课件65张PPT。第4章 细胞的物质输入和输出
第1节 被 动 运 输一、水进出细胞的原理
1.渗透作用:
(1)含义:水分子(或其他溶剂分子)通过_______的扩散。
(2)方向:从_____________的一侧向___________的一
侧渗透。半透膜水相对含量高相对含量低2.水进出动物细胞(以哺乳动物红细胞为例):
(1)动物细胞所形成的“渗透装置”。
①半透膜:_______。
②浓度差:_____________________________。细胞膜细胞质与外界溶液之间的浓度差(2)现象。
①当外界溶液浓度_____细胞质的浓度时,细胞失水。
②当外界溶液浓度_____细胞质的浓度时,水分进出平
衡。
③当外界溶液浓度_____细胞质的浓度时,细胞吸水。大于等于小于【激疑】
动物细胞长时间处于低渗溶液中细胞形态会发生什么变化?
提示:细胞膨胀,有可能涨破。 3.水进出植物细胞(以成熟植物细胞为例):
植物细胞所形成的“渗透装置”。
(1)半透膜(原生质层):___________________________
___________。
(2)浓度差:细胞液与外界溶液之间的浓度差。细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质二、探究植物细胞的吸水和失水
1.探究过程:
提出问题→_________→实验设计思路→_________→
记录结果→分析结果,得出结论→___________→进一
步探究。 作出假设进行实验表达和交流2.实验原理:3.材料分析:
(1)选择材料必须是活细胞,因为___________________
________________________________________________
_____________。
(2)要用含有_________的成熟植物细胞。
(3)洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡为_____,易于观察。 只有活细胞的原生质层才具有选择透过性,否则将不会出现质壁分离及质壁分离复原现象中央液泡紫色4.实验过程:三、被动运输——自由扩散和协助扩散
1.特点:物质进出细胞时,___浓度梯度进行的扩散。顺2.两种被动运输的方式:
(1)自由扩散与协助扩散的图形。①甲属于_________,也叫_________。
判断理由:___________________________。
②乙属于_________,也叫_________。
判断理由:_________________________。自由扩散简单扩散顺浓度梯度、不需要转运蛋白协助扩散易化扩散顺浓度梯度、需要转运蛋白(2)自由扩散与协助扩散的比较。
下列属于自由扩散的是_______,属于协助扩散的是
_______。
①顺浓度运输
②逆浓度运输
③需要转运蛋白①④⑤①③⑥④不需要转运蛋白
⑤水、O2、CO2等物质通过细胞膜
⑥葡萄糖进入红细胞 3.细胞膜的选择透过性:
结合细胞膜的功能特性,判断下列说法的正误:
(1)细胞膜可以让水分子自由通过。 ( )
(2)小分子、离子都可以通过细胞膜。 ( )
提示:很多对细胞有害或细胞不需要的小分子、离子不
能通过细胞膜。√×(3)甘油是极性分子,所以不能以自由扩散的方式通过
细胞膜。 ( )
提示:甘油是脂溶性分子,能够以自由扩散的方式通过
细胞膜。
(4)具有半透性结构的都具有选择透过性。 ( )
提示:玻璃纸这种半透膜没有生物活性,不具备选择透
过性。 ××知识点一 渗透现象及原理分析
1.渗透作用与扩散作用的比较:2.渗透作用的对象、实质:
(1)渗透对象:渗透作用的对象是指溶剂分子,而不是溶质分子。
(2)扩散方向:渗透时溶剂分子的扩散是双向的。
(3)平衡实质:渗透平衡是指半透膜两侧的水分子移动到达平衡状态。【思考·讨论】
1.半透膜两侧溶剂分子的扩散方向取决于一种溶质浓度还是取决于溶质的总浓度?(科学思维)
提示:取决于半透膜两侧溶质的总浓度,也就是所有溶质的物质的量浓度。 2.教材中渗透装置漏斗液面达到平衡状态时,试比较漏斗内外侧液体浓度的高低,并分析原因。(科学思维)
提示:(1)漏斗内是蔗糖溶液,烧杯中是清水,蔗糖溶液浓度>清水。
(2)漏斗内的液体浓度高,保持向上的吸水力,当吸水力与液柱的重力相等时达到平衡。【素养案例】
某同学为探究膜的通透性而设计了如图所示的渗透装置,开始时烧杯内的液面和长颈漏斗内的液面相平。在长颈漏斗内液面上升的过程中( )A.液面上升的速率先加快后减慢,最终维持稳定
B.水分子通过半透膜从清水向蔗糖溶液扩散的速率逐渐增大
C.当半透膜两侧液体浓度相等时,水分子不再通过半透膜扩散
D.当半透膜两侧水分子进出速率相等时,长颈漏斗内液面最高【解题导引】
(1)回忆关键知识点:水分子扩散的速率与浓度差大小的关系:浓度差越大,扩散的越快。
(2)认清渗透平衡的本质:渗透压(长颈漏斗的吸水力)=液柱的重力。 【解析】选D。液面上升的速率开始时最快,随后逐渐减慢,A项错误;水分子通过半透膜由清水向蔗糖溶液扩散的速率逐渐减小,B项错误;半透膜两侧液体浓度相等时,水分子进出的速率相等,而不是不再通过半透膜扩散,C项错误;当半透膜两侧水分子进出速率相等时,达到动态平衡,长颈漏斗内液面达到最高,D项正确。【素养·探究】——母题追问
(1)科学思维——演绎与推理
若要使漏斗液面上升的更高,可采取什么措施?
提示:向漏斗中添加一些蔗糖或其他不能通过半透膜的溶质。 (2)科学思维——演绎与推理
若在平衡状态下向烧杯中添加少量葡萄糖(不能通过半透膜),漏斗液面会有什么变化?为什么?
提示:漏斗液面下降。因为半透膜两侧的浓度差降低了。【素养·迁移】
向猪膀胱内注入一半质量分数为30%的蔗糖溶液,扎紧入口,然后将其浸入质量分数为5%的蔗糖溶液中,每隔10 min称一次猪膀胱的重量,能正确表示测定结果的是图中的 ( ) 【解析】选B。猪膀胱是半透膜,蔗糖不能通过,水能通过。外界蔗糖溶液浓度小于猪膀胱中蔗糖溶液的浓度,水分子从低浓度溶液通过半透膜进入高浓度溶液,即水从5%的蔗糖溶液流向注有质量分数为30%的蔗糖溶液的猪膀胱中,膀胱中溶液的重量不断增加,直到膀胱两侧溶液浓度相当时,水分进出处于相对平衡状态,故膀胱的重量不发生变化,即B正确。【补偿训练】
如图所示,在漏斗中加入的蔗糖溶液与蒸馏水液面齐平,一段时间后,待漏斗内液面不再变化时,再向漏斗中加入一定量的蔗糖酶。下列坐标曲线中能正确反映整个实验过程中漏斗内外溶液的液面高度差变化的是
( )【解析】选A。据图分析,该装置具有半透膜,而漏斗内
外溶液存在浓度差,能发生渗透作用,由于蔗糖溶液浓
度大于蒸馏水,因而开始时漏斗内液面上升;一段时间
后,向漏斗中加入一定量的蔗糖酶,将蔗糖水解成单糖,
浓度增大,使得液面继续上升,随着单糖逐渐进入烧杯,
而使得漏斗内溶液浓度下降,液面下降,高度差减小。由于浓度差越来越接近,高度差减小的趋势越来越慢。但由于漏斗内有蔗糖酶,所以漏斗内液体浓度始终大于烧杯内液体浓度。因此,最后漏斗内的液面稍高于烧杯的液面。知识点二 探究细胞的吸水和失水
1.实验过程分析:
(1)细胞变化: (2)两组对照:(3)操作细节:
①滴加蔗糖溶液或清水时,应在实验台上操作,滴加液体不要太多,避免污染物镜镜头。
②观察质壁分离的时间不宜过长,以免细胞因长时间处于失水状态而死亡,影响对复原现象的观察。2.质壁分离及复原实验的应用:
(1)可确定植物细胞膜的存在。
正常生理状态下,植物的细胞膜与细胞壁紧贴在一起。通过光学显微镜,只能看到细胞壁。当质壁分离时,由于原生质层的收缩,光学显微镜下会在细胞壁内侧观察到一个边界。边界的存在,间接证明了细胞膜的存在。(2)判断细胞的死活。
在一定浓度的蔗糖溶液中,植物细胞若发生质壁分离,则证明细胞处于存活状态。(3)测量细胞液的浓度。
①测量原理:植物细胞在低渗溶液和等渗溶液中均不会发生质壁分离,只有在高渗溶液中才会发生质壁分离的现象。
②测量关键:配制一系列浓度梯度的溶液,分别镜检。 【思考·讨论】
1.将植物细胞放在清水中,当细胞表现为不再吸水时,细胞内外浓度是否相等?为什么?(科学思维)
提示:不相等。因为细胞外是清水,浓度为零,肯定是细胞内浓度高。细胞不再吸水的原因是细胞壁的束缚造成的。 2.参照动物细胞在低浓度溶液中吸水涨破,若将植物细胞放入清水中是否也会发生吸水涨破?(科学思维)
提示:植物细胞在清水中不会涨破,细胞壁起到保护和支持作用。【素养案例】
(2017·全国卷Ⅱ)将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质A溶液中,发现其原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积变化趋势如图所示,下列叙述正确的是( )A.0～4 h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内
B.0～1 h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等
C.2～3 h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压
D.0～1 h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压【解题导引】
(1)获取关键信息:根据曲线变化正确判断原生质体处于失水(体积缩小)还是吸水(体积增大)状态。
(2)分析浓度变化对吸水、失水的影响:外界溶液浓度>细胞液浓度,细胞失水;反之,吸水。(3)关键知识点:理解质壁分离后自动复原的原因:外界溶液进入细胞内,导致细胞内溶液浓度大于外界溶液浓度,细胞吸水。 【解析】选C。本题主要考查植物细胞质壁分离及其复
原。依据曲线先下降后上升的变化趋势可知,原生质体
的体积先减小后增大,即细胞发生质壁分离后自动复原,
原因是物质A通过细胞膜进入细胞内,导致细胞液浓度
增加,开始吸水,逐渐发生质壁分离的复原,A项错误;
0～1 h 内,原生质体的体积减小,即细胞发生质壁分离,此时原生质体和细胞壁都收缩,但原生质体收缩得更快,细胞体积与原生质体体积的变化量不相等,B项错误;
2～3 h 内,原生质体的体积开始增大,即细胞发生质壁分离的复原,物质A溶液的渗透压低于细胞液的渗透压,C项正确;0～1 h内,细胞失水,发生质壁分离,则液泡中液体的渗透压小于细胞质基质的渗透压,D项错误。【素养·探究】——母题追问
(1)生命观念——物质与能量观
上题中既然物质A和水分都可以进入细胞膜,为什么还会发生质壁分离现象?
提示:虽然物质A能进入细胞内,但起初外界溶液浓度仍高于细胞液浓度,细胞仍渗透失水,发生质壁分离。 (2)科学思维——演绎与推理
假如将某植物的成熟细胞放入清水中,原生质体的相对体积为曲线中100%时,细胞液浓度与外界环境相等吗?为什么?
提示:不相等,植物细胞的液泡内液体为细胞液,细胞液有一定的溶质,而细胞外界为清水,所以细胞液的浓度一定大于外界环境。【素养·迁移】
把数条5 cm长的马铃薯条分别浸在蒸馏水和不同浓度的蔗糖溶液中,每隔一段时间测量马铃薯条的长度。如图显示马铃薯条在不同浓度溶液中长度改变的百分率。下列相关叙述错误的是( ) A.马铃薯条通过渗透吸(失)水改变其长度
B.马铃薯条在0.10 M蔗糖溶液中的吸水量小于在
0.20 M蔗糖溶液中的吸水量
C.马铃薯细胞液浓度相当于0.30 M的蔗糖溶液
D.在0.40 M蔗糖溶液中马铃薯细胞失水发生质壁分离【解析】选B。马铃薯条在蒸馏水和不同浓度的蔗糖溶
液中,通过渗透吸(失)水改变其长度,A正确;马铃薯条
在0.10 M蔗糖溶液中的吸水量大于在0.20 M蔗糖溶液
中的吸水量,B错误;由于马铃薯条在0.30 M蔗糖溶液中
长度改变的百分率为0,说明马铃薯细胞液浓度相当于
0.30 M的蔗糖溶液,C正确;由于马铃薯条在0.40 M蔗糖溶液中长度改变的百分率为负值,说明马铃薯细胞失水,导致其长度变短,D正确。知识点三 自由扩散和协助扩散
1.被动运输两种形式比较:2.转运蛋白的特性:
(1)专一性:一种转运蛋白在对细胞内外物质进行运输时只能对应地运送唯一的一种或性质非常相近的一类物质。
(2)饱和性:细胞膜上的转运蛋白数量有限,在运输过程中当所有转运蛋白都已承担相应的运输任务时,运输的速度不再因其他条件而加快。【思考·讨论】
协助扩散的速率跟什么有关?(科学探究)
提示:协助扩散的速率跟膜内外的浓度梯度和转运蛋白的数量有关。 【素养案例】
如图表示物质出入细胞膜的两种方式,从图解可以看出
( )A.甲、乙两种物质都能够自由出入细胞膜
B.细胞对甲物质的吸收也可以用蛋白质作载体
C.甲、乙两种物质都能从高浓度向低浓度运输
D.甲、乙两种物质都是细胞代谢所必需的物质【解题导引】(1)审题关键:甲、乙两种物质分别被细胞以自由扩散和协助扩散的方式吸收。
(2)判断技巧:顺浓度梯度:不需要转运蛋白→自由扩散;需要转运蛋白→协助扩散。 【解析】选C。细胞膜具有选择透过性,甲、乙两种物质不能够自由出入细胞,A错误; 细胞吸收甲物质的方式是自由扩散,不需要用蛋白质作载体,B错误; 甲、乙两种物质都能从高浓度向低浓度运输,属于被动运输,C正确; 甲物质以自由扩散的方式进入细胞,乙物质以协助扩散的方式进入细胞,但不能说明两种物质是细胞代谢所必需的物质,D错误。【素养·探究】——母题追问
(1)生命观念——结构与功能观
上题中的转运蛋白的合成与运输与什么细胞器有关?
提示:膜上的转运蛋白的合成与运输过程与核糖体、内质网、高尔基体、线粒体有关。 (2)科学思维——演绎与推理
温度能影响题目中的哪种物质的运输速率?
提示:温度能够影响膜上磷脂和蛋白质分子的运动,从而影响物质转运速率,因此甲、乙两种物质的运输速率都受影响。【素养·迁移】
比较生物膜和人工膜(双层磷脂)对多种物质的通透性,结果如图。据此不能得出的推论是 ( )
A.H2O通过生物膜不需要蛋白质的协助
B.生物膜对K+、Na+、Cl-的通透具有选择性
C.甘油以自由扩散的方式通过人工膜
D.分子的大小影响其通过人工膜的扩散速率【解析】选A。由图中看出,生物膜对水分子的通透性
大于人工膜,说明生物膜上存在着协助H2O通过的物
质,A错误;由图中看出,人工膜对三种离子的通透性相
同,并且均处于较低值,而生物膜对三种离子的通透性
不同,说明生物膜对K+、Na+、Cl-的通透具有选择性,B
正确;由曲线可知,甘油运输不需要转运蛋白参与,以自由扩散的方式通过人工膜,C正确;图中人工膜对不同分子的通透性不同,可见分子的大小影响其通过人工膜的扩散速率,D正确。【课堂回眸】课堂检测·素养达标
【概念·诊断】
1.下列关于自由扩散和协助扩散的说法正确的是_____________。?
①人工制造的磷脂双分子层与细胞膜完全不同
②自由扩散通过细胞的物质,细胞并不需要
③协助扩散中起作用的蛋白质都是通道蛋白
④转运蛋白对所运载的物质都有选择性
⑤离子因为较小,一般通过自由扩散进出细胞
⑥当载体蛋白饱和后,物质运输速度便不会再增加
【解析】选④⑥。人工制造的磷脂双分子层与细胞膜的骨架是相同的,①错误;很多细胞需要的物质通过自由扩散进入细胞内,②错误;协助扩散中起作用的蛋白质有的是载体蛋白,有的是通道蛋白,③错误;转运蛋白对所运载的物质都有选择性,④正确;离子进出细胞都是需要转运蛋白协助的,⑤错误;当载体蛋白都参与运输之后,物质运输的速度就不会再加快了,⑥正确。
2.下列属于渗透作用发生条件的是 ( )
A.有半透膜 B.半透膜两侧有浓度差
C.无条件 D.A、B同时存在
【解析】选D。渗透作用发生需要有半透膜,并且半透膜两侧要有浓度差。
3.将人的红细胞放入4 ℃的蒸馏水中,一段时间后红细胞破裂,其主要原因是
( )
A.红细胞的液泡体积增大
B.蒸馏水大量进入红细胞
C.红细胞膜具有水溶性
D.低温时红细胞膜流动性增大
【解析】选B。人的红细胞属于动物细胞,没有像成熟植物细胞那样的大液泡,A错误;因为细胞膜具有选择透过性,放在蒸馏水中,因为外界溶液浓度低于细胞内浓度,导致吸水涨破,B正确;细胞膜的基本支架是磷脂双分子层,而磷脂分子的尾部具有疏水性,C错误;温度降低时,细胞膜的流动性减弱,D错误。
4.甘油、氧气等进出细胞的方式是 ( )
A.自由扩散 B.主动运输
C.渗透作用 D.协助扩散
【解析】选A。甘油、氧气等通过自由扩散的方式出入细胞,不需要转运蛋白和能量。
5.所谓 “质壁分离”中的“质”和“壁”分别是指 ( )
A.细胞质、细胞壁
B.细胞质基质、细胞壁
C.原生质层、细胞壁
D.原生质、细胞壁
【解析】选C。所谓 “质壁分离”中的“质”和“壁”分别是指原生质层、细胞壁。
6.成熟植物细胞中原生质层是指 ( )
①细胞膜 ②细胞壁 ③液泡膜 ④细胞膜和液泡膜之间的细胞质
A.②③④ B.①②③ C.①③④ D.①②④
【解析】选C。原生质层是指细胞膜、液泡膜和二者之间的细胞质,细胞壁具有全透性,不属于原生质层。
【思维·跃迁】
7.下列物质中,进出细胞的转运速度与浓度梯度的关系符合曲线的是 ( )
A.氧气 B.葡萄糖
C.核苷酸 D.钾离子
【解析】选A。转运速度只与浓度梯度有关,不受其他因素限制,属于自由扩散,氧气进出细胞的方式是自由扩散,A正确。
8.如图是洋葱鳞片叶外表皮细胞的示意图。请据图回答:
(1)图中③～⑥的名称分别是:
③_____________________________,④________________________,?
⑤_____________________________,⑥________________________。?
(2)图中①主要由纤维素和果胶组成,它的透性为______________________,?
而原生质层可看作是一层__________________膜。?
(3)将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的临时装片置于显微镜下观察,可看到表皮细胞中紫色的_____________。如从盖玻片的一侧滴入0.3 g/mL的蔗糖溶液,在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引,此时会观察到___________________________现象。在分离的空间中充满了_______________________________。这时,如在盖玻片的一侧滴入清水,在另一侧用吸水纸吸引,使洋葱鳞片叶外表皮细胞浸在清水中,则可出现______________________________________________________现象。?
【解析】植物细胞的细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层,植物细胞的原生质层相当于一层半透膜,当外界溶液的浓度大于细胞液的浓度时,细胞失水,细胞液的浓度升高,颜色加深,当达到一定程度时,由于原生质层的伸缩性大,细胞壁的伸缩性小,从而发生质壁分离,此时若将该细胞放入清水中,细胞又会吸水导致质壁分离复原。
答案:(1)细胞质 细胞核 液泡 液泡膜
(2)全透性 半透
(3)液泡 质壁分离 蔗糖溶液 质壁分离复原
【拓展·探究】
9.如果一次施肥过多植物就会出现萎蔫现象,俗称“烧苗”。
(1)请用生物学知识解释“烧苗”现象出现的原因。
提示:一次施肥过多,就会造成土壤溶液的浓度大于根毛细胞液的浓度,结果使根毛细胞液中的水分渗透到土壤溶液中去,这样根毛细胞不仅吸收不到水分,反而还要失去水分,就会出现植物叶片萎蔫的“烧苗”现象。
(2)根据你的认识,该如何预防“烧苗”现象的发生?出现后有什么补救措施吗?
提示:不能一次性施肥过多或过浓; 应及时适量地浇水或换土。
课时素养评价 十二
被 动 运 输
(20分钟·70分)
一、选择题(共8小题,每小题5分,共40分)
1.如图,甲、乙为两个渗透装置。甲图是发生渗透作用时的初始状态,乙图是较长时间之后达到动态平衡的状态。下列有关叙述错误的是 ( )
A.图中③为半透膜,水分子能自由通过
B.甲图中溶液②的浓度大于溶液①的浓度
C.乙图中溶液①的浓度与溶液②的浓度相等
D.甲图中溶液①和溶液②的浓度差越大,乙图的水柱越高
【解析】选C。甲、乙图中③为半透膜,水分子能自由通过,A项正确;根据漏斗中液面上升,可判断甲图中溶液②的浓度大于溶液①的浓度,B项正确;乙图中溶液①的浓度小于溶液②的浓度,C项错误;甲图中溶液①和溶液②的浓度差越大,乙图的水柱越高,D项正确。
【误区警示】本题易判断C项正确,错因为对渗透装置原理不理解。当达到渗透平衡状态时,半透膜两侧溶液浓度并不相等,正是漏斗中溶液的高浓度维持了两侧溶液的高度差。
2.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鳞片叶外表皮细胞作实验材料,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
【解析】选D。用已经成熟的洋葱鳞片叶外表皮细胞作实验材料主要是因为成熟的植物细胞才具有中央大液泡,便于观察实验,故D正确。
3.如图为水分进出哺乳动物成熟红细胞示意图。下列说法正确的是 ( )
A.图1中外界溶液的浓度与细胞质的浓度大致相等
B.提取红细胞膜时,可用图1中所对应的外界溶液
C.提取血红蛋白时,可用图3中所对应的外界溶液
D.将去除细胞壁的植物细胞放入蒸馏水中,最终将出现类似图3所示的结果
【解析】选A。图1中的红细胞维持原状,说明图1中外界溶液的浓度与细胞质浓度相等,A正确;提取红细胞膜时,将红细胞破碎的方法是吸水涨破法,可将红细胞放入图2所对应的外界溶液中,使红细胞吸水而涨破,B错误;提取血红蛋白时使血红蛋白释放的方法是吸水涨破法,可将红细胞放入图2所对应的外界溶液中,使红细胞吸水而涨破,释放出血红蛋白,而图3中所对应的外界溶液使红细胞收缩,不能释放出血红蛋白,C错误;植物细胞的外侧具有细胞壁,具有保护和支持作用,若将去除细胞壁的植物细胞放入清水中,将出现类似图2所示的结果,D错误。
4.下列有关质壁分离及复原的实验材料及外界溶液的叙述,正确的是 ( )
①实验材料必须是成熟的植物活细胞
②细胞液必须有颜色
③细胞液最好有颜色
④外界溶液必须对细胞无毒害作用
⑤外界溶液浓度适中,不能过高或过低
⑥外界溶液的浓度无特殊要求,任何浓度均可
A.①③④⑤ B.①②④⑤
C.①③④⑥ D.①②④⑥
【解析】选A。质壁分离的前提条件是实验材料必须是成熟的植物活细胞,①正确;细胞液是否有颜色不能决定质壁分离和复原能否发生,②错误;所选细胞的细胞液最好有颜色,这样便于观察和判断细胞质壁分离和复原现象,③正确;外界溶液必须对细胞无毒害,因为该实验需要细胞保持活性,④正确;外界溶液的浓度应适中,不能过低或过高,否则会使实验现象不明显或使细胞失水过多死亡,⑤正确;外界溶液的浓度要适中,不能是任何浓度,否则可能不会观察到质壁分离及复原现象,⑥错误。
5.市场上新鲜的蔬菜叶片表面常残留水溶性有机农药。现取同一新鲜蔬菜若干,浸入一定量纯水中,每隔一段时间,取出一小片菜叶,测定其细胞液浓度,将结果绘制成如图所示的曲线,下列叙述正确的是 ( )
A.从A到B,细胞大量吸水可导致细胞膜破裂
B.从B到C,细胞失水出现质壁分离现象
C.此类蔬菜需在纯水中浸泡较长时间方可清除残留农药
D.从曲线可知,叶片表面残留的水溶性有机农药可被植物细胞吸收
【解析】选D。植物细胞具有细胞壁,对植物细胞具有支持和保护作用,渗透吸水不会导致细胞膜破裂,A错误;从B到C细胞液浓度增大的原因是细胞吸收了农药,不能说明是否发生质壁分离现象,B错误;从细胞液浓度因吸水而下降,后又升高来看,说明有机农药溶于水中容易被植物细胞吸收,故此类蔬菜在纯水中浸泡较长时间不能清除残留农药,C错误;从曲线可知,叶片表面残留的水溶性有机农药可被植物细胞吸收,D正确。
6.实验证明,钾离子不能透过人工脂类双层膜,但在人工脂类双层膜中,加入少量缬氨霉素,钾离子即可从高浓度一侧跨(穿)膜到达低浓度一侧,其他离子则不能通过。该实验说明 ( )
A.钾离子运输过程属于自由扩散
B.缬氨霉素破坏了人工膜结构
C.缬氨霉素为钾离子运输提供能量
D.缬氨霉素可作为运输钾离子的载体
【解析】选D。在人工膜中加入少量缬氨霉素,钾离子可以通过该膜,而且从高浓度一侧到达低浓度一侧,所以缬氨霉素是钾离子的载体,钾离子通过协助扩散通过该膜。
7.把三个“人造细胞”同时放在蔗糖溶液的浓度为15%的玻璃槽中,经过一段时间后,三个“人造细胞”的变化分别是 ( )
A.A变大,B稍微变小,C不变
B.A变小,B稍微变大,C不变
C.A变小,B稍微变大,C变大
D.A变大,B稍微变小,C变大
【解析】选C。A的浓度低于玻璃槽中的浓度,“人造细胞”失水变小;B的浓度高于玻璃槽中的浓度,“人造细胞”吸水变大,但由于浓度差较小,且有金属网笼的限制,体积稍微变大;C的浓度明显高于玻璃槽中的浓度,又没有金属网笼的限制,故人造细胞吸水变大。
8.根据图示判断下列说法错误的是 ( )
A.由甲图可以判断物质的跨膜运输方式是自由扩散
B.甲图中随着细胞外物质浓度的降低,运输速率会变慢
C.甲图中箭头表示当细胞外物质浓度高于细胞内时,物质只能从细胞膜外向细胞膜内扩散
D.乙图说明自由扩散过程只受物质浓度的影响
【解析】选C。甲图中物质从浓度高的一侧向浓度低的一侧转运,不消耗能量也不需要转运蛋白协助,表示自由扩散,A正确;自由扩散的动力是浓度差,则随着细胞外物质浓度的降低,物质运输速率减慢,B正确;甲图中箭头表示当细胞外物质浓度高于细胞内时,物质能从细胞膜外向细胞膜内扩散,但物质也可以从细胞内向细胞外扩散,例如水分子的运输,C错误;因为自由扩散的动力是浓度差,所以物质的运输速率与物质浓度呈正相关,D正确。
二、非选择题(共30分)
9.下面A、B是两种被动运输方式的转运速率和细胞外浓度之间的关系曲线:
(1)图A表示的转运方式是__________,其转运速率主要取决于__________。?
(2)图B表示的方式若是协助扩散,那么ab段的限制因素是__________,bc段的限制因素是__________。?
(3)请在C图中画出被动运输的转运速率和细胞能量供应的关系曲线。
(4)下列物质中,以方式A进行转运的有__________;以方式B进行转运的有__________。?
①O2和CO2进出肺泡
②甘油和乙醇被小肠上皮细胞吸收
③红细胞吸收血液中的葡萄糖
④胆固醇进入肝细胞
【解析】(1)分析可知图A表示的转运方式为自由扩散,其转运速率主要取决于细胞内外物质的浓度差。
(2)图B表示的转运方式若是协助扩散,那么ab段的限制因素是细胞内外物质的浓度差,bc段转运速率不再增加,说明限制因素不再是浓度差,而是转运蛋白的数量。
(3)被动转运不需要消耗能量,因此,物质转运速率不会随能量的增加而改变,故绘图如下:
(4)①O2和CO2进出肺泡为自由扩散。②甘油和乙醇被小肠上皮细胞吸收为自由扩散。③红细胞吸收血液中的葡萄糖为协助扩散。④胆固醇进入肝细胞为自由扩散。
故以方式A (自由扩散)转运的有①②④;以方式B (协助扩散)转运的有③。
答案:(1)自由扩散 浓度差
(2)浓度差 转运蛋白的数量
(3)
(4)①②④ ③
(10分钟·30分)
1.(10分)如图所示,将新鲜马铃薯切成粗细相同的5 cm长条,再将它们分别放在浓度不同的甘露醇溶液中,4 h后测量每条的长度。下列叙述正确的是 ( )
①马铃薯细胞液浓度约为30 g·L-1;
②当甘露醇溶液浓度为40 g·L-1时,细胞开始发生质壁分离;
③甘露醇溶液浓度为30 g·L-1～90 g·L-1时,细胞壁有一定程度的收缩;
④在甘露醇溶液浓度为20 g·L-1时, 细胞能发生质壁分离 ( )
A.①② B.②③ C.①③ D.②④
【解析】选C。新鲜马铃薯条长5 cm,如果长度变小,说明外界溶液浓度高,细胞失水;若长度增加,说明外界溶液浓度低,细胞吸水;若长度不变,说明是等浓度溶液,细胞吸水和失水处于动态平衡。
①甘露醇溶液浓度为30 g·L-1时, 马铃薯条长度不变,说明是等浓度溶液,马铃薯细胞液的浓度约为30 g·L-1;正确。
②当甘露醇溶液浓度大于30 g·L-1时,外界溶液浓度高于细胞液浓度,细胞失水,开始发生质壁分离;错误。
③细胞壁对细胞有支持和保护作用,甘露醇溶液浓度为30 g·L-1～90 g·L-1时,细胞壁有一定程度的收缩;正确。
④在甘露醇溶液浓度为20 g·L-1时, 细胞吸水膨胀;错误。
【实验·探究】
2.(20分)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,图a是发生质壁分离的图像,图b是显微镜下观察到的某一时刻的植物细胞,请据图回答下列问题:
(1)图a中细胞的质壁分离指的是细胞壁和__________的分离;图b细胞在蔗糖溶液中质壁分离后,在该实验中,质壁之间充满的是__________。?
(2)并不是该植物的所有活细胞均可发生质壁分离,能发生质壁分离的细胞还必须是__________。?
(3)图b是某同学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B比红心萝卜A的细胞液浓度__________。?
②在甲蔗糖溶液中加入适量的清水,一段时间之后,其细胞液浓度会__________(填“升高”“不变”或“降低”)。?
【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;图b细胞在蔗糖溶液中质壁分离后,由于细胞壁具有全透性,质壁之间充满的是蔗糖溶液。
(2)成熟的活的植物细胞才能发生质壁分离。
(3)根据题意和图示分析可知:图b中的细胞可能处于质壁分离状态、也可能处于质壁分离复原状态,所以此时细胞液浓度与外界溶液浓度的关系有大于、等于或小于三种可能。
(4)①由于红心萝卜B的重量变化小于红心萝卜A的,所以红心萝卜B细胞液浓度小于红心萝卜A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。
答案:(1)原生质层 蔗糖溶液 (2)成熟的植物细胞 (3)大于、等于或小于 (4)①低 ②降低
