(3)探究物质能否通过半透膜的方法(以碘和淀粉为例)
烧杯内盛
淀粉溶液
漏斗内盛碘液
结论
变蓝
不变蓝
碘能通过半透膜,而淀粉不能
不变蓝
变蓝
淀粉能通过半透膜,而碘不能
变蓝
变蓝
淀粉和碘都能通过半透膜
不变蓝
不变蓝
淀粉和碘都不能通过半透膜
2.成熟植物细胞和外界溶液形成的渗透系统与渗透作用模型的比较
项目
渗透作用模型
植物细胞与外界溶液形成的渗透系统
图解
基本
条件
半透膜、浓度差
原生质层——选择透过性膜;
浓度差——细胞液与外界溶液之间的浓度差
原理
水分子通过半透膜的扩散作用
水分子通过原生质层在细胞液与外界溶液之间发生扩散
水扩散
总趋势
低浓度溶液→高浓度溶液
命题点一 渗透作用现象的分析
1.某同学设计的渗透装置实验如图所示(开始时状态),烧杯中盛放有蒸馏水。
图中猪膀胱膜允许单糖透过。
倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液一段时间后再加入蔗糖酶(微量)。
有关该实验描述正确的是( )
A.漏斗中液面开始时先上升,加酶后即下降
B.漏斗中液面先上升,加酶后继续上升,然后下降,最后保持内外液面基本相平
C.漏斗中液面先上升,加酶后继续上升,然后保持一定的液面差不变
D.加酶后在烧杯中可检测出的有机物仅有葡萄糖
答案 B
解析 长颈漏斗中开始有蔗糖溶液,渗透压较高,液面上升,加酶后蔗糖在蔗糖酶的作用下分解为葡萄糖和果糖,溶质分子数目增多,渗透压更高,液面继续上升,但是单糖分子可以通过半透膜进入烧杯中,漏斗内液面下降,最终漏斗内外液面基本相平,B项正确。
2.成熟植物细胞的主要吸水方式是渗透吸水。
某兴趣小组为研究渗透吸水做了一个实验,该实验的简易渗透吸水装置如图甲所示,图甲漏斗内液面上升的高度与时间的关系如图乙所示,一成熟植物细胞被放在某外界溶液中处于的一种状态(此时细胞有活性)如图丙所示。
下列相关叙述中错误的是( )
A.由图甲中漏斗内液面上升可知,实验开始时b侧液体浓度大于a侧
B.由图乙可知,图甲中漏斗内溶液的吸水速率在下降
C.图丙中相当于图甲中c结构的是③④⑤
D.把图丙所示状态的细胞放在清水中,会发生质壁分离
答案 D
解析 图甲漏斗内液面上升,说明实验开始时b侧液体浓度高于a侧,A项正确;随漏斗内液面上升,半透膜(c)两侧的浓度差越来越小,故漏斗内溶液的吸水速率在下降,B项正确;图丙中细胞膜③、液泡膜⑤及两者之间的细胞质④相当于半透膜,C项正确;把图丙细胞放在清水中,会发生质壁分离复原,D项错误。
命题点二 细胞吸水与失水的分析
3.(2018·郑州调研)将a、b、c三组红细胞分别置于不同浓度的氯化钠溶液中进行实验,浸泡一段时间后其细胞形态如下图所示。
下列叙述错误的是( )
A.图中所示细胞内液的渗透压,a组的比b组的高
B.浸泡过程中a组细胞失水量小于c组细胞失水量
C.若向a组烧杯中加入少量葡萄糖,则其细胞可能会皱缩后恢复原状
D.上述实验中引起细胞形态的改变而消耗ATP的数量比较:
c>b>a
答案 D
解析 根据图中信息,a组细胞基本可以维持原状,b组细胞吸水膨胀,c组细胞失水皱缩;与a组相比,b组细胞吸水,细胞内液渗透压降低;向a组烧杯中加入少量葡萄糖后,刚开始外界溶液渗透压大于细胞内液渗透压,细胞失水皱缩,后来葡萄糖通过协助扩散方式进入细胞内,造成细胞内液渗透压大于外界溶液,细胞吸水恢复原状;细胞形态的改变是细胞通过渗透作用失水或吸水造成的,不消耗ATP。
4.(2014·新课标Ⅱ,4)将某植物花冠切成大小和形状相同的细条,分为a、b、c、d、e和f组(每组的细条数相等),取上述6组细条分别置于不同浓度的蔗糖溶液中,浸泡相同时间后测量各组花冠细条的长度,结果如下图所示。
假如蔗糖溶液与花冠细胞之间只有水分交换,则( )
A.实验后,a组液泡中的溶质浓度比b组的高
B.浸泡导致f组细胞中液泡的失水量小于b组的
C.a组细胞在蔗糖溶液中失水或吸水所耗ATP大于b组
D.使细条在浸泡前后长度不变的蔗糖浓度介于0.4~0.5mol·L-1之间
答案 D
解析 通过图示可以看出,a组和b组实验前长度/实验后长度的值都小于1,表明细胞吸水导致细条变长;由于a组实验前长度/实验后长度的值小于b组,说明a组吸水较多,b组吸水较少,所以实验后a组液泡中的溶质浓度比b组的低,A项错误;分析柱状图可知,f组细胞失水,而b组细胞吸水,因此浸泡导致f组细胞中液泡的失水量大于b组的,B项错误;水分进出细胞的方式是自由扩散,不消耗ATP,C项错误;根据柱状图可知,在浓度为0.4mol·L-1的蔗糖溶液中的c组细胞吸水,而在浓度为0.5mol·L-1的蔗糖溶液中的d组细胞失水,所以使细条在浸泡前后长度不变的蔗糖浓度介于0.4~0.5mol·L-1之间,D项正确。
细胞吸水、失水的判断方法
(1)通过比较细胞外溶液和细胞液的浓度大小来判断:
当细胞外溶液浓度大于细胞液浓度时,细胞失水;当细胞外溶液浓度小于细胞液浓度时,细胞吸水;当细胞外溶液与细胞液的浓度相等时,细胞失水量和吸水量相等,处于动态平衡。
(2)根据重量或长度变化(如萝卜条)来判定:
若重量增加或长度变长,则吸水;反之则失水。
命题点三 与渗透作用有关的实验探究
5.(2017·赣州模拟)某同学进行如下图所示的实验,甲图为实验开始状态,乙图为实验结束状态。
请在乙图所示实验结果的基础上继续实验,探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。
增添的实验材料:
蔗糖酶溶液、斐林试剂、试管、滴管、水浴锅等。
(1)请完善继续实验的简要步骤:
①向a、b两管中分别加入________________,观察a、b两管内液面的变化;
②吸取a、b两管内适量液体,分别加入A、B两试管中,并加入________,____________加热,观察A、B试管内有无砖红色沉淀。
(2)预测实验现象并做出结论:
如果a、b两管液面高度差________,且A、B试管内________________,则蔗糖的水解产物能通过半透膜;如果a、b两管液面高度差______________,且A试管内________________、B试管内________________,则蔗糖的水解产物不能通过半透膜。
答案
(1)①等量蔗糖酶溶液 ②斐林试剂 50~65℃水浴
(2)缩小 均有砖红色沉淀 增大 无砖红色沉淀 有砖红色沉淀
考点二 物质出入细胞的方式及影响因素
1.物质出入细胞的方式(连线)
2.影响物质跨膜运输因素的分析
(1)浓度差对物质跨膜运输的影响
浓度差主要影响自由扩散和协助扩散。
自由扩散中,浓度差越大,运输速率越大;协助扩散中,浓度差达到一定程度后运输速率不再继续增加,原因是受载体数量的限制。
(2)载体蛋白数量对跨膜运输的影响
载体蛋白主要影响协助扩散和主动运输。
其他条件适宜的情况下,载体蛋白数量越多,运输速率越大。
自由扩散不受载体蛋白数量的影响。
(3)氧气含量对跨膜运输的影响
通过影响细胞的呼吸进而影响主动运输的速率。
①P点时:
无氧呼吸为物质的吸收提供能量。
②PQ段:
随着氧气含量的增加,有氧呼吸产生的能量越多,主动运输的速率越大。
③Q点以后:
当氧气含量达到一定程度后,受载体蛋白数量以及其他限制因素的影响,运输速率不再增加。
(4)温度
(1)细胞质中的氢离子可以通过扩散作用进入液泡内( × )
(2)Na+与有关载体蛋白结合排出神经细胞属于主动运输( √ )
(3)细胞外液中的K+进入神经细胞属于自由扩散( × )
(4)液泡中积累了大量离子,故液泡膜不具有选择透过性( × )
(5)主动运输使膜内外物质浓度趋于一致,维持了细胞的正常代谢( × )
(6)同一种物质进出不同细胞时,运输方式可能不同( √ )
分析物质进出细胞的有关图像
(1)甲、乙的物质进出细胞方式一样吗?
为什么?
提示 不一样。
图甲中a点以后物质是逆浓度梯度运输,为主动运输;图乙中物质顺浓度梯度运输,需要载体蛋白,但不消耗能量,为协助扩散。
(2)图乙的物质运输方式也可以逆浓度梯度进行吗?
提示 不能,逆浓度梯度运输一定消耗能量。
(3)只要是消耗能量的运输方式就是主动运输吗?
提示 不是,需要消耗能量的运输方式除了主动运输,还有胞吞和胞吐。
命题点一 物质跨膜运输方式的判断
1.下图表示物质进入细胞的四种方式,有关说法错误的是( )
A.温度只影响图中②和③过程的速率
B.吞噬细胞通过④过程吞噬病原体
C.小肠上皮细胞吸收乙醇的方式是①
D.生长素极性运输进入细胞的方式是③
答案 A