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人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第4章 细胞的物质输入和输出第1节 被动运输课后复习题
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这是一份人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第4章 细胞的物质输入和输出第1节 被动运输课后复习题，共9页。
1.将哺乳动物成熟的红细胞分别浸入甲、乙、丙、丁四个装有不同浓度溶液的烧杯内,一段时间后,实验结果如图所示。则甲、乙、丙、丁溶液浓度的比较正确的是( )
甲 乙 丙 丁
A.甲>乙>丙>丁B.丁>甲>乙>丙
C.丙>丁>甲>乙D.丙>乙>丁>甲
解析:据图可知,红细胞浸入甲溶液中吸水膨胀且涨破,说明甲溶液的浓度小于细胞液的浓度;红细胞浸入乙溶液中保持正常形态,说明乙溶液的浓度等于细胞液的浓度;红细胞浸入丙溶液中失水皱缩,导致体积变小,说明丙溶液的浓度大于细胞液的浓度;红细胞浸入丁溶液中,细胞体积有所增大,说明丁溶液的浓度大于甲小于乙。综上所述,四种溶液的浓度大小关系为丙>乙>丁>甲。
答案:D
2.(2022·广东华南师大附中)如图表示某植物相邻的3个细胞,其细胞液浓度依次为甲>乙>丙,能正确表示它们之间水分子渗透方向的是( )
A.B.C.D.
解析:由题意可知,甲、乙、丙细胞中,甲的浓度最高,渗透压最大,则吸水能力最强,使乙、丙两细胞中的水分子渗透进入甲细胞中,乙、丙两细胞之间,乙细胞液的浓度大于丙,水分子从丙细胞渗透进入乙细胞,因此A项正确,B、C、D三项错误。
答案:A
3.哺乳动物成熟的红细胞吸收甘油与葡萄糖的相同点是( )
A.低浓度→高浓度B.转运蛋白协助
C.高浓度→低浓度D.消耗能量
解析:哺乳动物成熟的红细胞吸收甘油是通过自由扩散,顺浓度梯度运输,既不需要转运蛋白,也不需要能量供应;哺乳动物成熟的红细胞吸收葡萄糖是通过协助扩散,顺浓度梯度运输,需要转运蛋白,但不需要能量供应。所以二者的相同点是高浓度→低浓度,不需要能量。
答案:C
4.过量饮酒不仅对人的脑和肝有损害,还会影响人的思维和意识,造成工作、生活上的许多失误和悲剧。人体细胞吸收酒精的量主要取决于( )
A.细胞外酒精的浓度B.细胞膜上转运蛋白的数量
C.细胞中能量的供应D.细胞膜上转运蛋白的种类
解析:酒精进入人体细胞的方式是自由扩散,其特点是从高浓度一侧运输到低浓度一侧,不需要转运蛋白的协助,不需要消耗能量,因此人体细胞吸收酒精的量主要取决于细胞外酒精的浓度。
答案:A
5.下列关于自由扩散和协助扩散的说法,正确的是( )
①都不需要能量 ②都不需要转运蛋白 ③自由扩散只能顺浓度梯度运输物质,而协助扩散既可以顺浓度梯度运输物质也可以逆浓度梯度运输物质 ④都是被动运输⑤水分子主要通过协助扩散顺浓度梯度运输
A.①②④B.①③④ C.①②⑤D.①④⑤
答案:D
6.下图中A为两个渗透装置,溶液a、b为不同浓度的同种溶液,且a溶液的浓度A.一段时间后,图A中装置2的液面会高于装置1的液面
B.图B中的③⑤⑥相当于图A中的②
C.若图B所示为某农作物根毛细胞,此时应及时灌溉
D.图B中的④与图A中的②通透性不同
解析:因a溶液的浓度答案:B
7.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。单层磷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,搅拌后形成双层磷脂分子的球形脂质体如下图所示。请回答下列问题。
(1)脂质体的形成是由于磷脂分子同时具有 。
(2)将脂质体置于清水中,一段时间后发现脂质体的形态、体积没有发生变化,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,它最可能与膜上的 (填成分名称)有关。
解析:(1)磷脂分子具有亲水的“头”和疏水的“尾”,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、体积没有发生变化,说明水分子不能通过磷脂双分子层。(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)细胞膜的基本支架是磷脂双分子层,而水分子不能通过磷脂双分子层,因此可以推测出水分子的跨膜运输不是真正的自由扩散,它最可能与膜上的蛋白质有关。
答案:(1)亲水性和疏水性 (2)水分子不能通过磷脂双分子层 (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
(二)拓展提高
8.(2022·广东实验中学)图甲、乙分别表示载体蛋白介导和通道蛋白介导的两种协助扩散方式,其中通道蛋白介导的扩散比载体蛋白介导的快1000倍。下列叙述正确的是( )
A.这两种蛋白,只有载体蛋白对运输的物质具有特异性
B.协助扩散时,不消耗能量,载体蛋白不会发生构象改变
C.载体蛋白介导的运输速率会受到载体蛋白数量的限制
D.红细胞吸收葡萄糖的方式可用图乙表示
解析:通道蛋白也具有特异性,A项错误;协助扩散时,不消耗能量,载体蛋白会发生构象改变,B项错误;载体蛋白的数量会影响载体蛋白运输的速率,C项正确;红细胞吸收葡萄糖需要借助载体蛋白,应该用图甲表示,D项错误。
答案:C
9.水分子以自由扩散方式通过细胞膜时,扩散速度非常缓慢。科学研究证明,水分子跨膜快速运输是通过细胞膜上的一种水通道蛋白实现的。下列说法错误的是( )
A.水分子可以以协助扩散的方式进入细胞
B.水通道蛋白可以使双缩脲试剂变蓝,原因是其具有氨基
C.哺乳动物肾小管细胞分布较多的水通道蛋白
D.水通道蛋白可以使水分子通过,但其他分子或离子则不能通过
解析:水通道蛋白与双缩脲试剂产生紫色反应,原因是其具有肽键,B项错误。
答案:B
10.科学家为了研究蛋白A的功能,选用细胞膜中缺乏此蛋白和含有此蛋白的非洲爪蟾卵母细胞进行实验(依次标记为Ⅰ组和Ⅱ组),处理及结果如下表所示。
(1)实验1中,水分子经自由扩散穿过构成细胞膜的 进入卵母细胞。
(2)实验2中,卵母细胞在低渗溶液中体积增大,速度与实验1相比 。
(3)与实验2相比,实验3中的卵母细胞对水的通透性明显 ,说明HgCl2对蛋白A的功能有 作用。实验3、4的结果表明,试剂M能够使蛋白A的功能 ,由此推测HgCl2没有改变蛋白A的氨基酸序列,而是破坏了蛋白A的 。
(4)已知某种激素通过与细胞膜上的 结合,促进蛋白A嵌入肾小管上皮细胞的细胞膜中,从而加快肾小管上皮细胞对原尿中水分子的 。
(5)综合上述结果,可以得出 的推论。
答案:(1)磷脂双分子层 (2)加快 (3)降低 抑制 部分恢复 空间结构 (4)受体 重吸收 (5)蛋白A是水通道蛋白
探究实践课:探究植物细胞的吸水和失水
一、实验目的
1.了解探究性学习的基本思路与方法过程。
2.说明植物细胞吸水与失水的条件。
3.观察植物细胞的质壁分离和质壁分离的复原现象。
二、实验原理
1.原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大。
2.植物细胞的细胞液与外界溶液存在浓度差。
三、探究过程
【情境】
现象1:向盛有黄瓜条的盘里加入食盐,盘内水分增多,再过一段时间黄瓜条变软了。
现象2:农贸市场上洒水能保鲜蔬菜。
现象3:萎蔫的萝卜泡在清水里会变得硬挺。
现象4:对农作物施肥过多,会造成“烧苗”现象。
1.提出问题。
针对上述生活现象,提出更多有价值的问题。
2.做出假设。
依据已有的知识和经验,就提出的问题做出假设。
3.设计实验。
以探究“原生质层相当于一层半透膜吗?”为例。
(1)基本思路:将植物细胞浸润在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中,观察其大小的变化;再将植物细胞浸润在清水中,观察其大小的变化。
(2)预期结果:在蔗糖溶液中,植物细胞的中央液泡会变小,细胞发生质壁分离;在清水中,植物细胞的中央液泡会变大,细胞发生质壁分离的复原。
(3)实验方案。
4.进行实验。
按上述实验方案操作,并观察记录结果。
5.分析结果,得出结论。
若实验结果与预期相吻合,则假设正确,否则假设不正确。
6.表达和交流。
将本小组探究的问题、过程、结果和结论与其他小组交流,听取他们的质疑并进行解释。如有必要,对本小组的实验方案进行修改。
7.进一步探究。
植物细胞会由于吸水过多而涨破吗?
提示:不会。植物细胞含有细胞壁,细胞壁的作用主要是保护和支持细胞,伸缩性比较小,因此植物细胞不会因吸水过多而涨破。
实验思考
1.本实验思考。
(1)实验中为什么选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞作为实验材料?
提示:紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液中含有色素,使液泡呈现一定的颜色,更有利于观察。
(2)实验中设置三次观察的目的是什么?
提示:第一次,观察初始状态时,液泡、细胞的大小,原生质层的位置变化;第二次,观察质壁分离过程中,液泡、细胞的大小变化,原生质层位置的变化;第三次,观察质壁分离的复原过程中,液泡、细胞的大小变化,原生质层的位置变化。
(3)如果将实验中质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液改为质量浓度为0.5g/mL的蔗糖溶液或适宜浓度的KNO3溶液,实验结果会如何?
提示:若将蔗糖溶液的质量浓度改为0.5g/mL,植物细胞失水过多,细胞能发生质壁分离,但因细胞失水过多而死亡,所以不能发生质壁分离复原;如果将质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液改为适宜浓度的KNO3溶液,植物细胞将会发生质壁分离,然后自动复原。
2.延伸思考。
利用本实验原理,如何比较洋葱鳞片叶外表皮细胞和菠菜叶肉细胞的细胞液的浓度大小?
提示:将洋葱鳞片叶外表皮细胞和菠菜叶肉细胞置于同一浓度的蔗糖溶液中,比较刚刚发生质壁分离所需时间,时间越短,细胞液的浓度越小。
1.选材要求。
应选择具有大液泡、颜色鲜艳的活细胞,如紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞、月季花花瓣细胞、绿色叶肉细胞等,不能用根尖分生区细胞。
2.实验中的三次观察。
第一次:观察初始状态下的细胞。
第二次:观察质壁分离状态下的细胞。
第三次:观察质壁分离复原状态下的细胞。
本实验虽然未单独设置对照实验,但前后观察构成了自身对照。
3.实验试剂。
蔗糖溶液浓度过低,不足以引起细胞质壁分离,浓度过高可造成细胞因失水过多而死亡。若溶液中的离子或分子能主动进入细胞,细胞发生质壁分离后会自动复原,此类溶液较常见的为KNO3溶液。
4.实验拓展应用。
(1)判断细胞的死活:将待测成熟植物细胞放在较高浓度的蔗糖溶液中,能发生质壁分离的为活细胞,不能发生的为死细胞。
(2)测定细胞液的浓度范围:待测细胞+一系列浓度梯度的蔗糖溶液→细胞液的浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的蔗糖溶液浓度之间。
(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度:不同植物细胞+同一浓度的蔗糖溶液→比较刚刚发生质壁分离所需时间,时间越短,细胞液的浓度越小。
(4)比较未知浓度溶液的浓度大小:同一植物的成熟细胞+未知浓度的溶液→比较刚刚发生质壁分离所需时间,时间越短,未知溶液的浓度越大。
(5)鉴定溶液的溶质能否通过细胞膜:成熟的植物细胞+不同种类溶液(浓度保证细胞具有活性)→
实战演练
1.下列细胞能作为质壁分离实验材料的是( )
A.人的口腔上皮细胞B.绿色植物的叶肉细胞
C.洋葱根尖分生区细胞D.开水煮过的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞
解析:动物细胞无细胞壁,A项错误;绿色植物的叶肉细胞有大液泡且颜色鲜艳,B项正确;洋葱根尖分生区细胞没有大液泡,C项错误;开水煮过的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞是死细胞,D项错误。
答案:B
2.下列关于植物细胞的吸水和失水实验的叙述,正确的是( )
A.紫色洋葱根尖分生区细胞可以作为实验材料
B.质壁分离指的是细胞壁与细胞质的分离
C.该实验可用于探究植物细胞细胞液的浓度大小
D.植物细胞吸水能力与质壁分离程度呈负相关
解析:紫色洋葱根尖分生区细胞没有大液泡,不能作为该实验的实验材料,A项错误;质壁分离指的是细胞壁与原生质层的分离,B项错误;该实验可用于探究植物细胞细胞液的浓度大小,C项正确;植物细胞吸水能力与质壁分离程度呈正相关,D项错误。
答案:C
3.(2021·广东广州)取某一红色花冠的2个大小相同、生理状态相似的花瓣细胞,将它们分别放置在甲、乙两种溶液中,测得细胞失水量的变化如图1,液泡直径的变化如图2。下列叙述错误的是( )
A.第4分钟后,乙溶液中细胞发生了质壁分离的复原
B.第6分钟后,甲溶液中细胞可能会因失水过多而死亡
C.图2中曲线Ⅰ和图1中乙溶液中细胞失水量曲线对应
D.图2中曲线Ⅰ、Ⅱ的差异与甲、乙溶液浓度有关,与溶质的种类无关
解析:第4分钟时,乙溶液中植物细胞失水量达到最大值,细胞的质壁分离达到最大程度,第4分钟后,乙溶液中植物细胞失水量为0,说明细胞开始吸水,即第4分钟后,细胞发生了质壁分离的复原,A项正确;植物细胞放在甲溶液中,植物细胞的失水量逐渐增加,当达到一定的时间后,失水速率减慢,第6分钟后,甲溶液中细胞可能会因失水过多而死亡,B项正确;分析题图2可知Ⅰ液泡先变小后恢复到原样,说明先发生了质壁分离后复原,为乙溶液中的变化曲线,C项正确;图2中两条曲线的差异是甲、乙溶液溶质种类不同,甲溶液中溶质不能被细胞吸收,乙溶液中的溶质可以被细胞吸收,即图2中曲线Ⅰ、Ⅱ的差异与甲、乙溶液浓度有关,也与溶质的种类有关,D项错误。
答案:D
4.将洋葱细胞放入浓度大于细胞液的KNO3溶液中,一段时间后用显微镜观察发现该细胞未发生质壁分离,其原因可能是该细胞( )
①是死细胞②大量吸水③是根尖分生区细胞④大量失水
⑤质壁分离后又自动复原
A.①②③ B.①③⑤
C.②③⑤ D.②④⑤
解析:渗透作用发生的条件是具有半透膜和浓度差。如果细胞是死细胞,则原生质层是全透性的。根尖分生区细胞无大液泡,无法观察到明显的质壁分离。细胞放入KNO3溶液后,可能先失水发生质壁分离,再吸水发生质壁分离复原。
答案:B
5.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
答案:A
6.下图是植物细胞质壁分离与复原过程中某时期示意图,有关说法正确的是( )
①此时细胞液的浓度小于外界溶液的浓度
②2、3、4、5共同构成原生质层
③此时细胞液的浓度比质壁分离之前大
④结构1具有全透性,所以不能对植物细胞起支持和保护作用
A.①② B.①③④C.③ D.③④
答案:C
7.下图所示为细胞吸水力随质壁分离程度变化的曲线图,下列相关叙述正确的是( )
A.在质壁分离复原过程中,细胞吸水力应逐渐升高
B.细胞吸水力与质壁分离程度呈负相关
C.细胞不发生质壁分离就没有吸水力
D.如果增大外界溶液的浓度,则细胞的质壁分离程度可能更高
解析:在质壁分离复原过程中,细胞吸水力应逐渐降低,A项错误;由题图可知,细胞吸水力与质壁分离程度呈正相关,B项错误;由题图可知,细胞不发生质壁分离时,细胞仍有吸水力,C项错误;如果增大外界溶液的浓度,可使浓度差增大,则细胞的质壁分离程度可能更高,D项正确。
答案:D
8.下列不可以通过质壁分离实验加以证明的是( )
A.成熟植物细胞的死活
B.原生质层比细胞壁伸缩性大
C.成熟的植物细胞能进行渗透失水
D.蛋白质、淀粉、纤维素的吸水性大小
答案:D
9.(2022·广东韶关)用浓度为2ml/L乙二醇溶液和2ml/L蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞,观察细胞的质壁分离现象,得到其原生质体(去除细胞壁的植物细胞)体积变化如下图所示。下列分析正确的是( )
A.选取植物根尖分生区细胞进行实验可以观察到上述现象
B.A→B段的变化表明植物细胞渗透失水导致细胞液浓度增大
C.从C点起,乙二醇开始进入植物细胞引起细胞液浓度增大
D.在D点时,植物细胞的细胞壁与原生质层之间充满了清水
解析:植物根尖分生区的细胞无大液泡,不能形成原生质层,不能发生质壁分离现象,A项错误;据图可知,A→B段原生质体的相对体积减小,是因为外界溶液浓度高于细胞液浓度,细胞失水,细胞液浓度增大引起的,B项正确;C点之前乙二醇就已经开始进入细胞,只是虽然乙二醇进入细胞内,但外界溶液仍然大于细胞液浓度,A、C表现为细胞失水,表现为原生质体的相对体积变小,C项错误;细胞壁具有全透性,因此在D点时,植物细胞的细胞壁与原生质层之间充满了蔗糖溶液,D项错误。
答案:B
10.撕取万年青的叶表皮,剪成大小相等的小块,分别浸入不同浓度的KNO3溶液中,经过一段时间后,用显微镜观察到的实验结果见下表。据表回答下列问题。
(1)万年青叶表皮细胞的细胞液浓度为0.12~0.125ml/L。
(2)用KNO3溶液诱发细胞质壁分离的基本条件是KNO3溶液的浓度大于细胞的细胞液浓度。
(3)细胞经C和D的处理均发生质壁分离的自动复原,合理的解释是K+和N进入液泡,使细胞液浓度增大而吸水。
(4)用高浓度KNO3溶液诱发的质壁分离,不能再诱发使其复原,其主要原因是细胞失水过多而死亡。
实验
组号
处理
卵母细胞的水通透速率/(cm·s-1·10-4)
1
将Ⅰ组卵母细胞放入低渗溶液中
27.9
2
将部分Ⅱ组卵母细胞放入低渗溶液中
210.0
3
将部分Ⅱ组卵母细胞放入含HgCl2的等渗溶液中
80.7
4
将部分实验3后的卵母细胞放入含试剂M的等渗溶液中
188.0
外界溶液
中央液泡大小
原生质层的位置
细胞大小
蔗糖溶液
变小
与细胞壁分离
基本不变
清水
变大
与细胞壁重新贴合
基本不变
KNO3溶液浓度/(ml·L-1)
A
B
C
D
E
F
0.11
0.12
0.125
0.13
0.14
0.50
质壁分离程度
—
—
初始
分离
分离
显著
分离
显著
分离
质壁分离复原状态
—
—
自动
复原
自动
复原
诱发
复原
不能
复原
1.将哺乳动物成熟的红细胞分别浸入甲、乙、丙、丁四个装有不同浓度溶液的烧杯内,一段时间后,实验结果如图所示。则甲、乙、丙、丁溶液浓度的比较正确的是( )
甲 乙 丙 丁
A.甲>乙>丙>丁B.丁>甲>乙>丙
C.丙>丁>甲>乙D.丙>乙>丁>甲
解析:据图可知,红细胞浸入甲溶液中吸水膨胀且涨破,说明甲溶液的浓度小于细胞液的浓度;红细胞浸入乙溶液中保持正常形态,说明乙溶液的浓度等于细胞液的浓度;红细胞浸入丙溶液中失水皱缩,导致体积变小,说明丙溶液的浓度大于细胞液的浓度;红细胞浸入丁溶液中,细胞体积有所增大,说明丁溶液的浓度大于甲小于乙。综上所述,四种溶液的浓度大小关系为丙>乙>丁>甲。
答案:D
2.(2022·广东华南师大附中)如图表示某植物相邻的3个细胞,其细胞液浓度依次为甲>乙>丙,能正确表示它们之间水分子渗透方向的是( )
A.B.C.D.
解析:由题意可知,甲、乙、丙细胞中,甲的浓度最高,渗透压最大,则吸水能力最强,使乙、丙两细胞中的水分子渗透进入甲细胞中,乙、丙两细胞之间,乙细胞液的浓度大于丙,水分子从丙细胞渗透进入乙细胞,因此A项正确,B、C、D三项错误。
答案:A
3.哺乳动物成熟的红细胞吸收甘油与葡萄糖的相同点是( )
A.低浓度→高浓度B.转运蛋白协助
C.高浓度→低浓度D.消耗能量
解析:哺乳动物成熟的红细胞吸收甘油是通过自由扩散,顺浓度梯度运输,既不需要转运蛋白,也不需要能量供应;哺乳动物成熟的红细胞吸收葡萄糖是通过协助扩散,顺浓度梯度运输,需要转运蛋白,但不需要能量供应。所以二者的相同点是高浓度→低浓度,不需要能量。
答案:C
4.过量饮酒不仅对人的脑和肝有损害,还会影响人的思维和意识,造成工作、生活上的许多失误和悲剧。人体细胞吸收酒精的量主要取决于( )
A.细胞外酒精的浓度B.细胞膜上转运蛋白的数量
C.细胞中能量的供应D.细胞膜上转运蛋白的种类
解析:酒精进入人体细胞的方式是自由扩散,其特点是从高浓度一侧运输到低浓度一侧,不需要转运蛋白的协助,不需要消耗能量,因此人体细胞吸收酒精的量主要取决于细胞外酒精的浓度。
答案:A
5.下列关于自由扩散和协助扩散的说法,正确的是( )
①都不需要能量 ②都不需要转运蛋白 ③自由扩散只能顺浓度梯度运输物质,而协助扩散既可以顺浓度梯度运输物质也可以逆浓度梯度运输物质 ④都是被动运输⑤水分子主要通过协助扩散顺浓度梯度运输
A.①②④B.①③④ C.①②⑤D.①④⑤
答案:D
6.下图中A为两个渗透装置,溶液a、b为不同浓度的同种溶液,且a溶液的浓度
B.图B中的③⑤⑥相当于图A中的②
C.若图B所示为某农作物根毛细胞,此时应及时灌溉
D.图B中的④与图A中的②通透性不同
解析:因a溶液的浓度
7.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。单层磷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,搅拌后形成双层磷脂分子的球形脂质体如下图所示。请回答下列问题。
(1)脂质体的形成是由于磷脂分子同时具有 。
(2)将脂质体置于清水中,一段时间后发现脂质体的形态、体积没有发生变化,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,它最可能与膜上的 (填成分名称)有关。
解析:(1)磷脂分子具有亲水的“头”和疏水的“尾”,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、体积没有发生变化,说明水分子不能通过磷脂双分子层。(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)细胞膜的基本支架是磷脂双分子层,而水分子不能通过磷脂双分子层,因此可以推测出水分子的跨膜运输不是真正的自由扩散,它最可能与膜上的蛋白质有关。
答案:(1)亲水性和疏水性 (2)水分子不能通过磷脂双分子层 (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
(二)拓展提高
8.(2022·广东实验中学)图甲、乙分别表示载体蛋白介导和通道蛋白介导的两种协助扩散方式,其中通道蛋白介导的扩散比载体蛋白介导的快1000倍。下列叙述正确的是( )
A.这两种蛋白,只有载体蛋白对运输的物质具有特异性
B.协助扩散时,不消耗能量,载体蛋白不会发生构象改变
C.载体蛋白介导的运输速率会受到载体蛋白数量的限制
D.红细胞吸收葡萄糖的方式可用图乙表示
解析:通道蛋白也具有特异性,A项错误;协助扩散时,不消耗能量,载体蛋白会发生构象改变,B项错误;载体蛋白的数量会影响载体蛋白运输的速率,C项正确;红细胞吸收葡萄糖需要借助载体蛋白,应该用图甲表示,D项错误。
答案:C
9.水分子以自由扩散方式通过细胞膜时,扩散速度非常缓慢。科学研究证明,水分子跨膜快速运输是通过细胞膜上的一种水通道蛋白实现的。下列说法错误的是( )
A.水分子可以以协助扩散的方式进入细胞
B.水通道蛋白可以使双缩脲试剂变蓝,原因是其具有氨基
C.哺乳动物肾小管细胞分布较多的水通道蛋白
D.水通道蛋白可以使水分子通过,但其他分子或离子则不能通过
解析:水通道蛋白与双缩脲试剂产生紫色反应,原因是其具有肽键,B项错误。
答案:B
10.科学家为了研究蛋白A的功能,选用细胞膜中缺乏此蛋白和含有此蛋白的非洲爪蟾卵母细胞进行实验(依次标记为Ⅰ组和Ⅱ组),处理及结果如下表所示。
(1)实验1中,水分子经自由扩散穿过构成细胞膜的 进入卵母细胞。
(2)实验2中,卵母细胞在低渗溶液中体积增大,速度与实验1相比 。
(3)与实验2相比,实验3中的卵母细胞对水的通透性明显 ,说明HgCl2对蛋白A的功能有 作用。实验3、4的结果表明,试剂M能够使蛋白A的功能 ,由此推测HgCl2没有改变蛋白A的氨基酸序列,而是破坏了蛋白A的 。
(4)已知某种激素通过与细胞膜上的 结合,促进蛋白A嵌入肾小管上皮细胞的细胞膜中,从而加快肾小管上皮细胞对原尿中水分子的 。
(5)综合上述结果,可以得出 的推论。
答案:(1)磷脂双分子层 (2)加快 (3)降低 抑制 部分恢复 空间结构 (4)受体 重吸收 (5)蛋白A是水通道蛋白
探究实践课:探究植物细胞的吸水和失水
一、实验目的
1.了解探究性学习的基本思路与方法过程。
2.说明植物细胞吸水与失水的条件。
3.观察植物细胞的质壁分离和质壁分离的复原现象。
二、实验原理
1.原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大。
2.植物细胞的细胞液与外界溶液存在浓度差。
三、探究过程
【情境】
现象1:向盛有黄瓜条的盘里加入食盐,盘内水分增多,再过一段时间黄瓜条变软了。
现象2:农贸市场上洒水能保鲜蔬菜。
现象3:萎蔫的萝卜泡在清水里会变得硬挺。
现象4:对农作物施肥过多,会造成“烧苗”现象。
1.提出问题。
针对上述生活现象,提出更多有价值的问题。
2.做出假设。
依据已有的知识和经验,就提出的问题做出假设。
3.设计实验。
以探究“原生质层相当于一层半透膜吗?”为例。
(1)基本思路:将植物细胞浸润在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中,观察其大小的变化;再将植物细胞浸润在清水中,观察其大小的变化。
(2)预期结果:在蔗糖溶液中,植物细胞的中央液泡会变小,细胞发生质壁分离;在清水中,植物细胞的中央液泡会变大,细胞发生质壁分离的复原。
(3)实验方案。
4.进行实验。
按上述实验方案操作,并观察记录结果。
5.分析结果,得出结论。
若实验结果与预期相吻合,则假设正确,否则假设不正确。
6.表达和交流。
将本小组探究的问题、过程、结果和结论与其他小组交流,听取他们的质疑并进行解释。如有必要,对本小组的实验方案进行修改。
7.进一步探究。
植物细胞会由于吸水过多而涨破吗?
提示:不会。植物细胞含有细胞壁,细胞壁的作用主要是保护和支持细胞,伸缩性比较小,因此植物细胞不会因吸水过多而涨破。
实验思考
1.本实验思考。
(1)实验中为什么选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞作为实验材料?
提示:紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液中含有色素,使液泡呈现一定的颜色,更有利于观察。
(2)实验中设置三次观察的目的是什么?
提示:第一次,观察初始状态时,液泡、细胞的大小,原生质层的位置变化;第二次,观察质壁分离过程中,液泡、细胞的大小变化,原生质层位置的变化;第三次,观察质壁分离的复原过程中,液泡、细胞的大小变化,原生质层的位置变化。
(3)如果将实验中质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液改为质量浓度为0.5g/mL的蔗糖溶液或适宜浓度的KNO3溶液,实验结果会如何?
提示:若将蔗糖溶液的质量浓度改为0.5g/mL,植物细胞失水过多,细胞能发生质壁分离,但因细胞失水过多而死亡,所以不能发生质壁分离复原;如果将质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液改为适宜浓度的KNO3溶液,植物细胞将会发生质壁分离,然后自动复原。
2.延伸思考。
利用本实验原理,如何比较洋葱鳞片叶外表皮细胞和菠菜叶肉细胞的细胞液的浓度大小?
提示:将洋葱鳞片叶外表皮细胞和菠菜叶肉细胞置于同一浓度的蔗糖溶液中,比较刚刚发生质壁分离所需时间,时间越短,细胞液的浓度越小。
1.选材要求。
应选择具有大液泡、颜色鲜艳的活细胞,如紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞、月季花花瓣细胞、绿色叶肉细胞等,不能用根尖分生区细胞。
2.实验中的三次观察。
第一次:观察初始状态下的细胞。
第二次:观察质壁分离状态下的细胞。
第三次:观察质壁分离复原状态下的细胞。
本实验虽然未单独设置对照实验,但前后观察构成了自身对照。
3.实验试剂。
蔗糖溶液浓度过低,不足以引起细胞质壁分离,浓度过高可造成细胞因失水过多而死亡。若溶液中的离子或分子能主动进入细胞,细胞发生质壁分离后会自动复原,此类溶液较常见的为KNO3溶液。
4.实验拓展应用。
(1)判断细胞的死活:将待测成熟植物细胞放在较高浓度的蔗糖溶液中,能发生质壁分离的为活细胞,不能发生的为死细胞。
(2)测定细胞液的浓度范围:待测细胞+一系列浓度梯度的蔗糖溶液→细胞液的浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的蔗糖溶液浓度之间。
(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度:不同植物细胞+同一浓度的蔗糖溶液→比较刚刚发生质壁分离所需时间,时间越短,细胞液的浓度越小。
(4)比较未知浓度溶液的浓度大小:同一植物的成熟细胞+未知浓度的溶液→比较刚刚发生质壁分离所需时间,时间越短,未知溶液的浓度越大。
(5)鉴定溶液的溶质能否通过细胞膜:成熟的植物细胞+不同种类溶液(浓度保证细胞具有活性)→
实战演练
1.下列细胞能作为质壁分离实验材料的是( )
A.人的口腔上皮细胞B.绿色植物的叶肉细胞
C.洋葱根尖分生区细胞D.开水煮过的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞
解析:动物细胞无细胞壁,A项错误;绿色植物的叶肉细胞有大液泡且颜色鲜艳,B项正确;洋葱根尖分生区细胞没有大液泡,C项错误;开水煮过的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞是死细胞,D项错误。
答案:B
2.下列关于植物细胞的吸水和失水实验的叙述,正确的是( )
A.紫色洋葱根尖分生区细胞可以作为实验材料
B.质壁分离指的是细胞壁与细胞质的分离
C.该实验可用于探究植物细胞细胞液的浓度大小
D.植物细胞吸水能力与质壁分离程度呈负相关
解析:紫色洋葱根尖分生区细胞没有大液泡,不能作为该实验的实验材料,A项错误;质壁分离指的是细胞壁与原生质层的分离,B项错误;该实验可用于探究植物细胞细胞液的浓度大小,C项正确;植物细胞吸水能力与质壁分离程度呈正相关,D项错误。
答案:C
3.(2021·广东广州)取某一红色花冠的2个大小相同、生理状态相似的花瓣细胞,将它们分别放置在甲、乙两种溶液中,测得细胞失水量的变化如图1,液泡直径的变化如图2。下列叙述错误的是( )
A.第4分钟后,乙溶液中细胞发生了质壁分离的复原
B.第6分钟后,甲溶液中细胞可能会因失水过多而死亡
C.图2中曲线Ⅰ和图1中乙溶液中细胞失水量曲线对应
D.图2中曲线Ⅰ、Ⅱ的差异与甲、乙溶液浓度有关,与溶质的种类无关
解析:第4分钟时,乙溶液中植物细胞失水量达到最大值,细胞的质壁分离达到最大程度,第4分钟后,乙溶液中植物细胞失水量为0,说明细胞开始吸水,即第4分钟后,细胞发生了质壁分离的复原,A项正确;植物细胞放在甲溶液中,植物细胞的失水量逐渐增加,当达到一定的时间后,失水速率减慢,第6分钟后,甲溶液中细胞可能会因失水过多而死亡,B项正确;分析题图2可知Ⅰ液泡先变小后恢复到原样,说明先发生了质壁分离后复原,为乙溶液中的变化曲线,C项正确;图2中两条曲线的差异是甲、乙溶液溶质种类不同,甲溶液中溶质不能被细胞吸收,乙溶液中的溶质可以被细胞吸收,即图2中曲线Ⅰ、Ⅱ的差异与甲、乙溶液浓度有关,也与溶质的种类有关,D项错误。
答案:D
4.将洋葱细胞放入浓度大于细胞液的KNO3溶液中,一段时间后用显微镜观察发现该细胞未发生质壁分离,其原因可能是该细胞( )
①是死细胞②大量吸水③是根尖分生区细胞④大量失水
⑤质壁分离后又自动复原
A.①②③ B.①③⑤
C.②③⑤ D.②④⑤
解析:渗透作用发生的条件是具有半透膜和浓度差。如果细胞是死细胞,则原生质层是全透性的。根尖分生区细胞无大液泡,无法观察到明显的质壁分离。细胞放入KNO3溶液后,可能先失水发生质壁分离,再吸水发生质壁分离复原。
答案:B
5.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
答案:A
6.下图是植物细胞质壁分离与复原过程中某时期示意图,有关说法正确的是( )
①此时细胞液的浓度小于外界溶液的浓度
②2、3、4、5共同构成原生质层
③此时细胞液的浓度比质壁分离之前大
④结构1具有全透性,所以不能对植物细胞起支持和保护作用
A.①② B.①③④C.③ D.③④
答案:C
7.下图所示为细胞吸水力随质壁分离程度变化的曲线图,下列相关叙述正确的是( )
A.在质壁分离复原过程中,细胞吸水力应逐渐升高
B.细胞吸水力与质壁分离程度呈负相关
C.细胞不发生质壁分离就没有吸水力
D.如果增大外界溶液的浓度,则细胞的质壁分离程度可能更高
解析:在质壁分离复原过程中,细胞吸水力应逐渐降低,A项错误;由题图可知,细胞吸水力与质壁分离程度呈正相关,B项错误;由题图可知,细胞不发生质壁分离时,细胞仍有吸水力,C项错误;如果增大外界溶液的浓度,可使浓度差增大,则细胞的质壁分离程度可能更高,D项正确。
答案:D
8.下列不可以通过质壁分离实验加以证明的是( )
A.成熟植物细胞的死活
B.原生质层比细胞壁伸缩性大
C.成熟的植物细胞能进行渗透失水
D.蛋白质、淀粉、纤维素的吸水性大小
答案:D
9.(2022·广东韶关)用浓度为2ml/L乙二醇溶液和2ml/L蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞,观察细胞的质壁分离现象,得到其原生质体(去除细胞壁的植物细胞)体积变化如下图所示。下列分析正确的是( )
A.选取植物根尖分生区细胞进行实验可以观察到上述现象
B.A→B段的变化表明植物细胞渗透失水导致细胞液浓度增大
C.从C点起,乙二醇开始进入植物细胞引起细胞液浓度增大
D.在D点时,植物细胞的细胞壁与原生质层之间充满了清水
解析:植物根尖分生区的细胞无大液泡,不能形成原生质层,不能发生质壁分离现象,A项错误;据图可知,A→B段原生质体的相对体积减小,是因为外界溶液浓度高于细胞液浓度,细胞失水,细胞液浓度增大引起的,B项正确;C点之前乙二醇就已经开始进入细胞,只是虽然乙二醇进入细胞内,但外界溶液仍然大于细胞液浓度,A、C表现为细胞失水,表现为原生质体的相对体积变小,C项错误;细胞壁具有全透性,因此在D点时,植物细胞的细胞壁与原生质层之间充满了蔗糖溶液,D项错误。
答案:B
10.撕取万年青的叶表皮,剪成大小相等的小块,分别浸入不同浓度的KNO3溶液中,经过一段时间后,用显微镜观察到的实验结果见下表。据表回答下列问题。
(1)万年青叶表皮细胞的细胞液浓度为0.12~0.125ml/L。
(2)用KNO3溶液诱发细胞质壁分离的基本条件是KNO3溶液的浓度大于细胞的细胞液浓度。
(3)细胞经C和D的处理均发生质壁分离的自动复原,合理的解释是K+和N进入液泡,使细胞液浓度增大而吸水。
(4)用高浓度KNO3溶液诱发的质壁分离,不能再诱发使其复原,其主要原因是细胞失水过多而死亡。
实验
组号
处理
卵母细胞的水通透速率/(cm·s-1·10-4)
1
将Ⅰ组卵母细胞放入低渗溶液中
27.9
2
将部分Ⅱ组卵母细胞放入低渗溶液中
210.0
3
将部分Ⅱ组卵母细胞放入含HgCl2的等渗溶液中
80.7
4
将部分实验3后的卵母细胞放入含试剂M的等渗溶液中
188.0
外界溶液
中央液泡大小
原生质层的位置
细胞大小
蔗糖溶液
变小
与细胞壁分离
基本不变
清水
变大
与细胞壁重新贴合
基本不变
KNO3溶液浓度/(ml·L-1)
A
B
C
D
E
F
0.11
0.12
0.125
0.13
0.14
0.50
质壁分离程度
—
—
初始
分离
分离
显著
分离
显著
分离
质壁分离复原状态
—
—
自动
复原
自动
复原
诱发
复原
不能
复原
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