Question

图1是光学显微镜下观察到的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞处于质壁分离状态的细胞图像。某实验小组将洋葱根尖成熟区细胞依次浸于蒸馏水、质量浓度为0.3 mol·L^-1的蔗糖溶液和质量浓度为0.5 mol· L^-1的硝酸钾溶液中，观察细胞原生质体体积随时间的变化，其结果如图2所示（原生质体是指植物细胞去除细胞壁后的剩余结构）。请回答下列有关问题：

（1）图1中阴影部分（即鳞片叶外表皮细胞的紫色区域）表示的细胞结构是________，该结构在成熟植物细胞中的作用有______________________、____________________。图1所示细胞的细胞液浓度与外界溶液浓度的大小关系是____________________________________。

（2）曲线a、b、c中，表示细胞在浓度为0.3 mol·L^-1的蔗糖溶液中的是_________，原因是_________________；表示细胞在浓度为0.5mol·L^-1的硝酸钾溶液中的是_________。

（3）水进出洋葱根尖成熟区细胞的方式为_________，硝酸钾进入细胞的方式为_______________________。

Answer

液泡 调节植物细胞内的环境 充盈的液泡还可以使植物细胞保持坚挺 细胞液浓度小于外界溶液浓度，或细胞液浓度大于外界溶液浓度，或细胞液浓度等于外界溶液浓度 c 蔗糖分子不能通过细胞膜，细胞液的浓度小于0.3 mol·L-1的蔗糖溶液的浓度，细胞失水 b 自由扩散 主动运输

【解析】

图1细胞处于质壁分离状态，该细胞可能正在发生质壁分离，也可能正在发生质壁分离复原，或已经处于渗透平衡状态。图2中，置于清水中的洋葱根尖成熟区细胞，因细胞液的浓度大于外界溶液的浓度，细胞吸水，导致原生质体体积增大，但由于细胞壁的支持和保护作用，原生质体体积不会无限增大，可用曲线a表示；置于0.5 mol·L-1的KNO3溶液中的洋葱根尖成熟区细胞，因KNO3溶液的浓度高于细胞液浓度，细胞失水导致原生质体体积变小，随着硝酸根离子和钾离子不断通过主动运输的方式被细胞吸收，使细胞液的浓度增大，渗透压升高，当KNO3溶液的浓度低于细胞液浓度时，细胞渗透吸水，原生质体体积变大，与曲线b相对应；置于0.3 mol·L-1的蔗糖溶液中的洋葱根尖成熟区细胞，因蔗糖分子不能通过细胞膜，而且细胞液的浓度小于0.3 mol·L-1的蔗糖溶液的浓度，所以细胞会因失水而发生质壁分离，导致原生质体体积逐渐变小，最后稳定在较低水平，与曲线c相对应。

(1) 紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液呈现紫色，细胞液是液泡膜内部的液体，因此图1中阴影部分表示的细胞结构是液泡，该结构在成熟植物细胞中的作用有：可以调节植物细胞内的环境，充盈的液泡还可以使植物细胞保持坚挺。图1所示细胞处于质壁分离状态，可能正在发生质壁分离，也可能正在发生质壁分离复原，或已经处于渗透平衡状态。若正在发生质壁分离，则细胞液浓度小于外界溶液浓度；若正在发生质壁分离复原，则细胞液浓度大于外界溶液浓度；若已经处于渗透平衡状态，则细胞液浓度等于外界溶液浓度。

(2)由于蔗糖分子不能通过细胞膜，而且细胞液的浓度小于0.3 mol·L-1的蔗糖溶液的浓度，所以细胞失水，导致原生质体体积逐渐变小，最后稳定在较低水平，所以曲线c表示细胞在浓度为0.3 mol·L-1的蔗糖溶液中。0.5 mol·L-1的KNO3溶液的浓度高于细胞液浓度，细胞失水导致原生质体体积变小，随着硝酸根离子和钾离子不断被细胞吸收，细胞液的浓度不断增大，当KNO3溶液的浓度低于细胞液浓度时，细胞渗透吸水，原生质体体积变大，因此曲线b表示细胞在浓度为0.5mol·L-1的硝酸钾溶液中。

(3) 水进出洋葱根尖成熟区细胞的方式为自由扩散，硝酸钾进入细胞的方式为主动运输。