物质跨膜运输的实例

学易内部资料 1 1 物质跨膜运输的实例 一渗透系统的组成 一渗透系统的组成 1 渗透作用 水分子 溶剂分子 通过半透膜的扩散作用 2 渗透作用的条件 半透膜 可以是生物性的选择透过性膜 如细胞膜 也可以是物理性的过滤膜 如 玻璃纸 及半透膜两侧具有浓度差 二细胞的吸水和失水二细胞的吸水和失水 1 动物细胞的吸水和失水 以红细胞为例 外界溶液浓度 细胞内溶液浓度 细胞失水 皱缩 外界溶液浓度 细胞内溶液浓度 细胞吸水 涨破 2 植物细胞的吸水和失水 植物细胞具有细胞壁 细胞壁具有全透性 原生质层 细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质 当细胞液浓度 外界溶液浓度时 失水 质壁分离 当细胞液浓度 外界溶液浓度时 吸水 质壁分离复原 质壁分离试验质壁分离试验 试验原理 1 成熟植物细胞具有大液泡和选择透过性的原生质层 2 原生质层的伸缩性大于细胞壁 3 当细胞液浓度 外界溶液浓度时 失水 质壁分离 当细胞液浓度 外界溶液浓度时 吸 水 质壁分离复原 实验现象和原因 于细胞液浓度外因 外界溶液浓度大 质壁分离层伸缩性大细胞壁伸缩性小原生质细胞渗透失水透性内因 原生质层具有半 表现 原生质层与细胞壁分离 深 细胞液颜色 浅 小 液泡 大 微观上 质壁分离 萎蔫宏观上 植物由坚挺到 证明了 1 细胞是活细胞 2 原生质层具有选择透过性 3 原生质层的收缩性大于细胞壁的收缩性 4 成熟的植物细胞相当于一个渗透系统 注意事项 1 试验成功的关键是试验材料的选择 必须选择有大液泡并有颜色的植物细胞 便于在显微镜下观察 2 质壁分离和复原中的水分移动是双向的 总结果是单向的 3 质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间充满的是浓度降低的外界溶液 4 若用 50 蔗糖溶液做实验 能发生质壁分离但不能复原 因细胞过度失水而死亡 5 若用尿素 乙二醇 硝酸钾 氯化钠做实验会出现自动复原现象 因外界物质会转移到细胞内而引 学易内部资料 2 2 起细胞液浓度升高 质壁分离及复原试验的应用 1 可用于测定细胞液的浓度 2 可用于判断细胞的死活 3 可用于 观察植物细胞的细胞膜 4 可用于验证诚如的植物细胞是一个渗透系统 5 设计实验使植物细胞发生质壁分离并复原 6 动物细胞能发生渗透作用 但因无细胞壁 故动物细胞不会发生质壁分离现象 三物质跨膜运输的其他实例三物质跨膜运输的其他实例 1 番茄和水稻细说无机盐离子的比较 不同植物对同一种无机盐离子的吸收有差异 同一种植物对不同种无机盐离子的吸收有差异 说明植物 细胞膜对无机盐离子的吸收具有选择性 2 微生物吸收无机盐的特点 不同微生物对不同无机盐的吸收有选择性 不同微生物对同种无机盐的需要量不同 3 吸水为自由扩散 吸收离子为主动运输 四概念辨析四概念辨析 原生质和原生质层 原生质为细胞膜 细胞质 细胞核等 渗透和扩散 渗透为扩散的一种适用于液体 半透膜和选择透过性膜 共同点 都可让小分子通过 都不让大分子通过 不同点 只要分子比半透膜的孔径小 就能通过半透膜 而对于选择透过性膜 即使是小分子 只要 不是细胞所要选择吸收的 就不能通过 练习练习 一 选择题 1 若右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 当溶液浓度甲 乙时 细胞发生渗透失水 当溶液浓度乙 甲时 细胞发生渗透吸水 D 当溶液浓度甲 乙时 细胞处于动态平衡状态 不发生渗透作用 解析 当溶液浓度甲 乙时 水分子在两种溶液间扩散的速率相等 即处于渗透平衡状态 只是不 能通过现象表现出来 答案 D 2 2010 潮州质检 下表是将洋葱鳞片表皮细胞分别置于不同浓度的蔗糖溶液中发生的变化 从表中可 得到的结论是 蔗糖溶液 g mL 细胞变化 0 35质壁分离 0 05质壁分离复原 A 细胞膜由磷脂和蛋白质组成 学易内部资料 3 3 B 细胞膜的结构具有一定的流动性 C 细胞是活的 D 水出入细胞的方式为自由扩散 解析 能够完成质壁分离及复原的细胞必须是活的 成熟的植物细胞 答案 C 3 利用渗透作用实验原理可以测定细胞液浓度的大概范围 将细胞液浓度相同的某种植物细胞 如下图 所示 置于不同浓度的蔗糖溶液中 出现 a d 四种细胞状态 则细胞液浓度最精确的范围是下列 哪两个细胞之间 A c b B a c C a d D d c 解析 当原生质层内外没有浓度差时 不吸水也不失水 答案 C 4 将相同的四组马铃薯条分别浸入四种溶液 一小时后测定薯条质量变化的百分率 结果如下表 下 列叙述中正确的是 溶液 质量变化率 8 6 4 0 A 的浓度最低 B 的浓度较 低 C 的浓度最高 D 可能是蒸馏水 解析 马铃薯条可以通过渗透作用吸水或失水 当细胞液浓度大于外界溶液的浓度时 细胞吸水 重量增加 相反 则细胞失水 质量减少 根据表格中的数据可知 的浓度最低 细胞吸水而重 量增加 的浓度最高 细胞失水而重量减少最多 的溶液浓度与细胞液浓度相当 属于等渗溶 液 而非蒸馏水 答案 A 5 2010 济南质检 甜菜肉质贮藏根细胞的液泡中的花青素使块根呈红色 将此根切成小块 放入蒸馏 水中 水的颜色无明显变化 若先用盐酸处理此根 再放入蒸馏水中 则水被染成红色 原因是 A 盐酸破坏了细胞壁 B 盐酸破坏了细胞膜 C 盐酸破坏了原生质层 学易内部资料 4 4 D 花青素溶于盐酸而不溶于水 解析 花青素存在于液泡中 不能透过原生质层 只有将原生质层破坏 花青素才能透出 答案 C 6 右图表示以洋葱表皮为实验材料 0 3 g mL 蔗糖溶液 0 5 g Ml 蔗糖溶液 0 3 g mL 尿素溶液及清水进行相关实验 时间 m 表 示开始用四种溶液分别处理洋葱表皮 时间 n 表示开始用清水 处理洋葱表皮 测得该细胞原生质体体积变化 图中代表尿素 溶液处理结果的是 A a B b C c D d 解析 洋葱表皮放在 0 3 g mL 蔗糖溶液中会发生质壁分离 原生质体体积变小 用清水处理会复原 对应图中 c 在 0 5 g mL 蔗糖溶液中会发生质壁分离 原生质体体积变小 但细胞会因为过度失水 死亡 所以用清水处理不会复原 对应图中 d 在 0 3 g mL 尿素溶液中会发生质壁分离 原生质体 体积变小 但尿素能通过自由扩散进入细胞 使细胞液浓度变大 细胞吸水自动复原 对应图中 b 用清水处理洋葱表皮 由于有细胞壁限制吸水 原生质体体积略微增大 对应图中 a 答案 B 7 2010 肇庆质检 某同学在实验室中做 观察洋葱表皮细胞的质壁分离和复原 实验时 在老师的帮 助下 进行了一系列的创新实验 实验步骤和现象如下表 实验组 5 分钟的 现象 再过 5 分钟 滴加清水 5 分钟 0 3 g mL 1 蔗糖溶液 x无变化 质壁分离 复原 0 5 g mL 1 蔗糖溶液 质壁分离y无变化 1 mol L 1 KNO3溶液 质壁分离 质壁分离 复原 z 1 mol L 1 醋酸溶液 细胞大小 无变化 细胞大小 无变化 细胞大小 无变化 对上表的推断或解释不正确的是 A x 为质壁分离 因为细胞壁伸缩性弱于原生质层 B y 为质壁分离 可能导致细胞失水过多而死亡 C z 为细胞稍增大 细胞液颜色逐渐变浅 D 组无变化是因为细胞渗透吸水量等于失水量 解析 在 0 3 g mL 1蔗糖溶液中细胞发生质壁分离 是因为细胞壁伸缩性弱于原生质层 在 0 5 g mL 1蔗糖溶液中细胞发生质壁分离 但由于溶液浓度过高导致细胞失水过多死亡 所以不会发 学易内部资料 5 5 生质壁分离复原 在 1 mol L 1 KNO3溶液中 细胞先发生质壁分离 后来细胞吸收 K 和 NO使 3 细胞液浓度升高而发生自动复原 在 1 mol L 1醋酸溶液中无变化是因为细胞被杀死了 原生质层 失去选择透过性 答案 D 8 一个正在发生质壁分离的细胞 它的吸水能力是逐渐 A 减少 B 增大 C 不变 D 等于零 解析 质壁分离过程中 细胞失水 细胞液浓度升高 所以吸水力增加 答案 B 9 右图是洋葱根在不同含氧情况下从硝酸钾溶液中吸收 K 和 NO的曲线 影响 A B 两点和 B C 两点吸 3 收 量不同的因素分别是 A 载体数量 能量 B 能量 载体数量 C 能量 离子浓度 D 载体数量 离子浓度 解析 氧气浓度可以间接影响能量供应 在能量相同的情况下 考虑载体的多少不同 答案 B 10 2010 济宁质检 下列关于物质跨膜运输实例的说法中 不正确的是 A 细胞膜 核膜等生物膜都是选择透过性膜 B 水分子进出细胞 取决于细胞内外液体的浓度差 C 小分子物质都能通过细胞膜 大分子物质则不能 D 细胞的吸水和失水是水分子顺相对含量的梯度跨膜运输的过程 解析 细胞膜等生物膜具有选择透过性 细胞需要的小分子 离子可以通过细胞膜 而细胞不需要 的小分子 离子和大分子则不能通过细胞膜 答案 C 11 用完全培养液在两个相同的容器内分别培养水稻和番茄苗 假设两植物的吸水速率相同 一段时间 后 测定培养液中各种离子与试验开始时各种离子浓度之比 如图所示 该实验的结果不能说明 A 植物根对水分子的吸收和对矿质元素的吸收是两种不同的跨膜运输方式 B 与番茄相比 水稻对 Si4 需要量大 对 Ca2 需要量小 学易内部资料 6 6 C 不同植物根尖细胞膜上载体的种类和数量是不同的 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 由图例分析可知 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 因此 植物对矿质元素是一种选择性吸收 而对水是无选择性吸收 所以植物体对水分和矿质元素的吸收 是两种不同的跨膜运输方式 水稻吸收的 Si4 多 对 Ca2 Mg2 吸收量少 而番茄吸收的 Ca2 和 Mg2 较多 对 Si4 吸收量少 这体现了植物对无机盐离子的吸收具有选择性 其原因在于不同 植物根尖细胞膜上载体的种类和数量是不同的 图中并不能看出植物体对各种离子的吸收速率与溶 液中的离子浓度有关 答案 D 12 2010 郑州质检 下图表示一中间隔以半透膜 只允许水分子通过 的水槽 两侧分别加入等物质的量 浓度的葡萄糖溶液和麦芽糖溶液 然后在半透膜两侧加入等质量的麦芽糖酶 在加入麦芽糖酶前后 A B 两侧液面的变化是 A 加酶前 A 侧上升 加酶后 B 侧上升并高于 A 侧高度 B 加酶前 A 侧上升 加酶后 B 侧上升并等于 A 侧高度 C 加酶前后 A B 两侧液面不变 D 加酶前 A B 两侧液面不变 加酶后 B 侧上升并高于 A 侧高度 解析 影响水分子扩散的溶液渗透压的大小取决于溶质微粒的数目 相同物质的量浓度的葡萄糖溶 液和麦芽糖溶液渗透压相等 但加入麦芽糖酶后 麦芽糖溶液的渗透压将大于葡萄糖溶液 答案 D 13 在下列实验中 必须始终用活细胞作为材料的是 A 用光学显微镜观察植物细胞有丝分裂 B 用光学显微镜观察植物细胞的质壁分离和复原 C 高等植物叶绿体中色素的提取与分离 D 用苏丹 检测植物细胞中的脂肪颗粒 解析 观察植物细胞的质壁分离和复原必须用活细胞 答案 B 14 浸入 1 mol L KNO3溶液中的洋葱表皮细胞会发生质壁分离与复原现象 在此过程中 细胞液浓度 的变化情况是 学易内部资料 7 7 解析 当细胞刚浸入 1 mol L KNO3溶液中时 由于细胞失水而发生质壁分离 在此过程中细胞液 的浓度逐渐增大 当细胞液浓度增大到比外界溶液浓度高时 细胞开始吸水而发生质壁分离复原 此过程中细胞液浓度会相对降低 答案 B 15 在保证细胞存活的条件下 蔗糖溶液浓度与萝卜条质量变化的 关系如右图 若将处于 b 浓度的溶液中的萝卜条移入 a 浓度的溶 液中 不会出现的现象是 A 萝卜条的质量将逐渐增加 B 萝卜细胞渗透压逐渐减小 C 水分子仍在细胞膜两侧扩散 D a 浓度的溶液中蔗糖对水的吸引力减小 解析 分析图可知 b 浓度大于 a 浓度 将萝卜条从高浓度溶液移入低浓度溶液时 细胞会从外界 溶液中吸水 使萝卜条的质量增加 萝卜细胞液的浓度降低 其渗透压随之降低 此时膜两侧仍存 在水分子的扩散 由于蔗糖溶液中的水分被细胞吸收 蔗糖溶液浓度增大 则蔗糖分子对水分子的 吸引力增大 答案 D 16 如图实验装置 玻璃槽中是蒸馏水 半透膜允许单糖透过 倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液 一 定时间后再加入蔗糖酶 最可能的实验现象是 A 漏斗中液面开始时先上升 加酶后 再上升后又下降 B 在玻璃槽中会测出蔗糖和蔗糖酶 C 漏斗中液面开始时先下降 加酶后一直上升 D 在玻璃槽中会测出葡萄糖 果糖和蔗糖酶 解析 由于蔗糖溶液浓度大于蒸馏水 因而开始时漏斗液面上升 加入酶后 蔗糖水解为单糖 溶 液浓度增大 导致继续吸水 液面继续上升 但由于单糖分子可通过半透膜进入蒸馏水中 使外界 学易内部资料 8 8 溶液浓度增大 半透膜两侧浓度差减小 从而使液面下降 蔗糖酶是蛋白质 为大分子物质 不能 透过半透膜 因此在玻璃槽中不能测出蔗糖酶 答案 A 17 一 U 形管中装有两种不同的溶液 R 和 S 并为一半透性膜 X 隔开 与 S 相比 R 溶液浓度较低 右图中阴影的深浅即代表浓度高低 当 U 形 管内达到平衡时 溶液表面与浓度的关系是 A 右侧较高 两溶液浓度相等 B 右侧较高 且右侧浓度较高 C 左侧较高 且右侧浓度较低 D 两侧高度相等 浓度相等 解析 由于 R 浓度低于 S 因此开始时 S 液面会慢慢升高 随扩散的进行 R 的渗透压增大 S 的 渗透压减小 液面差使 S 侧相对于 R 侧又产生了一个静水压 其中 S 侧的渗透压是使 R 侧水向 S 渗透的动力 而 R 侧的渗透压及 S 侧产生的静水压则是阻止水由 R S 扩散的阻力 当 S渗 R渗 静水压时 两溶液达到渗透平衡 而此时 S渗 R渗 即 S 侧的浓度较高 答案 B 二 非选择题 18 图中的甲 乙图是渗透装置示意图 丙图是根毛细胞示意图 请根据甲 乙 丙三图回答下列问题 甲图是发生渗透作用的初始状态 乙图是发生了较长时间的渗透作用之后 漏斗内外的水分子达 到平衡时的状态 甲图中 为清水 为 0 3 g mL 的蔗糖溶液 为半透膜 1 典型的渗透装置必须具备两个条件 a 指明甲图中相应部位 b 2 比较甲图中 和 处溶液浓度的大小 3 丙图中 的名称为 甲图中的 相当于丙图中的 它与丙图中相应结构的区 别是 4 若把根毛细胞放入 0 3 g mL 的蔗糖溶液中 它将出现 再放入清水中 它又出现 学易内部资料 9 9 5 若把根毛细胞放入 0 9 g mL 的蔗糖溶液中 它会出现 过一段时间再放入清水中 此时 根毛细胞与上题中放入清水中的变化一样吗 为什么 6 盐碱地中的植物常出现萎蔫现象 其原因是 解析 植物细胞吸水或失水均是由于发生了渗透作用 其原生质层相当于半透膜 外界溶液浓度大 于细胞液浓度时 细胞失水 反之则细胞吸水 当细胞失水过多时 会导致细胞死亡 植物根系若 处于高浓度的土壤溶液中时 会因为不能吸水而使植物萎蔫 答案 1 具有 半透膜 膜两侧具有浓度差 2 3 原生质层 甲图中的 属于半透膜 没有选择透过性 而丙图中的 属于生物膜 具有选 择透过性 4 质壁分离 质壁分离复原 5 质壁分离 不一样 过一段时间再放入清水中 由于之前蔗糖溶液浓度过高 根毛细胞失水过多 已经导致根毛细胞死亡 不能出现质壁分离后的复原现象 6 土壤溶液浓度较高 接近甚至超过根毛细胞细胞液的浓度 造成根毛细胞吸水发生困难 甚至失 水 植株出现萎蔫现象 19 2010 枣庄质检 将发芽率相同的甲 乙两种植物的种子 分别种在含有不同浓度 质量分数 钠盐的 全营养液中 并用珍珠砂通气 吸水和固定种子 种子萌发一段时间后 测定幼苗平均重量 结果 如下图 请据图回答问题 1 甲 乙两种植物相比 更适宜在盐碱地种植的是 2 导致甲种植物的种子不能萌发的最低钠盐浓度为 3 在钠盐浓度为 0 2 的全营养液中 甲 乙两种植物根尖细胞吸收矿质元素的方式均为 4 将钠盐浓度为 0 1 的全营养液中的甲种植物幼苗 移栽到钠盐浓度为 0 8 的全营养液中 其根 尖成熟区表皮细胞逐渐表现出质壁分离现象 原因是 学易内部资料 10 10 5 取若干生长状况相同并能够进行光合作用的乙种植物的幼苗 平均分成 A B 两组 A 组移栽到 钠盐浓度为 0 8 的全营养液中 B 组移栽到钠盐浓度为 1 0 的全营养液中 在相同条件下 给予 适宜的光照 培养一段时间后 A 组幼苗长势将 B 组 解析 由题意知 甲 乙两种植物的种子在不同浓度的钠盐溶液中萌发及生长情况不 同 说明甲 乙两种植物细胞的细胞液浓度不同 其渗透吸水能力不同 1 从曲线中 可知 乙种植物幼苗在较高浓度的钠盐溶液中仍能正常生长 由此可知乙种植物的渗 透吸水能力较甲种植物强 更适宜在盐碱地种植 2 在钠盐浓度为 0 8 时 甲种植 物幼苗平均重量为零 说明甲种植物种子在该浓度的钠盐溶液中不能萌发 3 在钠盐 浓度为 0 2 的全营养液中 甲 乙两种植物幼苗都能正常生长 其吸收矿质元素的 方式为主动运输 4 出现质壁分离的外界条件是外界溶液浓