高中生物人教版 (2019)必修1《分子與細胞》第1節(jié) 被動運輸精品課堂檢測-試卷下載-教習網

1.生命觀念——細胞的結構決定細胞通過滲透作用吸水或失水。
2.科學思維——闡明滲透作用的條件及原理。
3.科學探究——結合探究實驗,分析理解細胞吸水和失水的過程及應用。
目標一、滲透作用
1.滲透作用的概念:是指水分子 (或其他溶劑分子)通過半透膜的擴散。
2.滲透作用發(fā)生的條件
3.滲透作用的方向
水分子從水的相對含量高的一側向相對含量低的一側滲透。
小提醒:滲透作用必須有半透膜,擴散作用則不一定需要;擴散作用適用于各種物質,滲透作用僅指溶劑分子。
4.判斷下列相關表述的正誤
(1)滲透作用是擴散的一種特殊形式。( √ )
(2)半透膜是生物膜,具有選擇透過性。( × )
(3)達到滲透平衡時,半透膜兩側的水分子進行的是雙向運動。( √ )
(4)植物通過滲透作用從溶液中吸收K＋。( × )
探究一：滲透作用發(fā)生的條件
根據教材P62“問題探討”中的滲透現(xiàn)象示意圖，回答下列問題：
(1)漏斗管內的液面升高的原因：由于單位體積的清水中水分子數多于蔗糖溶液中的水分子數，因此單位時間內由清水進入蔗糖溶液的水分子數多于由蔗糖溶液進入清水的水分子數。
(2)漏斗管內的液面不會一直升高的原因：管內的水柱產生的壓力會加快漏斗中的水分子向外擴散的速度，最終膜兩側水分子擴散的速度達到平衡，液面不再上升。
(3)滲透裝置中，當漏斗內的溶液不再上升時，半透膜兩側的溶液濃度是否相同？為什么？
提示不相同。漏斗內溶液濃度仍然高，由于漏斗管內液面升高形成的靜水壓會阻止水分子由低濃度一側向高濃度一側擴散，故半透膜兩側溶液濃度關系仍是漏斗內溶液濃度高于燒杯中清水的濃度。
(4)如果用紗布代替玻璃紙，漏斗管內的液面會不會升高？為什么？
提示不會。原因是紗布是全透性的，水分子和蔗糖分子都能通過。
(5)如果燒杯內不是清水，而是同等濃度的蔗糖溶液，漏斗管內的液面會不會升高？為什么？
提示不會。半透膜兩側溶液的濃度相等時，單位時間內透過半透膜進入長頸漏斗的水分子數量等于滲出的水分子數量。
1.當液面上升到一定程度時,液面不再升高的原因
分析下圖可知:漏斗中的液面高于水槽中的液面,液面差為ΔH,由于水槽中與漏斗中的液體具有濃度差,即滲透壓差,所以水分子有進入漏斗的趨勢;但是當ΔH產生的壓強與滲透壓的平衡使半透膜兩側水分子的交換速率相同時,液面不再升高。
2.影響滲透作用中液面變化的因素分析
強化訓練
1.某科研小組設計如圖所示的滲透裝置，其中蔗糖不能透過半透膜，漏斗內溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)為兩種不同濃度的蔗糖溶液，液面不動(滲透平衡)時液面差為Δh。下列說法正確的是( )
A．滲透平衡后S1和S2濃度的大小關系為S1＝S2
B．滲透平衡后無水分子通過半透膜
C．漏斗中溶液液面上升速率逐漸加快
D．向漏斗內加適量清水Δh將變小
答案 D
解析漏斗內溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)為兩種不同濃度的蔗糖溶液，滲透平衡時液面差為Δh，此時S1和S2濃度的大小關系為S1＞S2，A錯誤；滲透平衡后水分子依然進出半透膜，只不過進出半透膜的水分子的量相等，B錯誤；S1溶液濃度大于S2，所以漏斗中溶液液面上升，但隨著液面高度差的增大，液面上升速率逐漸減慢，C錯誤；向漏斗內加適量清水，S1的濃度會變得更小，則兩種蔗糖溶液的濃度差變小，達到滲透平衡后Δh將變小，D正確。
2.如圖實驗裝置中，半透膜只允許水分子和單糖分子透過，向a側加入質量分數為5%的蔗糖溶液，向b側加入質量分數為5%的葡萄糖溶液，初始狀態(tài)如圖。則下列關于液面的變化及相關敘述正確的是( )
A．a先降后升，b先升后降
B．a先升后降，b先降后升
C．當液面最終停止變化時，半透膜兩側溶液濃度相等
D．當液面最終停止變化時，b側濃度高于a側
答案 A
解析本實驗中的半透膜只允許葡萄糖、水分子透過，而蔗糖分子不能透過。相同質量分數的葡萄糖溶液和蔗糖溶液，由于葡萄糖的摩爾質量較小，其物質的量濃度就較大，水分子和葡萄糖都能透過半透膜，但分子小得多的水分子滲透速率要快得多。剛開始時水分子向物質的量濃度較大的葡萄糖溶液一側滲透，所以b液面高于a液面。之后葡萄糖也逐漸透過半透膜到達a側，使a側濃度升高，水又反向滲透，a液面又高于b液面。因此，a先降后升，b先升后降。由于靜水壓的作用，當液面最終停止變化時，b側濃度低于a側。
題后歸納 (1)滲透系統(tǒng)的溶液濃度
研究滲透作用時溶液濃度是指物質的量濃度而非質量濃度：如質量分數為10%的葡萄糖溶液和質量分數為10%的蔗糖溶液，質量濃度相同，但葡萄糖溶液的物質的量濃度大，故水由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移動。
(2)滲透現(xiàn)象中液面變化的判斷方法
半透膜兩側分別為濃度不同的溶液A、B，有以下三種情況：
①若A側溶質(如葡萄糖等)可以通過半透膜，B側溶質不能通過半透膜，則最終B側液面升高。
②若A側和B側溶質是同種物質且均不能通過半透膜，則濃度高的一側液面升高。
③若A、B兩側溶液的溶質均能通過半透膜，則兩側不存在高度差。
目標二、水進出細胞的原理
1.動物細胞的吸水和失水
(2)現(xiàn)象
2.植物細胞的吸水和失水
(1)成熟植物細胞的結構
①原生質層:細胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細胞質,稱為原生質層。原生質層具有選擇透過性,相當于一層半透膜。
②濃度差:成熟植物細胞內的液體環(huán)境主要是指液泡里面的細胞液 ,當它和外界溶液有濃度差時,細胞發(fā)生吸水或失水。
(2)植物細胞也是通過滲透作用吸水和失水的。
3．探究植物細胞的吸水和失水實驗
(1)實驗材料：紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞，具有中央大液泡，細胞液呈紫色，便于觀察。
(2)實驗流程
4.判斷下列相關表述的正誤
(1)動物細胞和植物細胞放在蒸餾水中會吸水漲破。( × )
(2)植物細胞的原生質層由細胞膜和液泡膜組成。( × )
(3)紅細胞吸水與失水的多少取決于紅細胞內外濃度的差值。( √ )
(4)植物細胞內的液體環(huán)境主要指的是細胞質基質中的細胞液。( × )
探討二：探究植物細胞的吸水和失水
1.現(xiàn)象：將放置一段時間的馬鈴薯切成如圖所示形狀，凹槽內倒入一定量清水，一段時間后液面下降；再將適量蔗糖加入凹槽清水中，一段時間后液面上升，試解釋上述現(xiàn)象。
提示凹槽內注入清水后，由于馬鈴薯細胞液濃度大于清水，馬鈴薯細胞吸水，導致清水液面下降；當向清水中加入適量蔗糖后，蔗糖溶液的濃度大于細胞液濃度，細胞失水，一段時間后導致液面升高。
2．探究植物細胞的吸水和失水
(1)提出問題：水分進出細胞是通過滲透作用嗎？原生質層是否相當于一層半透膜？
(2)作出假設：原生質層相當于一層半透膜。
(3)實驗設計思路
①如果假設是正確的，當外界溶液的濃度高于細胞液的濃度時，細胞就會失水，液泡體積就會縮?。划斖饨缛芤旱臐舛鹊陀诩毎旱臐舛葧r，細胞就會吸水，液泡體積就會增大。所以可以通過液泡體積的大小變化反映水分進出細胞的情況。
②如何使細胞外溶液的濃度升高或降低？
提示提供蔗糖溶液使細胞外溶液濃度升高，提供清水使細胞外溶液濃度降低。
③如何看到細胞，需要借助到什么材料和用具？
提示利用顯微鏡觀察臨時裝片。
④對實驗結果作出預測——細胞失水或吸水后可能出現(xiàn)哪些可觀察的變化？
提示由于原生質層相當于一層半透膜，水分子可以自由透過，而蔗糖分子不能透過。因此，在蔗糖溶液中植物細胞的中央液泡會變小，發(fā)生質壁分離；加入清水后，當細胞液濃度大于外界溶液的濃度時，外界溶液中的水就會透過原生質層進入細胞液，發(fā)生質壁分離的復原。
(4)實驗材料的選擇
①下列細胞中能發(fā)生質壁分離的是CEF。
A．大蒜根尖分生區(qū)細胞
B．人的口腔上皮細胞
C．菠菜葉肉細胞
D．蛙的紅細胞
E．洋蔥鱗片葉外表皮細胞
F．洋蔥鱗片葉內表皮細胞
②若該細胞代表紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞，則有色區(qū)域在7(用圖中數字表示)；若是黑藻葉肉細胞，則有色區(qū)域在5(用圖中數字表示)；若是洋蔥鱗片葉內表皮細胞做實驗材料，為使實驗結果方便觀察，外界溶液中滴加了胭脂紅染色劑，則有色區(qū)域在6(用圖中數字表示)。
(5)實驗結果分析
①將紫色洋蔥鱗片葉的外表皮細胞放在質量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液中，一段時間后，該細胞的顏色如何變化？其吸水能力又如何變化？
提示顏色逐漸變深。吸水能力逐漸增強。
②有位同學錯取了質量濃度為3 g/mL的蔗糖溶液，發(fā)現(xiàn)細胞發(fā)生了質壁分離，給臨時裝片滴加清水并引流后幾乎沒有觀察到質壁分離復原現(xiàn)象，分析原因可能是什么？
提示蔗糖溶液濃度太高，細胞因過度失水而死亡，不能再發(fā)生質壁分離復原。
③實驗中共涉及三次顯微鏡觀察，其中第一次觀察的目的是什么？
提示觀察正常洋蔥鱗片葉外表皮細胞的狀態(tài)，以便與處理后的細胞狀態(tài)形成對照。
(6)拓展應用
①用物質的量濃度為2 ml·L－1的乙二醇溶液和2 ml·L－1的蔗糖溶液分別浸泡某種植物細胞，觀察細胞的質壁分離現(xiàn)象，得到其原生質體(即植物細胞中細胞壁以內的部分)體積變化情況如圖所示。請回答：
2 min后，不同于處于2 ml·L－1的蔗糖溶液中的細胞，處于2 ml·L－1的乙二醇溶液中的細胞自動發(fā)生了質壁分離復原現(xiàn)象，發(fā)生該現(xiàn)象的原因是乙二醇分子進入細胞內，引起細胞液的濃度增大，細胞吸水使質壁分離自動復原。當質壁分離復原后，此時細胞液的濃度大于或等于外界溶液濃度。
②細胞液中物質的濃度對于維持細胞的生命活動非常重要。現(xiàn)提供紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞，請設計實驗，測定該細胞的細胞液的濃度相當于多少質量濃度的蔗糖溶液。寫出你的實驗思路。
提示可以配制一系列濃度梯度的蔗糖溶液，將紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞置于配好的各種濃度的蔗糖溶液中，適當時間后用顯微鏡觀察細胞質壁分離情況。記錄剛好發(fā)生質壁分離的細胞所用的蔗糖溶液濃度，以及剛好尚未發(fā)生質壁分離的細胞所用的蔗糖溶液濃度，據此推算出細胞液的濃度應介于這兩個濃度之間。
【習題鞏固】
3．如圖1為光學顯微鏡下觀察到的某植物細胞質壁分離的實驗結果圖，圖2為質壁分離及其復原實驗流程圖。下列說法正確的是( )
A．圖1細胞若繼續(xù)發(fā)生質壁分離，則該細胞的吸水能力減弱
B．圖1所示結果只能在圖2中C處觀察到
C．增大蔗糖溶液的濃度會使第二次觀察(D)和第三次觀察(F)實驗效果更明顯
D．該實驗用顯微鏡主要觀察原生質層的位置、液泡的顏色和大小等
答案 D
解析圖1細胞若繼續(xù)發(fā)生質壁分離，細胞失水，則該細胞的吸水能力不斷增強，A錯誤；圖1所示結果可能處于質壁分離過程中或者平衡狀態(tài)，也可能處于質壁分離復原過程中，因此可能在圖2的C處或E處觀察到，B錯誤；適當增大蔗糖溶液的濃度，使蔗糖溶液與細胞液的濃度差變大，質壁分離的速度加快，但如果蔗糖濃度過高，會導致細胞因失水過多而死亡，不會發(fā)生質壁分離復原現(xiàn)象，C錯誤。
4．(2023·安徽蚌埠高一檢測)用物質的量濃度為2 ml·L－1的乙二醇溶液和同物質的量濃度的蔗糖溶液分別浸泡某種植物細胞，觀察細胞的質壁分離現(xiàn)象，得到其原生質體(植物細胞除去細胞壁后剩余的部分)體積變化情況，如圖所示。下列相關敘述正確的是( )
A．在蔗糖溶液中，植物細胞體積明顯逐漸減小
B．在d點時，蔗糖溶液中仍有水分子進出植物細胞
C．在0～240 s內，乙二醇沒有通過細胞膜進入細胞內
D．在c點與a點代表體積相等時，推測植物細胞液濃度相同
答案 B
解析在蔗糖溶液中，由于細胞失水，原生質體的體積明顯縮小，但細胞壁伸縮性較小，細胞體積沒有明顯變化，A錯誤；水分子進出細胞的行為任何時刻都可發(fā)生，d點進出達到平衡，B正確；0～240 s內，乙二醇通過細胞膜進入細胞內，導致細胞液濃度增大，細胞吸水導致質壁分離自動復原，C錯誤；c點相比a點，有部分乙二醇進入了細胞，c點的原生質體體積和a點的體積相等，但由于細胞壁的限制，二者的細胞液濃度未必相等，D錯誤。
半透膜表面積的大小
半透膜兩側的濃度差
在溶液濃度NB＝NC＞NA,其他條件都相同的情況下,半透膜的表面積越大,單位時間內進出半透膜的水量越多,液面變化越明顯
結果:vB＞vC,ΔhB＝ΔhC
在其他條件相同的情況下,半透膜兩側的濃度差越大,單位時間內進出半透膜的水量越多,液面變化越明顯
結果:vB＞vC,ΔhB＞ΔhC

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