高考生物一轮复习重难点专项 专题07 物质跨膜运输的实例

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高考一轮生物复习策略
1、落实考点。
一轮复习时要在熟读课本、系统掌握基础知识、基本概念和基本原理后，要找出重点和疑点；通过结合复习资料，筛选出难点和考点，有针对地重点复习。这就需要在掌握重点知识的同时，要善于进行知识迁移和运用，提高分析归纳的能力。
2、注重理论联系实际，高三生物的考试并不仅仅是考概念，学会知识的迁移非常重要，并要灵活运用课本上的知识。
不过特别强调了从图表、图形提取信息的能力。历年高考试题，图表题都占有比较大的比例。那些图表题虽不是教材中的原图，但它源于教材而又高于教材，是对教材内容和图表的变换、深化、拓展，使之成了考查学生读图能力、综合分析能力、图文转换能力的有效途径。
3、一轮复习基础知识的同时，还要重点“攻坚”，突出对重点和难点知识的理解和掌握。
这部分知识通常都是学生难于理解的内容，做题时容易出错的地方。分析近几年的高考生物试题，重点其实就是可拉开距离的重要知识点。　
4、学而不思则罔，思而不学则殆。
这一点对高三生物一轮复习很重要。尤其是对于错题。错题整理不是把错题抄一遍。也不是所有的错题都需要整理。

专题07 物质跨膜运输的实例

一、渗透作用
1．渗透系统
(1)组成：一个完整的渗透系统，由两个溶液体系以及两者之间的半透膜组成。

(2)渗透作用产生的条件

2．动、植物细胞的吸水和失水
(1)动物细胞的吸水和失水
①—
②现象
a．外界溶液浓度细胞质浓度⇒细胞失水皱缩。
c．外界溶液浓度＝细胞质浓度⇒水分进出平衡。
(2)植物细胞的吸水和失水(以成熟植物细胞为例)
①条件：成熟植物细胞具有中央大液泡。
②原理

③现象
a．当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，细胞就通过渗透作用失水，植物细胞就发生质壁分离现象。
b．将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中，此时细胞液的浓度高于外界清水，植物细胞就吸水，发生质壁分离复原现象。
3．科学家将番茄和水稻分别放在含有Ca2＋、Mg2＋和SiO的培养液中培养，结果及分析如下：

(1)实验结果
①不同植物对同种无机盐离子的吸收有差异。
②同种植物对不同无机盐离子的吸收也有差异。
(2)实验结论：植物细胞对无机盐离子的吸收具有选择性。
解题技巧
1、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，外观上表现为S1溶液液面上升；若S1溶液浓度小于S2溶液浓度，则情况相反，外观上表现为S1溶液液面下降。
②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。因为液面高的一侧形成的压强，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。
(2)溶质能通过半透膜的情况
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，外观上表现为S1溶液液面先上升后下降，最终S1和S2溶液液面持平；若S1溶液浓度小于S2溶液浓度，则情况相反。
2．探究物质能否通过半透膜的方法(以碘和淀粉为例)
烧杯内盛淀粉溶液
漏斗内盛碘液
结论
变蓝
不变蓝
碘能通过半透膜，而淀粉不能
不变蓝
变蓝
淀粉能通过半透膜，而碘不能
变蓝
变蓝
淀粉和碘都能通过半透膜
不变蓝
不变蓝
淀粉和碘都不能通过半透膜
二、观察植物细胞的质壁分离和复原
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)细胞液具有一定的浓度，细胞能渗透吸水和失水。
(3)原生质层比细胞壁的伸缩性大。
2．实验步骤

3．现象与结论


解题技巧
1．巧判细胞能否发生质壁分离和复原
(1)从细胞角度分析
①死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不发生质壁分离和复原现象。
②具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离和复原现象。
(2)从溶液角度分析
①在一定浓度(溶质不能透过膜)的溶液中只会发生质壁分离现象，不能发生质壁分离后自动复原现象(只有用清水或低渗溶液处理，方可复原)。
②在一定浓度(溶质可透过膜)的溶液(如KNO3、甘油等)中可发生质壁分离后自动复原现象。
③在过高浓度溶液中可发生质壁分离现象，因过度失水而不会发生质壁分离复原现象。
2．质壁分离和复原实验的拓展应用
(1)判断成熟植物细胞的死活

(2)测定细胞液浓度范围

(3)比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度

(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)


一、单选题
1．在查阅资料和老师的帮助下，某同学对观察质壁分离和复原实验进行了一系列的创新，下列做法中不可行的是（ ）
A．换用洋葱的内表皮，将0．3g·mL﹣1蔗糖溶液滴加红墨水后做质壁分离实验
B．用紫色洋葱的外表皮，换用0．5g·mL﹣1蔗糖溶液，一段时间后滴加清水用引流法使细胞处于清水中观察质壁分离复原
C．换用黑藻的叶肉细胞做质壁分离实验，叶绿体有利于实验现象的观察
D．将蔗糖溶液换作硝酸钾溶液，能观察到质壁分离现象，并会出现质壁分离的自动复原
【答案】B
【分析】
观察植物细胞质壁分离及复原实验的原理：原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大；当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，原生质层收缩进而质壁分离；当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，细胞渗透吸水，使质壁分离复原。
【详解】
A、洋葱鳞片叶内表皮细胞无色，由于细胞壁具有全透性，红墨水进入原生质层与细胞壁之间，又因原生质层的选择透过性，红墨水不能进入原生质层，由于质壁分离，液泡中的细胞液大量失水，导致白色部分（原生质层）逐渐缩小，红色部分（原生质层与细胞壁之间）逐渐增大，A正确；
B、由于0．5g·mL﹣1蔗糖溶液浓度过高，植物细胞失水过多而死亡，所以不能发生质壁分离复原，B错误；
C、黑藻叶片的叶肉细胞中液泡呈无色，叶绿体的存在使原生质层呈绿色，有利于实验现象的观察，C正确；
D、换作一定浓度的硝酸钾溶液，外界溶液的浓度高于细胞液浓度，细胞失水，会产生质壁分离，然后硝酸根离子和钾离子以主动运输的方式进入细胞，细胞液的浓度高于外界溶液，植物细胞吸水，发生质壁分离自动复原的现象，D正确。
故选B。
2．如图为常见的两套渗透装置，图中S1为0．3 mol·L-1的蔗糖溶液、S2为蒸馏水、S3为0．3 mol·L-1的葡萄糖溶液；已知葡萄糖能通过半透膜，但蔗糖不能通过半透膜；两装置半透膜面积相同，初始时液面高度一致，A装置一段时间后再加入蔗糖酶。下列有关叙述错误的是（ ）

A．实验刚刚开始时，装置A和装置B中水分子从S2侧进入另一侧的速度一样
B．装置B的现象是S3溶液液面先上升后下降，最终S3和S2溶液液面持平
C．漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后开始下降
D．若不加入酶，装置A、B达到渗透平衡时，S1溶液浓度小于S3溶液浓度
【答案】D
【分析】
渗透作用的原理是水分子等溶剂分子由单位体积中分子数多的一侧透过半透膜向单位体积内分子数少的一侧扩散，如图装置A中烧杯中S2为蒸馏水，而漏斗中S1为0.3mol/L的蔗糖溶液，所以烧杯中单位体积内水分子数多于漏斗中单位体积内的水分子数，所以水分子会透过半透膜由烧杯向漏斗内渗透，使漏斗内液面上升；同理，B装置中起始半透膜两侧溶液浓度不等，水分子仍然会发生渗透作用。
【详解】
A、根据渗透作用的原理，实验刚刚开始时，由于装置A和装置B中半透膜两侧的溶液浓度差分别相同，所以水分子从S2侧进入另一侧的速度一样，A正确；
B、由于葡萄糖能通过半透膜，所以装置B的现象是S3溶液液面先上升后下降，最终S3和S2溶液液面持平，B正确；
C、装置A因渗透作用，水分子进入漏斗使液面上升，加酶后，漏斗中溶液浓度继续增大，液面会继续上升，但是由于蔗糖被水解酶催化为葡萄糖和果糖，其中由于葡萄糖能透过半透膜，所以漏斗内溶液浓度减小，而烧杯中溶液浓度增大，故漏斗中液面开始下降，C正确；
D、装置A达到渗透平衡后，由于漏斗中溶液存在重力势能，所以S1溶液浓度仍大于S2溶液浓度，装置B中由于葡萄糖能透过半透膜，最后两侧的葡萄糖溶液浓度相等，由于装置A中烧杯内的蒸馏水不可能进入到漏斗中，所以最后漏斗中蔗糖溶液浓度大于“U”型管两侧的葡萄糖溶液浓度，即S1溶液浓度大于S3溶液浓度，D错误。
故选D。
3．我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可能是甲、乙两种溶液的溶质不同
【答案】C
【分析】
1、分析图1可知，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，所以甲溶液是高渗溶液；放在乙溶液中，植物细胞失水量随时间延长而逐渐增加，达到一定时间后，细胞的失水量逐渐减少，超过4分钟细胞失水量减少为负值，即细胞吸水，逐渐发生质壁分离复原，因此乙溶液是细胞可以吸收溶质。
2、分析题图2可知：Ⅰ液泡先变小后恢复到原样，为乙溶液中的变化曲线，Ⅱ液泡先变小后维持不变，为甲溶液中的变化曲线。
【详解】
A、结合分析可知，图1乙曲线的形成过程是细胞失水发生质壁分离，细胞可能主动运输吸收溶质离子，细胞液浓度增加，发生质壁分离的复原，A正确；
B、分析题图2，Ⅰ液泡先变小后恢复到原样，为乙溶液中的变化曲线，Ⅱ液泡先变小后维持不变，为甲溶液中的变化曲线，B正确；
C、据图细胞失水的斜率可知，第 4 分钟前甲溶液中相同时间内花瓣细胞的失水量大于乙溶液，故第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；
D、两条曲线的差异是甲、乙溶液溶质不同，但是浓度可能相同，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，D正确。
故选C。
4．某同学在实验室中做“植物细胞的吸水和失水”实验时，在实验室老师的帮助下，进行了一系列的创新实验，实验步骤和现象如下表：
实验组
5分钟的现象
再过5分钟
滴加清水5分钟
①
0．3g．mL-1蔗糖溶液
x
无变化
质壁分离复原
②
0．5g．mL-1蔗糖溶液
质壁分离
y
无变化
③
1mol·L-1KNO3溶液
质壁分离
质壁分离复原
z
④
1mol·L-1醋酸溶液
无变化
细胞大小无变化
细胞大小无变化
对上表的推断或解释正确的是（ ）
A．ⅹ为质壁分离，结构基础是细胞壁伸缩性大于原生质层
B．y为质壁分离，滴加清水5分钟后无变化是因为细胞吸水速度较慢
C．z为细胞略微增大，液泡颜色略微变浅
D．④组无变化是因为细胞吸水量等于失水量
【答案】C
【分析】
成熟的植物细胞有一大液泡，当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞液中的水分就透过原生质层进入到外界溶液中，由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时，液泡逐渐缩小，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来，既发生了质壁分离。当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中的水分就透过原生质层进入到细胞液中，液泡逐渐变大，整个原生质层就会慢慢地恢复成原来的状态，即发生了质壁分离复原。
【详解】
A、由于0.3g•mL-1蔗糖溶液浓度大于细胞液浓度，且原生质层比细胞壁的伸缩性大，所以x为质壁分离，A错误；
B、由于0.5g•mL-1蔗糖溶液浓度过高，植物细胞失水过多而死亡，所以不能发生质壁分离复原，B错误；
C、由于K+和NO3-能通过主动运输方式进入细胞，所以可导致质壁分离自动复原。滴加清水5分钟后，由于细胞壁的保护作用，细胞不能大量吸水，所以z为细胞略微增大，细胞液颜色略微变浅，C正确；
D、由于醋酸杀死细胞，所以无变化，而不是因为细胞吸水量等于失水量，D错误。
故选C。
5．利用荧光素双醋酸酯（FDA）染色法测定动物细胞的活力，其基本原理是FDA本身无荧光，可自由通过细胞膜，经细胞内酯酶分解产生荧光素，积累在细胞内并能发出绿色荧光，下列相关叙述正确的是（　　）
A．一种物质只能以一种方式进出细胞
B．实验中配制的FDA溶液是一种高渗溶液
C．荧光强度在一定范围内与细胞活力呈负相关
D．荧光素分子能以自由扩散的方式通过细胞膜
【答案】B
【分析】
根据题意，"FDA本身无荧光，可自由通过细胞膜”，说明FDA进入细胞的方式是自由扩散；"细胞内酯酶分 解产生积累在细胞内并能产生绿色荧光的荧光素”，说明荧光素在细胞内，不能出细胞，体现细胞膜的选择透过性。
【详解】
A、一种物质可能以多种方式进出不同细胞，如葡萄糖进入红细胞的方式为协助扩散，进入小肠上皮细胞的方式为主动运输，A错误；
B、根据试题分析，FDA进入细胞的方式是自由扩散，而自由扩散是从高浓度向低浓度扩散，故实验中配制的FDA溶液是一种高渗溶液，B正确；
C、一定范围内，细胞活力越大，FDA通过细胞膜就越多，经细胞内酯酶分解产生荧光素就越多，即荧光强度在一定范围内与细胞活力呈正相关，C错误；
D、据题意“经细胞内酯酶分解产生荧光素，积累在细胞内并能发出绿色荧光”分析可知，荧光素分子是细胞内产生的，在细胞内积累，不能出细胞，D错误。
故选B。
6．将形状，生理状况和质量均相同的新鲜马铃薯条随机均分，分别放到甲、乙，丙、丁4种不同浓度的蔗糖溶液中，4h后测量各组薯条的质量，平均质量变化如图所示。下列相关叙述正确的是（ ）

A．实验开始时，浓度最高的蔗糖溶液是甲溶液
B．4h后，丁溶液的浓度高于其实验开始时的浓度
C．4h后，乙溶液中的薯条细胞液浓度低于甲中的
D．4h后，向丙溶液中加入适量清水，薯条的质量可能会增大
【答案】D
【分析】
植物细胞吸水和失水的条件：
外界溶液浓度高，细胞失水，外界溶液的质量变多；外界溶液浓度低，细胞吸水，外界溶液的质量减少；外界溶液和细胞液是等浓度溶液，细胞吸水和失水处于动态平衡，外界溶液的质量不变。
【详解】
A、图中，丁组中薯条的质量减少最多，说明细胞失水量最多，即实验开始时丁溶液浓度最高，A错误；
B、由于丁溶液中薯条减少最多，说明薯条在该溶液中失水最多，因此，4h后，丁溶液的浓度低于其实验开始时的浓度，B错误；
C、4h后，乙溶液中的薯条比甲溶液 中的薯条增加的少，说明乙溶液中的薯条吸水量少于甲溶液中，即甲溶液中的薯条细胞吸收了更多的水，因此，乙溶液中薯条细胞液浓度高于甲中的，C错误；
D、4h后，向丙溶液中加入适量清水，则丙溶液浓度下降，可能会导致薯条细胞液浓度高于外界溶液，薯条细胞吸水，因此，薯条的质量可能会增大，D正确
故选D。
7．透析袋通常是由半透膜制成的袋状容器。现将淀粉溶液和葡萄糖溶液分别装入透析袋（淀粉无法通过），再放于清水中，并在A组透析袋外的清水中加入适量碘—碘化钾溶液，实验装置如图所示。将A、B两组静置12小时后，下列相关叙述正确的是（ ）

A．A试管内清水处的溶液将变蓝
B．A透析袋内的溶液可能变蓝
C．取B组透析袋外的溶液滴加斐林试剂会出现砖红色沉淀
D．取B组透析袋内的溶液滴加斐林试剂会出现砖红色沉淀
【答案】B
【分析】
1、要发生渗透作用，需要有半透膜和膜两侧溶液具有浓度差。水分子总是从浓度低的一侧通过半透膜向浓度高的一侧扩散。
2、检测生物组织中的还原糖，可用斐林试剂，斐林试剂与还原糖在热水浴条件下反应生成砖红色沉淀。
【详解】
A、甲烧杯中透析袋内的淀粉液浓度大于烧杯中蒸馏水的浓度，且淀粉不可以通过透析袋，所以清水处的溶液不会变蓝，A错误；
B、甲烧杯中的淀粉不能通过透析袋，而碘-碘化钾可以通过透析袋，所以甲烧杯中透析袋内的溶液变为蓝色，B正确；
CD、斐林试剂与还原糖需要在热水浴条件下反应生成砖红色沉淀，乙烧杯中透析袋内、外的溶液都不会出现砖红色沉淀，CD错误。
故选B。
8．甲和乙为取自某植物根尖成熟区的两个生理状况和大小几乎完全相同的细胞，现将甲和乙分别置于浓度为 C1和 C2的蔗糖溶液中（C1