Question

2．图1为研究渗透作用的实验装置，请回答下列问题：

（1）漏斗内溶液（S₁）和漏斗外溶液（S₂）为两种不同浓度的蔗糖溶液，漏斗内外起始液面一致．渗透平衡时的液面差为△h，此时S₁溶液和S₂溶液水分子运动状态是水分子即可从S₁溶液和进入S₂溶液，也可从S₂溶液和S₁溶液，且量相同．
（2）图中半透膜（用玻璃纸制成）模拟的是成熟植物细胞中的原生质层，两者在物质透过功能上的差异是原生质层能主动转运有关物质，而玻璃纸不能（或原生质层具有选择透过性、玻璃纸只允许小分子物质通过）．若装置中的半透膜是用动物膀胱膜（假设由三层细胞构成）制成，则水分子由S₂溶液进入S₁溶液，至少需穿越6个磷脂双分子层．
（3）为进一步探究用玻璃纸制成半透膜与成熟植物细胞中的原生质层的特性，兴趣小组做了下面两个实验：
实验材料：紫色洋葱、玻璃纸．
实验器具：渗透装置、光学显微镜、载玻片、盖玻片、镊子、刀片、吸水纸、擦镜纸、滴管、记号笔、漏斗、烧杯、铁架台等．
实验试剂：蒸馏水、0.3g/mL的蔗糖溶液和与其等渗的KNO₃溶液．
部分实验步骤和结果如下：
实验一：选两套渗透装置，标上代号X和Y，如图2所示：均调节漏斗内外液面高度一致．一段时间后，X、Y装置的液面情况分别是X漏斗内液面高于水面，Y漏斗内液面与水面等高
实验二：
①选两片洁净的载玻片标号A、B，在载玻片中央分别滴加蒸馏水，制作成洋葱鳞片叶外表皮临时装片，并分别使用低倍镜观察装片中细胞的初始状态．
②然后将A的洋葱鳞片浸润在所提供的蔗糖溶液中，将B的洋葱鳞片浸润在所提供的KNO₃溶液中，再分别观察临时装片中的洋葱鳞片叶外表皮细胞发生的变化，你认为A载玻片上洋葱鳞片叶外表皮细胞发生的变化将是发生质壁分离．随着时间的推移，上述两个实验能体现两种膜功能差异的实验现象是KNO₃溶液中的细胞质壁分离后能自动复原．

Answer 1

分析 1、渗透作用发生的条件是具有半透膜，半透膜两侧具有浓度差，渗透平衡时液面差△h与浓度差的大小有关，浓度差越大，△h越大；蔗糖是不能穿过半透膜是分子，图中由于漏斗内的蔗糖溶液浓度高，因此烧杯中的水分子或通过渗透作用进入漏斗，使漏斗内液面升高，渗透平衡时△h会产生压力与漏斗内因溶液浓度差产生的压力的大小相等，因此漏斗内的浓度仍然大于漏斗外；
2、当溶质分子可以穿过半透膜时，水和溶质都自由穿过半透膜，达到渗透平衡后，液面相平．
3、据图分析，渗透装作用是指水分通过半透膜，从溶质浓度低的溶液向溶质浓度高的溶液的转移现象；漏斗内液面上升，则漏斗内溶液（S₁）浓度大于漏斗外溶液（S₂）．

解答 解：（1）渗透平衡时，漏斗内的液面不再上升，水分子进出漏斗的速率相等，即水分子即可从S₁溶液和进入S₂溶液，也可从S₂溶液和S₁溶液，且量相同．
（2）从功能上，半透膜只是利用孔径大小控制物质进出；原生质层是选择透过性膜，靠能量和载体控制物质出入，具有生物活性，可以完成逆浓度梯度的主动运输，穿过一层细胞需穿过2层生物膜（一层膜由2层磷脂分子构成），若装置中的半透膜是用动物膀胱膜（假设由三层细胞构成）制成，则水分子由S₂溶液进入S₁溶液，至少需穿越6个磷脂双分子层．
（3）实验一：半透膜允许钾离子和硝酸根离子进出，不允许蔗糖分子进出，故X一组由于漏斗内的蔗糖溶液浓度大于清水浓度，因此烧杯中的水分子通过渗透作用进入漏斗，使漏斗内液面升高；渗透平衡时△h会产生压力与漏斗内因溶液浓度差产生的压力的大小相等，Y组硝酸钾在水中电离成硝酸根离子和钾离子，硝酸根离子和钾离子能透过半透膜，故渗透平衡时漏斗内外的硝酸根离子、钾离子浓度相等，漏斗液面和烧杯液面齐平．
实验二：原生质层是选择透过性膜，蔗糖分子不能透过原生质层，KNO₃能被细胞吸收，蔗糖溶液中的细胞质壁分离后不会自动复原；KNO₃溶液中的细胞发生质壁分离自动复原的现象． 
①选两片洁净的载玻片标号A、B，在载玻片中央分别滴加蒸馏水，制作成洋葱鳞片叶外表皮临时装片，并分别使用低倍镜观察装片中细胞的初始状态．
②根据实验所给材料“0.3g/mL的蔗糖溶液和与其等渗的KNO₃溶液”，可以确定，向A装片滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，B装片应滴加等量等渗的硝酸钾溶液．蔗糖分子不能透过原生质层，A载玻片上洋葱鳞片叶外表皮细胞发生的变化是发生质壁分离，细胞质壁分离后不会自动复原；KNO₃能被细胞吸收，导致细胞液和外界溶液的浓度差被消除，从而发生质壁分离自动复原的现象．  
故答案为：
（1）水分子即可从S₁溶液和进入S₂溶液，也可从S₂溶液和S₁溶液，且量相同
（2）原生质层能主动转运有关物质，而玻璃纸不能（或原生质层具有选择透过性、玻璃纸只允许小分子物质通过）           6
（3）实验一：X漏斗内液面高于水面，Y漏斗内液面与水面等高
实验二：①低　   ②发生质壁分离
KNO₃溶液中的细胞质壁分离后能自动复原

点评 本题考查质壁分离和复原实验设计和分析，意在考查考生具有对一些生物学问题进行初步探究的能力，并能够根据实验的前后步骤以及实验所给材料对实验进行适当的补充，能够对实验结果进行科学的分析和预测，难度适中．