细胞的质壁分离

实验一植物细胞的质壁分离及死活鉴定细胞是植物结构与功能的基本单位,而原生质则是细胞中有生命的部位。

死、活细胞原生质的理化性质有显著差别，如果细胞原生质的膜系统有半透性，可与外界溶液构成渗透系统；活细胞可以主动积累某些溶质等等，而死细胞的原生质则丧失了这些特性。

在植物生理研究中，经常需要鉴定细胞的死活。

本实验练习两种鉴定方法：质壁分离法及活体染色法，同时还可以通过对质壁分离及活体染色结果的观察，了解原生物的某些特性，如黏滞性、荷电性等，以加深对有关理论的理解。

一、植物细胞的活体染色与死活鉴定［原理］活体染色是利用某种对植物无害的染料稀溶液对活细胞进行染色技术。

中性红是常用的染料之一，它是一种弱碱性pH6.4～8.0之间（由红变黄），在中性或微碱性环境中，植物的活细胞能大量吸收中性红并向液泡中排泌，由于液泡在一般情况下呈酸性反应，因此，进入液泡的中性红便解离出大量阳离子而呈现桃红色。

在这种情况下，原生质和细胞壁一般不着色。

死细胞由于原生质变性凝固，胞液不能维持在液泡内，因此，用中性红染色后，不产生液泡着色现象，相反，中性红的阳离子却与带有一定负电荷的原生质及细胞核结合，而使原生质与细胞核染色。

［仪器与用具］显微镜1台；小培养皿一套；载玻片2片；盖玻片2片；单面刀片1片；尖头镊子1把；酒精灯1具；火柴1盒；擦镜纸、吸水纸适量。

［试剂］ 0.03%中性红溶液；1mol/dm３硝酸钾溶液。

［方法］1.选用洋葱鳞茎（或大葱假茎基部幼嫩部位）及小麦片作实验材料。

2．切下一片较幼嫩的洋葱鳞片，用单面刀片在鳞片内侧纵横割划成0.5cm2的小块，用尖头镊子将内表皮小块轻轻撕下，即可投入中性红溶液染色（注意应将表皮内側向下）。

若用小麦片为材料，可将叶片背面朝上平放在载玻片放入盛有少量清水的培养皿内，用左手将叶片按平，右手用刀从一个方向轻轻刮去下表皮和叶肉部分，只留下透明的上表皮细胞。

当刮到的只剩下少量叶肉细胞时要小心，用力太重容易损伤表皮细胞，甚至只剩下一层细胞壁，太轻又会留下过多的叶肉细胞，影响观察。

观察植物细胞的质壁分离和质壁分离复原一、观察植物细胞的质壁分离与复原注意事项1、实验材料的选择最常用的实验材料是紫色洋葱鳞片。

它的外表皮细胞的液泡较大，细胞液中有紫色的花青素，在显微镜下，紫色大液泡十分明显，能方便地观察到质壁分裂及其复原的过程。

如无紫色洋葱，可用葫芦藓或其他藓类植物的叶片代替。

选择材料必须都是活细胞，因为只有活细胞的原生质才具有选择透过性，否则将不会出现质壁分离及其复原现象2、由于细胞壁是全透性的，而细胞膜具有选择透过性，因此，在质壁分离后。

细胞壁以内细胞膜以外的物质是外界溶液，即蔗糖3、质壁分离能够发生的外界条件是因为外界溶液的浓度大于细胞液的浓度。

因此通过具有一系列浓度梯度的溶液依次做质壁分离实验，观察植物细胞发生质壁分离的临界浓度，即可测的细胞液的浓度。

溶液，可观察到细胞发生质壁分离后又发生了自动复原，原4、此实验若用KNO3因是细胞主动吸收了K+和NO3-。

二、习题一、选择题1、用光学显微镜观察发生质壁分离现象的洋葱表皮细胞，不能检视到染色体的原因是（）A．没有用龙胆紫染色B．试剂破坏了染色体结构C．无染色体形成D．显微镜倍率不够2、选择蔗糖作质壁分离剂的原因是（）A．糖是生物体的重要组成物质B．糖是生命活动的主要能源物质C．蔗糖分子能溶于水而透过细胞壁D．蔗糖分子溶于水而不能透过半透膜3、在“观察植物细胞的质壁分离和质壁分离复原”实验中，之所以用已经成熟的洋葱表皮细胞做实验材料，是因为这样的细胞具有（）A．伸缩性很小的细胞壁B．功能完善的细胞膜C．能够流动的细胞质D．大而醒目的液泡4、与质壁分离及复原实验的实验材料及外界溶液有关的正确叙述分别是①实验材料必须是成熟的植物活组织细胞②细胞液最好有颜色，便于观察和判断细胞质壁分离和复原的程度③细胞液必须有颜色，否则不能发生质壁分离和复原实验④外界溶液的浓度应适中，不能过低或过高⑤外界溶液必须对细胞无毒害⑥外界溶液的浓度无特殊要求，任何浓度均可以（）A．①②，④⑤B．①③，④⑤C．①②，⑤⑥D．①③，⑤⑥5、若用质量浓度为0.3g／mL的蔗糖溶液来处理生物细胞，细胞没有出现质壁分离现象。

细胞的质壁分离细胞的质壁分离是生物学上一个重要的概念，它是细胞和其他物质之间的结构性屏障，是细胞形成和维持自身特性的基本过程。

细胞质壁分离是一个复杂的过程，涉及到细胞组成、分泌物质、细胞相互作用以及内部机制等。

细胞质壁可以分为三个部分：膜蛋白、细胞膜和细胞外基质。

膜蛋白是一种重要的细胞膜蛋白，大多具有可降解性，在细胞的质壁发挥着重要的作用。

细胞膜具有结构强度和功能性，是细胞分离的主要结构，具有储存营养物质和选择性的运输功能。

细胞外基质是由细胞外分泌的多种物质组成的，其功能是维持细胞质壁的稳定，促进细胞内外的分子运输，保护细胞免受外界刺激，使细胞处于一个恒定的环境。

细胞质壁的分离机制受到许多因素的影响，包括膜蛋白形态和功能、细胞膜结构和厚度、细胞外基质成分和结构等。

膜蛋白的功能和形态紧密相关，它们参与细胞质壁内外的分子运输，是细胞质壁的信息存储器和细胞识别性的分子标记。

细胞膜的厚度和可塑性也决定着细胞质壁的屏障功能，因此影响细胞增殖与分化、影响细胞介导的细胞间通讯、维持细胞稳定性等。

细胞外基质中的多种物质也可以促进和阻碍细胞质壁物质的运输。

细胞质壁的分离作用不仅可以保护细胞，还可以保护人体的健康。

细胞质壁分离机制可以防止病原体进入人体，阻止病原体与细胞之间的毒素交换，避免细胞的损伤，促进免疫系统的健康发挥作用。

此外，细胞质壁分离机制还可以影响细胞外激素的吸收和细胞内调节，从而调节人体内各种代谢反应，促进细胞内环境的稳定。

总之，细胞质壁分离是细胞结构与功能、维持细胞稳定性和免疫系统健康等方面的关键。

研究细胞质壁分离机制有助于我们了解细胞的生物学特性，发展有效的药物治疗和预防疾病的方法，有利于人类健康的发展。

植物细胞是构成植物体的基本单位，其细胞壁的形成和分裂是植物生长发育的重要过程。

而质壁分离则是植物细胞分裂过程中的关键步骤，是细胞分裂的前提和保障。

那么，植物细胞能够发生质壁分离的条件是什么呢？本文将就此问题展开探讨，希望能够为读者提供一定的参考价值。

一、充分的细胞营养植物细胞的正常生长和代谢需要充足的营养物质供应，特别是在细胞分裂过程中更是如此。

如果细胞内缺乏必要的营养物质，则会影响细胞质壁的形成和分离，导致质壁分离受到阻碍甚至无法进行。

二、稳定的细胞内环境细胞内部的环境稳定性对于细胞分裂过程至关重要，其中包括pH值、离子浓度、渗透压等因素。

只有当细胞内环境稳定时，细胞质壁的形成和分离才能够顺利进行，否则就会产生异常现象。

三、合适的温度和湿度温度和湿度是影响植物细胞生长的重要因素，也会直接影响到细胞分裂过程中质壁分离的进行。

适宜的温度和湿度能够促进细胞质壁的形成和分离，而过高或过低的温度和湿度则会对质壁分离产生不利影响。

四、合适的生长激素和信号物质植物生长激素和信号物质对于细胞生长和分裂发挥着重要作用，其中包括激素类物质如赤霉素、生长素等，以及一些信号分子如离子、活性氧等。

合适的生长激素和信号物质能够促进细胞质壁的形成和分离，从而保证质壁分离的正常进行。

五、细胞质壁合成和沉积细胞质壁的合成和沉积是质壁分离进行的先决条件，细胞质壁的形成需要大量的营养物质和能量供给，同时需要一系列酶的参与。

只有当细胞质壁合成和沉积充分进行时，质壁分离才能够实现。

植物细胞能够发生质壁分离的条件是多方面的，包括充分的细胞营养、稳定的细胞内环境、合适的温度和湿度、合适的生长激素和信号物质，以及细胞质壁合成和沉积等。

只有当这些条件得到满足时，植物细胞的质壁分离才能够顺利进行，从而促进细胞的正常生长和发育。

希望本文能够为读者提供一定的帮助，使他们对植物细胞的质壁分离有更深入的认识。

六、合适的细胞周期调控细胞周期调控是细胞生长和分裂的重要调节机制，而质壁分离作为细胞分裂过程中的关键步骤，必然受到细胞周期调控的影响。

植物细胞质壁分离植物细胞的结构特征之一就是其具有厚厚的细胞质壁。

质壁的主要作用是提供保护，阻止其他物质进入细胞；另外，它还能防止细胞膨胀，支撑细胞体，保护细胞内结构。

细胞质壁成为植物成长茁壮的主要基础之一，因此，它对植物的繁殖和适应性至关重要。

植物细胞质壁的组成主要包括细胞壁纤维素、半纤维素、多糖、多聚糖和蛋白质等复杂的有机物质。

此外，在它们之间还有一些无机物质，如硅酸盐和缓冲物质。

细胞质壁的形状和组成受到植物细胞器间区域的调节，以适应不断变化的环境条件和满足细胞内部各种物质交换的要求。

随着技术的不断提高，科学家们能够准确地测定细胞质壁的组成物并提出更好的分离方法。

一种常用的细胞质壁分离方法是碱处理法。

这种方法将使植物细胞质壁碱化，使碳-碳键结发生变化，最终使其松解。

另一种分离方法是重力输送法，也叫细胞质壁浮选法。

这种方法利用不同大小的悬浮液和沉淀率，将不同分子质量的细胞质壁物质分离。

也可以使用窄带磁场，将细胞质壁的磁性物质甩出，然后以适当的方式收集它们，以实现分离。

此外，植物细胞质壁的分离还可以采用体外酶解技术。

几种酶可以有效地解聚细胞质壁，从而分离可用于生物医学和环境保护应用的物质。

例如，酶可以切割细胞质壁中的纤维素结构，从而形成多糖物质。

总之，植物细胞质壁分离是一项重要的研究，可以用来分析植物细胞质壁的结构和组成，以及提取其中的有用物质。

上述介绍了几种常用的植物细胞质壁分离方法，这些方法可用于多种不同类型的植物细胞质壁。

目前，科学家们正在开发新的植物细胞质壁分离方法，以提高分离效率和质量，同时减少破坏植物细胞的可能性。

通过不断开发更高效的分离方法，人们可以更好地利用植物细胞的质壁，为人类带来更多的好处。

希望本文能够给读者提供一些关于植物细胞质壁分离的基本知识，并为有关的研究提供一些可行的方案。

走出“质壁分离”的理解误区在高中生物学中，“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验是非常重要的。

这个实验在选材上要求活的紫色洋葱鳞片叶表皮细胞，原因是其具有紫色大液泡，在显微观察时，便于通过液泡紫颜色范围大小，来判断液泡和原生质体体积的减小或增大，进而达到“观察植物细胞的质壁分离和复原”的目的。

这是一个很科学的实验，就实验本身来说无懈可击，但是由于教材中没有对该实验作进一步的知识提升，导致相当多的师生在对“质壁分离”知识点的理解上出现偏差。

让我们先来看一个较常见的题目：下列细胞中能够发生质壁分离的细胞是（）A. 人的成熟红细胞B. 洋葱的根尖分生区细胞C. 洋葱的表皮细胞D. 细菌细胞在相当多的高三生物复习资料中，类似该题的答案往往给的是C。

其主要原因是人的红细胞既无大液泡又无细胞壁、洋葱根尖分生区细胞无大液泡、细胞细胞不是植物细胞等。

很明显，这里存在着对“质壁分离”知识点理解上的误区。

误区一：发生质壁分离的细胞一定具有大液泡。

这是一个多年来一直存在的知识误区，甚至在高考题中都出现过。

例如，1999年上海高考生物卷中41题最后一问：“不是该植物的所有生活细胞均可发生质壁分离，能发生质壁分离的细胞还必须具有”，答案是中央液泡或大液泡。

故在平时教学中认为细胞中无大液泡是判断植物细胞能否发生质壁分离的一个前提。

我们知道洋葱根尖分生区细胞中无大液泡，也就无所谓细胞液浓度，按照“发生质壁分离的细胞一定具有大液泡”的观点，其不可能发生质壁分离。

但事实并非如此，笔者曾模拟“质壁分离实验”：首先配置不同质量浓度梯度的蔗糖溶液：0.3g/ml、0.35g/ml、0.4g/ml、0.45g/ml……0.8g/ml。

然后将洋葱的根尖分生区处做成徒手切片，再按照“质壁分离”实验步骤逐一仔细观察并记录，结果发现蔗糖溶液浓度在0.45g/ml以上，都可导致洋葱根尖分生区细胞发生质壁分离。

看来问题的交叉点就在没有大液泡的植物细胞能否通过渗透作用失水。

实验专题三——探究植物细胞的吸水和失水一、植物细胞的质壁分离和复原实验：1.实验原理：2.实验材料的选择：（1）选择的细胞：具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离及复原现象，如：紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞，与无色透明的细胞壁易区分；（2）不能选择的细胞：死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不发生质壁分离及复原现象；（3）一般不选择细菌细胞，它能发生质壁分离，但现象不明显；3.实验步骤：4.试剂的使用：（1）0.3g/mL的蔗糖溶液，清水；（2）溶质不能透过半透膜：在一定浓度的溶液中只会发生质壁分离现象，不能发生自动复原现象（只有用清水或低渗溶液处理，方可复原）。

（3）溶质可透过半透膜：在一定浓度的溶液（如KNO3、甘油、尿素、乙二醇等）中可发生质壁分离，并能自动复原，因为K＋、NO－3、尿素、乙二醇等可转运到细胞内，使细胞液浓度升高，细胞渗透吸水而发生自动复原。

（4）浓度过高的蔗糖溶液：如：0.8 g/mL，质壁分离现象明显，但不能复原，因为溶液浓度过高，使细胞因过度失水而死亡。

（5）盐酸、酒精、醋酸等溶液：能杀死细胞，不适合做质壁分离实验的溶液。

5.实验注意事项：（1）发生质壁分离时在细胞壁和细胞膜之间充满的是外界溶液，原因是细胞壁具有全透性。

（2）“质”指原生质层；“壁”指细胞壁；（3）质壁分离不久就得做复原实验，因为细胞过度失水会导致细胞死亡；6.本实验存在两组对照实验：本实验的两组实验均为自身对照，自身对照指对照组和实验组在同一研究对象上进行，是实验前后之间的对照。

二、实验拓展应用：1.判断成熟植物细胞的死活：2.测定细胞液浓度范围：3.比较不同植物细胞的细胞液浓度大小：4.比较未知浓度溶液的浓度大小：(如KNO3溶液和蔗糖溶液)：课后·限时训练(时间：20分钟)1.水通道蛋白位于部分细胞的细胞膜上，能介导水分子跨膜运输，提高水分子的运输效率。

如图是猪的红细胞在不同浓度的NaCl溶液中，红细胞体积和初始体积之比的变化曲线(O点对应的浓度为红细胞吸水涨破时的NaCl浓度)。

考点三（实验）观察植物细胞的质壁分离和复原1.实验原理(1)成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。

(2)细胞液具有一定的浓度，能渗透吸水和失水。

(3)引发质壁分离的两种原因2.实验步骤3.实验结论【特别提醒】(1)本实验存在两组对照实验(2)本实验是教材中涉及“显微观察”实验中唯一的一个“只在低倍镜下”观察(不曾换“高倍镜”)的实验。

(3)质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间的是浓度降低的外界溶液。

这是由于细胞壁是全透性的且有水分子通过原生质层渗出来。

将若干生理状况基本相同，长度为3 cm的鲜萝卜条分为四组，分别置于三种浓度的溶液(即0.3 g/mL蔗糖溶液，0.3 g/mLKNO3溶液及0.5 g/mL蔗糖溶液)(实验组)和清水(对照组)中，测量每组萝卜条的平均长度，结果如图。

请思考：(1)依据图示四条曲线变动趋势，推测a～d依次为哪种溶液？(2)对照组中萝卜条长度增加较少的原因是什么？(3)b曲线在用清水处理前即由下降趋势转为上升趋势，原因是什么？与之相关的细胞器有哪些？[慧眼识图获取信息]提示(1)a.清水b.0.3 g/mLKNO3溶液c.0.3 g/mL蔗糖溶液d.0.5 g/mL蔗糖溶液。

(2)细胞壁伸缩性较小，限制细胞胀大。

(3)K＋、NO－3离子透过原生质层进入细胞液；与之相关的细胞器有核糖体、线粒体、液泡。

1.(2014·课标Ⅰ，4)下列关于植物细胞质壁分离实验的叙述，错误的是()A.与白色花瓣相比，采用红色花瓣有利于实验现象的观察B.用黑藻叶片进行实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察C.用紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同D.紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡中有色素，有利于实验现象的观察解析黑藻叶片的叶肉细胞中液泡呈无色，叶绿体的存在使原生质层呈绿色，有利于实验现象的观察，故B错误。

答案 B2.将质壁分离的洋葱紫色外表皮细胞放入清水中，液泡体积的变化如图所示。

细胞处于质壁分离状态的内因细胞壁是细胞外层颗粒形态的结构，它的主要成分是纤维素，其作用是支持细胞形态，保护细胞内部结构，调节细胞光合作用。

在细胞壁的外侧，另有一层细胞膜，其主要成分是脂质，其作用是维持细胞内部稳定环境、保护细胞内部，并用于养分及代谢物质的输送。

当细胞在特定状况下失去细胞壁产生了质壁分离状态时，其内部机制可能与以下4个方面有关。

一、质壁分离的促进1.细胞壁脱落：细胞壁的完整性能够维持细胞的生长和稳定性，当细胞在炎热或干旱等特定环境中时，细胞壁可能会脱落或破裂，导致细胞失去其支撑结构而形成质壁分离状态。

2.细胞壁降解：细胞在特定条件下，可能会启动细胞壁降解的过程，这可能包括细胞内的调节蛋白和外界诱导物，如细菌素、酪氨酸等。

3.质膜毛绳：在某些情况下，细胞的细胞壁可以长出细胞壁纤维，从而形成"毛绳"。

这些长毛绳的细胞壁与细胞膜紧密结合，从而使细胞的质膜被牢固包裹。

二、质壁分离的生理意义质壁分离状态在植物细胞中发挥的生理意义是多种多样的。

质壁分离的最大效应是解决了细胞壁对细胞生长、扩张和调节的限制。

细胞壁对诸如膨胀和压力等应力上限的约束和限制是特别明显的。

质壁分离甚至是某些植物细胞中的生理现象，这些细胞形成圆球、管状或卷曲的形态。

（例如苔藓植物中的某些细胞）。

质壁分离还可以促进植物细胞的分裂和分化。

植物细胞在特定环境中产生质壁分离状态，这种状态的产生通常会受到细胞外环境的影响。

一些配体类分子、植物生长素分子等细胞信使则用于传递细胞的分化需求并调控细胞的生长及其方向。

较长的植物生长素及配体类分子则可以对细胞壁成分的合成和分泌产生影响，及调节蛋白可能会影响细胞壁的形成和维持。

四、质壁分离的其他影响质壁分离状态可能为植物细胞的逆境适应提供助益，特别是在应对耐旱逆境时。

特别地，一些科学家还在探讨质壁分离状态的存在于生物间的进化中所产生的影响，这包括研究质壁分离状态对生物对抗组成相对稳定性的影响，如植物与寄生生物关系的动态变化，等等。

质壁分离实验心得在生物学的奇妙世界里，质壁分离实验就像是一扇通往微观宇宙的神秘之门。

这个实验，让我对细胞的奥秘有了更深刻的理解，也给我带来了不少有趣又难忘的体验。

还记得第一次听说要做质壁分离实验的时候，我心里既期待又有点小紧张。

毕竟，这是要深入探究细胞这个微小而神奇的世界啊！实验开始前，老师在讲台上详细地讲解着实验的步骤和注意事项，我听得那叫一个认真，眼睛都不敢眨一下，生怕错过了什么关键信息。

终于，到了我们自己动手的时候啦！我小心翼翼地拿起载玻片和盖玻片，就像是对待珍贵的宝物一样。

先在载玻片上滴了一滴蔗糖溶液，然后用镊子撕取了一小块洋葱鳞片叶外表皮，轻轻地放在了溶液中。

这时候，我的心都提到嗓子眼了，生怕一个不小心就把这脆弱的表皮给弄坏了。

接下来，就是盖上盖玻片，准备进行观察啦。

我把做好的装片放在显微镜下，调整好焦距，眼睛凑近目镜，哇！那一刻，我仿佛进入了一个全新的微观世界。

我看到了一个个排列整齐的细胞，就像一个个小小的房间。

可是，一开始我并没有看到质壁分离的现象，心里那个着急呀！我又重新检查了一遍装片，发现可能是表皮没有完全平展。

于是，我重新做了一个装片，这一次，我更加小心，每一个步骤都做得格外仔细。

当我再次把装片放到显微镜下观察时，终于看到了！细胞壁和原生质层慢慢地分离开来，就像是两个闹别扭的小伙伴，谁也不理谁。

细胞壁稳稳地站在那里，而原生质层却像是受了委屈的孩子，慢慢地缩了回去。

看到这一幕，我兴奋得差点叫出声来。

在观察的过程中，我发现不同的细胞质壁分离的程度还不太一样呢。

有的分离得很明显，原生质层几乎完全缩到了细胞壁的一角；而有的则只是稍微分离了一点。

我就一直在那琢磨，这到底是为啥呢？后来才知道，原来是不同细胞的生理状态不太一样，所以对蔗糖溶液的反应也有所不同。

这个实验可不光是看看就算了，还得记录数据和现象呢。

我拿着笔，一边观察，一边在本子上飞快地记录着。

眼睛要盯着显微镜，手还要写字，这可真是个技术活！有时候，我太专注于观察了，手就忘了动，等想起来的时候，又赶紧补上几笔，那手忙脚乱的样子，现在想想都觉得好笑。