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2024版新教材高考生物全程一轮总复习第二单元细胞的基本结构和物质运输功能课堂互动探究案3细胞的物质输入和输出课件
展开研析教材基础梳理——系统化知识点一 细胞的吸水和失水1.渗透作用
2.物质跨膜运输的实例
知识点二 探究植物细胞的吸水和失水1.实验原理成熟的植物细胞构成渗透系统可发生________。
0.3 g/mL的蔗糖溶液
4.实验结论成熟的植物细胞能与外界溶液共同构成渗透系统,发生渗透作用。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,发生质壁分离;当外界溶液的浓度小于细胞液的浓度时,细胞吸水,发生质壁分离复原。
知识点三 物质进出细胞的方式
基能过关——问题化一、判一判(判断正误并找到课本原话)1.玻璃纸是一种选择透过性膜,水分子可以透过,而蔗糖分子不能透过。(必修1 P62问题探讨)( )2.渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量浓度。(必修1 P62问题探讨)( )3.当外界溶液浓度低时,哺乳动物成熟红细胞一定会吸水涨破。(必修1 P63思考·讨论)( )4.红细胞吸水与失水的多少取决于红细胞内外浓度的差值。(必修1 P63思考·讨论)( )5.植物细胞内的液体环境主要指的是细胞质基质中的细胞液。(必修1 P63正文)( )
6.植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核。(必修1 P63正文)( )7.细胞壁是全透性的,水分子和溶解在水里的物质都能够自由通过。(必修1 P63正文)( )8.探究植物细胞的吸水和失水,实验材料应选取洋葱内表皮。(必修1 P64探究·实践)( )9.质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间的是浓度降低的外界溶液,原因是细胞壁是全透性的,且有水分子通过原生质层渗出来。(必修1 P64探究·实践) ( )
14.水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞。(必修1 P67正文)( )15.轮藻细胞中K+浓度比它们生活的水环境高63倍,说明轮藻吸收K+的方式为主动运输。(必修1 P69正文)( )16.一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合。(必修1 P69正文)( )17.胞吞、胞吐依赖于膜的流动性,主动运输、协助扩散与膜的流动性无关。(必修1 P72正文)( )
二、连一连物质进出细胞的方式
三、议一议【教材易漏拾遗】1.[必修1 P62问题探讨拓展]玻璃纸是一种半透膜,细胞膜能够控制物质进出细胞,有人说细胞膜与半透膜类似,又有所不同,你能说出其中的原因吗?
答案:半透膜是无生命的物理性薄膜,物质能否通过取决于微粒的大小;细胞膜属于选择透过性膜,选择透过性膜是具有活性的生物膜,不同物质的通过性不仅取决于分子大小,还与细胞的需求有关。因此细胞膜和半透膜类似,又有所不同
2.[必修1 P66图4-4、P70图4-6拓展](1)完成图中填空。
(2)分析物质进出细胞的有关图像。
①图甲、乙所示物质进出细胞的方式分别是____________________,判断的依据是_________________________________________________________________________________________________________。 ②图乙所示的运输方式可以逆浓度梯度进行吗? ③只要是消耗能量的运输方式就是主动运输吗?
图甲中a点以后物质是逆浓度梯度运输,为主动运输;图乙中物质顺浓度梯度运输,需要载体蛋白协助,但不消耗能量,为协助扩散
不能,逆浓度梯度运输一定消耗能量。
不一定,消耗能量的运输方式除了主动运输外,还有胞吞和胞吐。
高效课堂考点一 渗透作用的原理和应用任务1 成熟植物细胞和外界溶液形成的渗透系统与渗透作用模型的比较
任务2 渗透作用的应用 (1)比较不同溶液浓度大小:
(2)验证渗透作用发生的条件:
(3)探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例):
任务3 研析深化教材,析因推理归纳,提升学科素养【科学探究】如图甲、乙、丙分别是细胞在不同浓度溶液中水分子的跨膜运输示意图(箭头大小代表水分子数的多少)。请回答下列问题:
①若将人的成熟红细胞放入清水中,会出现如图所示哪种现象?分析原因。②若将洋葱表皮细胞放在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中,会出现如图所示的哪种现象?达到平衡时,水分子进出细胞的状况是图中哪一种?
答案:①会出现如图甲所示现象。将人的成熟红细胞放入清水中,由于发生渗透作用,从细胞外进入细胞内的水分子多于从细胞内到细胞外的水分子,因此细胞吸水。
答案:②将洋葱表皮细胞放在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中,细胞外界溶液浓度较大,细胞失水,如图丙所示;达到平衡状态时,水分子进出细胞的速率相等,如图乙所示。
③若某叶肉细胞正处于图甲所示状态,一段时间内细胞体积增大,最终会不会涨破?为什么?
答案:细胞不会涨破,因为植物细胞的细胞壁有支持和保护作用,所以细胞不会涨破。
师说突破1.有关渗透作用的两个易错点(1)水的运输特点:无论细胞吸水还是失水,水分子通过原生质层的扩散都是双向进行的。(2)渗透平衡的实质:渗透平衡只意味着半透膜两侧的水分子移动到达平衡状态,既不可看作没有水分子移动,也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。
2.细胞吸水、失水的判断方法(1)通过比较细胞外溶液和细胞液的浓度大小来判断。当细胞外溶液浓度大于细胞液浓度时,细胞失水;当细胞外溶液浓度小于细胞液浓度时,细胞吸水。当细胞外溶液与细胞液的浓度相等时,细胞失水量和吸水量相等,处于动态平衡。(2)根据重量或长度变化(如萝卜条)来判定。若重量增加或长度变长,则吸水;反之则失水。
过程评价考向一 细胞的吸水与失水1.[经典高考]将人的红细胞放入4 ℃蒸馏水中,一段时间后红细胞破裂,主要原因是( )A.红细胞膜具有水溶性B.红细胞的液泡体积增大C.蒸馏水大量进入红细胞D.低温时红细胞膜流动性增大
解析:将人的红细胞放入4 ℃蒸馏水中,红细胞会因大量蒸馏水进入而破裂;红细胞膜是脂溶性的;人的红细胞没有液泡;因低温时分子运动减慢而导致细胞膜的流动性降低。
2.取生理状态相同的某种植物新鲜叶片若干,去除主脉后剪成大小相同的小块,随机分成三等份,之后分别放入三种浓度的蔗糖溶液(甲、乙、丙)中,一定时间后测得甲的浓度变小,乙的浓度不变,丙的浓度变大。假设蔗糖分子不进出细胞,则关于这一实验结果。下列说法正确的是( )A.实验前,丙的浓度>乙的浓度>甲的浓度B.乙的浓度不变是因为细胞内蔗糖浓度与乙的浓度相等C.实验中,细胞与蔗糖溶液间的水分移动属于协助扩散D.甲、丙的浓度变化是由水分子在细胞与蔗糖溶液间移动引起的
解析:由题意可知,甲的浓度>细胞液浓度;乙的浓度不变,说明植物细胞既不失水也不吸水,乙的浓度=细胞液浓度;丙的浓度变大,说明植物细胞吸水,丙的浓度<细胞液浓度。由此可知:甲的浓度>乙的浓度>丙的浓度,A错误;乙的浓度不变是因为细胞内细胞液的浓度与乙的浓度相等,而非指细胞内蔗糖浓度,B错误;水分进出细胞属于自由扩散,C错误;由题意可知,蔗糖分子不进出细胞,甲、乙、丙三种溶液的浓度变化均是由水分子在细胞与蔗糖溶液间移动引起的,D正确。
考向二 渗透作用的原理及相关实验探究3.[2023·临沂一模]将生鸡蛋的大头保持壳膜完好去掉蛋壳,小头开个小孔让蛋清和蛋黄流出。将蛋壳内灌入15%的蔗糖溶液,然后放在烧杯的清水中并用铅笔标上吃水线。
下列分析错误的是( )A.卵壳膜相当于渗透装置中的半透膜B.半小时后吃水线低于烧杯的水面是由于清水渗入蛋壳所致C.若将清水换为15%的NaCl溶液,则蛋壳先上浮后下沉D.若将正常的线粒体放入清水中,则线粒体内膜先涨破
解析:本实验中相当于渗透装置中的半透膜的是壳膜,A正确;蛋壳内为15%的蔗糖溶液,单位时间内进入蛋壳膜的水分子多于从蛋壳膜出去的水分子,导致蛋壳下沉,半小时后吃水线低于烧杯的水面是由于清水渗入蛋壳所致,B正确;若将清水换为15%的NaCl溶液,则NaCl溶液的摩尔浓度大于蔗糖,单位时间内进入蛋壳膜的水分子少于从蛋壳膜出去的水分子,导致蛋壳上浮,随着Cl-和Na+进入卵壳膜,导致卵壳膜内溶液的摩尔浓度大于卵壳膜外溶液的摩尔浓度,单位时间内进入蛋壳膜的水分子多于从蛋壳膜出去的水分子,导致蛋壳下沉,C正确;线粒体内膜内折,形成嵴,内膜面积远大于外膜,若将正常的线粒体放入清水中,则线粒体外膜先涨破,D错误。
考向三 细胞吸水与失水的实验结果分析4.将若干生理状况基本相同,长度为3 cm的鲜萝卜条分为四组,分别置于三种浓度相同的溶液(实验组)和清水(对照组)中,测量每组萝卜条的平均长度,结果如图。
据图分析,下列叙述错误的是( )A.对照组中萝卜条长度增加较少的原因是细胞壁的伸缩性较小B.实验说明萝卜细胞膜上运载甘油的载体比葡萄糖载体数量多C.蔗糖溶液中的萝卜条不能恢复原长度是因为细胞不吸收蔗糖D.实验结束后,实验组中的萝卜条的细胞液浓度都比实验前大
解析:植物细胞壁的伸缩性较小,导致对照组中萝卜条吸水后增加的长度较小;甘油进入植物细胞的方式为自由扩散,不需要载体;由于蔗糖是二糖,不能进入植物细胞,因此当细胞失水达到平衡后,萝卜条的长度不变;甘油通过自由扩散进入细胞,葡萄糖通过主动运输方式进入细胞,而实验前后细胞大小几乎不变,故这两组细胞液浓度比实验前增大,而蔗糖溶液中植物细胞通过渗透作用失水从而导致细胞液浓度增大。
5.五个大小相同的马铃薯幼根与物种A的幼根分别放入甲~戊五种不同浓度的蔗糖溶液中,数小时后,取出称重,其重量变化如图所示。以下关于该实验结果的说法错误的是( )A.与马铃薯幼根细胞液等渗的溶液是甲溶液B.马铃薯比物种A更耐旱C.物种A幼根的细胞在甲浓度溶液中一定会发生明显的质壁分离D.在这五种蔗糖溶液中,浓度最大的是乙溶液
解析:在甲溶液中,马铃薯幼根细胞的重量不变,说明马铃薯吸水和失水处于动态平衡,甲溶液是马铃薯幼根细胞液的等渗溶液,A正确;由图可知,马铃薯吸水能力要比物种A强,所以马铃薯更耐干旱,B正确;幼根细胞的发育程度不同,因此其不一定会发生明显的质壁分离,C错误;在这五种蔗糖溶液中,乙溶液中的马铃薯幼根细胞的重量减少最大,说明乙溶液的浓度最大,D正确。
考点二 物质出入细胞的方式及影响因素任务1 借助结构模式图,比较、区分出入细胞的不同方式
(1)填写以下有关物质运输方式及结构的名称:图1:______。图2:________。图3:________。图4:________;a:________。图5:____________。(2)写出图1~图4中影响物质跨膜运输的因素:①图中仅受“浓度差”制约的为________。②加入蛋白酶抑制剂处理会受影响的是_______________。③加入呼吸酶抑制剂处理会受影响的是________。
任务2 根据影响跨膜运输因素的曲线确定运输方式(1)浓度差对物质跨膜运输的影响浓度差主要影响自由扩散和协助扩散。自由扩散中,浓度差越______,运输速率越______;协助扩散中,浓度差达到一定程度后运输速率不再继续增加,原因是受________的限制。
(2)载体数量对跨膜运输的影响载体蛋白主要影响________和________。其他条件适宜的情况下,载体蛋白数量越多,运输速率越大。自由扩散不受载体蛋白数量的影响。
(3)氧气含量对跨膜运输的影响通过影响细胞的呼吸进而影响主动运输的速率。①P点时,________为离子的吸收提供能量。②PQ段:随着氧气含量的增加,有氧呼吸产生的能量越______,主动运输的速率也越大。③Q点以后:当氧气含量达到一定程度后,受载体蛋白数量以及其他限制因素的影响,运输速率不再增加。
任务3 探究物质跨膜运输的方式(1)探究是主动运输还是被动运输
(2)探究是自由扩散还是协助扩散
任务4 研析深化教材,析因推理归纳,提升学科素养有人认为小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散或ATP驱动的主动运输。为了证实这一假设,进行了以下实验探究:取甲、乙两组生长状况相同的小肠上皮细胞,分别置于适宜浓度的葡萄糖培养液中,甲组进行正常呼吸,乙组用细胞__________处理。若小肠上皮细胞是以ATP驱动的主动运输方式吸收葡萄糖的,则一段时间后两组溶液中葡萄糖浓度降低的是______组。
师说突破1.“三看法”快速判定物质进出细胞的方式(1)一看:“浓度”①逆浓度梯度运输,为主动运输。②顺浓度梯度运输不需要转运蛋白的为自由扩散;需要转运蛋白的为协助扩散。(2)二看:“能量”①不消耗能量的是被动运输,其中需要转运蛋白的为协助扩散;不需要转运蛋白的为自由扩散。②消耗能量的小分子物质进出细胞的方式是主动运输;消耗能量的大分子物质进出细胞的方式为胞吞、胞吐。
(3)三看:“物质种类”①水、脂溶性物质、气体的运输方式为自由扩散。②氨基酸、无机盐离子的运输方式一般为主动运输。注:①有些小分子物质也可通过胞吞、胞吐方式运输,如某些神经递质。②水分子通过水通道蛋白进出细胞为协助扩散。
2.物质出入细胞曲线题的解题关键(1)分析此类曲线题时,要注意区分横坐标表示的意义,曲线横坐标不同,表示的物质运输方式不完全相同。(2)解答此类问题时,要明确自由扩散、协助扩散和主动运输三种跨膜运输方式的区别和联系,主要从是否需要能量和载体蛋白两个方面考虑。
过程评价考向一 物质出入细胞方式的判定1.[2023·临沂模拟]研究人员开发了一种肽基离子载体,其能降低细胞内钾离子浓度,同时增加胞内钙离子浓度,胞内钙离子浓度的增加又促使细胞内自由基大量产生。下列叙述正确的是( )A.肽基离子载体等物质运输载体都位于膜上B.钾离子与钙离子竞争性结合肽基离子载体C.胞内钙离子的浓度过高时会导致肌肉抽搐D.肽基离子载体的开发可能加剧细胞的衰老
解析:运输物质的载体未必都位于细胞膜上,如tRNA在细胞质中,A错误;根据题干可知,肽基离子载体运出钾离子的同时伴随钙离子的输入,因此两种物质不存在竞争,B错误;血钙浓度过低时会导致肌肉抽搐,C错误;肽基离子载体促进自由基的产生,而自由基大量产生会加剧细胞衰老,D正确。
考向二 以图、表、线为载体的物质进出细胞方式的判断2.[2020·江苏卷]如图①~⑤表示物质进、出小肠上皮细胞的几种方式,下列叙述正确的是( )A.葡萄糖进、出小肠上皮细胞方式不同B.Na+主要以方式③运出小肠上皮细胞C.多肽以方式⑤进入细胞,以方式②离开细胞D.口服维生素D通过方式⑤被吸收
解析:由图示可知,葡萄糖进入小肠上皮细胞时逆浓度梯度运输,该运输方式属于主动运输,葡萄糖运出小肠上皮细胞时顺浓度梯度运输且需要载体,该运输方式为协助扩散,A正确;据图可知,Na+主要以方式②(主动运输)运出小肠上皮细胞,B错误;多肽以方式⑤(胞吞)进入细胞,以胞吐方式离开细胞,C错误;维生素D为固醇类物质,口服维生素D通过方式④(自由扩散)被吸收,D错误。
3.[经典高考]某哺乳动物神经细胞内外的K+和Na+浓度见下表。下列属于主动运输的是( )A. K+经钾离子通道排出细胞B.K+与有关载体蛋白结合排出细胞C.Na+经钠离子通道进入细胞D.Na+与有关载体蛋白结合排出细胞
解析:根据表格可知,神经细胞外Na+浓度较高,细胞内K+浓度较高,K+和Na+经过离子通道排出和进入细胞属于被动运输,A、C错误;K+与有关载体蛋白结合后排出细胞,其运输方向由高浓度向低浓度,运输方式为协助扩散,B错误;Na+与有关载体蛋白结合后排出细胞,是从低浓度到高浓度,运输方式为主动运输,D正确。
4.[经典高考]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.生物膜上存在着协助H2O通过的物质B.生物膜对K+、Na+、Cl-的通透具有选择性C.离子以易化(协助)扩散方式通过人工膜D.分子的大小影响其通过人工膜的扩散速率
解析:生物膜对H2O的通透性大于人工膜,说明生物膜上存在协助H2O通过的物质,A正确;生物膜对K+、Na+、Cl-的通透性不同,说明生物膜对它们的跨膜运输具有选择性,B正确;人工膜由双层磷脂组成,不含易化(协助)扩散所需的载体蛋白,离子不能以易化(协助)扩散方式通过人工膜,C错误;分子通过人工膜的扩散速率在一定程度上受分子大小的影响,D正确。
5.肝细胞和细菌都能以协助扩散的方式吸收葡萄糖,其中细菌协助葡萄糖运输的载体蛋白为GLUT1,肝细胞协助葡萄糖运输的载体蛋白为GLUT2,其运输的速率和葡萄糖浓度的关系如图所示。
下列推测错误的是( )A.GLUT1对葡萄糖的亲和力比GLUT2对葡萄糖的亲和力大B.葡萄糖能以相同的方式进入红细胞和肝细胞C.两种载体蛋白都需要内质网、高尔基体的加工D.载体蛋白的存在能显著提高细胞摄取葡萄糖的速率
解析:GLUT1对葡萄糖的转运速率比GLUT2对葡萄糖的转运速率快,因此,GLUT1对葡萄糖的亲和力比GLUT2对葡萄糖的亲和力大;葡萄糖进入红细胞、肝细胞的方式均为协助扩散;细菌细胞中没有内质网和高尔基体;比较三条曲线,脂双层运输葡萄糖的速率较其他两个都慢,说明载体蛋白的存在能显著提高细胞摄取葡萄糖的速率。
等级考必考教材实验——探究植物细胞的吸水和失水任务1 完善质壁分离及其复原实验的拓展应用(1)判断成熟植物细胞是否有生物活性
(2)测定细胞液浓度范围
(3)比较不同植物成熟细胞的细胞液浓度
(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)
(5)比较未知浓度溶液的浓度大小
(6)判断原生质层和细胞壁伸缩性大小
师说突破1.质壁分离及复原实验分析(1)本实验存在两组对照实验
(2)质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间充满的是浓度降低的外界溶液,这是由于细胞壁是全透性的且有水分子通过原生质层渗出来。
2.实验注意事项(1)材料选择①选择大液泡且最好液泡带有颜色的细胞作为实验材料,以便于观察,如新鲜紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞。②选择成熟的活的植物细胞作为实验材料。未成熟的植物细胞、死细胞和动物细胞不会发生质壁分离现象。(2)实验试剂的选择与质壁分离的关系①常选用0.3 g/mL的蔗糖溶液(不能穿膜)做试剂,既能明显出现质壁分离现象,又不会因浓度过高杀死细胞。②若选用溶质可穿膜的溶液(如KNO3、尿素、甘油等)进行实验,细胞会发生先质壁分离后又自动复原的现象。③盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞,使原生质层失去选择透过性,不适用于作为探究质壁分离的溶液。
过程评价考向一 质壁分离实验的选材、原理与操作的综合考查1.在观察某植物细胞的质壁分离及质壁分离复原实验中,依次观察到的结果示意图如下,其中①、②指细胞结构。
下列叙述正确的是( )A.甲状态时不存在水分子跨膜运输进出细胞的现象B.甲→乙变化的原因之一是结构①的伸缩性比②的要大C.乙→丙的变化是由于外界溶液浓度小于细胞液浓度D.细胞发生渗透作用至丙状态,一段时间后该细胞会破裂
解析:甲状态时,水分子仍然通过跨膜运输进出细胞,A错误;甲→乙的变化表明,细胞正在发生质壁分离,其内在的原因是:结构①所示的细胞壁的伸缩性比②所示的原生质层的伸缩性要小,B错误;乙→丙表示细胞在发生质壁分离复原,其变化的原因是外界溶液浓度小于细胞液浓度,细胞吸水所致,C正确;细胞发生渗透作用至丙状态,因细胞壁的支持和保护作用,一段时间后,该细胞不会破裂,D错误。
2.[经典高考]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(如下图所示)。
下列有关叙述,正确的是( )A.第一次观察时容易看到紫色大液泡和较大的无色细胞质基质区域B.第二次观察时可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处C.吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体,以免污染镜头D.为了节约实验时间,通常可以省略第一次显微观察步骤
解析:第一次观察时由于未滴入蔗糖溶液,细胞还没有发生质壁分离,只能看到紫色大液泡,A错误;第二次观察时滴入少量的蔗糖溶液,细胞开始发生质壁分离,可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处,B正确;吸水纸的主要作用是引流,即吸引蔗糖溶液从盖玻片的一侧流到另一侧,使全部洋葱鳞片叶浸润在蔗糖溶液中,C错误;第一次显微镜观察是为了获得实验前的现象,以便于和实验中的现象变化作对照,因此不可省略,D错误。
考向二 质壁分离与复原的应用3.[2023·甘肃天水一中高三考试]盐碱地中生活的某种植物,其细胞的液泡膜上有一种载体蛋白,能将细胞质基质中的Na+逆浓度梯度运入液泡,减轻Na+对细胞质中酶的伤害,下列叙述错误的是( )A.Na+进入液泡的过程属于主动运输B.Na+进入液泡的过程体现了液泡膜的选择透过性C.该载体蛋白作用的结果不利于增强细胞吸水能力D.该载体蛋白作用的结果有助于提高植物的耐盐性
解析:细胞的液泡膜上的载体蛋白能逆浓度运输Na+,说明Na+运输方式是主动运输,A正确;主动运输的方式就体现了液泡膜的选择透过性,B正确;当Na+运入细胞液后,提高了细胞液的浓度,可以增强细胞的吸水能力,使植物更好地在盐碱地生活,C错误;由于该载体蛋白的作用,液泡内Na+浓度增大,有利于吸水,从而提高了植物的耐盐性,D正确。
考向三 质壁分离及复原实验的综合能力考查4.某研究小组用5种植物材料进行质壁分离实验。在相同的放大倍数下,记录视野中的细胞数目,然后滴加蔗糖溶液,记录从滴加蔗糖溶液到发生“初始质壁分离”的平均时间,绘制成下图。
下列说法正确的是( )A.据图分析可知,5种植物材料中山茶细胞最小B.该实验在观察质壁分离现象时,没有设计对照实验C.若在发生质壁分离后滴加清水,则5种材料复原时间都不同D.5种材料中,红花檵木发生质壁分离的速度最快
解析:在相同的放大倍数下,视野中山茶的细胞数目最少,说明其细胞最大,红花檵木观察到的细胞数目最多,则细胞最小,A错误;蔗糖溶液滴加之前和之后形成前后自身对照,B错误;若在发生质壁分离后滴加清水,则5种材料复原时间不能确定,C错误;5种材料中,红花檵木从滴加蔗糖溶液到发生“初始质壁分离”的平均时间最短,发生质壁分离的速度最快,D正确。
5.一定浓度的酒精对细胞有毒害作用。某生物兴趣小组分别用不同浓度的酒精对生长状况相同的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞进行1个单位时间、2个单位时间、3个单位时间的处理,并计算出发生质壁分离细胞的百分率。结果如下图所示。
下列相关叙述不正确的是( )A.本实验的实验原理是一定浓度的酒精对细胞有毒害作用,根据是否发生质壁分离判断细胞的死活B.浸泡3个单位时间导致紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞全部死亡的最低酒精浓度为15%C.发生质壁分离的外因是细胞壁的伸缩性小于细胞膜的伸缩性D.本实验表明紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞对不同浓度酒精的耐受能力不同
解析:一定浓度的酒精对植物细胞有毒害作用,可以通过观察细胞是否发生质壁分离来判断植物细胞的死活;酒精浓度为15%时,浸泡3个单位时间的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞无质壁分离发生,说明此时细胞已全部死亡;质壁分离发生的内因是紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性,外因是细胞液与外界溶液间具有浓度差;相同处理时间,随着酒精浓度的增大,发生质壁分离的细胞逐渐减少,表明紫色洋葱鳞片叶表皮细胞对不同浓度酒精的耐受能力不同。
课堂总结[网络建构提升]
细胞壁和原生质层的伸缩性不同
[长句应答必备]1.渗透作用的发生所需的条件是具有半透膜和膜两侧的浓度差。2.自由扩散与协助扩散的共同点是物质顺浓度梯度扩散。3.胞吞和胞吐的共同点是主要运输生物大分子、需能量、依赖于膜的流动性。
历届真题[等级选考研考向]1.[2023·浙江1月]缬氨霉素是一种脂溶性抗生素,可结合在微生物的细胞膜上,将K+运输到细胞外(如图所示),降低细胞内外的K+浓度差,使微生物无法维持细胞内离子的正常浓度而死亡。下列叙述正确的是( )A.缬氨霉素顺浓度梯度运输K+到膜外B.缬氨霉素为运输K+提供ATPC.缬氨霉素运输K+与质膜的结构无关D.缬氨霉素可致噬菌体失去侵染能力
解析:细胞内的K+浓度高于细胞外的,因此K+被缬氨霉素运输到细胞外属于顺浓度梯度运输,A正确;K+被缬氨霉素运输到细胞外的过程不需要消耗能量,B错误;缬氨霉素是一种脂溶性抗生素,它与K+结合后可以穿过脂双层,因此缬氨霉素运输K+与质膜的结构有关,C错误;噬菌体是病毒,没有细胞结构,缬氨霉素对它不起作用,D错误。
2.[2022·浙江6月]“观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原”实验中,用显微镜观察到的结果如图所示。
下列叙述正确的是( )A.由实验结果推知,甲图细胞是有活性的B.与甲图细胞相比,乙图细胞的细胞液浓度较低C.丙图细胞的体积将持续增大,最终胀破D.若选用根尖分生区细胞为材料,质壁分离现象更明显
解析:甲图细胞能够发生质壁分离及复原实验,因此其是活的植物细胞,A正确;乙图细胞已经发生失水,液泡体积变小,其细胞液浓度高于甲图细胞的,B错误;植物细胞存在细胞壁,不会吸水胀破,C错误;根尖分生区细胞还未成熟,没有中央大液泡,不能用来观察质壁分离,D错误。
3.[2022·湖南卷]原生质体(细胞除细胞壁以外的部分)表面积大小的变化可作为质壁分离实验的检测指标。用葡萄糖基本培养基和NaCl溶液交替处理某假单孢菌,其原生质体表面积的测定结果如图所示。
下列叙述错误的是( )A.甲组NaCl处理不能引起细胞发生质壁分离,表明细胞中NaCl浓度≥0.3 ml/LB.乙、丙组NaCl处理皆使细胞质壁分离,处理解除后细胞即可发生质壁分离复原C.该菌的正常生长和吸水都可导致原生质体表面积增加D.若将该菌先65℃水浴灭活后,再用 NaCl溶液处理,原生质体表面积无变化
解析:分析甲组结果可知,随着培养时间延长,与0时(原生质体表面积大约为0.5 μm2)相比,原生质体表面积增加逐渐增大,甲组NaCl处理不能引起细胞发生质壁分离,说明细胞吸水,表明细胞中浓度>0.3 ml/L ,但不一定是细胞内NaCl浓度≥0.3 ml/L,A错误;分析乙、丙组结果可知,与0时(原生质体表面积大约分别为0.6 μm2、0.75 μm2)相比乙、丙组原生质体略有下降,说明乙、丙组NaCl处理皆使细胞质壁分离,处理解除后细胞即可发生质壁分离复原,B正确;该菌的正常生长,细胞由小变大可导致原生质体表面积增加,该菌吸水也会导致原生质体表面积增加,C正确;若将该菌先65℃水浴灭活,细胞死亡,原生质层失去选择透过性,再用 NaCl溶液处理,原生质体表面积无变化,D正确。
5.[2021·江苏卷]细胞可运用不同的方式跨膜转运物质,下列相关叙述错误的是( )A.物质自由扩散进出细胞的速度既与浓度梯度有关,也与分子大小有关B.小肠上皮细胞摄入和运出葡萄糖与细胞质中各种溶质分子的浓度有关C.神经细胞膜上运入K+的载体蛋白和运出K+的通道蛋白都具有特异性D.肾小管上皮细胞通过主动运输方式重吸收氨基酸
解析:物质通过自由扩散的方式进出细胞的速度与浓度梯度有关,也与分子大小有关,A正确;小肠上皮细胞摄入和运出葡萄糖与细胞质中葡萄糖分子的浓度有关,与细胞质中其他溶质分子的浓度无关,B错误;膜转运蛋白包括载体蛋白和通道蛋白,二者都具有特异性,载体蛋白只允许与自身结合部位相适应的分子或离子通过,通道蛋白只允许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过,C正确;肾小管上皮细胞重吸收氨基酸的方式是主动运输,D正确。
6.[2021·广东卷]保卫细胞吸水膨胀使植物气孔张开。适宜条件下,制作紫鸭跖草叶片下表皮临时装片,观察蔗糖溶液对气孔开闭的影响,图为操作及观察结果示意图。
下列叙述错误的是( )A.比较保卫细胞细胞液浓度,③处理后>①处理后B.质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中C.滴加③后有较多水分子进入保卫细胞D.推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③
解析:通过分析可知,①细胞处吸水量少于③处细胞,说明保卫细胞细胞液浓度①处理后>③处理后,A错误;②处细胞失水,故质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中,B正确;滴加③后细胞大量吸水,故滴加③后有较多水分子进入保卫细胞,C正确;通过分析可知,推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③,D正确。
7.[2021·河北卷]人体成熟红细胞能够运输O2和CO2,其部分结构和功能如图,①~⑤表示相关过程。下列叙述错误的是( )A.血液流经肌肉组织时,气体A和B分别是CO2和O2B.①和②是自由扩散,④和⑤是协助扩散C.成熟红细胞通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP,为③提供能量D.成熟红细胞表面的糖蛋白处于不断流动和更新中
解析:根据题意可知,红细胞能运输O2和CO2,肌肉细胞进行有氧呼吸时,消耗O2,产生CO2,可以判断气体A和B分别是CO2和O2,A正确;①和②表示气体进出红细胞,一般气体等小分子进出细胞的方式为自由扩散,④是载体蛋白运输葡萄糖进入红细胞,顺浓度梯度,不需要消耗能量,为协助扩散,⑤是H2O通过水通道蛋白进入红细胞,属于协助扩散,B正确;③为红细胞通过消耗能量主动吸收K+排出Na+,成熟红细胞没有线粒体,不能进行有氧呼吸,只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP,为③提供能量,C正确;成熟红细胞没有核糖体,不能再合成新的蛋白质,细胞膜上的糖蛋白不能更新,糖蛋白存在于细胞膜的外表面,由于细胞膜具有流动性,其表面的糖蛋白处于不断流动中,D错误。
[国考真题研规律]8.[2022·全国甲卷]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cC.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
解析:蔗糖溶液初始浓度相同,实验结果显示水分交换达到平衡时,细胞a未发生变化、细胞b体积增大、细胞c发生了质壁分离,说明水分交换前,细胞a、b、c的细胞液浓度分别等于、大于和小于外界蔗糖溶液的浓度,A、B不符合题意。水分交换平衡时,细胞a的细胞液浓度等于初始外界蔗糖溶液浓度;细胞c失水,发生质壁分离,导致细胞c的外界蔗糖溶液浓度下降,小于初始浓度,水分交换平衡时,细胞c的外界蔗糖溶液浓度等于细胞c的细胞液浓度,但细胞c的细胞液浓度小于细胞a的细胞液浓度,C符合题意,D不符合题意。
9.[2021·全国甲卷]植物的根细胞可以通过不同方式吸收外界溶液中的K+。回答下列问题:(1)细胞外的K+可以跨膜进入植物的根细胞。细胞膜和核膜等共同构成了细胞的生物膜系统,生物膜的结构特点是________________。(2)细胞外的K+能够通过离子通道进入植物的根细胞。离子通道是由________复合物构成的,其运输的特点是_______________________________________ (答出1点即可)。
从高浓度流向低浓度(具有特异性或不消耗能量等)
解析:(1)生物膜的结构特点是具有一定的流动性。(2)离子通道是由蛋白质复合物构成的,其运输特点是由高浓度向低浓度运输,具有特异性,不消耗能量等。
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