课题15：实验探究植物细胞吸水和失水
【课标要求】观察植物细胞的质壁分离和复原。
【考向掺望】细胞质壁分离和复原的探究过程和实验结果分析。
【知识梳理】一、实验探究植物细胞吸水和失水：（一）探究实验的一般过程：提出问题→作出假设→设计实验→进行实验→分析结果，得出结论→表达和交流→进一步探究。（二）实验原理：成熟的植物细胞的原生质相当于一层半透膜，细胞液具有一定的浓度，能够发生渗透吸水或失水。（三）实验过程：制作装片→高倍显微镜观察→实验现象（细胞发生质壁分离或复原）→得出结论。（如右图）（四）实验结论：成熟植物细胞能与外界溶液发生渗透作用，当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离；当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。（五）质壁分离的原因分析（见右图）（六）细胞吸水和失水原理的应用：1、对农作物的合理灌溉，既满足了作物对水分的需要，同时也降低了土壤溶液的浓度，有利于水分的吸收。2、盐碱地中的植物不易存活或一次施肥过多造成“烧苗”现象，都是因为土壤溶液浓度过高，甚至超过了根细胞液浓度，导致根细胞不易吸水甚至失水造成的。3、糖渍、盐渍食品不易变质的原因，是在食品外面和内部形成很高浓度的溶液，使微生物不能在其中生存和繁殖，所以能较长时间的保存。4、医用的生理盐水浓度为0.9%，其渗透压与人体细胞外液的渗透压相当，可以使人体细胞保持正常的形态和功能。
二、质壁分离实验的拓展应用及方法：（一）判断细胞的死活：将待测细胞置于蔗糖溶液中进行镜检，如果发生质壁分离和复原，则是活细胞；如果不发生质壁分离，则是死细胞。（二）测定细胞液浓度的范围：将待测细胞置于一系列浓度梯度的蔗糖溶液中并分别进行镜检，则细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的蔗糖溶液的浓度之间。（三）比较不同植物细胞的细胞液浓度：将不同植物细胞置于同一浓度的蔗糖溶液中进行镜检，根据对刚刚发生质壁分离所需的时间的比较，判断细胞液浓度（即时间越短，细胞液浓度越小）。（四）比较一系列溶液的浓度的大小：将同一植物的相同成熟细胞置于未知浓度的溶液中进行镜检，记录刚刚发生质壁分离所需时间并比较所用时间的长短，判断溶液浓度的大小（时间越短，未知溶液的浓度越大）。（五）鉴别不同种类的溶液（如KNO3和蔗糖溶液）：将成熟相同植物细胞置于不同种类溶液进行镜检，如果只发生质壁分离，说明是溶质不能通过半透膜的溶液（如蔗糖）；如果质壁分离后又自动复原，则说明是溶质能通过半透膜的溶液（如KNO3）。
【思考感悟】在实验过程中我们选择紫色洋葱鳞片叶作实验材料的原因是什么？还能举出其他的例子吗？紫色洋葱鳞片叶中有紫色的液泡，便于实验观察。另如紫色鸭趾草叶等。
【基础训练】1、某渗透装置如图所示，烧杯中盛放有蒸馏水，图中猪膀胱膜允许单糖透过。倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液，一定时间后再加入蔗糖酶。从理论上分析，该实验过程中最可能出现的现象是（ B ）
A、漏斗中液面开始时先上升，加酶后即下降
B、漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后开始下降
C、加酶前后，在烧杯中都可以检测出蔗糖
D、加酶后，可以在烧杯中检测出葡萄糖、果糖和蔗糖酶
2、用打孔器取同一萝卜10cm长的直根条，分成4组，其中3组分别置于20g•L－1、60g•L－1、80g•L－1的KNO3溶液中，测量结果如图1。若将第4组放在40g•L－1的KNO3溶液中，其测量结果可能是图2中的（ D ）
3、某校生物实验小组要对“动物细胞是否也能通过渗透作用吸水和失水”进行实验探究，假如你是其中一员，请分析回答下列问题：
（1）实验假设是动物细胞能通过渗透作用吸水和失水，作出该假设的依据：动物细胞具有渗透作用的条件（或细胞膜有选择透过性，当细胞与外界溶液接触时，膜两侧具有浓度差）。
（2）把下面的实验方案补充完整。
①实验仪器、试剂：显微镜、带刻度的载玻片、取材工具、食盐、蒸馏水。
②实验材料：为了便于取材和观察，最好选用人的口腔上皮（或红细胞）细胞作为实验材料。
③实验步骤：a、配制一系列不同浓度梯度的食盐溶液（注意：浓度梯度要以0.9%盐水为中间值）；b、取7支试管，分别编号为1到7号；c、在试管中加入相应的试剂和材料；d、一段时间后，制片、显微镜下观察。
编号1234567
食盐溶液浓度
细胞直径大小
如果你的假设成立，则实验预期结果是在小于0.9%（或较低浓度）盐水中，细胞直径变大甚至破裂；在等于0.9%（或适宜浓度）盐水中，细胞直径不变；在大于0.9%（或较高浓度）盐水中，细胞直径变小甚至皱缩。
（3）设计一个用于实验记录的表格，注明实验记录的相关项目。
【高考模拟】4、（200广东高考）用洋葱鳞片叶表皮制备“观察细胞质壁分离实验”的临时装片，观察细胞的变化，下列有关实验操作和结果的叙述，正确的是（ B ）
A、将装片在酒精灯上加热后，再观察细胞质壁分离现象
B、在盖玻片一侧滴入清水，细胞吸水膨胀但不会破裂
C、用不同浓度的硝酸钾溶液处理细胞后，均能观察到质壁分离复原现象
D、当质壁分离不能复原时，细胞仍具正常生理功能
5、（2008广东生物1）具有细胞壁的选项是（ A ）
A、花粉B、红细胞C、胰岛A细胞D、流感病毒