Question

【題目】結合質壁分離和復原實驗，請回答以下問題：

（1）實驗室一般選用紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞作為實驗材料，其原因是該種細胞________；質壁分離是指_____________與細胞壁分離，細胞在清水中發生質壁分離復原的過程中，吸水能力逐漸__________________。

（2）某同學將同一新鮮馬鈴薯塊莖切成4根粗細相同、長為5cm的條，再將這4根馬鈴薯條分別放在不同濃度的KNO3溶液中，依次編號為a、b、c、d，30min和4h后測量每一根的長度，結果如圖所示：

四組實驗中，能夠觀察到細胞質壁分離和質壁分離自動完全復原的是___（填字母）組，d組4h后細胞外KNO3溶液的濃度與實驗前相比______。（升高、降低）

（3）科學家在研究細胞膜運輸物質時發現有下列四種關系，分別用下圖中四條曲線表示，在研究具體的物質X時，發現與曲線②和④相符。試問：細胞膜運輸物質X的方式是______；當氧氣濃度和物質X濃度超過一定值時，運輸速率不再增加，此時限制其運輸速率的主要因素是__________________。

Answer 1

【答案】有大液泡且細胞液為紫色原生質層減弱b降低主動運輸膜上載體的數量

【解析】

當細胞液的濃度小于外界溶液的濃度時，細胞就會通過滲透作用而失水，細胞液中的水分就透過原生質層進入到溶液中，使細胞壁和原生質層都出現一定程度的收縮；由于原生質層比細胞壁的收縮性大，當細胞不斷失水時，原生質層就會與細胞壁分離。分析題（3）圖，圖①中物質的運輸速率與物質濃度成正比，表示自由擴散；圖②中在起始端內，物質的運輸速率與物質濃度呈正相關，達到飽和點后不再上升，這可能是受到載體蛋白或能量的限制，因此該圖可以表示協助擴散或主動運輸；圖③中物質的運輸與氧氣濃度無關，說明該物質運輸與能量無關，因此可以表示自由擴散或協助擴散；④中在起始端內，物質的運輸速率與氧氣濃度呈正相關，說明該物質運輸需要消耗能量，可表示主動運輸。

（1）紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞是高度分化的成熟植物細胞，具有大液泡且細胞液為紫色，便于觀察質壁分離現象；質壁分離指的是是細胞壁與原生質層的分離，在質壁分離過程，細胞不斷吸水，細胞液的濃度逐漸降低，則細胞的吸水能力逐漸減弱。

（2）據圖分析，a條馬鈴薯的初始長度為5cm，放在20的KNO3溶液中，細胞通過滲透作用吸水，使得長度大于初始的5cm；b條馬鈴薯在30分鐘時，長度小于5cm，說明細胞滲透失水，發生質壁分離，但由于細胞能主動吸收鉀離子和硝酸根離子，使得細胞液濃度大于外界溶液濃度，細胞開始吸水，故逐漸復原，長度恢復到5cm；c條馬鈴薯長度小于初始的5cm，說明細胞發生質壁分離；d條馬鈴薯長度減小，說明細胞失水，浸泡液濃度降低。

（3）根據以上分析已知，圖②表示協助擴散或主動運輸，圖④表示主動運輸，而物質X的跨膜運輸與曲線②和④相符，說明其運輸方式為主動運輸；當氧氣濃度和物質X濃度超過一定值時，運輸速率不再增加，說明此時限制其運輸的不是能量和被運輸物質的濃度，則此時限制其運輸速率的主要因素是載體蛋白的數量。