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2019-2020年高考生物大一輪復(fù)習(xí) 第二單元 第8講 物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例教案
[考綱要求] 1.實(shí)驗(yàn)：通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)探究膜的透性。2.實(shí)驗(yàn)：觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原。
一、細(xì)胞的吸水和失水
1．滲透作用
(1)概念：指水分子(或者其他溶劑分子)透過(guò)半透膜，從低濃度溶液向高濃度溶液的擴(kuò)散。
(2)滲透作用發(fā)生的條件
①具有半透膜；②半透膜兩側(cè)的溶液存在濃度差。
2．細(xì)胞的吸水和失水
(1)動(dòng)物細(xì)胞的吸水和失水
①細(xì)胞膜相當(dāng)于半透膜；濃度差由外界溶液濃度與細(xì)胞質(zhì)的濃度來(lái)體現(xiàn)。
②細(xì)胞吸水或失水的多少取決于細(xì)胞膜兩側(cè)溶液中水的相對(duì)含量的差值。
(2)植物細(xì)胞的吸水和失水
①原生質(zhì)層相當(dāng)于半透膜；細(xì)胞液與外界溶液之間存在濃度差。
②植物細(xì)胞吸水和失水的原理如下：
[判一判]
1．K＋通過(guò)細(xì)胞膜屬于滲透作用 ( )
2．植物細(xì)胞的原生質(zhì)層由細(xì)胞膜和液泡膜組成，相當(dāng)于半透膜 ( )
3．細(xì)胞液就是細(xì)胞內(nèi)的液體 ( )
4．當(dāng)外界溶液濃度大于細(xì)胞液濃度時(shí)，植物細(xì)胞就會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離 ( )
提示 有大液泡的活的植物細(xì)胞才能發(fā)生質(zhì)壁分離。
5．動(dòng)物細(xì)胞在任何情況下都不會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離 ( √ )
二、物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)钠渌麑?shí)例
1．不同物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸特點(diǎn)
(1)水分子：順相對(duì)含量梯度(高→低)。
(2)離子和小分子：依據(jù)細(xì)胞生命活動(dòng)需要進(jìn)行選擇吸收。
2．水稻和番茄吸收不同離子的特點(diǎn)
(1)同種生物細(xì)胞對(duì)不同物質(zhì)的吸收具有選擇性，與其含有離子載體蛋白的種類(lèi)和數(shù)量有關(guān)。
(2)不同種生物細(xì)胞對(duì)同種物質(zhì)吸收具有差異性。
3．生物膜的功能特性
(1)細(xì)胞膜和其他生物膜都是選擇透過(guò)性膜，水分子、一些離子和小分子可以通過(guò)，而其他的離子、小分子和大分子則不能通過(guò)。
(2)生物膜的選擇透過(guò)性是活細(xì)胞的一個(gè)重要特征。
考點(diǎn) 聚焦?jié)B透系統(tǒng)及其應(yīng)用
1．對(duì)比分析成熟植物細(xì)胞是一個(gè)滲透系統(tǒng)
滲透作用模型
植物細(xì)胞與外界溶
液形成的滲透系統(tǒng)
圖解
原理
水分子通過(guò)半透膜的擴(kuò)散作用
細(xì)胞液通過(guò)原生質(zhì)層與外界溶液之間發(fā)生滲透作用
水?dāng)U散
的方向
低濃度溶液→高濃度溶液
2.滲透作用原理的拓展應(yīng)用
(1)比較不同溶液濃度大小
漏斗內(nèi)
燒杯內(nèi)
溶液濃度
M
N
現(xiàn)象及
結(jié)論
①若漏斗內(nèi)液面上升，則M>N
②若漏斗內(nèi)液面不變，則M＝N
③若漏斗內(nèi)液面下降，則M
外界溶液濃度時(shí)，吸水，質(zhì)壁分離復(fù)原。
2．實(shí)驗(yàn)流程
易錯(cuò)警示 與細(xì)胞質(zhì)壁分離及復(fù)原有關(guān)的5個(gè)總結(jié)
(1)實(shí)驗(yàn)材料的選擇
①一般不選擇細(xì)菌細(xì)胞，它能發(fā)生質(zhì)壁分離，但現(xiàn)象不明顯。
②不能選擇動(dòng)物細(xì)胞，它無(wú)細(xì)胞壁，不能發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象。
(2)實(shí)驗(yàn)試劑使用
①使用濃度過(guò)高的蔗糖溶液(0.5 g/mL)，質(zhì)壁分離現(xiàn)象明顯，但不能復(fù)原，因?yàn)槿芤簼舛冗^(guò)高，細(xì)胞過(guò)度失水而死亡。
②使用質(zhì)量濃度為1 molL－1的KNO3溶液，因?yàn)镵＋和NO可被細(xì)胞吸收，使細(xì)胞液濃度增大，所以細(xì)胞先發(fā)生質(zhì)壁分離后又自動(dòng)復(fù)原。(尿素、甘油、乙二醇等現(xiàn)象同上)
(3)發(fā)生質(zhì)壁分離時(shí)在細(xì)胞壁和細(xì)胞膜之間充滿的是外界溶液，原因是細(xì)胞壁具有全透性。
(4)質(zhì)壁分離與復(fù)原過(guò)程中水分移動(dòng)是雙向的，總結(jié)果是單向的。
(5)本實(shí)驗(yàn)用顯微鏡觀察了三次，第一次與第二次形成對(duì)照，第三次與第二次形成對(duì)照，該對(duì)照方法為自身對(duì)照。
3．把數(shù)條5 cm長(zhǎng)的馬鈴薯?xiàng)l分別浸在蒸餾水和不同濃度的蔗糖溶液中，每隔一段時(shí)間測(cè)量馬鈴薯?xiàng)l的長(zhǎng)度。如圖顯示馬鈴薯?xiàng)l在不同濃度溶液中長(zhǎng)度改變的百分率。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是 ( )
A．馬鈴薯?xiàng)l通過(guò)滲透吸(失)水改變其長(zhǎng)度
B．在0.10M蔗糖溶液中馬鈴薯細(xì)胞質(zhì)壁分離
C．馬鈴薯細(xì)胞液濃度相當(dāng)于0.30M的蔗糖溶液
D．在0.40M蔗糖溶液中馬鈴薯細(xì)胞失水皺縮
答案 B
解析 據(jù)圖分析，馬鈴薯?xiàng)l浸在0.30M的蔗糖溶液中其長(zhǎng)度基本不變，說(shuō)明馬鈴薯細(xì)胞液濃度相當(dāng)于0.30M的蔗糖溶液。浸在低于0.30M的蔗糖溶液中，馬鈴薯細(xì)胞通過(guò)滲透作用吸水膨脹，其長(zhǎng)度增加；浸在高于0.30M的蔗糖溶液中，馬鈴薯細(xì)胞通過(guò)滲透作用失水皺縮，質(zhì)壁分離，其長(zhǎng)度縮短。
4．為探究植物A能否移植到甲地生長(zhǎng)，某生物學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定了植物A細(xì)胞液的濃度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表。為保證植物A移植后能正常生存，則甲地土壤溶液的濃度應(yīng) ( )
濃度(mol/L)
0.15
0.2
0.25
0.3
質(zhì)壁分離狀態(tài)
不分離
剛分離
顯著分離
顯著分離
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 當(dāng)植物細(xì)胞液濃度小于周?chē)寥廊芤簼舛葧r(shí)，細(xì)胞會(huì)失水發(fā)生質(zhì)壁分離，植物將不能正常生存。由表中信息可知，該植物細(xì)胞液的濃度介于0.15 mol/L和0.2 mol/L之間。因此，為保證植物移植后能正常生存，甲地土壤溶液的濃度應(yīng)≤0.15 mol/L。
質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)的拓展應(yīng)用
1．判斷成熟植物細(xì)胞是否有生物活性
＋
?
鏡檢
2．測(cè)定細(xì)胞液濃度范圍
＋
鏡檢?
細(xì)胞液濃度介于未發(fā)生質(zhì)壁分離和剛發(fā)生質(zhì)壁分離的蔗糖溶液濃度之間
3．比較不同植物細(xì)胞的細(xì)胞液濃度
＋
鏡檢?
發(fā)生質(zhì)壁分離所需時(shí)間越短，細(xì)胞液濃度越小，反之則細(xì)胞液濃度越大
4．鑒別不同種類(lèi)的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)
＋
?
鏡檢
5．比較未知濃度溶液的濃度大小
同一植物的成熟細(xì)胞＋未知濃度的溶液剛剛發(fā)生質(zhì)壁分離所需時(shí)間→比較所用時(shí)間長(zhǎng)短→判斷溶液濃度的大小(時(shí)間越短，未知溶液的濃度越大)
實(shí)驗(yàn)單一變量：未知濃度的溶液。
6．驗(yàn)證原生質(zhì)層和細(xì)胞壁伸縮性大小
成熟植物細(xì)胞＋分離劑
實(shí)驗(yàn)單一變量：植物細(xì)胞原生質(zhì)層和細(xì)胞壁的伸縮性差異。
序號(hào)
錯(cuò)因分析
正確答案
序號(hào)
錯(cuò)因分析
正確答案
①
表述不完整，沒(méi)有答出檢測(cè)原理
活的成熟植物細(xì)胞原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜，細(xì)胞液和外界溶液存在濃度差時(shí)，就會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離和復(fù)原現(xiàn)象，而死的植物細(xì)胞的原生質(zhì)層已失去選擇透過(guò)性變?yōu)槿感?，不能發(fā)生質(zhì)壁分離和復(fù)原現(xiàn)象
②
表述不具體，沒(méi)有指出觀察目標(biāo)是什么
紫色的中央液泡
③
不能簡(jiǎn)化答案
質(zhì)量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液
④
觀察目標(biāo)不對(duì)
質(zhì)壁分離
⑤
沒(méi)有選擇正確的觀察目標(biāo)
分別從兩載玻片的蓋玻片一側(cè)滴入清水，用吸水紙從另一側(cè)吸引，這樣重復(fù)幾次。在高倍鏡下觀察兩裝片中細(xì)胞的質(zhì)壁分離復(fù)原情況
⑥
該實(shí)驗(yàn)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和結(jié)論不需要分類(lèi)討論
結(jié)果：活的紫色洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞在0.3 g/mL的蔗糖溶液中能發(fā)生質(zhì)壁分離，在清水中又能復(fù)原；死的紫色洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞在0.3 g/mL的蔗糖溶液中不能發(fā)生質(zhì)壁分離，在清水中也不能復(fù)原。結(jié)論：活的植物細(xì)胞能發(fā)生質(zhì)壁分離和復(fù)原現(xiàn)象，而死的植物細(xì)胞不能發(fā)生質(zhì)壁分離和復(fù)原現(xiàn)象
題組一 滲透作用與細(xì)胞的吸水和失水
1．(xx上海卷，22)相對(duì)細(xì)菌和植物細(xì)胞而言，動(dòng)物細(xì)胞離體培養(yǎng)更需關(guān)注培養(yǎng)基的滲透壓，這是因?yàn)閯?dòng)物細(xì)胞 ( )
A．沒(méi)有細(xì)胞壁，對(duì)培養(yǎng)基的滲透壓更敏感
B．滲透壓遠(yuǎn)高于細(xì)菌或植物細(xì)胞的滲透壓
C．沒(méi)有成熟大液泡，滲透壓調(diào)節(jié)能力差
D．生長(zhǎng)緩慢，各生長(zhǎng)階段對(duì)環(huán)境的滲透壓要求不同
答案 A
解析 動(dòng)物細(xì)胞無(wú)細(xì)胞壁，培養(yǎng)液滲透壓較低，動(dòng)物細(xì)胞會(huì)吸水漲破，而植物細(xì)胞和細(xì)菌細(xì)胞含有細(xì)胞壁，則不會(huì)出現(xiàn)漲破的情況，所以動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)基要特別關(guān)注滲透壓，選A。
2.(xx天津卷，2)將紫色洋蔥鱗片葉表皮浸潤(rùn)在0.3 g/mL的
蔗糖溶液中，1分鐘后進(jìn)行顯微觀察，結(jié)果如右圖。下列敘
述錯(cuò)誤的是 ( )
A．圖中L是細(xì)胞壁，M是液泡，N是細(xì)胞質(zhì)
B．將視野中的細(xì)胞浸潤(rùn)在清水中，原生質(zhì)體會(huì)逐漸復(fù)原
C．實(shí)驗(yàn)說(shuō)明細(xì)胞膜與細(xì)胞壁在物質(zhì)透過(guò)性上存在顯著差異
D．洋蔥根尖分生區(qū)細(xì)胞不宜作為該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)材料
答案 A
解析 題干所示圖像為洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離后的圖像，L為細(xì)胞壁，M為液泡，N為細(xì)胞壁和細(xì)胞膜之間的物質(zhì)，不是細(xì)胞質(zhì)，A項(xiàng)錯(cuò)誤。將該細(xì)胞浸潤(rùn)在清水中，清水濃度小于細(xì)胞液濃度，則細(xì)胞吸水，發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象，B項(xiàng)正確。質(zhì)量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液可透過(guò)細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)胞，但不透過(guò)細(xì)胞膜，說(shuō)明二者在物質(zhì)透過(guò)性上存在顯著差異，C項(xiàng)正確。洋蔥根尖分生區(qū)細(xì)胞無(wú)大液泡，不能發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，故不能作為該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)材料，D項(xiàng)正確。
3．(xx新課標(biāo)全國(guó)卷，4)撕取紫色洋蔥外表皮，分為兩份，假定兩份外表皮細(xì)胞的大小、數(shù)目和生理狀態(tài)一致，一份在完全營(yíng)養(yǎng)液中浸泡一段時(shí)間，浸泡后的外表皮稱為甲組；另一份在蒸餾水中浸泡相同的時(shí)間，浸泡后的外表皮稱為乙組。然后，兩組外表皮都用濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液處理，一段時(shí)間后表皮細(xì)胞中的水分不再減少。此時(shí)甲、乙兩組細(xì)胞水分滲出量的大小，以及水分運(yùn)出細(xì)胞的方式是( )
A．甲組細(xì)胞的水分滲出量與乙組細(xì)胞的相等，主動(dòng)運(yùn)輸
B．甲組細(xì)胞的水分滲出量比乙組細(xì)胞的高，主動(dòng)運(yùn)輸
C．甲組細(xì)胞的水分滲出量比乙組細(xì)胞的低，被動(dòng)運(yùn)輸
D．甲組細(xì)胞的水分滲出量與乙組細(xì)胞的相等，被動(dòng)運(yùn)輸
答案 C
解析 將兩份完全相同的紫色洋蔥外表皮細(xì)胞分別放入完全營(yíng)養(yǎng)液和蒸餾水中浸泡相同時(shí)間，放入蒸餾水中的外表皮細(xì)胞因吸水較多，而使甲組細(xì)胞的細(xì)胞液濃度大于乙組細(xì)胞的細(xì)胞液濃度。由于甲組細(xì)胞的細(xì)胞液與0.3 g/mL蔗糖溶液的濃度差小于乙組細(xì)胞的細(xì)胞液與0.3 g/mL蔗糖溶液的濃度差，所以乙組細(xì)胞水分滲出量多；水分是通過(guò)滲透作用進(jìn)出細(xì)胞的，不需要載體蛋白協(xié)助也不消耗能量，為被動(dòng)運(yùn)輸中的自由擴(kuò)散。
4.(經(jīng)典高考題)在保持細(xì)胞存活的條件下，蔗糖溶液濃度與蘿卜
條質(zhì)量變化的關(guān)系如圖。若將處于b濃度溶液中的蘿卜條移
入a濃度溶液中，則該蘿卜條的質(zhì)量將 ( )
A．不變 B．增大
C．減小 D．先增后減
答案 B
解析 b濃度溶液中，蘿卜條質(zhì)量減小，說(shuō)明蘿卜條在失水，重新放在濃度小于b的a濃度溶液中，蘿卜條會(huì)吸水，質(zhì)量將增大。
題組二 與滲透作用有關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
5．(經(jīng)典高考題)某同學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，甲圖為實(shí)驗(yàn)開(kāi)始狀態(tài)，乙圖為實(shí)驗(yàn)結(jié)束狀態(tài)。請(qǐng)?jiān)谝覉D所示實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，探究蔗糖的水解產(chǎn)物能否通過(guò)半透膜。
增添的實(shí)驗(yàn)材料：蔗糖酶溶液、斐林試劑、試管、滴管、水浴鍋等。
(1)設(shè)計(jì)出繼續(xù)實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)要步驟：
①______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________；
②______________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并作出結(jié)論：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)①向a、b兩管分別加入等量蔗糖酶溶液，水浴加熱(或隔水加熱)U型管至適宜溫度，觀察a、b兩管內(nèi)液面的變化?、谖、b兩管內(nèi)適量液體，分別加入A、B兩試管中，并加入斐林試劑，60～65 ℃水浴加熱，觀察A、B試管內(nèi)有無(wú)磚紅色沉淀
(2)如果a、b兩管液面高度差縮小且A、B試管內(nèi)均有磚紅色沉淀，則蔗糖的水解產(chǎn)物能通過(guò)半透膜；如果a、b兩管液面高度差增大且A試管內(nèi)無(wú)磚紅色沉淀、B試管內(nèi)有磚紅色沉淀，則蔗糖的水解產(chǎn)物不能通過(guò)半透膜
解析 目前乙圖處于滲透平衡狀態(tài)，在此結(jié)果的基礎(chǔ)上繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，可能出現(xiàn)以下兩種情形：情形1，a管蒸餾水因得到溶質(zhì)而濃度升高，滲透平衡被打破，b管內(nèi)的溶劑(水)分子就會(huì)通過(guò)半透膜擴(kuò)散到a管中，則a管液面上升；情形2，b管蔗糖溶液因得到溶質(zhì)而濃度升高，滲透平衡被打破，a管內(nèi)的溶劑(水)分子就會(huì)通過(guò)半透膜擴(kuò)散到b管中，則b管液面上升。根據(jù)添加的實(shí)驗(yàn)材料可知，本實(shí)驗(yàn)要用蔗糖酶水解蔗糖，產(chǎn)生還原糖，還原糖可用斐林試劑進(jìn)行檢測(cè)，由蔗糖(二糖)水解成還原糖(單糖)后，溶質(zhì)的量會(huì)增加。如果蔗糖的水解產(chǎn)物能夠通過(guò)半透膜，符合上述情形1，如果蔗糖的水解產(chǎn)物不能通過(guò)半透膜，符合上述情形2。
【組題說(shuō)明】
考 點(diǎn)
題 號(hào)
錯(cuò)題統(tǒng)計(jì)
錯(cuò)因分析
滲透作用分析
1、2、3
質(zhì)壁分離與質(zhì)壁分離復(fù)原
4、5、6、7、8、9、10、11、12、13
實(shí)驗(yàn)與探究
14、15
1．某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的滲透作用實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)長(zhǎng)頸
漏斗內(nèi)外液面平齊，記為零液面。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)部
液面的變化趨勢(shì)為 ( )
答案 B
解析 掌握滲透作用發(fā)生的條件(半透膜和膜兩側(cè)存在濃度差)、水分子擴(kuò)散的方向(順濃度梯度擴(kuò)散)和擴(kuò)散的速率是解題的關(guān)鍵。仔細(xì)觀察圖示，長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)為蔗糖溶液，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)部液面將上升，由于實(shí)驗(yàn)初始階段半透膜內(nèi)外溶液濃度差較大，液面上升速率較大。
2．如圖表示一中間隔以半透膜(只允許水分子通過(guò))的水槽，兩側(cè)分別加入等質(zhì)量濃度的葡萄糖溶液和麥芽糖溶液。然后在半透膜兩側(cè)加入等質(zhì)量的麥芽糖酶，在加入麥芽糖酶前后A、B兩側(cè)液面的變化是 ( )
A．加酶前A側(cè)液面上升，加酶后B側(cè)液面上升并等于A側(cè)的
B．加酶前A側(cè)液面上升，加酶后B側(cè)液面上升并高于A側(cè)的
C．加酶前后A、B兩側(cè)液面不變
D．加酶前A、B兩側(cè)液面不變，加酶后B側(cè)液面上升并高于A側(cè)的
答案 B
解析 加酶前兩側(cè)溶液的質(zhì)量濃度相同，由于葡萄糖的相對(duì)分子質(zhì)量小于麥芽糖的，葡萄糖溶液的物質(zhì)的量濃度大，即B側(cè)水分子的濃度大于A側(cè)，水分子由B側(cè)向A側(cè)移動(dòng)(凈移動(dòng))，A側(cè)液面上升；加入麥芽糖酶后B側(cè)葡萄糖溶液的物質(zhì)的量濃度大于A側(cè)的，水分子向B側(cè)移動(dòng)(凈移動(dòng))，B側(cè)液面上升并高于A側(cè)的。
3．如圖所示，圖乙是圖甲發(fā)生滲透作用之后的示意圖，圖丙是根毛細(xì)胞示意圖，圖丁表示細(xì)胞體積隨時(shí)間變化的曲線。下列敘述錯(cuò)誤的是 ( )
A．圖甲中①處溶液濃度小于②處溶液濃度
B．圖甲和圖丙中都有半透膜，兩者的本質(zhì)區(qū)別是圖丙細(xì)胞膜上有載體蛋白，使其具有選擇透過(guò)性
C．若把圖丙所示細(xì)胞放在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的NaCl溶液中，在顯微鏡下連續(xù)觀察一段時(shí)間發(fā)現(xiàn)其發(fā)生了質(zhì)壁分離
D．若把圖丙所示細(xì)胞放在質(zhì)量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液中，則圖丁表示細(xì)胞體積隨時(shí)間推移而變化的曲線
答案 C
解析 由圖乙可知，圖甲的滲透裝置內(nèi)部溶液濃度高于外部溶液濃度，即①處溶液濃度小于②處的。載體蛋白的存在使得細(xì)胞膜具有選擇透過(guò)性。植物細(xì)胞可以吸收Na＋、Cl－，使細(xì)胞液濃度升高，所以根毛細(xì)胞處于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的NaCl溶液中時(shí)會(huì)先發(fā)生質(zhì)壁分離，后發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原。將圖丙所示根毛細(xì)胞放在質(zhì)量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液中時(shí)，細(xì)胞滲透失水，體積逐漸縮小，但由于細(xì)胞壁的伸縮性有限，體積不會(huì)無(wú)限收縮，則圖丁表示細(xì)胞體積隨時(shí)間推移而變化的曲線。
4.將新鮮的紫色洋蔥鱗片葉外表皮放入含少量紅墨水且質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%
的蔗糖溶液中，在顯微鏡下觀察，你會(huì)看到細(xì)胞的狀態(tài)如圖所示，此
時(shí)部位①②的顏色分別是 ( )
A．①無(wú)色、②紫色 B．①紅色、②無(wú)色
C．①紅色、②紫色 D．①無(wú)色、②紅色
答案 B
解析 新鮮紫色洋蔥表皮細(xì)胞的細(xì)胞壁具有全透性，含有紅墨水的蔗糖進(jìn)入①，①呈現(xiàn)紅色；原生質(zhì)層具有選擇透過(guò)性，含有紅墨水的蔗糖不能進(jìn)入到原生質(zhì)層，②呈現(xiàn)無(wú)色。
5．用洋蔥鱗片葉外表皮做質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)，下列圖示符合實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是 ( )
答案 D
解析 用洋蔥鱗片葉外表皮做質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)時(shí)，細(xì)胞的體積略微減小，細(xì)胞液濃度逐漸升高，液泡體積逐漸減小，細(xì)胞液色素濃度逐漸升高。
6．(xx西城區(qū)期末)把蠶豆植株放在濕潤(rùn)的空氣中照光一段時(shí)間后，取蠶豆葉下表皮制作臨時(shí)裝片，先在清水中觀察，然后用質(zhì)量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液取代清水，繼續(xù)觀察，結(jié)果如圖所示。對(duì)此現(xiàn)象的推斷最合理的是 ( )
A．清水中的保衛(wèi)細(xì)胞失水導(dǎo)致氣孔開(kāi)放
B．蔗糖進(jìn)入保衛(wèi)細(xì)胞后，細(xì)胞吸水導(dǎo)致氣孔關(guān)閉
C．清水中的保衛(wèi)細(xì)胞很快出現(xiàn)質(zhì)壁分離并自動(dòng)復(fù)原
D．蔗糖溶液中的保衛(wèi)細(xì)胞失水導(dǎo)致氣孔關(guān)閉
答案 D
解析 由圖可以看出，在清水中氣孔開(kāi)放，在蔗糖溶液中氣孔關(guān)閉，推測(cè)可能是蔗糖溶液中的保衛(wèi)細(xì)胞失水導(dǎo)致氣孔關(guān)閉。
7．將洋蔥鱗片葉放在濃度為0.45 mol/L蔗糖溶液中，細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離；放在濃度為 0.35 mol/L蔗糖溶液中，細(xì)胞有脹大趨勢(shì)；放在濃度為0.4 mol/L蔗糖溶液中，細(xì)胞
似乎不發(fā)生什么變化。這表明 ( )
A．洋蔥鱗片葉細(xì)胞已經(jīng)死亡
B．細(xì)胞膜不允許水分子自由通過(guò)
C．蔗糖分子進(jìn)入細(xì)胞導(dǎo)致滲透平衡
D．細(xì)胞液濃度為0.4 mol/L左右
答案 D
解析 成熟植物細(xì)胞的細(xì)胞液通過(guò)原生質(zhì)層與外界溶液構(gòu)成了滲透系統(tǒng)。當(dāng)細(xì)胞液濃度大于外界溶液濃度時(shí)，細(xì)胞吸水，反之細(xì)胞失水；當(dāng)二者濃度接近時(shí)，水分子進(jìn)出達(dá)到平衡。
8．將從同一新鮮馬鈴薯塊莖上取得的形狀、質(zhì)量相同的馬鈴薯?xiàng)l分為數(shù)量相等的4組，分別浸入Ⅰ～Ⅳ4種不同濃度的蔗糖溶液中，1 h后，溶液的質(zhì)量變化百分率如表1所示。從4個(gè)不同的新鮮馬鈴薯塊莖上，取得形狀相同，質(zhì)量、數(shù)量相等的馬鈴薯?xiàng)l，分成①～④組，分別浸入相同濃度的蔗糖溶液中，1 h后，馬鈴薯?xiàng)l的質(zhì)量變化百分率如表2所示。則表1所列的4種不同濃度的蔗糖溶液中開(kāi)始時(shí)濃度最低的，以及表2所列的4組不同馬鈴薯?xiàng)l中開(kāi)始時(shí)細(xì)胞液濃度最低的分別是 ( )
表1
溶液
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
質(zhì)量變化(%)
＋4
0
－2
－3
表2
馬鈴薯?xiàng)l
①
②
③
④
質(zhì)量變化(%)
＋4
0
－2
－3
A.Ⅰ、① B．Ⅰ、④ C．Ⅳ、① D．Ⅳ、④
答案 D
解析 表1中數(shù)據(jù)的含義：正值為溶液量增加、馬鈴薯?xiàng)l失水，負(fù)值為溶液量減少、馬鈴薯?xiàng)l吸水，故Ⅳ的溶液濃度最低。表2中數(shù)據(jù)的含義：正值為馬鈴薯?xiàng)l吸水、質(zhì)量增加，負(fù)值為馬鈴薯?xiàng)l失水、質(zhì)量減少，故④的細(xì)胞液濃度最低。
9．在一定氣候條件下，運(yùn)用植物細(xì)胞質(zhì)壁分離的實(shí)驗(yàn)原理，測(cè)試田間作物的細(xì)胞液濃度，以此法獲得作物代謝情況的必要數(shù)據(jù)。在此項(xiàng)測(cè)試中，自變量是 ( )
A．制備的系列濃度梯度的檢測(cè)液
B．作物的細(xì)胞液濃度
C．作物細(xì)胞質(zhì)壁分離狀態(tài)
D．一定的環(huán)境溫度或其他氣候數(shù)據(jù)
答案 A
解析 變量是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以變化的因素，其中由實(shí)驗(yàn)者操縱或給定的量稱做自變量，選項(xiàng)中制備的系列濃度梯度的檢測(cè)液屬于自變量。植物細(xì)胞質(zhì)壁分離的狀態(tài)屬于因變量。一定的環(huán)境溫度或其他氣候數(shù)據(jù)屬于無(wú)關(guān)變量。
10．將一新鮮馬鈴薯塊莖切成4根粗細(xì)相同且長(zhǎng)為5.0 cm的小條，再將這4根馬鈴薯小條分別放在不同濃度的KNO3溶液中，分兩次(浸入30分鐘和4小時(shí))測(cè)量每一根的長(zhǎng)度，結(jié)果如圖所示，下列結(jié)論錯(cuò)誤的是 ( )
A．a(chǎn)中馬鈴薯細(xì)胞通過(guò)滲透作用吸水
B．b中馬鈴薯細(xì)胞質(zhì)壁分離后逐漸復(fù)原
C．c中馬鈴薯細(xì)胞質(zhì)壁分離
D．d中馬鈴薯細(xì)胞外KNO3溶液的濃度增加
答案 D
解析 由圖示可以看出，馬鈴薯小條a的長(zhǎng)度增加，說(shuō)明細(xì)胞通過(guò)滲透作用吸水，A正確；馬鈴薯小條b的長(zhǎng)度先縮短后復(fù)原，說(shuō)明細(xì)胞失水后又吸水，即發(fā)生質(zhì)壁分離后逐漸復(fù)原，B正確；馬鈴薯小條c的長(zhǎng)度變短，說(shuō)明細(xì)胞失水，細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離，C正確；馬鈴薯小條d的長(zhǎng)度變短，說(shuō)明細(xì)胞失水，細(xì)胞外KNO3溶液的濃度降低，D錯(cuò)誤。
11．將不同植物的三個(gè)未發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞置于同一蔗糖溶液中，形態(tài)不再變化后的細(xì)胞圖像如圖所示。則有關(guān)各細(xì)胞液濃度的判斷正確的是 ( )
①實(shí)驗(yàn)前BA>C?、蹖?shí)驗(yàn)后B≥A＝C ④實(shí)驗(yàn)后B>A>C
A．①③ B．②③
C．①④ D．②④
答案 D
解析 細(xì)胞A和C發(fā)生質(zhì)壁分離，細(xì)胞B未發(fā)生質(zhì)壁分離，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)前細(xì)胞液B的濃度大于或等于外界蔗糖溶液的濃度。細(xì)胞液A和C的濃度均小于外界蔗糖溶液的濃度，又因細(xì)胞C失水較多，所以質(zhì)壁分離前細(xì)胞液A的濃度大于細(xì)胞液C的濃度，故實(shí)驗(yàn)前細(xì)胞液濃度大小為B>A>C。實(shí)驗(yàn)后，細(xì)胞液A和C的濃度均等于外界蔗糖溶液的濃度，但由于細(xì)胞失水使外界蔗糖溶液濃度下降，且細(xì)胞失水越多，平衡時(shí)外界蔗糖溶液濃度越低，故A>C。又因?qū)嶒?yàn)后細(xì)胞液B的濃度大于或等于原蔗糖溶液濃度，所以實(shí)驗(yàn)后B>A>C。
12．取一段長(zhǎng)5 cm的蔥莖，將其縱切到4 cm處，由于縱切的蔥莖使薄壁的皮層細(xì)胞擺脫了厚壁的表皮細(xì)胞的束縛，皮層細(xì)胞擴(kuò)張得更快，從而使蔥莖向表皮外彎曲，切后的形狀如圖甲所示，將它作為對(duì)照。再取另外四段蔥莖做同樣的處理，將它們分別置于a～d不同濃度的蔗糖溶液中，30分鐘后，蔥莖形狀記錄如圖乙。據(jù)此判斷蔗糖溶液濃度的大小為 ( )
甲
蔗糖溶液
a
b
c
d
蔥莖形態(tài)
乙
A．a(chǎn)>b>c>d B．a(chǎn)>c>d>b
C．b>d>c>a D．b>a>c>d
答案 B
解析 由題意可知，細(xì)胞吸水后皮層細(xì)胞擴(kuò)張得更快，從而向表皮外彎曲；失水后皮層細(xì)胞收縮得更快，從而向表皮內(nèi)彎曲。a、c中蔥莖在滲透失水，其中a中失水程度超過(guò)c；b中蔥莖在滲透吸水；d中基本未變。
13．成熟的植物細(xì)胞具有中央大液泡，可與外界溶液構(gòu)成滲透系統(tǒng)進(jìn)行滲透吸水或滲透失水。圖甲表示滲透裝置吸水示意圖，圖乙表示圖甲中液面上升的高度與時(shí)間的關(guān)系，圖丙表示成熟植物細(xì)胞在某外界溶液中的一種狀態(tài)(此時(shí)細(xì)胞有活性)。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題：
(1)由圖甲漏斗液面上升可知，實(shí)驗(yàn)初始時(shí)c兩側(cè)濃度大小是a________b(大于、小于、等于)。由圖乙可知漏斗中溶液吸水速率在________，最終液面不再上升。當(dāng)液面不再上升時(shí)，c兩側(cè)濃度大小是a________b。
(2)圖丙中相當(dāng)于圖甲中c結(jié)構(gòu)的是________(填序號(hào))，結(jié)構(gòu)②當(dāng)中充滿的液體是________。此時(shí)細(xì)胞液的濃度與外界溶液的濃度大小關(guān)系是________。
A．細(xì)胞液>外界溶液 B．細(xì)胞液<外界溶液
C．細(xì)胞液＝外界溶液 D．都有可能
(3)把一個(gè)已經(jīng)發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞浸入清水當(dāng)中，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞液泡體積增大，說(shuō)明細(xì)胞在滲透吸水，細(xì)胞能否無(wú)限吸水？________，原因是______________________。
(4)把一個(gè)已經(jīng)發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞浸入低濃度的蔗糖溶液中，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞液泡體積在增大。當(dāng)液泡體積不再增大時(shí)，細(xì)胞液濃度是否一定和外界溶液濃度相等？______________________________________________________________________。
答案 (1)小于 下降 小于 (2)③④⑤ 外界溶液 D
(3)不能 細(xì)胞壁對(duì)原生質(zhì)層有支持和保護(hù)的作用
(4)不一定
解析 (1)漏斗內(nèi)液面的上升是由細(xì)胞吸水引起的，水從溶液濃度低的一側(cè)向濃度高的一側(cè)移動(dòng)，因此，由圖甲中漏斗內(nèi)液面上升可知，a側(cè)液體的濃度小于b側(cè)；圖乙反映的是隨吸水時(shí)間的延長(zhǎng)，漏斗內(nèi)液面升高的速率逐漸下降，這是由濃度差縮小造成的。考慮到漏斗內(nèi)液柱壓力的作用，當(dāng)液面不再上升時(shí)，a側(cè)的濃度小于b側(cè)。(2)圖甲中c為半透膜，在圖丙中可將細(xì)胞膜③、液泡膜⑤和兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)④視作一層半透膜，結(jié)構(gòu)②當(dāng)中充滿的液體是外界溶液；由于無(wú)法判斷圖丙的細(xì)胞是在吸水還是失水，因此，無(wú)法確定此時(shí)細(xì)胞液的濃度與外界溶液的濃度大小關(guān)系。(3)對(duì)于植物細(xì)胞而言，由于細(xì)胞壁的存在，且細(xì)胞壁的彈性有限，因此，細(xì)胞不可能無(wú)限吸水，當(dāng)細(xì)胞因吸水體積增大到細(xì)胞壁所能膨大的最大限度時(shí)，細(xì)胞將不再吸水。(4)液泡體積不再增大時(shí)，細(xì)胞液濃度不一定和外界溶液的濃度相等，原因與(3)小題相同。
14．如圖為某同學(xué)進(jìn)行某實(shí)驗(yàn)的基本操作步驟，請(qǐng)回答以下問(wèn)題：
(1)你認(rèn)為他做該實(shí)驗(yàn)的目的是__________________________________________。
(2)B步驟主要觀察紫色洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞中紫色________的大小及__________________的位置。
(3)該實(shí)驗(yàn)在B、D、F三者之間形成了自身對(duì)照，其中B、D之間屬于實(shí)驗(yàn)組的是________組，在D、F之間屬于對(duì)照組的是________組。
(4)該同學(xué)通過(guò)多次做實(shí)驗(yàn)，得出的體會(huì)是在兩次低倍鏡觀察之間不宜停留過(guò)長(zhǎng)時(shí)間，否則會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗，你認(rèn)為最合理的解釋是________________________。
(5)若改用小麥的根毛細(xì)胞進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，由于觀察的細(xì)胞無(wú)色透明，為了取得更好的觀察效果，調(diào)節(jié)顯微鏡的措施是_____________________________________。
(6)通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，蔗糖溶液濃度不適宜會(huì)造成實(shí)驗(yàn)失敗。請(qǐng)據(jù)此擬定一個(gè)相關(guān)的研究課題：________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
答案 (1)觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原(或探究植物細(xì)胞在什么情況下會(huì)失水和吸水，或證明原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜等) (2)(中央)液泡 原生質(zhì)層 (3)D D (4)細(xì)胞長(zhǎng)時(shí)間處于高滲溶液中導(dǎo)致死亡 (5)縮小光圈或換平面反光鏡 (6)探究蔗糖溶液濃度對(duì)洋蔥表皮細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原的影響
解析 該實(shí)驗(yàn)的目的是觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原。B步驟主要是觀察紫色液泡的大小及原生質(zhì)層與細(xì)胞壁的位置。在蔗糖溶液中，成熟植物細(xì)胞發(fā)生滲透失水，導(dǎo)致其發(fā)生質(zhì)壁分離；若停留過(guò)久，細(xì)胞會(huì)因過(guò)度失水而使原生質(zhì)層脫水變性失去活性，導(dǎo)致細(xì)胞死亡，無(wú)法再做細(xì)胞質(zhì)壁分離復(fù)原實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)屬于自身對(duì)照實(shí)驗(yàn)(即實(shí)驗(yàn)在同一研究對(duì)象上進(jìn)行，是實(shí)驗(yàn)前后之間的對(duì)照)。滴加蔗糖溶液的對(duì)象組(步驟D)，在質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)(B、D之間)中屬于實(shí)驗(yàn)組，在質(zhì)壁分離復(fù)原(D、F之間)實(shí)驗(yàn)中屬于對(duì)照組。由于要觀察的細(xì)胞無(wú)色透明，若視野太明亮，則不易看清楚，所以要將視野調(diào)得暗一些，即縮小光圈或換平面反光鏡。
15．某校生物實(shí)驗(yàn)小組要對(duì)動(dòng)物細(xì)胞是否也能通過(guò)滲透作用吸水和失水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，假如你是其中的一員，請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題：
(1)若作出的實(shí)驗(yàn)假設(shè)是動(dòng)物細(xì)胞能通過(guò)滲透作用吸水或失水，請(qǐng)你說(shuō)出作出該假設(shè)的理論依據(jù)：_________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)把下面的實(shí)驗(yàn)方案補(bǔ)充完整。
實(shí)驗(yàn)儀器、試劑：顯微鏡、載玻片、取材工具、食鹽等。
實(shí)驗(yàn)材料：為了便于取材和觀察，最好選用人的________(填細(xì)胞名稱)作為實(shí)驗(yàn)材料。
實(shí)驗(yàn)步驟：
①配制并選用生理鹽水、蒸餾水、9%的食鹽溶液。
②在載玻片的中央滴加一滴________，放入所選細(xì)胞，蓋上蓋玻片，制成臨時(shí)裝片。制備同樣裝片若干個(gè)，分別放在顯微鏡下觀察。
③取一張臨時(shí)裝片，在蓋玻片的一側(cè)滴加蒸餾水，另一側(cè)____________________；另取一張臨時(shí)裝片，在蓋玻片的一側(cè)滴加9%的食鹽溶液，另一側(cè)操作同上。
④用顯微鏡觀察。觀察指標(biāo)是____________________________________________。
(3)預(yù)期結(jié)果及結(jié)論：如果你的假設(shè)成立，則實(shí)驗(yàn)的預(yù)期結(jié)果是在滴加蒸餾水的實(shí)驗(yàn)中，__________________；在滴加9%食鹽溶液的實(shí)驗(yàn)中，____________________。
答案 (1)動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞膜有選擇透過(guò)性，當(dāng)細(xì)胞與外界溶液接觸時(shí)，膜兩側(cè)溶液可能具有濃度差 (2)紅細(xì)胞(或口腔上皮細(xì)胞)?、谏睇}水 ③用吸水紙吸引，并重復(fù)幾次?、芗?xì)胞的體積(或形態(tài))變化 (3)細(xì)胞體積變大甚至破裂 細(xì)胞體積變小皺縮
解析 (1)動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞膜是一種選擇透過(guò)性膜，相當(dāng)于一層半透膜，當(dāng)細(xì)胞與外界溶液接觸時(shí)，膜兩側(cè)溶液可能具有濃度差，所以能利用動(dòng)物細(xì)胞來(lái)探究滲透作用。(2)在制備人的紅細(xì)胞(或口腔上皮細(xì)胞)裝片時(shí)，需在載玻片的中央滴一滴生理鹽水，以便觀察細(xì)胞正常的形態(tài)。取一張臨時(shí)裝片，在蓋玻片的一側(cè)滴加蒸餾水，另一側(cè)用吸水紙吸引，并重復(fù)幾次，目的是使蓋玻片下的細(xì)胞能浸在蒸餾水中，以便觀察細(xì)胞的滲透吸水。動(dòng)物細(xì)胞在吸水時(shí)，細(xì)胞體積會(huì)增大甚至破裂，失水時(shí)，細(xì)胞體積會(huì)縮小，所以可以以細(xì)胞的體積(或形態(tài))變化作為觀察細(xì)胞吸水和失水的指標(biāo)。(3)在滴加蒸餾水的實(shí)驗(yàn)中，由于外界溶液的濃度小于細(xì)胞內(nèi)液的濃度，細(xì)胞吸水，導(dǎo)致細(xì)胞體積變大甚至破裂。在滴加9%食鹽溶液的實(shí)驗(yàn)中，由于外界溶液的濃度大于細(xì)胞內(nèi)液的濃度，細(xì)胞失水，細(xì)胞體積變小皺縮。
教師備課資源(教師用書(shū)獨(dú)具)
1．滲透系統(tǒng)的組成條件
如圖所示，作為一個(gè)滲透系統(tǒng)，須同時(shí)具備以下兩個(gè)條件：
(1)具有半透膜
(2)半透膜兩側(cè)為溶液體系(S1、S2)，且兩側(cè)溶液具有濃度差。
2．滲透作用的發(fā)生
(1)若S1濃度>S2濃度，單位時(shí)間內(nèi)由S2→S1的水分子數(shù)多于S1→S2，外觀上表現(xiàn)為S1液面上升。
(2)若S1濃度
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2019-2020年高考生物大一輪復(fù)習(xí)
第二單元
第8講
物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例教案
2019
2020
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生物
一輪
復(fù)習(xí)
第二
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2019-2020年高考生物大一輪復(fù)習(xí) 第二單元 第8講 物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例教案.doc
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