Question

11．為了弄清半透膜和原生質層兩種結構的特性，現利用圖1所示的滲透作用的裝置（不含溶液）進行實驗．請分析回答下列問題：

（1）兩種結構在物質透過功能上的差異是原生質層能主動轉運有關物質，而半透膜不能．漏斗內溶液（S₁）和漏斗外溶液（S₂）為兩種不同濃度的蔗糖溶液，漏斗內外起始液面一致．滲透平衡時的液面差為△h，此時S₁和S₂濃度大小關系為S₁＞S₂．
（2）選兩套圖1所示滲透裝置，標上代號X和Y．在兩個燒杯里均加入一定量的蒸餾水，分別在裝置X和Y的漏斗內加入適量的0.3g/mL蔗糖溶液和與其等滲的KNO₃溶液，均調節漏斗內外液面高度一致．滲透平衡時出現液面差的裝置有X（填代號）．
（3）選兩片潔凈的載玻片并標號，在載玻片中央分別滴加蒸餾水（或清水），制作洋蔥鱗片葉外表皮臨時裝片，用顯微鏡分別觀察裝片中細胞的初始狀態．然后觀察臨時裝片中浸潤在0.3g/mL蔗糖溶液（如圖2）和與其等滲的 KNO₃溶液中的洋蔥鱗片葉外表皮細胞發生的變化，兩者都能出現的現象是質壁分離． 1處的物質為蔗糖溶液，這種物質能到達1處是因為細胞壁是全透性的．
（4）通過實驗說明，最能體現兩種膜功能差異的實驗現象是KNO₃溶液中細胞質壁分離后能自動復原．

Answer 1

分析 1、半透膜依靠孔徑的大小控制物質進出細胞，原生質層具有選擇透過性，能能主動轉運有關物質，而半透膜不能．
2、滲透作用發生的條件是具有半透膜，半透膜兩側具有濃度差，滲透平衡時液面差△h與濃度差的大小有關，濃度差越大，△h越大；蔗糖是不能穿過半透膜是分子，圖中由于漏斗內的蔗糖溶液濃度高，因此燒杯中的水分子或通過滲透作用進入漏斗，使漏斗內液面升高，滲透平衡時△h會產生壓力與漏斗內因溶液濃度差產生的壓力的大小相等，因此漏斗內的濃度仍然大于漏斗外．
3、當溶質分子可以穿過半透膜時，水和溶質都自由穿過半透膜，達到滲透平衡后，液面相平．
4、植物細胞的原生質層相當于半透膜，原生質層由細胞膜、液泡膜及兩者之間的細胞質組成．
5、洋蔥鱗片葉外表皮浸潤在的30%蔗糖溶液會質壁分離，浸潤在KNO₃溶液中細胞質壁分離后會自動復原．

解答 解：（1）半透膜依靠孔徑的大小控制物質進出細胞，原生質層具有選擇透過性，兩種結構在物質透過功能上的差異是：原生質層能主動轉運有關物質，而半透膜不能；滲透平衡時液面差△h與濃度差的大小有關，濃度差越大，△h越大；蔗糖是不能穿過半透膜是分子，圖中由于漏斗內的蔗糖溶液濃度高，因此燒杯中的水分子或通過滲透作用進入漏斗，使漏斗內液面升高，滲透平衡時△h會產生壓力與漏斗內因溶液濃度差產生的壓力的大小相等，因此漏斗內的濃度仍然大于漏斗外；滲透平衡時的液面差為△h，此時S₁和S₂濃度大小關系為S₁＞S₂   
（2）分別在裝置X和Y的漏斗內加入適量的蔗糖溶液和KNO₃溶液，蔗糖不能透過半透膜，滲透平衡時，漏斗內液面高，即X液面高；KNO₃溶液在水中電離成硝酸根離子和鉀離子，離子能透過半透膜，滲透平衡時，漏斗內外液面一樣高；
（3）觀察質壁分離最好有個前測，即細胞在清水時細胞壁和原生質層的位置要先確認一下，用顯微鏡分別觀察裝片中細胞的初始狀態．然后洋蔥鱗片葉外表皮浸潤在的30%蔗糖溶液會質壁分離，浸潤在KNO₃溶液中，起初也會發生質壁分離．隨著細胞通過主動運輸吸收硝酸根離子和鉀離子，當細胞液濃度大于細胞外液濃度時，細胞又能滲透吸水，所以細胞質壁分離后會自動復原．在細胞壁和原生質層之間充滿的是蔗糖溶液，因為細胞壁是全透性的，原生質層和細胞壁分離后，蔗糖溶液便進入細胞壁．
（4）最能體現兩種膜功能差異的實驗現象是：KNO₃溶液中細胞質壁分離后能自動復原．
故答案為：
（1）原生質層能主動轉運有關物質，而半透膜不能   S₁＞S₂
（2）X
（3）蒸餾水（或清水）   質壁分離   蔗糖溶液  細胞壁是全透性的
（4）KNO₃溶液中細胞質壁分離后能自動復原

點評 對于滲透作用的原理的理解應用是本題考查的重點，本題有一定的難度．