通過模擬實(shí)驗(yàn)探究膜的透性
探究植物細(xì)胞的吸水和失水
考點(diǎn)一 通過模擬實(shí)驗(yàn)探究膜的透性
②分析上圖乙可知：Δh產(chǎn)生的壓強(qiáng)與水和蔗糖溶液產(chǎn)生的滲透壓達(dá)到平衡，使半透膜兩側(cè)水分子的交換速率相等時(shí)，液面不再升高，但此時(shí)半透膜兩側(cè)溶液濃度仍然不相等，蔗糖溶液的濃度仍然大于清水的濃度?！　　?br/>2.動(dòng)物細(xì)胞的吸水和失水(1)動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞膜相當(dāng)于________。(2)條件及現(xiàn)象
3.成熟植物細(xì)胞的吸水和失水(1)條件　成熟植物細(xì)胞具有中央(大)______ 。(2)原理
(3)現(xiàn)象當(dāng)外界溶液的濃度大于細(xì)胞液濃度時(shí)，活的植物細(xì)胞就通過滲透作用______，發(fā)生__________現(xiàn)象。將已發(fā)生質(zhì)壁分離的植物細(xì)胞放入清水中，此時(shí)細(xì)胞液的濃度______外界清水的濃度，植物細(xì)胞吸水，發(fā)生______________現(xiàn)象。
1.如圖甲、乙、丙分別是細(xì)胞在不同濃度溶液中水分子的跨膜運(yùn)輸示意圖(箭頭大小代表水分子數(shù)的多少)。
(1)若將人的成熟紅細(xì)胞放入清水中，會(huì)出現(xiàn)圖________所示現(xiàn)象，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________。
成熟紅細(xì)胞發(fā)生滲透作用，從細(xì)胞外進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的水分子多于從細(xì)胞內(nèi)到細(xì)胞外的水分子，因此細(xì)胞吸水
(2)若將洋蔥表皮細(xì)胞放在質(zhì)量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液中，會(huì)出現(xiàn)圖________所示現(xiàn)象，達(dá)到平衡時(shí)，水分子進(jìn)出細(xì)胞的狀況是圖________所示。(3)若某葉肉細(xì)胞正處于圖甲所示狀態(tài)，一段時(shí)間內(nèi)細(xì)胞體積增大，最終________(填“會(huì)”或“不會(huì)”)漲破，原因是________________________________________________________________________________________________。
植物細(xì)胞的細(xì)胞壁有支持和保護(hù)作用
2.酶的特性可通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證?，F(xiàn)有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的淀粉溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的蔗糖溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的麥芽糖溶液、蔗糖酶溶液、清水、半透膜(只允許水分子通過)，長頸漏斗、燒杯、底部中央可放置半透膜的U形管各一個(gè)。請(qǐng)根據(jù)滲透作用的原理，選用一套裝置設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能支持酶的催化作用具有專一性，要體現(xiàn)等量原則等實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則。請(qǐng)寫出最合理的實(shí)驗(yàn)思路及實(shí)驗(yàn)預(yù)期。_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
實(shí)驗(yàn)思路：在底部中央放置半透膜的U形管兩側(cè)分別加入等量的蔗糖溶液和麥芽糖溶液，再在兩側(cè)各加入等量的蔗糖酶溶液，適宜溫度下放置一段時(shí)間后，觀察兩側(cè)液面的變化。實(shí)驗(yàn)預(yù)期：蔗糖溶液一側(cè)液面明顯升高，則支持酶的催化作用具有專一性(或麥芽糖溶液一側(cè)液面明顯降低，則支持酶的催化作用具有專一性)
考向1　圍繞滲透作用的原理及應(yīng)用，考查科學(xué)思維1.(2024·廣東梅州市調(diào)研)如圖為一個(gè)滲透裝置，假設(shè)溶質(zhì)分子或離子不能通過半透膜，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，液面a和b平齊。下列判斷錯(cuò)誤的是(　　)
A.如果甲、乙都是蔗糖溶液，甲的濃度低于乙，則液面a會(huì)下降，液面b會(huì)上升B.如果甲、乙分別是葡萄糖溶液和蔗糖溶液，兩者的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同，則液面a會(huì)上升，液面b會(huì)下降C.當(dāng)半透膜兩側(cè)的滲透作用達(dá)到平衡時(shí)，甲、乙溶液的濃度不一定相等D.當(dāng)半透膜兩側(cè)的滲透作用達(dá)到平衡時(shí)，甲、乙溶液的滲透壓一定相等
滲透裝置的變式分析如圖為滲透作用的初始狀態(tài)，其中半透膜只允許水分子通過(圖中濃度為質(zhì)量分?jǐn)?shù))。(1)往穩(wěn)定后的U形管的左側(cè)加入少量蔗糖酶未加酶時(shí)：葡萄糖相對(duì)分子質(zhì)量較小，10%的葡萄糖溶液的物質(zhì)的量濃度更大，水分子流向總趨勢(shì)為10%的蔗糖溶液→10%的葡萄糖溶液，右側(cè)液面升高。加蔗糖酶后：一分子蔗糖被水解產(chǎn)生兩分子單糖(葡萄糖和果糖)，導(dǎo)致左側(cè)濃度升高，水分子流向總趨勢(shì)為10%的葡萄糖溶液→10%的蔗糖溶液，則左側(cè)液面升高，最終高于右側(cè)。(2)若把穩(wěn)定后的U形管右側(cè)液面高出的部分吸走，則右側(cè)液面繼續(xù)升高并達(dá)到新的平衡?！　　?br/>考向2　結(jié)合動(dòng)植物細(xì)胞吸水與失水，考查科學(xué)思維2.(2021·廣東卷，13)保衛(wèi)細(xì)胞吸水膨脹使植物氣孔張開。適宜條件下，制作紫鴨跖草葉片下表皮臨時(shí)裝片，觀察蔗糖溶液對(duì)氣孔開閉的影響，下圖為操作及觀察結(jié)果示意圖。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A.比較保衛(wèi)細(xì)胞細(xì)胞液濃度，③處理后>①處理后B.質(zhì)壁分離現(xiàn)象最可能出現(xiàn)在滴加②后的觀察視野中C.滴加③后有較多水分子進(jìn)入保衛(wèi)細(xì)胞D.推測(cè)3種蔗糖溶液濃度高低為②>①>③
3.(2024·廣州市期末)將紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞分別用一定濃度的甲、乙溶液處理，一段時(shí)間內(nèi)，細(xì)胞的原生質(zhì)體相對(duì)體積變化如圖。下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
A.a～d階段液泡的體積逐漸減小，顏色加深B.a～b階段甲溶液的溶質(zhì)分子可能進(jìn)入細(xì)胞液C.與a點(diǎn)相比，d點(diǎn)時(shí)洋蔥表皮細(xì)胞的吸水能力大D.處于a、c兩點(diǎn)的洋蔥表皮細(xì)胞的細(xì)胞液濃度大體相等
考點(diǎn)二　探究植物細(xì)胞的吸水和失水
本實(shí)驗(yàn)中存在兩組對(duì)照實(shí)驗(yàn)，對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組在同一裝片中先后進(jìn)行，屬于自身前后對(duì)照。
(1)觀察植物細(xì)胞吸水和失水時(shí)，可用蔗糖溶液處理紫色洋蔥鱗片葉外表皮。(2021·全國乙卷，2D)( )(2)質(zhì)壁分離過程中，黑藻細(xì)胞綠色加深、吸水能力減小。(2020·山東卷，3C)( )質(zhì)壁分離過程中，細(xì)胞液濃度增大，吸水能力增大。(3)可以用大蒜根尖分生區(qū)細(xì)胞作實(shí)驗(yàn)材料來觀察細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原。(2020·全國卷Ⅰ，4A)( )根尖分生區(qū)細(xì)胞沒有大液泡，不適合作此實(shí)驗(yàn)材料。
(4)需要高倍顯微鏡下才能觀察到洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞的質(zhì)壁分離。(2019·海南卷，7C)( )整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程只需低倍鏡即可。(5)用黑藻葉片進(jìn)行質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)時(shí)，葉綠體的存在會(huì)干擾實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察。(2014·全國卷Ⅰ，4B)( )黑藻葉肉細(xì)胞液泡無顏色，葉綠體的存在有利于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察。
1.如圖表示正在進(jìn)行質(zhì)壁分離的紫色洋蔥細(xì)胞，請(qǐng)分析：
(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要選擇紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞嗎？為什么？不一定。紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞的細(xì)胞液中含有色素，使液泡呈現(xiàn)紫色，便于觀察，而其他滿足條件的細(xì)胞也可作為實(shí)驗(yàn)材料。(2)b的大小和顏色如何發(fā)生變化？b逐漸變小，顏色逐漸加深。(3)c處的液體是什么？發(fā)生質(zhì)壁分離時(shí)，在細(xì)胞壁和細(xì)胞膜之間(c處)充滿的是外界溶液，原因是細(xì)胞壁具有全透性。
2.從溶液角度分析為什么發(fā)生質(zhì)壁分離后不能復(fù)原？①在較高濃度溶液中發(fā)生質(zhì)壁分離，因細(xì)胞過度失水死亡而不會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象。②在對(duì)細(xì)胞有害的溶液中，如使用1(ml·L－1)的醋酸溶液，細(xì)胞不發(fā)生質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象，因?yàn)榧?xì)胞因死亡而失去了選擇透過性。
3.從溶液角度分析發(fā)生質(zhì)壁分離自動(dòng)復(fù)原的原因是什么？在一定濃度(溶質(zhì)不能透過膜)的溶液中，只會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，不能發(fā)生質(zhì)壁分離后自動(dòng)復(fù)原現(xiàn)象(只有用清水或低滲溶液處理，方可復(fù)原)。但在一定濃度的溶液(如KNO3、甘油等)中，因溶質(zhì)可透過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞，使細(xì)胞液濃度增大，可發(fā)生質(zhì)壁分離后自動(dòng)復(fù)原現(xiàn)象。
考向1　結(jié)合實(shí)驗(yàn)原理和步驟，考查科學(xué)思維1.(2022·浙江6月選考，11)“觀察洋蔥表皮細(xì)胞的質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復(fù)原”實(shí)驗(yàn)中，用顯微鏡觀察到的結(jié)果如圖所示：
下列敘述正確的是(　　)A.由實(shí)驗(yàn)結(jié)果推知，甲圖細(xì)胞是有活性的B.與甲圖細(xì)胞相比，乙圖細(xì)胞的細(xì)胞液濃度較低C.丙圖細(xì)胞的體積將持續(xù)增大，最終漲破D.若選用根尖分生區(qū)細(xì)胞為材料，質(zhì)壁分離現(xiàn)象更明顯
2.(2024·廣東惠州調(diào)研)在觀察某植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復(fù)原實(shí)驗(yàn)中，依次觀察到的結(jié)果示意圖如下，其中①②指細(xì)胞結(jié)構(gòu)。下列敘述正確的是(　　)
A.甲狀態(tài)時(shí)不存在水分子跨膜運(yùn)輸進(jìn)出細(xì)胞的現(xiàn)象B.甲→乙變化的原因之一是結(jié)構(gòu)①的伸縮性比結(jié)構(gòu)②的伸縮性大C.乙→丙的變化是由外界溶液濃度小于細(xì)胞液濃度所致D.細(xì)胞發(fā)生滲透作用至丙狀態(tài)，一段時(shí)間后該細(xì)胞會(huì)破裂
3.(2021·湖南卷，3)質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原是某些生物細(xì)胞響應(yīng)外界水分變化而發(fā)生的滲透調(diào)節(jié)過程。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)A.施肥過多引起的“燒苗”現(xiàn)象與質(zhì)壁分離有關(guān)B.質(zhì)壁分離過程中，細(xì)胞膜可局部或全部脫離細(xì)胞壁C.質(zhì)壁分離復(fù)原過程中，細(xì)胞的吸水能力逐漸降低D.1 ml/L NaCl溶液和1 ml/L蔗糖溶液的滲透壓大小相等
考向2　結(jié)合實(shí)驗(yàn)拓展應(yīng)用，考查科學(xué)探究能力4.(2024·廣東惠州調(diào)研)基于對(duì)植物細(xì)胞質(zhì)壁分離原理的理解判斷，下列各項(xiàng)無法通過質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)證明的是(　　)A.成熟植物細(xì)胞的死活B.原生質(zhì)層比細(xì)胞壁伸縮性大C.成熟的植物細(xì)胞能進(jìn)行滲透吸水D.水分子可以通過通道蛋白進(jìn)入細(xì)胞
5.(2024·吉林長春質(zhì)檢)用細(xì)胞液濃度相同的紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞分別制成5個(gè)臨時(shí)裝片，同時(shí)滴加甲、乙、丙、丁、戊5種不同濃度的蔗糖溶液，處理相同時(shí)間后，觀察記錄原生質(zhì)體的體積變化，繪制結(jié)果如圖所示。下列有關(guān)敘述正確的是(　　)
A.甲溶液中紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞的質(zhì)壁分離程度大于丁溶液中的B.實(shí)驗(yàn)后，甲～戊溶液中外表皮細(xì)胞的細(xì)胞液濃度最低的是乙溶液C.將丙溶液中的外表皮細(xì)胞浸潤在清水中，可發(fā)生質(zhì)壁分離的復(fù)原D.紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞的細(xì)胞液濃度與戊蔗糖溶液濃度相當(dāng)
1.(2023·全國甲卷，4)探究植物細(xì)胞的吸水和失水實(shí)驗(yàn)是高中學(xué)生常做的實(shí)驗(yàn)。某同學(xué)用紫色洋蔥鱗片葉外表皮為材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，探究蔗糖溶液、清水處理外表皮后，外表皮細(xì)胞原生質(zhì)體和液泡的體積及細(xì)胞液濃度的變化。圖中所提到的原生質(zhì)體是指植物細(xì)胞不包括細(xì)胞壁的部分。下列示意圖中能夠正確表示實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是(　　)
2.(2021·江蘇卷，12)采用紫色洋蔥鱗片葉外表皮進(jìn)行質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)，下列相關(guān)敘述正確的是(　　)A.用鑷子撕取的外表皮，若帶有少量的葉肉細(xì)胞仍可用于實(shí)驗(yàn)B.將外表皮平鋪在潔凈的載玻片上，直接用高倍鏡觀察細(xì)胞狀態(tài)C.為盡快觀察到質(zhì)壁分離現(xiàn)象，應(yīng)在蓋玻片四周均勻滴加蔗糖溶液D.實(shí)驗(yàn)觀察到許多無色細(xì)胞，說明紫色外表皮中有大量細(xì)胞含無色液泡
3.(2022·全國甲卷，2)植物成熟葉肉細(xì)胞的細(xì)胞液濃度可以不同?，F(xiàn)將a、b、c三種細(xì)胞液濃度不同的某種植物成熟葉肉細(xì)胞，分別放入三個(gè)裝有相同濃度蔗糖溶液的試管中，當(dāng)水分交換達(dá)到平衡時(shí)觀察到：①細(xì)胞a未發(fā)生變化；②細(xì)胞b體積增大；③細(xì)胞c發(fā)生了質(zhì)壁分離。若在水分交換期間細(xì)胞與蔗糖溶液沒有溶質(zhì)的交換，下列關(guān)于這一實(shí)驗(yàn)的敘述，不合理的是(　　)A.水分交換前，細(xì)胞b的細(xì)胞液濃度大于外界蔗糖溶液的濃度B.水分交換前，細(xì)胞液濃度大小關(guān)系為細(xì)胞b＞細(xì)胞a＞細(xì)胞cC.水分交換平衡時(shí)，細(xì)胞c的細(xì)胞液濃度大于細(xì)胞a的細(xì)胞液濃度D.水分交換平衡時(shí)，細(xì)胞c的細(xì)胞液濃度等于外界蔗糖溶液的濃度
4.(2023·重慶卷，7)某興趣小組利用如圖裝置和表中試劑探究了透析袋的透性。當(dāng)a為①、b為⑤時(shí)，袋內(nèi)溶液逐漸變?yōu)樗{(lán)色；當(dāng)a為②、b為③時(shí)，水浴(55攝氏度)后透析袋內(nèi)、外均不出現(xiàn)磚紅色。下列敘述正確的是(　　)

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