐死亡

D．用一定浓度的KNO3溶液代替乙二醇溶液，可得到类似的结果

解析：能发生质壁分离的细胞是具有大液泡的成熟植物细胞，根尖分生区细胞是未成熟的植物细胞，因此该种细胞不可能是根尖分生区细胞；AB段原生质体相对体积不断减小，说明细胞液浓度逐渐增大；BC段由于乙二醇进入细胞内，导致质壁分离复原；用一定浓度的KNO3溶液处理该细胞，由于K＋和NO通过主动运输进入细胞内，因此也会发生质壁分离后的自动复原。

答案：C

课堂总结　网络建构

[网络建构]

[答题必备]

1．渗透作用的发生必须依赖的条件是：半透膜和膜两侧的浓度差。

2．原生质层的组成是：细胞膜和液泡膜以及两膜之间的细胞质。

3．成熟植物细胞发生质壁分离的原因是：外界溶液的浓度大于细胞液浓度，且原生质层的伸缩性比细胞壁大。

4．自由扩散与协助扩散的共同点是：物质顺浓度梯度扩散。

5．主动运输的特点是：需载体、需能量，一般逆浓度。

6．胞吞和胞吐的共同点是：运输的都是大分子、都需能量、都依赖于膜泡运输。