2024届高三生物一轮复习基础夯实练8：水进出细胞的原理

基础夯实练8  水进出细胞的原理

一、选择题

1．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。将蛋壳内灌入质量分数为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．若将清水换为质量分数为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

2．某实验小组在装有清水的水槽中放置两个用半透膜封口的漏斗，漏斗甲装有一定量10%的蔗糖溶液，漏斗乙装有等量15%的蔗糖溶液。两漏斗形状、大小一致且置于水槽相同深度处。初始时刻水分子进入漏斗的速率分别为v1和v2，渗透平衡时漏斗中的蔗糖溶液浓度分别为S1和S2。据此分析，下列判断正确的是(　　)

A．v1>v2、S1>S2   B．v1<v2、S1> S2

C．v1>v2、S1＝S2   D．v1<v2、S1< S2

3．下列对质壁分离与复原实验的实验材料及外界溶液的叙述，正确的是(　　)

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．①②④⑤   B．①③④⑤

C．①②⑤⑥   D．①③⑤⑥

4．(2023·云南丽江高三期中)下列关于渗透作用和物质跨膜运输的说法，正确的是(　　)

A．渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是物质的量浓度

B．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

C．成熟的哺乳动物红细胞放入一定浓度的外界溶液中，也能发生渗透作用和质壁分离

D．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

5.将生理状态相同的同种植物材料均分成两组，分别置于A、B两种溶液中。图中曲线表示与实验初始含水量相比，两组细胞失水量的变化情况。下列相关叙述正确的是(　　)

A．该实验可选取绿色植物未成熟的叶肉细胞来进行

B．若适当增大B溶液的浓度，则曲线中a点上移

C．6～10 min两条曲线的差异仅是由于A、B溶液的浓度不同

D．10 min时显微镜下观察两组细胞，均可观察到质壁分离观象

6．(2023·江苏阜宁高三模拟)如图A为两个渗透装置，溶液a、b为不同浓度的同种溶液，且a溶液浓度<b溶液浓度，c为清水；图B为显微镜下观察到的某植物表皮细胞。下列有关叙述错误的是(　　)

A．图A中，一段时间后装置2的液面会高于装置1的液面

B．图B中的④⑤⑥相当于图A中的②

C．若图B所示为某农作物的根毛细胞，此时应及时灌溉

D．图B中的⑦与图A中的②通透性不同

7．(2023·江苏连云港高三模拟)如表是植物细胞在放入蔗糖溶液前，以及放入甲、乙、丙三种不同浓度的蔗糖溶液后细胞的形态。下列叙述正确的是(　　)

A.浸泡在甲溶液中的细胞，细胞液浓度逐渐增大

B．浸泡在乙溶液中细胞的内外浓度相等，没有水分子进出细胞

C．浸泡在丙溶液中的细胞出现质壁分离时，液泡内充满蔗糖溶液

D．三种蔗糖溶液的浓度大小关系为甲溶液<乙溶液<丙溶液

8.(2023·天津南开区高三模拟)以紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料进行细胞质壁分离和复原的实验，图中X和Y分别表示原生质体长度和细胞长度，在处理时间相同的前提下，下列相关叙述正确的是(　　)

A．X的边界是液泡膜

B．X/Y值表示细胞失水的程度

C．若该细胞处于一定浓度的尿素溶液中，X/Y值可能先变大后变小

D．不同细胞用同一浓度的蔗糖溶液处理，变化越快，细胞液浓度与外界溶液浓度差越小

9.如图为研究渗透作用的实验装置，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。下列有关说法正确的是(　　)

A．渗透平衡时S1和S2浓度相等

B．图中半透膜模拟的是成熟植物细胞中的细胞膜、液泡膜及两者之间的细胞质、细胞核

C．若S1为蔗糖溶液，S2为蒸馏水，则Δh的大小与蔗糖溶液浓度无关

D．若S1为KNO3溶液，S2为蒸馏水，则渗透平衡时不会出现液面差

10．(2023·吉林通化高三模拟)下列各项中，不可以通过质壁分离实验检测的是(　　)

A．成熟植物细胞的死活

B．植物细胞液的浓度范围

C．原生质层的伸缩性

D．水分子进出细胞的方式

11．将适量形状、大小均相同的新鲜土豆条均分为三组，分别置于等体积的甲、乙、丙溶液中一段时间(甲溶液与丙溶液的溶质是同种物质)，b时后，将各组土豆条同时放回相应溶液的低浓度溶液中一段时间。实验期间持续观察土豆条体积变化，并计算相对体积，结果如图。下列说法正确的是(　　)

A．三种溶液的初始浓度大小关系为丙>乙>甲

B．甲、乙、丙溶液中的溶质均能进入土豆细胞

C．甲溶液中土豆细胞液渗透压一直小于外界溶液渗透压

D．放回低浓度溶液中后，乙溶液中土豆细胞的细胞液渗透压大于外界溶液渗透压

12.(2023·河北秦皇岛高三模拟)为探究细胞吸水能力与液泡相对体积的关系，科研人员利用紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞和不同浓度的蔗糖溶液进行了实验，测得细胞吸水能力与液泡相对体积(正常状态下液泡体积记为1.0)的关系如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)

A．a点细胞吸收的水多于b点

B．与b点相比，a点细胞原生质体的体积较大

C．c→d过程，细胞体积显著增加

D．d点细胞液的渗透压低于a、b点

二、非选择题

13．图甲是某同学将洋葱外表皮细胞放在质量分数为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，一段时间后所出现的现象；图乙是小肠上皮细胞转运葡萄糖过程示意图。请回答下列问题：

(1)图甲细胞处于________状态，该状态是因为细胞发生________(填“失水”或“吸水”)所导致。将洋葱细胞放入大于细胞液浓度的KNO3溶液中，一段时间后没有观察到质壁分离现象，可能的原因有_____________________________________________________(至少两点)。

(2)葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞时，不直接消耗ATP，而是借助相同载体上Na＋顺浓度梯度运输时产生的电化学势能。该载体只能转运葡萄糖和Na＋，体现了载体的________性。 据图乙中的信息分析，葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞是______浓度梯度进行的主动运输。

(3)为了证明小肠上皮细胞以主动运输的方式吸收葡萄糖，请设计实验探究。

①实验步骤：

第一步：取甲、乙两组生理状况相同的小肠上皮细胞，放入适宜浓度的含有葡萄糖的培养液中。

第二步：甲组细胞给予正常的呼吸条件，乙组细胞______________________，其他条件与甲组相同。

第三步：一段时间后测定葡萄糖的吸收速率。

②预测实验结果并分析：

若出现________________________________________________________________________，则说明小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式是主动运输，否则不是主动运输。

14．科学家研究发现，细胞膜的跨膜蛋白中，有一种与水的跨膜运输有关的水通道蛋白。请回答下列问题：

(1)细胞膜上跨膜蛋白的合成类似于分泌蛋白，核糖体上合成的肽链，需要在___________中加工和修饰后，再运输到细胞膜上。

(2)从细胞膜的结构分析，由于____________________________，水分子自由扩散通过细胞膜时会受到一定的阻碍。现在研究确认，细胞膜上的水通道蛋白能帮助水分子从低渗溶液向高渗溶液跨膜运输，这种水分子跨膜运输的方式是____________。

(3)哺乳动物成熟的红细胞在低渗溶液中能迅速吸水涨破，有人推测这可能与水通道蛋白有关。请设计实验，验证这个推测是正确的(要求：写出实验思路、预期实验结果)。

参考答案

1．D

2．D　[分析题意可知，漏斗乙与水槽中的水形成了更大的浓度差，因此，在实验初始时刻，进入漏斗乙的水分子速率要大于漏斗甲，即v1<v2；由于半透膜不允许蔗糖分子透过，所以膜两侧的蔗糖浓度始终存在差异，当渗透平衡时，进出漏斗的水分子达到平衡，但蔗糖分子数并未发生改变，此时乙漏斗的液面更高，平衡了更大的浓度差，漏斗乙中的蔗糖溶液浓度依然较大，即S1<S2。]

3．A　[质壁分离最好选用有颜色的植物成熟的活细胞，故①②正确；细胞液没有颜色也会发生质壁分离，但不容易观察，③错误；外界溶液浓度必须高于细胞液浓度，不然不会发生质壁分离，但也不能太高，因为会导致细胞因失水过多而死亡，④正确、⑥错误；外界溶液不能对细胞有毒害，否则细胞会死亡，⑤正确。]

4．A

5．B　[该图可表示探究质壁分离与复原的实验，应用植物的成熟活细胞，可选用绿色植物成熟的叶肉细胞，A错误；6～10 min两条曲线的差异不仅是由于A、B溶液的浓度不同，而主要是因为它们的溶质性质不同，B溶液中可以自动发生质壁分离复原，C错误；10 min时显微镜下观察两组细胞，只有在A溶液中可观察到质壁分离现象，B溶液中已经发生质壁分离复原，D错误。]

6．B　[图B细胞中含有大液泡，因此可以构成渗透系统，其中原生质层相当于图A中的②半透膜，原生质层由细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质构成，即图B中的⑥⑦⑧，B错误；若图B所示为某农作物根毛细胞，图中细胞失水，发生了质壁分离，应及时灌溉，C正确；图B中的⑦液泡膜具有选择透过性，图A中的②半透膜没有选择透过性，只要溶质颗粒的直径小于半透膜上的孔径均可以通过，D正确。]

7．D　[甲溶液中植物细胞略有膨胀，说明细胞吸水，则细胞液浓度逐渐减小，A错误；乙溶液中植物细胞基本不变，说明此时细胞液浓度基本等于乙溶液浓度，即细胞的内外渗透压相等，水分子进出细胞处于动态平衡状态，B错误；浸泡在丙溶液中的细胞出现了质壁分离现象，此时原生质层与细胞壁的间隙内充满蔗糖溶液，但是蔗糖不能进入液泡，C错误；细胞液浓度大于甲溶液浓度、基本等于乙溶液浓度、小于丙溶液浓度，所以三种蔗糖溶液的浓度大小关系为甲溶液<乙溶液<丙溶液，D正确。]

8．B　[X的边界是细胞膜，A错误；X/Y值的大小与失水有关，可表示细胞失水的程度，B正确；若该细胞处于一定浓度的尿素溶液中，细胞先失水，X变小，Y几乎不变，发生质壁分离，X/Y值先变小；然后发生质壁分离的复原，X变大，Y几乎不变，X/Y值后变大，C错误；不同细胞用同一浓度的蔗糖溶液处理，变化越快，细胞失水越快，说明细胞液浓度与外界溶液浓度差越大，D错误。]

9．D　[由图示可知，渗透平衡时，两种溶液的浓度是S1>S2，A错误；成熟植物细胞的原生质层相当于半透膜，包括细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质，不包括细胞核，B错误；Δh的大小与蔗糖溶液浓度有关，蔗糖溶液浓度越大，Δh越大，C错误；半透膜可以让K＋、NO自由通过，渗透平衡时漏斗内外的液面高度相同，D正确。]

10．D　[成熟植物细胞放到一定浓度的蔗糖溶液中，若不能发生质壁分离则说明是死细胞，反之是活细胞，因此该实验可检测成熟植物细胞的死活；设置一系列浓度梯度的蔗糖溶液进行质壁分离实验，通过观察细胞质壁分离的状态从而确定某种植物细胞液的浓度范围；质壁分离的内因是原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性，因此可通过质壁分离实验来检测原生质层的伸缩性；水分子进出细胞是顺水分子相对含量的浓度梯度进行的，包括自由扩散和协助扩散，但是质壁分离实验不能判断水分子进出细胞的方式。]

11．D　[甲溶液与丙溶液的溶质是同种物质，丙溶液中细胞失水最快，且放到低浓度溶液中不能复原，说明丙溶液的浓度高于甲溶液，细胞过度失水导致不能吸水复原；甲、乙溶液中，土豆条开始时失水的速率相等，说明两者的渗透压基本相等，初始浓度相同，但是甲溶液中细胞自动吸水复原，说明甲溶液的溶质可以被细胞吸收；乙溶液中，土豆条放入低浓度溶液中才开始吸水，说明其溶质不能进入细胞，A、B错误；甲溶液中土豆细胞液渗透压开始时小于外界溶液渗透压，后来大于外界溶液渗透压，C错误；由于放回低浓度溶液后，乙溶液中的土豆发生质壁分离复原，因此乙溶液中土豆细胞的细胞液渗透压大于外界溶液渗透压，D正确。]

12．D　[a点液泡相对体积小于b点且二者均小于1.0，说明处于a、b点的细胞失水，发生质壁分离，原生质体的体积减小，且a点细胞失水多于b点，与b点相比，a点细胞的原生质体体积较小，A、B错误；c→d过程，液泡相对体积从1.0逐渐增大，说明在此过程中细胞吸水，但由于细胞壁的存在，植物细胞的体积不会显著增加，C错误；细胞液的渗透压越高，细胞吸水能力越强，故d点细胞液的渗透压低于a、b点，D正确。]

13．(1)质壁分离　失水　该细胞是死细胞，或者是根尖分生区细胞，或者质壁分离后又自动复原　(2)专一　逆　(3)①抑制细胞呼吸(或加入呼吸抑制剂等)　②乙组细胞的吸收速率明显小于甲组细胞的吸收速率，或者完全不吸收

解析　(1)图甲细胞处于质壁分离状态，该状态是因为细胞失水造成的，现阶段可能正处于质壁分离复原的过程中，也可能正处于质壁分离的过程中，或是已经达到渗透平衡。具有中央液泡的成熟的植物细胞才能发生质壁分离，未成熟的植物细胞或死亡的植物细胞不能发生质壁分离；KNO3溶液中的硝酸根离子和钾离子可通过主动运输的方式被细胞吸收，使细胞液的浓度增大，因此在大于细胞液浓度的KNO3溶液中的细胞，在发生质壁分离后能够自动复原。(2)由图乙可知，葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞，是从低浓度的一侧通过细胞膜到达高浓度一侧，即逆浓度梯度，借助相同载体上Na＋顺浓度梯度运输时产生的电化学势能，说明葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞是逆浓度梯度进行的主动运输。(3)①证明小肠上皮细胞以主动运输的方式吸收葡萄糖，自变量是能量的有无，而能量是由细胞呼吸提供的，因此可通过抑制实验组细胞的细胞呼吸、对照组细胞给予正常的细胞呼吸条件加以控制自变量，因变量是葡萄糖的吸收速率。据此，依据给出的不完善的实验步骤可推知：在第二步中，对乙组细胞的处理是抑制细胞呼吸(或加入呼吸抑制剂等)，其他条件都与甲组细胞相同。②预测实验结果并分析：若乙组细胞对葡萄糖的吸收速率明显小于甲组细胞对葡萄糖的吸收速率(或完全不吸收)，表明小肠上皮细胞吸收葡萄糖需要消耗能量，进而说明小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式是主动运输，否则不是主动运输。

14．(1)内质网和高尔基体　(2)磷脂双分子层内部具有疏水性　协助扩散　(3)实验思路：将哺乳动物成熟的红细胞均等分成两份，编号为甲组、乙组，将甲组红细胞膜中的蛋白质破坏，乙组红细胞不做处理，然后将两组细胞同时置于蒸馏水中，测定两组细胞吸水涨破所需的时间。预期实验结果：乙组吸水涨破所需时间较甲组短，说明推测正确