高中生物苏教版 (2019)必修1《分子与细胞》第三节 物质进出细胞的运输方式精品ppt课件

课时分层作业(十)　细胞质膜具有选择透过性

(建议用时：40分钟)

题组一　渗透作用的原理及实例

1．如图甲、乙为两个渗透装置。图甲是发生渗透作用时的初始状态，图乙是较长时间之后，通过漏斗内外的水分子达到动态平衡时的状态。下列有关叙述不正确的是(　　)

甲　　　　　　　　　　乙

A．图甲③为半透膜，水分子能自由通过

B．图甲中溶液②的浓度大于溶液①的浓度

C．图乙中溶液①的浓度与溶液②的浓度相等

D．图甲中溶液①和②浓度差越大，则图乙中的水柱越高

C　[达到渗透平衡后，②中溶液的浓度仍大于①中溶液的浓度。]

2．设计渗透装置如图所示(开始时状态)，烧杯中盛放有蒸馏水，图中牛膀胱膜允许单糖透过。倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液，一定时间后再加入蔗糖酶(该酶能将蔗糖催化分解为葡萄糖和果糖)。该实验过程中最可能出现的是(　　)

A．漏斗中液面开始时先上升，加酶后即下降

B．漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后下降

C．加酶前后，在烧杯中都可以检测出蔗糖

D．加酶后可以在烧杯中检测出葡萄糖、果糖和蔗糖酶

B　[加酶前，漏斗内溶液浓度高于漏斗外，水分子向漏斗内部扩散得较多，漏斗内液面上升；加酶后，蔗糖水解为单糖，物质的量浓度增大，使液面继续上升，后随着单糖逐渐进入烧杯，而使漏斗内外溶液浓度差减小，漏斗液面下降。]

3．(多选)将人的红细胞置于不同浓度的蔗糖溶液中，一段时间后如图所示。下列叙述不正确的是(　　)

A．甲、乙、丙中均发生渗透作用

B．丙溶液浓度>甲溶液浓度>乙溶液浓度

C．一段时间后，丙细胞内外水分子的相对数相等

D．在光学显微镜下可观察胀破的乙细胞的质膜由一层单位膜组成

ACD　[由图可知甲维持红细胞原有形态，乙吸水胀破，丙失水皱缩，在甲中没有发生渗透作用，因为红细胞内溶液和外界溶液没有浓度差，A错误；当红细胞内溶液浓度小于外界溶液浓度时会失水皱缩，当红细胞内溶液浓度等于外界溶液浓度时会保持原有形态，当红细胞内溶液浓度大于外界溶液浓度时会吸水胀破，所以丙溶液浓度>甲溶液浓度>乙溶液浓度，B正确；一段时间后，丙细胞内外水分子数的相对数不相等，细胞内水分子数比细胞外少，C错误；在光学显微镜下不能观察胀破的乙细胞质膜的组成，D错误。]

4．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，那么它们之间水分渗透的方向表示正确的是(　　)

C　[a的细胞液浓度最大，所以b和c都失水，a吸水；b的细胞液浓度大于c，所以b又从c吸水，C正确。]

5．如图为一实验装置，各试管中装有一长度与体积均相同的新鲜马铃薯条，处理如下，约1小时后取出各马铃薯条，并观察它们的长度变化，实验室的温度和湿度在实验过程中保持不变。试分析下列问题：

(1)甲试管中马铃薯条长度的变化是________，原因是________。乙试管中马铃薯条长度的变化是________，原因是________。丙试管中马铃薯条长度的变化是________，原因是________________________。

(2)丙试管中的马铃薯条，在实验中的作用是________。

(3)此实验的原理是_________________________________。

[解析]　成熟的植物细胞相当于一个渗透系统。当细胞液与外界溶液之间存在浓度差时，水分子就会通过原生质层向浓度高的一侧渗透，造成细胞吸水或者失水。甲试管中蔗糖溶液的浓度大于细胞液的浓度，细胞将失水，使马铃薯条变短；乙试管中，由于蒸馏水的浓度小于细胞液的浓度，造成细胞吸水，使马铃薯条变长；丙试管中的马铃薯条的长度基本保持不变，因为细胞既不吸水也不失水，在实验中起对照作用。

[答案]　(1)变短　细胞失水　变长　细胞吸水　不变　细胞中的水分基本不变　(2)对照　(3)渗透作用

题组二　植物细胞的质壁分离和复原现象

6．在紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞发生质壁分离后，为了进一步观察其质壁分离的复原现象，可从盖玻片的一侧滴入(　　)

A．质量分数为15%的盐酸

B．清水

C．体积分数为50%的酒精溶液

D．质量浓度为0.3 g/L的蔗糖溶液

B　[质量分数为15%的盐酸会使细胞死亡，A不符合题意；紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞发生质壁分离后，滴加清水，细胞会发生渗透吸水，最终会发生质壁分离的复原现象，B符合题意；酒精能使细胞死亡，C不符合题意；质量浓度为0.3 g/L的蔗糖溶液可以使正常紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞发生质壁分离，D不符合题意。]

7．洋葱鳞片叶外表皮细胞质壁分离和复原实验过程中，液泡的体积会随外界溶液浓度的变化而改变，如图所示。图中①、②两处滴加的溶液分别是(　　)

A．清水、清水

B．清水、0.3 g/mL蔗糖溶液

C．0.3 g/mL蔗糖溶液、清水

D．0.3 g/mL蔗糖溶液、0.3 g/mL蔗糖溶液

C　[液泡体积变小，说明细胞发生质壁分离，此时滴加的液体浓度应大于细胞液的浓度，一般滴加高浓度的蔗糖溶液。液泡体积变大，说明细胞正在发生质壁分离后的复原，此时滴加的液体浓度应小于细胞液的浓度，一般滴加清水。]

8．与植物细胞的吸水和失水的探究实验材料及外界溶液有关的正确叙述分别是(　　)

①实验材料必须是成熟的植物活组织细胞　②细胞液最好有颜色，便于观察和判断细胞质壁分离和复原的程度  ③细胞液必须有颜色，否则不能发生质壁分离和复原　④外界溶液的浓度应适中，不能过低或过高　⑤外界溶液必须对细胞无毒害 　⑥外界溶液的浓度无特殊要求，任何浓度均可以

A．①②⑤⑥ B．①②④⑤

C．①③④⑤  D．①③⑤⑥

B　[质壁分离的前提条件是实验材料必须是成熟的植物活组织细胞，①正确；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及其复原的程度，②正确；细胞液是否有颜色不能决定质壁分离及其复原是否可以发生，③错误；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，④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，⑤正确；外界溶液的浓度要适中，不能是任何浓度，⑥错误。]

9．取洋葱的少量组织细胞制成图A的临时装片，再用清水和0.3 g/mL的蔗糖溶液按照如图所示流程研究植物细胞的吸水和失水，整个实验过程保证细胞始终为生活状态。据图回答下列问题：

(1)实验室一般选用洋葱鳞片叶________(填“内”或“外”)表皮细胞作为实验材料。

(2)与B过程相比，D过程观察到的植物细胞的体积变化是____________；D过程中植物细胞所处外界溶液的浓度变化是________。

(3)E过程是在盖玻片一侧滴加________，在另一侧用吸水纸吸引，使溶液浸润整个标本。

(4)F过程中细胞吸水能力逐渐________(填“增强”或“减弱”)，液泡体积________(填“变大”或“变小”)。

(5)若将蔗糖溶液换为一定浓度的KNO3溶液，则D过程观察到的现象是细胞__________________________________________________。

[解析]　(1)紫色的洋葱鳞片叶外表皮细胞带有颜色，便于观察，因此实验室一般选用洋葱鳞片叶外表皮细胞作为实验材料。(2)B过程观察的是正常的细胞，D过程观察的是发生质壁分离的细胞，由于植物细胞最外面是细胞壁，且其伸缩性很小，因此发生质壁分离时整个植物细胞体积基本不变；细胞质壁分离过程中水分子从细胞液进入外界溶液中，导致外界溶液浓度减小。(3)E 过程是在盖玻片一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸吸引，使溶液浸润整个标本。(4)加清水后，植物细胞发生质壁分离复原，在此过程中，细胞内的渗透压变小，导致植物细胞的吸水能力减弱，水分子由外界溶液进入液泡中，导致液泡体积变大。(5)把洋葱鳞片叶外表皮细胞放在一定浓度的KNO3溶液中，细胞先失水，发生质壁分离。当钾离子和硝酸根离子进入细胞后，导致细胞液浓度升高，细胞吸水，发生质壁分离的复原。因此若将蔗糖溶液换为一定浓度的KNO3溶液，则D过程观察到的现象是细胞先质壁分离，然后质壁分离自动复原。

[答案]　(1)外　(2)基本不变(或略微变小)　减小　(3)清水

(4)减弱　变大

(5)先质壁分离，然后质壁分离自动复原

题组三　细胞质膜对不同物质的通透性不同

10．细胞质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，容易通过细胞质膜的是(　　)

A．Na＋ B．二氧化碳

C．RNA D．胰岛素

B　[一般来说，气体分子容易通过细胞质膜，离子、大分子很难自由通过细胞质膜，A属于离子，B为气体分子，C、D是大分子，故选B。]

11．如图为渗透装置示意图，开始状态如图1所示，A代表清水，B、C代表蔗糖溶液，一段时间后，漏斗管内液面不再发生变化，结果如图2所示，H1、H2表示漏斗管内液面与清水液面的高度差。下列说法错误的是(　　)

A．图1中B的浓度大于C的浓度

B．图2中B的浓度等于C的浓度

C．图1中A中水分子扩散到B的速率大于A中水分子扩散到C的速率

D．图2中A中水分子扩散到B的速率等于B中水分子扩散到A的速率

B　[分析题图，由于实验结束时，漏斗管内液面不再发生变化，且H1＞H2，因此图1和图2中B的浓度均大于C的浓度，A正确，B错误；由于与C相比，B的浓度较高，与清水之间的浓度差更大，因此图1中A中水分子扩散到B的速率大于A中水分子扩散到C的速率，C正确；图2中液面高度不再变化，处于平衡状态，故A中水分子扩散到B的速率等于B中水分子扩散到A的速率，D正确。]

12．将某植物花冠切成大小和形状相同的细条，分成a、b、c、d、e、f，6组(每组的细条数相等)，取上述6组细条分别置于不同浓度的蔗糖溶液中，浸泡相同时间后测量各组花冠细条的长度，结果如图所示。假如蔗糖溶液与花冠细胞之间只有水分交换，则(　　)

A．实验后a组细胞的细胞液浓度比b组的高

B．浸泡导致f组细胞中液泡的失水量小于b组的

C．a组细胞在蔗糖溶液中失水或吸水所耗能量多于b组

D．使细条在浸泡前后长度不变的蔗糖浓度在0.4～0.5 mol·L－1范围内

D　[实验前长度/实验后长度的值为1时，水分进出细胞达到平衡；该值小于1表明细胞吸水，且该值越小，花冠细胞吸水越多，则吸水量a>b>c；该值大于1表明细胞失水，且该值越大，花冠细胞失水越多，则失水量d＜e＜f。据图可推知，a组吸水多于b组，因此实验后a组细胞的细胞液浓度低于b组，A项错误；浸泡导致f组细胞中液泡的失水量大于b组，B项错误；水分子通过渗透作用进出细胞的方式是扩散，不消耗能量，C项错误；由c组吸水、d组失水可知，花冠细胞的细胞液浓度在0.4～0.5 mol·L－1范围内，D项正确。]

13.以紫色洋葱鳞片叶为材料进行细胞质壁分离和复原的实验，原生质层长度和细胞长度分别用b和a表示(如右图)，下列叙述正确的是(　　)

A．a、b分别表示细胞和液泡的长度

B．若将图中所示状态的细胞放入清水中，a基本保持不变

C．同一细胞用不同浓度蔗糖溶液处理，b/a的值越小，则紫色越浅

D．图中b/a的值越大，则所用蔗糖溶液浓度越高

B　[图中a是从细胞的两端测量的，代表的是细胞的长度，b是细胞内缩小的原生质层，代表的是原生质层的长度，A项错误；将图中所示状态的细胞放入清水中，细胞壁的伸缩性很小，细胞长度基本保持不变，B项正确；同一细胞用不同浓度蔗糖溶液处理，b/a的值越小、由于a一般是不变的，则b越小，原生质层与细胞壁之间的距离增大，质壁分离程度越大，细胞失水越多，紫色越深，C项错误；图中b/a的值越大，由于a一般是不变的，则b越大，原生质层与细胞壁之间的距离减小，质壁分离程度越小，所用蔗糖溶液浓度越低，D项错误。]

14．如图曲线表示完全相同的两个植物细胞分别放置在A、B溶液中，细胞失水量的变化情况。下列相关叙述不正确的是(　　)

A．该实验可选取绿色植物成熟的叶肉细胞来进行

B．若B溶液的浓度稍减小，则曲线中b点左移

C．两条曲线的差异是由A、B溶液浓度不同导致的

D．6 min时取出两个细胞用显微镜观察，均可看到质壁分离现象

C　[质壁分离和复原实验中要选择含有大液泡的植物细胞，如成熟的叶肉细胞，A正确；若B溶液的浓度稍减小，则浓度差减小，相同时间内失水的程度变小，复原时所需要的时间变短，即a点下移，b点左移，B正确；在0～4 min内，两种曲线的失水程度不同，有可能是由两溶液浓度不同引起的，但曲线整体趋势不同，是因为溶液不同，A可能是蔗糖溶液，B可能是一定浓度的硝酸钾溶液，C错误；6 min时两个细胞失水量较大，细胞都处于质壁分离状态，D正确。]

15．如图是探究渗透作用的实验装置，请回答下列问题：

(1)漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液，漏斗内外起始液面一致。渗透平衡时液面差为Δh，此时S1和S2浓度的大小关系为________。

(2)图中半透膜模拟的是成熟植物细胞中的________，两者在物质透过功能上的差异是_______________________________________。

(3)为进一步探究两种膜的特性，某兴趣小组做了以下实验。

实验材料：紫色洋葱。

实验器具：如图所示的渗透装置(不含溶液)，光学显微镜，载玻片，盖玻片，镊子，刀片，吸水纸，擦镜纸，滴管，记号笔等。

实验试剂：清水、质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液和与其等渗的KNO3溶液。

部分实验步骤和结果如下：

①选两套渗透装置，标上代号X和Y。在两个烧杯里均加入一定量的蒸馏水，分别在装置X和Y的漏斗内加入适量的蔗糖溶液和KNO3溶液，均调节漏斗内外液面高度一致。渗透平衡时出现液面差的装置有________(填代号)。

②选两片洁净的载玻片，________，在载玻片中央分别滴加________，制作洋葱鳞片叶外表皮临时装片并分别观察装片中细胞的初始状态。

③观察临时装片中浸润在所提供的蔗糖溶液和KNO3溶液中的洋葱鳞片叶外表皮细胞发生的变化，两者都能出现的现象是____________________。

(4)上述实验中最能体现两种膜功能差异的实验现象是________________________________________________________________。

[解析]　(1)一般两侧溶液的浓度并不相等，因为液面高的一侧形成的静水压，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散，故两者浓度关系仍是S1＞S2。

(2)图中半透膜模拟成熟植物细胞的原生质层，从功能上，半透膜只是利用孔径大小控制物质进出；原生质层是选择透过性膜，靠能量和载体控制物质出入，具有生物活性，可以完成逆浓度梯度的主动运输。

(3)①蔗糖分子不能通过半透膜，而KNO3溶液能够通过半透膜，渗透平衡时装置X能出现液面差，装置Y不能出现液面差。

②洋葱鳞片叶外表皮细胞为成熟植物细胞，能够发生质壁分离和复原现象，选洁净的载玻片分别编号，在载玻片中央分别滴加清水，制作临时装片后观察洋葱鳞片叶外表皮细胞的初始状态。

③蔗糖分子不能透过原生质层，蔗糖溶液中的细胞质壁分离后不会自动复原，KNO3溶液能被细胞吸收，导致细胞液和外界溶液的浓度差的逆转，从而发生质壁分离自动复原的现象。

[答案]　(1)S1＞S2

(2)原生质层　原生质层有选择透过性，半透膜没有

(3)①X　②编号　清水　③质壁分离

(4)KNO3溶液中的细胞质壁分离后会自动复原

不能正确分析不同外界溶液中植物细胞的变化

16．将若干生理状况基本相同、长度为4 cm的鲜萝卜条分为四组，分别置于清水(对照组)和浓度相同的三种溶液(实验组)中，尿素溶液、KNO3溶液和蔗糖溶液分别编号为1、2、3组。测量实验过程中各时间点每组萝卜条的平均长度，结果如下图。据图分析，下列叙述正确的是(　　)

A．实验组中都发生了质壁分离和复原

B．对照组中水分子在前15 min进入了细胞，15 min之后不再进入

C．1组中的尿素分子和2组中的K＋、NO都能进入细胞液

D．3组中，如果一直增大蔗糖溶液浓度，萝卜条就会一直缩短

C　[据图分析，在清水中，细胞吸水，萝卜条长度先稍微变长一点，然后保持不变，说明细胞吸收了少量的水；在尿素溶液中，萝卜条长度先变短，再变长，最后保持原来的长度不变，说明细胞先失水(质壁分离)，后来由于尿素分子进入细胞液，使细胞液溶质的浓度高于外界溶液溶质的浓度，细胞吸水复原(质壁分离复原)；在KNO3溶液中，萝卜条长度先变短，再变长，最后保持原来的长度不变，说明细胞先失水(质壁分离)，后来由于K＋、NO进入细胞液，使细胞液溶质的浓度高于外界溶液溶质的浓度，细胞吸水复原(质壁分离复原)；在蔗糖溶液中，萝卜条长度因失水而变短(质壁分离)，故A项错误、C项正确；对照组中水分子在前15 min进入细胞的多于排出细胞的，15 min之后水分子进出细胞处于动态平衡，B项错误；3组中，如果一直增大蔗糖溶液浓度，萝卜条就会缩短，但由于细胞壁的支持和保护作用，萝卜条不可能无限缩短，D项错误。]