Question

【題目】南通某校生物興趣小組利用“小液流法”估測黑藻葉片細胞的細胞液濃度，實驗步驟和結(jié)果如下：

實驗步驟：

①配制具有一定濃度梯度的蔗糖溶液。

②取12支干燥潔凈的帶塞試管，分成甲、乙兩組，每組試管依次編為16號。向甲、乙兩組相同編號的試管中加入相同濃度的蔗糖溶液4mL，迅速塞緊試管，備用。

③取大小相似的黑藻葉片60片，隨機均分為6組，分別加入甲組的6支試管中，并塞緊試管。放置20min，期間多次搖動試管。再向甲組每支試管中均加入微量甲晞藍粉末（忽略對蔗糖濃度的影響），充分搖勻。

④將乙組蔗糖溶液搖勻，用彎頭毛細吸管從甲組試管中吸取少量藍色溶液，插入乙組相同編號試管內(nèi)的溶液中部，從毛細吸管一端輕輕擠出1小滴藍色溶液（如下圖）。觀察藍色小滴的升降情況，并做好記錄。

實驗結(jié)果：

乙組試管編號	1	2	3	4	5	6
加入的蔗糖溶液濃度/molL-1	0.05	0.10	0.15	0.20	0.25	0.30
藍色小滴升降情況	↓	↓	↓	↑	↑	↑

請回答下列問題：

（1）步驟②中，裝有不同濃度蔗糖溶液的試管要及時塞緊的目的是______________。步驟③不同試管中加入的黑藻葉片的大小和數(shù)量要相同，這屬于對實驗_____________變量的控制。

（2）乙組試管1、2、3中藍色小滴均下降，原因是_____________，其中下降最慢的是試管_____________中的藍色小滴。

（3）取出甲組6支試管中的黑藻葉片進行顯微觀察，可發(fā)現(xiàn)試管_____________中的黑藻葉片細胞內(nèi)葉綠體分布最密集。

（4）根據(jù)實驗結(jié)果可估測黑藻葉片細胞的細胞液濃度介于_____________之間。若要使估測結(jié)果更準確，則實驗思路是__________________________。

Answer 1

【答案】 防止因水分蒸發(fā)而導(dǎo)致蔗糖溶液濃度發(fā)生改變 無關(guān) 甲組1、2、3試管中黑藻葉片的細胞液濃度大于蔗糖溶液濃度，細胞吸水，導(dǎo)致試管中蔗糖溶液濃度上升，藍色小滴密度大于乙組相同編號試管內(nèi)溶液的密度 3 6 0.15-0.20mol·L-1 在0.15—0.20mol·L-1之間縮小濃度梯度，繼續(xù)進行上述實驗，藍色小滴不移動時試管中的蔗糖溶液濃度與黑藻葉片細胞液濃度相當(dāng)

【解析】試題分析：本題以“小液流法”估測黑藻葉片細胞的細胞液濃度為背景，考查了有關(guān)滲透吸水及實驗設(shè)計方面的問題。意在考查學(xué)生的實驗設(shè)計能力以及從表格中提取有效信息解決問題的能力。成熟的植物細胞具有原生質(zhì)層，相當(dāng)于半透膜，因此當(dāng)外界溶液的濃度大于細胞液濃度時，植物細胞就會失水，導(dǎo)致細胞液濃度變大，外界溶液濃度變小；反之，會導(dǎo)致細胞液濃度變小，外界溶液濃度變大；實驗設(shè)計的基本原則有對照原則與單一變量原則，生物實驗一般要設(shè)置對照組與實驗組，其中對照組是指對實驗假設(shè)而言，不接受實驗變量處理的對象組；而實驗組是接受實驗變量處理的對象組。

（1）本實驗的目的是透過滲透失水或吸水估測黑藻葉片細胞的細胞液濃度，因此要控制好無關(guān)變量對溶液濃度的影響，因此裝有不同濃度蔗糖溶液的試管要及時塞緊的目的是防止因水分蒸發(fā)而導(dǎo)致蔗糖溶液濃度發(fā)生改變。步驟③不同試管中加入的黑藻葉片的大小和數(shù)量要相同，這屬于對實驗無關(guān)變量的控制。

（2）藍色小滴下降或上升與液滴濃度與蔗糖溶液濃度的大小有關(guān)，當(dāng)藍色小滴的濃度大于蔗糖溶液的溶度時，藍色小滴下降，反之藍色小滴就上升。因此乙組試管1、2、3中藍色小滴均下降，原因是甲組1、2、3試管中黑藻葉片的細胞液濃度大于蔗糖溶液濃度，細胞吸水，導(dǎo)致試管中蔗糖溶液濃度上升，藍色小滴密度大于乙組相同編號試管內(nèi)溶液的密度，且溶度相差越小，下降越慢，故3號下降最慢。

（3）由于乙組4、5、6號試管中的藍色小滴上升，說明其密度小于乙試管內(nèi)的蔗糖溶液溶度，進一步可知甲組的4、5、6號試管的黑藻葉片細胞發(fā)生了滲透失水，導(dǎo)致蔗糖溶液濃度降低，進而藍色小滴的密度也降低。由于乙組6號的蔗糖溶液濃度最大，因此對應(yīng)的甲組剛開始的蔗糖溶液濃度最大，導(dǎo)致其中的黑藻葉片細胞失水最多，其中的葉綠體分布最密集。

（4）分析表格可知，在0.15mol·L-1時，藍色小滴下降，說明黑藻葉片吸水，此時黑藻葉片細胞液濃度大于外界蔗糖溶液濃度；而在0.20mol·L-1時，藍色小滴上升，說明黑藻葉片失水，此時黑藻葉片的細胞液濃度小于外界的蔗糖溶液濃度，因此可估測黑藻葉片細胞的細胞液濃度介于0.15-0.20mol·L-1 之間。若要使估測結(jié)果更準確，則實驗思路是在0.15-0.20mol·L-1之間縮小濃度梯度，繼續(xù)進行上述實驗，藍色小滴不移動時試管中的蔗糖溶液濃度與黑藻葉片細胞液濃度相當(dāng)。

【本題】本題設(shè)計比較巧妙新穎，把看似不相關(guān)的藍色小滴的上升與下降與植物細胞的滲透失水與吸水緊密的聯(lián)系在一起，需要學(xué)生具備一定的判斷、推理能力及分析課外材料解決生物學(xué)問題的能力，同時還需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)知識，熟練掌握植物細胞滲透吸水與失水的原理及過程。