1、探究植物细胞的吸水和失水探究植物细胞的吸水和失水 题组一 渗透作用的原理及应用 1.某同学为探究膜的通透性而设计了如图所示的渗透装置， 开始时烧杯内的液面和长颈漏斗 内的液面相平，在长颈漏斗内液面上升的过程中( ) A.液面上升的速率先逐渐加快后逐渐减慢最终液面维持稳定 B.水分子只能通过半透膜从清水向蔗糖溶液扩散 C.如果半透膜两侧液体浓度相等，水分子不会通过半透膜扩散 D.当半透膜两侧水分子进出速率相等时，长颈漏斗内液面最高 答案 D 解析 长颈漏斗内液面上升的过程中， 半透膜两侧溶液浓度差逐渐减小， 则液面上升的速率 起始最快， 之后逐渐减慢最终液面维持稳定， A 错误； 在长颈漏斗内液
2、面逐渐上升的过程中， 有水分子通过半透膜从清水向蔗糖溶液扩散， 也有水分子通过半透膜从蔗糖溶液向清水扩散， B 错误；如果半透膜两侧液体浓度相等，仍然存在水分子的扩散，只是扩散达到动态平衡， C 错误；当半透膜两侧水分子进出速率相等时，长颈漏斗内液面最高，D 正确。 2.某同学拟选择一种半透性的膜材料，用于自制渗透装置。他采用如图 1 所示的装置(示意 图)，对收集到的四种材料甲、乙、丙和丁分别进行实验，得到了倒置漏斗中的液面高度随 时间变化的曲线(如图 2)。据图分析，该同学应选择的膜材料是( ) A.甲 B.乙 C.丙 D.丁 答案 A 解析 渗透装置中半透膜的选择应遵循：糖分子不能通过半
3、透膜，水分子可以自由通过。分 析题中图 2 可知：乙、丙、丁三种材料均不符合渗透装置中半透膜的要求。 3.小明用玻璃槽、饱和蔗糖溶液和清水做成如图所示的实验装置，进行生物膜通透性的模拟 实验。甲、乙两槽间的隔板中央圆圈为玻璃纸，玻璃纸是一种半透膜，蔗糖分子不能透过， 而水分子能自由通过。几小时后，发现( ) A.甲槽内水的体积减少 B.乙槽内溶液的体积减少 C.甲槽内水的体积无变化 D.乙槽内水的体积无变化 答案 A 解析 玻璃纸是一种半透膜， 水分总体由清水向饱和蔗糖溶液渗透， 所以甲槽内水的体积减 少，乙槽内溶液的体积增多。 题组二 细胞的吸水和失水 4.如图表示显微镜下观察到的人体成熟红
4、细胞在四种不同浓度溶液中表现出的形态， 则四种 溶液浓度由高到低的顺序是( ) A. B. C. D. 答案 A 解析 当外界溶液浓度高于细胞质浓度时，细胞失水；反之，则吸水。溶液中细胞失水皱 缩； 溶液中细胞吸水膨胀； 溶液可能是清水， 因细胞吸水后涨破而观察不到细胞的形态； 溶液中细胞呈现正常的中央微凹的圆饼状。故四种外界溶液浓度由高到低的顺序是 。 5.如图为显微镜下某植物细胞在质量分数为 30%的蔗糖溶液中的示意图。 下列叙述错误的是 ( ) A.若将该细胞置于清水中，a 基本不变 B.若将该细胞置于质量分数为 40%的蔗糖溶液中，b/a 的值将变小 C.b/a 的值能表示细胞失水的程
5、度 D.a、b 分别表示细胞和液泡的长度 答案 D 解析 图中细胞处于质壁分离状态，由于细胞壁的伸缩性较小，因此，将此细胞置于清水中 时， a 基本不变； 若将该细胞置于质量分数为 40%的蔗糖溶液中， 与题图相比， a 基本不变， 但因失水更多而使 b 减小，所以 b/a 的值将变小，b/a 的值可表示细胞失水的程度；图中 a 表示的是细胞的长度，b 表示的是原生质体的长度。 6.a、b、c 是三个相邻的细胞，已知 a 细胞液浓度b 细胞液浓度c 细胞液浓度。下列图中能 正确表示三者之间水分子总体流动方向关系的是( ) 答案 C 解析 当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，细胞就渗透吸水；反之
6、，当细胞液的浓度小 于外界溶液浓度时，细胞就通过渗透作用失水。由于 a 细胞液浓度b 细胞液浓度c 细胞液 浓度，故三者关系如 C 项所示。 7.将六个大小相同的马铃薯去皮之后，分别置入不同浓度的蔗糖溶液中，数小时后取出称其 重量。增减的重量与蔗糖溶液的浓度关系如图所示，根据图示判断，马铃薯细胞液浓度与下 列哪项最为接近( ) A.0.4 B.0.8 C.1.0 D.1.6 答案 C 解析 在马铃薯的重量变化为 0 时，水分的进出达到平衡，细胞内外溶液的浓度相等，此 时对应的蔗糖溶液浓度即马铃薯细胞液的浓度，由图分析可知应介于 0.81.2 之间，故 C 项正确。 题组三 植物细胞的质壁分离及
7、复原实验 8.(2018 安阳一模)某研究小组用 5 种植物材料进行质壁分离实验。在相同的放大倍数下，记 录视野中的细胞数目， 然后滴加蔗糖溶液， 记录从滴加蔗糖溶液到发生“初始质壁分离”的 平均时间，绘制成下图。下列说法正确的是( ) A.据图分析可知，5 种植物材料中山茶细胞最小 B.该实验在观察质壁分离现象时，没有设计对照实验 C.若在发生质壁分离后滴加清水，则 5 种材料复原时间都不同 D.5 种材料中，红花檵木发生质壁分离的速度最快 答案 D 解析 在相同的放大倍数下，视野中山茶的细胞数目最少，说明其细胞最大，红花檵木观察 到的细胞数目最多，细胞最小，A 错误；蔗糖溶液滴加之前和之后
8、形成前后自身对照，B 错 误；若在发生质壁分离后滴加清水，则不能确定 5 种材料复原时间，C 错误；5 种材料中， 红花檵木从滴加蔗糖溶液到发生“初始质壁分离”的平均时间最短， 发生质壁分离的速度最 快，D 正确。 9.(2019 南京质检)用 0.5 g/mL 蔗糖溶液、 0.3 g/mL 蔗糖溶液、 一定浓度的尿素溶液分别处 理洋葱鳞片叶外表皮细胞 10 min，三组细胞体积变化如图所示。下列有关分析不正确的是 ( ) A.a 曲线为 0.5 g/mL 蔗糖溶液处理组 B.a、b、c 三组洋葱细胞失水的方式相同 C.若将细胞转移到蒸馏水中，有两组能够发生质壁分离复原 D.若实验持续，只有一
9、组细胞能够发生质壁分离复原 答案 A 解析 图示可知，a、b、c 的细胞体积依次减小，说明失水量依次增大，0.5 g/mL 蔗糖溶液 中的洋葱表皮细胞比 0.3 g/mL 中的失水多，故 a 曲线不是 0.5 g/mL 蔗糖溶液的处理组； 在较高浓度的外界溶液中，洋葱细胞失水的方式都是渗透失水；将细胞转移到蒸馏水中， 0.3 g/mL 蔗糖溶液、一定浓度的尿素溶液处理的细胞，能够吸收外界的水分发生质壁分离 复原，而 0.5 g/mL 蔗糖溶液浓度过高，细胞失水过多而死亡；尿素是小分子，可进入细胞， 从而发生质壁分离后自动复原，蔗糖不能被吸收进入细胞，细胞不会自动复原。 10.在质壁分离和复原过
10、程中，洋葱鳞片叶表皮细胞的吸水能力变化示意图正确的是( ) 答案 A 解析 在植物细胞质壁分离过程中，细胞不断失水，细胞液浓度不断升高，则细胞吸水能力 逐渐增强，失水能力逐渐减弱；而在质壁分离复原过程中，细胞不断吸水，细胞液浓度逐渐 降低，细胞的吸水能力减弱，失水能力增强。 11.(2018 武汉期末)食醋中的醋酸成分是活细胞不需要的小分子物质，蔗糖则是不能通过生 物膜的物质，但用食醋和蔗糖可将新鲜的大蒜头腌成糖醋蒜，其原因是( ) A.醋酸和蔗糖分子均能存在于活细胞的间隙中 B.醋酸和蔗糖分子均能被吸附在活细胞的表面 C.醋酸能杀死活细胞，使细胞膜失去选择透过性 D.腌制时间过久，两种物质均
11、慢慢地进入活细胞 答案 C 解析 醋酸能破坏细胞膜上的蛋白质分子，进而杀死活细胞，使细胞膜失去选择透过性，这 样醋酸和蔗糖就能进入细胞，将大蒜头腌成糖醋蒜。 12.质壁分离和复原实验可以说明或证明下列中的( ) 植物细胞的死活 原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大 当外界溶液浓度大于细 胞液浓度时，细胞渗透失水；反之，细胞则渗透吸水 原生质层具有选择透过性 细胞 壁的主要成分是纤维素 A. B. C. D. 答案 B 解析 质壁分离和复原实验可以证明、，说明原生质层具有选择透过性，从而可以判断 细胞的死活，因为死亡细胞的原生质层具有全透性。另外还可以测定细胞液的浓度。 13.将新鲜萝卜切削成酒杯
12、形，放在两个烧杯中，如图所示。萝卜的内外有两种液体，只知 道其中一种是清水，另一种是 30%的蔗糖溶液，开始时两个液面等高。一段时间以后，液 面变化如图所示。请回答下列问题： (1)液体 A 是_，液体 B 是_。 (2)图乙中 C 处的细胞正处于_状态，此时它的细胞液浓度应该比 B 溶液的浓度 _。 (3)图乙中 D 处的细胞正处于_状态，此时它的细胞液浓度应该比 A 溶液的浓度 _。 (4)萝卜细胞的原生质层包括_。通过上述现象说明 萝卜细胞的原生质层相当于一层_。 答案 (1)30%的蔗糖溶液 清水 (2)吸水 高 (3)失水(或质壁分离) 低 (4)细胞膜、液泡膜以及二者之间的细胞质
13、半透膜 解析 (1)由于 A、B 开始时液面等高，一段时间后 A 的液面升高，说明液体 A 浓度高于细 胞液，从细胞液中吸取水分，所以液体 A 应为 30%的蔗糖溶液，液体 B 为清水。(2)图乙中 C 处的细胞处于清水中， 所以会吸水， 细胞液浓度高于清水。 (3)图乙中 D 处的细胞处于 30% 的蔗糖溶液中，细胞液浓度低于蔗糖溶液浓度，所以表现为失水。(4)萝卜细胞的原生质层 包括细胞膜、 液泡膜以及二者之间的细胞质， 也就是水分子从细胞外运输到细胞液要经过的 结构，它相当于一层半透膜。 14.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
14、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(填“大于”“等 于”或“小于”)。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(填“大于”“等于”或“小于”)。 (2)图丙中相当于图甲中 c 结构的是_(填序号)，结构中充满的液体是 _。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
15、生质壁分离的细胞浸入清水当中，发现细胞中液泡体积增大，说明细胞在 渗透吸水， 细胞能否无限吸水？_。 原因是_。 答案 (1)小于 下降 小于 (2) 外界溶液 D (3)不能 细胞壁对原生质层有支持和保护的作用 解析 (1)漏斗内液面的上升是由细胞吸水引起的，水从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，b 侧液体的浓度大于 a 侧；图乙反映的是随吸水时 间的延长，漏斗内液面升高的速度逐渐下降，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、液泡膜和两层膜之间的细胞质
16、视作一 层半透膜， 结构当中充满的液体是外界溶液； 由于无法判断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。 15.如图为某同学利用洋葱无色内表皮观察植物细胞质壁分离和复原的实验示意图，其中胭 脂红是一种水溶性的大分子食用色素，呈红色。请分析回答下列问题： (1) 在 观 察 植 物 细 胞 质 壁 分 离 及 复 原 现 象 的 实 验 中 ， “ 质 ” 是 指 植 物 细 胞 的 _(结构)，“壁
17、”是指植物细胞的_(结构)。 (2)该同学发现植物细胞发生质壁分离后不能复原，原因最可能是细胞过度_而死亡， 造成此现象的原因是_或_。 (3)该同学在步骤 D 观察到了质壁分离现象，其实验结果应为图中的_(填序号)，造 成此现象的原因是_。 答案 (1)原生质层 细胞壁 (2)失水 胭脂红溶液浓度过大 质壁分离时间过长 (3) 胭脂红不能透过生物膜，但可以透过细胞壁 解析 图中 A 是制作临时装片，B 是观察原始状态，C 是用高浓度外界溶液使细胞发生质 壁分离，D 是观察质壁分离，E 是滴加清水让细胞发生质壁分离的复原，F 是进行观察。(1) 在观察植物细胞质壁分离及复原现象的实验中， “质”是指植物细胞的原生质层， 是由细胞 膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质构成的。而“壁”是指植物细胞的细胞壁。(2)该同学发 现植物细胞发生质壁分离后不能复原， 原因最可能是细胞因过度失水而死亡， 造成此现象的 原因可能是外界溶液即胭脂红溶液浓度过大或质壁分离时间过长。(3)该同学在步骤 D 观察 到了质壁分离现象，因为细胞壁是全透性的，而原生质层是具有选择透过性的，胭脂红不能 透过生物膜，所以在细胞壁和原生质层之间应是红色，而洋葱鳞片叶内表皮是无色的，所以 液泡应是无色，分析图形应是代表的图像。