学案导学学年高中生物必修一配套文档第4章Word格式.docx
《学案导学学年高中生物必修一配套文档第4章Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《学案导学学年高中生物必修一配套文档第4章Word格式.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
答案 不会。
长颈漏斗中的液面升高时，液体产生的静水压也随之变大，当静水压增大到和渗透压相等时（二者的方向相反，静水压向外、渗透压向内），通过半透膜进出长颈漏斗的水分子数相等，因此，液面就不再升高了。
2．当液面不再升高时，长颈漏斗内外液体的浓度相等吗？
答案 不相等。
当水分子进出达到动态平衡时，长颈漏斗中溶液浓度仍高于烧杯中的液体浓度。
3．如果增加蔗糖溶液的浓度，最终形成的液面高度差H会如何变化？
答案 高度差H会增大。
1．把体积相同，质量百分比浓度均为10%的葡萄糖和蔗糖溶液用半透膜（允许溶剂和葡萄糖通过，不允许蔗糖通过）隔开（如图），请分析一段时间后液面的情况是（ ）
A．甲高于乙
B．乙高于甲
C．先甲高于乙，后乙高于甲
D．先甲低于乙，后乙低于甲
答案 C
解析 在体积与质量百分比浓度相同的情况下，因为葡萄糖分子是单糖，蔗糖分子是二糖，所以同样的体积内葡萄糖分子数目多于蔗糖分子，即单位体积内半透膜甲侧的水分子数少于乙侧，水分子整体表现为由乙向甲流动，导致甲侧液面越来越高，后来甲侧的葡萄糖通过半透膜进入乙侧，导致乙侧溶液浓度越来越高，水分子又从甲侧流向乙侧，最终表现为乙液面高于甲液面。
水分子通过半透膜由低浓度溶液向高浓度溶液扩散。
此处的浓度是指的物质的量浓度（单位体积中微粒的多少），不是质量分数。
二、细胞的吸水和失水
1．动物细胞的吸水和失水
（1）动物细胞没有细胞壁，也没有大液泡，动物细胞的细胞膜相当于半透膜。
（2）现象
①当外界溶液浓度>
细胞质浓度时，细胞失水皱缩。
②当外界溶液浓度<
细胞质浓度时，细胞吸水膨胀，甚至涨破。
③当外界溶液浓度＝细胞质浓度时，水分子进出细胞处于动态平衡，细胞形态基本不变。
2．植物细胞的渗透系统
（1）植物细胞的细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质，称为原生质层，具有选择透过性，相当于一层半透膜。
（2）植物细胞内的液体环境主要是指液泡内部的细胞液。
当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，植物细胞会失水；
当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，植物细胞会吸水。
3．质壁分离与复原是植物细胞吸水和失水的实验证据
（1）实验材料：
紫色的洋葱鳞片叶外表皮细胞。
（2）实验原理
①成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。
②细胞液具有一定的浓度，与外界溶液形成浓度差。
③原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大。
（3）实验过程
（4）实验结论
①当细胞液浓度<
外界溶液浓度时，细胞失水，原生质层和细胞壁分离，发生质壁分离。
②发生质壁分离的细胞，当细胞液浓度>
外界溶液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。
1．上述实验成功的关键是实验材料的选择，为什么本实验不选择细菌和动物细胞，而选择有大液泡并有颜色的植物细胞？
答案 一般不选择细菌细胞，它能发生质壁分离，但现象不明显。
不能选择动物细胞，它无细胞壁，不能发生质壁分离现象。
选择有大液泡并有颜色的植物细胞因为质壁分离现象易于发生且便于在显微镜下观察。
2．质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间的是什么液体，为什么？
答案 是浓度降低的外界溶液，因为细胞壁是全透性的，且有水分子通过原生质层渗出来。
3．若用0.5g/mL的蔗糖溶液做实验，能发生质壁分离但不能再复原，为什么？
答案 因为细胞过度失水会死亡。
4．发生质壁分离复原需要将植物再置于低浓度的蔗糖溶液或蒸馏水中，但如果所用溶液中的溶质为葡萄糖、KNO3、NaCl、尿素、乙二醇等，会发生自动复原现象，请分析是为什么？
答案 质壁分离后因细胞主动或被动吸收溶质微粒而使细胞液浓度增大，植物细胞会吸水引起质壁分离后的自动复原。
2．在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中，某同学在视野中看到生活着的洋葱表皮细胞正处于如图所示的状态。
a、b表示该部位的溶液浓度，由此可推测（ ）
A．a>
b，细胞渗透吸水
B．a＝b，渗透系统保持动态平衡
C．a<
b，细胞渗透失水
D．上述三种情况都有可能
答案 D
解析 该细胞可能正处于质壁分离过程中，也可能处于质壁分离后的动态平衡过程中，也可能正处在发生质壁分离复原的过程中。
此状态下一步可以是液泡继续增大，也可以是液泡继续变小，也可以是液泡不发生变化。
一题多变
将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于质量浓度为0.3g/mL蔗糖溶液中，在光镜下所能看到的现象有________。
①液泡变小，颜色由浅变深 ②液泡变小，颜色由深变浅 ③原生质层与细胞壁逐渐分离 ④细胞膜、液泡膜结构清晰 ⑤原生质层与细胞壁之间的溶液不呈紫色
答案 ①③⑤
3．将洋葱鳞片叶放在0.45mol/L蔗糖溶液中，细胞发生质壁分离；
放在0.35mol/L蔗糖溶液中，细胞有胀大趋势；
放在0.4mol/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0.4mol/L左右
解析 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。
植物细胞质壁分离与复原实验的拓展应用
（1）判断细胞的死活
能发生质壁分离和复原活细胞；
不能发生质壁分离死细胞。
（2）测定细胞液浓度范围
待测细胞＋一系列浓度梯度的分离剂细胞液浓度范围介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的外界溶液的浓度范围之间。
（3）比较不同植物细胞的细胞液浓度
不同植物细胞＋同一浓度的分离剂刚发生质壁分离所需时间比较判断质壁分离速度（或细胞液浓度）。
三、物质跨膜运输的其他实例
1．物质跨膜运输的特点
（1）物质跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的。
（2）细胞对于物质的输入和输出有选择性。
2．细胞膜的功能特点
细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜，具体表现为水分子可自由通过，一些离子和小分子也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。
1．观察水稻和番茄对无机盐的吸收示意图，分析：
（1）不同的植物对同一种无机盐离子的吸收是否相同？
同一植物对不同无机盐离子的吸收是否相同？
说明了什么？
答案 不同；
不同；
植物对无机盐离子的吸收具有选择性，从而说明了细胞膜是选择透过性膜。
（2）在培养过程中，番茄培养液中的SiO
浓度为什么会上升？
答案 在培养过程中，番茄吸收水分和其他离子的相对速率高，吸收SiO
的相对速率低，导致培养液中SiO
浓度升高。
2．甲状腺细胞内的碘浓度比外界高很多，但甲状腺细胞仍能从外界吸收碘，这一事实说明了什么？
答案 物质的跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的，有时可以逆相对含量梯度进行运输。
4．用相同的完全培养液，在相同条件下分别培养水稻和番茄幼苗。
在两者的吸水率几乎相同的情况下，72h后原培养液中部分离子浓度发生了如下表所示的变化（表中数据为72h后溶液中部分离子浓度占实验开始时的百分比）。
分析下表不能得出的结论是（ ）
K＋
Mg2＋
Ca2＋
SiO
水稻
17.0
105
117
19.5
番茄
19.1
85
59.6
118
A.不同植物对同一离子的需要量是不同的
B．与番茄相比，水稻对SiO
的需要量大，对Ca2＋的需要量小
C．植物对无机盐离子的吸收具有选择性
D．植物对各种离子的吸收速率与溶液中离子的浓度有关
解析 由表中数据分析可知，不同植物对同种离子的需要量及同一植物对不同离子的需要量不同。
水稻吸收的SiO
多，吸收Ca2＋、Mg2＋少，这体现了植物对无机盐离子的吸收具有选择性，因此选项A、B、C正确。
选项D所表述的内容不能从表中数据得出。
半透膜、选择透过性膜的比较
（1）区别：
①半透膜是无生命的物理性膜，是指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小。
②选择透过性膜是具有生命的生物膜，载体蛋白的存在决定了其对不同物质是否吸收的选择性。
细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。
（2）共性：
都允许水分子自由通过，但不允许大分子物质通过。
1．某同学设计了如甲图所示的渗透作用实验装置，实验开始时长颈漏斗内外液面平齐，记作零液面。
实验开始后，长颈漏斗内部液面的变化趋势为（ ）
答案 A
解析 根据图示，烧杯中的液体为蔗糖溶液，长颈漏斗中的液体为蒸馏水。
故在单位时间内，由漏斗中进入烧杯中的水分子比从烧杯中进入漏斗中的水分子要多，故开始时液面快速下降，当进出水分子相等时，液面不再下降。
2．将人体血液置于质量分数为9%的食盐溶液中制成装片后，用显微镜观察，可以发现血细胞呈现（ ）
A．质壁分离B．正常状态
C．细胞膜破裂D．细胞皱缩
解析 血细胞所处的环境相当于浓度为0.9%的生理盐水，现将其放入质量分数为9%的食盐溶液中，红细胞会失水皱缩。
3．以紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料观察植物细胞质壁分离现象，下列叙述错误的是（ ）
A．在发生质壁分离的细胞中能观察到紫色中央液泡逐渐缩小
B．滴加0.4g/mol的蔗糖溶液比0.3g/mol的蔗糖溶液引起细胞质壁分离所需时间短
C．发生质壁分离的细胞放入清水中又复原，说明细胞仍然保持活性
D．用高浓度的NaCl溶液代替蔗糖溶液不能引起细胞质壁分离
解析 以紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料观察植物细胞质壁分离现象，是因为细胞液呈紫色，便于观察其变化情况。
用高浓度的NaCl溶液代替蔗糖溶液也会引起细胞质壁分离。
4．将紫色水萝卜的块根切成小块放入清水中，水的颜色无明显变化，若进行加温，随着水温的增高，水的颜色逐渐变红，其原因是（ ）
A．细胞壁在加温中受到破坏
B．水温升高，花青素的溶解度加大
C．加温使细胞膜等生物膜失去了选择透过性
D．加温使水中化学物质发生了反应
解析 只有活细胞的生物膜才具有选择透过性。
5．如图表示处于不同生理状态的三个洋葱鳞片叶外表皮细胞（假设三个细胞的初始细胞液浓度相等），请回答问题：
（1）如图所示A、B、C三个细胞处于不同浓度的溶液中，则A图与B图细胞所处的外界溶液的浓度是________>
________。
（2）图中细胞的细胞液浓度依次是________>
________>
（3）假设将洋葱鳞片叶外表皮细胞制成装片，并使之处于浓度较高的溶液中，用显微镜观察其过程，发现该细胞形态变化的顺序为：
________→________→_________________________。
（4）C图中标号①所指的物质是_____________________________________________。
答案
（1）A B
（2）C A B （3）B A C （4）外界溶液
解析 当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，植物细胞将发生质壁分离现象。
内外浓度差越大，质壁分离现象越明显，故图中外界溶液的浓度为C>
A>
B；
随着质壁分离的进行，细胞液浓度逐渐增大，当不再分离时，细胞液浓度达到最大，因此，图中细胞液的浓度也为C>
B。
由于细胞壁具有全透性，在原生质层与细胞壁之间充满着外界溶液。
[基础过关]
1．如图，甲、乙为两个渗透装置。
甲图是发生渗透作用时的初始状态，乙图是较长时间之后，通过漏斗内外的水分子达到动态平衡时的状态。
下列有关叙述错误的是（ ）
A．图甲中③为半透膜，水分子能自由通过
B．图甲中溶液②的浓度大于溶液①的浓度
C．图乙中溶液①的浓度与溶液②的浓度相等
D．图甲中溶液①和②浓度差越大，则图乙中的水柱越高
解析 在图乙中，高出液面的水柱所产生的压力应与渗透压平衡。
水柱产生的压力向下，而渗透压的方向应向上，即漏斗内液体浓度高。
2．在一个新鲜萝卜上挖一凹槽，凹槽中放入浓盐水，过一段时间会发生（ ）
A．萝卜变软，凹槽中液体增多
B．萝卜变软，凹槽中液体减少
C．萝卜变硬，凹槽中液体增多
D．萝卜变硬，凹槽中液体减少
解析 凹槽中溶液浓度高于萝卜细胞液浓度，萝卜细胞失水，萝卜变软，凹槽中液体增多。
3．将下列细胞或细胞器放入清水中，不会破裂的是（ ）
A．红细胞B．叶绿体
C．线粒体D．叶肉细胞
解析 叶肉细胞有细胞壁，吸水不会破裂。
4．将人体口腔上皮细胞转移至不同浓度（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）的三种蔗糖溶液中，结果如图所示。
这三种蔗糖溶液的浓度关系为（ ）
A．Ⅰ>
Ⅱ>
Ⅲ
B．Ⅱ>
Ⅰ>
C．Ⅰ<
Ⅱ<
D．Ⅰ<
Ⅲ<
Ⅱ
答案 B
解析 移至Ⅱ中细胞失水，移至Ⅲ中细胞吸水，移至Ⅰ中处于动态平衡，故溶液浓度关系为Ⅱ>
Ⅲ。
5．在质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液中，会发生质壁分离的是（ ）
A．口腔上皮细胞B．根尖分生区细胞
C．干种子细胞D．根毛细胞
解析 成熟的植物细胞具有中央液泡，可发生质壁分离。
6．观察在质量浓度为0.3g/mL蔗糖溶液中的洋葱表皮细胞，发现中央液泡逐渐变小，说明（ ）
A．细胞壁相当于一层半透膜
B．洋葱表皮细胞是活的
C．此时蔗糖溶液浓度小于细胞液浓度
D．细胞壁收缩导致中央液泡失水
解析 活的洋葱表皮细胞的原生质层相当于一层半透膜，在高浓度的蔗糖溶液中发生渗透作用，导致中央液泡失水而变小。
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下图，根据图示判断，马铃薯细胞液浓度与下列哪项最为接近（ ）
A．0.4B．0.8C．1.0D．1.6
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。
8．植物体内有三个相邻的细胞a、b、c，已知它们的细胞液浓度大小关系是a>
b>
c，那么它们三者之间水分渗透的方向表示正确的是（ ）
解析 细胞液的浓度越高，则吸水能力越强，a细胞液浓度最高，c细胞液浓度最低，b介于a、c之间，因此选C。
9．质壁分离和复原实验可以说明或证明下列中的（ ）
①植物细胞的死活 ②原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大 ③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 ④原生质层具有选择透过性 ⑤细胞壁的主要成分是纤维素
A．①③④⑤B．①②③④
C．②③④⑤D．①④⑤
解析 质壁分离和复原实验可以证明②、③，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。
10．在“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察（如图所示）。
下列有关叙述正确的是（ ）
A．第一次观察时容易看到紫色大液泡和较大的无色细胞质基质区域
B．第二次观察时可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处
C．吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体，以免污染镜头
D．为了节约实验时间，通常可以省略第一次显微观察步骤
解析 A项，第一次观察时由于未滴加蔗糖溶液，细胞还没有发生质壁分离，较易观察到的是紫色的大液泡，由于此时液泡占整个细胞体积的比例较大，因此观察到的无色的细胞质基质区域应较小。
B项，第二次观察时已经通过引流法使紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞浸润在蔗糖溶液中，可以发现首先从细胞的角隅处开始发生质壁分离。
C项，吸水纸的主要作用是吸引蔗糖溶液或清水，使溶液浸润整个标本。
D项，第一次显微观察是为了获得实验前的现象，以便于和实验中的现象变化进行前后对照，因此不能省略。
[能力提升]
11．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。
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。
（2）图丙中相当于图甲中c结构的是________（填序号），结构②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）③④⑤ 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；
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③、液泡膜⑤和两层膜之间的细胞质④视作一层半透膜，结构②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。
12．在紫色洋葱表皮细胞临时装片的盖玻片一侧滴加质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液后，出现了如图所示的情形，请据图回答下面的问题。
（1）此细胞发生了____________现象，是细胞____________的结果。
（2）图中②的结构名称是________，②④⑤共同构成了______________。
（3）图中⑦充满了__________，其浓度__________。
（4）将此细胞置于清水中，⑥的体积会________，是由于细胞______________的结果。
答案
（1）质壁分离 渗透失水
（2）细胞膜 原生质层 （3）蔗糖溶液 略小于0.3g/mL （4）变大 渗透吸水
13．将同一植物细胞依次浸于蒸馏水、质量浓度0.3g/mL蔗糖溶液和质量浓度0.5g/mL尿素溶液中，观察原生质体的体积随时间的变化，结果如图所示（细胞壁与原生质体将要分离时原生质体的体积相对值为100），据图回答下面的问题。
（1）曲线a、b、c中，表示细胞在蒸馏水中的是________，表示在质量浓度0.3g/mL蔗糖溶液中的是________，表示在质量浓度0.5g/mL尿素溶液中的是________。
（2）EF段的细胞液浓度变化为_______________________________________________
（3）试简要分析b、c曲线差异的原因：
________________________________________
________________________________________________________________________
答案
（1）a c b
（2）细胞液浓度逐渐升高，最后与外界溶液浓度相等而进入相对稳定状态 （3）①尿素分子可缓慢进入细胞液，使细胞液浓度增大，当其高于尿素溶液浓度时，细胞开始由失水变为吸水，直至平衡；
②蔗糖分子不能进入细胞，在蔗糖溶液中细胞失水，原生质层收缩，使细胞液浓度升高，之后失水减慢，直至平衡
解析 由题图中所给的曲线信息分析可知，a曲线表示细胞发生了渗透吸水，说明所处的环境是蒸馏水；
b曲线表示原生质体体积先变小后又恢复原状，说明细胞开始时发生质壁分离后自动复原，所以周围的环境是尿素溶液；
c曲线表示细胞发生了质壁分离，并保持一定的状态，此时细胞内外渗透压达到平衡，说明细胞周围环境为蔗糖溶液。
14．如图为某同学进行某实验的基本操作步骤，请回答以下问题：
（1）你认为他做该实验的目的是______________________________________________
____________________________________________________
升级会员 