内容正文:
课时跟踪练(6) 水进出细胞的原理
一、选择题
1.将人的红细胞放入不同浓度的氯化钠溶液中,一段时间后,红细胞将会发生不同的变化。下列叙述正确的是 ( )
A.若放入质量分数为0.9%的氯化钠溶液中,没有水分子进出细胞,红细胞形态不变
B.若放入高于质量分数为0.9%的氯化钠溶液中,红细胞失水皱缩
C.若放入低于质量分数为0.9%的氯化钠溶液中,红细胞一定会由于吸水而涨破
D.红细胞的细胞膜与半透膜一样,只允许小分子物质通过,大分子不能通过
B 解析:0.9%的氯化钠溶液是细胞的等渗溶液,则若放入0.9%的氯化钠溶液中,水分子进出平衡,细胞形态不变,A错误;若放入高于0.9%的氯化钠溶液中,细胞外液的浓度大于细胞质的浓度,红细胞失水皱缩,B正确;若放入低于0.9%的氯化钠溶液中,红细胞会吸水膨胀,但吸水量不一定导致细胞涨破,C错误;一些大分子物质也能通过细胞膜,如蛋白质等,D错误。
2.(2025·云南丽江模拟)右图为显微镜下某植物细胞在质量分数为30%的蔗糖溶液中的示意图。下列叙述错误的是 ( )
A.若将该细胞置于清水中,a基本不变
B.若将该细胞置于质量分数为40%的蔗糖溶液中,b/a的值将变小
C.b/a的值能表示细胞失水的程度
D.a、b分别表示细胞和液泡的长度
D 解析:图中细胞处于质壁分离状态,由于细胞壁的伸缩性较小,因此,将该细胞置于清水中时,a基本不变,A正确;若将该细胞置于质量分数为40%的蔗糖溶液中,与图示相比,a基本不变,但因失水更多而使b减小,所以b/a的值将变小,B正确;b/a的值可表示细胞失水的程度,C正确;图中a表示的是细胞的长度,b表示的是原生质体的长度,D错误。
3.为研究植物细胞质壁分离现象,某同学将不同植物材料放入一定浓度的蔗糖溶液中,一段时间后观察到细胞发生了质壁分离现象。下列说法错误的是 ( )
A.与白色花瓣相比,采用红色花瓣更有利于实验现象的观察
B.用黑藻叶片进行实验时,叶绿体的存在不利于实验现象的观察
C.在紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同
D.蔗糖和H2O都能自由通过植物细胞的细胞壁
B 解析:与白色花瓣相比,采用红色花瓣有颜色的对比,更有利于实验现象的观察,A正确;用黑藻叶片进行实验时,叶绿体的存在使原生质层呈绿色,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细胞的细胞液浓度不一定相同,故用相同浓度的蔗糖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;细胞壁具有全透性,蔗糖和H2O都能自由通过植物细胞的细胞壁,D正确。
4.(2025·福建福州模拟)科研人员将人的红细胞分别置于蒸馏水及4种等渗溶液中,测定红细胞溶血(红细胞破裂)所需的时间,结果如下图所示。据图分析,下列说法正确的是 ( )
A.不同物质的运输速率取决于膜上转运蛋白的数量
B.与乙醇溶液相比,处在丙酮溶液中的红细胞吸水更快
C.红细胞对各种物质的吸收体现了细胞膜具有一定的流动性
D.处于氯化铵溶液中的红细胞溶血时间最长可能与红细胞无法吸收Cl-和NH有关
B 解析:甘油、乙醇、丙酮的运输与膜上转运蛋白的数量无关,A错误;乙醇和丙酮溶液中红细胞吸水的速度大小关系为丙酮>乙醇,B正确;红细胞对各种物质的吸收体现了细胞膜的选择透过性,C错误;处于氯化铵溶液中的红细胞溶血时间最长说明红细胞吸收Cl-和NH的速率较慢,D错误。
5.淡化海水可以采用反渗透技术。反渗透技术通过对半透膜一侧的海水施加压力,让水分子可以通过半透膜,但其他物质不能通过,如右图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.动物细胞的细胞膜和植物细胞的原生质层相当于一层半透膜
B.反渗透技术淡化海水时,水分子从低浓度溶液移向高浓度溶液
C.反渗透技术淡化海水一段时间后,图中淡水一侧的液面上升
D.在未施加压力的情况下,水分子总体从淡水向海水移动
B 解析:动物细胞的细胞膜和植物细胞的原生质层都有选择透过性,相当于一层半透膜,A正确;反渗透技术通过对半透膜一侧的海水施加压力,让水分子可以通过半透膜,故淡化海水时,水分子从高浓度溶液移向低浓度溶液,B错误;反渗透技术淡化海水一段时间后,淡水中水分子增多,因此图中淡水一侧的液面上升,C正确;在未施加压力的情况下,海水的浓度更大,水分子总体从淡水向海水移动,D正确。
6.(2025·湖南长沙模拟)将若干生理状况基本相同,长度为4 cm的鲜萝卜条分为四组,分别置于清水(对照组)和浓度相同的三种溶液中(实验组),尿素溶液、KNO3溶液和蔗糖溶液分别编号为1、2、3组。测量每组萝卜条的平均长度,结果如下图。据图分析,下列叙述正确的是 ( )
A.1组中的尿素分子和2组中的K+、NO都进入了细胞,但进入的方式不同
B.3组中,如果一直增大蔗糖溶液浓度,萝卜条就会一直缩短
C.实验组中都发生了质壁分离和复原现象
D.对照组中水分子在前15 min进入了细胞,15 min之后不再进入
A 解析:1组中尿素分子进入细胞的方式是自由扩散,而K+、NO进入细胞的方式是主动运输,A正确;3组中,如果一直增大蔗糖溶液浓度,可能会导致细胞过度失水死亡,且由于细胞壁的支持作用,萝卜条不可能无限缩短,B错误;蔗糖溶液组的细胞只发生质壁分离,没有复原,C错误;对照组中水分子在前15 min进细胞多于出细胞,15 min之后水分子仍进入细胞,只是水分子进出细胞处于动态平衡,D错误。
7.耐盐碱水稻是指能在盐质量分数为0.3%以上的盐碱地生长的水稻品种。现有普通水稻和耐盐碱水稻若干,由于标签损坏无法辨认类型,某生物兴趣小组使用0.3 g·mL-1的KNO3溶液分别处理两组水稻细胞,结果如图所示。下列叙述正确的是 ( )
A. Ⅱ 组水稻原生质体的体积增加,说明 Ⅱ 组水稻为耐盐碱水稻
B. Ⅱ 组水稻的曲线不能无限上升仅受限于细胞壁的伸缩性
C.a→b段, Ⅰ 组水稻细胞的吸水能力逐渐减弱
D.b→c段是由于 Ⅰ 组细胞在b点时开始主动吸收K+、NO
A 解析:在0.3 g·mL-1的KNO3溶液中, Ⅱ 组水稻的原生质体体积增加,说明 Ⅱ 组水稻可以从外界环境中吸收水分,属于耐盐碱水稻,A正确; Ⅱ 组水稻的曲线不能无限上升除受限于细胞壁的伸缩性外,还受到细胞内外溶液浓度差的影响,B错误;a→b段, Ⅰ 组水稻的原生质体体积减小,说明细胞失水,细胞液浓度增加,吸水能力逐渐增强,C错误;细胞在一开始就能主动吸收K+和NO,使b→c段细胞液浓度高于外界溶液浓度,细胞吸水,因此细胞会发生质壁分离的复原,D错误。
8.为探究茉莉酸对离体培养的成熟的胡杨细胞质壁分离的影响,将细胞分别移至不同的培养液中继续培养3天,结果如下表,下列叙述错误的是 ( )
A.成熟的胡杨细胞可通过渗透作用吸水和失水
B.质壁分离的胡杨细胞液泡体积变小,茉莉酸对NaCl引起的胡杨细胞质壁分离有抑制作用
C.NaCl和茉莉酸为该实验自变量,细胞形态是因变量,结论是NaCl和茉莉酸对实验都起作用
D.①和③都是对照组,②为实验组,通过③①②顺序用一个细胞可构成自身对照
D 解析:根据题干信息和表格内容分析,①组部分细胞发生了质壁分离,说明成熟的胡杨细胞通过渗透作用吸水和失水,A正确;质壁分离过程中,细胞失水,导致液泡体积变小,由①②组实验结果可以看出,茉莉酸对NaCl引起的胡杨细胞质壁分离有抑制作用,B正确;由表格信息可知,实验的自变量为是否加入NaCl、茉莉酸,因变量是细胞是否发生质壁分离,C正确;③是对照组,①②是实验组,通过③①②顺序用一个细胞可构成自身对照,D错误。
二、非选择题
9.将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质A溶液中,发现其原生质体的体积变化趋势如下图所示。据图和所给信息回答下列问题:
(1)a→b段,由于物质A溶液的渗透压________(填“大于”“小于”或“等于”)细胞液的渗透压,原生质体相对体积减小;在这个过程中,该成熟植物细胞会发生____________现象且该现象不会发生在动物细胞中。
(2)在物质A溶液中,b点后,原生质体相对体积不断增大,原因是从____________(填“a点”“a→b段”或“b点”)开始物质A可以被该成熟植物细胞吸收。
(3)a、c两点所在时刻的植物细胞细胞液浓度是否相等?________(填“相等”或“不相等”),理由是_______________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)若用物质B替代物质A重复实验,得到的曲线a→b段与图示曲线完全重合,则实验刚开始时,物质B的渗透压________(填“略大于”或“略小于”)物质A的渗透压;b点后,得到的曲线对应的纵轴数值不再变化,产生这种现象的主要原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案:(1)大于 质壁分离
(2)a点
(3)不相等 b→c段为细胞的自动复原过程,说明物质A能进入细胞,由于物质A进入了细胞,而a点和c点的原生质体体积相等,所以c点的细胞液浓度大于a点
(4)略小于 物质B不能被该成熟植物细胞直接吸收
解析:(1)a→b段,原生质体相对体积减小,说明细胞失水多于吸水,物质A溶液的渗透压大于细胞液的渗透压;植物细胞细胞壁的伸缩性比原生质层的伸缩性小,会出现质壁分离现象。(2)吸水和吸收离子是两个相对独立的过程,物质A一开始(a点)就能被植物细胞吸收,且b点后细胞液浓度大于外界溶液浓度,细胞吸水而出现自动复原现象。(3)b→c段为细胞的自动复原过程,说明物质A能进入细胞,由于物质A进入了细胞,而a点和c点的原生质体体积相等,故c点的细胞液浓度大于a点。(4)物质A被吸收后,物质A溶液与细胞液的渗透压差和物质B溶液与细胞液的渗透压差基本相等,说明实验刚开始时,物质B的渗透压略小于物质A的渗透压;由于物质B分子不能进入细胞,所以不能发生自动复原现象,即b点后,得到的曲线对应的纵轴数值不再变化。
10.成熟的植物细胞在较高浓度的外界溶液中,会发生质壁分离现象,图a是发生质壁分离的细胞示意图,图b是显微镜下观察到的某一时刻的植物细胞,请据图回答下列问题:
(1)图a中所示结构1是________,2是________,图a中细胞的质壁分离指的是____________和细胞壁的分离,其主要由________(填数字)组成。植物细胞发生质壁分离的内因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)图a中若细胞正在发生质壁分离,则5、6、7的渗透压由大到小依次是________(填数字)。图b中的细胞处于质壁分离状态,则细胞膜和细胞壁之间充满了__________。若将洋葱细胞放入大于细胞液浓度的KNO3溶液中,一段时间后用显微镜观察,发现该细胞未发生质壁分离,其原因可能是该细胞____________(填序号)。
①是死细胞 ②大量吸水 ③是根尖分生区细胞 ④大量失水 ⑤质壁分离后又自动复原
(3)图b是某同学观察植物细胞质壁分离与复原实验时拍下的显微照片,此时细胞液浓度__________(填“大于”“等于”“小于”或“不能确定”)外界溶液浓度。
(4)将形状大小相同的红心萝卜A和红心萝卜B的幼根各5段,分别放在不同浓度的蔗糖溶液(甲~戊)中,一段时间后,取出红心萝卜的幼根称重,结果如图c所示,据图分析:
①红心萝卜B的幼根比红心萝卜A的幼根的细胞液浓度________(填“高”或“低”)。
②在甲蔗糖溶液中加入适量的清水,一段时间之后,水分子进入红心萝卜A的速率会____________(填“不变”“逐渐变大”或“逐渐变小”),原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案:(1)细胞壁 细胞膜 原生质层 2、4、5 原生质层相当于半透膜,原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大
(2)6、5、7 外界溶液 ①③⑤
(3)不能确定
(4)①低 ②逐渐变小 据图可知,现在蔗糖溶液甲的浓度与红心萝卜A的细胞液浓度相等,在蔗糖溶液甲中加入适量的清水,外界溶液浓度降低,红心萝卜A吸水使细胞液浓度下降,吸水能力降低
解析:(1)图a中1是细胞壁,2是细胞膜。质壁分离指的是细胞壁和原生质层相分离,原生质层由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质组成,即图中的2、4、5。植物细胞发生质壁分离的内因是原生质层相当于半透膜,原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大。(2)6是外界溶液,5是细胞质,7是细胞液,当细胞液的浓度小于外界溶液时,细胞失水,发生质壁分离,故5、6、7的渗透压由大到小依次是6、5、7。由于细胞壁具有全透性,故发生质壁分离后,细胞膜和细胞壁之间充满了外界溶液。植物细胞能通过主动运输的方式吸收K+和NO,因此若洋葱细胞放入高于细胞液浓度的KNO3溶液中,一段时间后用显微镜观察发现该细胞未发生质壁分离,其原因可能是该细胞先发生了质壁分离,然后又自动复原;也可能是该洋葱根尖细胞是死细胞,不发生质壁分离;也可能是选取的材料是洋葱根尖分生区细胞,不含有大液泡,不发生质壁分离。故选①③⑤。(3)根据题意和图示分析可知,图b中的细胞可能处于质壁分离状态,也可能处于质壁分离复原状态,所以此时细胞液浓度与外界溶液浓度的关系有大于、等于或小于三种可能,即不能确定此时细胞液浓度与外界溶液浓度的大小关系。(4)①在相同浓度的蔗糖溶液甲中,红心萝卜A既不吸水也不失水,说明红心萝卜A的细胞液浓度等于蔗糖溶液甲的浓度,而红心萝卜B质量减小,细胞失水,说明红心萝卜B细胞液浓度小于蔗糖溶液甲的浓度,则可推出红心萝卜B比红心萝卜A的细胞液浓度低。②据图可知,现在蔗糖溶液甲的浓度与红心萝卜A的细胞液浓度相等,在蔗糖溶液甲中加入适量的清水,外界溶液浓度降低,红心萝卜A吸水使细胞液浓度下降,吸水能力降低,故一段时间后,水分子进入红心萝卜A的速率会逐渐变小。
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