【步步高】2022届高考生物一轮集训真题与练出高分2.8物质跨膜运输的实例新人教版题组一 渗透作用与细胞的吸水和失水1．(2022·上海卷，22)相对细菌和植物细胞而言，动物细胞离体培养更需关注培养基的渗透压，这是因为动物细胞( )A．没有细胞壁，对培养基的渗透压更敏感B．渗透压远高于细菌或植物细胞的渗透压C．没有成熟大液泡，渗透压调节能力差D．生长缓慢，各生长阶段对环境的渗透压要求不同答案 A解析 动物细胞无细胞壁，培养液渗透压较低，动物细胞会吸水涨破，而植物细胞和细菌细胞含有细胞壁，则不会出现涨破的情况，所以动物细胞培养基要特别关注渗透压，选A。2.(2022·天津卷，2)将紫色洋葱鳞片叶表皮浸润在0.3g/mL的蔗糖溶液中，1分钟后进行显微观察，结果如右图。下列叙述错误的是( )A．图中L是细胞壁，M是液泡，N是细胞质B．将视野中的细胞浸润在清水中，原生质体会逐渐复原C．实验说明细胞膜与细胞壁在物质透过性上存在显著差异D．洋葱根尖分生区细胞不宜作为该实验的实验材料答案 A解析 题干所示图像为洋葱鳞片叶表皮细胞发生质壁分离后的图像，L为细胞壁，M为液泡，N为细胞壁和细胞膜之间的物质，不是细胞质，A项错误。将该细胞浸润在清水中，清水浓度小于细胞液浓度，则细胞吸水，发生质壁分离复原现象，B项正确。质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液可透过细胞壁进入细胞，但不透过细胞膜，说明二者在物质透过性上存在显著差异，C项正确。洋葱根尖分生区细胞无大液泡，不能发生质壁分离现象，故不能作为该实验的实验材料，D项正确。12\n3．(2022·新课标全国卷，4)撕取紫色洋葱外表皮，分为两份，假定两份外表皮细胞的大小、数目和生理状态一致，一份在完全营养液中浸泡一段时间，浸泡后的外表皮称为甲组；另一份在蒸馏水中浸泡相同的时间，浸泡后的外表皮称为乙组。然后，两组外表皮都用浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液处理，一段时间后表皮细胞中的水分不再减少。此时甲、乙两组细胞水分渗出量的大小，以及水分运出细胞的方式是( )A．甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞的相等，主动运输B．甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的高，主动运输C．甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的低，被动运输D．甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞的相等，被动运输答案 C解析 将两份完全相同的紫色洋葱外表皮细胞分别放入完全营养液和蒸馏水中浸泡相同时间，放入蒸馏水中的外表皮细胞因吸水较多，而使甲组细胞的细胞液浓度大于乙组细胞的细胞液浓度。由于甲组细胞的细胞液与0.3g/mL蔗糖溶液的浓度差小于乙组细胞的细胞液与0.3g/mL蔗糖溶液的浓度差，所以乙组细胞水分渗出量多；水分是通过渗透作用进出细胞的，不需要载体蛋白协助也不消耗能量，为被动运输中的自由扩散。4.(经典高考题)在保持细胞存活的条件下，蔗糖溶液浓度与萝卜条质量变化的关系如图。若将处于b浓度溶液中的萝卜条移入a浓度溶液中，则该萝卜条的质量将( )A．不变B．增大C．减小D．先增后减答案 B解析 b浓度溶液中，萝卜条质量减小，说明萝卜条在失水，重新放在浓度小于b的a浓度溶液中，萝卜条会吸水，质量将增大。题组二 与渗透作用有关的实验设计5．(经典高考题)某同学进行实验，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)设计出继续实验的简要步骤：①_____________________________________________________________________________________________________________________________________________；12\n②______________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)预测实验现象并作出结论：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案 (1)①向a、b两管分别加入等量蔗糖酶溶液，水浴加热(或隔水加热)U型管至适宜温度，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，并加入斐林试剂，60～65℃水浴加热，观察A、B试管内有无砖红色沉淀(2)如果a、b两管液面高度差缩小且A、B试管内均有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物能通过半透膜；如果a、b两管液面高度差增大且A试管内无砖红色沉淀、B试管内有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物不能通过半透膜解析 目前乙图处于渗透平衡状态，在此结果的基础上继续实验，可能出现以下两种情形：情形1，a管蒸馏水因得到溶质而浓度升高，渗透平衡被打破，b管内的溶剂(水)分子就会通过半透膜扩散到a管中，则a管液面上升；情形2，b管蔗糖溶液因得到溶质而浓度升高，渗透平衡被打破，a管内的溶剂(水)分子就会通过半透膜扩散到b管中，则b管液面上升。根据添加的实验材料可知，本实验要用蔗糖酶水解蔗糖，产生还原糖，还原糖可用斐林试剂进行检测，由蔗糖(二糖)水解成还原糖(单糖)后，溶质的量会增加。如果蔗糖的水解产物能够通过半透膜，符合上述情形1，如果蔗糖的水解产物不能通过半透膜，符合上述情形2。【组题说明】考 点题 号错题统计错因分析渗透作用分析1、2、3质壁分离与质壁分离复原4、5、6、7、8、9、10、11、12、13实验与探究14、151．某同学设计了如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，记为零液面。实验开始后，长颈漏斗内部液面的变化趋势为( )12\n 答案 B解析 掌握渗透作用发生的条件(半透膜和膜两侧存在浓度差)、水分子扩散的方向(顺浓度梯度扩散)和扩散的速率是解题的关键。仔细观察图示，长颈漏斗内为蔗糖溶液，实验开始后长颈漏斗内部液面将上升，由于实验初始阶段半透膜内外溶液浓度差较大，液面上升速率较大。2．如图表示一中间隔以半透膜(只允许水分子通过)的水槽，两侧分别加入等质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侧液面上升，加酶后B侧液面上升并等于A侧的B．加酶前A侧液面上升，加酶后B侧液面上升并高于A侧的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侧液面上升并高于A侧的答案 B解析 加酶前两侧溶液的质量浓度相同，由于葡萄糖的相对分子质量小于麦芽糖的，葡萄糖溶液的物质的量浓度大，即B侧水分子的浓度大于A侧，水分子由B侧向A侧移动(净移动)，A侧液面上升；加入麦芽糖酶后B侧葡萄糖溶液的物质的量浓度大于A侧的，水分子向B侧移动(净移动)，B侧液面上升并高于A侧的。3．如图所示，图乙是图甲发生渗透作用之后的示意图，图丙是根毛细胞示意图，图丁表示细胞体积随时间变化的曲线。下列叙述错误的是( ) A．图甲中①处溶液浓度小于②处溶液浓度B．图甲和图丙中都有半透膜，两者的本质区别是图丙细胞膜上有载体蛋白，使其具有选择透过性C．若把图丙所示细胞放在质量分数为5%的NaCl溶液中，在显微镜下连续观察一段时间发现其发生了质壁分离D．若把图丙所示细胞放在质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液中，则图丁表示细胞体积随时间推移而变化的曲线12\n答案 C解析 由图乙可知，图甲的渗透装置内部溶液浓度高于外部溶液浓度，即①处溶液浓度小于②处的。载体蛋白的存在使得细胞膜具有选择透过性。植物细胞可以吸收Na＋、Cl－，使细胞液浓度升高，所以根毛细胞处于质量分数为5%的NaCl溶液中时会先发生质壁分离，后发生质壁分离复原。将图丙所示根毛细胞放在质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液中时，细胞渗透失水，体积逐渐缩小，但由于细胞壁的伸缩性有限，体积不会无限收缩，则图丁表示细胞体积随时间推移而变化的曲线。4.将新鲜的紫色洋葱鳞片叶外表皮放入含少量红墨水且质量分数为30%的蔗糖溶液中，在显微镜下观察，你会看到细胞的状态如图所示，此时部位①②的颜色分别是( )A．①无色、②紫色B．①红色、②无色C．①红色、②紫色D．①无色、②红色答案 B解析 新鲜紫色洋葱表皮细胞的细胞壁具有全透性，含有红墨水的蔗糖进入①，①呈现红色；原生质层具有选择透过性，含有红墨水的蔗糖不能进入到原生质层，②呈现无色。5．用洋葱鳞片叶外表皮做质壁分离实验，下列图示符合实验结果的是( )答案 D解析 用洋葱鳞片叶外表皮做质壁分离实验时，细胞的体积略微减小，细胞液浓度逐渐升高，液泡体积逐渐减小，细胞液色素浓度逐渐升高。6．(2022·西城区期末)把蚕豆植株放在湿润的空气中照光一段时间后，取蚕豆叶下表皮制作临时装片，先在清水中观察，然后用质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液取代清水，继续观察，结果如图所示。对此现象的推断最合理的是( )12\nA．清水中的保卫细胞失水导致气孔开放B．蔗糖进入保卫细胞后，细胞吸水导致气孔关闭C．清水中的保卫细胞很快出现质壁分离并自动复原D．蔗糖溶液中的保卫细胞失水导致气孔关闭答案 D解析 由图可以看出，在清水中气孔开放，在蔗糖溶液中气孔关闭，推测可能是蔗糖溶液中的保卫细胞失水导致气孔关闭。7．将洋葱鳞片叶放在浓度为0.45mol/L蔗糖溶液中，细胞发生质壁分离；放在浓度为0.35mol/L蔗糖溶液中，细胞有胀大趋势；放在浓度为0.4mol/L蔗糖溶液中，细胞似乎不发生什么变化。这表明( )A．洋葱鳞片叶细胞已经死亡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左右答案 D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，水分子进出达到平衡。8．将从同一新鲜马铃薯块茎上取得的形状、质量相同的马铃薯条分为数量相等的4组，分别浸入Ⅰ～Ⅳ4种不同浓度的蔗糖溶液中，1h后，溶液的质量变化百分率如表1所示。从4个不同的新鲜马铃薯块茎上，取得形状相同，质量、数量相等的马铃薯条，分成①～④组，分别浸入相同浓度的蔗糖溶液中，1h后，马铃薯条的质量变化百分率如表2所示。则表1所列的4种不同浓度的蔗糖溶液中开始时浓度最低的，以及表2所列的4组不同马铃薯条中开始时细胞液浓度最低的分别是( )表1溶液ⅠⅡⅢⅣ质量变化(%)＋40－2－3表2马铃薯条①②③④12\n质量变化(%)＋40－2－3A.Ⅰ、①B．Ⅰ、④C．Ⅳ、①D．Ⅳ、④答案 D解析 表1中数据的含义：正值为溶液量增加、马铃薯条失水，负值为溶液量减少、马铃薯条吸水，故Ⅳ的溶液浓度最低。表2中数据的含义：正值为马铃薯条吸水、质量增加，负值为马铃薯条失水、质量减少，故④的细胞液浓度最低。9．在一定气候条件下，运用植物细胞质壁分离的实验原理，测试田间作物的细胞液浓度，以此法获得作物代谢情况的必要数据。在此项测试中，自变量是( )A．制备的系列浓度梯度的检测液B．作物的细胞液浓度C．作物细胞质壁分离状态D．一定的环境温度或其他气候数据答案 A解析 变量是实验过程中可以变化的因素，其中由实验者操纵或给定的量称做自变量，选项中制备的系列浓度梯度的检测液属于自变量。植物细胞质壁分离的状态属于因变量。一定的环境温度或其他气候数据属于无关变量。10．将一新鲜马铃薯块茎切成4根粗细相同且长为5.0cm的小条，再将这4根马铃薯小条分别放在不同浓度的KNO3溶液中，分两次(浸入30分钟和4小时)测量每一根的长度，结果如图所示，下列结论错误的是( )A．a中马铃薯细胞通过渗透作用吸水B．b中马铃薯细胞质壁分离后逐渐复原C．c中马铃薯细胞质壁分离D．d中马铃薯细胞外KNO3溶液的浓度增加答案 D解析 由图示可以看出，马铃薯小条a的长度增加，说明细胞通过渗透作用吸水，A正确；马铃薯小条b的长度先缩短后复原，说明细胞失水后又吸水，即发生质壁分离后逐渐复原，B正确；马铃薯小条c的长度变短，说明细胞失水，细胞发生质壁分离，C正确；马铃薯小条d的长度变短，说明细胞失水，细胞外KNO3溶液的浓度降低，D错误。12\n11．将不同植物的三个未发生质壁分离的细胞置于同一蔗糖溶液中，形态不再变化后的细胞图像如图所示。则有关各细胞液浓度的判断正确的是( )①实验前B<A<C ②实验前B>A>C ③实验后B≥A＝C ④实验后B>A>CA．①③B．②③C．①④D．②④答案 D解析 细胞A和C发生质壁分离，细胞B未发生质壁分离，说明实验前细胞液B的浓度大于或等于外界蔗糖溶液的浓度。细胞液A和C的浓度均小于外界蔗糖溶液的浓度，又因细胞C失水较多，所以质壁分离前细胞液A的浓度大于细胞液C的浓度，故实验前细胞液浓度大小为B>A>C。实验后，细胞液A和C的浓度均等于外界蔗糖溶液的浓度，但由于细胞失水使外界蔗糖溶液浓度下降，且细胞失水越多，平衡时外界蔗糖溶液浓度越低，故A>C。又因实验后细胞液B的浓度大于或等于原蔗糖溶液浓度，所以实验后B>A>C。12．取一段长5cm的葱茎，将其纵切到4cm处，由于纵切的葱茎使薄壁的皮层细胞摆脱了厚壁的表皮细胞的束缚，皮层细胞扩张得更快，从而使葱茎向表皮外弯曲，切后的形状如图甲所示，将它作为对照。再取另外四段葱茎做同样的处理，将它们分别置于a～d不同浓度的蔗糖溶液中，30分钟后，葱茎形状记录如图乙。据此判断蔗糖溶液浓度的大小为( )甲蔗糖溶液abcd葱茎形态 乙A．a>b>c>dB．a>c>d>bC．b>d>c>aD．b>a>c>d答案 B12\n解析 由题意可知，细胞吸水后皮层细胞扩张得更快，从而向表皮外弯曲；失水后皮层细胞收缩得更快，从而向表皮内弯曲。a、c中葱茎在渗透失水，其中a中失水程度超过c；b中葱茎在渗透吸水；d中基本未变。13．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)。请据图回答下列问题： (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(大于、小于、等于)。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。(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______________________。(4)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入低浓度的蔗糖溶液中，发现细胞液泡体积在增大。当液泡体积不再增大时，细胞液浓度是否一定和外界溶液浓度相等？______________________________________________________________________。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(4)不一定12\n解析 (1)漏斗内液面的上升是由细胞吸水引起的，水从溶液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，a侧液体的浓度小于b侧；图乙反映的是随吸水时间的延长，漏斗内液面升高的速率逐渐下降，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；由于无法判断图丙的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)对于植物细胞而言，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。(4)液泡体积不再增大时，细胞液浓度不一定和外界溶液的浓度相等，原因与(3)小题相同。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__________________________________________。(2)B步骤主要观察紫色洋葱鳞片叶表皮细胞中紫色________的大小及__________________的位置。(3)该实验在B、D、F三者之间形成了自身对照，其中B、D之间属于实验组的是________组，在D、F之间属于对照组的是________组。(4)该同学通过多次做实验，得出的体会是在两次低倍镜观察之间不宜停留过长时间，否则会导致实验失败，你认为最合理的解释是________________________。(5)若改用小麦的根毛细胞进行上述实验，由于观察的细胞无色透明，为了取得更好的观察效果，调节显微镜的措施是_____________________________________。(6)通过实验发现，蔗糖溶液浓度不适宜会造成实验失败。请据此拟定一个相关的研究课题：_____________________________________________________________________________________________________________________________。答案 (1)观察植物细胞的质壁分离与复原(或探究植物细胞在什么情况下会失水和吸水，或证明原生质层相当于一层半透膜等) (2)(中央)液泡 原生质层 (3)D D (4)细胞长时间处于高渗溶液中导致死亡 (5)缩小光圈或换平面反光镜 (6)探究蔗糖溶液浓度对洋葱表皮细胞质壁分离和复原的影响12\n解析 该实验的目的是观察植物细胞的质壁分离与复原。B步骤主要是观察紫色液泡的大小及原生质层与细胞壁的位置。在蔗糖溶液中，成熟植物细胞发生渗透失水，导致其发生质壁分离；若停留过久，细胞会因过度失水而使原生质层脱水变性失去活性，导致细胞死亡，无法再做细胞质壁分离复原实验。该实验属于自身对照实验(即实验在同一研究对象上进行，是实验前后之间的对照)。滴加蔗糖溶液的对象组(步骤D)，在质壁分离实验(B、D之间)中属于实验组，在质壁分离复原(D、F之间)实验中属于对照组。由于要观察的细胞无色透明，若视野太明亮，则不易看清楚，所以要将视野调得暗一些，即缩小光圈或换平面反光镜。15．某校生物实验小组要对动物细胞是否也能通过渗透作用吸水和失水进行实验探究，假如你是其中的一员，请分析回答下列问题：(1)若作出的实验假设是动物细胞能通过渗透作用吸水或失水，请你说出作出该假设的理论依据：______________________________________________________________________________________________________________________________。(2)把下面的实验方案补充完整。实验仪器、试剂：显微镜、载玻片、取材工具、食盐等。实验材料：为了便于取材和观察，最好选用人的________(填细胞名称)作为实验材料。实验步骤：①配制并选用生理盐水、蒸馏水、9%的食盐溶液。②在载玻片的中央滴加一滴________，放入所选细胞，盖上盖玻片，制成临时装片。制备同样装片若干个，分别放在显微镜下观察。③取一张临时装片，在盖玻片的一侧滴加蒸馏水，另一侧____________________；另取一张临时装片，在盖玻片的一侧滴加9%的食盐溶液，另一侧操作同上。④用显微镜观察。观察指标是____________________________________________。(3)预期结果及结论：如果你的假设成立，则实验的预期结果是在滴加蒸馏水的实验中，__________________；在滴加9%食盐溶液的实验中，____________________。答案 (1)动物细胞的细胞膜有选择透过性，当细胞与外界溶液接触时，膜两侧溶液可能具有浓度差 (2)红细胞(或口腔上皮细胞) ②生理盐水 ③用吸水纸吸引，并重复几次 ④细胞的体积(或形态)变化 (3)细胞体积变大甚至破裂 细胞体积变小皱缩解析 (1)动物细胞的细胞膜是一种选择透过性膜，相当于一层半透膜，当细胞与外界溶液接触时，膜两侧溶液可能具有浓度差，所以能利用动物细胞来探究渗透作用。(2)在制备人的红细胞(或口腔上皮细胞)装片时，需在载玻片的中央滴一滴生理盐水，以便观察细胞正常的形态。取一张临时装片，在盖玻片的一侧滴加蒸馏水，另一侧用吸水纸吸引，并重复几次，目的是使盖玻片下的细胞能浸在蒸馏水中，以便观察细胞的渗透吸水。动物细胞在吸水时，细胞体积会增大甚至破裂，失水时，细胞体积会缩小，所以可以以细胞的体积(或形态)变化作为观察细胞吸水和失水的指标。(3)在滴加蒸馏水的实验中，由于外界溶液的浓度小于细胞内液的浓度，细胞吸水，导致细胞体积变大甚至破裂。在滴加9%食盐溶液的实验中，由于外界溶液的浓度大于细胞内液的浓度，细胞失水，细胞体积变小皱缩。12\n12
