Question

4．植物根尖成熟区的主要功能是吸收水分和矿质元素离子．如图表示刚施肥后的根尖成熟区表皮细胞在土壤溶液中的状态．请据图回答：
（1）水在细胞中以两种形式存在：农民将新收获的种子放在场院晒是为了除去部分自由水；如果将晒过的种子再用火烤，失去的是结合水．
（2）图中根表皮细胞此时所处的生理状态是细胞失水，出现质壁分离；此时还能吸收水分和矿质离子吗？不能吸收水分，仍能吸收矿质离子．
（3）现提供0.3g/mL的蔗糖溶液、1mol/L的硝酸钾溶液、1mol/L的醋酸溶液三种药品（以上溶液的浓度均比一般细胞液浓度大），紫色洋葱，显微镜．请你选择一种正确的药品及其他必要的仪器用具，设计一个简单的实验，证实你对第（2）题第二问的判断．
实验步骤：
①取一干净的载玻片，在中央加入1滴1mol/L的硝酸钾溶液；
②撕取紫色洋葱鳞片叶表皮，平展于液滴中，盖上盖玻片，置于显微镜下观察．
实验现象：细胞先出现质壁分离，后慢慢自动复原．
实验结论：由此证明了细胞失水处于质壁分离状态时，仍能吸收矿质离子．

Answer 1

分析 1、图示表示根毛成熟区细胞，具有成熟的大液泡，可以通过渗透作用吸水或失水，也可以通过主动运输方式吸收无机盐，根对水分的吸收和对无机盐的吸收是两个相对独立的过程．
2、质壁分离的原因分析：外因：外界溶液浓度＞细胞液浓度；内因：原生质层相当于一层半透膜，细胞壁的伸缩性小于原生质层；表现：液泡由大变小，细胞液颜色由浅变深，原生质层与细胞壁分离．
3、将洋葱表皮细胞放到一定浓度的硝酸钾溶液中，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．接着硝酸根离子和钾离子以主动运输的方式进入细胞，主动运输的条件需要载体和能量，而能量主要由线粒体提供．细胞液的浓度高于外界溶液，植物细胞吸水，液泡的体积变大，发生质壁分离自动复原的现象．

解答 解：（1）水在细胞中以两种形式存在：农民将新收获的种子放在场院晒是为了除去部分自由水；如果将晒过的种子再用火烤，失去的是结合水．
（2）图中原生质层与细胞壁发生了分离，说明细胞失水，处于质壁分离状态，由于根对水分的吸收和对无机盐的吸收是两个相对独立的过程，因此此时仍然可以吸收矿质离子．
（3）由题意知，该实验的目的是验证发生质壁分离的细胞仍然能吸收矿质离子，原理是发生质壁分离的细胞在可以吸收无机盐离子使细胞液渗透压升高，进而使细胞吸水而发生质壁分离复原，质壁分离和质壁分离复原现象可以在显微镜下观察．因此实验步骤如下：
①取一干净的载玻片，在中央加入1滴1mol/L的硝酸钾溶液；
②撕取紫色洋葱鳞片叶外表皮，平展于液滴中，盖上盖玻片，置于显微镜下观察
实验现象：细胞先出现质壁分离，然后又自动复原；
实验结论：细胞失水处于质壁分离状态时，仍能吸收矿质离子．
故答案为：
（1）自由水           结合水 
（2）细胞失水，出现质壁分离     不能吸收水分，仍能吸收矿质离子
（3）①1 mol/L的硝酸钾溶液   
②质壁分离     自动复原     细胞失水处于质壁分离状态时，仍能吸收矿质离子

点评 本题是知识点是各种细胞器的结构和功能，细胞质壁分离和质壁分离复原、植物对水的吸收和对矿质元素的吸收是两个相对独立的过程，对于相关知识点的综合理解应用，把握知识点间的内在联系的解题的关键．