第4章细胞的物质输入和输出
第1节 被动运输
课后篇巩固提升
基础巩固
1.下列属于渗透作用的是( )
A.水分子通过细胞壁
B.葡萄糖分子通过细胞膜
C.K+通过原生质层
D.水分子通过原生质层
解析:渗透作用是指水分子或其他溶剂分子透过半透膜的扩散作用。细胞壁具有全透性,不属于半透膜,A项错误。葡萄糖和K+属于溶质而非溶剂,B、C两项错误。
答案:D
2.图1表示半透膜对淀粉和葡萄糖的透性不同,图2是依据图1设计的相关实验。下列有关叙述正确的是( )
A.图甲中液面a将持续上升
B.图甲中液面a将先上升后下降
C.图乙中液面b将持续上升
D.图乙中液面b将先上升后下降
解析:图1显示葡萄糖能通过半透膜,而淀粉不能。图甲中半透膜两侧分别是清水和淀粉溶液,存在浓度差,能发生渗透作用,导致液面a上升,达到动态平衡后,液面a将不再上升。图乙中半透膜两侧分别是清水和葡萄糖溶液,存在浓度差,也能发生渗透作用,导致液面b上升,但由于葡萄糖能透过半透膜进入清水中,故液面b上升到一定程度后会下降,最终使漏斗内外两侧液面相平。
答案:D
3.将紫色水萝卜的块根切成小块放入清水中,水的颜色无明显变化,若进行加热,随着水温的增高,水的颜色逐渐变红,其原因是( )
A.细胞壁在加温中受到破坏
B.水温增高,花青素的溶解度加大
C.细胞膜等生物膜失去了选择透过性
D.水中化学物质发生了反应
解析:紫色水萝卜的色素分子存在于液泡中,若进行加热,随着水温的增高,细胞膜、液泡膜将失去选择透过性,色素分子通过液泡膜、细胞膜进入清水中,使水的颜色变红。
答案:C
4.将人的红细胞置于不同浓度的蔗糖溶液中,浸泡半小时之后的结果如下图所示,依照红细胞外形的变化判断蔗糖溶液的浓度,由高到低排列,正确的是( )
A.甲>乙>丙>丁 B.丁>甲>乙>丙
C.丙>丁>甲>乙 D.丙>乙>丁>甲
解析:水分子是从低浓度的一侧通过细胞膜到达高浓度的一侧。甲中的红细胞吸水破裂,说明其所处的蔗糖溶液的浓度最低;乙中的红细胞保持正常状态,说明水分子进出细胞处于动态平衡,其所处的蔗糖溶液的浓度与细胞质的浓度相等;丙中红细胞失水而皱缩,说明其所处的蔗糖溶液的浓度最高;丁中的红细胞吸水膨胀但没有破裂,说明其所处的蔗糖溶液的浓度低于细胞质浓度,但高于甲的蔗糖溶液的浓度,即蔗糖溶液的浓度由高到低为:丙>乙>丁>甲。
答案:D
5.下列细胞能发生质壁分离的一组是( )
①食用的糖醋蒜细胞 ②蚕豆叶的表皮细胞 ③植物的根毛细胞 ④人的口腔上皮细胞 ⑤用解离液解离的洋葱根尖细胞 ⑥根尖分生区细胞
A.①⑤ B.②③⑥
C.①②③④⑤⑥ D.②③
解析:能发生质壁分离的细胞为活的成熟植物细胞。①是死细胞;④是动物细胞,没有细胞壁;⑤用解离液解离的洋葱根尖细胞是死细胞;⑥没有大的液泡,这些细胞都不能发生质壁分离。②和③都是活的成熟植物细胞,可以发生质壁分离。
答案:D
6.GLUT是某细胞的葡萄糖转运蛋白,其作用过程如下图所示。下列相关叙述错误的是( )
A.GLUT顺浓度梯度转运葡萄糖
B.GLUT的空间结构可发生改变
C.GLUT的数量与转运葡萄糖的速率无关
D.GLUT的转运功能具有专一性
解析:由图分析可知,GLUT起转运蛋白的作用,转运过程为顺浓度梯度,A项正确;由GLUT的状态A与状态B可知,GLUT的空间结构可发生改变,B项正确;GLUT的数量与转运葡萄糖的速率有关,C项错误;转运蛋白具有专一性,一种转运蛋白只能转运一种或一类分子或离子,D项正确。
答案:C
7.关于“观察紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离和复原”实验的叙述,错误的是( )
A.原生质层的伸缩性大于细胞壁,但通透性小于细胞壁
B.随着质壁分离的进行,液泡的颜色变深
C.用盐酸处理表皮细胞,更容易观察到质壁分离现象
D.实验过程中,至少需要对装片进行三次观察并记录结果
解析:原生质层的伸缩性大于细胞壁,原生质层相当于一层半透膜,而细胞壁是全透性的,A项正确;在质壁分离过程中,水不断地从液泡中流出,导致细胞液的浓度不断增大,液泡颜色变深,B项正确;盐酸能杀死细胞,从而使表皮细胞不能发生质壁分离,C项错误;在质壁分离和复原的实验中,至少需要用显微镜观察三次细胞,分别是正常细胞、质壁分离的细胞和质壁分离复原的细胞,D项正确。
答案:C
8.将家兔红细胞置于不同浓度的溶液中,水分子的跨膜运输示意图如下(箭头方向表示水分子的进出,箭头粗细表示水分子进出的多少)。下列叙述正确的是( )
A.一段时间后,甲细胞会发生质壁分离
B.能发生渗透作用的是甲细胞和丙细胞
C.光学显微镜下可观察到乙细胞有水分子的进出
D.若将甲、乙和丙细胞同时分别置于蒸馏水中,甲细胞先破裂
解析:家兔红细胞没有细胞壁,不会发生质壁分离,A项错误;分析示意图,甲和丙细胞与外界溶液都存在浓度差,能发生渗透作用,B项正确;光学显微镜下看不到乙细胞有水分子的进出,C项错误;甲、乙和丙细胞来自同一只家兔,细胞内液的浓度几乎相同,将其置于蒸馏水中,应该同时破裂,D项错误。
答案:B
9.污水净化中应用的超滤膜技术指的是一种能够将溶液进行净化、分离、浓缩的膜分离技术。超滤过程通常可以理解成与膜孔径大小相关的筛分过程。在一定的压力下,当水流过膜表面时,只允许水及比膜孔径小的小分子物质通过,达到将溶液净化、分离与浓缩的目的。下列说法中合理的是( )
A.超滤膜技术中使用的“滤膜”实质上是一种人造生物膜
B.超滤膜技术中使用的“滤膜”实质上是一种人造半透膜
C.超滤膜技术可以滤去污水中的各种污染物
D.透过超滤膜的水,已被除去了臭味
解析:生物膜由磷脂分子和蛋白质组成,其选择透过性与蛋白质有关,题目中没有提及滤膜的成分,但根据题意,滤膜可以透过水及比膜孔径小的小分子物质,大于孔径的物质不能透过,可知没有转运蛋白存在,只具有半透性。
答案:B
10.下面甲、乙两图是渗透装置示意图,图丙是根毛细胞示意图,请根据甲、乙、丙三图回答下列问题(图甲是发生渗透作用的初始状态,图乙是发生了较长时间的渗透作用之后,通过漏斗内外的水分子达到平衡的状态。图甲中:A是清水,B是质量分数为30%的蔗糖溶液)。
(1)比较图甲中A和B处溶液浓度的大小: 。?
(2)图丙中G的名称为 ,图甲中的C相当于图丙中的 ,它与图丙中相应结构的区别是 。?
(3)若把根毛细胞放入质量分数为30%的蔗糖溶液中,它将出现 ,再放入清水中,它又出现 。?
(4)若用质量分数为50%的蔗糖溶液重复上述实验,实验现象怎样?
?
?
。?
解析:植物细胞吸水和失水均是由于发生了渗透作用。其原生质层相当于半透膜,外界溶液浓度大于细胞液浓度时,细胞失水,反之,细胞吸水。细胞失水过多时,会导致细胞死亡。
答案:(1)B>A
(2)原生质层 G 图甲中C属于半透膜,没有选择透过性,而图丙中G具有选择透过性
(3)质壁分离 质壁分离复原
(4)在蔗糖溶液中会发生质壁分离现象,再放入清水中不会发生质壁分离复原。因为蔗糖溶液浓度过高,根毛细胞失水过多已死亡
能力提升
1.将某种细菌分别接种到乙醇、乙酸为唯一碳源的培养基上,测定这两种物质穿过细胞膜的速率,结果如下表所示。下列推测合理的是( )
碳源的浓度(mmol·L-1)
转运速率/(mol·min-1)
乙醇
乙酸
0.1
2
18
0.3
6
46
1.0
20
100
3.0
60
150
10.0
200
172
A.乙酸的转运速率与氧浓度呈正相关
B.乙醇穿过细胞膜的速率比乙酸快
C.乙酸穿过细胞膜可能需要转运蛋白
D.乙醇穿过细胞膜的方式为协助扩散
解析:据表可知,乙醇的转运速率与培养基中的乙醇浓度呈正相关,推测该物质应通过自由扩散方式转运;在培养基中乙酸浓度较低时,乙酸有较高的转运速率,推测乙酸穿过细胞膜可能需要转运蛋白。
答案:C
2.现有4瓶失去标签的蔗糖溶液(编号为A、B、C、D),已知4瓶蔗糖溶液的浓度不同,现利用半透膜袋进行渗透实验,装置如下图所示,一段时间后,半透膜袋①和③变得胀硬,②萎缩。4种蔗糖溶液中浓度最低的是( )
A.A溶液 B.B溶液
C.C溶液 D.D溶液
解析:根据图示按照渗透作用分析,蔗糖溶液浓度A溶液>D溶液、B溶液D溶液,因此4种蔗糖溶液中浓度最低的是B溶液。
答案:B
3.用质量浓度为2 mol/L的乙二醇溶液浸润某种植物细胞,观察质壁分离现象,得到其原生质体相对体积变化情况如下图所示。下列表述不正确的是( )
A.该细胞不可能是根尖分生区的细胞
B.AB段曲线表明细胞液浓度在逐渐增大
C.BC段表明该细胞开始因失水过多而逐渐死亡
D.用一定浓度的KNO3溶液代替乙二醇溶液,可得到类似的结果
解析:能发生质壁分离的细胞是具有大液泡的成熟植物细胞,根尖分生区细胞是未成熟的植物细胞,因此该种细胞不可能是根尖分生区细胞;AB段原生质体相对体积不断减小,说明细胞液浓度逐渐增大;BC段由于乙二醇进入细胞内,导致质壁分离复原;用一定浓度的KNO3溶液处理该细胞,由于K+和NO3-能够进入细胞内,因此也会发生质壁分离后自动复原。
答案:C
4.为研究甲地某植物能不能移植到乙地生长,某生物学习小组设计了一个测定该植物细胞液浓度的实验方案,实验结果如下表:
浓度/(mol·L-1)
0.15
0.2
0.25
0.3
质壁分离状况
不分离
刚分离
显著
显著
他们又测定了乙地土壤溶液浓度,发现乙地土壤溶液的浓度适合该植物生长,则乙地土壤溶液浓度最可能是 ( )
A.≥0.2 mol/L
B.≤0.2 mol/L
C.<0.2 mol/L
D.0.15 mol/L<乙<0.3 mol/L
解析:由表格信息知,该植物细胞液浓度接近0.2 mol/L,该植物要能在乙地生长,则必须保证能正常吸水,即土壤溶液浓度小于细胞液浓度,故选C。
答案:C
5.
在右图所示的装置中,①②③中均为一定浓度的蔗糖溶液,溶液之间均用半透膜隔开,一段时间后达到渗透平衡形成一定的高度差,h1>h2。在达到平衡后,①②③中蔗糖溶液的浓度大小关系为( )
A.①=②=③ B.①>②>③
C.①>③>② D.无法确定
解析:在达到渗透平衡后,在单位时间内,水分子通过半透膜从①到②及从②到①扩散的速率相等,由于影响水分子扩散速率的因素有两个,即溶液的浓度和水柱h1形成的静水压,故①中溶液浓度大于②中溶液浓度。同理可知,③中溶液浓度大于②中溶液浓度。由于水柱h2形成的静水压比水柱h1形成的静水压小,故可推知①中溶液浓度大于③中溶液浓度。
答案:C
6.植物细胞在质壁分离复原过程中,能正确表示细胞吸水速率的是( )
解析:植物细胞在质壁分离复原过程中,外界水分子进入液泡,使液泡内细胞液浓度和外界溶液浓度之间的浓度差变小,吸水力逐渐下降。注意题干中“质壁分离复原”的含义。往往有些学生误以为是质壁分离和复原两个过程,实际上是指质壁分离的复原过程,理解错误错选D项。
答案:B
7.成熟植物细胞的主要吸水方式是渗透吸水。某兴趣小组为研究渗透吸水做了一个实验,该实验的简易渗透吸水装置如图甲所示,图甲中液面上升的高度与时间的关系如图乙所示,一成熟植物细胞被放在某外界溶液中发生的一种状态(此时细胞有活性)如图丙所示。请判断下列相关叙述中错误的是( )
A.由图甲中漏斗液面上升可知,实验伊始b侧液体的浓度大于a侧的
B.由图乙可知图甲中漏斗里溶液的吸水速率在下降
C.图丙中相当于图甲中c结构的是③④⑤
D.把图丙所示状态的细胞放在清水中,会发生质壁分离
解析:漏斗内液面上升是由渗透吸水引起的,水分子从浓度低的一侧向浓度高的一侧移动,因此,由图甲中漏斗内液面上升可知,实验伊始b侧液体的浓度大于a侧;图乙反映的是随吸水时间的延长,漏斗内液面的高度趋于定值,这是图甲中c两侧液体浓度差逐渐缩小造成的,因此溶液吸水速率在下降;图甲中c表示半透膜,在图丙中可将细胞膜③、液泡膜⑤和两层膜之间的细胞质④视作一层半透膜;观察图丙细胞的状态,可以确定图丙细胞发生了质壁分离,如果把该细胞放在清水中,由于清水一定比细胞液浓度低,所以细胞会吸水,发生质壁分离复原。
答案:D
8.脂质体是根据磷脂分子可在水中形成稳定的脂双层膜的趋势而制备的人工膜。单层脂分子铺展在水面上时,极性端(亲水)与非极性端(疏水)排列是不同的,搅拌后形成双层脂分子的球形脂质体(如下图)。请回答下列问题。
(1)脂质体的形成是由于磷脂分子结构同时具有 特点。?
(2)将脂质体置于清水中,一段时间后发现,脂质体的形态、体积没有变化,这一事实说明 。?
(3)在脂双层膜中加入某些蛋白质后,脂质体吸收了很多水而膨胀,这一事实说明 。?
(4)根据细胞膜的基本支架是 ,可以推测水分子的跨膜运输不是真正的自由扩散,它最可能与膜上 成分有关。?
解析:(1)磷脂分子具有亲水的头部和疏水的尾部,因此既具有亲水性,也具有疏水性。(2)将脂质体置于清水中,一段时间后发现,脂质体的形态、体积没有变化,说明水分子不能通过脂质双分子层。(3)在脂质双层膜中加入某些蛋白质后,脂质体吸收了很多水而膨胀,这一事实说明这些蛋白质能将水分子运输到细胞内,为转运蛋白。(4)细胞膜的基本支架由磷脂双分子层组成,而(2)说明水分子不能通过磷脂双分子层,因此可以推出水分子的跨膜运输不是真正的自由扩散,它最可能与膜上蛋白质有关。
答案:(1)亲水性和疏水性 (2)水分子不能通过脂质双分子层 (3)水通过脂双层膜需要蛋白质的协助 (4)磷脂双分子层 蛋白质
9.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是发生质壁分离的植物细胞,图b是显微镜下观察到的某一时刻的图像。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,后者的结构包括[ ]和[ ]以及二者之间的细胞质([ ]内填图中序号)。?
(2)植物细胞发生质壁分离所需的外界条件是 ,植物细胞自身应具备的结构特点是 。?
(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)取形状、大小相同的红心萝卜A和红心萝卜B的幼根各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:
图c
①红心萝卜A比红心萝卜B的幼根细胞液浓度 。?
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的幼根细胞液浓度会 。?
解析:(1)质壁分离是原生质层和细胞壁的分离,原生质层包括细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质。(2)发生质壁分离的外界条件是外界溶液浓度大于细胞液浓度,而植物细胞自身具备的结构特点是原生质层具有选择透过性、原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。(3)在观察植物细胞质壁分离与复原实验中,处于质壁分离状态的细胞可能正在发生质壁分离,也可能正在发生质壁分离复原,还可能处于相对静止状态,因此,不能判断细胞液浓度和外界溶液浓度的大小,细胞液浓度可以大于、小于或等于外界溶液浓度。(4)由图中两种红心萝卜幼根的质量变化结果可知,甲为红心萝卜幼根A的等渗溶液,因此红心萝卜A比红心萝卜B的幼根细胞液浓度高。在甲蔗糖溶液中加入适量的清水,溶液浓度降低,红心萝卜A的幼根吸水一段时间后,细胞液浓度降低。
答案:(1)原生质层 2 4 (2)外界溶液浓度高于细胞液浓度 原生质层具有选择透过性、原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性 (3)细胞液的浓度大于、等于或小于外界溶液的浓度 (4)①高 ②降低
课件41张PPT。第1节 被动运输一、水进出细胞的原理
认真研读教材P62“问题探讨”,结合教材相关内容,完成下列问题。
1.原理
细胞吸水和失水的原理是渗透作用,该作用发生须具备两个条件:2.请分析动物细胞是否具备渗透作用的条件。
答案:动物细胞可以构成一个渗透装置。其中细胞膜相当于半透膜,若细胞膜内部的细胞质和外侧的外界溶液具有浓度差,则动物细胞具备发生渗透作用的条件。
3.通过P63图4-1“水进出哺乳动物红细胞的示意图”说明什么问题?
答案:当外界溶液浓度小于细胞质浓度时,细胞吸水;当外界溶液浓度大于细胞质浓度时,细胞失水;当外界溶液浓度等于细胞质浓度时,水分进出细胞处于动态平衡。[想一想]
为什么咸瓜子吃多了更易使人上火(即口干舌燥)?
答案:吃咸瓜子后外界溶液浓度升高,导致口腔上皮细胞失水。预习反馈
1.判断正误。
(1)植物细胞的细胞液是指细胞内的液体。( × )
(2)渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量百分比浓度。( × )
(3)将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中,不能发生渗透作用。( × )
(4)水分子通过细胞壁的扩散称为渗透作用。( × )2.关于选择透过性膜与半透膜的关系,正确的说法有 ( )
①具有半透性必然具有选择透过性 ②具有选择透过性必然具有半透性 ③活的生物膜才具有选择透过性
④只有活的生物膜才具有半透性
A.①③ B.①④
C.②③ D.②④
解析:只有活的生物膜才具有选择透过性;具有选择透过性的膜肯定具有半透性,但具有半透性的膜不一定具有选择透过性;半透膜不一定具有生物活性,如玻璃纸。
答案:C二、探究植物细胞的吸水和失水
结合P63图4-2“成熟的植物细胞模式图”,自主学习教材P64“探究植物细胞的吸水和失水”实验,解决下列问题。
1.成熟植物细胞的结构2.质壁分离中的“质”和“壁”分别指植物细胞的哪种结构?
答案:质壁分离中的“质”是指原生质层,“壁”指细胞壁。
3.当外界溶液浓度大于细胞液浓度时,成熟植物细胞会产生什么现象?
答案:细胞失水,发生质壁分离。预习反馈
1.判断正误。
(1)植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核。( × )
(2)质壁分离过程中水分子运动只能单向进行。( × )
(3)成熟的植物细胞发生质壁分离过程中,细胞的吸水能力逐渐减小。( × )
(4)质壁分离是指原生质层与细胞壁分离。( √ )2.下图为两个大小相同的萝卜,分别在上面挖一个大小相同的洞,并在洞内各插入一支口径与洞口相同的玻璃管,甲玻璃管内注入3 mL清水,乙玻璃管内注入3 mL浓盐水,一段时间后,两玻璃管中液面变动情况是( )A.甲中升高,乙中降低
B.甲中降低,乙中先升高后降低
C.甲、乙中均降低
D.甲、乙中均升高
解析:依据细胞渗透作用原理,甲管下部细胞吸水,使液面下降;乙管下部细胞失水,使液面升高。细胞可以吸收钠离子和氯离子。乙玻璃管下部细胞可发生质壁分离复原,细胞吸水,液面又下降。
答案:B三、自由扩散和协助扩散
(一)自由扩散和协助扩散
自主学习P66“自由扩散和协助扩散”,完成下列问题。
1.自由扩散
(1)自由扩散又叫简单扩散,是指物质通过简单的扩散作用进出细胞。
(2)方向:从高浓度一侧到低浓度一侧。
(3)条件:不需要转运蛋白,也不需要消耗细胞内化学反应产生的能量。
(4)举例:氧气、二氧化碳、甘油、乙醇、苯等进出细胞。2.协助扩散
(1)协助扩散又叫易化扩散,是指借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式。
(2)方向:从高浓度一侧到低浓度一侧。
(3)条件:需要转运蛋白的协助,转运蛋白有载体蛋白和通道蛋白两种。(二)人类对通道蛋白的探索历程
自主学习教材P68“科学史话”,完成下表。预习反馈
判断正误。
(1)水分子和脂质分子都可以通过自由扩散进入细胞。( √ )
(2)自由扩散和协助扩散都不需要转运蛋白和细胞内化学反应产生的能量。( × )
(3)在一定浓度范围内,协助扩散的速率与膜两侧的浓度差成正比。( √ )
(4)同种物质在不同情况下的运输方式可能不同。 ( √ )
(5)通过通道蛋白协助的一定是协助扩散。( √ )探究点一探究点二探究点三渗透作用
问题情景
某市一工人在高温环境下工作数小时中暑,没有及时就医,导致病情加重。后来,该男子被送入医院,经诊治,该男子病情加重的原因竟然是过量饮水导致水中毒。
结合教材P62“问题探讨”,思考解决下列问题。探究点一探究点二探究点三1.蔗糖溶液液面上升的原因是什么?
答案:水分子可以通过半透膜,而蔗糖分子不能通过,单位体积内清水的水分子含量大于蔗糖溶液的水分子含量,因此单位时间内由烧杯进入漏斗的水分子数大于由漏斗进入烧杯的水分子数,导致漏斗内液面上升。
2.为什么当液面上升到一定程度时,液面不再上升?
答案:漏斗中的液面高于烧杯中的液面,液面差为ΔH,由于烧杯中与漏斗中的液体具有浓度差,即具有渗透压差,所以水分子有进入漏斗的趋势;但是当ΔH产生的压强与渗透压处于平衡状态时,半透膜两侧水分子的交换率(进出)相同,液面不再升高。探究点一探究点二探究点三3.当液面不再上升时半透膜两侧的浓度相等吗?
答案:不相等。当液面不再上升时半透膜两侧仍存在浓度差。
4.联系渗透现象分析,为什么短时间内过量喝水会引起水中毒?
答案:短时间饮用过量的水,肾脏不能及时将多余的水分排出,使得血液被稀释,血液的渗透压降低,过量的水分通过渗透作用涌入人体的细胞内,引起水中毒。探究点一探究点二探究点三归纳提升
1.典型渗透装置的分析(1)半透膜内的溶质不能透过半透膜,水分子可以进出半透膜。
(2)若S1溶液浓度大于S2,则单位时间内由S2→S1的水分子数多于S1→S2,外观上表现为S1液面上升;若S1溶液浓度小于S2,则情况相反,外观上表现为S1液面下降。
(3)在达到渗透平衡后,若存在如图所示的液面差Δh,则S1溶液浓度仍大于S2。因为液面高的一侧形成的压强,会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。探究点一探究点二探究点三2.浓度、渗透压与吸水力的辨析
溶液渗透压是指溶液中溶质微粒对水的吸引力。溶液渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目:溶质微粒越多,溶液浓度越高,对水的吸引力越大,溶液渗透压越高。即浓度高→渗透压高→吸水力大。细胞液中的溶质微粒和外界溶液中的溶质微粒,哪一侧单位体积的溶质微粒数目多,该侧的溶液浓度高,该侧渗透压就高,吸水力就大。探究点一探究点二探究点三典例剖析
右图所示为渗透作用实验装置,实验开始时长颈漏斗内外液面平齐,记作零界面。实验开始后,长颈漏斗内部液面的变化趋势为(注:坐标原点处表示零界面,膀胱膜不变形)( )探究点一探究点二探究点三解析:根据图示,烧杯中的液体为蒸馏水,长颈漏斗中的液体为蔗糖溶液。故在单位时间内,由烧杯中进入漏斗中的水分子数比由漏斗中进入烧杯中的水分子数要多,故开始时液面快速升高;随着液面升高,漏斗内产生的压强会阻止水分子向漏斗内扩散;当单位时间内进出漏斗的水分子数相等时,液面不再升高。
答案:B探究点一探究点二探究点三活学活练
1.植物体内有三个相邻的细胞a、b、c,已知它们的细胞液浓度大小关系是a>b>c,那么它们三者之间水分渗透的方向表示正确的是( )解析:a的细胞液浓度最大,所以b和c都失水,a吸水;b>c,所以b又从c吸水,C项正确。
答案:C探究点一探究点二探究点三2.下图表示渗透作用装置,一段时间后液面上升的高度为h,其中半透膜为膀胱膜,装置中溶液A、a起始浓度分别用MA、Ma表示;如果A、a均为蔗糖溶液,且开始时Ma>MA,则达到平衡后MA与Ma的关系是( )A.MA>Ma B.MAC.MA=Ma D.不确定探究点一探究点二探究点三解析:蔗糖分子不能通过半透膜,开始时Ma>MA,水分子从水槽中进入漏斗,达到平衡时,因液面高的一侧溶液的压强大,会阻止水分子由低浓度一侧向高浓度一侧扩散,故达到平衡后MA答案:B探究点一探究点二探究点三探究植物细胞的吸水和失水
问题情景
萎蔫的叶片浸泡在清水中,很快变得硬挺;白菜剁馅放盐后很快有水分渗出;施肥过多会导致“烧苗”,这些现象都说明植物细胞也会发生渗透吸水或失水。
请结合教材P64“探究·实践”解决下列问题。
1.实验原理
(1)植物细胞的原生质层相当于半透膜,细胞壁与原生质层具有一定的伸缩性,原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。
(2)外界溶液浓度>细胞液浓度→细胞失水,原生质层收缩→发生质壁分离。
(3)外界溶液浓度<细胞液浓度→细胞吸水→已发生质壁分离的细胞发生质壁分离复原现象。探究点一探究点二探究点三2.实验步骤 探究点一探究点二探究点三3.本实验制作一个临时装片,但有三次观察(见实验步骤),请分析本实验的对照设置有什么特点。
答案:本实验的对照设置属于自身对照。第1次和第2次观察形成对照,第2次观察是实验组;第2次和第3次观察形成对照,第3次观察是实验组。探究点一探究点二探究点三归纳提升
1.质壁分离的原因和表现 探究点一探究点二探究点三2.巧判细胞能否发生质壁分离与复原
(1)从细胞角度分析
①具有中央大液泡的成熟植物细胞才可发生质壁分离现象。
②死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不发生质壁分离现象。
(2)从溶液角度分析
①在一定浓度的溶质不能跨膜运输的溶液中,发生质壁分离现象。
②在一定浓度的溶质可跨膜运输的溶液中,先发生质壁分离,后自动复原,如甘油、尿素、乙二醇、KNO3溶液等。
③在高浓度溶液中质壁分离现象明显,但不能复原,因为溶液浓度过高,细胞失水过多而死亡。
④盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞,不适于做质壁分离实验的溶液。探究点一探究点二探究点三3.质壁分离与质壁分离复原实验的应用
(1)比较不同植物细胞的细胞液浓度
不同的植物细胞+同一浓度的蔗糖溶液→观察细胞吸水后的状态和质壁分离程度大小→推断不同植物细胞细胞液浓度的大小。
(2)判断植物细胞的死活,只有活的植物细胞才有质壁分离与质壁分离复原现象。
(3)测定细胞液的浓度,将细胞放入一系列具有浓度梯度的蔗糖溶液中,观察细胞质壁分离的情况,即可测定该细胞液的浓度范围。
(4)光镜下观察植物细胞,正常植物细胞的细胞膜很薄,又紧贴细胞壁,不易看到,质壁分离后,原生质层的最外面即为细胞膜。探究点一探究点二探究点三典例剖析
某同学在实验室中做“植物细胞的吸水和失水”实验时,在老师的帮助下,进行了一系列的创新实验,实验步骤和现象如下表:探究点一探究点二探究点三?探究点一探究点二探究点三活学活练
1.在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中,某同学在视野中看到生活着的洋葱表皮细胞正处于如图所示的状态。a、b表示该部位的溶液浓度,由此可推测 ( )
A.a>b,细胞渗透吸水
B.a=b,渗透系统保持动态平衡
C.aD.上述三种情况都有可能解析:该细胞可能正处于质壁分离过程中,也可能处于质壁分离后的动态平衡过程中,也可能正处在发生质壁分离复原的过程中,D项正确。要透过“现象”看本质,避免先入为主直接认定发生了质壁分离。
答案:D探究点一探究点二探究点三2.在“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中,对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察和两次处理。下列有关叙述正确的是( )
A.第一次观察为低倍镜观察,后两次为高倍镜观察
B.第一次处理滴加的液体为清水,第二次滴加的液体是质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液
C.若将紫色洋葱鳞片叶的外表皮换成内表皮,则不会发生质壁分离
D.紫色洋葱鳞片叶外表皮中不属于原生质层的有细胞壁、细胞核和细胞液探究点一探究点二探究点三解析:“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中,三次观察均为低倍镜观察,A项错误;第一次处理滴加的液体是质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液,观察质壁分离现象,第二次滴加的液体为清水,观察质壁分离复原现象,B项错误;若将紫色洋葱鳞片叶的外表皮换成内表皮,也会发生质壁分离,但现象不明显,C项错误;紫色洋葱鳞片叶外表皮中不属于原生质层的有细胞壁、细胞核和细胞液,D项正确。
答案:D探究点一探究点二探究点三自由扩散和协助扩散
问题情景
结合教材P66图4-4“自由扩散和协助扩散示意图”,解决下列问题。
1.为什么自由扩散和协助扩散被称为被动运输?
答案:因为自由扩散和协助扩散不需要消耗细胞内化学反应释放的能量,仅由浓度高低决定转运的方向和速度。
2.协助扩散需要转运蛋白的协助,转运蛋白有什么特点?
答案:转运蛋白具有专一性。一种转运蛋白只能转运与自身结合部位相适应的分子或离子。探究点一探究点二探究点三归纳提升
1.比较自由扩散和协助扩散 探究点一探究点二探究点三2.通道蛋白和载体蛋白 探究点一探究点二探究点三典例剖析
图中甲、乙分别表示载体介导和通道介导的两种跨膜方式,其中通道介导的扩散速度比载体介导的快1 000倍。下列叙述正确的是( )探究点一探究点二探究点三A.载体蛋白和通道蛋白在细胞膜上是静止不动的
B.载体蛋白和通道蛋白均具有一定的专一性
C.甲、乙两种方式中只有甲属于被动运输
D.被动运输是细胞最重要的吸收和排出物质的方式
解析:载体蛋白和通道蛋白在细胞膜上不是静止不动的,A项错误;由图示可知,甲、乙两种方式都是将溶质分子从高浓度一侧运输到低浓度一侧,需要转运蛋白的协助,属于被动运输中的协助扩散,C项错误;能够通过被动运输的不是细胞选择吸收所需要的物质,也不是细胞排出代谢废物及有害物质,因此被动运输不是细胞最重要的吸收和排出物质的方式,D项错误。
答案:B探究点一探究点二探究点三活学活练
1.细胞膜的选择透过性保证了细胞内相对稳定的微环境。下列物质中,以自由扩散方式通过细胞膜的是 ( )
A.Na+ B.二氧化碳
C.RNA D.胰岛素
解析:一般情况下,脂溶性小分子以及气体(O2、CO2)以自由扩散的方式进出细胞。
答案:B探究点一探究点二探究点三2.甲、乙两种物质分别以自由扩散和协助扩散进入细胞,如果以人工合成的无蛋白磷脂双分子膜代替细胞膜,并维持其他条件不变,则( )
A.甲物质的运输被促进
B.乙物质的运输被促进
C.甲物质的运输被抑制
D.乙物质的运输被抑制
解析:是否需要转运蛋白是自由扩散与协助扩散的区别。由于人工合成的无蛋白磷脂双分子膜没有转运蛋白,协助扩散将受到抑制。
答案:D
