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第7讲　物质出入细胞的方式
[考纲要求]　
1.物质出入细胞的方式(Ⅱ)。
2.实验：观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原。
一、扩散和渗透
1．扩散
(1)概念：分子或离子从高浓度处向低浓度处运动的现象；
(2)结果：使物质分子分布均匀，直到平衡。
2．渗透
(1)概念：水分子通过膜的扩散。
(2)方向：从水分子数相对较多的一侧进入水分子数相对较少的一侧。
[判一判]
下列现象属于渗透作用的是
(1)水分子通过植物细胞的细胞壁 (　×　)
(2)水分子或其他溶剂分子通过细胞膜 (　√　)
(3)蔗糖分子通过细胞壁 (　×　)
(4)水分子或其他溶剂分子通过液泡膜 (　√　)
(5)水分子或其他溶剂分子通过质膜及其以内部分 (　√　)
(6)干大豆种子泡在清水中逐渐胀大 (　×　)
(7)暑天新鲜蔬菜在空气中萎蔫 (　×　)
二、物质出入细胞的方式
1．跨膜运输
(1)名称：a.简单扩散；b.主动转运；c.易化扩散。
被动转运指的是：a、c。
(2)特点：①高浓度→低浓度：a、c，低浓度→高浓度：b；
②需要载体蛋白：b、c；不需要载体蛋白：a；
③消耗ATP：b，不消耗ATP：a、c。
2．非跨膜运输
(1)种类：胞吞和胞吐。
(2)特点：①运输物质需要被质膜包裹。
②运输过程需消耗能量。
(3)实例：变形虫的摄食、递质的分泌。
[连一连]
考点一　聚焦渗透系统及其应用
1．对比分析成熟植物细胞是一个渗透系统
渗透作用模型 植物细胞与外界溶液形成的渗透系统
图解
水扩散的方向 低浓度溶液→高浓度溶液
2．渗透作用原理的拓展应用
(1)比较不同溶液浓度大小
漏斗内 烧杯内
溶液浓度 M N
现象及结论 ①若漏斗内液面上升，则M>N②若漏斗内液面不变，则M＝N③若漏斗内液面下降，则M(2)验证渗透作用发生的条件
(3)探究物质能否通过半透膜(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
易错警示　关于渗透系统的3点易错辨析
(1)半透膜不同于选择透性膜
①膜的性质不同：前者可以是生物性的选择透性膜，也可以是无生命的物理性膜。后者是具有生命的生物膜。
②决定物质是否通过的原因不同：物质能否通过前者，是由分子大小决定的。后者的选择透性是由其上的载体蛋白决定的，细胞死亡或载体蛋白失活后，其选择透性丧失。
(2)渗透是特殊形式的扩散：扩散指物质从高浓度区域向低浓度区域的运动。而渗透特指水分子或其他溶剂分子通过半透膜进行的扩散。
(3)溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度：如10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液的质量浓度相等，但10%蔗糖溶液的物质的量浓度小，故水可通过半透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。
1．如图所示的渗透装置中，开始时的液面高度为a，停止上升时的高度为b，若每次停止上升后都将玻璃管中高出烧杯液面的部分吸出，则a、b液面间的高度差与吸出蔗糖溶液的次数之间的关系是 (　　)
答案　B
解析　每吸出一次，蔗糖溶液浓度就减小一次，而a、b液面的高度差是由半透膜内外溶液浓度差决定的，随着吸出次数的增加，内外浓度差越来越小，所以a、b液面高度差也越来越小。
2．某同学设计渗透装置如图所示(开始时状态)，烧杯中盛放有蒸馏水，图中猪膀胱膜允许单糖透过。倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液，一定时间后再加入蔗糖酶。该实验过程中最可能出现的是 (　　)
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
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　加酶前，漏斗内溶液浓度高于漏斗外，水分子向漏斗内部扩散的较多，漏斗液面上升；加酶后，蔗糖水解为单糖，摩尔浓度增大，使液面继续上升，后随着单糖逐渐进入烧杯，而使漏斗内溶液浓度下降，液面下降。
“U”型管中水分子移动方向的分析
1.
膜两侧溶液中浓度高的一侧渗透压高，低的一侧渗透压低，水分子由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。
2．两侧溶液中的溶质是否能通过半透膜，若不能，则只是高浓度一侧液面升高；若能，则先是高浓度一侧液面升高，随后另一侧液面升高，最后两侧液面持平。
3．如果溶质分子不能透过半透膜，在达到渗透平衡时，一般两侧溶液的浓度并不相等，因为液面高的一侧形成的静水压，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。考点二　聚焦物质出入细胞的方式及影响因素
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1．根据图解确定物质跨膜运输方式
2．物质出入细胞方式的综合比较
项目 离子和小分子物质 大分子和颗粒性物质
简单扩散 易化扩散 主动转运 胞吞 胞吐
运输方向 高浓度→低浓度 高浓度→低浓度 低浓度→高浓度 细胞外→细胞内 细胞内→细胞外
运输动力 浓度差 浓度差 能量(ATP) 能量(ATP) 能量(ATP)
载体蛋白 不需要 需要 需要 不需要 不需要
实例 水、CO2、甘油、脂肪酸、乙醇、苯、尿素等 红细胞吸收葡萄糖等 K＋、Na＋等离子，小肠吸收氨基酸、葡萄糖等 白细胞吞噬病菌、变形虫摄取食物颗粒等 各种分泌蛋白，如抗体、消化酶、蛋白质类激素等
易错警示　有关物质出入细胞的8个“不要漏掉”
(1)需要载体蛋白协助的运输方式除主动转运外不要漏掉易化扩散。
(2)消耗能量的运输方式除主动转运外不要漏掉胞吞和胞吐。
(3)从高浓度到低浓度的运输方式除简单扩散外不要漏掉易化扩散，有些主动转运也可以从高浓度到低浓度运输。
(4)影响易化扩散运输速率的因素除载体蛋白数量外不要漏掉浓度差。
(5)与主动转运有关的细胞器除供能的线粒体外不要漏掉载体蛋白的合成场所——核糖体。
(6)运输速率与O2浓度无关的运输方式除简单扩散外不要漏掉易化扩散。
(7)胞吞(吐)的大分子物质穿过细胞膜的层数为0，因为该过程是通过膜的融合将物质转入或转出细胞的。
(8)RNA和蛋白质等大分子物质进出细胞核，是通过核孔，而不是通过胞吞、胞吐。
(9)Na＋、K＋等无机盐离子一般以主动转运进出细胞，但也可通过易化扩散或离子通道进出细胞。
3．根据影响跨膜运输因素的曲线确定运输方式
(1)物质浓度
(2)氧气浓度
3．如图表示某生物膜结构，图中A、B、C、D、E、F分别表示某些物质，a、b、c、d表示物质跨膜运输的方式。下列相关叙述中，错误的是 (　　)
A．该生物膜很可能是细胞膜，因为有糖蛋白D
B．a～d中，属于被动转运的是b和c
C．若该生物膜是肝细胞膜，进食6小时后，C代表的胰岛素分泌量会增加
D．因为组成生物膜的分子都是运动的，所以生物膜具有流动性的结构特点
答案　C
解析　物质A、B、C、D分别是蛋白质、磷脂分子、细胞分泌物及糖蛋白，其中蛋白质和磷脂分子是构成生物膜的主要成分。因为具有糖蛋白，所以图中的生物膜很可能是细胞膜。a和d方式中将物质由低浓度一侧运至高浓度一侧，且需要载体蛋白和ATP，所以这两种运输方式属于主动转运；b和c方式中将物质由高浓度一侧运到低浓度一侧，且不需要能量和载体蛋白，所以这两种方式属于被动转运。进食6小时后，血糖浓度会相对较低，此时胰高血糖素分泌量会增加，而不是胰岛素分泌量增加。因为组成生物膜的分子都是运动的，所以生物膜具有流动性的结构特点。
4．将某活组织放入适宜的完全营养液中，置于适宜的条件下培养。培养液中甲、乙两种离子的浓度保持相等且恒定，定期测得细胞中两种离子的含量，得到如图所示曲线。据图分析下列叙述中正确的是 (　　)
A．该组织的细胞吸收甲、乙两种离子的方式分别是简单扩散和主动转运
B．该组织细胞运输离子甲的载体蛋白数量比运输离子乙的数量多
C．两种离子均只能从低浓度的一侧运输到高浓度的一侧
D．曲线m～n段和a～b段表明两种离子浓度的升高抑制了细胞的吸收
答案　B
解析　从图中可以看出，甲、乙曲线随时间的变化是：细胞内离子浓度超过细胞外离子浓度，因此对两者的吸收都是主动转运的方式，A项不正确；在相同的时间内，甲曲线表示的浓度高于乙曲线，说明甲离子的吸收速度快，主要原因是载体蛋白的数量相对较多，B项正确；可从图中直接得出：细胞内浓度无论大于或小于细胞外浓度，细胞均能吸收离子，C项不正确；D项中曲线m～n段和a～b段两种离子应该是处于平衡的状态，是由于载体蛋白数量有限引起的，而不是抑制了细胞的吸收，D项不正确。
物质进出细胞的方式及特点的判断方法
1．判断物质进出细胞的方式
(1)根据分子大小与是否需要载体蛋白、能量
(2)根据运输方向：逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动转运。
2．不同因素对主动转运的影响不同
由于主动转运需要载体蛋白参与和消耗呼吸作用释放的能量，因此抑制某载体蛋白活性，则只会导致以该载体蛋白转运的物质运输停止，对其他物质运输不影响；但抑制呼吸作用，所有以主动转运跨膜的物质运输都会受影响。
实验五　观察洋葱表皮细胞的质壁分离及复原
1．实验原理
(1)成熟的植物细胞构成渗透系统可发生渗透作用。
(2)当细胞液浓度<外界溶液浓度时，失水，质壁分离；当细胞液浓度>外界溶液浓度时，吸水，质壁分离复原。
2．实验步骤
易错警示　与细胞质壁分离及复原有关的5个易错点
(1)实验材料的选择
①一般不选择细菌细胞，它能发生质壁分离，但现象不明显。
②不能选择动物细胞，它无细胞壁，不能发生质壁分离现象。
(2)实验试剂使用
①使用浓度过高的蔗糖溶液(0.5 g/mL)，质壁分离现象明显，但不能复原，因为溶液浓度过高，细胞过度失水而死亡。
②使用质量浓度为1 mol·L－1的KNO3溶液，因为K＋和NO可被细胞吸收，使细胞液浓度增大，所以细胞先发生质壁分离后又自动复原。(尿素、甘油、乙二醇等现象同上)
(3)发生质壁分离时在细胞壁和细胞膜之间充满的是外界溶液，原因是细胞壁具有全透性。
(4)质壁分离与复原过程中水分移动是双向的，总结果是单向的。
(5)本实验用显微镜观察了三次，第一次与第二次形成对照，第三次与第二次形成对照，该对照方法为自身对照。
5．把数条5 cm长的马铃薯条分别浸在蒸馏水和不同浓度的蔗糖溶液中，每隔一段时间测量马铃薯条的长度。如图显示马铃薯条在不同浓度溶液中长度改变的百分率。下列相关叙述错误的是 (　　)
A．马铃薯条通过渗透吸(失)水改变其长度
B．在0.10M蔗糖溶液中马铃薯细胞质壁分离
C．马铃薯细胞液浓度相当于0.30M的蔗糖溶液
D．在0.40M蔗糖溶液中马铃薯细胞失水皱缩
答案　B
解析　据图分析，马铃薯条浸在0.30M的蔗糖溶液中其长度基本不变，说明马铃薯细胞液浓度相当于0.30M的蔗糖溶液。浸在低于0.30M的蔗糖溶液中，马铃薯细胞通过渗透作用吸水膨胀，其长度增加；浸在高于0.30M的蔗糖溶液中，马铃薯细胞通过渗透作用失水皱缩，质壁分离，其长度缩短。
6．为探究植物A能否移植到甲地生长，某生物学研究性学习小组通过实验测定了植物A细胞液的浓度，实验结果如下表。为保证植物A移植后能正常生存，则甲地土壤溶液的浓度应 (　　)
浓度(mol/L) 0.15 0.2 0.25 0.3
质壁分离状态 不分离 刚分离 显著分离 显著分离
A．≤0.15 mol/L B．≤0.2 mol/L
C．≥0.2 mol/L D．≥0.3 mol/L
答案　A
解析　当植物细胞液浓度小于周围土壤溶液浓度时，细胞会失水发生质壁分离，植物将不能正常生存。由表中信息可知，该植物细胞液的浓度介于0.15 mol/L和0.2 mol/L之间。因此，为保证植物移植后能正常生存，甲地土壤溶液的浓度应≤0.15 mol/L。
质壁分离实验的拓展应用
1．判断成熟植物细胞是否有生物活性
＋
　　　　　　
　　　　　　 镜检
2．测定细胞液浓度范围
＋
镜检
细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的蔗糖溶液浓度之间
3．比较不同植物细胞的细胞液浓度
＋
　　 镜检
发生质壁分离所需时间越短，细胞液浓度越小，反之则细胞液浓度越大
4．鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)
＋
　　　　
镜检
序号 错因分析 正确答案 序号 错因分析 正确答案
① 表述不完整，没有答出检测原理 活的成熟植物细胞质膜及其以内部分相当于一层半透膜，细胞液和外界溶液存在浓度差时，就会发生质壁分离和复原现象，而死的植物细胞的质膜及其以内部分已失去选择透性变为全透性，不能发生质壁分离和复原现象 ② 表述不具体，没有指出观察目标是什么 紫色的中央液泡
③ 不能简化答案 质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液 ④ 观察目标不对 质壁分离
⑤ 没有选择正确的观察目标 分别从两载玻片的盖玻片一侧滴入清水，用吸水纸从另一侧吸引，这样重复几次。在高倍镜下观察两装片中细胞的质壁分离复原情况 ⑥ 该实验为验证性实验，对实验的结果和结论不需要分类讨论 结果：活的紫色洋葱鳞片叶表皮细胞在0.3 g/mL的蔗糖溶液中能发生质壁分离，在清水中又能复原；死的紫色洋葱鳞片叶表皮细胞在0.3 g/mL的蔗糖溶液中不能发生质壁分离，在清水中也不能复原。结论：活的植物细胞能发生质壁分离和复原现象，而死的植物细胞不能发生质壁分离和复原现象
题组一　渗透作用与细胞的吸水和失水
1．(2012·上海卷，22)相对细菌和植物细胞而言，动物细胞离体培养更需关注培养基的渗透压，这是因为动物细胞 (　　)
A．没有细胞壁，对培养基的渗透压更敏感
B．渗透压远高于细菌或植物细胞的渗透压
C．没有成熟大液泡，渗透压调节能力差
D．生长缓慢，各生长阶段对环境的渗透压要求不同
答案　A
解析　动物细胞无细胞壁，培养液渗透压较低，动物细胞会吸水胀破，而植物细胞和细菌细胞含有细胞壁，则不会出现胀破的情况，所以动物细胞培养基要特别关注渗透压，选A。
2.。2011·天津卷，2)将紫色洋葱鳞片叶表皮浸润在0.3 g/mL的蔗糖溶液中，1分钟后进行显微观察，结果如右图。下列叙述错误的是 (　　)
A．图中L是细胞壁，M是液泡，N是细胞质
B．将视野中的细胞浸润在清水中，原生质体会逐渐复原
C．实验说明细胞膜与细胞壁在物质透过性上存在显著差异
D．洋葱根尖分生区细胞不宜作为该实验的实验材料
答案　A
解析　题干所示图像为洋葱鳞片叶表皮细胞发生质壁分离后的图像，L为细胞壁，M为液泡，N为细胞壁和细胞膜之间的物质，不是细胞质，A项错误。将该细胞浸润在清水中，清水浓度小于细胞液浓度，则细胞吸水，发生质壁分离复原现象，B项正确。质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液可透过细胞壁进入细胞，但不透过细胞膜，说明二者在物质透性上存在显著差异，C项正确。洋葱根尖分生区细胞无大液泡，不能发生质壁分离现象，故不能作为该实验的实验材料，D项正确。
3．(2011·新课标全国卷，4改编)撕取紫色洋葱外表皮，分为两份，假定两份外表皮细胞的大小、数目和生理状态一致，一份在完全营养液中浸泡一段时间，浸泡后的外表皮称为甲组；另一份在蒸馏水中浸泡相同的时间，浸泡后的外表皮称为乙组。然后，两组外表皮都用浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液处理，一段时间后表皮细胞中的水分不再减少。此时甲、乙两组细胞水分渗出量的大小，以及水分运出细胞的方式是 (　　)
A．甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞的相等，主动转运
B．甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的高，主动转运
C．甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的低，被动转运
D．甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞的相等，被动转运
答案　C
解析　将两份完全相同的紫色洋葱外表皮细胞分别放入完全营养液和蒸馏水中浸泡相同时间，放入蒸馏水中的外表皮细胞因吸水较多，而使甲组细胞的细胞液浓度大于乙组细胞的细胞液浓度。由于甲组细胞的细胞液与0.3 g/mL蔗糖溶液的浓度差小于乙组细胞的细胞液与0.3 g/mL蔗糖溶液的浓度差，所以乙组细胞水分渗出量多；水分是通过渗透作用进出细胞的，不需要载体蛋白协助也不消耗能量，为被动转运中的简单扩散。
4．(经典高考题)在保持细胞存活的条件下，蔗糖溶液浓度与萝卜条质量变化的关系如图。若将处于b浓度溶液中的萝卜条移入a浓度溶液中，则该萝卜条的质量将 (　　)
A．不变 B．增大
C．减小 D．先增后减
答案　B
解析　b浓度溶液中，萝卜条质量减小，说明萝卜条在失水，重新放在浓度小于b的a浓度溶液中，萝卜条会吸水，质量将增大。
题组二　物质跨膜运输的方式
5．(2012·浙江卷，1)人体肝细胞内CO2分压和K＋浓度高于细胞外，而O2分压和Na＋浓度低于细胞外，上述四种物质中通过主动转运进入该细胞的是 (　　)
A．CO2 B．O2 C．K＋ D．Na＋
答案　C
解析　O2和CO2是气体，可通过简单扩散方式进出细胞，属于被动转运，A、B两项错误；Na＋主要存在于细胞外，在细胞外的浓度远高于细胞内浓度，进入细胞内的运输方式是从高浓度转运至低浓度，属于不消耗细胞呼吸产生的能量的易化扩散，不属于主动转运，D项错误；K＋主要存在于细胞内，其细胞内浓度远高于细胞外浓度，进入细胞时为逆浓度梯度运输，消耗能量的同时，需要载体蛋白的协助，属于主动转运，C项正确。
6.(2010·山东卷，3)如图中曲线a、b表示物质跨(穿)膜运输的两种方式，下列表述正确的是
(　　)
A．脂溶性小分子物质不能通过方式a运输
B．与方式a有关的载体蛋白覆盖于细胞膜表面
C．方式b的最大转运速率与载体蛋白数量有关
D．抑制细胞呼吸对方式a和b的转运速率均有影响
答案　C
解析　分析题目所给曲线图可知：物质a的转运速率与被转运的分子的浓度成正比关系，可判定为简单扩散；物质b在被转运的分子达到一定浓度时，转运速率不再增加，可判定为易化扩散或主动转运，二者都与载体蛋白数量有关。方式a不需要蛋白质的参与；脂溶性小分子物质由于与细胞膜同属于脂类物质，因而可通过简单扩散方式运输；抑制细胞呼吸对方式b的转运速率有影响。
题组三　与渗透作用有关的实验设计
7．(2010·浙江卷，29Ⅱ)为研究兔红细胞在不同浓度NaCl溶液中的形态变化，请根据以下提供的实验材料与用具，写出实验思路，设计记录实验结果及原因分析的表格，并填入相应内容。
材料与用具：兔红细胞稀释液、质量分数为1.5%的NaCl溶液、蒸馏水、试管、显微镜等。
(要求：答题时对NaCl溶液的具体配制，待观察装片的具体制作不作要求)
(1)实验思路：
①
·
·
·
(2)设计一张表格，并将预期实验结果及原因分析填入该表中。
答案　(1)①配制质量分数由低到1.5%的NaCl溶液，分别等量加入各支试管中。
②向上述各支试管中分别加入等量的兔红细胞稀释液，放置一定时间。
③取兔红细胞稀释液和上述试管中的红细胞稀释液制作装片，用显微镜观察并比较红细胞形态的变化。
(2)不同浓度NaCl溶液对兔红细胞形态的影响
NaCl溶液的浓度 红细胞形态的变化 原因分析
低于一定浓度的NaCl溶液 体积变大甚至胀破 红细胞吸水
一定浓度的NaCl溶液 形态未变 进出红细胞的水分子数相等
高于一定浓度的NaCl溶液 皱缩，体积变小 红细胞失水
解析　(1)由题意知，要研究兔红细胞在不同浓度的NaCl溶液中的形态变化，应先配制一系列浓度梯度的NaCl溶液，再用一系列浓度梯度的NaCl溶液分别处理兔红细胞稀释液，再在显微镜下观察红细胞形态的变化及数目。
(2)表格中应有一系列浓度梯度的NaCl溶液、细胞的形态变化及数目、预期实验结果、原因分析等栏目设置，NaCl溶液浓度值可有不同，但需注意有梯度。
8．(经典高考题)某同学进行实验，甲图为实验开始状态，乙图为实验结束状态。请在乙图所示实验结果的基础上继续实验，探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。
增添的实验材料：蔗糖酶溶液、斐林试剂、试管、滴管、水浴锅等。
(1)设计出继续实验的简要步骤：
①________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)预测实验现象并作出结论：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)①向a、b两管分别加入等量蔗糖酶溶液，水浴加热(或隔水加热)U型管至适宜温度，观察a、b两管内液面的变化　②吸取a、b两管内适量液体，分别加入A、B两试管中，并加入本尼迪特试剂，水浴加热，观察A、B试管内有无红黄色沉淀
(2)如果a、b两管液面高度差缩小且A、B试管内均有红黄色沉淀，则蔗糖的水解产物能通过半透膜；如果a、b两管液面高度差增大且A试管内无红黄色沉淀、B试管内有红黄色沉淀，则蔗糖的水解产物不能通过半透膜
解析　目前乙图处于渗透平衡状态，在此结果的基础上继续实验，可能出现以下两种情形：情形1，a管蒸馏水因得到溶质而浓度升高，渗透平衡被打破，b管内的溶剂(水)分子就会通过半透膜扩散到a管中，则a管液面上升；情形2，b管蔗糖溶液因得到溶质而浓度升高，渗透平衡被打破，a管内的溶剂(水)分子就会通过半透膜扩散到b管中，则b管液面上升。根据添加的实验材料可知，本实验要用蔗糖酶水解蔗糖，产生还原糖，还原糖可用本尼迪特试剂进行检测，由蔗糖(二糖)水解成还原糖(单糖)后，溶质的量会增加。如果蔗糖的水解产物能够通过半透膜，符合上述情形1，如果蔗糖的水解产物不能通过半透膜，符合上述情形2。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
渗透作用分析 1
质壁分离与质壁分离复原 2、3、4、5、6、7、8、9、10、11
实验与探究 12、13、14
1．如图所示，图乙是图甲发生渗透作用之后的示意图，图丙是根毛细胞示意图，图丁表示细胞体积随时间变化的曲线。下列叙述错误的是 (　　)
　
A．图甲中①处溶液浓度小于②处溶液浓度
B．图甲和图丙中都有半透膜，两者的本质区别是图丙细胞膜上有载体蛋白，使其具有选
择透性
C．若把图丙所示细胞放在质量分数为5%的NaCl溶液中，在显微镜下连续观察一段时间
发现其发生了质壁分离
D．若把图丙所示细胞放在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，则图丁表示细胞体积随时
间推移而变化的曲线
答案　C
解析　由图乙可知，图甲的渗透装置内部溶液浓度高于外部溶液浓度，即①处溶液浓度小于②处的。载体蛋白的存在使得细胞膜具有选择透性。植物细胞可以吸收Na＋、Cl－，使细胞液浓度升高，所以根毛细胞处于质量分数为5%的NaCl溶液中时会先发生质壁分离，后发生质壁分离复原。将图丙所示根毛细胞放在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中时，细胞渗透失水，体积逐渐缩小，但由于细胞壁的伸缩性有限，体积不会无限收缩，则图丁表示细胞体积随时间推移而变化的曲线。
2．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，结果如图所示。对此现象的推断最合理的是 (　　)
A．清水中的保卫细胞失水导致气孔开放
B．蔗糖进入保卫细胞后，细胞吸水导致气孔关闭
C．清水中的保卫细胞很快出现质壁分离并自动复原
D．蔗糖溶液中的保卫细胞失水导致气孔关闭
答案　D
解析　由图可以看出，在清水中气孔开放，在蔗糖溶液中气孔关闭，推测可能是蔗糖溶液中的保卫细胞失水导致气孔关闭。
3．在一定气候条件下，运用植物细胞质壁分离的实验原理，测试田间作物的细胞液浓度，以此法获得作物代谢情况的必要数据。在此项测试中，自变量是 (　　)
A．制备的系列浓度梯度的检测液
B．作物的细胞液浓度
C．作物细胞质壁分离状态
D．一定的环境温度或其他气候数据
答案　A
解析　变量是实验过程中可以变化的因素，其中由实验者操纵或给定的量称做自变量，选项中制备的系列浓度梯度的检测液属于自变量。植物细胞质壁分离的状态属于因变量。一定的环境温度或其他气候数据属于无关变量。
4．将一新鲜马铃薯块茎切成4根粗细相同且长为5.0 cm的小条，再将这4根马铃薯小条分别放在不同浓度的KNO3溶液中，分两次(浸入30分钟和4小时)测量每一根的长度，结果如图所示，下列结论错误的是 (　　)
A．a中马铃薯细胞通过渗透作用吸水
B．b中马铃薯细胞质壁分离后逐渐复原
C．c中马铃薯细胞质壁分离
D．d中马铃薯细胞外KNO3溶液的浓度增加
答案　D
解析　由图示可以看出，马铃薯小条a的长度增加，说明细胞通过渗透作用吸水，A正确；马铃薯小条b的长度先缩短后复原，说明细胞失水后又吸水，即发生质壁分离后逐渐复原，B正确；马铃薯小条c的长度变短，说明细胞失水，细胞发生质壁分离，C正确；马铃薯小条d的长度变短，说明细胞失水，细胞外KNO3溶液的浓度降低，D错误。
5．将不同植物的三个未发生质壁分离的细胞置于同一蔗糖溶液中，形态不再变化后的细胞图像如图所示。则有关各细胞液浓度的判断正确的是 (　　)
①实验前BA>C　③实验后B≥A＝C　④实验后B>A>C
A．①③ B．②③
C．①④ D．②④
答案　D
解析　细胞A和C发生质壁分离，细胞B未发生质壁分离，说明实验前细胞液B的浓度大于或等于外界蔗糖溶液的浓度。细胞液A和C的浓度均小于外界蔗糖溶液的浓度，又因细胞C失水较多，所以质壁分离前细胞液A的浓度大于细胞液C的浓度，故实验前细胞液浓度大小为B>A>C。实验后，细胞液A和C的浓度均等于外界蔗糖溶液的浓度，但由于细胞失水使外界蔗糖溶液浓度下降，且细胞失水越多，平衡时外界蔗糖溶液浓度越低，故A>C。又因实验后细胞液B的浓度大于或等于原蔗糖溶液浓度，所以实验后B>A>C。
6．取一段长5 cm的葱茎，将其纵切到4 cm处，由于纵切的葱茎使薄壁的皮层细胞摆脱了厚壁的表皮细胞的束缚，皮层细胞扩张得更快，从而使葱茎向表皮外弯曲，切后的形状如图甲所示，将它作为对照。再取另外四段葱茎做同样的处理，将它们分别置于a～d不同浓度的蔗糖溶液中，30分钟后，葱茎形状记录如图乙。据此判断蔗糖溶液浓度的大小为(　　)
　甲
蔗糖溶液 a b c d
葱茎形态
乙
A．a>b>c>d B．a>c>d>b
C．b>d>c>a D．b>a>c>d
答案　B
解析　由题意可知，细胞吸水后皮层细胞扩张得更快，从而向表皮外弯曲；失水后皮层细胞收缩得更快，从而向表皮内弯曲。a、c中葱茎在渗透失水，其中a中失水程度超过c；b中葱茎在渗透吸水；d中基本未变。
7．下列关于细胞膜的流动性和选择透性的叙述，不正确的是 (　　)
A．流动性的基础是组成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大多是流动的
B．选择透性的基础是细胞膜上的载体蛋白和磷脂分子具有特异性
C．细胞的胞吞和胞吐体现了细胞膜的流动性
D．钾离子通过主动转运的形式进入细胞体现了细胞膜的选择透性
答案　B
解析　细胞膜的选择透性的基础是细胞膜上的载体蛋白具有特异性，磷脂分子没有特异性。
8．如图表示细胞膜对不同物质的转运过程及相关的结构。下列哪一项叙述是正确的(　　)
A．a表示发生质壁分离时水分子的主要移动方向
B．b表示神经细胞在受到刺激后细胞膜对Na＋的透性变化特点
C．c过程一定消耗能量
D．效应B细胞能够依靠d识别相应的抗原
答案　C
解析　分析图示，上侧(分布有糖蛋白)为膜的外侧，质壁分离时水分子由膜内到膜外；神经细胞受到刺激后细胞膜对Na＋的通透性改变，大量Na＋内流；c过程由低浓度一侧到高浓度一侧，一定是主动转运，需要消耗能量；效应B细胞不能识别抗原。
9．下图表示动物肌肉细胞细胞膜转运部分物质示意图，与图中信息不相符的是 (　　)
A．甲侧为细胞外，乙侧为细胞内
B．Na＋既可顺浓度梯度运输也可逆浓度梯度运输
C．图示中葡萄糖跨膜运输的直接驱动力不是ATP
D．图示中葡萄糖跨膜运输方式与细胞吸收甘油的方式相同
答案　D
解析　肌细胞不能产生葡萄糖，原因是细胞内的肌糖元不能直接转化成葡萄糖，细胞要不断消耗葡萄糖，所以甲侧为细胞外，乙侧为细胞内；钠离子进入细胞需要载体蛋白但不消耗能量，而运出细胞需要载体蛋白，消耗能量；分析图示可知，葡萄糖进入肌细胞需要载体蛋白协助，由钠离子驱动，而细胞吸收甘油的方式是简单扩散。
10．如图是物质进出细胞方式的概念图，对图示分析正确的是 (　　)
A．据图可确定①为既耗能又需载体蛋白的主动转运
B．⑤⑥两种方式的共同特点是逆浓度梯度运输物质
C．母乳中的免疫球蛋白可通过①③两种方式被吸收
D．果脯腌制时蔗糖进入细胞与③胞吞作用有关
答案　A
解析　物质跨膜运输的方式为主动转运和被动转运，而K＋通过膜的方式为主动转运，因而可确定①为主动转运、②为被动转运，物质非跨膜运输包括胞吞、胞吐两种方式；被动转运是顺浓度梯度运输物质；母乳中的免疫球蛋白通过胞吞方式被吸收；细胞膜具有选择透性，蔗糖不能进入细胞，果脯腌制过程中，细胞已死亡，细胞膜失去选择透性，蔗糖才能进入细胞。
11．用呼吸抑制酶处理红细胞，下列物质吸收量的变化曲线正确的是 (　　)
答案　B
解析　O2、H2O、甘油等通过简单扩散进入红细胞，葡萄糖通过易化扩散进入红细胞，这些过程都不需要消耗能量。氨基酸、K＋通过主动转运进入红细胞，需要消耗能量，用呼吸抑制酶处理红细胞后，红细胞产生的ATP量减少，所以氨基酸、K＋的吸收量也显著减少。
12．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。图甲表示渗透装置吸水示意图，图乙表示图甲中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)。请据图回答下列问题：
　
(1)由图甲漏斗液面上升可知，实验初始时c两侧浓度大小是a________b(大于、小于、等于)。由图乙可知漏斗中溶
液吸水速率在________，最终液面不再上升。当液面不再上升时，c两侧浓度大小是a________b。
(2)图丙中相当于图甲中c结构的是________(填序号)，结构②当中充满的液体是________。此时细胞液的浓度与外界溶液的浓度大小关系是________。
A．细胞液>外界溶液 B．细胞液<外界溶液
C．细胞液＝外界溶液 D．都有可能
(3)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入清水当中，发现细胞液泡体积增大，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，发现细胞液泡体积在增大。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？
________________________________________________________________________。
答案　(1)小于　下降　小于　(2)③④⑤　外界溶液　D
(3)不能　细胞壁对质膜及其以内部分有支持和保护的作用　(4)不一定
解析　(1)漏斗内液面的上升是由细胞吸水引起的，水从溶液浓度低的一侧向浓度高的一侧移动，因此，由图甲中漏斗内液面上升可知，a侧液体的浓度小于b侧；图乙反映的是随吸水时间的延长，漏斗内液面升高的速率逐渐下降，这是由浓度差缩小造成的。考虑到漏斗内液柱压力的作用，当液面不再上升时，a侧的浓度小于b侧。(2)图甲中c为半透膜，在图丙中可将细胞膜③、液泡膜⑤和两层膜之间的细胞质④视作一层半透膜，结构②当中充满的液体是外界溶液；由于无法判断图丙的细胞是在吸水还是失水，因此，无法确定此时细胞液的浓度与外界溶液的浓度大小关系。(3)对于植物细胞而言，由于细胞壁的存在，且细胞壁的弹性有限，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)液泡体积不再增大时，细胞液浓度不一定和外界溶液的浓度相等，原因与(3)小题相同。
13．某校生物实验小组要对动物细胞是否也能通过渗透作用吸水和失水进行实验探究，假如你是其中的一员，请分析回答下列问题：
(1)若作出的实验假设是动物细胞能通过渗透作用吸水或失水，请你说出作出该假设的理论依据： ________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)把下面的实验方案补充完整。
实验仪器、试剂：显微镜、载玻片、取材工具、食盐等。
实验材料：为了便于取材和观察，最好选用人的________(填细胞名称)作为实验材料。
实验步骤：
①配制并选用生理盐水、蒸馏水、9%的食盐溶液。
②在载玻片的中央滴加一滴________，放入所选细胞，盖上盖玻片，制成临时装片。制备同样装片若干个，分别放在显微镜下观察。
③取一张临时装片，在盖玻片的一侧滴加蒸馏水，另一侧____________________；另取一张临时装片，在盖玻片的一侧滴加9%的食盐溶液，另一侧操作同上。
④用显微镜观察。观察指标是______________________________________________。
(3)预期结果及结论：如果你的假设成立，则实验的预期结果是在滴加蒸馏水的实验中，____________________；在滴加9%食盐溶液的实验中，____________________。
答案　(1)动物细胞的细胞膜有选择透性，当细胞与外界溶液接触时，膜两侧溶液可能具有浓度差　(2)红细胞(或口腔上皮细胞)　②生理盐水　③用吸水纸吸引，并重复几次　④细胞的体积(或形态)变化　(3)细胞体积变大甚至破裂　细胞体积变小皱缩
解析　(1)动物细胞的细胞膜是一种选择透性膜，相当于一层半透膜，当细胞与外界溶液接触时，膜两侧溶液可能具有浓度差，所以能利用动物细胞来探究渗透作用。(2)在制备人的红细胞(或口腔上皮细胞)装片时，需在载玻片的中央滴一滴生理盐水，以便观察细胞正常的形态。取一张临时装片，在盖玻片的一侧滴加蒸馏水，另一侧用吸水纸吸引，并重复几次，目的是使盖玻片下的细胞能浸在蒸馏水中，以便观察细胞的渗透吸水。动物细胞在吸水时，细胞体积会增大甚至破裂，失水时，细胞体积会缩小，所以可以以细胞的体积(或形态)变化作为观察细胞吸水和失水的指标。(3)在滴加蒸馏水的实验中，由于外界溶液的浓度小于细胞内液的浓度，细胞吸水，导致细胞体积变大甚至破裂。在滴加9%食盐溶液的实验中，由于外界溶液的浓度大于细胞内液的浓度，细胞失水，细胞体积变小皱缩。
14．研究表明，主动转运根据能量的来源不同分为三种类型，其示意图如下(图中a、b、c代表物质跨膜运输方式，■、▲、○代表跨膜的离子或小分子)。请据图回答：
(1)图中细胞溶胶存在于________(填“P”或“Q”)侧，判断依据是______________
(2)主动转运是由__________所介导的物质____________梯度的跨膜运输方式。
(3)有人认为小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式是ATP驱动泵的主动转运或易化扩散。请你设计实验加以探究。
①实验步骤：
第一步：取甲、乙两组生理状况相同的小肠上皮细胞。
第二步：将甲、乙两组细胞置于适宜浓度的葡萄糖培养液中，甲组细胞给予正常的呼吸条件， __________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
第三步： ________________________________________________________________。
②预测实验结果并分析：
a．若甲、乙两组葡萄糖的浓度相同，则_____________________________________
________________________________________________________________________。
b．________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)Q　糖蛋白位于细胞膜外侧　(2)载体蛋白　逆浓度　(3)①第二步：乙组细胞用细胞呼吸抑制剂处理(或抑制乙组细胞的细胞呼吸)　第三步：在相同且适宜条件下培养一段时间后，检测培养液中的葡萄糖浓度　②a.小肠上皮细胞是以易化扩散的方式吸收葡萄糖的　b．若甲组培养液中葡萄糖的浓度小于乙组的，则小肠上皮细胞是以ATP驱动泵的主动转运方式吸收葡萄糖的
解析　(1)根据细胞膜的结构可知，糖蛋白位于细胞膜外侧，所以P侧为细胞外的环境，Q侧为细胞内的环境即细胞溶胶。(2)主动转运需要能量和载体蛋白，把物质从低浓度一侧向高浓度一侧运输。(3)本实验是探究小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式。根据题干提示信息，自变量是细胞是否进行细胞呼吸，观察指标是培养液中葡萄糖的浓度。实验时要注意控制无关变量。

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