应用渗透系统的原理、解答细胞的吸水与失水问题
一、单项选择题
1．将洋葱鳞片叶放在0.45 mol/L 蔗糖溶液中，细胞发生质壁分离；放在 0.35 mol/L 蔗糖溶液中，细胞有胀大趋势；放在0.4 mol/L 蔗糖溶液中，细胞似乎不发生什么变化。这表明( )
A．洋葱表皮细胞已经死亡 B．细胞膜不允许水分子自由通过 C．蔗糖分子进入细胞导致渗透平衡 D．细胞液浓度为 0.4 mol/L 左右
2．下列有关细胞吸水和失水的叙述，正确的是( ) A．水分子进出细胞取决于细胞内外溶液的浓度差
B．当外界溶液的浓度比细胞质的浓度低时，哺乳动物红细胞失水皱缩 C．当外界溶液的浓度比细胞液的浓度低时，洋葱鳞片叶的表皮细胞吸水涨破 D．用紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度相同 3．如图表示植物细胞渗透作用的图解，下列说法中错误的是( )
A．植物细胞的原生质层相当于一层半透膜
B．一定条件下，活的、成熟的植物细胞能发生渗透失水或吸水 C．当外界溶液甲的浓度＞细胞液乙的浓度时，细胞发生渗透失水 D．当外界溶液甲的浓度＝细胞液乙的浓度时，水分子停止进出细胞
4．用洋葱鳞片叶表皮制备“观察细胞质壁分离实验”的临时装片，观察细胞的变化。下列有关实验操作和结果的叙述，正确的是( )
A．将装片在酒精灯上加热后，再观察细胞质壁分离现象 B．在盖玻片一侧滴入清水，细胞吸水膨胀但不会破裂 C．用不同浓度的蔗糖溶液处理细胞，均能观察到质壁分离现象 D．当质壁分离不能复原时，细胞仍具正常生理功能
5．为研究甲地某植物能不能移植到乙地生长，某生物学研究性学习小组设计了一个测定该植物细胞液浓度的实验方案，实验结果如下表：
蔗糖溶液浓度 (mol·L) 质壁分离状况 不分离 不分离 刚分离 较显著 显著 显著 －10.15 0.19 0.23 0.27 0.31 0.35 他们又测定了乙地土壤溶液浓度，发现乙地土壤溶液的浓度适合该植物生长，则乙地土壤溶液的浓度最可能是( ) A．＞0.19 C．＜0.27
B．＞0.23 D．＜0.23
6.如图为显微镜下某植物细胞在30%的蔗糖溶液中的示意图，下列叙述中正确的一组是( )
①A、B分别表示细胞和液泡的长度 ②B值越小，表示细胞失水越多
③若将细胞置于清水中，A的体积略有增大 ④若该细胞处于40%的蔗糖溶液中，B/A的值将变大 A．①④ B．①③ C．②③ D．③④
7．在“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验过程中，正常情况下你可以观察到紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞内液泡的颜色和体积随时间的变化情况分别是( ) ①变深 ②变浅 ③不变 ④起始颜色→变深→再变浅 ⑤起始颜色→变浅→再变深
A．①，c B．③，a C．④，d D．⑤，b
8．如图表示植物叶表皮上气孔的开放原理。取同一叶片的两块表皮a和b，a放在清水中，b放在0.3 g/mL KNO3溶液中，K、NO3离子可通过主动运输进入细胞。将a和b制成临时装片在显微镜下持续观察一段时间，观察到的表皮气孔情况是( )
＋
－
A．a开启、b关闭 C．a关闭、b先开启后关闭 二、多项选择题
9.(2017·南通中学调研)将小鼠红细胞放入一定浓度的KNO3溶液中，红细胞体积随时间变化如图，有关叙述正确的是( )
B．a关闭、b开启 D．a开启、b先关闭后开启
A．KNO3溶液的起始渗透压大于红细胞内液的起始渗透压 B．与b点相比，a点对应时刻红细胞内液的渗透压较大
C．ab段细胞失水使红细胞内液的渗透压大于KNO3溶液，从而出现bc段的变化 D．b点对应的时刻，KNO3溶液与红细胞内液的渗透压相等
10.(2017·无锡模拟)将生理状态相同的同种植物材料均分成两组，分别置于A、B两种溶液中。图中曲线表示与实验初始含水量相比，两组细胞失水量的变化情况。下列相关叙述正确的是( )
A．该实验可选取绿色植物成熟的叶肉细胞来进行 B．若适当增大B溶液的浓度，则曲线中a点上移
C．6～10 min两条曲线的差异仅是由于A、B溶液的浓度不同 D．10 min时显微镜下观察两组细胞，均可观察到质壁分离观象
三、非选择题
11．将洋葱鳞片叶的紫色外表皮细胞分别浸于等量蒸馏水、0.3 mol/L蔗糖溶液、0.5 mol/L KNO3溶液中，观察液泡的体积随时间的变化，结果如甲图所示：
(1)甲图1、2、3曲线中，表示在0.3 mol/L蔗糖溶液中的是________，由于细胞壁的伸缩性比原生质层的伸缩性小，植物细胞会发生________________现象。
(2)若曲线3中ef段的细胞如乙图，Ⅰ部位的物质是____________，若曲线2中bc段的细胞如乙图，则Ⅰ、Ⅱ两处的溶液浓度的大小比较：Ⅰ________Ⅱ(填“＜”“＞”或“＝”)。 (3)试简要分析2、3曲线差异的原因： ____________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 12．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、带刻度的载玻片、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____________细胞作为实验材料。 实验步骤：
①配制并选用生理盐水、蒸馏水、质量分数为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取一个临时装片，在载玻片的一侧滴加蒸馏水，另一侧________________________；另取一个临时装片，在载玻片的一侧滴加质量分数为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)实验预期及结论：
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，__________________；
在滴加质量分数为9%的食盐溶液的实验中，___________________。
13．用2摩尔/升的乙二醇溶液和2摩尔/升的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞，观察质壁分离现象，得到其原生质体体积的变化情况如下图所示，请据图回答：
(1)原生质体体积在A→B段的变化说明：在该段时间内水分子从原生质体________，细胞液浓度________。
(2)在1分钟后，处于2摩尔/升蔗糖溶液中的细胞，其细胞液浓度将________，此时，在细胞壁与原生质层之间充满了________________，要使该细胞复原，应将其置于____________________________________________________中。
(3)在1分钟后，处于2摩尔/升乙二醇溶液中的细胞，其原生质体体积的变化是由于______________逐渐进入细胞内，引起细胞液浓度________。
(4)并不是该植物的所有活细胞均可发生质壁分离，能发生质壁分离的细胞还必须具有____________。
答案精析
1．D [成熟植物细胞的细胞液通过原生质层与外界溶液构成了渗透系统。当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，细胞吸水，反之细胞失水；当二者浓度接近时，吸水、失水达到平衡。] 2．A
3．D [植物细胞的原生质层由细胞膜、液泡膜及这两层膜之间的细胞质组成，相当于一层半透膜，A正确；活的、成熟的植物细胞具有大液泡，当细胞液与外界溶液存在浓度差时，能发生渗透失水或吸水，B正确；当外界溶液甲的浓度＞细胞液乙的浓度时，细胞发生渗透失水，可能正在发生质壁分离，C正确；当外界溶液甲的浓度＝细胞液乙的浓度时，细胞既不吸水也不失水，但仍有水分子进出细胞，只是单位时间内进出细胞的水分子数相等，因而仍有渗透作用发生，D错误。] 4．B
5．D [根据表格分析，植物在浓度为0.19 mol/L的溶液浓度中不发生质壁分离，而在浓度为0.23 mol/L的溶液中刚好发生质壁分离，细胞液的浓度范围应在未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的外界溶液的浓度之间，植物的细胞液浓度为0.19～0.23 mol/L。该植物若适合在乙地生长，说明其细胞能够从土壤中吸收水分，则外界溶液浓度低于细胞液浓度，即乙地土壤溶液浓度最可能小于0.23 mol/L。]
6．C [A、B分别表示细胞和原生质体的长度，①错误；B值越小，表示细胞失水越多，②正确；若将细胞置于清水中，细胞会发生质壁分离复原，由于细胞壁也有一定的伸缩性，所以A的体积略有增大，③正确；若该细胞处于40%的蔗糖溶液中，细胞失水更多，所以B/A的值将变小，④错误。]
7．C [④液泡起始颜色→变深→再变浅，说明细胞先失水后吸水，液泡体积先减小后变大，对应图d中的曲线，与正常情况下细胞先失水后吸水相符合，C正确。]
8．D [a放在清水中，保卫细胞吸水，则气孔逐渐开放。b放在0.3 g/mL KNO3溶液中，保卫细胞首先失水，气孔关闭，随着细胞通过主动运输吸收硝酸根离子和钾离子，当细胞液浓度大于细胞外液浓度时，细胞又能渗透吸水，所以保卫细胞质壁分离后会自动复原，气孔开放，D正确。]
9．AD [据图分析，ab段细胞体积变小，说明硝酸钾溶液的起始渗透压大于红细胞内液的起始渗透压，细胞失水，A正确；ab段细胞体积变小，细胞失水，则b点红细胞内液的渗透压大于a点，B错误；硝酸根离子和钾离子以主动运输的方式进入细胞，使得细胞内液的渗透压高于外界溶液，细胞吸水，才出现bc段，C错误；b点细胞体积不变，说明KNO3溶液
与红细胞内液的渗透压相等，细胞吸水和失水处于动态平衡，D正确。]
10．AB [该图应是探究质壁分离与复原的实验，应用成熟植物的活细胞，可选用绿色植物成熟的叶肉细胞，故A正确。由图分析可知，B是发生了质壁分离的复原，如果适当增大B溶液的浓度，a点会上移，故B正确。6～10 min两条曲线的差异不仅是由于A、B溶液的浓度不同，而主要的是因为它们的溶质性质不同，B溶液可以发生自动复原，故C错误。10 min时显微镜下观察两组细胞，只有A可观察到质壁分离观象，B已经发生质壁分离复原，故D错误。]
11．(1)3 质壁分离 (2)蔗糖溶液 ＜
(3)蔗糖不能透过细胞膜，而K和NO3被吸收进入细胞，导致细胞液浓度变大，大于外界溶液浓度，细胞吸水，所以在KNO3溶液中，细胞发生质壁分离后会自动复原现象，从而造成2、3曲线的差异
12．(1)动物细胞具有发生渗透作用的条件(或细胞膜有选择透过性，当细胞与外界溶液接触时，膜两侧具有浓度差)
(2)红(或者口腔上皮) ②生理盐水 ③用吸水纸吸引，并重复几次 ④细胞体积(或大小)和形态的变化
(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过性膜，相当于一层半透膜，当细胞与外界溶液接触时，膜两侧溶液具有浓度差，所以能利用动物细胞来探究其能否通过渗透作用吸水或失水。(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，以便观察红细胞正常的形态。取一个临时装片，在载玻片的一侧滴加蒸馏水，另一侧用吸水纸吸引，并重复几次，目的是使载玻片下的细胞能浸在蒸馏水中，观察红细胞的渗透吸水。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，所以可将观察到的细胞体积(或形态)的变化作为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液的浓度，细胞吸水，导致细胞体积变大甚至破裂，在9%的食盐溶液的实验中，由于外界溶液的浓度大于细胞液的浓度，细胞失水，细胞体积变小而皱缩。 13．(1)渗出 变大 (2)不变 蔗糖溶液 清水或低于细胞液浓度的其他溶液 (3)乙二醇 变大 (4)大液泡
解析 (1)依图分析可知：浸泡在两种溶液中的植物细胞原生质体体积A→B段都变小，说明细胞通过渗透作用失水，细胞液的浓度升高，水势减小。(2)处于2摩尔/升蔗糖溶液中的细胞在1分钟后，原生质体体积不再发生变化，说明水分子进出原生质层达到动态平衡，细胞
＋
－
液浓度不变。细胞壁是全透性的，而原生质层具有选择透过性，不允许大分子通过，因而在细胞壁与原生质层之间充满了蔗糖溶液。若使其复原，则必须使外界溶液的浓度小于细胞液浓度。(3)由图可知：在没有改变外界溶液的情况下，处于乙二醇溶液中的细胞原生质体体积逐渐增大，自动发生了质壁分离复原。推断出细胞液与外界溶液间不仅产生了水分子的渗透，同时溶质分子被细胞选择吸收。此溶液溶质是乙二醇，为小分子物质，正符合通过选择透过性膜的条件，而使细胞液浓度升高。(4)只有成熟的植物细胞才可发生质壁分离，所以从结构上看，必须具备大液泡才可发生质壁分离。
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