Question

11．为了弄清半透膜和原生质层两种结构的特性，现利用图1所示的渗透作用的装置（不含溶液）进行实验．请分析回答下列问题：

（1）两种结构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，而半透膜不能．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和S₂浓度大小关系为S₁＞S₂．
（2）选两套图1所示渗透装置，标上代号X和Y．在两个烧杯里均加入一定量的蒸馏水，分别在装置X和Y的漏斗内加入适量的0.3g/mL蔗糖溶液和与其等渗的KNO₃溶液，均调节漏斗内外液面高度一致．渗透平衡时出现液面差的装置有X（填代号）．
（3）选两片洁净的载玻片并标号，在载玻片中央分别滴加蒸馏水（或清水），制作洋葱鳞片叶外表皮临时装片，用显微镜分别观察装片中细胞的初始状态．然后观察临时装片中浸润在0.3g/mL蔗糖溶液（如图2）和与其等渗的 KNO₃溶液中的洋葱鳞片叶外表皮细胞发生的变化，两者都能出现的现象是质壁分离． 1处的物质为蔗糖溶液，这种物质能到达1处是因为细胞壁是全透性的．
（4）通过实验说明，最能体现两种膜功能差异的实验现象是KNO₃溶液中细胞质壁分离后能自动复原．

Answer 1

分析 1、半透膜依靠孔径的大小控制物质进出细胞，原生质层具有选择透过性，能能主动转运有关物质，而半透膜不能．
2、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．
3、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．
4、植物细胞的原生质层相当于半透膜，原生质层由细胞膜、液泡膜及两者之间的细胞质组成．
5、洋葱鳞片叶外表皮浸润在的30%蔗糖溶液会质壁分离，浸润在KNO₃溶液中细胞质壁分离后会自动复原．

解答 解：（1）半透膜依靠孔径的大小控制物质进出细胞，原生质层具有选择透过性，两种结构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，而半透膜不能；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；渗透平衡时的液面差为△h，此时S₁和S₂浓度大小关系为S₁＞S₂   
（2）分别在装置X和Y的漏斗内加入适量的蔗糖溶液和KNO₃溶液，蔗糖不能透过半透膜，渗透平衡时，漏斗内液面高，即X液面高；KNO₃溶液在水中电离成硝酸根离子和钾离子，离子能透过半透膜，渗透平衡时，漏斗内外液面一样高；
（3）观察质壁分离最好有个前测，即细胞在清水时细胞壁和原生质层的位置要先确认一下，用显微镜分别观察装片中细胞的初始状态．然后洋葱鳞片叶外表皮浸润在的30%蔗糖溶液会质壁分离，浸润在KNO₃溶液中，起初也会发生质壁分离．随着细胞通过主动运输吸收硝酸根离子和钾离子，当细胞液浓度大于细胞外液浓度时，细胞又能渗透吸水，所以细胞质壁分离后会自动复原．在细胞壁和原生质层之间充满的是蔗糖溶液，因为细胞壁是全透性的，原生质层和细胞壁分离后，蔗糖溶液便进入细胞壁．
（4）最能体现两种膜功能差异的实验现象是：KNO₃溶液中细胞质壁分离后能自动复原．
故答案为：
（1）原生质层能主动转运有关物质，而半透膜不能   S₁＞S₂
（2）X
（3）蒸馏水（或清水）   质壁分离   蔗糖溶液  细胞壁是全透性的
（4）KNO₃溶液中细胞质壁分离后能自动复原

点评 对于渗透作用的原理的理解应用是本题考查的重点，本题有一定的难度．