第1講 物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗龑W案
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1、第1講 物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗? 【基礎自主梳理】 一、細胞的吸水和失水 1.原理:發(fā)生滲透作用, 必須具備兩個條件: (1)具有半透膜:水分子可以通過,而蔗糖等大分子不能通過的膜,如玻璃紙(又叫賽璐玢)。 (2)膜兩側(cè)溶液具有濃度差。 2.動物細胞的吸水和失水(以紅細胞為例:紅細胞膜相當于一層半透膜) (1)當外界溶液濃度 < 細胞質(zhì)濃度時,細胞吸水膨脹。 (2)當外界溶液濃度 > 細胞質(zhì)濃度時,細胞失水皺縮。 (3)當外界溶液濃度 = 細胞質(zhì)濃度時,水分進出平衡。 3.植物細胞的吸水和失水 (1)在成熟的植物細胞中的液體環(huán)境主要指的是液泡里面的細胞液,細胞膜
2、和液泡膜以及兩層膜之間的細胞質(zhì)稱為原生質(zhì)層,它相當于一層半透膜。 (2)成熟植物細胞,當細胞液濃度小于外界溶液濃度,則發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象;當細胞液濃度大于外界溶液濃度時,則發(fā)生質(zhì)壁分離復原。 二、實驗探究植物細胞吸水和失水 1.探究實驗的一般過程 提出問題→作出假設→設計實驗→進行實驗→分析結(jié)果,得出結(jié)論→表達和交流→進一步探究。 2.實驗原理 成熟的植物細胞的原生質(zhì)層相當于一層半透膜,細胞液具有一定的濃度,能夠滲透失水和吸水。 3.實驗過程 制作裝片→顯微鏡觀察→實驗現(xiàn)象(細胞發(fā)生質(zhì)壁分離和復原)→得出結(jié)論。 [思考感悟] 在實驗中為什么選擇紫色
3、洋蔥鱗片葉作實驗材料? 提示:紫色洋蔥鱗片葉中有紫色的液泡,便于實驗觀察。 三、物質(zhì)跨膜運輸?shù)钠渌麑嵗? 1.對無機鹽的吸收實例 (1)水稻和番茄對同一離子的吸收量不同。 (2)水稻和番茄對不同離子的吸收量不同。 (3)人體甲狀腺濾泡上皮細胞可以逆相對含量梯度從血液中吸收碘。 (4)不同微生物對不同礦物質(zhì)的吸收表現(xiàn)出較大的差異。 2.生物膜的特性 物質(zhì)跨膜運輸并不都是順相對含量梯度的,而且細胞對物質(zhì)的輸入和輸出有選擇性。即細胞膜和其它生物膜都是選擇透過性膜。這種膜可以讓水分子自由通過,一些離子和小分子也可以通過,而其他的離子、小分子和大分子則不能通過。 [思考感
4、悟]半透膜和選擇透過性膜有哪些異同點? 提示:①相同點:某些物質(zhì)可以通過,另一些物質(zhì)不能通過。 ②不同點:選擇透過性膜一定是半透膜.半透膜不一定是選擇透過性膜。 【要點歸納探究】 要點一、滲透系統(tǒng)的組成分析及應用 1.滲透系統(tǒng)的組成(如圖)及特點 (1)半透膜,可以是生物性的選擇透過性膜,如細胞膜,也可以是物理性的過濾膜,如玻璃紙。 (2)半透膜兩側(cè)的溶液具有濃度差。 2.滲透作用的發(fā)生 (1)若S1溶液濃度大于S2,則單位時間內(nèi)由S2→S1的水分子數(shù)多于S1→S2,外觀上表現(xiàn)為S2液面上升;若S2溶液濃度小于S1,則情況相反,外觀上表現(xiàn)為S1液面下降。 (2)在達到滲
5、透平衡后,若存在如圖所示的液面差△h,則S1溶液濃度仍大于S2。
3.滲透系統(tǒng)的應用
(1)比較不同溶液濃度大小
漏斗內(nèi)
燒杯內(nèi)
溶液濃度
M
N
現(xiàn)象及結(jié)論
①若漏斗內(nèi)液面上升,則M>N
②若漏斗內(nèi)液面不變,則M=N
③若漏斗內(nèi)液面下降,則M 6、萄糖溶液和l0%蔗糖溶液的質(zhì)量濃度相同,但摩爾濃度是10%蔗糖溶液的小,故水由蔗糖向萄萄糖溶液移動。
【自主探究1】如下圖所示把體積與濃度相同的葡萄糖和蔗糖溶液用半透膜(允許溶劑和葡萄糖通過,不允許蔗糖通過)隔開,開始和一段時間后液面情況是( )
A.甲高于乙
B.乙高于甲
C.先甲高于乙,后乙高于甲
D.先甲低于乙,后乙低于甲
【答案與解析】C 兩者雖然濃度相同,但葡萄糖分子可通過半透膜的事實,可使學生認識到水分的最終流向是乙。溶液開始時兩者濃度雖相同,但相對分子質(zhì)量不同,兩種溶液質(zhì)量不同,在半透膜兩側(cè)的壓強自然不同,因而會發(fā)生由于壓力差而產(chǎn)生的水分由乙向甲的凈 7、流動。
要點二、細胞的吸水和失水
1.動物細胞的吸水和失水
(1)當外界溶液的濃度比細胞質(zhì)的濃度低時,細胞吸水膨脹。
(2)當外界溶液的濃度比細胞質(zhì)的濃度高時,細胞失水皺縮。
(3)當外界溶液的濃度與細胞質(zhì)的濃度相同時,水分子進出細胞處于動態(tài)平衡。
2.成熟的植物細胞的吸水和失水
(1)植物細胞的結(jié)構(gòu)特點
①細胞壁:全透性。
②細胞膜:具有選擇透過性。
③細胞質(zhì):內(nèi)有大液泡。
④大液泡:里面的液體稱細胞液,具有一定的濃度。
⑤原生質(zhì)層:細胞膜和液泡膜以及這兩層膜之間的細胞質(zhì)稱為原生質(zhì)層。
(2)植物細胞吸水方式:
①未形 8、成液泡的細胞,靠吸脹作用吸水:這樣的細胞主要靠細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)、淀粉和纖維素等親水性物質(zhì)吸收水分,叫做吸脹作用。干燥的種子和根尖分生區(qū)的細胞,主要靠吸脹作用吸收水分。
注意:蛋白質(zhì)、淀粉和纖維素的親水性依次減弱。
②液泡形成以后,細胞主要靠滲透作用吸水:細胞液濃度>外界溶液濃度—細胞吸水;細胞液濃度<外界溶液濃度—細胞失水。
(3)成熟的植物細胞是一個滲透系統(tǒng):植物細胞的最外面是細胞壁,主要由纖維素分子組成,分子間空隙較大,一切溶劑和溶質(zhì)都能夠透過,細胞壁是全透性的。細胞膜和液泡膜是選擇透過性膜。我們可以把細胞膜、液泡膜以及兩膜之間的其他原生質(zhì)當作一層選擇透過性膜,“膜”內(nèi)的細胞 9、液有一定的濃度,與細胞外的溶液存在濃度差。這樣,細胞也就通過這層選擇透過性膜與外界環(huán)境中的溶液發(fā)生滲透作用。
[特別提醒]細胞吸水和失水原理在生產(chǎn)生活中的應用
(1)對農(nóng)作物的合理灌溉,既滿足了作物對水分的需要,同時也降低了土壤溶液的濃度,有利于水分的吸收。
(2)鹽堿地中的植物不易存活或一次施肥過多造成“燒苗”現(xiàn)象,都是因為土壤溶液濃度過高,甚至超過了根細胞液濃度,導致根細胞不易吸水甚至失水造成的。
(3)糖漬、鹽漬食品不易變質(zhì)的原因,是在食品外面和內(nèi)部形成很高濃度的溶液,使微生物不能在其中生存和繁殖,所以能較長時間的保存。
(4)醫(yī)用的生理鹽水濃度為O.9%,其滲透壓與人 10、體細胞外液的滲透壓相當,可以使人體細胞保持正常的形態(tài)和功能。
[自主探究2]利用紫色的洋蔥外表皮細胞和不同濃度的蔗糖溶液,可以探究細胞質(zhì)壁分離和復原。下列有關(guān)該實驗的敘述正確的是 ( )
A該實驗只是觀察了質(zhì)壁分離和復原現(xiàn)象,沒有設計對照實驗
B在逐漸發(fā)生質(zhì)壁分離的過程中,細胞的吸水能力逐漸增強
C將裝片在酒精燈上加熱后,再觀察質(zhì)壁分離現(xiàn)象
D不同濃度蔗糖溶液下發(fā)生質(zhì)壁分離的細胞,滴加清水后都能復原
[答案與解析]B 該實驗中多組實驗(不同濃度的蔗糖溶液)之間已進行了相互對照,且每組實驗前、后又進行了對照,故有對照實驗;在發(fā)生質(zhì)壁分離過程中,細胞液的濃度逐 11、漸增大,故細胞的吸水能力逐漸增強;該實驗不需加熱,否則細胞會受熱死亡,觀察不到質(zhì)壁分離及復原現(xiàn)象;若蔗糖溶液的濃度過大,細胞會因失水過多而死亡,將不會再復原。
要點三、植物細胞吸水和失水的實驗探究過程及應用
1.探究性實驗的一般過程:根據(jù)觀察到的現(xiàn)象,提出問題→作出假設→預測結(jié)果→進行實驗→分析結(jié)果得出結(jié)論→表達交流→進一步探究
2.假設:原生質(zhì)層相當于一層半透膜。
3.預期結(jié)果:由于原生質(zhì)層相當于一層半透膜,水分子可以自由透過,而蔗糖分子不能透過,因此,在蔗糖溶液中植物細胞的中央液泡會變大,細胞膨脹。
4.實驗流程
5.實驗結(jié)論
成熟植物細胞能與外界溶液發(fā)生 12、滲透作用,當外界溶液濃度大于細胞液濃度時,細胞失水,發(fā)生質(zhì)壁分離;當外界溶液濃度小于細胞液濃度時,細胞吸水,發(fā)生質(zhì)壁分離復原。
6.質(zhì)壁分離的原因分析
[特別提醒]實驗中注意事項
(1)選擇有大的液泡且最好液泡帶有顏色的細胞作實驗材料。
(2)滴加蔗糖溶液和清水時,必須在實驗桌上進行,不能在顯微鏡的載物臺上進行。
(3)本實驗選用0.3 g/mull的蔗糖溶液(此濃度下既明顯出現(xiàn)質(zhì)壁分離,又不致殺死細胞)。濃度過高,質(zhì)壁分離速度雖快,但不久細胞會因失水過多而死亡,不能再進行質(zhì)壁分離復原;濃度過低不能引起質(zhì)壁分離或質(zhì)壁分離速度太慢。此外,8%的食鹽溶液,5%的硝酸鉀 13、溶液等也可使用。鹽酸、灑精、醋酸等溶液能殺死細胞,不適于做質(zhì)壁分離的溶液。
[自主探究3]下列能發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象的細胞是 ( )
A.胚乳細胞 B.人的口腔上皮細胞 C.分生區(qū)細胞 D.根成熟區(qū)細胞
[答案與解析] D 發(fā)生質(zhì)壁分離的條件有三個:①必須是成熟的植物細胞;②細胞必須有活性;③細胞外界溶液濃度大于細胞液濃度。從題中所給條件可知,A、C兩選項均是植物細胞,但無中央液泡;B選項為人體細胞,顯然不行,故答案應為D。
要點四 物質(zhì)跨膜運輸?shù)钠渌麑嵗?
1.細胞的吸水和失水是水分子順著相對含量的梯度跨膜運輸?shù)倪^程,但物質(zhì)的跨膜運輸并不都是順著相對含量的梯度進行 14、的,通過對教材“資料分析”說明:細胞對無機鹽的吸收就不一定是順著相對濃度梯度進行的,因此說細胞對物質(zhì)的吸收是有選擇性的,這種膜可以讓水分子自由通過,細胞所需要的離子和水分子也可以通過,而細胞不需要的離子、小分子和大分子則不能通過。生物膜的這一特性,與細胞的生命活動密切相關(guān),是活細胞的一個重要特征。
2.番茄和水稻吸收礦質(zhì)離子的比較
科學家將番茄和水稻分別放在含有Ca2+、Mg2+和si4+的培養(yǎng)液中培養(yǎng),結(jié)果及分析如下:
(1)不同植物細胞對同一無機鹽離子、同一植物細胞對不同無機鹽離子的吸收均有差異,說明植物細胞膜對無機鹽離子的吸收具有選擇性。
(2)番茄吸收Ca2+、Mg2+ 15、多,吸收Si4+少;水稻吸收Si4+多,而吸收Ca2+、Mg2+少,從營養(yǎng)學的角度講番茄的補鈣效果比水稻好。
(3)水稻吸收水的相對速度比吸收Ca2+、Mg2+大,造成培養(yǎng)液中Ca2+、Mg2+濃度上升;番茄吸收水的相對速度比吸收Si4+大,造成培養(yǎng)液中Si4+濃度上升。
3.細胞膜的功能特點:具有選擇透過性。
[特別提醒] 細胞膜不是單純的半透膜。半透膜是指某些物質(zhì)透過,而另一些物質(zhì)不能透過的多孔性薄膜。能否通過半透膜往往取決于分子的大??;而選擇透過性膜是指細胞膜等生物膜,由于膜上具有載體等結(jié)構(gòu),且不同生物的細胞膜上載體的種類和數(shù)量不同,因而對吸收物質(zhì)的種類和數(shù)量具有選擇性。當細胞死亡 16、時,細胞膜便失去選擇透過性,變?yōu)槿感浴0胪改ず瓦x擇透過性膜是兩個不同的概念,但在允許某些物質(zhì)通過,不允許某些物質(zhì)通過這一點上又具有相同性。
【精典考題例析】
類型一
細胞的滲透作用
【例1】(2008·上海20):在保持細胞存活的條件下,蔗糖溶液濃度與蘿卜條質(zhì)量變化的關(guān)系如右圖。若將處于b濃度溶液中的蘿卜條移入a濃度溶液中,則該蘿卜條的質(zhì)量將
A.不變 B.增大 C.減小 D.先增后減
【思路解析】在保持細胞存活的狀態(tài)下,蘿卜條放入一定濃度的蔗糖溶液中,會發(fā)生滲透失水,且蔗糖溶液越大,失水越快,蘿卜條的質(zhì)量將越小。從圖像中可知,在b條件下,蘿卜條已經(jīng)失水,再放到較低濃 17、度的溶液中,細胞會吸收一定時的水分,故體積會有所增大。
【答案】B
[拓展鏈接] 質(zhì)壁分離實驗的拓展應用及方法
1.判斷細胞的死活
2.測定細胞液濃度范圍
待測細胞+一系列濃度梯度的蔗糖溶液細胞液濃度介于未發(fā)生質(zhì)壁分離和剛剛發(fā)生質(zhì)壁分離的蔗糖溶液的濃度之間。
3.比較不同植物細胞的細胞液濃度
不同植物細胞+同一濃度的蔗糖溶液剛剛發(fā)生質(zhì)壁分離時所需時間的比較→判斷細胞液濃度(即時間越短,細胞液濃度越小)。
4.比較一系列溶液的濃度的大小
同一植物的相同成熟細胞+未知濃度的溶液→(鏡檢記錄)剛剛發(fā)生質(zhì)壁分離所需時間→比較所用時間長短→判斷溶液濃度的大小(時間越短,未知溶液的濃 18、度越大)
5.鑒別不同種類的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)
類型二
滲透作用與擴散作用的比較
【例1】下列現(xiàn)象屬于滲透作用的是 ( )
A.水分子通過細胞壁 B.葡萄糖分子通過細胞膜
C.K+通過原生質(zhì)層 D.水分子通過原生質(zhì)層
【思路解析】滲透作用是指水分子(或其他溶劑分子)通過半透膜的擴散。在供選答案D中,水是溶劑分子,原生質(zhì)層可以看作半透膜。
[答案] D
類型三
成熟的植物細胞是一個滲透系統(tǒng)
【例2】觀察在0.3 g/min.蔗糖溶液中的洋蔥表皮細胞,發(fā)現(xiàn)中央液泡逐漸變小,說明()
A.細胞壁相當于一層半 19、透膜 B.洋蔥表皮細胞是活的
C.此時蔗糖溶液濃度小于細胞液濃度 D.細胞壁收縮導致中央液泡失水
【思路解析】原生質(zhì)層相當于一層半透膜,此時蔗糖溶液濃度大于細胞液濃度,細胞滲透失水收縮、中央液泡逐漸變小,能說明洋蔥表皮細胞是活的。
【答案】B
類型四
物質(zhì)跨膜運輸?shù)奶攸c
【例4】用完全培養(yǎng)液在兩個相同的容器內(nèi)分別培養(yǎng)水稻和番茄苗,假設兩植物的吸水速率相同,一段時間后,測定培養(yǎng)液中各種離子與實驗開始時各種離子濃度之比,如圖所示
該實驗的結(jié)果不能說明 ()
A.不同植物對各種離子的需要量是不同的
B.與番茄相比,水稻對Si4+需要量大,對Ca2+需要 20、量小
C.不同植物根尖細胞膜上載體的種類和數(shù)量是不同的
D.植物對各種離子的吸收速率與溶液中離子的濃度有關(guān)
【思路解析】由圖例分析可知,不同植物對同種離子的需要量及同一植物對不同離子的需要量不同。水稻吸收的Si4+多,對Ca2+、Mg2+吸收少,而番茄吸收的Ca2+和Mg2+比較多,對Si4+吸收量少。這體現(xiàn)了植物對無機鹽離子的吸收具有選擇性.其原因在于不同植物根尖細胞膜上載體的種類和數(shù)量是不同的。圖中并不能看出植物體對各種離子的吸收速率與溶液中的離子濃度有關(guān)。
【答案】D
[規(guī)律方法]解答此類題目應首先從圖表提取主要信息:如用于培養(yǎng)水稻和番茄的完全培養(yǎng)液是相同的;兩植物對水的吸 21、收速率相同;圖中所列的數(shù)據(jù)是培養(yǎng)液中各種離子濃度與實驗前之比的百分數(shù),比值越小說明對該離子的吸收量越多,反之越少。從這些數(shù)據(jù)信息可以看出植物對離子的吸收具有選擇性。
[互動探究] 由此題信息,你認為栽培農(nóng)作物施肥時應注意哪些方面?
不同的農(nóng)作物對各種礦質(zhì)元素的吸收量、需求量不同,根據(jù)具體作物的具體特點適時、適量施肥。
【速效提升訓練】
一、選擇題
1.下列物質(zhì)中,不易通過細胞膜的是 ( )
A.淀粉 B.甘油 C.氨基酸 D.脂肪酸
1.A 細胞膜是一種選擇透過性膜,細胞要選擇吸收的離子、小分子易通過細胞膜,該題甘油、脂肪酸和氨基酸都能 22、通過細胞膜,淀粉是大分子物質(zhì),不能出入細胞膜。
2.一個成熟的植物細胞,它的滲透系統(tǒng)的構(gòu)成是 ( )
A.外界溶液、原生質(zhì)層、細胞液 B.外界溶液、細胞膜、細胞液、液泡膜
C.外界溶液、細胞壁、細胞膜、細胞質(zhì) D.外界溶液、細胞膜、液泡膜、液泡
2.A 一個成熟植物細胞的滲透系統(tǒng)是由具有一濃度的細胞液、原生質(zhì)層、外界溶液構(gòu)成的。
3 .所謂質(zhì)壁分離中的“質(zhì)壁”分別是指 ( )
A.細胞質(zhì)、細胞壁 B.細胞質(zhì)基質(zhì)、細胞壁 C.原生質(zhì)層、細胞壁 D.原生質(zhì)、細胞壁
3.C 原生質(zhì)層是指細胞膜、液泡膜和兩者間的細胞質(zhì)這三部分,故 23、此處的“質(zhì)壁”指的是原生質(zhì)層、細胞壁。
4.發(fā)生了質(zhì)壁分離的植物細胞內(nèi),原生質(zhì)層和細胞壁之間的空腔內(nèi)充滿了 ( )
A.細胞液 B外界溶液 C.空氣 D.清水
4.B 細胞壁是全透的,所以細胞外液可以通過細胞壁;原生質(zhì)層是選擇透過性的,所以水可以通過,而細胞外界溶液的溶質(zhì)不能通過。
5.將洋蔥表皮細胞放在30%的蔗糖溶液中,顯微鏡下不可能觀察到的現(xiàn)象是 ( )
A.液泡縮小 B.細胞壁與原生質(zhì)層分離
C.液泡顏色變淺 D.細胞核位于原生質(zhì)層內(nèi)
5. C由于細胞 24、液的濃度小于30%,因此,洋蔥表皮細胞將失水,發(fā)生質(zhì)壁分離,在顯徽鏡下可以看到液泡縮小,細胞濃度變大,顏色加深。
6. 將洋蔥表皮放入一定濃度的硝酸鉀溶液中,其細胞便發(fā)生質(zhì)壁分離,不久這些細胞又逐漸發(fā)生質(zhì)壁分離復原,其原因是 ( )
A.質(zhì)壁分離后的細胞只允許水分進入 B.細胞液的溶質(zhì)透過細胞
C.K+和NO3-離子進入了液泡 D.水分和溶質(zhì)自由地進出細胞
6 .C將洋蔥表皮細胞放入硝酸鉀溶液后發(fā)生質(zhì)壁分離,可推斷硝酸鉀溶液的濃度大于細胞液的濃度,造成細胞失水;當硝酸鉀溶液的濃度等于細胞液的濃度時,質(zhì)壁分離就停止了;以后隨著硝酸鉀溶液中的K+ 25、和NO3-不斷地經(jīng)主動運輸被吸收進入細胞內(nèi),硝酸鉀溶液的濃度變得小于細胞液的濃度,水便進入細胞,因而出現(xiàn)了質(zhì)壁分離復原。
7.下列現(xiàn)象中,屬于滲透作用的是 ( )
A.蔗糖放入水中,溶解后使水變甜 B.新鮮蘿卜放在清水中變硬
C.干大豆種子浸在水中逐漸脹大 D.春天放在空氣中的NaCl潮解
7.B 成熟植物細胞依靠滲透作用吸水。干種子主要依靠親水性物質(zhì)引起的吸脹作用吸水,因為干種子沒有液泡。NaCl的潮解是一個簡單地吸收周圍環(huán)境中的水分子的過程:滲透裝置必備的兩個基本條件:半透膜和半透膜兩側(cè)具有濃度差。
8.甜菜塊根細胞中有花青素使塊根呈紅色。將 26、塊根切成小塊放在蒸餾水中,水無明顯的顏色變化。但用鹽酸處理這些塊根后,則能使水變紅,這是因為 ( )
A.細胞壁被鹽酸破壞 B.花青素不溶于水而溶于鹽酸
C.鹽酸破壞了細胞膜的選擇透過性 D.鹽酸破壞了原生質(zhì)層的選擇透過性
8.D花青素存在于液泡的細胞液中,單純破壞細胞膜、細胞壁,只要液泡未破壞,花青素就不會出來,液泡膜與細胞膜以及兩膜之間的細胞質(zhì)合稱原生質(zhì)層,可看成是一層選擇透過性膜。
9.(原創(chuàng))有2個滲透作用裝置(U形管),半透膜兩側(cè)的溶液及其濃度見下表:
溶液A(左側(cè))
溶液B(右側(cè))
裝置1
0. 27、3g/ml的葡萄糖溶液
0.3g/ml的蔗糖溶液
裝置2
1.3mol/L的葡萄糖溶液
1.3mol/L的蔗糖溶液
兩套滲透裝置中,假如開始時兩側(cè)液面高度一致,過一段時間后U形管兩側(cè)的液面高度情況為( )
A.裝置1兩側(cè)液面高度一致,裝置2左側(cè)液面高于右側(cè)
B.裝置1左側(cè)液面高于右側(cè),裝置2兩側(cè)液面高度一致
C.裝置1左側(cè)液面高于右側(cè),裝置2右側(cè)高于左側(cè)
D.兩套裝置的兩側(cè)液面均相等,因為每套裝置半透膜兩側(cè)的溶液濃度相等
9.B決定水分運動方向的是單位體積溶液中水分子的數(shù)量,水從多的一側(cè)滲透到少的一側(cè)。0.3g/ml的葡萄糖溶液中,因為葡萄糖的分 28、子數(shù)量多于0.3g/ml的蔗糖溶液中蔗糖分子數(shù)量,所以水分子向葡萄糖溶液(左側(cè))滲透,從而導致左側(cè)液面高于右側(cè)。裝置2中單位體積溶液中水分子數(shù)量相等,所以兩側(cè)液面高度一致。
二、非選擇題
10.下圖是不同生理狀態(tài)的三個洋蔥鱗片葉表皮細胞,請完成下列問題:
(1)A細胞處于何種生理狀態(tài)?____________。
(2)圖中細胞液的濃度依次是___>____>_____。
(3)如上圖所示A、B、C三個細胞處于不同濃度的溶液中,則A圖與B圖細胞所處的外界溶液是_______>________。
(4)假設將洋蔥鱗片葉表皮細胞制成裝片,并使之處于高滲溶液中而發(fā)生質(zhì)壁分離,用顯微 29、鏡觀察一個細胞的質(zhì)壁分離發(fā)展過程,發(fā)現(xiàn)該細胞形態(tài)變化的順序如上圖所______→______ → ______。
(5)圖中標號①處的物質(zhì)是__________________。
10.解析:由題知A剛剛質(zhì)壁分離,B正常狀態(tài),C完全質(zhì)壁分離。質(zhì)壁分離過程中細胞液濃度增大,則C>A>B。
答案:(1)質(zhì)壁分離 (2)C A B (3)A B (4)B A C (5)細胞外溶液(或外界溶液)
11.[探究?分析] 下面是四組用新鮮洋蔥表皮進行的實驗處理和結(jié)果,請分析回答:
(1)洋蔥表皮細胞在第1、2、3組實驗中均發(fā)生了質(zhì)壁分離現(xiàn)象,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)基礎是_________,外 30、在條件是________________________________。
(2)比較第1組和第2組實驗結(jié)果的差異,說明______________________________________。
(3)比較第1組和第3組實驗結(jié)果,出現(xiàn)實驗結(jié)果差異的原因是________________________。
(4)比較第1組和第4組實驗結(jié)果,出現(xiàn)實驗結(jié)果差異的原因是_____________________ 。
【解析】(1)成熟植物細胞發(fā)生質(zhì)壁分離的內(nèi)部結(jié)構(gòu)基礎是具有原生質(zhì)層和一定濃度的細胞液,且原生質(zhì)層的伸縮性大于細胞壁,外在條件是原生質(zhì)層內(nèi)外溶液存在濃度差。(2)由表格中第l 31、、2組實驗處理可看出,兩組實驗結(jié)果的不同,是由第2組實驗所用蔗糖溶液濃度過高引起的,由此可得出高濃度溶液加快質(zhì)壁分離現(xiàn)象的出現(xiàn),但由于細胞過度失水導致細胞死亡而不能再發(fā)生質(zhì)壁分離復原。(3)第1、3組中實驗材料均可發(fā)生質(zhì)壁分離和復原現(xiàn)
象,但是其原因是不同的。尿素分子可被細胞吸收,隨小分子尿素進入細胞內(nèi),當細胞液濃度大于外界溶液濃度時.細胞發(fā)生自動復原現(xiàn)象。(4)第l、4組實驗處理的不同在于第4組實驗材料經(jīng)過了高溫煮沸,細胞死亡,原生質(zhì)層失去了選擇透過性,不能再發(fā)生質(zhì)壁分離。
答案:(1)具有原生質(zhì)層和一定濃度的細胞液,且原生質(zhì)層的伸縮性大于細胞壁 外界溶液濃度大于細胞液濃度 (2)高 32、濃度的溶液加快質(zhì)壁分離現(xiàn)象的出現(xiàn),但由于引起細胞過度失水,導致細胞死亡,使質(zhì)壁分離復原不能發(fā)生 (3)尿素是可以被細胞吸收的小分子物質(zhì),隨著尿素分子不斷進入細胞內(nèi)部,當細胞液濃度大于外界溶液濃度時。質(zhì)壁分離就自動復原 (4)高溫使細胞死亡,死亡的細胞原生質(zhì)層失去選擇透過性,不能發(fā)生質(zhì)壁分離
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一、選擇題:(15小題,每小題4分,共60分)
1.我國民間用鹽漬法保存食物的原理是 ( )
A.NaCl可分解細菌產(chǎn)生的毒素 B.NaCl可抑制細菌產(chǎn)生的毒素
C.Cl-被細菌吸收,可殺死細 33、菌 D.NaCl使細菌失水死亡
1.D 新鮮食物變質(zhì)的原因是細菌分解其有機物。鹽漬法的作用是增大食物周圍環(huán)境溶液的濃度,使細菌嚴重滲透失水而死亡。
2.將洋蔥的鱗片葉表皮細胞和人的口腔上皮細胞分別制成裝片,而后從蓋玻片的一側(cè)滴入0.3 g/mL的蔗糖溶液,另一側(cè)用吸水紙吸引,重復幾次后,分別放在顯微鏡下觀察,其結(jié)果是 ( )
A.前者發(fā)生質(zhì)壁分離,后者皺縮 B.前者皺縮,后者發(fā)生質(zhì)壁分離
C.兩者均發(fā)生質(zhì)壁分離,細胞失水 D.兩者均不發(fā)生質(zhì)壁分離,細胞破裂
2.A 洋蔥的鱗片葉表皮細胞是植物細胞,在0.3g/mL的蔗糖溶液中,便會發(fā)生質(zhì)壁分 34、離。而動物細胞由于沒有細胞壁,所以不會有此現(xiàn)象。但人的口腔上皮細胞所要求的等滲溶液是0.9%,而0.3g/mL的蔗糖溶液濃度是30%,0.9%<30%,所以人的口腔上皮細胞會失水發(fā)生皺縮。
3.食醋中的醋酸分子是活細胞不選擇的小分子物質(zhì),蔗糖是被選擇的大分子物質(zhì),用醋酸和蔗糖可將鮮蒜腌制成糖醋蒜,這是因為( )
A.醋酸和蔗糖分子都存在于活細胞間隙中 B.醋酸和蔗糖分解后被細胞吸收
C.腌制時間長,兩種物質(zhì)緩慢滲入細胞中 D.醋酸殺死細胞,使細胞膜失去選擇透過性
3.D 細胞膜的生理功能是活細胞具有的,只有活細胞才有選擇性。通常情況下,不被選擇的離子或小分子等多對細胞有 35、害,所以較長時間就會將細胞殺死,從而使細胞膜失去選擇透過性,醋酸和蔗糖分子就都進入細胞內(nèi)。
4.某成熟植物細胞經(jīng)某種處理后仍保持活性,但在0.3 g/mL的蔗糖溶液中不發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象,實驗操作正確。則先前的“某種處理”所用的試劑是 ( )
A.0.5 g/mL的蔗糖溶液 B.清水 C.纖維素酶 D.10%HCl溶液
4.C 活的成熟植物細胞在0.3 g/mL的蔗糖溶液中會發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象,而處理后的成熟植物細胞不發(fā)生質(zhì)壁分離,選項中只有C項處理符合題干要求。
5.人的紅細胞的滲透壓與x濃度的食鹽水相當,而浸在y濃度食鹽水中的紅細胞破裂,浸在z濃度食 36、鹽水中的紅細胞收縮,則這三種食鹽水的濃度大小依次為( )
A.x>y>z B.y>z>x C.z>y>x D.z>x>y
5.D 根據(jù)細胞在溶液中的形態(tài)判定,紅細胞收縮,食鹽溶液濃度大,紅細胞失水;紅細胞破裂,食鹽溶液濃度小,細胞吸水。
6. 如圖所示,在U型管中部c處裝有半透膜,在a側(cè)加入細胞色素C(相對分子質(zhì)量為1.3萬道爾頓的蛋白質(zhì))水溶液(紅色),b側(cè)加入清水,并使a、b兩側(cè)液面高度一致,經(jīng)一段時間后,實驗結(jié)果將是 ( )
A.a、b兩液面高度一致,b側(cè)為無色 B. a、b兩液面高度一致,b側(cè)為紅色
C.a液面低于b 37、液面’b側(cè)為紅色 D.a液面高于b液面,b側(cè)為無色
6.D 水分子能夠透過半透膜進行擴散,這種擴散是滲透作用.而蛋白質(zhì)分子不能通過半透膜。圖中半透膜的a側(cè)溶液濃度大于b側(cè)溶液濃度,所以水分子通過半透膜由b側(cè)向a側(cè)擴散的速度大于由a側(cè)向b側(cè)擴散的速度,最終表現(xiàn)出a側(cè)液面高于b側(cè)液面。蛋白質(zhì)分子不能透過半透膜,所以a側(cè)為紅色,b側(cè)仍為無色。
7.植物體內(nèi)有三個相鄰的細胞a、b、c,已知它們的細胞液濃度是a>b>c,那么它們?nèi)咧g水分滲透的方向表示正確的是 ( )
7.C 細胞液的濃度高,則吸水能力就強,a細胞液濃度最高,c細胞液濃度最低,b介于a、c之間。
38、8.成熟植物細胞的原生質(zhì)層可以看作是一層選擇透過性膜,它包括 ( )
A.細胞膜、液泡膜、兩層膜間的細胞質(zhì) B.細胞膜、液泡膜、核膜
C.細胞膜、核膜、兩層膜間的細胞質(zhì) D.液泡膜、核膜、兩層膜間的細胞質(zhì)
8.A 原生質(zhì)層包括液泡膜、細胞膜以及不兩層之間的細胞質(zhì)。
9.將紫色洋蔥表皮細胞置于0.3 g/mL的蔗糖溶液中,顯微鏡下所觀察到的現(xiàn)象是 ( )
①液泡逐漸變小,顏色由淺變深 ②液泡逐漸變小,顏色由深變淺 ③原生質(zhì)層與細胞壁逐漸分離 ④細胞膜、液泡膜結(jié)構(gòu)明顯 ⑤原生質(zhì)層與細胞壁之間是蔗糖溶液
A.①③ B.①③④ C.② 39、③ D.①③⑤
9.A 因外界蔗糖溶液濃度大于細胞液濃度.洋蔥表皮細胞將不斷失水,使得液泡變小,而細胞液中色素不能隨水透過原生質(zhì)層,因此顏色加深。由于液泡和原生質(zhì)層的不斷收縮,可見③現(xiàn)象出現(xiàn)。顯微鏡下既看不清膜結(jié)構(gòu)又辨不清蔗糖的存在。
10.以紫色洋蔥鱗莖表皮為材料觀察植物細胞質(zhì)壁分離現(xiàn)象,下列敘述錯誤的是 ( )
A.在發(fā)生質(zhì)壁分離的細胞中能觀察到紫色中央液泡逐漸縮小
B.滴加30%的蔗糖溶液比10%蔗糖溶液引起細胞質(zhì)壁分離所需時間短
C.發(fā)生質(zhì)壁分離的細胞放入清水中又復原,說明細胞保持活性
D.用高濃度的NaCl溶液代替蔗糖溶液不能引起細胞質(zhì) 40、壁分離
10.D 高濃度的NaCl溶液可以引起細胞發(fā)生質(zhì)壁分離,而且會使細胞過度失水而死亡,即使再放入清水中也不會復原。能夠發(fā)生質(zhì)壁分離復原的細胞一定保持活性。用于質(zhì)壁分離的溶液濃度越高,細胞失水越快,質(zhì)壁分離所需時間越短。質(zhì)壁分離時所失水分是液泡中的水分,隨著質(zhì)壁分離的發(fā)生,中央液泡逐漸縮小。
11.當新鮮的洋蔥表皮細胞在a濃度的蔗糖溶液中剛好發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象,并且原生質(zhì)體不再收縮時,對該洋蔥表皮細胞進行下面處理可能使其復原的是 ( )
A.轉(zhuǎn)入0.25a濃度的蔗糖溶液中 B.轉(zhuǎn)入a濃度的蔗糖溶液中
C.轉(zhuǎn)入2a濃度的蔗糖溶液中 D.轉(zhuǎn)入4a 41、濃度的蔗糖溶液中
11.A 當外界溶液的濃度大于細胞液的濃度時,植物細胞就通過滲透作用失水,逐漸表現(xiàn)出質(zhì)壁分離的現(xiàn)象;當外界溶液的濃度小于細胞液的濃度時,植物細胞就通過滲透作用吸水,逐漸表現(xiàn)出質(zhì)壁分離后又復原的現(xiàn)象。
12.在植物細胞出現(xiàn)質(zhì)壁分離的過程中,水分子通過細胞結(jié)構(gòu)的順序是 ( )
①細胞壁 ②細胞膜 ③細胞質(zhì) ④液泡膜 ⑤液泡
A.①②③④⑤ B.①②④⑤③ C.⑤④②③① D.⑤④③②①
12.D 在植物細胞質(zhì)壁分離時,水分是從液泡向外滲透的。
13.某滲透裝置如圖所示,燒杯中盛放有蒸餾水,圖中豬膀胱膜允許單糖透過。倒置的長頸漏斗中先 42、裝入蔗糖溶液,一定時間后再加入蔗糖酶。從理論上分析,該實驗過程中最可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是 ( )
A.漏斗中液面開始時先上升,加酶后即下降
B.漏斗中液面先上升,加酶后繼續(xù)上升,然后開始下降
C.加酶前后,在燒杯中都可以檢測出蔗糖
D.加酶后,可以在燒杯中檢測出葡萄糖、果糖和蔗糖酶
13.B 由于蔗糖濃度大于蒸餾水,開始液面上升,加酶后,將蔗糖水解為葡萄糖和果糖,使溶液濃度增大.液面再上升.但隨著葡萄糖和果糖進入蒸餾水中,漏斗內(nèi)溶液濃度又減小,液面下降。
14.將水稻培養(yǎng)在有各種營養(yǎng)元素的培養(yǎng)液中,發(fā)現(xiàn)水稻吸收硅多,吸收鈣少。這說明 ( )
A.水稻培養(yǎng)液中硅 43、和鈣的濃度不同
B.水稻根細胞對于物質(zhì)的輸入和輸出具有選擇性
C.水稻根的細胞吸收硅的能力強,吸收鈣的能力弱
D.硅是小分子,鈣是大分子
14.B 同種植物對于不同元素的吸收量不同,說明植物對礦質(zhì)元素的吸收具有選擇性。
15.將相同的四組馬鈴薯條分別浸入四種溶液中,一小時后測定薯條質(zhì)量變化的百分率,結(jié)果如下表。下列敘述中正確的是 ( )
A.I的濃度最低 B.Ⅱ的濃度較Ⅲ低 C.Ⅳ的濃度最高 D.Ⅳ可能是蒸餾水
15.A 由表中數(shù)據(jù)分析知:馬鈴薯質(zhì)量增加意味著吸水,質(zhì)量減少意味著失水,植物細胞吸 44、水時,外界溶液濃度低。植物細胞失水時,外界溶液濃度高。
二、非選擇題(40分)
16.請完成下列一組生物學問題。
取新鮮的馬鈴薯塊莖,去皮后切取兩個相同大小的立方塊,一塊放在濃鹽水中,另一塊放在清水中(如下圖所示)。請判斷一段時間后它們的變化,并解釋其原因。
(1)圖a中馬鈴薯塊______(填“收縮”“不變”或“膨脹”)。解釋原因:___________________。
(2)圖b中馬鈴薯塊 ______(填“收縮”“不變”或“膨脹”)。解釋原因:_______________ 。
16.解析:植物細胞是一個滲透系統(tǒng)。當外界溶液的濃度大于細胞液的濃度時,細胞失水,馬鈴 45、薯塊表現(xiàn)為皺縮,若用顯微鏡進行觀察則發(fā)現(xiàn)細胞出現(xiàn)質(zhì)壁分離;相反,,當細胞液濃度大于外界溶液的濃度時,細胞吸水膨脹;當細胞液濃度等于外界溶液的濃度時,水分的進出達到,動態(tài)平衡。
答案:(1)收縮 鹽水濃度大于馬鈴薯細胞液的濃度,由于滲透作用細胞內(nèi)水分外流
(2)膨脹馬鈴薯細胞液有一定濃度,由于滲透作用水分進入細胞
17.用2 mol/L的乙二-醇溶液和2mol/L的蔗糖溶液分別浸浴某種植物細胞,觀察質(zhì)壁分離現(xiàn)象,得到其原生質(zhì)體體積的變化情況如下圖所示。請據(jù)圖完成下列問題:
(1)原生質(zhì)體體積在A→B段的變化說明在該段時間內(nèi)水分從原生質(zhì)體_____,細胞液濃度_____。
( 46、2)在l min后,處于2mol/L蔗糖溶液中的細胞,其細胞液濃度將______ ,此時,在細胞壁與原生質(zhì)層之間充滿了______ ,要使該細胞復原,應將其置于______中。
(3)在1 min后,處于2 mol/L乙二醇溶液中的細胞,其原生質(zhì)體體積的變化是由于______逐漸進入細胞內(nèi),引起細胞液濃度____________ 。
(4)并不是該植物的所有生活細胞均可發(fā)生質(zhì)壁分離,能發(fā)生質(zhì)壁分離的細胞還必須具有_____。
17.解析:考查植物細胞的質(zhì)壁分離和復原:一定濃度的蔗糖溶液和乙二醇溶液都可以使植物細胞發(fā)生質(zhì)壁分離,當細胞液中的水分向外滲出后,細胞液的濃度升高,反之,則降低。乙 47、二醇可以進入植物細胞,使植物細胞出現(xiàn)質(zhì)壁分離復原:
答案:(1)滲出 變大 (2)不變 2 m01/L的蔗糖溶液 清水 (3)乙二醇升高 (4)大型液泡
18.如圖是有關(guān)物質(zhì)擴散的圖解:
(1)設計一個實驗,證明圖解是成立的。(要求:直接在上圖的裝置l和裝置2的括號內(nèi),填上適當?shù)娜芤夯蛟噭┑拇枺员砻髂愕脑O計)可供選擇的溶液及試劑:①淀粉溶液②葡萄糖溶液③蒸餾水 ④碘—碘化鉀溶液 ⑤少量斐林試劑(斐林試劑能跨膜擴散,葡萄糖遇斐林試劑形成磚紅色沉淀)
(2)根據(jù)你的設計方案,預測一定時間后兩個透析袋內(nèi)的顏色變化:
裝置1:_____________________ 48、___;
裝置2.________________________。
(3)若想明顯觀察到水分子擴散的結(jié)果,裝置應如何改進?__________________________。
(4)透析袋價格昂貴,請?zhí)峁﹥煞N能替代透析袋的生物材。____________________________。
【解析】本題以圖解的形式給出了三種物質(zhì)擴散的情況:淀粉不能透過半透膜、碘和葡萄糖可以透過半透膜,水分子能從溶液濃度低的一側(cè)向溶液濃度高的一側(cè)擴散,這是實驗要證明的。實驗方案的設計,要利用裝置和試劑的顯色變化,作出預測。解答第(1)題只需在裝置1和裝置2的括號內(nèi),填上適當?shù)娜芤夯蛟噭┑拇柤纯伞?
答案:方法一:(1)如下圖。
(2)袋內(nèi)溶液變藍 袋內(nèi)溶液變?yōu)榇u紅
方法二:(1)如下圖。
(2)袋內(nèi)溶液呈碘液的顏色(不變色) 袋內(nèi)溶液變磚紅
(3)將透析袋套在有標記(刻度)的漏斗口上或?qū)⒂袠擞浀牟AЧ懿迦胪肝龃鼉?nèi)。
(4)動物的膀胱、腸衣、洋蔥內(nèi)表皮、卵殼膜。(或其他生物膜)
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