Question

南通某校生物兴趣小组利用“小液流法”估测黑藻叶片细胞的细胞液浓度，实验步骤和结果如下：

实验步骤：

①配制具有一定浓度梯度的蔗糖溶液。

②取12支干燥洁净的带塞试管，分成甲、乙两组，每组试管依次编为1～6号。向甲、乙两组相同编号的试管中加入相同浓度的蔗糖溶液4mL，迅速塞紧试管，备用。

③取大小相似的黑藻叶片60片，随机均分为6组，分别加入甲组的6支试管中，并塞紧试管。放置20min，期间多次摇动试管。再向甲组每支试管中均加入微量甲烯蓝粉末（忽略对蔗糖浓度的影响），充分摇匀。

④将乙组蔗糖溶液摇匀，用弯头毛细吸管从甲组试管中吸取少量蓝色溶液，插入乙组相同编号试管内的溶液中部，从毛细吸管尖端轻轻挤出1小滴蓝色溶液（如图）。观察蓝色小滴的升降情况，并做好记录。

实验结果：

乙组试管编号	1	2	3	4	5	6
加入的蔗糖溶液浓度/mol/L	0．05	0．10	0．15	0．20	0．25	0．30
蓝色小滴升降情况	↓	↓	↓	↑	↑	↑

请回答下列问题：

（1）步骤②中，装有不同浓度蔗糖溶液的试管要及时塞紧的目的是__________________________。步骤③不同试管中加入的黑藻叶片的大小和数量要相同，这属于对实验______变量的控制。

（2）乙组试管1、2、3中蓝色小滴均下降，原因是________________________________________，其中下降最慢的是试管______中的蓝色小滴。

（3）取出甲组6支试管中的黑藻叶片进行显微观察，可发现试管_______中的黑藻叶片细胞内叶绿体分布最密集。

（4）根据实验结果可估测黑藻叶片细胞的细胞液浓度介于_____________之间。若要使估测结果更准确，则实验思路是_______________________________________________________________。

（5）本实验的黑藻叶片还是观察________（细胞器）的好材料，主要原因是________________。

Answer

防止因水分蒸发而导致蔗糖溶液浓度发生改变 无关 甲组1、2、3试管中黑藻叶片的细胞液浓度大于蔗糖溶液浓度，细胞吸水，导致试管中蔗糖溶液浓度上升，蓝色小滴密度大于乙组相同编号试管内溶液的密度 3 6 0．15～0．20 mol·L－1 在0．15～0．20 mol·L－1之间缩小浓度梯度，继续进行上述实验，蓝色小滴不移动时试管中的蔗糖溶液浓度与黑藻叶片细胞液浓度相当 叶绿体 黒藻叶片是单层细胞，便于制作临时装片观察叶绿体

【解析】

本题以“小液流法”估测黑藻叶片细胞的细胞液浓度为情境，考查了有关渗透吸水及实验设计方面的问题。

成熟的植物细胞具有原生质层，相当于半透膜，因此当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，植物细胞就会失水，导致细胞液浓度变大，外界溶液浓度变小；反之，会导致细胞液浓度变小，外界溶液浓度变大。

（1）本实验的目的是估测黑藻叶片细胞的细胞液浓度，需要控制好无关变量对溶液浓度的影响，因此装有不同浓度蔗糖溶液的试管要及时塞紧的目的是防止因水分蒸发而导致蔗糖溶液浓度发生改变；步骤③不同试管中加入的黑藻叶片的大小和数量要相同，这属于对实验无关变量的控制；

（2）蓝色小滴下降或上升与液滴浓度与蔗糖溶液浓度的大小有关，当蓝色小滴的浓度大于蔗糖溶液的溶度时，蓝色小滴下降，反之蓝色小滴就上升。因此乙组试管1、2、3中蓝色小滴均下降，原因是甲组1、2、3试管中黑藻叶片的细胞液浓度大于蔗糖溶液浓度，细胞吸水，导致试管中蔗糖溶液浓度上升，蓝色小滴密度大于乙组相同编号试管内溶液的密度；浓度相差越小，下降越慢，故3号下降最慢；

（3）由于乙组4、5、6号试管中的蓝色小滴上升，说明其密度小于乙试管内的蔗糖溶液溶度，进一步可知甲组的4、5、6号试管的黑藻叶片细胞发生了渗透失水，导致蔗糖溶液浓度降低，进而蓝色小滴的密度也降低。由于乙组6号的蔗糖溶液浓度最大，因此对应的甲组6号刚开始的蔗糖溶液浓度最大，导致其中的黑藻叶片细胞失水最多，其中的叶绿体分布最密集；

（4）分析表格可知，在0.15mol·L-1时，蓝色小滴下降，说明黑藻叶片吸水，此时黑藻叶片细胞液浓度大于外界蔗糖溶液浓度；而在0.20mol·L-1时，蓝色小滴上升，说明黑藻叶片失水，此时黑藻叶片的细胞液浓度小于外界的蔗糖溶液浓度，因此可估测黑藻叶片细胞的细胞液浓度介于0.15-0.20mol·L-1之间；若要使估测结果更准确，则实验思路是在0.15-0.20mol·L-1之间缩小浓度梯度，继续进行上述实验，蓝色小滴不移动时试管中的蔗糖溶液浓度与黑藻叶片细胞液浓度相当；

（5）黑藻叶片为单层细胞，便于制作观察临时装片观察叶绿体，是观察叶绿体的的好材料。