探究植物细胞的吸水和失水

一、实验目的：
（1）学会观察植物细胞质壁分离与复原的方法。
（2）了解植物细胞发生渗透作用的原理。
二、实验原理：
1、原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大。
2、当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，原生质层收缩进而质壁分离。
3、当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，细胞渗透吸水，使质壁分离复原。
三、实验步骤：

四、实验现象

知识点拨：

1、实验注意问题：
（1）盖盖玻片应让盖玻片的一侧先触及载玻片，然后轻轻放平。防止装片产生气泡。
（2）液泡含花青素，所以液泡呈紫色。
（3）先观察正常细胞与后面的“质壁分离”起对照作用。
（4）蔗糖溶液浓度大于细胞液浓度，细胞通过渗透作用失水，细胞壁伸缩性小原生质层的伸缩性大，液泡和原生质层不断收缩，所以发生质壁分离。为了使细胞完全浸入蔗糖溶液中。否则，细胞严重失水死亡，看不到质壁分离的复原。
（5）发生质壁分离的装片，不能久置，要马上滴加清水，使其复原。重复几次。细胞液的浓度高于外界溶液，细胞通过渗透作用吸水，所以发生质壁分离复原现象。因为细胞失水过久，也会死亡。为了使细胞完全浸入清水中。
2、质壁分离复原需要将发生质壁分离的植物细胞再置于低浓度的溶液或清水中，但如果所用外界溶液为葡萄糖、KNO，、NaCI、尿素、乙二醇等，质壁分离后因细胞主动或被动吸牧溶质微粒而使细胞液浓度增大，植物细胞会吸水引起质壁分离后的自动复原。
3、植物细胞发生质壁分离后，在原生质层和细胞壁之间充斥的液体为外界溶液（如蔗糖溶液）。
4、质壁分离过程中，外界溶液浓度大于细胞液浓度，质壁分离程度越大，植物细胞吸水能力越强；质壁分离复原过程中，外界溶液浓度小于细胞液浓度。
5、原核生物不会发生质壁分离，这要从两方面考虑。“质壁分离”的内因：要有细胞壁、大液泡和一定的细胞液浓度；“质壁分离”的外因：外界溶液的浓度>细胞液的浓度。相当多的“原核生物”虽然有细胞壁，但通常无大液泡。
知识拓展：



3、细胞发生质壁分离的判断与应用
在判断细胞是否发生质壁分离及其复原时有如下规律
(l)从细胞角度分析
①死细胞、动物细胞、原核细胞及未成熟的植物细胞不发生质壁分离现象。

②具中央大液泡的成熟植物细胞才可发生质壁分离现象。
(2)从溶液角度分析
①在一定浓度（溶质不能穿膜）的溶液中细胞只会发生质壁分离现象，不能自动复原。
②在一定浓度（溶质可穿膜）的溶液中细胞先发生质壁分离后自动复原，如甘油、尿素、乙醇、KN03等。 ③在高浓度溶液中细胞可发生质壁分离现象，但不会发生质壁分离复原。
即：

染色体的形态特征和数目：

1、染色体的形态特征：典型的染色体通常由长臂和短臂、着丝点和着丝粒、次缢痕和随体、端粒等几部分组成。不同物种染色体大小差异较大。一般染色体数目少的则体积较大。
2、染色体的组成成分是DNA和蛋白质。
3、染色体的数目特征：
①恒定性。同一种生物染色体数目是恒定的。
②染色体在体细胞中是成对的，在性细胞中总是成单的。通常用2n和n表示，如水稻2n=24，n=12；普通小麦2n=42，n=21。
③不同物种染色体数目差异很大
④人体染色体的数目：23对染色体
⑤韭菜是四倍体，有32条染色体。
⑥蜜蜂种群中的雄蜂只含有一个染色体组。
⑦果蝇染色体组成：（4对共8条染色体）

4、染色体组：细胞中的一组非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。

生态系统的能量流动：

1、概念生物系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，输入生态系统总能量是生产者固定的太阳能，传递沿食物链、食物网，散失通过呼吸作用以热能形式散失的。
2、过程：
(1)能量的输入

③输入生态系统的总能量：生产者固定的太阳能总量。
(2)能量的传递
①传递途径：食物链和食物网。
②传递形式：有机物中的化学能。
③传递过程：

(3)能量的转化

(4)能量的散失
①形式：热能，热能是能量流动的最后形式。


3、能量流动的特点
（1）单向流动
①食物链中，相邻营养级生物的捕食关系不可逆转，因此能量不能倒流，这是长期自然选择的结果。
②各营养级的能量总有一部分通过细胞呼吸以热能的形式散失，这些能量是无法再利用的。
（2）逐级递减
①每个营养级的生物总有一部分能量不能被下一营养级利用。
②各个营养级的生物都会因细胞呼吸消耗相当大的一部分能量，供自身利用和一热能形式散失。
③各营养级中的能量都要有一部分流入分解者。
4、能量传递效率能量在相邻两个营养级间的传递效率一般为10﹪～20﹪，即输入某一营养级的能量中，只有10﹪～20﹪的能量流到下一营养级。
计算方法为：

4、研究能量流动的意义：
（1）实现对能量的多级利用，提高能量的利用效率（如桑基鱼塘）
（2）合理地调整能量流动关系，使能量持续高效的流向对人类最有益的部分（如农作物除草、灭虫）

生态系统中能量流动的计算：

在解决有关能量传递的计算问题时，首先要确定相关的食物链，理清生物在营养级上的差别，能量传递效率为10%-20%，解题时注意题目中是否有“最多” “最少…至少”等特殊的字眼，从而碗定使用l0%或 20%来解题。
1．设食物链A→B→C→D，分情况讨论如下：
已知D营养级的能量为M，则至少需要A营养级的能量=M÷(20%)³；最多需要A营养级的能量 =M÷(10%)³。
已知A营养级的能量为N，则D营养级获得的最多能量=N×(20%)³；D营养级获得的最少能量=N× (l0%)³。 2．如果是在食物网中，同一营养级同时从上一营养级多种生物获得能量，则按照各单独的食物链进行诗算后合并。
3．在食物网中分析如A→B→C→D确定生物量变 化的“最多”或“最少”时，还应遵循以下原则：
(1)食物链越短，最高营养级获得的能量越多；
(2)生物间的取食关系越简单，生态系统消耗的能量就越少，如已知D营养级的能量为M，计算至少需要 A营养级的能量时，应取最短食物链A→D，并以20% 的效率进行传递，即等于M÷20%；计算最多需要A营养级的能量时，应取最长的食物链A→B→C→D，并以 10%的效率进行传递，即等于M÷(10%)³。
4．已知较低营养级生物的能量求解较高营养级生物的能量时，若求解“最多”值，则说明较低营养级的能量按“最高”效率传递；若求解“最（至）少”值，则说明较低营养级生物的能量按“最低”效率传递。具体规律如下：

表解生态系统三种金字塔的不同：

项目＼类型	能量金字塔	数量金宇塔	生物量金字塔
形状
特点	正金字塔	一般呈正金字塔，有时呈倒金字塔	一般为正金字塔
象征含义	能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性	生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级递减	生物量（现存生物有机物的总量）沿食物链流动逐级递减
每一阶含义	食物链中每一营养级生物所含能量的多少	每一营养级生物个体的数目	每一营养级生物的总生物量
异常分析	人工鱼塘中的生产者并不多，需要人工给鱼施加有机饲料，如图	成千上万只昆虫生活在一棵大树上时，该数量金字塔的塔形会发生变化，如图	浮游植物的个体小，寿命短，又不断被浮游动物吃掉，所以某一时间浮游植物的生物量会低于浮游动物，如图

易错点拨：

1、图解中的箭头由粗到细表示流如下一营养级的能量逐级递减；方块面积越来越小表示营养级的升高，储存在生物体内的能量越来越少。
2、每一营养级的能量来源及去向流入一个营养级的能量石指被这个营养级的生物所同化的全部能量。营养级的能量的来源与去路如下：
 
3、消费者产生的粪便不属于该营养级同化的能量，它属于上一营养级未被利用的部分。
4、动物同化的能量并不等于摄入的能量：动物同化的能量=动物摄入的能量-动物粪便中的能量。

知识拓展：

1、由于能量传递效率为10﹪～20﹪，传到第五营养级时，能量已经很少了，再往下传递不足以维持一个营养级，所以一条食物链中营养级一般不超过5个。
2、食物网中，能量传递效率是指某营养级流向各食物链下一营养级的总能量占该营养级比例。
如： 是指流向B、C的总能量占A的10﹪～20﹪。
3、根据能量流动的递减性原则，在建立与人类相关的食物链时，应尽量缩短食物链。