质壁分离

生物学词汇

把液泡发育良好的植物细胞浸在高渗溶液中时，原生质收缩而和细胞壁分离，此现象称为质壁分离。

释义

成长的细胞是一个渗透系统，其中液泡具有一定的水势。当细胞放在高渗溶液中，由于细胞的水势高于溶液的水势，细胞内的水分外渗，原生质随着液泡一起收缩而发生质壁分离。将已发生质壁分离的细胞放在低渗溶液中，细胞就吸水，而发生质壁分离复原。

由于细胞膜与液胞膜的半透性，在高渗液中细胞液脱水而膨压下降，不久就呈现质壁分离的临界状态（此时膨压为0）。若进一步脱水，原生质体收缩同细胞壁分离，当细胞液的渗透压与外液相等时，便停止收缩。把此时所用的溶液称为质壁分离液。作为分离液，细胞膜对其溶质必须具有半透性，分子量较大的非电解质（如糖）或溶解度高的中性盐常被用作分离液。如用对细胞膜和细胞壁吸附力强的Ca作为分离液，则整个原生质体轮廓向内凹陷而引起凹形质壁分离。如果用吸附力弱的K+和Na+作为分离液，则向外凸出而出现凸形质壁分离，通常把细胞浸入分离液中就出现凹形分离，随着时间推移则凹形部位减弱，最后整个原生质体呈现凸形分离状态，至此所需的时间称为质壁分离时间。此外用K+ ，Na+ 、Li+，则细胞膜的透性增高，由于离子渗入细胞质的结果，细胞质膨胀而粘性减少，细胞壁与液胞被压迫，而原生质集中于细胞分离的一端，有如着冠状态，这种现象称为冠状质壁分离。

渗透压：因为半透膜内外液体的浓度不同而产生压强的不同。

质壁分离时原生质层和细胞壁之间的液体是实验所用的液体和细胞内渗透出的水。

发生条件

质壁分离形式

植物细胞常因原生质和细胞壁结合的紧密程度或原生质的黏性大小的不同而表现不同的质壁分离形式。质壁分离主要有两种形式:凸形和凹形，有时把严重的凹形质壁分离叫做“痉挛形”质壁分离。质壁分离最初由凹形开始，以后或保持这一形式或逐渐转为凸形。保持凹形质壁分离的时间长短与原生质的黏性大小关系很大，凡是原生质黏性大的，能维持较长时间的凹形质壁分离，甚至成为“痉挛形”；而原生质黏性很小的，则较快地转为凸形质壁分离。

实验观察

质壁分离实验

实验原理

当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，根据扩散作用原理，水分子会由细胞液中渗出到外界溶液中，通过渗透作用失水；由于细胞壁和原生质层的伸缩性不同，细胞壁伸缩性较小，而原生质层伸缩性较大，从而使二者分开；反之，外界溶液浓度小于细胞液浓度，则细胞通过渗透作用吸水，分离后的质和壁又复原。

实验器材：

紫色洋葱的鳞片叶、刀子、镊子、滴管、载玻片、盖玻片、吸水纸、显微镜；质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液或质量分数为30%的蔗糖溶液、清水。

方法步骤

一临时装片制作：

选材：

(1)选用紫色特别深的洋葱外表皮；说明：Ⅰ：在实验之前，最好将洋葱放在水中浸泡一下，可以使洋葱吸水多一些，而且代谢也比较旺盛，实验效果明显。Ⅱ：将洋葱的外层剥去两层，因为处于最外的可能已经死亡。

(2)取表皮：在洋葱的外表皮上，用刀片划“井”字，用镊子轻轻撕取一小块；关键：最好撕取单层细胞，如果撕的太厚，则会使细胞重叠，严重影响实验效果。

制片：

在载玻片中央滴上一滴清水，然后将取下的洋葱表皮放在水中，平展开来；加上盖玻片。

注意：Ⅰ：洋葱表皮不能卷曲起来；Ⅱ：不能带有气泡；Ⅲ加盖玻片时，要从一侧大约45°角放下，在载玻片和盖玻片之间充满了清水，以便挤出空气。

观察：

约5分钟后，用显微镜观察，可见在蔗糖溶液滴中的细胞原生质体先自细胞角隅处脱离细胞壁，最后整个原生质体脱离细胞壁成圆形，此状即为细胞的质壁分离现象。观察时用放在清水里的洋葱表皮作比较。

质壁复原实验

处理

取下临时装片，在一侧滴入清水，另一侧再用吸水纸重复几次吸引，以确保洋葱表皮细胞完全浸在几乎是清水中；

观察

先在低倍镜找到一个质壁分离现象比较明显的细胞，然后观察，可见和刚才相反的现象，中央液泡渐渐变大，颜色变浅，最后原生质层又和细胞壁紧紧地贴在一起；若质壁分离没有复原，则证明外界溶液浓度过高，导致细胞死亡。三总结：细胞液浓度小于外界溶液浓度时，细胞通过渗透作用失水，发生质壁分离现象;细胞液浓度大于外界溶液浓度时，细胞通过渗透作用吸水，发生质壁分离复原现象。

分离实验特例

如果外界溶液是葡萄糖、硝酸钾、氯化钠、尿素、乙二醇等，质壁分离后因细胞主动或被动吸收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。

主要用途

利用质壁分离，可以测出水与溶质的透性（原生质测定法），此外如把质壁分离的细胞壁切断，可取出原生质体。

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