Question

【题目】结合质壁分离和复原实验，请回答以下问题：

（1）实验室一般选用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞作为实验材料，其原因是该种细胞________；质壁分离是指_____________与细胞壁分离，细胞在清水中发生质壁分离复原的过程中，吸水能力逐渐__________________。

（2）某同学将同一新鲜马铃薯块茎切成4根粗细相同、长为5cm的条，再将这4根马铃薯条分别放在不同浓度的KNO3溶液中，依次编号为a、b、c、d，30min和4h后测量每一根的长度，结果如图所示：

四组实验中，能够观察到细胞质壁分离和质壁分离自动完全复原的是___（填字母）组，d组4h后细胞外KNO3溶液的浓度与实验前相比______。（升高、降低）

（3）科学家在研究细胞膜运输物质时发现有下列四种关系，分别用下图中四条曲线表示，在研究具体的物质X时，发现与曲线②和④相符。试问：细胞膜运输物质X的方式是______；当氧气浓度和物质X浓度超过一定值时，运输速率不再增加，此时限制其运输速率的主要因素是__________________。

Answer 1

【答案】有大液泡且细胞液为紫色原生质层减弱b降低主动运输膜上载体的数量

【解析】

当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞就会通过渗透作用而失水，细胞液中的水分就透过原生质层进入到溶液中，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩；由于原生质层比细胞壁的收缩性大，当细胞不断失水时，原生质层就会与细胞壁分离。分析题（3）图，图①中物质的运输速率与物质浓度成正比，表示自由扩散；图②中在起始端内，物质的运输速率与物质浓度呈正相关，达到饱和点后不再上升，这可能是受到载体蛋白或能量的限制，因此该图可以表示协助扩散或主动运输；图③中物质的运输与氧气浓度无关，说明该物质运输与能量无关，因此可以表示自由扩散或协助扩散；④中在起始端内，物质的运输速率与氧气浓度呈正相关，说明该物质运输需要消耗能量，可表示主动运输。

（1）紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞是高度分化的成熟植物细胞，具有大液泡且细胞液为紫色，便于观察质壁分离现象；质壁分离指的是是细胞壁与原生质层的分离，在质壁分离过程，细胞不断吸水，细胞液的浓度逐渐降低，则细胞的吸水能力逐渐减弱。

（2）据图分析，a条马铃薯的初始长度为5cm，放在20的KNO3溶液中，细胞通过渗透作用吸水，使得长度大于初始的5cm；b条马铃薯在30分钟时，长度小于5cm，说明细胞渗透失水，发生质壁分离，但由于细胞能主动吸收钾离子和硝酸根离子，使得细胞液浓度大于外界溶液浓度，细胞开始吸水，故逐渐复原，长度恢复到5cm；c条马铃薯长度小于初始的5cm，说明细胞发生质壁分离；d条马铃薯长度减小，说明细胞失水，浸泡液浓度降低。

（3）根据以上分析已知，图②表示协助扩散或主动运输，图④表示主动运输，而物质X的跨膜运输与曲线②和④相符，说明其运输方式为主动运输；当氧气浓度和物质X浓度超过一定值时，运输速率不再增加，说明此时限制其运输的不是能量和被运输物质的浓度，则此时限制其运输速率的主要因素是载体蛋白的数量。