Question

5．在“植物細胞的質壁分離與復原”實驗中，洋蔥鱗片葉內表皮容易撕取，但內表皮無色透明，實驗效果不理想．甲、乙兩個研究性興趣小組分別利用伊紅溶液和中性紅溶液兩種不同的染色劑進行實驗．已知伊紅是植物細胞不吸收的紅色染料，而中性紅能被植物活細胞吸收并進入液泡，死細胞用中性紅染色后，不產生液泡著色現象，但可使細胞核染色．圖2、圖3和圖4是興趣小組觀察到的實驗現象．請回答下列問題：

（1）當外界溶液濃度大于洋蔥內表皮細胞的細胞液溶液濃度時，植物細胞發生質壁分離．圖1中步驟B用顯微鏡觀察的目的是觀察正常植物細胞的狀態，與后面發生的質壁分離狀態形成對照．
（2）甲組將伊紅加入到蔗糖溶液中進行實驗，觀察到的實驗現象最可能的是圖2（填數字），紅色區域的邊緣是原生質層中的細胞膜結構．
（3）乙組先用0.03%的中性紅溶液對內表皮進行染色，清水漂洗后進行圖1所示實驗，觀察結果如圖3所示，其中Ⅰ處的物質是蔗糖溶液，細胞Ⅱ的細胞核被著色，而其他結構沒有著色，可能的原因是細胞已經死亡，且說明中性紅染料屬于堿性染料．
（4）換用一定濃度的KNO₃溶液重復該實驗，發現在沒有將KNO₃溶液置換成清水的情況下，質壁分離的細胞發生了自動復原現象．在此過程中，物質進出細胞的方式有自由擴散和主動運輸．

Answer 1

分析 把成熟的植物細胞放置在某些對細胞無毒害的物質溶液中，當細胞液的濃度小于外界溶液的濃度時，細胞液中的水分子就透過原生質層進入到外界溶液中，使原生質層和細胞壁都出現一定程度的收縮．由于原生質層比細胞壁的收縮性大，當細胞不斷失水時，原生質層就會與細胞壁逐漸分離開來，也就是逐漸發生了質壁分離．當細胞液的濃度大于外界溶液的濃度時，外界溶液中的水分子就通過原生質層進入到細胞液中，發生質壁分離的細胞的整個原生質層會慢慢地恢復成原來的狀態，使植物細胞逐漸發生質壁分離復原．

解答 解：（1）當細胞液的濃度小于外界溶液的濃度時，細胞不斷失水，原生質層就會與細胞壁逐漸分離開來，發生質壁分離．本實驗采用了自身對照的試驗方法，用顯微鏡觀察了3次，第2次與第一次形成對照，第3次與第2次形成對照．
（2）由題意知伊紅是植物細胞不吸收的紅色染料，故不能通過原生質層，但可以通過具有全透性的細胞壁，故觀察到的實驗現象最可能的是圖2．紅色區域的邊緣是原生質層中的細胞膜結構．
（3）由題意知中性紅能被植物活細胞吸收并進入液泡，清水漂洗后細胞壁與原生質層間隙中的物質是蔗糖溶液，若細胞的細胞核被著色，而其他結構沒有著色，可能的原因是該細胞已經死亡．細胞核能被堿性染料染成深色．
（4）用一定濃度的KNO₃溶液重復該實驗，能發生自動復原現象．原因是K⁺和NO₃^-可以通過主動運輸進入細胞液，使原生質層兩層的濃度差逐漸減小，發生質壁分離的復原．該過程中水的運輸屬于自由擴散．
故答案為：
（1）細胞液  觀察正常植物細胞的狀態，與后面發生的質壁分離狀態形成對照
（2）2  細胞膜
（3）蔗糖溶液  細胞已經死亡  堿
（4）自由擴散和主動運輸

點評 本題考查植物細胞的質壁分離和復原的實驗，意在考查學生的識圖能力、判斷能力以及從題干中獲取信息的能力，運用所學知識綜合分析問題的能力．