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第9课 细胞的物质输入和输出
普查与练习 9Ⅰ 渗透作用与物质跨膜运输方式
1.不同渗透装置中液面的变化
a.溶质不能透过半透膜的装置分析
(1)(多选)(2023改编,3分)图1是渗透作用装置示意图(水分子可以自由透过玻璃纸,而蔗糖分子则不能),实验开始时漏斗管内外液面持平。下列相关叙述错误的是( )
A.玻璃纸是一种半透膜,具有选择透过性
B.水分子由蔗糖溶液渗出玻璃纸的速率,可用图2表示
C.蔗糖溶液浓度不断下降直至稳定,可用图2来表示
D.漏斗管内液面高度不断增大直至稳定,可用图3来表示
答案:AB
解析:玻璃纸是一种半透膜,一些物质可以透过,而另一些物质不能透过,但玻璃纸不具有选择透过性,故A项错误,符合题意。水分子由蔗糖溶液渗出玻璃纸外的速率小于从蒸馏水进入玻璃纸内的速率,随着玻璃管内液面的不断上升,水分子由蔗糖溶液渗出玻璃纸外的速率应该越来越大,不可以用图2表示,故B项错误,符合题意。刚开始时玻璃纸两侧的渗透压相差较大,水分子渗入玻璃纸内的速率较大,玻璃管内液面上升的速率和蔗糖溶液浓度下降的速率也较大,随着蔗糖溶液浓度的降低和玻璃管内液面的升高,水分子由蒸馏水渗入玻璃纸内的速率减小,玻璃管内液面上升的速率和蔗糖溶液浓度下降的速率都逐渐降低,直至稳定,因此蔗糖溶液浓度和玻璃管内液面高度随时间的变化曲线可分别用图2和图3表示,故C、D项正确,不符合题意。
b.溶质能透过半透膜的装置分析
(2)(经典题,2分)如图为渗透作用实验装置,其中半透膜只允许水分子和单糖分子通过。向a侧加入质量分数为5%的蔗糖溶液,向b侧加入质量分数为5%的葡萄糖溶液,初始状态如图所示,则刚开始的短时间内和最终的液面高低分别为( )
A.a高于b,a高于b B.a高于b,a低于b
C.a低于b,a高于b D.a低于b,a低于b
答案:C
解析:分析题图可知,初始时U形管两侧液面一样高,由于葡萄糖的相对分子质量小于蔗糖,所以质量分数为5%的蔗糖溶液和葡萄糖溶液相比较,单位体积的蔗糖溶液中水分子数多于葡萄糖溶液中水分子数,且水分子比葡萄糖分子更容易透过半透膜。因此,开始时a侧→b侧的水分子数多于b侧→a侧的水分子数,b侧液面升高。但随后葡萄糖分子通过半透膜进入a侧,使a侧溶液浓度大于b侧,b侧→a侧的水分子数多于a侧→b侧的水分子数,最终a侧液面又升高,故C项符合题意。
c.渗透装置的变式分析
(3)(2023汇编,2分)某同学设计的渗透作用实验的装置如图所示(开始时状态),烧杯中盛放有蒸馏水,图中猪膀胱膜只允许单糖透过。倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液,一段时间后再加入微量蔗糖酶。下列有关该实验的描述正确的是( )
A.漏斗中液面开始时先上升,加酶后即下降
B.漏斗中液面先上升,加酶后继续上升,然后下降,最后保持内外液面基本相平
C.加酶前后,在烧杯中都可以检测出蔗糖
D.加酶后,可以在烧杯中检测出葡萄糖、果糖和蔗糖酶答案:B
解析:长颈漏斗中先装入蔗糖溶液,由于蔗糖不能通过猪膀胱膜,所以漏斗内液面上升;加入蔗糖酶后,漏斗中的蔗糖水解生成葡萄糖和果糖,漏斗中分子变多,而单糖分子进入烧杯达到半透膜两侧的单糖浓度相同需要一定的时间,所以液面应该继续上升后再下降,最后漏斗内外液面基本相平,故A项错误,B项正确。加酶前,蔗糖分子不能透过猪膀胱膜,因此不能在烧杯中检测到;加酶后,蔗糖被水解,在烧杯中也检测不出来,故C项错误。蔗糖水解的产物为葡萄糖和果糖,单糖可以通过猪膀胱膜,而蔗糖酶是蛋白质,不能通过猪膀胱膜,因此烧杯中可检测出葡萄糖和果糖,不能检测出蔗糖酶,故D项错误。
2.细胞吸水和失水的情况分析
a.动物细胞的吸水和失水与细胞形态的变化
(4)(2019.4浙江,2分)哺乳动物细胞在0.9% NaCl溶液中仍能保持其正常形态。将兔红细胞置于不同浓度NaCl溶液中,一段时间后制作临时装片,用显微镜观察并比较其形态变化。下列叙述正确的是( )
A.在高于0.9% NaCl溶液中,红细胞因渗透作用失水皱缩并发生质壁分离
B.在0.9% NaCl溶液中,红细胞形态未变是由于此时没有水分子进出细胞
C.在低于0.9% NaCl溶液中,红细胞因渗透作用吸水膨胀甚至有的会发生破裂
D.渗透作用是指水分子从溶液浓度较高处向溶液浓度较低处进行的扩散
答案:C
解析:在高于0.9%NaCl溶液中,红细胞因渗透作用失水皱缩,但红细胞无细胞壁,不会发生质壁分离,故A项错误。在0.9%NaCl溶液中,红细胞形态未变是由于水分子进出细胞膜达到动态平衡,而不是没有水分子进出细胞,故B项错误。在低于0.9%NaCl溶液中,红细胞会吸水膨胀,甚至会涨破,故C项正确。渗透作用是指水分子或其他溶剂分子从低浓度的溶液通过半透膜向高浓度溶液进行的扩散,故D项错误。
b.植物