（1）探究植物细胞的吸水和失水（含解析）——高考一轮复习生物学探究类实验专练

（1）探究植物细胞的吸水和失水
——高考一轮复习生物学探究类实验专练
1.如图为三种不同状态的植物细胞，下列说法正确的是（ ）
A.若三个图为同一细胞在不同浓度的外界溶液中的最终状态，则a所处的溶液浓度最大
B.同一细胞在经历a→b→c的变化过程中，细胞液的浓度越来越高，细胞吸水能力越来越强
C.若三个图为不同细胞在同一外界溶液下的最终状态，则c细胞液的初始浓度最大
D.图中所示的实验材料选自植物的分生组织
2.植物成熟叶肉细胞的细胞液浓度可以不同。现将a、b、c三种细胞液浓度不同的某种植物成熟叶肉细胞，分别放入三个装有相同浓度蔗糖溶液的试管中，当水分交换达到平衡时观察到：①细胞a未发生变化；②细胞b体积增大；③细胞c发生了质壁分离。若在水分交换期间细胞与蔗糖溶液没有溶质的交换，下列关于这一实验的叙述，不合理的是（ ）
A.水分交换前，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度
B.水分交换前，细胞液浓度大小关系为细胞b〉细胞a〉细胞c
C.水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度大于细胞a的细胞液浓度
D.水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度
3.某同学选择洋葱鳞片叶和蔗糖溶液进行了多组实验，所有实验均发生了质壁分离现象，此时水分进出细胞均达到平衡。已知相同的鳞片叶表皮细胞细胞液浓度相等；起始是指还未发生质壁分离。下列叙述错误的是（ ）
A.若选择相同的鳞片叶表皮细胞和不同浓度的蔗糖溶液进行多组实验，则各组中质壁分离程度最大的鳞片叶表皮细胞起始时所处的蔗糖溶液浓度最高
B.若选择相同的鳞片叶表皮细胞和不同浓度的蔗糖溶液进行多组实验，则各组中质壁分离程度最大的鳞片叶表皮细胞此时所处的蔗糖溶液浓度最高
C.若选择不同的鳞片叶表皮细胞和相同浓度的蔗糖溶液进行多组实验，则各组中质壁分离程度最大的鳞片叶表皮细胞起始的细胞液浓度最低
D.若选择不同的鳞片叶表皮细胞和相同浓度的蔗糖溶液进行多组实验，则各组中质壁分离程度最大的鳞片叶表皮细胞此时的细胞液浓度最高
4.某实验小组在某植物细胞的质壁分离及质壁分离复原实验中，观察到的结果依次如图所示（各细胞均处于存活状态），其中①②指细胞的相关结构。下列相关叙述正确的是（ ）
A.甲到乙的变化原因之一为①的伸缩性比②小
B.乙状态时已达到渗透平衡，此时无水分子进出
C.乙到丙过程中，细胞的吸水能力逐渐增强
D.若用洋葱内表皮进行该实验，则无质壁分离及其复原现象
5.黑藻是多年生沉水草本植物，叶片小而薄，叶绿体大，是生物实验的理想材料。下图表示利用黑藻进行“探究植物细胞的吸水和失水”的部分实验步骤和观察结果。下列分析错误的是（ ）
A.该实验需要在显微镜下观察3次
B.图中B处溶液是蔗糖
C.观察到A处的颜色是绿色
D.制作该临时装片时应小心撕取稍带叶肉的下表皮制作临时装片
6.有人探究了薄荷叶及茎尖不同类型细胞的质壁分离情况，其中分生组织和幼叶的细胞都是没有大液泡的细胞。在22℃下，将茎和叶的细胞用0.3~2.1M的蔗糖溶液处理2h，显微观察发现，分生组织在0.3M的蔗糖溶液中不发生质壁分离，在1.2M和2.1M的蔗糖溶液中发生质壁分离；幼叶细胞和老叶细胞在2.1M的蔗糖溶液中均能发生质壁分离。下列分析错误的是（ ）
A.用不同浓度的蔗糖溶液处理细胞2h，以确保细胞有足够的时间进行质壁分离
B.老叶细胞质壁分离失去的水分可来源于细胞质基质和细胞液
C.当外界溶液的浓度大于细胞内溶液浓度时，任何细胞均可发生质壁分离
D.观察植物细胞的质壁分离实验中，选用老叶细胞观察的效果应优于幼叶细胞
7.利用紫色洋葱外表皮细胞和不同浓度的蔗糖溶液以及清水进行渗透实验，下列有关该实验的叙述正确的是（ ）
A.该实验可用来探究洋葱外表皮细胞液溶质的浓度
B.质壁分离过程中细胞的吸水能力逐渐减弱
C.质壁分离复原过程中液泡的颜色逐渐加深
D.蔗糖溶液浓度的高低不影响细胞的质壁分离及复原
8.某兴趣小组用相同生理状态的洋葱鳞片叶外表皮进行植物细胞的吸水和失水实验，记录如下表：
分组 ① ② ③ ④ ⑤
步骤1 从盖玻片一侧滴入蔗糖溶液，另一侧用吸水纸引流，洋葱鳞片叶表皮浸润的蔗糖溶液浓度如下
0.3mol/L 0.6mol/L 0.9mol/L 1.2mol/L 1.5mol/L
质壁分离现象 - ++ +++ ++++ ++++
步骤2 从盖玻片一侧滴入清水，另一侧用吸水纸引流，充分清洗3次
质壁分离现象 - - + ++ ++++
注：“－”表示没有发生质壁分离；“+”表示发生质壁分离，“+”越多表示质壁分离的程度越大
下列叙述正确的是（ ）
A.①中，蔗糖溶液浓度＞细胞液浓度
B.据表推测细胞液浓度在0.6～0.9mol/L之间
C.步骤2-⑤中，质壁分离可以复原
D.步骤2-③细胞的吸水速率＞步骤2-②细胞的吸水速率
9.制作无色洋葱鳞片叶表皮细胞的临时装片用于观察“植物细胞的吸水和失水”实验时，用高浓度（质量浓度为0.075g/mL）的胭脂红溶液（一种水溶性的大分子食用色素，不能通过活细胞膜，呈红色）作为外界溶液进行处理后，观察细胞的变化，一段时间后再将细胞置于清水中，观察细胞变化。下列有关实验操作和结果的叙述，正确的是（ ）
A.表皮细胞的液泡为红色时，细胞不具有正常生理功能
B.细胞发生质壁分离现象时，表皮细胞内的红色区域变小
C.细胞发生质壁分离复原现象时，表皮细胞内的无色区域变小
D.用不同浓度的胭脂红溶液处理细胞后，均能观察到质壁分离和复原现象
10.紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞是观察质壁分离与复原现象的理想材料。下表是某实验小组利用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞在不同浓度的蔗糖溶液中观察质壁分离和复原现象的结果。据表分析，下列叙述中最合理的是（ ）
蔗糖溶液质量浓度（g/mL）
0.30 0.35 0.40 0.45 0.50
是否发生质壁分离现象 - - + +++ ++++
滴加清水后是否复原 - - + + -
注：“－”表示不发生，“+”表示发生，且“+”越多表示发生程度越大。
A.当蔗糖溶液质量浓度为0.35g/mL时，无水分子进出细胞
B.该细胞的细胞液浓度相当于0.35~0.40g/mL的蔗糖溶液浓度
C.质壁分离过程中该细胞的液泡颜色逐渐变深，复原后颜色完全恢复至原态
D.质量浓度为0.50g/mL的蔗糖溶液较适合用于观察质壁分离和复原现象
11.小蚌兰叶片正面呈绿色、背面呈紫红色，常用作盆栽观赏。某兴趣小组为探究气孔开闭与细胞吸水、失水的关系进行了如下实验：①制作小蚌兰叶片下表皮临时装片；②用显微镜观察小蚌兰叶片下表皮细胞质壁分离程度及气孔张开程度；③配制不同浓度的蔗糖溶液；④将小蚌兰叶片下表皮
回答下列问题：
蔗糖溶液浓度（g.ml-1） 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55
质壁分离程度 - - - - + ++ ++ +++
气孔张开程度 +++ +++ +++ ++ + - - -
（1）选用小蚌兰叶片下表皮作实验材料的优点是_______。
（2）小蚌兰叶片下表皮细胞液浓度与浓度为_______的蔗糖溶液相当。
（3）结果表明，细胞_______（填“吸水”或“失水”）导致气孔关闭。这种现象在自然界中对植物体生存的意义是_______。
（4）小蚌兰叶片细胞在发生质壁分离的过程中，细胞的吸水能力_______（填“增强”或“减弱”）。
12.成熟的植物细胞在较高浓度的外界溶液中，会发生质壁分离现象，如图a是发生质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞。请回答下列问题：
（1）图a中细胞的质壁分离指的是细胞壁和_______的分离，后者的结构包括_______（填编号）、液泡膜以及二者之间的细胞质。
（2）若将正常的洋葱鳞片叶外表皮细胞置于0.3g/mL的蔗糖溶液中，一段时间后发生的现象是_______；若将其置于1mol/L的KNO3溶液中，发生的现象是_______。
（3）如图b是某同学在观察植物细胞质壁分离与复原实验时拍下的显微照片，此时细胞液浓度与外界溶液浓度的关系是_______。
（4）将形状、大小相同的红心萝卜A和红心萝卜B幼根各5段，分别放在不同浓度的蔗糖溶液（甲～戊）中，一段时间后，取出红心萝卜的幼根称重，结果如图c所示，据图分析：
①红心萝卜A比红心萝卜B的细胞液浓度_________（填“高”或“低”）。
②在甲蔗糖溶液中加入适量的清水，一段时间后红心萝卜A的细胞液浓度会__________（填“升高”或“降低”）。
③甲～戊蔗糖溶液中，浓度最大的是________。
答案以及解析
1.答案：B
解析：若三个图为同一细胞在不同浓度的外界溶液中的最终状态，因c失水最多，则c所处的溶液浓度最大，A错误；同一细胞在经历a→b→c的变化过程中，细胞失水越来越多，细胞液的浓度越来越高，细胞吸水能力越来越强，B正确；若三个图为不同细胞在同一外界溶液下的最终状态，因a失水最少，则a细胞液的初始浓度最大，C错误；植物分生组织细胞无大液泡，而题图中各细胞具有大液泡，因此题图所示的实验材料不是选自植物的分生组织，D错误。
2.答案：C
解析：本题考查植物细胞的吸水和失水。由“①细胞a未发生变化”可推出细胞a在该蔗糖溶液中的吸水量等于失水量，即水分交换前，细胞a的细胞液浓度与外界蔗糖溶液的浓度相等；由“②细胞b体积增大”可推出细胞b在该蔗糖溶液中的吸水量大于失水量，即水分交换前，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度；由“③细胞c发生了质壁分离”可推出细胞c在该蔗糖溶液中的失水量大于吸水量，即水分交换前，细胞c的细胞液浓度小于外界蔗糖溶液的浓度。综合上述分析可以推出，水分交换前，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度，A项合理；水分交换前，细胞液浓度大小关系为细胞b〉细胞a〉细胞c，B项合理；水分交换平衡时，细胞a和细胞c的细胞液浓度都与各自所处的外界蔗糖溶液的浓度相等，由于细胞c发生了质壁分离，有水进入蔗糖溶液中，故水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度小于细胞a的细胞液浓度，C项不合理、D项合理。
3.答案：D
解析：相同的鳞片叶表皮细胞的细胞液浓度相等，质壁分离程度最大的鳞片叶表皮细胞起始时与外界蔗糖溶液的浓度差最大，说明其所处的蔗糖溶液浓度最高，A正确；当水分进出细胞达到平衡时，外界蔗糖溶液浓度与细胞液浓度相等，此时质壁分离程度最大意味着细胞失水最多，因为是相同的鳞片叶表皮细胞，所以此时失水最多的细胞的细胞液浓度最高，该细胞所处的蔗糖溶液浓度也就最高，B正确；质壁分离程度最大的鳞片叶表皮细胞起始时与外界蔗糖溶液的浓度差最大，因为外界蔗糖溶液浓度相同，所以质壁分离程度最大的鳞片叶表皮细胞起始的细胞液浓度最低，C正确；当水分进出细胞达到平衡时，外界蔗糖溶液浓度与细胞液浓度相等，此时质壁分离程度最大意味着细胞失水最多，因为是外界蔗糖溶液浓度相同，所以此时失水最多的细胞所处的蔗糖溶液浓度最低，该细胞的细胞液浓度也最低，D错误。
4.答案：A
解析：题图甲到乙发生了质壁分离现象，原因是①细胞壁的伸缩性比②原生质层小，A正确；乙处于质壁分离状态，若已达到渗透平衡，则水分子依然在进出细胞，B错误；乙到丙过程中，细胞发生质壁分离复原，该过程中细胞吸水，细胞液浓度逐渐减小，故细胞的吸水能力逐渐降低，C错误；若用洋葱内表皮进行该实验，则依然会发生质壁分离及其复原现象，只因内表皮细胞中细胞液颜色较浅，不易观察，D错误。
5.答案：D
解析：A、该实验中需要在显微镜下观察3次，第一次是细胞正常状态，第二次观察细胞质壁分离状态，第三次观察细胞质壁分离复原状态，A正确；
B.图中B处溶液为细胞外界溶液，即蔗糖溶液，B正确；
C.观察到A处是原生质，颜色是绿色，C正确；
D.制作该临时装片时直接利用黑藻的小叶片即可，不需要撕去带叶肉的下表皮，D错误。
故选D。
6.答案：C
解析：用不同浓度的蔗糖溶液处理细胞2h，以确保细胞有足够的时间进行质壁分离，A正确。植物细胞发生质壁分离时，失去的水分可来自细胞质基质和细胞液，B正确。动物细胞没有细胞壁，不能发生质壁分离，C错误。老叶由于含有大液泡，因此观察效果应优于没有大液泡的幼叶细胞，D正确。
7.答案：A
解析：用一系列浓度梯度的蔗糖溶液可探究洋葱外表皮细胞液溶质的浓度，A正确；质壁分离过程中细胞液中溶质浓度逐渐升高，细胞的吸水能力逐渐增强，B错误；质壁分离复原过程中细胞液中溶质浓度逐渐降低，液泡颜色逐渐变浅，C错误；蔗糖溶液浓度过高可导致细胞死亡，从而影响细胞的质壁分离复原，D错误。
8.答案：D
解析：①中，滴入蔗糖溶液后洋葱鳞片叶表皮细胞未发生质壁分离现象，说明蔗糖溶液浓度小于或等于细胞液浓度，A错误：据表可知，滴入蔗糖溶液后，①中洋葱鳞片叶表皮细胞未发生质壁分离，②中洋葱鳞片叶表皮细胞发生了质壁分离，说明细胞液浓度在0.3~0.6mo/L之间，B错误；步骤1-⑤中，洋葱鳞片叶表皮细胞发生了质壁分离，经过步骤2后，⑤中的细胞未发生质壁分离复原且保持原来的质壁分离程度，说明该细胞已经死亡，C错误；步骤1-③细胞的质壁分离程度大于步骤1-②的，滴入清水后，步骤2-③细胞的吸水速率大于步骤2-②细胞的吸水速率，D正确。
9.答案：A
解析：本题考查质壁分离及其复原实验。表皮细胞的液泡为红色时，说明胭脂红溶液进入了液泡，则细胞膜失去了选择透过性，细胞已死亡，细胞不具有正常生理功能，A正确；细胞发生质壁分离现象时，细胞壁和细胞膜之间的红色区域变大，B错误；发生细胞质壁分离复原现象时，由于细胞渗透吸水，液泡体积变大，表皮细胞内的无色区域变大，C错误；胭脂红溶液浓度低于细胞液时，不能观察到质壁分离现象，而胭脂红溶液浓度过高时，细胞会因失水过多而死亡，不能观察到质壁分离复原现象，D错误。
10.答案：B
解析：本题考查质壁分离与复原。蔗糖溶液质量浓度为0.35g/mL时，细胞没有发生质壁分离，此时细胞可能吸水，也可能水分子进出细胞达到动态平衡，A错误；蔗糖溶液质量浓度为0.35g/mL时不发生质壁分离，浓度为0.40g/mL时发生质壁分离，因此该细胞的细胞液浓度相当于0.35~0.40g/mL的蔗糖溶液浓度，B正确；质壁分离过程中液泡颜色逐渐变深，复原后颜色因细胞吸水而略有变浅，C错误；当蔗糖溶液质量浓度为0.50g/mL时，虽然质壁分离程度非常明显，但细胞已过度失水而无法复原，D错误。
11.答案：（1）其下表皮细胞的中央大液泡呈紫红色，有利于实验现象的观察
（2）0.35-0.40mol/L
（3）失水；有利于减少水分的散失
（4）增强
解析：（1）小蚌兰叶片下表皮（背面）细胞的中央大液泡呈紫红色，有利于实验现象的观察。
（2）分析表格可知，小蚌兰叶片下表皮细胞在0.35mol/L的蔗糖溶液中不发生质壁分离，而在0.40mol/L的蔗糖溶液中发生了质壁分离，说明小蚌兰叶片下表皮细胞的细胞液浓度与0.35~0.40mol/L的蔗糖溶液浓度相当。
（3）根据表格数据分析，在高浓度的蔗糖溶液中，细胞失水导致气孔逐渐关闭，在自然界中，这种现象有利于植物体减少水分的散失。
（4）小蚌兰叶片细胞发生质壁分离的过程中，由于液泡中细胞液的浓度逐渐增大，细胞的吸水能力增强。
12.答案：（1）原生质层；2
（2）细胞发生质壁分离；细胞发生质壁分离后又自动复原
（3）细胞液的浓度可能大于、等于或小于外界溶液的浓度
（4）①高；②降低；③乙
解析： （1）图a中细胞的质壁分离指的是细胞壁和原生质层的分离；原生质层包括[2]细胞膜、[4]液泡膜及两者之间的细胞质。
（2）若将正常的洋葱鳞片叶外表皮细胞置于0.3g/mL的蔗糖溶液中，由于外界溶液浓度大于细胞液浓度，细胞因渗透失水会发生质壁分离现象；若将其放入1mol/L的KNO3溶液中，细胞先发生质壁分离，因植物细胞能主动吸收K+和，一段时间后随着细胞液浓度增大，细胞渗透吸水，可看到细胞质壁分离的自动复原。
（3）根据题意和图示分析可知，图b中的细胞可能处于正在发生质壁分离的状态，也可能处于质壁分离平衡的状态，还可能处于质壁分离复原的状态，所以此时细胞液浓度与外界溶液浓度的关系有小于、等于或大于三种可能。
（4）①根据柱状图数据可知，在甲蔗糖溶液中，红心萝卜A的质量没有变化，甲溶液是红心萝卜A细胞液的等渗溶液，而红心萝卜B的质量减小，说明红心萝卜B细胞失水，所以红心萝卜A的细胞液浓度大于红心萝卜B的细胞液浓度。②在甲蔗糖溶液中加入适量的清水，一段时间后红心萝卜A吸水，其细胞液浓度降低。③据图可知，红心萝卜A和B在乙蔗糖溶液中质量减少均最多，说明在此蔗糖溶液中两者失水均最多，可推测乙蔗糖溶液的浓度最高。