Question

4．成熟的植物细胞具有中央大液泡，可与外界溶液构成渗透系统进行渗透吸水或渗透失水．图甲表示渗透装置吸水示意图，图乙表示图甲中液面上升的高度与时间的关系，图丙表示成熟植物细胞在某外界溶液中的一种状态（此时细胞有活性）．请回答下列问题：

（1）典型的渗透装置必须具备两个条件：①具有半透膜②半透膜两侧溶液具有浓度差．
（2）由图甲漏斗液面上升可知，实验初始时c两侧溶液浓度大小是a小于b．由图乙可知漏斗中溶液吸水速率变化趋势为下降，最终液面不再上升，当液面不再上升时，c两侧浓度大小关系是a小于b．
（3）若图丙细胞为黑藻细胞，则其细胞内相当于图甲中c结构的是③④⑤（填丙图中序号），结构②中充满的液体是外界溶液．黑藻细胞内绿色结构分布于丙图中的④部位（填丙图中序号），该结构不干扰（干扰，不干扰）质壁分离实验现象的观察．
（4）把一个已经发生质壁分离的细胞浸入的某浓度的蔗糖溶液中，发现细胞液泡体积逐渐增大．当液泡体积不再增大时，此时细胞液的浓度与外界溶液的浓度大小关系是D．
A．细胞液＞外界溶液　　B．细胞液＜外界溶液   C．细胞液=外界溶液   D．都有可能
（5）用2摩尔/升的乙二醇溶液和2摩尔/升的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞，观察质壁分离现象，得到其原
生质体体积的变化情况如下图所示，请据图丁回答：原生质体体积在A→B段的变化说明：在该段时间内水分从原生质体渗出．在1分钟后，处于2摩尔/升乙二醇溶液中的细胞，其原生质体体积的变化是由于乙二醇逐渐进入细胞内，引起细胞液浓度变化进而渗透吸水造成．

Answer 1

分析 当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞液中的水分就透过原生质层进入到外界溶液中，由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时，液泡逐渐缩小，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来，即发生了质壁分离．当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中的水分就透过原生质层进入到细胞液中，液泡逐渐变大，整个原生质层就会慢慢地恢复成原来的状态，即发生了质壁分离复原．

解答 解：（1）典型的渗透装置必须具备两个条件：①具有半透膜②半透膜两侧溶液具有浓度差．
（2）据图甲分析，漏斗液面上升，水分是从低浓度溶液流向高浓度溶液，故a小于b．据图乙曲线分析，漏斗液面上升高度随时间推移越来越小，故漏斗中溶液吸水的速率在下降．当液面不再上升时，半透膜两侧压力相等，渗透作用平衡，但是a仍然小于b．
（3）细胞的原生质层（③细胞膜④细胞质⑤液泡膜）相当半透膜．结构②是细胞壁和原生质层的空隙，充满外界溶液．黑藻细胞内绿色结构叶绿体分布于丙图中的④细胞质基质，该结构不干扰质壁分离实验现象的观察．
（4）图丙细胞原生质层和细胞壁分离，可能处于质壁分离状态或者复原状态，也可能处于平衡状态．
（3）由于细胞壁对原生质层有支持和保护的作用，不会使原生质层无限膨胀，故细胞不会无限吸水．
（4）因为细胞壁对原生质层有支持和保护的作用，故细胞不会无限吸水，液泡体积不会一直增大，这时细胞液浓度是不一定和外界溶液的浓度相等，可能相等，也可能大于外界溶液．
（5）据图丁回答：原生质体体积在A→B段的变化说明：在该段时间内水分从原生质体渗出．植物成熟细胞放在乙二醇的溶液中，外界溶液的浓度高于细胞液浓度，细胞失水，会产生质壁分离．然后乙二醇分子以自由扩散的方式进入细胞，细胞液的浓度高于外界溶液，植物细胞吸水，发生质壁分离自动复原的现象．
故答案为：
（1）具有半透膜　　　半透膜两侧溶液具有浓度差
（2）小于　　　下降　　　　小于
（3）③④⑤外界溶液　　　④不干扰
（4）D
（5）渗出       乙二醇　　吸水

点评 本题综合考查渗透作用及质壁分离的相关知识，意在考查学生理解所学知识的要点、识图分析能力和综合运用所学知识分析问题的能力，具备设计简单生物学实验的能力，并能对实验现象和结果进行解释、分析的能力．