备课素材：液泡的常见认识误区-2024——2025学年度第一学期 高中生物学必修一

液泡的常见认识误区 1、只有植物细胞才具液泡结构 无论是初中教材还是高中教材,在涉及细胞器的讲解时都会分别展示动物细胞以及植物细胞的亚显微结构模式图。因此,在识记细胞器时,师生往往会将其划分为存在于动物细胞和植物细胞两类再进行记忆。由于教材图示中液泡仅存在于档物细胞中,许多学生甚至部分教师会将液泡直接划分进“植物细胞”一栏。 事实上,液泡并非植物细胞所特有的结构。要弄清这个问题,我们首先要知道什么是液泡以及液泡是如何形成的。 液泡是细胞中泡状结构的细胞器,由单层膜及其内部的细胞液组成,主要存在于植物细胞中,但低等动物特别是单细胞动物的食物池、伸缩泡等也属于液泡中。液泡最早是由Spallanzani于1776年在原生动物中观察到，即伸缩泡,他当时错误地认为那是一种呼吸器官。1841年,Dujardin将这些察到的东西命名为“液泡”。1842年,Schleidcn 将这个术语运用到植物细胞上,将这个结构与原生质区别开来。1844年,Naegeli对植胞中液泡的来源进行了相关研究,结果表明,植物细胞内的被泡主要由两种方式共同形成,即胞内合成和内吞作用。1919年，Dangeard 通过活体染色法成功观察到波泡,并对以此方法观察到的液泡提出液泡系的概念,认为动植物细胞中凡是能被中性红染色的小泡均为液泡系。其中,圆球体虽然不能被中性红染色,但因其与其他小泡结构相似,也被归为液泡系。液泡系可分为10余类,包括中央大液泡、高尔基体液泡、溶酶体、圆球体、微体、自噬小体、吞噬泡、胞饮泡、糊粉粒、伸缩泡、收缩泡等结构。 无论是从液泡一词的来源或是液泡系的内涵来看,液泡并不仅只是植物细胞中的结构。我们在中学阶段所学习的液泡主要是指中央大液泡,教材中的相关图示也同样突出的是中央大液泡的概念。 2、所有的植物细胞都具有液泡结构 我们知道并非只有植物细胞才具有液泡结构，但应过来讲,是否所有的值物细胞都具有液泡结构呢?首先,如果我们从液泡系的角度来理解这个问题,那么答案是肯定的,所有的植物细胞都具液泡结构。但在中学阶段,我们对于液泡的理解主要是中央大液泡。无论是日常练习还是考试时,我们都不能脱离教材基础而一味地求新求异。 例1、下列关于植物细胞中液泡的叙述，正确的是 A.不含液泡的细胞可能也会是植物细胞 B.液泡中的色素决定了植物细胞的颜色 C..液泡只存在于植物细胞中,其他生物细胞中无液泡 D.液泡中的溶质分子都属于无机物 解析：有些植物细胞无液泡,如根尖分生区细胞,所以不含有液泡的细胞可能也会是植物细胞A选项正确;液泡中含有色素,叶绿体中也含有色素,所以植物细胞的颜色并不只与液泡中的色素有关,B选项错误;液泡主要存在于植物细胞中,而不是只有植物细胞才有液泡,如酵母菌细胞也含有液泡,C选项错误;液泡里含有糖类、无机盐、色素和蛋白质等多种成分,D选项错误。 本题并未明确指出中央大液泡,但基于高中阶段的生物学知识,题目中的“液泡”应指“中央大液泡”。这种理解方式在中学阶段的题目中很常见师生不应在题目理解的层面上钻牛角尖。但命题人若能将题日中的“液泡”改成“中央大液泡”则更为严谨,因为植物的根尖分生区细胞虽然由于其细胞分裂旺盛、分化程度低而不存在中央大液泡,但该区域的细胞中应该有很多个很小的液泡,在细胞生长过程中,这些液泡逐渐融合并长大,最后成为一个大的中央液泡。 3、液泡=中央大液泡 通过上一概念的解释,我们已经了解到在中学阶段大多数情况下可以把液泡理解为中央大液泡，但从本质上来说,液泡和中央大液泡是不同的两概念。成然植物细胞的一个显著特征是具有较的中央液泡，但并非幼小的植物细胞不具液泡，而是具有很多分散的小液泡,这些小液泡在电子显微镜下才能看到。在细胞生长的同时,液泡也同步长大并相互融合,最后在细胞的中间位置形成一个较大的液泡即中央大液泡。中央大液泡的体积可以达到细胞总体积的90%以上,此时包括细胞核在内的细胞质的其余部分形成一个紧贴细胞壁的薄层即原生质层。部分细胞成熟时，可以同时保留多个大液泡。 植物细胞往往具有较大的中央液泡的现象是具有特殊生理意义的。细胞代谢所需的物质在进人植物细胞之前,会遇到细胞壁的阻碍,并使其无法像动物细胞一样通过改变自身形态来增大物质交换的表面积。因此,植物细胞通过利用中央大液泡对细胞质的挤压来促进原生质体与外界进行物质交换。此外,中央大液泡所产生的膨压对于维持幼嫩植物细胞的刚性具有重要作用。 液泡与中央大液泡为包含关系,即液泡包含中央大液泡,而中央大液泡之于植物细胞有着其他细胞结构无法取代的重要作用,在本质上二者不能混为一谈。 4、有中央大液泡才能发生质壁分离 这是一个较为严重的认识误区,在多地的考题中频繁出现,而多数题目描述较为严谨,因此并未有太大异议,但仍应引起师生的重视。 例2、小麦根尖成熟区细胞和分生区细胞都不适合用作质壁分离和复原实验的材料。主要理由是（ ） A.前者没有细胞壁,后者没有中央大液泡 B.前者没有中央大液泡,后者没有细胞壁 C.前者细胞液颜色太浅,后者没有中央大液泡 D.前者原生质层是全透的,后者原生质层是全透的 解析：植物细胞都具有细胞壁,A、B选项错误;小麦的根尖成熟区细胞颜色太浅,难以观察到质壁分离现象,其分牛区细胞没有中央大液泡，难以发生质壁分离,C选项正确;植物细胞壁是全透性的,而原生质层具有选择透过性,D选错误。 上题的语言描述较为严谨，“不适合”“难以”使得本题从原理上没有杜绝无中央大液泡的植物细胞发生质壁分离的可能性。 在高中生物学“探究植物细胞的吸水和失水”探究实验中,学生可以观察到质壁分离现象,并且得出结论:当细胞液溶质的浓度小于外界溶液溶质的浓度时,细胞液中的水就透过原生质层进人外界溶液中,使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩;当细胞不断失水时由于原生质层比细胞壁的仲缩性大,原生质层就会与细胞壁逐渐分离,也就是逐渐发生质壁分离;当细胞液溶质的浓度大于外界溶液溶质的浓度时,外界溶液中的水就透过原生质层进人到细胞液中,整个原生质层就会慢慢地恢复成原来的状态,使植物细胞逐渐发生质壁分离的复原。结论中并未指明只有具备中央大液泡的植物才能发生质壁分离。 但由于我们知道中央大液泡具有储存细胞液、调节细胞内部环境的作用,并且教材中只提供了紫色洋葱外表皮作为实验材料,导致许多学生以及教帅误认为能够发生质壁分离现象的细胞必须具有中央大液泡。关于这一点,陈加敏在“植物分生组织细胞质壁分离的实验探究”一文中表明,具有大液泡的植物细胞在30% 的糖溶中可以观察到明显的质壁分离现象,虽然大蒜根尖分生组织细胞在该浓度下并未发生质壁分离,但在50%的高浓度糖溶液中也会产生较为显著的质壁分离现象。 因此,对于细胞能否发生质壁分离现象的判定,主要看是否满足以下3个基本条件:该细胞内外是否存在浓度差;该细胞是否具有半透膜;该细胞是否具有细胞壁。 学科网（北京）股份有限公司 $$