高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第4章 细胞的物质输入和输出综合与测试课后复习题

重点突破练3　渗透作用与物质进出细胞的方式

(建议用时：40分钟)

题组一　水进出细胞的原理

1．(不定项)下列有关细胞吸水和失水的叙述，错误的是(　　)

A．可以用口腔上皮细胞来观察质壁分离

B．当外界溶液的浓度比细胞内的浓度低时，哺乳动物的红细胞失水皱缩

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．细胞吸水和失水是水分子顺浓度梯度跨膜运输的结果

ABC　[口腔上皮细胞没有细胞壁，不能发生质壁分离，A错误；当外界溶液的浓度比细胞内的浓度低时，哺乳动物的红细胞可能会因持续吸水而涨破，B错误；植物细胞有细胞壁的保护，不会吸水涨破，C错误；水分子进出细胞取决于细胞内外溶液的浓度差，当外界溶液浓度高于细胞内的浓度时，细胞失水，当外界溶液浓度低于细胞内的浓度时，细胞吸水，细胞吸水和失水都是水分子顺浓度梯度跨膜运输的结果，D正确。]

2．如图甲是渗透装置示意图，乙、丙为相关曲线图，已知半透膜不允许蔗糖分子通过，下列叙述不正确的是(　　)

A．漏斗内溶液A的浓度变化可用曲线丙表示

B．水分子进入漏斗内的速率变化可用曲线乙表示

C．漏斗内的液面高度变化可用曲线丙表示

D．漏斗内外液体浓度差的变化可用曲线乙表示

A　[图甲中漏斗内蔗糖溶液浓度大于蒸馏水，且半透膜不允许蔗糖分子通过，所以水通过半透膜进入漏斗，漏斗内溶液A的浓度越来越低，直至平衡，可用曲线乙表示，A错误；图甲中漏斗内溶液A的浓度越来越低，所以水分子进入漏斗内的速率也越来越低，直至平衡，可用曲线乙表示，B正确；根据以上分析可知，水分子可以通过半透膜进入漏斗，蔗糖分子不能通过半透膜，则漏斗内的液面越来越高，可以用曲线丙表示，C正确；根据题意分析可知漏斗内溶液A的浓度越来越低，所以漏斗内外液体浓度差越来越小，可用曲线乙表示，D正确。]

3．如图为研究渗透作用的实验装置，漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液，水分子可以透过半透膜，而蔗糖分子不能。当渗透达到平衡时，漏斗内外液面差为m。下列有关叙述错误的是(　　)

A．渗透平衡时，烧杯中的水分子仍然能够进入漏斗

B．渗透平衡时，溶液S1的浓度大于溶液S2的浓度

C．若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，再次平衡时m将减小

D．若将S1和S2换成两种与以上蔗糖质量浓度相同的葡萄糖溶液(葡萄糖分子可透过半透膜)，则达到平衡时m不变

D　[渗透平衡时，水分子进出漏斗的速率相等，A正确；渗透平衡时，漏斗内液面高于烧杯内液面，溶液S1的浓度应大于溶液S2的浓度，B正确；由于图中装置渗透达到平衡过程中烧杯中水分子渗透到漏斗中，烧杯中溶液浓度升高，漏斗中溶液浓度降低，二者浓度差减小，所以吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，再次平衡时m将减小，C正确；葡萄糖溶液中的葡萄糖分子可透过半透膜，所以若将S1和S2换成两种与以上蔗糖质量浓度相同的葡萄糖溶液，则达到平衡时m＝0，D错误。]

4．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：

甲　　　　　乙　　　　　　丙

(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侧________b侧。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侧________b侧。

(2)图丙中相当于图甲中c结构的是________(填序号)，结构②当中充满的液体是________。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_______________

_______________________________________________________________。

[解析]　(1)漏斗内液面上升是由吸水引起的，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③细胞膜、⑤液泡膜和④两层膜之间的细胞质视作一层半透膜，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。

[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

题组二　探究植物细胞的吸水和失水

5．将同一成熟植物细胞依次浸入蒸馏水、0.3 mol/L的蔗糖溶液和0.4 mol/L的KNO3溶液中，测得液泡的体积随时间的变化曲线如图所示，则曲线A、B、C分别代表细胞所处的溶液是(　　)

A．蒸馏水、蔗糖溶液、KNO3溶液

B．KNO3溶液、蒸馏水、蔗糖溶液

C．蒸馏水、KNO3溶液、蔗糖溶液

D．蔗糖溶液、KNO3溶液、蒸馏水

C　[浸入蒸馏水，细胞吸水膨胀，一段时间达到平衡，为A曲线。浸入0.3 mol/L的蔗糖溶液，细胞失水发生质壁分离，液泡体积缩小，一段时间后达到平衡，为C曲线。浸入0.4 mol/L的KNO3溶液，开始一段时间细胞失水发生质壁分离，液泡体积缩小，后来由于K＋、NO离子进入细胞液，导致细胞液浓度增加，重新吸水，发生质壁分离复原，为B曲线。故C正确。]

6．在“探究植物细胞的吸水和失水”实验中，对紫色洋葱鳞片叶的外表皮临时装片进行了三次观察和两次处理。下列有关叙述正确的是(　　)

A．第一次观察为低倍镜观察，后两次均为高倍镜观察

B．第一次处理滴加的液体为清水，第二次处理滴加的液体为0.3 g/mL的蔗糖溶液

C．若将紫色洋葱鳞片叶的外表皮换成内表皮，则不会发生质壁分离及复原

D．实验过程中，细胞中液泡体积的变化为先减小后逐渐增大

D　[“观察植物细胞的吸水和失水”实验中，三次观察均为低倍镜观察，A错误；实验中第一次处理滴加的液体为0.3 g/mL的蔗糖溶液，观察到质壁分离现象，第二次处理滴加的液体为清水，观察到质壁分离复原现象，B错误；若将紫色洋葱鳞片叶的外表皮换成内表皮，也会发生质壁分离及复原，只是不易直接观察到，C错误；实验过程中，先发生质壁分离，细胞失水，液泡体积减小，后发生质壁分离复原，细胞吸水，液泡体积逐渐增大，D正确。]

7．用洋葱鳞片叶外表皮制备“观察细胞质壁分离及复原实验”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，细胞吸水膨胀但一般不会破裂

C．用不同浓度的蔗糖溶液处理细胞后，均能观察到质壁分离现象

D．某条件下，质壁分离永久不能复原时，细胞仍具正常生理功能

B　[观察植物细胞质壁分离实验时，植物细胞始终处于生活状态，若将装片在酒精灯上加热，细胞会死亡，细胞原生质层会因此而丧失选择透过性，将无法观察到质壁分离现象；用不同浓度的蔗糖溶液处理细胞后，只有大于细胞液浓度的溶液才有可能使细胞失水出现质壁分离，而等于或小于细胞液浓度的溶液则不能使细胞发生质壁分离；某条件下，细胞发生质壁分离而不能复原时，说明细胞过度失水已死亡，细胞的正常生理功能丧失。故A、C、D都错误。由于植物细胞外面有细胞壁的支持，所以当植物细胞浸浴在清水中时，一般不会像动物细胞一样由于吸水过多而破裂。故B正确。]

8．成熟的植物细胞在较高浓度的外界溶液中，会发生质壁分离现象，如图a是发生质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞。请回答下列问题：

(1)图a中细胞的质壁分离指的是细胞壁和________的分离，后者的结构包括________(填编号)、液泡膜以及二者之间的细胞质。

(2)若将正常的洋葱鳞片叶外表皮细胞置于0.3 g/mL的蔗糖溶液中，一段时间后发生的现象是________；若将其置于1 mol/L的KNO3溶液中，发生的现象是________。

(3)如图b是某同学在观察植物细胞质壁分离与复原实验时拍下的显微照片，此时细胞液浓度与外界溶液浓度的关系是_______________________________。

(4)将形状、大小相同的红心萝卜A和红心萝卜B幼根各5段，分别放在不同浓度的蔗糖溶液(甲～戊)中，一段时间后，取出红心萝卜的幼根称重，结果如图c所示，据图分析：

图c

①红心萝卜A比红心萝卜 B的细胞液浓度________(填“高”或“低”)。

②在甲蔗糖溶液中加入适量的清水，一段时间后红心萝卜A的细胞液浓度会________(填“升高”或“降低”)。

③甲～戊蔗糖溶液中，浓度最大的是________。

[解析]　(1)图a中细胞的质壁分离指的是细胞壁和原生质层的分离；原生质层包括[2]细胞膜、[4]液泡膜及两者之间的细胞质。(2)若将正常的洋葱鳞片叶外表皮细胞置于0.3 g/mL的蔗糖溶液中，由于外界溶液浓度大于细胞液浓度，细胞因渗透失水会发生质壁分离现象；若将其放入1 mol/L的KNO3溶液中，细胞先发生质壁分离，因植物细胞能主动吸收K＋和NO，一段时间后随着细胞液浓度增大，细胞渗透吸水，可看到细胞的质壁分离自动复原。(3)根据题意和图示分析可知，图b中的细胞可能处于正在发生质壁分离的状态，也可能处于质壁分离平衡状态，还可能处于质壁分离复原状态，所以此时细胞液浓度与外界溶液浓度的关系有大于、等于或小于三种可能。(4)①根据柱状图数据可知，在甲浓度的蔗糖溶液中，红心萝卜A的质量没有变化，甲溶液是红心萝卜A细胞液的等渗溶液，而红心萝卜B的质量减小，说明红心萝卜B细胞失水，所以红心萝卜A的细胞液浓度大于红心萝卜B的细胞液浓度。②在甲蔗糖溶液中加入适量的清水，一段时间后红心萝卜A吸水，其细胞液浓度降低。③据图可知，红心萝卜A和B在乙浓度的蔗糖溶液中质量均为最小，说明在此蔗糖溶液中两者失水均最多，可推测乙蔗糖溶液的浓度最高。   

[答案]　(1)原生质层　2　(2)质壁分离　质壁分离后又自动复原　(3)细胞液的浓度大于、等于或小于外界溶液的浓度　(4)①高　②降低　③乙

题组三　物质进出细胞的方式

9．主动运输消耗的能量可来自ATP或离子电化学梯度。如图为钠离子、葡萄糖进出小肠上皮细胞的示意图。下列关于物质跨膜运输过程的分析正确的是(　　)

A．葡萄糖、Na＋从肠腔→上皮细胞，均为主动运输

B．Na＋从肠腔→上皮细胞→组织液，均为主动运输

C．葡萄糖从肠腔→上皮细胞→组织液，均为协助扩散

D．Na＋从肠腔→上皮细胞、葡萄糖从上皮细胞→组织液，均为协助扩散

D　[葡萄糖从肠腔→上皮细胞，是低浓度运输到高浓度，属于主动运输，Na＋从肠腔→上皮细胞是高浓度进入低浓度，需要载体，不需要能量，属于协助扩散，A错误；Na＋从肠腔→上皮细胞是高浓度进入低浓度，需要载体，不需要能量，属于协助扩散，Na＋从上皮细胞→组织液，是低浓度运输到高浓度，需要载体和能量，属于主动运输，B错误；葡萄糖从肠腔→上皮细胞，是低浓度运输到高浓度，属于主动运输，葡萄糖从上皮细胞→组织液，是高浓度进入低浓度，需要载体，不需要能量，属于协助扩散，C错误；Na＋从肠腔→上皮细胞、葡萄糖从上皮细胞→组织液，是高浓度进入低浓度，需要载体，不需要能量，属于协助扩散，D正确。]

10．如图表示物质进出细胞的两种方式，下列相关叙述错误的是(　　)

甲　　　　　　　　　乙

A．蛋白质能以图甲所示方式进入细胞

B．图示说明细胞膜具有流动性

C．图甲、乙所示方式均需要消耗能量

D．图甲、乙所示方式属于被动运输

D　[图甲为胞吞，图乙为胞吐，二者均需消耗能量，均说明细胞膜具有流动性；蛋白质以胞吞方式进入细胞。]

11．下列有关植物根系吸收利用营养元素的叙述，错误的是(　　)

A．在酸性土壤中，小麦可吸收利用土壤中的N2和NO

B．农田适时松土有利于农作物根细胞对矿质元素的吸收

C．土壤微生物降解植物秸秆产生的无机离子可被根系吸收

D．给玉米施肥过多时，会因根系水分外流引起“烧苗”现象

A　[小麦不能直接吸收利用土壤中的N2，N2必须被固定后，才能被植物吸收利用，A错误；农田适时松土可以增加土壤中的氧气，增强农作物根系的有氧呼吸，有利于农作物根细胞通过主动运输的方式对矿质元素进行吸收，B正确；土壤微生物可以将秸秆中的有机物分解成无机离子等，植物的根系能吸收这些无机离子用于生命活动，C正确；给玉米施肥过多时，土壤渗透压升高，当其高于玉米根的细胞液渗透压时，玉米会因根系水分外流而出现“烧苗”现象，D正确。]

12．研究发现，在小肠绒毛的微绒毛面存在着两种运输葡萄糖的载体——SGLT1和GLUT2，前者是主动运输的载体，后者是协助扩散的载体。科学家通过体外实验，根据不同葡萄糖浓度下的吸收速率绘制出如下图所示的曲线，下列相关叙述正确的是(　　)

A．SGLT1与GLUT2有相同的空间结构

B．曲线1为SGLT1介导的葡萄糖运输速率

C．由图可知，未离体的小肠绒毛细胞内葡萄糖浓度小于20 mM

D．在体外实验中，小肠绒毛细胞吸收葡萄糖两种方式同时存在

C　[SGLT1是主动运输的载体，GLUT2是协助扩散的载体，二者的空间结构不相同，A错误。曲线1为GLUT2介导的葡萄糖运输速率，B错误。由题图可知，当葡萄糖浓度高于20 mM时，主要通过协助扩散的方式吸收葡萄糖。协助扩散顺浓度梯度运输，由此可推测小肠绒毛细胞内葡萄糖浓度小于20 mM，C正确。由题图可知，在体外实验中，葡萄糖浓度较低时小肠绒毛细胞吸收葡萄糖的方式为主动运输，D错误。故选C。]

13．如图为一吞噬细胞吞噬病原体的模式图，请据图回答以下问题：

(1)图中结构①为________，该结构在此细胞中的作用是____________

__________________________________________________________。

(2)吞噬细胞中含大量的溶酶体，图中所体现的溶酶体的功能是________________，溶酶体分解后的产物去路有_________________

_________________________________________(至少答两点)。

(3)病原体进入吞噬细胞的方式为________，这体现了细胞膜具有________性，此过程与分泌蛋白分泌过程的共同点有_______________________

________________________________________________(至少答两点)。

[解析]　(1)图中结构①为高尔基体，该结构在此细胞中的作用是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装。(2)图中所体现的溶酶体的功能是杀死侵入细胞的病毒或细菌。溶酶体分解后的产物，若是对细胞有用的物质，则细胞可以再利用；若是废物则排出细胞外。(3)病原体进入吞噬细胞的方式为胞吞，这体现了细胞膜具有一定的流动性。此过程与分泌蛋白分泌过程的共同点有运输过程中形成囊泡，需要消耗能量等。

[答案]　(1)高尔基体　对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装　(2)杀死侵入细胞的病毒或病菌　对细胞有用的物质，细胞可以再利用；废物则排出细胞外　(3)胞吞　一定的流动　运输过程中形成囊泡，需要消耗能量