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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)(山东泰安模拟,2分)将生鸡蛋的大头去掉蛋壳且保持壳膜完好,小头开个小孔让蛋清和蛋黄流出。将蛋壳内灌入一定量的质量浓度为15%的蔗糖溶液,然后放在盛有清水的烧杯中,并将此时的吃水线用铅笔标记在烧杯上。下列分析正确的是( )
A.壳膜相当于渗透装置中的半透膜,二者都具有选择透过性
B.因为清水进入壳膜中,半小时后铅笔线将高于烧杯的水面
C.若将清水换成质量浓度为15%的NaCl溶液,则蛋壳先上浮后下沉
D.当蛋壳内的液面不再发生变化时,壳膜两侧的溶液浓度相等,水分子不再进出
答案:C
解析:本实验中壳膜相当于渗透装置中的半透膜,但只有壳膜具有选择透过性,半透膜无选择透过性,故A项错误。由于壳膜内的蔗糖溶液浓度大于外界溶液的浓度,烧杯中的清水会透过壳膜进入蛋壳,壳内水增多,使蛋壳下沉,烧杯水面升高,所以半小时后铅笔线低于烧杯的水面,故B项错误。若将清水换成质量浓度为15%的NaCl溶液,由于NaCl的相对分子质量较小,且在水中的存在形式是Na+和Cl-,在质量浓度相同的情况下,15%的NaCl溶液中的溶质微粒更多,所以壳膜内蔗糖溶液的渗透压小于外界NaCl溶液的渗透压,壳膜内的水分子会透过壳膜进入烧杯中,导致蛋壳上浮;由于Na+和Cl-都可以通过壳膜,水分子随之进入壳膜内,蛋壳下沉,故C项正确。由于蔗糖分子不能通过半透膜,所以当蛋壳内的液面不再发生变化时,壳膜两侧的溶液浓度不相等,蛋壳内的溶液浓度大于烧杯内溶液浓度,此时单位时间内进出壳膜的水分子数目相等,即达到渗透平衡状态,故D项错误。
b.溶质能透过半透膜的装置分析
(2)(湖北武汉联考,2分)如图所示的U形管中,实验开始时两侧液面等高,半透膜只允许水分子和单糖通过,下列说法正确的是( )
A.A侧加入0.3 g/mL蔗糖溶液,B侧加入0.3 g/mL果糖溶液,A侧液面先升高后降低
B.A侧加入0.5 g/mL果糖溶液,B侧加入0.3 g/mL蔗糖溶液,平衡时B侧高于A侧
C.A侧和B侧同时加入0.3 g/mL蔗糖溶液后,B侧再加入少量蔗糖酶,平衡时两侧液面相等
D.A侧加入0.5 g/mL果糖溶液,B侧加入蒸馏水,平衡时A侧液面高于B侧
答案:B
解析:由于蔗糖的相对分子质量大于果糖,所以质量浓度相同的蔗糖溶液和果糖溶液比较,单位体积的蔗糖溶液的物质的量浓度小于果糖溶液的物质的量浓度,且水分子比果糖分子更容易通过半透膜。A侧加入0.3 g/mL蔗糖溶液,B侧加入0.3 g/mL果糖溶液,开始时,B侧溶液物质的量浓度大于A侧,由A侧进入B侧的水分子数多于由B侧进入A侧的水分子数,B侧液面升高。由于半透膜只允许水分子和单糖通过,蔗糖不能通过半透膜,所以一段时间后,随着果糖分子进入A侧,A侧溶液物质的量浓度大于B侧,由B侧进入A侧的水分子数多于由A侧进入B侧的水分子数,A侧液面随后升高,因此A侧液面先降低后升高,故A项错误。根据A项分析可知,A侧加入0.5 g/mL果糖溶液,B侧加入0.3 g/mL蔗糖溶液,由于A侧溶液物质的量浓度大于B侧,所以A侧液面先升高;随着果糖分子进入B侧,一段时间后,B侧溶液物质的量浓度大于A侧,由A侧进入B侧的水分子数多于由B侧进入A侧的水分子数,B侧液面升高,因此平衡时B侧液面高于A侧,故B项正确。A侧和B侧同时加入0.3 g/mL蔗糖溶液后,B侧再加入少量蔗糖酶,蔗糖酶能够将B侧的蔗糖分子水解产生葡萄糖分子和果糖分子,葡萄糖分子和果糖分子均能够通过半透膜进入A侧,使A侧溶液物质的量浓度大于B侧,此时由B侧进入A侧的水分子数多于由A侧进入B侧的水分子数,A侧液面升高,因此平衡时A侧液面高于B侧,故C项错误。A侧加入0.5 g/mL果糖溶液,B侧加入蒸馏水,A侧溶液物质的量浓度高于B侧,由B侧进入A侧的水分子数多于由A侧进入B侧的水分子数,A侧液面升高;由于果糖分子可通过半透膜,因此一段时间后两侧的浓度相同,液面相等,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
(3)(2022湖北真题,2分)哺乳动物成熟红细胞的细胞膜含有丰富的水通道蛋白,硝酸银(AgNO3)可使水通道蛋白失去活性。下列叙述错误的是( )
A.经AgNO3处理的红细胞在低渗蔗糖溶液中会膨胀
B.经AgNO3处理的红细胞在高渗蔗糖溶液中不会变小
C.未经AgNO3处理的红细胞在低渗蔗糖溶液中会迅速膨胀
D.未经AgNO3处理的红细胞在高渗蔗糖溶液中会迅速变小
答案:B
解析:经AgNO3处理的红细胞,水通道蛋白失去活性,但水可以通过自由扩散进出细胞,因此该细胞在低渗蔗糖溶液中会吸水膨胀,在高渗