(新高考)2023年高考生物一轮复习讲义第2单元第5课时水进出细胞的原理(含解析)

这是一份(新高考)2023年高考生物一轮复习讲义第2单元第5课时水进出细胞的原理(含解析)，共18页。试卷主要包含了渗透作用，细胞的吸水和失水等内容，欢迎下载使用。
考点一 动植物细胞的吸水和失水
1．渗透作用
(1)概念：水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。
(2)渗透作用产生的条件
(3)渗透作用现象分析
A、B分别表示渗透作用装置，据图回答下列问题：
①A图中渗透达到平衡，半透膜两侧有(填“有”或“没有”)水分子的进出。
②A图中Δh不变时，S1、S2溶液浓度的大小关系为：S1>S2(填“>”“丙
B．若向乙中加入一定量麦芽糖酶溶液，稳定后液面高度：乙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
解析 通过题图分析可知，①处细胞吸水量少于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。
3．(2020·全国Ⅱ，5)取某植物的成熟叶片，用打孔器获取叶圆片，等分成两份，分别放入浓度(单位为g/mL)相同的甲糖溶液和乙糖溶液中，得到甲、乙两个实验组(甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍)。水分交换达到平衡时，检测甲、乙两组的溶液浓度，发现甲组中甲糖溶液浓度升高。在此期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换。据此判断下列说法错误的是( )
A．甲组叶细胞吸收了甲糖溶液中的水使甲糖溶液浓度升高
B．若测得乙糖溶液浓度不变，则乙组叶细胞的净吸水量为零
C．若测得乙糖溶液浓度降低，则乙组叶肉细胞可能发生了质壁分离
D．若测得乙糖溶液浓度升高，则叶细胞的净吸水量乙组大于甲组
答案 D
解析 在实验期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换，而甲组中甲糖溶液浓度升高，说明甲组叶细胞吸收了甲糖溶液中的水分，A项正确；若测得乙糖溶液浓度不变，说明乙组叶细胞的细胞液浓度与乙糖溶液浓度相同，乙组叶细胞表现为既不吸水也不失水，即乙组叶细胞的净吸水量为零，B项正确；若测得乙糖溶液浓度降低，说明乙组叶细胞失水，叶肉细胞可能发生了质壁分离，C项正确；甲、乙两组溶液的质量浓度相同，甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍，说明单位体积的甲糖溶液中溶质微粒数少，而单位体积的乙糖溶液中溶质微粒数多，乙糖溶液中溶质微粒对水的吸引力大，甲糖溶液中溶质微粒对水的吸引力小，若测得乙糖溶液浓度也升高，说明叶细胞吸水，并且叶细胞的净吸水量乙组小于甲组，D项错误。
4．(2017·海南，9)为研究植物细胞质壁分离现象，某同学将某植物的叶表皮放入一定浓度的甲物质溶液中，一段时间后观察到叶表皮细胞发生了质壁分离现象。下列说法错误的是( )
A．该植物的叶表皮细胞是具有液泡的活细胞
B．细胞内甲物质的浓度高于细胞外甲物质的浓度
C．细胞液中的H2O可以经自由扩散进入甲物质溶液中
D．甲物质和H2O能自由通过该叶表皮细胞的细胞壁
答案 B
解析 由于一段时间后观察到叶表皮细胞发生了质壁分离现象，只能说明细胞外甲物质的浓度大于细胞液浓度，B项错误。
一、易错辨析
1．渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量百分比浓度( × )
2．在渗透作用中，当半透膜两侧溶液浓度相等时，水分子不再通过半透膜( × )
3．虽然红细胞没有具膜细胞器，但将其放入一定浓度的外界溶液中，也能发生渗透作用( √ )
4．植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核( × )
5．成熟的植物细胞在发生质壁分离的过程中，细胞吸水能力逐渐减弱( × )
6．在蔗糖溶液中加入适量红墨水，可观察紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞的质壁分离( √ )
二、填空默写
1．(必修1 P62)渗透作用：水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。
2．(必修1 P63)原生质层：细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。
3．(必修1 P62)如果半透膜两侧存在浓度差，渗透的方向就是水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。
4．(必修1 P65)当细胞不断失水时，由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来。
课时精练
一、选择题
1．(2022·丽江高三模拟)直饮机的核心部件是逆渗透膜，其原理是通过水压使水由较高浓度溶液的一侧渗透至较低浓度溶液一侧，细菌及有害物质几乎不能透过逆渗透膜，如下图所示。下列相关叙述正确的是( )
A．利用了逆渗透膜具有的类似于细胞膜的识别功能
B．逆渗透过程与渗透作用不同的是水由高浓度溶液向低浓度溶液流动
C．逆渗透膜上有载体蛋白，可以选择性地控制有害物质的进出
D．逆渗透膜去除有害物质的能力胜过生物膜，通过逆渗透膜处理的水可放心饮用
答案 B
解析 逆渗透膜即为半透膜，没有生物活性，因此不具有细胞膜的识别功能，A错误；逆渗透膜是通过膜上的小孔控制物质进出的，没有载体蛋白，C错误；逆渗透膜只能除去大分子或大颗粒如细菌等，但是不能全部除去有毒有害的化学物质，D错误。
2．为研究成熟植物细胞的渗透吸水，设计简易渗透吸水装置如下图甲所示，图甲中液面上升的高度与时间的关系如图乙所示。一成熟植物细胞放在某外界溶液中发生的一种状态(此时细胞有活性)如图丙所示。下列相关叙述中错误的是( )
A．由图甲中漏斗液面上升可知，实验开始时b液体的浓度大于a液体的浓度
B．由图乙可知，图甲中漏斗里溶液的吸水速率在一定范围内会一直下降
C．图丙中相当于图甲中c结构的是③④⑤
D．图丙所示状态的细胞正在发生渗透吸水
答案 D
解析 图丙所示状态的细胞可能正在质壁分离或正在质壁分离复原或处于动态平衡状态，故细胞可能正在发生渗透吸水或失水，D错误。
3．(2022·铁岭高三模拟)将小鼠红细胞放入一定浓度的KNO3溶液中，红细胞体积随时间变化如图，下列有关叙述正确的是( )
A．KNO3溶液的起始浓度小于红细胞内液的起始浓度
B．与b点相比，a点对应时刻红细胞内液的渗透压较大
C．ab段失水使红细胞内液的渗透压大于KNO3溶液，从而出现bc段的变化
D．b点对应的时刻，KNO3溶液与红细胞内液的渗透压相等
答案 D
解析 据图分析，ab段细胞体积变小，说明KNO3溶液的起始渗透压大于红细胞内液的起始渗透压，细胞失水，A错误；ab段细胞体积变小，细胞失水，则b点红细胞内液的渗透压大于a点，B错误；硝酸根离子和钾离子以主动运输的方式进入细胞，使得细胞内液的渗透压高于外界溶液，细胞吸水，才出现bc段，C错误。
4．把蚕豆植株放在湿润的空气中照光一段时间后，取蚕豆叶下表皮制作临时装片，先在清水中观察，然后用质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液取代清水，继续观察，结果如图所示。对此现象的推断最合理的是( )
A．清水中的保卫细胞失水导致气孔开放
B．蔗糖进入保卫细胞后，细胞吸水后导致气孔关闭
C．清水中的保卫细胞很快出现质壁分离并自动复原
D．蔗糖溶液的保卫细胞失水导致气孔关闭
答案 D
解析 由图可以看出，清水中的保卫细胞吸水，气孔开放，A错误；蔗糖溶液中，细胞失水，导致气孔关闭，但原生质层具有选择透过性，蔗糖不能进入细胞，B错误；清水中的保卫细胞吸水，没有发生质壁分离，也不会出现质壁分离自动复原，C错误。
5．某校生物兴趣小组的同学为了探究校园植物细胞的吸水和失水情况，选取大小相同、生理状态相似的红色月季花花瓣均分2组，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．图1乙曲线的形成过程中可能发生了物质的主动运输
B．图2中曲线Ⅱ和图1中甲溶液中细胞失水量曲线对应
C．第4分钟前甲溶液中花瓣细胞的失水速率小于乙溶液
D．曲线走势不同的主要原因是甲、乙两种溶液的溶质不同
答案 C
解析 据图细胞失水的斜率可知，第4分钟前甲溶液中花瓣细胞的失水速率大于乙溶液，C错误。
6．(2022·湖南永州高三月考)某同学将大小相同的马铃薯幼根与物种M的幼根各随机均分为五组，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，重量变化如图所示。下列有关该实验结果的叙述，错误的是( )
A．与马铃薯幼根细胞的细胞液浓度最接近的溶液是甲溶液
B．马铃薯比物种M更耐旱
C．在这五种蔗糖溶液中，浓度最大的是乙溶液
D．物种M幼根的细胞在甲浓度溶液中一定会发生明显的质壁分离
答案 D
7．将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞放入一定浓度的KNO3溶液中，发现细胞原生质体体积在最初的t1时间内不断减小，在随后的t2时间内不断增大并恢复到原来水平。下列叙述不正确的是( )
A．t1时间内水从细胞液进入外界溶液，t2时间内K＋、NOeq \\al(－,3)开始从外界进入细胞液
B．t1时间内细胞液中紫色程度逐渐变深，t2时间内细胞液中紫色程度逐渐变浅
C．t1时间内细胞液渗透压低于KNO3溶液的渗透压，而t2时间内两者正好相反
D．t1时间内细胞出现质壁分离的现象，表明生物膜具有流动性
答案 A
解析 t2时刻细胞在吸水，说明细胞液浓度大于外界溶液浓度，因此KNO3开始从外界进入细胞液应该是在t2之前，A错误；原生质体体积在最初的t1时间内不断减小，说明细胞正在失水，细胞液渗透压低于细胞外液渗透压，而t2时间相反，C正确。
8．下图表示测定植物组织细胞中细胞液浓度的一种方法，如图所示。
说明：①a、b为一组，同组试管内溶液浓度相等且已知。建立多个组别，并在组间形成浓度梯度。②向各组中的a试管中同时放置相同的植物组织，向b试管中加入一小粒亚甲基蓝结晶(它对溶液浓度影响很小，可忽略不计)，使溶液呈蓝色。一定时间后，同时取出植物组织，见A图。③从b试管中吸取蓝色溶液，小心滴一滴到同组a试管溶液中，如果a试管溶液浓度已增大，蓝色小滴将漂浮在无色溶液上面；如果a试管溶液浓度已下降，蓝色小滴将下沉；如果a试管溶液浓度未改变，蓝色小滴将均匀扩散，见B图。假设某组b试管溶液的浓度为m。请分析判断，下列叙述正确的是( )
A．细胞液是指植物细胞质内的液体，它可以调节植物细胞内的环境
B．若某组试管溶液在第一步操作时，植物细胞在溶液中发生渗透作用吸水，则进行第二步操作时，将发现蓝色小滴往下沉
C．若在进行第二步操作时，发现蓝色小滴均匀扩散，则说明该植物组织细胞中细胞液浓度小于m
D．若在进行第二步操作时，发现蓝色小滴漂浮在无色溶液上面，则说明该植物组织细胞中细胞液浓度大于m
答案 D
解析 细胞液是指植物细胞液泡中的液体，它可以调节细胞内的渗透压，A错误；根据题意分析可知，植物细胞失水时，a试管溶液浓度会下降，蓝色小滴将下沉，当植物细胞吸水时，a试管溶液浓度会增大，蓝色小滴将漂浮在无色溶液上面，B错误；当植物细胞细胞液浓度等于m时，a试管溶液浓度未改变，蓝色溶液小滴将均匀扩散，C错误；蓝色小滴漂浮在无色溶液上面，说明植物细胞吸水，细胞液浓度大于试管溶液浓度m，D正确。
9．很多人认为把水果或蔬菜放在清水中浸泡可以有效去除水果或蔬菜表面的残留农药。为此某生物兴趣小组做了如下实验。
实验一：取相同的青菜各1 kg作为样本，并对其用不同方法进行处理，结果如下：
实验二：取相同的青菜500 g，并将其浸入一定量纯水中，每隔一段时间，取出一小片菜叶，测定其细胞的细胞液浓度，所得数据可绘出如下曲线。研究表明，植物细胞既可以吸收水，也可以吸收可溶性农药。以下分析不正确的是( )
A．实验一结果表明纯水冲洗可以去掉大部分的青菜表面的残留农药
B．实验一丁组农药残留量比丙组农药残留量多，最可能的原因是农药分子溶于水后又被植物细胞吸收
C．在实验二中，在AB段，细胞对水分子的吸收速率大于对农药分子的吸收速率，在BC段，细胞对农药分子的吸收速率大于对水分子的吸收速率
D．综合上述分析，植物细胞通过渗透作用既可以吸收水分，也可以吸收可溶性农药
答案 D
二、非选择题
10．(2022·天津市滨海新区高三质检)如图为研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，渗透平衡时的液面差为Δh，此时S1和S2浓度大小关系为________。
(2)图中半透膜模拟的是成熟植物细胞中的________，此结构是由____________组成。
(3)为进一步探究两种膜的特性，某小组做了以下实验。
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给两个紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片分别滴加0.3 g/mL的蔗糖溶液、等渗的KNO3溶液，再观察临时装片中洋葱鳞片叶外表皮细胞发生的变化，两种都能出现的现象是________________________________________________________________________。
答案 (1)S1>S2 (2)原生质层 细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质 (3)①X ②质壁分离
11．用2 ml/L的KNO3溶液和2 ml/L的蔗糖溶液分别浸浴某种植物细胞，测得某原生质体体积的变化，如下图所示曲线甲与乙。请回答下列问题：
(1)图中B点时，细胞处于________状态，细胞处于该状态的内因是_______________，
外因是________________________________________________________________________。
(2)在1 min后，曲线乙表明原生质体体积将保持不变，且一直小于初始状态的体积，说明__________________；2 min后，曲线甲的变化不同于曲线乙的原因是_____________
___________________________________________________________________________。
(3)用一定浓度的乙二醇溶液代替KNO3，可得到类似的结果，原因是___________
___________________________________________________________________________。
(4)细胞液中物质的浓度对于维持细胞的生命活动非常重要，现提供红苋菜的叶肉细胞，请设计实验测定该细胞的细胞液的浓度相当于多少质量分数的蔗糖溶液。请写出你的实验思路。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)质壁分离 原生质层的伸缩性比细胞壁的大 细胞液的浓度小于外界溶液的浓度 (2)此时细胞液的浓度与外界蔗糖溶液的浓度相等 钾离子和硝酸根离子通过主动运输进入细胞，使细胞液的浓度增大，细胞吸水 (3)乙二醇能通过自由扩散进入细胞 (4)配制一系列浓度梯度的蔗糖溶液，将红苋菜的叶肉细胞置于配好的各种浓度的蔗糖溶液中。适当的时间后用显微镜观察细胞质壁分离的情况，记录刚好发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，以及刚好尚未发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，据此推算出细胞液浓度应介于这两个浓度之间归纳提升 不同渗透装置中水分子运动情况及液面变化
1溶质不能通过半透膜的情况
①若S1溶液浓度大于S2溶液浓度，则单位时间内由S2→S1的水分子数多于由S1→S2的，表现为S1溶液液面上升。
②若S1溶液浓度小于S2溶液浓度，则情况相反，表现为S1溶液液面下降。
③在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差Δh，则S1溶液浓度仍大于S2溶液浓度。
2溶质能通过半透膜的情况
①若S1溶液浓度大于S2溶液浓度，则最初单位时间内由S2→S1的水分子数多于由S1→S2的，随着溶质的扩散，最终S1和S2溶液浓度相等，表现为S1溶液液面先上升后下降，最终S1和S2溶液液面持平。
②若S1溶液浓度小于S2溶液浓度，则情况相反。
提醒 当在显微镜下观察到细胞处于质壁分离状态时，细胞可能正在失水，可能正在吸水，可能处于平衡状态，也可能已死亡。
乙组试管编号
1
2
3
4
5
6
加入的蔗糖溶液浓度/ml·L－1
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
蓝色小滴升降情况
↓
↓
↓
↑
↑
↑
组别
甲
乙
丙
丁
处理方法
未进行处理
纯水冲洗1 min
浸入纯水1 min
浸入纯水30 min
农药残留量(mg/kg)
0.196
0.086
0.097
0.123