质壁分离与复原的变式及其拓展应用

质壁分离与复原实验的变式及其拓展应用近几年来，实验设计题已成为全国各地高考试题中的热点和常考点。分析各地实验设计题，我们不难发现：这些题目考查的着力点主要在于,高中课本上的经典实验和学生实验中所蕴含的实验原理和实验方法。在平时的复习中，只要我们认真地提练这些实验中的原理和方法，研究它们可能的变式情况，拓宽它们的应用范围，那么，应对高考中的实验设计题，应该会绰绰有余。质壁分离与复原实验，是考纲要求的十七个学生实验之一，其变式和拓展应用，也常常成为各地出实验设计类题的一个着力点。一、质壁分离与复原实验的变式【例】植物叶片表皮上分布有大量的气孔，气孔结构如图所示。当组成气孔的细胞(保卫细胞)吸水后，会膨胀变形，气孔开启；反之细胞失水收缩，气孔关闭。请以放置一小段时间的菠菜为材料设计一个实验，证明气孔具有开启和关闭的功能。要求写出实验材料与主要用具、实验步骤、预测实验结果并作出解释。实验材料与主要用具：实验步骤：预测实验结果并作出解释：【解析】本题是2005年全国卷II中的一个高考题，重点考查学生的探究创新能力。仔细分析实验目的和实验原理，我们不难发现，它就是高中生物全一册中的学生实验《质壁分离与复原实验》的一个变式，只要我们牢固掌握《质壁分离与复原实验》的实验原理和方法[原理有：植物细胞吸水失水条件，渗透原理等；方法：临时装片制作方法，显微镜使用方法，及引流法]，本题的答案便可以类比作出。【答案】实验材料与主要用具：菠菜、清水、浓盐水、盖玻片、载玻片、显微镜、吸水纸、滴管、镊子等。实验步骤：①取菠菜叶，用镊子剥取表皮。②在载玻片上滴一滴清水，将表皮放入清水中，盖上盖玻片，制成临时装片。（临时装片制作方法）③将临时装片放在显微镜的载物台上，先用低倍镜下找到气孔，移到视野中央，再换高倍镜进行观察，记录观察到的气孔状态。（显微镜使用方法）④在盖玻片的一侧滴上浓盐水，再另一侧用吸水纸吸取盖玻片下的液体，反复几次。（引流法）⑤继续观察气孔的变化，并做记录。预测实验结果并作出解释：在清水中气孔应开启，因为当细胞液浓度大于细胞外溶液浓度时，保卫细胞吸水膨胀变形，气孔开启。在浓盐水中气孔应关闭，因为当细胞液浓度小于细胞外溶液浓度时，保卫细胞失水收缩，气孔关闭。（细胞吸水与失水条件）二、质壁分离与复原实验的拓展应用1．判断细胞的死活待测细胞+蔗糖溶液发生质壁分离和复原活细胞不发生质壁分离死亡细胞2．测定细胞液浓度范围待测细胞十一系列浓度梯度的蔗糖溶液细胞液浓度范围等于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的外界溶液的浓度范围。3．比较不同植物细胞的细胞液浓度不同植物细胞+同一浓度的蔗糖溶液刚发生质壁分离时所需时间比较判断质壁分离速度(或细胞液浓度)。4．比较未知浓度溶液的浓度大小同一植物的成熟细胞十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)5．验证原生质层和细胞壁伸缩性大小成熟植物细胞+蔗糖溶液发生质壁分离现象细胞壁伸缩性小于原生质层伸缩性不发生质壁分离细胞壁伸缩性大于或等于原生质层的伸缩性6．鉴定不同种类的溶液(如一定浓度的KNO3和蔗糖溶液)成熟的植物细胞十不同种类溶液只发生质壁分离现象溶质不能通过半透膜的溶液(如蔗糖)质壁分离后自动复原溶质能通过半透膜的溶液(如KN03溶液)【实战演练】1.下列各项可以通过质壁分离实验加以鉴定A、成熟植物细胞的死活B、原生质层和细胞壁都有伸缩性C、成熟的植物细胞能进行渗透失水D、比较蛋白质、淀粉、纤维素吸水性的大小2．洋葱表皮放入一定浓度的硝酸钾溶液中，其细胞便发生质壁分离，不久这些细胞又逐渐发生质壁分离复原。其原因是()。A细胞液的溶质透出细胞B．质壁分离后的细胞只允许水分进入C.K+和N03—离子进入了液泡D．水分和溶质自由地进出细胞3．将相同的四组马铃薯条分别浸入四种溶液，一小时后测定薯条质量变化的百分率，结果如下表。下列叙述中正确的是溶液质量变化率Ⅰ+8%Ⅱ-6%Ⅲ-4%Ⅳ0%A．Ⅰ的浓度最低B．Ⅱ的浓度较Ⅲ低C．Ⅳ的浓度最高D．Ⅳ可能是蒸馏水4．有人提出利用质壁分离与复原实验实验原理可以来测定细胞的细胞液浓度的大概范围，下面是将细胞液浓度相同的几个细胞(如右图所示)置于不同蔗糖溶液浓度(A～D)下的细胞状态，则这几个细胞的细胞液浓度范围相对最精确的是在之间。5．(高考试题：2004广西)（7分）某同学用普通光学显微镜观察植物叶肉细胞时，如果要进一步确认这些细胞是否为活细胞，请你为该同学介绍一种判断方法。简述该方法的操作过程和出现的现象，并说明该方法能够判断这些细胞是活细胞的理由。【实战演练答案】1.D、2．C、3．A、4．C、A。5．（1）运用质壁分离的方法（1分）（2）先观察细胞的形态；然后使叶肉细胞处于较高浓度的蔗糖溶液中；观察植物细胞是否出现质壁分离的现象。如果出现质壁分离的现象，则可以判断的活细胞。（4分）（3）因为活细胞能够发生渗透作用，死细胞不能，所以可以用质壁分离的方法进行判断。（2分）