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高中人教版 (2019)第4章 细胞的物质输入和输出第1节 被动运输学案及答案
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这是一份高中人教版 (2019)第4章 细胞的物质输入和输出第1节 被动运输学案及答案，共21页。学案主要包含了渗透现象及原理分析，水进出细胞的原理，被动运输等内容，欢迎下载使用。
一、渗透现象及原理分析
1．渗透作用的概念：水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。
2．渗透作用发生的条件
3．渗透原理的分析
(1)长颈漏斗中的水分子能进入烧杯。
(2)漏斗管内的液面升高的原因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。
(3)用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面不会升高，原因是缺少半透膜。
二、水进出细胞的原理
1．动物细胞的吸水和失水
(1)动物细胞的细胞膜相当于一层半透膜。
(2)条件及现象
将哺乳动物的红细胞分别置于不同浓度的氯化钠溶液中观察并分析细胞发生的变化。
2.植物细胞的吸水和失水
(1)成熟的植物细胞模式图
(2)原理和现象
三、被动运输
1．概念：物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量。
2．类型
3．影响因素
(1)膜内外物质浓度梯度的大小。
(2)某些物质的运输速率还与转运蛋白的数量有关。
(1)达到渗透平衡时，半透膜两侧的水分子进行的是双向运动。( √ )
(2)外界溶液溶质浓度大于细胞液溶质浓度时，洋葱表皮细胞发生质壁分离，细胞液颜色变浅。( × )
(3)自由扩散只能顺浓度梯度，而协助扩散既可以顺浓度梯度也可以逆浓度梯度。( × )
(4)水分子和脂质分子都可以通过自由扩散进入细胞。( √ )
知识点一 水进出细胞的原理
1．深度理解渗透作用
(1)“四看法”理解渗透作用的概念
(2)过程分析
①漏斗管内液面上升的原因分析：
由于单位体积内清水中的水分子数多于蔗糖溶液中的水分子数，所以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的水分子数，从而使漏斗管内液面上升。
②当漏斗管内液面上升到一定程度时，液面不再上升的原因分析：
由于烧杯与漏斗中的液体具有浓度差，即具有渗透压差，所以多数水分子进入漏斗，使漏斗中的液面高于烧杯中的液面，液面差为H(如上图所示)；当H产生的压强等于半透膜两侧的渗透压时，半透膜两侧水分子的交换速率相同，漏斗管内液面不再升高。
2．动物细胞和成熟植物细胞都相当于渗透系统
发展素养
吃比较咸的食物时，例如吃腌制的咸菜，连续嗑带盐的瓜子等，你的口腔和唇的黏膜有什么感觉？为什么？(社会责任——水平二)
提示：干涩的感觉。因为口腔和唇的黏膜细胞的细胞质浓度小于细胞外液的浓度，细胞失水。
1. (2020·山东聊城高一检测)右图表示在U型管底部中央放置一半透膜(不允许溶质分子透过)。A液和B液原先体积相同，由于浓度不同，后来产生一个高度差ΔH。请问ΔH主要取决于( )
A．A液和B液的溶质分子大小B．A液和B液所在管的粗细
C．A液和B液的溶剂是否相同D．A液和B液的浓度差大小
解析：选D。半透膜两侧溶液的浓度差越大，水分子透过的数量越多，产生的液柱高度差越大。
2．若下图为植物细胞渗透作用的图解，下列说法错误的是( )
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．当外界溶液甲的浓度＞细胞液乙的浓度时，细胞发生渗透失水；当细胞液乙的浓度＞外界溶液甲的浓度时，细胞发生渗透吸水
D．当外界溶液甲的浓度＝细胞液乙的浓度时，细胞处于动态平衡状态，不发生渗透作用
解析：选D。成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜；当外界溶液甲的浓度＞细胞液乙的浓度时，细胞发生渗透失水，当细胞液乙的浓度＞外界溶液甲的浓度时，细胞发生渗透吸水；活细胞处于外界溶液中，渗透作用就会发生，即当外界溶液甲的浓度＝细胞液乙的浓度时，也发生渗透作用，此时处于动态平衡状态。
知识点二 探究植物细胞的吸水和失水
1．实验原理
(1)成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。
(2)原生质层的内侧细胞液与外界溶液存在浓度差。
(3)原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大。
2．实验材料：紫色洋葱鳞片叶。
3．实验试剂：质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液和清水。
4．实验步骤
两组对照实验：
5．实验结论
(1)当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞失水，原生质层和细胞壁分离，发生质壁分离。
(2)发生质壁分离的细胞，当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。
[温馨提醒]
(1)实验成功的关键是实验材料的选择，必须选择有大液泡并有颜色的成熟植物细胞，以便于在显微镜下观察。
(2)植物细胞质壁分离和质壁分离复原中，水分子的移动都是双向的，实验结果是双向水分子运动的差别所导致的。
(3)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，因为细胞壁是全透性的，且有水分子通过原生质层渗透出来。
(4)若用50%的蔗糖溶液做实验，植物细胞能发生质壁分离但不能复原，这是因为细胞过度失水而死亡。
(5)若用一定浓度的尿素、乙二醇、KNO3、NaCl做实验会出现质壁分离自动复原现象，因为这些物质会转移到细胞内而引起细胞液浓度升高。
发展素养
1．将植物细胞放在清水中，当细胞不再吸水时，细胞内外浓度是否相等？为什么？(科学思维——水平二)
提示：不相等。因为细胞外是清水，浓度为零，肯定是细胞内浓度高。细胞不再吸水是由细胞壁的束缚造成的。
2．参照动物细胞在低浓度溶液中吸水涨破的现象，若将植物细胞放入清水中是否也会发生吸水涨破？(科学思维——水平二)
提示：植物细胞在清水中不会涨破，细胞壁起到保护和支持作用。
1．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：选B。由于未滴加蔗糖溶液，细胞还没有发生质壁分离，第一次观察时较易观察到的是紫色的大液泡，由于此时液泡占整个细胞体积的比例较大，因此观察到的无色的细胞质基质区域应较小，A错误。第二次观察时已经通过引流法使紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞浸润在蔗糖溶液中，可以发现首先从细胞的角隅处开始发生质壁分离，B正确。吸水纸的主要作用是吸引蔗糖溶液或清水，使溶液浸润整个标本，C错误。第一次显微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进行前后对照，因此不能省略，D错误。
2．下图甲和乙分别是两种状态下的植物细胞。下列相关叙述错误的是( )
A．图甲→图乙是质壁分离形成的过程，该过程中细胞需要失水
B．图甲状态的出现，说明细胞壁和原生质层的伸缩性不同
C．将成熟的植物细胞置于一定浓度的KNO3溶液中，会自动发生图甲→图乙的过程
D．根尖处只有成熟区的细胞才会发生图甲→图乙的变化
解析：选A。图甲细胞处于质壁分离状态，图甲→图乙是质壁分离复原过程，该过程中细胞要吸水，A错误。植物细胞发生质壁分离，内因是植物细胞的细胞壁伸缩性小于原生质层，B正确。由于植物细胞可以吸收K＋和NOeq \\al(－,3)，所以在一定浓度的KNO3溶液中会发生植物细胞质壁分离自动复原现象，C正确。根尖中只有成熟区的细胞才具有中央大液泡，所以只有该处的细胞才会发生质壁分离及复原现象，D正确。
知识点三 被动运输
影响自由扩散和协助扩散的因素
发展素养
1．载体蛋白和通道蛋白分别是如何转运分子或离子的？(生命观念——水平二)
提示：载体蛋白通过与特定的分子或离子结合，通过自身构象的改变完成转运；通道蛋白允许特定的分子或离子通过，不需要与分子或离子结合。
2．两种转运蛋白在转运分子或离子时是否都有特异性？(生命观念——水平一)
提示：是。
1．甲、乙两种物质分别依赖自由扩散和协助扩散进入细胞，如果以人工合成的不含蛋白质的磷脂双分子膜替代细胞膜，并维持其他条件不变，则( )
A．甲物质的运输被促进 B．乙物质的运输被促进
C．甲物质的运输被抑制 D．乙物质的运输被抑制
解析：选D。以人工合成的不含蛋白质的磷脂双分子膜替代细胞膜，人工膜不含蛋白质，而协助扩散需要转运蛋白，故乙物质的运输被抑制。
2．下图表示物质出入细胞的两种方式，从图解可以看出( )
A．甲、乙两种物质都能够自由出入细胞
B．细胞能够主动吸收甲、乙两种物质
C．甲、乙两种物质都能从高浓度向低浓度运输
D．甲、乙两种物质都是细胞代谢所必需的物质
解析：选C。细胞膜具有选择透过性，甲、乙两种物质不能够自由出入细胞，A错误；细胞被动吸收甲、乙两种物质，B错误；甲、乙两种物质都能从高浓度向低浓度运输，属于被动运输，C正确；甲物质以自由扩散的方式进入细胞，乙物质以协助扩散的方式进入细胞，但不能说明甲、乙两种物质是细胞代谢所必需的物质，D错误。
[随堂检测]
1．(必修1 P63图4－1改编)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．红细胞的细胞膜具有水溶性
B．红细胞的液泡体积增大
C．蒸馏水大量进入红细胞
D．低温时红细胞的细胞膜流动性增大
解析：选C。将人的红细胞放入4 ℃蒸馏水中，红细胞会因有大量水分子进入而破裂；红细胞的细胞膜是脂溶性的；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．(2020·合肥高一检测)一个成熟的植物细胞可以看成是一个渗透装置，是因为( )
①细胞膜是选择透过性膜 ②细胞质具有一定浓度
③原生质层类同于半透膜 ④细胞液具有一定浓度
A．①② B．①④
C．②③ D．③④
解析：选D。渗透作用的条件是具有半透膜和膜两侧具有浓度差，细胞液具有一定浓度，原生质层相当于半透膜。
3．(2020·湛江高一检测)下列关于植物细胞质壁分离实验的叙述，错误的是( )
A．与白色花瓣相比，采用红色花瓣有利于实验现象的观察
B．用黑藻叶片进行实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察
C．用紫色洋葱鳞片叶外表皮的不同部位观察到的质壁分离程度可能不同
D．用无色洋葱鳞片叶外表皮细胞通过调节光线也可以观察实验现象
解析：选B。红色花瓣细胞的液泡呈现红色，比白色花瓣更便于观察质壁分离现象，A正确；黑藻叶片的叶肉细胞中的液泡是无色的，叶绿体的存在使原生质层呈现绿色，有利于实验现象的观察，B错误；紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位的细胞的细胞液浓度不一定相同，因此用相同浓度的外界溶液进行质壁分离实验时，观察到的质壁分离程度可能不同，C正确；用无色洋葱鳞片叶外表皮细胞也可以观察实验现象，但是要减少通过的光线，D正确。
4．下列关于自由扩散和协助扩散的叙述，正确的是( )
①都不消耗能量 ②都不需要转运蛋白 ③都是被动运输 ④葡萄糖有时可以通过协助扩散顺浓度梯度运输
A．①②③ B．②③④
C．①③④ D．①②④
解析：选C。自由扩散与协助扩散都是顺浓度梯度进行的、不需要消耗能量；区别是协助扩散需要转运蛋白协助，自由扩散不需要转运蛋白协助。红细胞吸收血浆中的葡萄糖属于协助扩散。
5．用0.5 g/mL蔗糖溶液、0.3 g/mL蔗糖溶液和一定浓度的尿素溶液分别处理洋葱鳞片叶外表皮细胞10 min，三组细胞体积变化如下图所示。下列有关分析不正确的是( )
A．a曲线为0.5 g/mL蔗糖溶液处理组
B．a、b、c三组洋葱细胞失水的方式相同
C．若将细胞转移到蒸馏水中，有两组能够发生质壁分离复原
D．若实验继续进行，只有一组细胞能够发生质壁分离复原
解析：选A。分析题图可知，a、b、c的细胞体积依次减小，说明失水量依次增大，0.5 g/mL蔗糖溶液中的洋葱表皮细胞比0.3 g/mL中的失水多，故a曲线不是0.5 g/mL蔗糖溶液处理组；在较高浓度的外界溶液中，洋葱细胞失水的方式都是渗透失水；将细胞转移到蒸馏水中，0.3 g/mL蔗糖溶液、一定浓度的尿素溶液处理的细胞，能够吸收外界的水分发生质壁分离复原，而0.5 g/mL蔗糖溶液浓度过高，细胞因失水过多而死亡；尿素是小分子，可进入细胞，从而发生质壁分离后能自动复原，蔗糖不能被吸收进入细胞液，细胞不会自动复原。
6．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。下图甲表示渗透装置，图乙表示图甲中漏斗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)。请回答下列问题：
(1)典型的渗透装置必须具有[ ]________；在其两侧的溶液具有________。由图甲中漏斗液面上升可知，实验初始时c两侧溶液浓度大小是a________(填“大于”“小于”或“等于”)b。由图乙可知漏斗中溶液吸水速率逐渐________，最终漏斗液面不再上升，当液面不再上升时，c两侧溶液浓度大小是a________(填“大于”“小于”或“等于”)b。
(2)图丙中相当于图甲中c的结构是________(填序号)，结构②中充满的液体是________(填“细胞液”或“外界溶液”)。
(3)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入清水中，发现细胞中液泡体积增大，说明细胞在渗透吸水，细胞能否无限吸水？________，原因是______________。
(4)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入低浓度的蔗糖溶液中，发现细胞中液泡体积也在增大，当液泡体积不再增大时，细胞液浓度是否一定和外界溶液浓度相等？________。
解析：(1)典型的渗透装置必须具有c(半透膜)；在其两侧的溶液具有浓度差。据图甲分析，漏斗液面上升，整体上表现为水分从低浓度溶液流向高浓度溶液，故a溶液浓度小于b溶液浓度。据图乙曲线分析，漏斗液面上升高度随时间推移越来越小，故漏斗中溶液吸水的速率在逐渐下降。当液面不再上升时，半透膜两侧压力相等，渗透作用平衡，但a溶液浓度仍然小于b溶液浓度。(2)图甲中c为半透膜，在图丙中可将细胞膜(③)、液泡膜(⑤)及两层膜之间的细胞质(④)(统称原生质层)视作半透膜；由于植物细胞壁具有全透性，故②中充满的液体是外界溶液。(3)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入清水中，发现细胞中液泡体积增大，说明细胞在渗透吸水。对植物细胞而言，由于细胞壁的存在，且细胞壁的伸缩性有限，因此，细胞不可能无限吸水，当细胞因吸水体积增大到细胞壁所能膨大的最大限度时，细胞将不再吸水。(4)细胞不会无限吸水，液泡体积不会一直增大，这时细胞液的浓度和外界溶液的浓度可能相等，也可能大于外界溶液的浓度。
答案：(1)c 半透膜 浓度差 小于 下降 小于
(2)③④⑤ 外界溶液
(3)不能 细胞壁对原生质层有支持和保护的作用，且细胞壁的伸缩性有限
(4)不一定
[课时作业]
A 合格性考试
1．已知鱼鳔是一种半透膜。若向鱼鳔内注入适量的20%蔗糖溶液、排出鱼鳔内的空气，扎紧开口，将其浸没在盛有10%蔗糖溶液的烧杯中，下列能正确表示烧杯内蔗糖溶液浓度随时间变化趋势的示意图是( )
解析：选B。鱼鳔内蔗糖溶液浓度大于烧杯内蔗糖溶液浓度，故水分子由烧杯进入鱼鳔的速度大于由鱼鳔进入烧杯的速度，烧杯内蔗糖溶液浓度随时间延长逐渐增大，直到稳定在某一浓度。
2．质壁分离实验中的“质”和“壁”分别是指( )
A．细胞质、细胞壁
B．原生质层、细胞壁
C．细胞质基质、细胞壁
D．原生质、细胞壁
答案：B
3．(2020·温州高一检测)下列细胞用于质壁分离实验时，能成功的是( )
A．人的口腔上皮细胞
B．洋葱根尖分生区细胞
C．叶的下表皮细胞
D．用开水煮过的紫色洋葱鳞片叶表皮细胞
解析：选C。人的口腔上皮细胞属于动物细胞，没有细胞壁，不可能发生质壁分离；洋葱根尖分生区细胞没有大液泡，只有许多小液泡，不适合作为实验材料；叶的下表皮细胞既有细胞壁又有大液泡，可以发生质壁分离，因此可作为质壁分离实验的材料；开水煮过的紫色洋葱鳞片叶表皮细胞是死细胞，不会发生质壁分离。
4．用洋葱鳞片叶表皮制备“观察细胞质壁分离实验”的临时装片，观察细胞的变化，下列有关实验操作和结果的叙述，正确的是( )
A．将装片在酒精灯上加热后，再观察细胞质壁分离现象
B．在盖玻片一侧滴加清水，细胞吸水膨胀但不会破裂
C．用不同浓度的蔗糖溶液处理细胞，均能观察到质壁分离现象
D．当质壁分离不能复原时，细胞仍具有正常生理功能
解析：选B。观察细胞质壁分离实验中用的是活细胞，因此不能放在酒精灯上加热，故A错误；在盖玻片一侧滴加清水，细胞吸水，由于植物细胞有细胞壁，所以不会破裂，故B正确；用蔗糖溶液处理细胞时，如果浓度过低不发生质壁分离，故C错误；当质壁分离不能复原时，细胞已死亡，不能进行正常生理功能，故D错误。
5．假设将标号为甲、乙、丙的同一种植物细胞(细胞液浓度相同)分别放在a、b、c三种不同的蔗糖溶液中，一段时间后得到如下图所示状态(原生质层不再变化)。据图分析，下列推理正确的是( )
A．实验前蔗糖溶液浓度为a＞b＞c
B．实验后蔗糖溶液浓度为c＝b≥a
C．实验后甲细胞的吸水能力最强
D．实验后细胞液浓度丙＞乙＞甲
解析：选D。分析题图可知，丙质壁分离的程度最大，甲质壁分离的程度最小，由此可推知，实验前蔗糖溶液的浓度为c＞b＞a，A错误；实验后蔗糖溶液浓度是c＞b＞a，B错误；实验后丙失水是最多的，导致质壁分离后丙的细胞液浓度是最大的，也是吸水能力最强的，C错误；实验后，细胞液浓度是丙＞乙＞甲，D正确。
6．(2020·南昌二中高一期末)取一个新鲜马铃薯，将其块茎切成大小相同的四块，分别浸入Ⅰ～Ⅳ四种不同溶液，下表为1 h后马铃薯质量变化的百分率，由表可知四种溶液中浓度最低的是( )
A．溶液Ⅰ B．溶液Ⅱ
C．溶液Ⅲ D．溶液Ⅳ
答案：A
7．下列物质中，通过自由扩散进入组织细胞的是( )
A．K＋和Na＋ B．氨基酸和葡萄糖
C．O2和甘油 D．苯和蛋白质
解析：选C。小分子或脂溶性物质，包括水、O2、CO2、甘油、乙醇、苯等以自由扩散的方式出入组织细胞。
8．在物质进出细胞的方式中，自由扩散区别于协助扩散的是( )
A．由高浓度向低浓度扩散
B．需要转运蛋白
C．由低浓度向高浓度扩散
D．不需要转运蛋白
解析：选D。自由扩散与协助扩散的相同之处是物质均顺浓度梯度(高浓度→低浓度)跨膜运输，同时均不消耗能量；不同之处表现在自由扩散不需要转运蛋白协助，而协助扩散需要转运蛋白协助。
9．(2020·湖南六校联盟高一期末)现有两瓶质量分数均是 30%的葡萄糖溶液和蔗糖溶液。已知水分子可以透过半透膜，葡萄糖、蔗糖分子均不能透过。请回答以下问题：
(1)A同学把体积相同的葡萄糖溶液与蔗糖溶液用半透膜隔开(如图1所示)，在一段时间内，甲液面的变化情况是________(填“升高”或“降低”)，渗透平衡状态时水分子扩散速率________(填“相等”或“不相等”)，甲溶液浓度________(填“＞”“＜”或“＝”)乙溶液浓度。现分别往甲、乙溶液中加入等量的蔗糖酶，最后甲液面________(填“高于”“低于”或“等于”)乙液面。
(2)B 同学采用紫色洋葱鳞片叶的外表皮为材料，利用细胞质壁分离原理进行了鉴定葡萄糖和蔗糖溶液的实验。请在图2中绘出可能的实验结果。
解析：(1)由题意可知，甲、乙两侧分别是葡萄糖溶液与蔗糖溶液，且质量浓度相同，由于蔗糖是二糖，葡萄糖是单糖，因此甲的物质的量浓度大于乙，甲渗透压大于乙，因此甲液面升高，渗透平衡状态时水分子扩散速率是相等的，此时甲溶液浓度>乙溶液浓度。如果向蔗糖溶液中加入适量的蔗糖酶，蔗糖将水解为葡萄糖和果糖，相同质量的蔗糖水解后产生的葡萄糖和果糖分子数大于相同质量的葡萄糖的分子数，因此形成的乙溶液浓度大于甲的溶液浓度，导致甲侧液面低于乙侧。(2)以紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料，利用细胞质壁分离原理进行鉴定蔗糖溶液和葡萄糖溶液的实验，由于蔗糖分子不能透过原生质层，故细胞失水后，液泡体积不断减小，最后保持稳定。而由于葡萄糖分子能透过原生质层，故细胞先发生质壁分离后自动复原，故液泡体积先减小后增大，最后保持稳定。具体曲线图见答案。
答案：(1)升高 相等 > 低于
(2)如图
10．(2020·桂林十八中段考)小蚌兰叶片正面呈绿色，背面呈紫红色，常用作盆栽观赏。某兴趣小组为探究气孔开闭与细胞吸水失水的关系进行了如下实验：①配制不同浓度的蔗糖溶液；②制作小蚌兰叶片下表皮临时装片；③用显微镜观察小蚌兰叶片下表皮细胞质壁分离程度及气孔张开程度；④将小蚌兰叶片下表皮临时装片中的清水换成不同浓度的蔗糖溶液；⑤观察并记录实验结果。结果如下表(“－”表示不能发生，“＋”表示能发生，“＋”越多表示程度越大)，分析回答下列问题：
(1)选用小蚌兰叶片下表皮作实验材料的优点是______________________，植物细胞原生质层的选择透过性取决于__________(结构)和__________(结构)。
(2)实验步骤④的正确操作方法是从盖玻片的一侧____________，在另一侧______________，重复多次。
(3)小蚌兰叶片下表皮细胞的细胞液浓度与浓度在______________之间的蔗糖溶液相当。
(4)结果表明，细胞__________导致气孔关闭。这种现象在自然界中对植物体生存的意义是______________。
(5)小蚌兰叶片细胞发生质壁分离的过程中，外界蔗糖溶液的浓度__________(填“大于”“小于”或“等于”)细胞液的浓度，细胞质基质的浓度__________(填“大于”“小于”或“等于”)液泡中细胞液的浓度。
答案：(1)其细胞的中央大液泡呈紫红色便于观察 细胞膜 液泡膜
(2)滴加蔗糖溶液 用吸水纸引流
(3)0.35～0.40 g/mL
(4)失水 有利于减少水分的散失
(5)大于 大于
B 等级性考试
11.在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中，某同学在视野中看到生活着的洋葱表皮细胞正处于如右图所示的状态。a、b表示该部位的溶液浓度，由此可推测( )
A．a＞b，细胞渗透吸水
B．a＝b，渗透系统保持动态平衡
C．a＜b，细胞渗透失水
D．上述三种情况都有可能
解析：选D。该细胞可能正处于质壁分离过程中(如C项)，也可能处于质壁分离后的动态平衡过程中(如B项)，也可能正处在发生质壁分离复原的过程中(如A项)。
12．下列有关质壁分离和质壁分离复原的叙述，正确的是( )
A．能否发生质壁分离和质壁分离复原也可作为判断动物细胞是否为活细胞的依据
B．在质壁分离现象中，与细胞壁发生分离的“质”是指细胞质
C．将洋葱根尖分生区细胞放在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，能观察到质壁分离现象
D．在质壁分离和质壁分离复原过程中，主要是观察细胞中液泡体积的变化
解析：选D。动物细胞没有液泡和细胞壁，不能发生质壁分离及质壁分离复原，故A错误；质壁分离是指原生质层与细胞壁分离，故B错误；洋葱根尖分生区细胞不成熟，没有大液泡，不能观察到质壁分离，故C错误；在质壁分离和质壁分离复原过程中，主要观察细胞中液泡体积的变化，即原生质层与细胞壁的位置，故D正确。
13．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，结果如下图所示。下列对此现象的推断最合理的是( )
A．蔗糖溶液中的保卫细胞失水导致气孔关闭
B．清水中的保卫细胞失水导致气孔开放
C．蔗糖进入保卫细胞后，细胞吸水导致气孔关闭
D．清水中的保卫细胞很快出现质壁分离并自动复原现象
解析：选A。由题图可以看出，蔗糖溶液中，保卫细胞因失水导致气孔关闭，A合理；清水中的保卫细胞吸水，气孔开放，B不合理；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，C不合理；清水中的保卫细胞吸水，没有质壁分离，也不会出现质壁分离自动复原，D不合理。
14．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下图，下列有关叙述正确的是( )
A．KNO3溶液的起始浓度小于红细胞的细胞质起始浓度
B．与b点相比，a点对应时刻红细胞的细胞质浓度较大
C．ab段失水使红细胞细胞质的浓度大于KNO3溶液的浓度，从而出现bc段的变化
D．b点对应的时刻，外界溶液的浓度与红细胞的细胞质浓度相等
答案：D
15．(2020·辽宁营口高一期末)部分刚采摘的水果或蔬菜表面有残留农药，很多人认为把水果或蔬菜放在清水中浸泡可以有效除去其表面的残留农药。为探究此种处理方法的正确性，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。
根据上述实验结果分析回答下列问题：
(1)在实验一中，丙、丁两组对照，自变量是________；丁组农药残留量比丙组农药残留量多，最可能的原因是________________________________。
(2)研究表明，植物细胞既可以吸收水也可以吸收可溶性农药。在实验二中，青菜细胞的细胞液浓度随时间推移从A点下降到B点，其原因是在AB段细胞对水分子的吸收速率________(填“小于”“等于”或“大于”)对农药分子的吸收速率，之后又从B点略有上升达到C点，其原因是细胞对水分子的吸收速率________(填“小于”“等于”或“大于”)对农药分子的吸收速率。
(3)综合上述分析，植物细胞吸收水分和吸收可溶性农药________(填“是”或“不是”)同一过程，原因是__________________________________________。
答案：(1)纯水浸泡时间 农药分子溶于水后被植物细胞吸收 (2)大于 小于 (3)不是 若是同一过程则在B点后细胞液浓度不会上升
课标要求
核心素养
素养对接
素养水平
1.通过模拟实验，观察渗透现象；分析动物细胞的渗透作用。
2．进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计和操作，分析植物细胞的吸水和失水。
3．举例说明被动运输的两种方式及特点。
生命观念：感悟正常的物质进出对细胞代谢的重要意义，认同生物体的结构和功能相适应的特点。
水平二
科学探究：通过对探究植物细胞的吸水和失水实验的设计和操作，进一步掌握探究类实验的设计思路，提升实验操作能力。
水平三
外界溶液
浓度比较
生理过程
变化
图示细胞的变化
低浓度氯化钠溶液
细胞质的浓度>外界溶液的浓度
细胞吸水
膨胀
适宜浓度氯化钠溶液
细胞质的浓度＝外界溶液的浓度
细胞不吸水也不失水
形态
不变
高浓度氯化钠溶液
细胞质的浓度<外界溶液的浓度
细胞失水
皱缩
比较项目
自由扩散(也叫简单扩散)
协助扩散(也叫易化扩散)
定义
物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式
借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式
运输方向
顺浓度梯度
顺浓度梯度
是否需要
转运蛋白
不需要
需要
是否消耗能量
不消耗
不消耗
举例
①气体：O2、CO2、NH3等；
②固醇、甘油、脂肪酸等；
③乙醇、苯等
葡萄糖进入红细胞
H2O
图例
方式
影响因素
影响趋势
曲线
自由扩散
膜两侧物质的浓度差
与浓度差呈正相关
协助扩散
①膜两侧物质的浓度差；
②膜上转运蛋白的种类和数量
当转运蛋白达到饱和时，随物质浓度增加，物质的运输速率不再增加
核心知识小结
[要点回眸]
[答题必备]
渗透作用发生的两个条件：一是具有半透膜，二是存在浓度差。
原生质层包括细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。
植物细胞发生质壁分离的原因：(1)外界溶液浓度大于细胞液浓度；(2)原生质层的伸缩性大于细胞壁。
只有活的成熟植物细胞才可以发生质壁分离，动物细胞和根尖分生区细胞不发生质壁分离。
成熟植物细胞在一定浓度的KNO3、尿素等溶液中，会发生先质壁分离后质壁分离自动复原的现象。
自由扩散既不需要转运蛋白，也不需要能量，气体及脂溶性物质以自由扩散的方式运输。
协助扩散需要转运蛋白，但不需要能量，如红细胞吸收葡萄糖。
溶液
马铃薯质量变化百分率
Ⅰ
＋5%
Ⅱ
－5%
Ⅲ
－3%
Ⅳ
0%
蔗糖浓度
(g/mL)
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
0.55
质壁分
离程度
－
－
－
－
＋
＋＋
＋＋＋
＋＋＋
气孔张
开程度
＋＋＋
＋＋＋
＋＋＋
＋＋
＋
－
－
－
甲
乙
丙
丁
处理方法
未做处理
纯水冲洗1 min
浸入纯水1 min
浸入纯水30 min
1 kg青菜农
药残留量
0.196 mg
0.086 mg
0.097 mg
0.123 mg
一、渗透现象及原理分析
1．渗透作用的概念：水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。
2．渗透作用发生的条件
3．渗透原理的分析
(1)长颈漏斗中的水分子能进入烧杯。
(2)漏斗管内的液面升高的原因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。
(3)用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面不会升高，原因是缺少半透膜。
二、水进出细胞的原理
1．动物细胞的吸水和失水
(1)动物细胞的细胞膜相当于一层半透膜。
(2)条件及现象
将哺乳动物的红细胞分别置于不同浓度的氯化钠溶液中观察并分析细胞发生的变化。
2.植物细胞的吸水和失水
(1)成熟的植物细胞模式图
(2)原理和现象
三、被动运输
1．概念：物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量。
2．类型
3．影响因素
(1)膜内外物质浓度梯度的大小。
(2)某些物质的运输速率还与转运蛋白的数量有关。
(1)达到渗透平衡时，半透膜两侧的水分子进行的是双向运动。( √ )
(2)外界溶液溶质浓度大于细胞液溶质浓度时，洋葱表皮细胞发生质壁分离，细胞液颜色变浅。( × )
(3)自由扩散只能顺浓度梯度，而协助扩散既可以顺浓度梯度也可以逆浓度梯度。( × )
(4)水分子和脂质分子都可以通过自由扩散进入细胞。( √ )
知识点一 水进出细胞的原理
1．深度理解渗透作用
(1)“四看法”理解渗透作用的概念
(2)过程分析
①漏斗管内液面上升的原因分析：
由于单位体积内清水中的水分子数多于蔗糖溶液中的水分子数，所以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的水分子数，从而使漏斗管内液面上升。
②当漏斗管内液面上升到一定程度时，液面不再上升的原因分析：
由于烧杯与漏斗中的液体具有浓度差，即具有渗透压差，所以多数水分子进入漏斗，使漏斗中的液面高于烧杯中的液面，液面差为H(如上图所示)；当H产生的压强等于半透膜两侧的渗透压时，半透膜两侧水分子的交换速率相同，漏斗管内液面不再升高。
2．动物细胞和成熟植物细胞都相当于渗透系统
发展素养
吃比较咸的食物时，例如吃腌制的咸菜，连续嗑带盐的瓜子等，你的口腔和唇的黏膜有什么感觉？为什么？(社会责任——水平二)
提示：干涩的感觉。因为口腔和唇的黏膜细胞的细胞质浓度小于细胞外液的浓度，细胞失水。
1. (2020·山东聊城高一检测)右图表示在U型管底部中央放置一半透膜(不允许溶质分子透过)。A液和B液原先体积相同，由于浓度不同，后来产生一个高度差ΔH。请问ΔH主要取决于( )
A．A液和B液的溶质分子大小B．A液和B液所在管的粗细
C．A液和B液的溶剂是否相同D．A液和B液的浓度差大小
解析：选D。半透膜两侧溶液的浓度差越大，水分子透过的数量越多，产生的液柱高度差越大。
2．若下图为植物细胞渗透作用的图解，下列说法错误的是( )
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．当外界溶液甲的浓度＞细胞液乙的浓度时，细胞发生渗透失水；当细胞液乙的浓度＞外界溶液甲的浓度时，细胞发生渗透吸水
D．当外界溶液甲的浓度＝细胞液乙的浓度时，细胞处于动态平衡状态，不发生渗透作用
解析：选D。成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜；当外界溶液甲的浓度＞细胞液乙的浓度时，细胞发生渗透失水，当细胞液乙的浓度＞外界溶液甲的浓度时，细胞发生渗透吸水；活细胞处于外界溶液中，渗透作用就会发生，即当外界溶液甲的浓度＝细胞液乙的浓度时，也发生渗透作用，此时处于动态平衡状态。
知识点二 探究植物细胞的吸水和失水
1．实验原理
(1)成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。
(2)原生质层的内侧细胞液与外界溶液存在浓度差。
(3)原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大。
2．实验材料：紫色洋葱鳞片叶。
3．实验试剂：质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液和清水。
4．实验步骤
两组对照实验：
5．实验结论
(1)当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞失水，原生质层和细胞壁分离，发生质壁分离。
(2)发生质壁分离的细胞，当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。
[温馨提醒]
(1)实验成功的关键是实验材料的选择，必须选择有大液泡并有颜色的成熟植物细胞，以便于在显微镜下观察。
(2)植物细胞质壁分离和质壁分离复原中，水分子的移动都是双向的，实验结果是双向水分子运动的差别所导致的。
(3)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，因为细胞壁是全透性的，且有水分子通过原生质层渗透出来。
(4)若用50%的蔗糖溶液做实验，植物细胞能发生质壁分离但不能复原，这是因为细胞过度失水而死亡。
(5)若用一定浓度的尿素、乙二醇、KNO3、NaCl做实验会出现质壁分离自动复原现象，因为这些物质会转移到细胞内而引起细胞液浓度升高。
发展素养
1．将植物细胞放在清水中，当细胞不再吸水时，细胞内外浓度是否相等？为什么？(科学思维——水平二)
提示：不相等。因为细胞外是清水，浓度为零，肯定是细胞内浓度高。细胞不再吸水是由细胞壁的束缚造成的。
2．参照动物细胞在低浓度溶液中吸水涨破的现象，若将植物细胞放入清水中是否也会发生吸水涨破？(科学思维——水平二)
提示：植物细胞在清水中不会涨破，细胞壁起到保护和支持作用。
1．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：选B。由于未滴加蔗糖溶液，细胞还没有发生质壁分离，第一次观察时较易观察到的是紫色的大液泡，由于此时液泡占整个细胞体积的比例较大，因此观察到的无色的细胞质基质区域应较小，A错误。第二次观察时已经通过引流法使紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞浸润在蔗糖溶液中，可以发现首先从细胞的角隅处开始发生质壁分离，B正确。吸水纸的主要作用是吸引蔗糖溶液或清水，使溶液浸润整个标本，C错误。第一次显微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进行前后对照，因此不能省略，D错误。
2．下图甲和乙分别是两种状态下的植物细胞。下列相关叙述错误的是( )
A．图甲→图乙是质壁分离形成的过程，该过程中细胞需要失水
B．图甲状态的出现，说明细胞壁和原生质层的伸缩性不同
C．将成熟的植物细胞置于一定浓度的KNO3溶液中，会自动发生图甲→图乙的过程
D．根尖处只有成熟区的细胞才会发生图甲→图乙的变化
解析：选A。图甲细胞处于质壁分离状态，图甲→图乙是质壁分离复原过程，该过程中细胞要吸水，A错误。植物细胞发生质壁分离，内因是植物细胞的细胞壁伸缩性小于原生质层，B正确。由于植物细胞可以吸收K＋和NOeq \\al(－,3)，所以在一定浓度的KNO3溶液中会发生植物细胞质壁分离自动复原现象，C正确。根尖中只有成熟区的细胞才具有中央大液泡，所以只有该处的细胞才会发生质壁分离及复原现象，D正确。
知识点三 被动运输
影响自由扩散和协助扩散的因素
发展素养
1．载体蛋白和通道蛋白分别是如何转运分子或离子的？(生命观念——水平二)
提示：载体蛋白通过与特定的分子或离子结合，通过自身构象的改变完成转运；通道蛋白允许特定的分子或离子通过，不需要与分子或离子结合。
2．两种转运蛋白在转运分子或离子时是否都有特异性？(生命观念——水平一)
提示：是。
1．甲、乙两种物质分别依赖自由扩散和协助扩散进入细胞，如果以人工合成的不含蛋白质的磷脂双分子膜替代细胞膜，并维持其他条件不变，则( )
A．甲物质的运输被促进 B．乙物质的运输被促进
C．甲物质的运输被抑制 D．乙物质的运输被抑制
解析：选D。以人工合成的不含蛋白质的磷脂双分子膜替代细胞膜，人工膜不含蛋白质，而协助扩散需要转运蛋白，故乙物质的运输被抑制。
2．下图表示物质出入细胞的两种方式，从图解可以看出( )
A．甲、乙两种物质都能够自由出入细胞
B．细胞能够主动吸收甲、乙两种物质
C．甲、乙两种物质都能从高浓度向低浓度运输
D．甲、乙两种物质都是细胞代谢所必需的物质
解析：选C。细胞膜具有选择透过性，甲、乙两种物质不能够自由出入细胞，A错误；细胞被动吸收甲、乙两种物质，B错误；甲、乙两种物质都能从高浓度向低浓度运输，属于被动运输，C正确；甲物质以自由扩散的方式进入细胞，乙物质以协助扩散的方式进入细胞，但不能说明甲、乙两种物质是细胞代谢所必需的物质，D错误。
[随堂检测]
1．(必修1 P63图4－1改编)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．红细胞的细胞膜具有水溶性
B．红细胞的液泡体积增大
C．蒸馏水大量进入红细胞
D．低温时红细胞的细胞膜流动性增大
解析：选C。将人的红细胞放入4 ℃蒸馏水中，红细胞会因有大量水分子进入而破裂；红细胞的细胞膜是脂溶性的；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．(2020·合肥高一检测)一个成熟的植物细胞可以看成是一个渗透装置，是因为( )
①细胞膜是选择透过性膜 ②细胞质具有一定浓度
③原生质层类同于半透膜 ④细胞液具有一定浓度
A．①② B．①④
C．②③ D．③④
解析：选D。渗透作用的条件是具有半透膜和膜两侧具有浓度差，细胞液具有一定浓度，原生质层相当于半透膜。
3．(2020·湛江高一检测)下列关于植物细胞质壁分离实验的叙述，错误的是( )
A．与白色花瓣相比，采用红色花瓣有利于实验现象的观察
B．用黑藻叶片进行实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察
C．用紫色洋葱鳞片叶外表皮的不同部位观察到的质壁分离程度可能不同
D．用无色洋葱鳞片叶外表皮细胞通过调节光线也可以观察实验现象
解析：选B。红色花瓣细胞的液泡呈现红色，比白色花瓣更便于观察质壁分离现象，A正确；黑藻叶片的叶肉细胞中的液泡是无色的，叶绿体的存在使原生质层呈现绿色，有利于实验现象的观察，B错误；紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位的细胞的细胞液浓度不一定相同，因此用相同浓度的外界溶液进行质壁分离实验时，观察到的质壁分离程度可能不同，C正确；用无色洋葱鳞片叶外表皮细胞也可以观察实验现象，但是要减少通过的光线，D正确。
4．下列关于自由扩散和协助扩散的叙述，正确的是( )
①都不消耗能量 ②都不需要转运蛋白 ③都是被动运输 ④葡萄糖有时可以通过协助扩散顺浓度梯度运输
A．①②③ B．②③④
C．①③④ D．①②④
解析：选C。自由扩散与协助扩散都是顺浓度梯度进行的、不需要消耗能量；区别是协助扩散需要转运蛋白协助，自由扩散不需要转运蛋白协助。红细胞吸收血浆中的葡萄糖属于协助扩散。
5．用0.5 g/mL蔗糖溶液、0.3 g/mL蔗糖溶液和一定浓度的尿素溶液分别处理洋葱鳞片叶外表皮细胞10 min，三组细胞体积变化如下图所示。下列有关分析不正确的是( )
A．a曲线为0.5 g/mL蔗糖溶液处理组
B．a、b、c三组洋葱细胞失水的方式相同
C．若将细胞转移到蒸馏水中，有两组能够发生质壁分离复原
D．若实验继续进行，只有一组细胞能够发生质壁分离复原
解析：选A。分析题图可知，a、b、c的细胞体积依次减小，说明失水量依次增大，0.5 g/mL蔗糖溶液中的洋葱表皮细胞比0.3 g/mL中的失水多，故a曲线不是0.5 g/mL蔗糖溶液处理组；在较高浓度的外界溶液中，洋葱细胞失水的方式都是渗透失水；将细胞转移到蒸馏水中，0.3 g/mL蔗糖溶液、一定浓度的尿素溶液处理的细胞，能够吸收外界的水分发生质壁分离复原，而0.5 g/mL蔗糖溶液浓度过高，细胞因失水过多而死亡；尿素是小分子，可进入细胞，从而发生质壁分离后能自动复原，蔗糖不能被吸收进入细胞液，细胞不会自动复原。
6．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。下图甲表示渗透装置，图乙表示图甲中漏斗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)。请回答下列问题：
(1)典型的渗透装置必须具有[ ]________；在其两侧的溶液具有________。由图甲中漏斗液面上升可知，实验初始时c两侧溶液浓度大小是a________(填“大于”“小于”或“等于”)b。由图乙可知漏斗中溶液吸水速率逐渐________，最终漏斗液面不再上升，当液面不再上升时，c两侧溶液浓度大小是a________(填“大于”“小于”或“等于”)b。
(2)图丙中相当于图甲中c的结构是________(填序号)，结构②中充满的液体是________(填“细胞液”或“外界溶液”)。
(3)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入清水中，发现细胞中液泡体积增大，说明细胞在渗透吸水，细胞能否无限吸水？________，原因是______________。
(4)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入低浓度的蔗糖溶液中，发现细胞中液泡体积也在增大，当液泡体积不再增大时，细胞液浓度是否一定和外界溶液浓度相等？________。
解析：(1)典型的渗透装置必须具有c(半透膜)；在其两侧的溶液具有浓度差。据图甲分析，漏斗液面上升，整体上表现为水分从低浓度溶液流向高浓度溶液，故a溶液浓度小于b溶液浓度。据图乙曲线分析，漏斗液面上升高度随时间推移越来越小，故漏斗中溶液吸水的速率在逐渐下降。当液面不再上升时，半透膜两侧压力相等，渗透作用平衡，但a溶液浓度仍然小于b溶液浓度。(2)图甲中c为半透膜，在图丙中可将细胞膜(③)、液泡膜(⑤)及两层膜之间的细胞质(④)(统称原生质层)视作半透膜；由于植物细胞壁具有全透性，故②中充满的液体是外界溶液。(3)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入清水中，发现细胞中液泡体积增大，说明细胞在渗透吸水。对植物细胞而言，由于细胞壁的存在，且细胞壁的伸缩性有限，因此，细胞不可能无限吸水，当细胞因吸水体积增大到细胞壁所能膨大的最大限度时，细胞将不再吸水。(4)细胞不会无限吸水，液泡体积不会一直增大，这时细胞液的浓度和外界溶液的浓度可能相等，也可能大于外界溶液的浓度。
答案：(1)c 半透膜 浓度差 小于 下降 小于
(2)③④⑤ 外界溶液
(3)不能 细胞壁对原生质层有支持和保护的作用，且细胞壁的伸缩性有限
(4)不一定
[课时作业]
A 合格性考试
1．已知鱼鳔是一种半透膜。若向鱼鳔内注入适量的20%蔗糖溶液、排出鱼鳔内的空气，扎紧开口，将其浸没在盛有10%蔗糖溶液的烧杯中，下列能正确表示烧杯内蔗糖溶液浓度随时间变化趋势的示意图是( )
解析：选B。鱼鳔内蔗糖溶液浓度大于烧杯内蔗糖溶液浓度，故水分子由烧杯进入鱼鳔的速度大于由鱼鳔进入烧杯的速度，烧杯内蔗糖溶液浓度随时间延长逐渐增大，直到稳定在某一浓度。
2．质壁分离实验中的“质”和“壁”分别是指( )
A．细胞质、细胞壁
B．原生质层、细胞壁
C．细胞质基质、细胞壁
D．原生质、细胞壁
答案：B
3．(2020·温州高一检测)下列细胞用于质壁分离实验时，能成功的是( )
A．人的口腔上皮细胞
B．洋葱根尖分生区细胞
C．叶的下表皮细胞
D．用开水煮过的紫色洋葱鳞片叶表皮细胞
解析：选C。人的口腔上皮细胞属于动物细胞，没有细胞壁，不可能发生质壁分离；洋葱根尖分生区细胞没有大液泡，只有许多小液泡，不适合作为实验材料；叶的下表皮细胞既有细胞壁又有大液泡，可以发生质壁分离，因此可作为质壁分离实验的材料；开水煮过的紫色洋葱鳞片叶表皮细胞是死细胞，不会发生质壁分离。
4．用洋葱鳞片叶表皮制备“观察细胞质壁分离实验”的临时装片，观察细胞的变化，下列有关实验操作和结果的叙述，正确的是( )
A．将装片在酒精灯上加热后，再观察细胞质壁分离现象
B．在盖玻片一侧滴加清水，细胞吸水膨胀但不会破裂
C．用不同浓度的蔗糖溶液处理细胞，均能观察到质壁分离现象
D．当质壁分离不能复原时，细胞仍具有正常生理功能
解析：选B。观察细胞质壁分离实验中用的是活细胞，因此不能放在酒精灯上加热，故A错误；在盖玻片一侧滴加清水，细胞吸水，由于植物细胞有细胞壁，所以不会破裂，故B正确；用蔗糖溶液处理细胞时，如果浓度过低不发生质壁分离，故C错误；当质壁分离不能复原时，细胞已死亡，不能进行正常生理功能，故D错误。
5．假设将标号为甲、乙、丙的同一种植物细胞(细胞液浓度相同)分别放在a、b、c三种不同的蔗糖溶液中，一段时间后得到如下图所示状态(原生质层不再变化)。据图分析，下列推理正确的是( )
A．实验前蔗糖溶液浓度为a＞b＞c
B．实验后蔗糖溶液浓度为c＝b≥a
C．实验后甲细胞的吸水能力最强
D．实验后细胞液浓度丙＞乙＞甲
解析：选D。分析题图可知，丙质壁分离的程度最大，甲质壁分离的程度最小，由此可推知，实验前蔗糖溶液的浓度为c＞b＞a，A错误；实验后蔗糖溶液浓度是c＞b＞a，B错误；实验后丙失水是最多的，导致质壁分离后丙的细胞液浓度是最大的，也是吸水能力最强的，C错误；实验后，细胞液浓度是丙＞乙＞甲，D正确。
6．(2020·南昌二中高一期末)取一个新鲜马铃薯，将其块茎切成大小相同的四块，分别浸入Ⅰ～Ⅳ四种不同溶液，下表为1 h后马铃薯质量变化的百分率，由表可知四种溶液中浓度最低的是( )
A．溶液Ⅰ B．溶液Ⅱ
C．溶液Ⅲ D．溶液Ⅳ
答案：A
7．下列物质中，通过自由扩散进入组织细胞的是( )
A．K＋和Na＋ B．氨基酸和葡萄糖
C．O2和甘油 D．苯和蛋白质
解析：选C。小分子或脂溶性物质，包括水、O2、CO2、甘油、乙醇、苯等以自由扩散的方式出入组织细胞。
8．在物质进出细胞的方式中，自由扩散区别于协助扩散的是( )
A．由高浓度向低浓度扩散
B．需要转运蛋白
C．由低浓度向高浓度扩散
D．不需要转运蛋白
解析：选D。自由扩散与协助扩散的相同之处是物质均顺浓度梯度(高浓度→低浓度)跨膜运输，同时均不消耗能量；不同之处表现在自由扩散不需要转运蛋白协助，而协助扩散需要转运蛋白协助。
9．(2020·湖南六校联盟高一期末)现有两瓶质量分数均是 30%的葡萄糖溶液和蔗糖溶液。已知水分子可以透过半透膜，葡萄糖、蔗糖分子均不能透过。请回答以下问题：
(1)A同学把体积相同的葡萄糖溶液与蔗糖溶液用半透膜隔开(如图1所示)，在一段时间内，甲液面的变化情况是________(填“升高”或“降低”)，渗透平衡状态时水分子扩散速率________(填“相等”或“不相等”)，甲溶液浓度________(填“＞”“＜”或“＝”)乙溶液浓度。现分别往甲、乙溶液中加入等量的蔗糖酶，最后甲液面________(填“高于”“低于”或“等于”)乙液面。
(2)B 同学采用紫色洋葱鳞片叶的外表皮为材料，利用细胞质壁分离原理进行了鉴定葡萄糖和蔗糖溶液的实验。请在图2中绘出可能的实验结果。
解析：(1)由题意可知，甲、乙两侧分别是葡萄糖溶液与蔗糖溶液，且质量浓度相同，由于蔗糖是二糖，葡萄糖是单糖，因此甲的物质的量浓度大于乙，甲渗透压大于乙，因此甲液面升高，渗透平衡状态时水分子扩散速率是相等的，此时甲溶液浓度>乙溶液浓度。如果向蔗糖溶液中加入适量的蔗糖酶，蔗糖将水解为葡萄糖和果糖，相同质量的蔗糖水解后产生的葡萄糖和果糖分子数大于相同质量的葡萄糖的分子数，因此形成的乙溶液浓度大于甲的溶液浓度，导致甲侧液面低于乙侧。(2)以紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料，利用细胞质壁分离原理进行鉴定蔗糖溶液和葡萄糖溶液的实验，由于蔗糖分子不能透过原生质层，故细胞失水后，液泡体积不断减小，最后保持稳定。而由于葡萄糖分子能透过原生质层，故细胞先发生质壁分离后自动复原，故液泡体积先减小后增大，最后保持稳定。具体曲线图见答案。
答案：(1)升高 相等 > 低于
(2)如图
10．(2020·桂林十八中段考)小蚌兰叶片正面呈绿色，背面呈紫红色，常用作盆栽观赏。某兴趣小组为探究气孔开闭与细胞吸水失水的关系进行了如下实验：①配制不同浓度的蔗糖溶液；②制作小蚌兰叶片下表皮临时装片；③用显微镜观察小蚌兰叶片下表皮细胞质壁分离程度及气孔张开程度；④将小蚌兰叶片下表皮临时装片中的清水换成不同浓度的蔗糖溶液；⑤观察并记录实验结果。结果如下表(“－”表示不能发生，“＋”表示能发生，“＋”越多表示程度越大)，分析回答下列问题：
(1)选用小蚌兰叶片下表皮作实验材料的优点是______________________，植物细胞原生质层的选择透过性取决于__________(结构)和__________(结构)。
(2)实验步骤④的正确操作方法是从盖玻片的一侧____________，在另一侧______________，重复多次。
(3)小蚌兰叶片下表皮细胞的细胞液浓度与浓度在______________之间的蔗糖溶液相当。
(4)结果表明，细胞__________导致气孔关闭。这种现象在自然界中对植物体生存的意义是______________。
(5)小蚌兰叶片细胞发生质壁分离的过程中，外界蔗糖溶液的浓度__________(填“大于”“小于”或“等于”)细胞液的浓度，细胞质基质的浓度__________(填“大于”“小于”或“等于”)液泡中细胞液的浓度。
答案：(1)其细胞的中央大液泡呈紫红色便于观察 细胞膜 液泡膜
(2)滴加蔗糖溶液 用吸水纸引流
(3)0.35～0.40 g/mL
(4)失水 有利于减少水分的散失
(5)大于 大于
B 等级性考试
11.在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中，某同学在视野中看到生活着的洋葱表皮细胞正处于如右图所示的状态。a、b表示该部位的溶液浓度，由此可推测( )
A．a＞b，细胞渗透吸水
B．a＝b，渗透系统保持动态平衡
C．a＜b，细胞渗透失水
D．上述三种情况都有可能
解析：选D。该细胞可能正处于质壁分离过程中(如C项)，也可能处于质壁分离后的动态平衡过程中(如B项)，也可能正处在发生质壁分离复原的过程中(如A项)。
12．下列有关质壁分离和质壁分离复原的叙述，正确的是( )
A．能否发生质壁分离和质壁分离复原也可作为判断动物细胞是否为活细胞的依据
B．在质壁分离现象中，与细胞壁发生分离的“质”是指细胞质
C．将洋葱根尖分生区细胞放在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，能观察到质壁分离现象
D．在质壁分离和质壁分离复原过程中，主要是观察细胞中液泡体积的变化
解析：选D。动物细胞没有液泡和细胞壁，不能发生质壁分离及质壁分离复原，故A错误；质壁分离是指原生质层与细胞壁分离，故B错误；洋葱根尖分生区细胞不成熟，没有大液泡，不能观察到质壁分离，故C错误；在质壁分离和质壁分离复原过程中，主要观察细胞中液泡体积的变化，即原生质层与细胞壁的位置，故D正确。
13．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，结果如下图所示。下列对此现象的推断最合理的是( )
A．蔗糖溶液中的保卫细胞失水导致气孔关闭
B．清水中的保卫细胞失水导致气孔开放
C．蔗糖进入保卫细胞后，细胞吸水导致气孔关闭
D．清水中的保卫细胞很快出现质壁分离并自动复原现象
解析：选A。由题图可以看出，蔗糖溶液中，保卫细胞因失水导致气孔关闭，A合理；清水中的保卫细胞吸水，气孔开放，B不合理；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，C不合理；清水中的保卫细胞吸水，没有质壁分离，也不会出现质壁分离自动复原，D不合理。
14．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下图，下列有关叙述正确的是( )
A．KNO3溶液的起始浓度小于红细胞的细胞质起始浓度
B．与b点相比，a点对应时刻红细胞的细胞质浓度较大
C．ab段失水使红细胞细胞质的浓度大于KNO3溶液的浓度，从而出现bc段的变化
D．b点对应的时刻，外界溶液的浓度与红细胞的细胞质浓度相等
答案：D
15．(2020·辽宁营口高一期末)部分刚采摘的水果或蔬菜表面有残留农药，很多人认为把水果或蔬菜放在清水中浸泡可以有效除去其表面的残留农药。为探究此种处理方法的正确性，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。
根据上述实验结果分析回答下列问题：
(1)在实验一中，丙、丁两组对照，自变量是________；丁组农药残留量比丙组农药残留量多，最可能的原因是________________________________。
(2)研究表明，植物细胞既可以吸收水也可以吸收可溶性农药。在实验二中，青菜细胞的细胞液浓度随时间推移从A点下降到B点，其原因是在AB段细胞对水分子的吸收速率________(填“小于”“等于”或“大于”)对农药分子的吸收速率，之后又从B点略有上升达到C点，其原因是细胞对水分子的吸收速率________(填“小于”“等于”或“大于”)对农药分子的吸收速率。
(3)综合上述分析，植物细胞吸收水分和吸收可溶性农药________(填“是”或“不是”)同一过程，原因是__________________________________________。
答案：(1)纯水浸泡时间 农药分子溶于水后被植物细胞吸收 (2)大于 小于 (3)不是 若是同一过程则在B点后细胞液浓度不会上升
课标要求
核心素养
素养对接
素养水平
1.通过模拟实验，观察渗透现象；分析动物细胞的渗透作用。
2．进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计和操作，分析植物细胞的吸水和失水。
3．举例说明被动运输的两种方式及特点。
生命观念：感悟正常的物质进出对细胞代谢的重要意义，认同生物体的结构和功能相适应的特点。
水平二
科学探究：通过对探究植物细胞的吸水和失水实验的设计和操作，进一步掌握探究类实验的设计思路，提升实验操作能力。
水平三
外界溶液
浓度比较
生理过程
变化
图示细胞的变化
低浓度氯化钠溶液
细胞质的浓度>外界溶液的浓度
细胞吸水
膨胀
适宜浓度氯化钠溶液
细胞质的浓度＝外界溶液的浓度
细胞不吸水也不失水
形态
不变
高浓度氯化钠溶液
细胞质的浓度<外界溶液的浓度
细胞失水
皱缩
比较项目
自由扩散(也叫简单扩散)
协助扩散(也叫易化扩散)
定义
物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式
借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式
运输方向
顺浓度梯度
顺浓度梯度
是否需要
转运蛋白
不需要
需要
是否消耗能量
不消耗
不消耗
举例
①气体：O2、CO2、NH3等；
②固醇、甘油、脂肪酸等；
③乙醇、苯等
葡萄糖进入红细胞
H2O
图例
方式
影响因素
影响趋势
曲线
自由扩散
膜两侧物质的浓度差
与浓度差呈正相关
协助扩散
①膜两侧物质的浓度差；
②膜上转运蛋白的种类和数量
当转运蛋白达到饱和时，随物质浓度增加，物质的运输速率不再增加
核心知识小结
[要点回眸]
[答题必备]
渗透作用发生的两个条件：一是具有半透膜，二是存在浓度差。
原生质层包括细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。
植物细胞发生质壁分离的原因：(1)外界溶液浓度大于细胞液浓度；(2)原生质层的伸缩性大于细胞壁。
只有活的成熟植物细胞才可以发生质壁分离，动物细胞和根尖分生区细胞不发生质壁分离。
成熟植物细胞在一定浓度的KNO3、尿素等溶液中，会发生先质壁分离后质壁分离自动复原的现象。
自由扩散既不需要转运蛋白，也不需要能量，气体及脂溶性物质以自由扩散的方式运输。
协助扩散需要转运蛋白，但不需要能量，如红细胞吸收葡萄糖。
溶液
马铃薯质量变化百分率
Ⅰ
＋5%
Ⅱ
－5%
Ⅲ
－3%
Ⅳ
0%
蔗糖浓度
(g/mL)
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
0.55
质壁分
离程度
－
－
－
－
＋
＋＋
＋＋＋
＋＋＋
气孔张
开程度
＋＋＋
＋＋＋
＋＋＋
＋＋
＋
－
－
－
甲
乙
丙
丁
处理方法
未做处理
纯水冲洗1 min
浸入纯水1 min
浸入纯水30 min
1 kg青菜农
药残留量
0.196 mg
0.086 mg
0.097 mg
0.123 mg
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