人教版 (新课标)必修1《分子与细胞》第1节 物质跨膜运输的实例练习

这是一份人教版 (新课标)必修1《分子与细胞》第1节 物质跨膜运输的实例练习，共14页。
[目标导读] 1.分析教材P60“问题探讨”，了解渗透现象的发生条件和机理。2.结合图4－1，分析动物细胞的渗透作用。3.结合教材P61～63质壁分离和复原实验，分析植物细胞的吸水和失水。4.阅读教材P63～64资料分析，了解物质跨膜运输的其他实例，理解选择透过性膜的含义。
[重难点击] 1.渗透作用的发生条件和机理。2.探究植物细胞的吸水和失水实验。
一 渗透现象及其解释
在一个长颈漏斗的漏斗口外密封上一层玻璃纸，往漏斗内注入蔗糖溶液，然后将漏斗浸入盛有清水的烧杯中，使漏斗管内外的液面高度相等。过一段时间后会出现漏斗管内液面上升的现象，这就是渗透现象。结合下图分析渗透现象的发生条件和原理。
1.发生条件：如果将半透膜换成纱布，渗透现象将不会(会、不会)发生；如果漏斗内也注入清水(或烧杯内也注入同样浓度的蔗糖溶液)，渗透现象将不会(会、不会)发生。这说明渗透现象发生需要两个条件：半透膜和浓度差。
2.渗透现象的原理：以半透膜为界面，单位体积清水中的水分子数多于蔗糖溶液中的水分子数，所以在单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子数多于由蔗糖溶液进入清水中的水分子数。因此，一段时间后，漏斗管内的液面会上升。
3.图中的液面高度差H会不会一直升高，为什么？
答案 不会。长颈漏斗中的液面升高时，液体产生的静水压也随之变大，当静水压增大到和渗透压相等时(二者的方向相反，静水压向外、渗透压向内)，通过半透膜进出长颈漏斗的水分子数相等，因此，液面就不再升高了。
4.当液面不再升高时，长颈漏斗内外液体的浓度相等吗？
答案 不相等。当水分子进出达到动态平衡时，长颈漏斗中溶液浓度仍高于烧杯中的液体浓度。
5.如果增加蔗糖溶液的浓度，最终形成的液面高度差H会增大。
小贴士 1半透膜是指某些物质可以透过，而另一些物质不能透过的多孔性薄膜。能否透过半透膜往往取决于分子直径的大小和膜上小孔直径的大小。
2此处的溶液浓度指的是物质的量浓度而非质量浓度。
归纳提炼
1.渗透系统的组成
(1)半透膜；(2)膜两侧存在浓度差。
2.扩散作用和渗透作用的关系
物质从高浓度一侧向低浓度一侧的运动称为扩散作用。渗透作用是一种特殊方式的扩散，它是指水分子或其他溶剂分子通过半透膜(或选择透过性膜)进行的扩散。
3.渗透作用的原理
活学活用
1.“人造细胞”是用羊皮纸或火棉胶等半透性膜材料做成的一个密闭的囊，囊里面装了等量的不同浓度的蔗糖溶液。假设有三个这样的“人造细胞”，分别用A、B、C表示，它们的蔗糖溶液浓度分别是10%、20%和30%。其中A、B细胞的外面套一金属网笼，C细胞的外面没有套金属网笼，如图把三个“人造细胞”同时放在浓度为15%的蔗糖溶液的玻璃槽中，据图回答下列问题：
(1)经过一段时间后，三个“细胞”的变化分别是( )
A.A变大，B稍微变小，C不变
B.A变小，B稍微变大，C不变
C.A变小，B稍微变大，C变大
D.A变大，B稍微变小，C变大
(2)一段时间后，A、B的体积不再变化，此时A内蔗糖溶液的浓度和外界蔗糖溶液的浓度相比________(较高、较低、相等)。B内蔗糖溶液的浓度和外界蔗糖溶液的浓度相比________。
(3)若将C浸入玻璃槽后，每隔半小时称量一次重量，下列坐标曲线中，能正确表示测试结果的是( )
问题导析 (1)A细胞内的蔗糖溶液浓度为10%，而A细胞外的蔗糖溶液浓度为15%，所以A细胞会失水变小。
(2)B细胞内的蔗糖溶液浓度为20%，而B细胞外的蔗糖溶液浓度为15%，所以B细胞会吸水，但由于B细胞的外面套一金属网笼，所以B细胞的体积稍微变大。
(3)C细胞内的蔗糖溶液浓度为30%，而C细胞外的蔗糖溶液浓度为15%，所以C细胞会吸水，由于C细胞的外面没有套一金属网笼，所以C细胞的体积变大。
答案 (1)C (2)相等 较高 (3)B
解析 (1)由于水分能够通过半透膜由低浓度向高浓度溶液渗透，因此可以判断A失水体积缩小，B和C会吸水膨胀，但由于B的外面套有金属网笼，体积会被限制在金属网笼的大小范围内，只是稍微变大。(2) A体积不再变化时，说明此时A内蔗糖溶液的浓度和外界蔗糖溶液的浓度相等，水分进出平衡，而B的体积只能稍微增大，内部的蔗糖溶液浓度仍然高。(3)开始时，水分进入C中的较多，C体积增加，重量也增加，当内外液体浓度相等时，水分进出平衡，C的重量不再增加。
二 细胞的吸水和失水
细胞也具有类似于渗透装置的结构，也能发生渗透作用，阅读教材P60～63内容，结合动植物细胞的结构特点，探究以下内容：
1.哺乳动物红细胞在不同浓度溶液中的形态变化
动物细胞没有细胞壁，也没有大液泡，动物细胞的细胞膜相当于半透膜。
(1)当外界溶液浓度>细胞质浓度时，细胞失水皱缩。
(2)当外界溶液浓度b，细胞渗透吸水
B.a＝b，渗透系统保持动态平衡
C.ab>c，那么它们三者之间水分渗透的方向表示正确的是( )
答案 C
解析 细胞液的浓度高，则吸水能力强，a细胞液浓度最高，c细胞液浓度最低，b介于a、c之间，因此选C。
2.将紫色洋葱鳞片叶表皮浸润在 0.3 g/mL 的蔗糖溶液中，1 分钟后进行显微观察，结果见右图。下列叙述错误的是( )
A.图中 L 是细胞壁，M 是液泡，N 是细胞质
B.将视野中的细胞浸润在清水中，原生质体会逐渐复原
C.该实验说明细胞膜与细胞壁在物质透过性上存在显著差异
D.洋葱根尖分生区细胞不宜作为该实验的实验材料
答案 A
解析 题干所示图像为洋葱鳞片叶表皮细胞发生质壁分离后的图像，L 为细胞壁，M 为液泡，N 为细胞壁和细胞膜之间的物质，不是细胞质。将该细胞浸润在清水中，清水浓度小于细胞液浓度，则细胞吸水，发生质壁分离复原现象。质量浓度为0.3 g/mL 的蔗糖溶液可透过细胞壁进入细胞，但不能透过细胞膜，说明二者在物质透过性上存在显著差异。洋葱根尖分生区细胞无大液泡，不能发生质壁分离现象，故不能作为该实验的实验材料。
3.最能证明植物细胞发生渗透作用原理的实验是( )
A.将萎蔫的青菜放入清水中会变得硬挺
B.将根尖细胞放入清水中会吸水
C.将土豆放入盐水中会变软
D.观察洋葱表皮细胞的质壁分离和复原
答案 D
4.成熟的植物细胞具有中央大液泡，可与外界溶液构成渗透系统进行渗透吸水或渗透失水。如图甲表示渗透装置吸水示意图，图乙表示图甲中液面上升的高度与时间的关系，图丙表示成熟植物细胞在某外界溶液中的一种状态(此时细胞有活性)。请据图回答下列问题：
(1)由图甲漏斗液面上升可知，实验初始时c两侧浓度大小是a______b。由图乙可知漏斗中溶液吸水速率在__________，最终液面不再上升，当液面不再上升时，c两侧浓度大小是a______b。
(2)图丙中相当于图甲中c结构的是________(填序号)，结构②中充满的液体是__________。此时细胞液的浓度与外界溶液的浓度大小关系是________。
A.细胞液>外界溶液 B.细胞液Ⅱ>Ⅲ B.Ⅱ>Ⅰ>Ⅲ
C.Ⅰ＜Ⅱ＜Ⅲ D.Ⅰ＜Ⅲ＜Ⅱ
答案 B
解析 动物细胞在高浓度溶液中会皱缩，在低浓度溶液中会涨破，在等渗溶液中形态不变，所以Ⅱ>Ⅰ>Ⅲ。
4.若右图表示植物细胞渗透作用的图解，下列说法中错误的是( )
A.植物细胞的原生质层相当于一层半透膜
B.一定条件下，活的、成熟的植物细胞能发生渗透失水或吸水
C.当溶液浓度甲＝乙时，细胞处于动态平衡状态，不发生渗透作用
D.当溶液浓度甲>乙时，细胞发生渗透失水，当溶液浓度乙>甲时，细胞发生渗透吸水
答案 C
解析 当半透膜两侧的溶液浓度相同时，不是不发生渗透作用，而是水分在两种溶液中的渗透达到平衡状态。
5.如图表示多种植物成熟细胞在不同浓度的蔗糖溶液中发生质壁分离的百分率(即发生质壁分离的细胞个数占全部细胞的百分比)，图中曲线表明这些植物细胞( )
A.细胞液浓度>蔗糖溶液浓度
B.细胞液浓度① (3)原生质层 ④ 甲图中的③属于半透膜，没有选择透过性，而丙图中的④属于生物膜，具有选择透过性 (4)质壁分离 质壁分离复原 (5)质壁分离 不一样 由于蔗糖溶液浓度过高，根毛细胞过度失水死亡 (6)土壤溶液浓度大于根毛细胞液的浓度，造成根毛细胞失水，出现萎蔫现象
个性拓展
13.右图是研究渗透作用的装置图，请根据探究的主题和要求完善相关的内容。
材料：清水、不同浓度的蔗糖溶液、纱布等。
(1)在装置A的基础上，完善渗透装置。
(2)若要验证渗透作用的发生条件之一是必须具有半透膜，那么该实验的单一变量是________________，实验结果的不同在于____________________。
(3)撕取紫色万年青的叶表皮，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如表所示：
请回答下列问题：
①万年青叶表皮细胞的细胞液浓度约为__________________。
②用KNO3溶液诱发细胞质壁分离的基本条件是________________________________。
③C和D均发生质壁分离自动复原，该现象的合理解释是________________________。
④用高浓度的KNO3溶液诱发细胞质壁分离，不能再诱发其复原，其主要的原因是________________________________________________________________________。
答案 (1)将蔗糖溶液放入卵壳膜(半透膜)内，清水放入烧杯中(或在图中标出) (2)半透膜的有无 漏斗内液面高低 (3)①0.12～0.125 ml/L ②KNO3溶液浓度大于细胞液浓度 ③KNO3进入细胞液而导致细胞吸水 ④细胞过度失水而死亡
解析 (1)(2)本题研究渗透作用的发生条件之一是必须具有半透膜，故实验组和对照组的差异就是是否使用半透膜。(3)在0.125 ml/L的KNO3溶液中，叶表皮出现质壁初始分离，而在0.12 ml/L的KNO3溶液中无现象，说明叶表皮细胞的细胞溶液浓度在 0.12～0.125 ml/L之间。在 KNO3溶液中，由于钾离子和硝酸根离子也可以进入细胞，细胞吸收了无机盐离子，改变了细胞液浓度，使细胞又吸水，质壁分离又复原。在浓度过高的溶液中，细胞会因过度失水而死亡。K＋
Mg2＋
Ca2＋
SiOeq \\al(4－,4)
水稻
17.0
105
117
19.5
番茄
19.1
85
59.6
118
KNO3溶
液(ml/L)
A
B
C
D
E
F
0.11
0.12
0.125
0.13
0.14
0.50
质壁分离程度
无现象
无现象
初始分离
分离
显著分离
显著分离
质壁分离
复原状况
无现象
无现象
自动复原
自动复原
诱发复原
不能复原