Question

【題目】南通某校生物興趣小組利用“小液流法”估測(cè)黑藻葉片細(xì)胞的細(xì)胞液濃度，實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)果如下：

實(shí)驗(yàn)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(hào)。向甲、乙兩組相同編號(hào)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(jī)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(dòng)試管。再向甲組每支試管中均加入微量甲晞藍(lán)粉末（忽略對(duì)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(xì)吸管從甲組試管中吸取少量藍(lán)色溶液，插入乙組相同編號(hào)試管內(nèi)的溶液中部，從毛細(xì)吸管一端輕輕擠出1小滴藍(lán)色溶液（如下圖）。觀察藍(lán)色小滴的升降情況，并做好記錄。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

乙組試管編號(hào)	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(lán)色小滴升降情況	↓	↓	↓	↑	↑	↑

請(qǐng)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(shí)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(duì)實(shí)驗(yàn)_____________變量的控制。

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

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

（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可估測(cè)黑藻葉片細(xì)胞的細(xì)胞液濃度介于_____________之間。若要使估測(cè)結(jié)果更準(zhǔn)確，則實(shí)驗(yàn)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(xì)胞液濃度大于蔗糖溶液濃度，細(xì)胞吸水，導(dǎo)致試管中蔗糖溶液濃度上升，藍(lán)色小滴密度大于乙組相同編號(hào)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(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，藍(lán)色小滴不移動(dòng)時(shí)試管中的蔗糖溶液濃度與黑藻葉片細(xì)胞液濃度相當(dāng)

【解析】試題分析：本題以“小液流法”估測(cè)黑藻葉片細(xì)胞的細(xì)胞液濃度為背景，考查了有關(guān)滲透吸水及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面的問題。意在考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(xì)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(xì)胞液濃度時(shí)，植物細(xì)胞就會(huì)失水，導(dǎo)致細(xì)胞液濃度變大，外界溶液濃度變小；反之，會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞液濃度變小，外界溶液濃度變大；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則有對(duì)照原則與單一變量原則，生物實(shí)驗(yàn)一般要設(shè)置對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組，其中對(duì)照組是指對(duì)實(shí)驗(yàn)假設(shè)而言，不接受實(shí)驗(yàn)變量處理的對(duì)象組；而實(shí)驗(yàn)組是接受實(shí)驗(yàn)變量處理的對(duì)象組。

（1）本實(shí)驗(yàn)的目的是透過滲透失水或吸水估測(cè)黑藻葉片細(xì)胞的細(xì)胞液濃度，因此要控制好無關(guān)變量對(duì)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(shí)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(duì)實(shí)驗(yàn)無關(guān)變量的控制。

（2）藍(lán)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(lán)色小滴的濃度大于蔗糖溶液的溶度時(shí)，藍(lán)色小滴下降，反之藍(lán)色小滴就上升。因此乙組試管1、2、3中藍(lán)色小滴均下降，原因是甲組1、2、3試管中黑藻葉片的細(xì)胞液濃度大于蔗糖溶液濃度，細(xì)胞吸水，導(dǎo)致試管中蔗糖溶液濃度上升，藍(lán)色小滴密度大于乙組相同編號(hào)試管內(nèi)溶液的密度，且溶度相差越小，下降越慢，故3號(hào)下降最慢。

（3）由于乙組4、5、6號(hào)試管中的藍(lán)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(jìn)一步可知甲組的4、5、6號(hào)試管的黑藻葉片細(xì)胞發(fā)生了滲透失水，導(dǎo)致蔗糖溶液濃度降低，進(jìn)而藍(lán)色小滴的密度也降低。由于乙組6號(hào)的蔗糖溶液濃度最大，因此對(duì)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(xì)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(shí)，藍(lán)色小滴下降，說明黑藻葉片吸水，此時(shí)黑藻葉片細(xì)胞液濃度大于外界蔗糖溶液濃度；而在0.20mol·L-1時(shí)，藍(lán)色小滴上升，說明黑藻葉片失水，此時(shí)黑藻葉片的細(xì)胞液濃度小于外界的蔗糖溶液濃度，因此可估測(cè)黑藻葉片細(xì)胞的細(xì)胞液濃度介于0.15-0.20mol·L-1 之間。若要使估測(cè)結(jié)果更準(zhǔn)確，則實(shí)驗(yàn)思路是在0.15-0.20mol·L-1之間縮小濃度梯度，繼續(xù)進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，藍(lán)色小滴不移動(dòng)時(shí)試管中的蔗糖溶液濃度與黑藻葉片細(xì)胞液濃度相當(dāng)。

【本題】本題設(shè)計(jì)比較巧妙新穎，把看似不相關(guān)的藍(lán)色小滴的上升與下降與植物細(xì)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(shí)還需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)，熟練掌握植物細(xì)胞滲透吸水與失水的原理及過程。