2024届高考 一轮复习　人教版 水进出细胞的原理 作业 （山东、湖南、辽宁版）

水进出细胞的原理 从科学思维角度，考查细胞的吸水和失水1.（2022·全国甲卷）植物成熟叶肉细胞的细胞液浓度可以不同。现将a、b、c三种细胞液浓度不同的某种植物成熟叶肉细胞，分别放入三个装有相同浓度蔗糖溶液的试管中，当水分交换达到平衡时观察到：①细胞a未发生变化；②细胞b体积增大；③细胞c发生了质壁分离。若在水分交换期间细胞与蔗糖溶液没有溶质的交换，下列关于这一实验的叙述，不合理的是（）A.水分交换前，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度B.水分交换前，细胞液浓度大小关系为细胞b＞细胞a＞细胞cC.水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度大于细胞a的细胞液浓度D.水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度解析：C由“①细胞a未发生变化”可推出，细胞a在该蔗糖溶液中的吸水量等于失水量，即水分交换前，细胞a的细胞液浓度与外界蔗糖溶液的浓度相等；由“②细胞b体积增大”可推出，细胞b在该蔗糖溶液中的吸水量大于失水量，即水分交换前，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度；由“③细胞c发生了质壁分离”可推出，细胞c在该蔗糖溶液中的失水量大于吸水量，即水分交换前，细胞c的细胞液浓度小于外界蔗糖溶液的浓度。综合上述分析可以推出，水分交换前，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度，A合理；水分交换前，细胞液浓度大小关系为细胞b＞细胞a＞细胞c，B合理；水分交换平衡时，细胞a和细胞c的细胞液浓度都与各自所处的外界蔗糖溶液的浓度相等，由于细胞c发生了质壁分离，有水进入蔗糖溶液中，故水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度小于细胞a的细胞液浓度，C不合理，D合理。 从科学探究角度，考查质壁分离及复原实验2.（2021·广东高考）保卫细胞吸水膨胀使植物气孔张开。适宜条件下，制作紫鸭跖草叶片下表皮临时装片，观察蔗糖溶液对气孔开闭的影响，如图为操作及观察结果示意图。下列叙述错误的是（）A.比较保卫细胞细胞液浓度，③处理后＞①处理后B.质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中C.滴加③后有较多水分子进入保卫细胞D.推测3种蔗糖溶液浓度高低为②＞①＞③解析：A蔗糖分子属于二糖，不能进入保卫细胞，在清水中，保卫细胞因渗透吸水导致气孔开放，据题图可知，滴加蔗糖溶液①，保卫细胞气孔张开程度几乎与初始状态一样，推测蔗糖溶液①的浓度近似等于保卫细胞细胞液浓度，滴加蔗糖溶液②，保卫细胞气孔关闭，推测蔗糖溶液②的浓度高于保卫细胞细胞液浓度，故质壁分离最可能出现在滴加蔗糖溶液②后观察的视野中，B正确；滴加蔗糖溶液③，保卫细胞气孔张开比初始状态更大，推测蔗糖溶液③的浓度低于保卫细胞的细胞液浓度，滴加蔗糖溶液③后有更多的水分子进入保卫细胞，故蔗糖溶液③处理后的保卫细胞细胞液浓度＜蔗糖溶液①处理后的保卫细胞细胞液浓度，A错误，C正确；由以上分析可知，3种蔗糖溶液浓度高低为②＞①＞③，D正确。3.（2021·重庆高考）在相同条件下，分别用不同浓度的蔗糖溶液处理洋葱鳞片叶表皮细胞，观察其质壁分离，再用清水处理后观察其质壁分离复原，实验结果如图。下列叙述错误的是（）A.T1组经蔗糖溶液处理后，有52%的细胞原生质层的收缩程度大于细胞壁B.各组蔗糖溶液中，水分子不能从蔗糖溶液进入细胞液C.T1和T2组经清水处理后发生质壁分离的细胞均复原D.T3和T4组若持续用清水处理，质壁分离的细胞比例可能下降解析：B由柱形图可知，T1组经蔗糖溶液处理后，有52%的细胞发生质壁分离，即有52%的细胞原生质层的收缩程度大于细胞壁，A正确；各组蔗糖溶液中，水分子可以从蔗糖溶液进入细胞液，只是少于水分子从细胞液进入蔗糖溶液，B错误；T1和T2组部分细胞能发生质壁分离，说明质壁分离的细胞是活细胞，若经清水处理后发生质壁分离的细胞均复原，C正确；T3和T4组若持续用清水处理，质壁分离复原的细胞逐渐增多，质壁分离的细胞比例可能下降，D正确。一、选择题1.如图甲为两个渗透装置，溶液a、b为不同浓度的同种溶液（溶质不能透过半透膜），且a溶液浓度＜b溶液浓度，c为清水，图乙为显微镜下观察到的某植物表皮细胞，下列叙述错误的是（）A.图甲中装置2的液面一段时间后会高于装置1的液面B.图乙中的⑤④⑥相当于图甲中的②C.若图乙所示为某农作物的根毛细胞，此时应及时灌溉D.图乙中的⑦与图甲中的②通透性不同解析：B根据题干“a溶液浓度＜b溶液浓度，c为清水且溶质不能透过半透膜”可知，一段时间后装置2的液面高于装置1的液面，A正确；图乙细胞中含有大液泡，因此可以构成渗透系统，其中原生质层相当于图甲中的②半透膜，图乙中⑥为细胞膜，⑦为液泡膜，以及两者之间的细胞质⑧共同构成原生质层，B错误；若图乙所示为某农作物根毛细胞，上述图中细胞发生了质壁分离，表明土壤渗透压高、缺水，应及时灌溉，C正确；图乙中的⑦为液泡膜，具有选择透过性，图甲中的②没有选择透过性，只要颗粒大小小于膜上的孔均可以通过，D正确。2.将洋葱细胞放入大于细胞液浓度的KNO3溶液中，一段时间后用显微镜观察，发现该细胞未发生质壁分离，其原因可能是该细胞（）①是死细胞②大量吸水涨破细胞③是根尖分生区细胞④大量失水⑤质壁分离后又自动复原A.①②③ B.①③⑤C.②③⑤ D.②④⑤解析：B①死细胞的细胞膜失去选择透过性，不能发生渗透作用，也就没有质壁分离和复原现象；②洋葱细胞置于大于该细胞细胞液浓度的KNO3溶液中，细胞应该失水发生质壁分离；③根尖分生区细胞是幼小的植物细胞，没有大液泡，不能发生质壁分离和复原现象；④洋葱细胞置于大于该细胞细胞液浓度的KNO3溶液中，细胞失水，发生质壁分离，则在显微镜下能观察到质壁分离；⑤活的成熟的植物细胞在浓度大于细胞液的KNO3溶液中，由于渗透作用失水，发生质壁分离，又由于植物细胞主动吸收溶液中的K＋和NO3-，最终导致细胞液浓度大于KNO3溶液，通过渗透作用吸水，又会自动发生质壁分离复原。故①③⑤3.如图分别表示高等动植物细胞及原生动物细胞以三种不同的机制避免渗透膨胀示意图。下列叙述正确的是（）A.动物细胞将离子排出不需要借助载体蛋白B.植物细胞吸水达到渗透平衡时，水分子不再进出细胞C.若将原生动物置于低渗溶液中，其收缩泡的伸缩频率会加快D.三种细胞发生渗透吸水，均以细胞膜充当发生渗透所需的半透膜解析：C动物细胞排出离子的方式为主动运输或协助扩散，两者均需要载体蛋白，A错误；植物细胞吸水达到渗透平衡时，水分子进出达到平衡，B错误；原生动物生活在低渗溶液中，会通过收缩泡将多余的水排到细胞外，其收缩泡的伸缩频率会加快，C正确；动物细胞的细胞膜相当于半透膜，而植物细胞的半透膜是原生质层，包括细胞膜、液泡膜以及两者之间的细胞质，D错误。4.取生理状态相同的某种植物新鲜叶片若干，去除大的叶脉后剪成大小相同的小块，随机分成三等份，之后分别放入三种浓度的蔗糖溶液（甲、乙、丙）中，一定时间后测得甲的浓度变小，乙的浓度不变，丙的浓度变大。假设蔗糖分子不进出细胞，则关于这一实验结果。下列说法不正确的是（）A.实验前，甲的浓度＞乙的浓度＞丙的浓度B.乙的浓度不变是因为细胞内蔗糖浓度与乙的浓度相等C.实验中，细胞与蔗糖溶液间的水分移动属于自由扩散D.甲、丙的浓度变化是由水分在细胞与蔗糖溶液间移动引起的解析：B根据题意分析可知，生理状态相同的叶片的细胞液浓度是相同的，甲的浓度＞细胞液浓度，乙的浓度＝细胞液浓度，丙的浓度＜细胞液浓度，则实验前甲的浓度＞乙的浓度＞丙的浓度，A正确；乙的浓度不变是因为细胞内细胞液浓度与乙的浓度相等，B错误；细胞与蔗糖溶液间的水分移动属于自由扩散，C正确；甲、丙的浓度变化是由渗透作用引起的，是由水分在细胞与蔗糖溶液间移动引起的，D正确。5.关于紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞质壁分离和复原的实验现象，下列说法错误的是（）实验组一段时间后再过一段时间滴加清水①0.3g/mL蔗糖溶液质壁分离无变化a②0.5g/mL蔗糖溶液b无变化无变化③1mol/LKNO3溶液质壁分离c基本无变化A.a为质壁分离复原，在低倍镜下即可观察到B.b为质壁分离，且质壁分离的速度比①组快C.c为质壁分离自动复原，①③组对比说明细胞膜有选择透过性D.③组滴加清水后基本无变化的原因是细胞失水死亡解析：Da加入清水，细胞吸水，发生质壁分离的复原，在低倍镜下即可观察到，A正确；紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞在0.5g/mL蔗糖溶液，细胞失水，发生b质壁分离，而且②组浓度高于①组，则质壁分离的速度比①组快，B正确；紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞在1mol/LKNO3溶液，细胞失水，发生质壁分离，但由于细胞吸收钾离子和硝酸根离子，细胞吸水，发生c质壁分离自动复原，①组细胞不能吸收蔗糖，③组细胞能吸收钾离子和硝酸根离子，对比说明细胞膜有选择透过性，C正确；③组滴加清水后基本无变化，原因是由于细胞壁的伸缩性较小，使复原的细胞不能无限吸水，故会导致细胞体积基本无变化，而不是细胞失水死亡，D错误。6.将洋葱鳞片叶内表皮细胞置于混有红墨水的一定浓度的蔗糖溶液中，持续观察某细胞在不同时段的形态变化如图所示。下列相关分析正确的是（）A.实验表明，细胞壁具有全透性且没有伸缩性B.图乙细胞的吸水能力大于图甲细胞的吸水能力C.图丙细胞的细胞液浓度一定小于外界蔗糖溶液浓度D.一段时间后，可观察到图丙细胞发生质壁分离自动复原现象解析：B实验表明，细胞壁具有全透性且伸缩性很小，A错误；图甲细胞处于正常状态，图乙细胞处于失水状态，因此图乙细胞的吸水能力大于图甲细胞的吸水能力，B正确；如果图丙细胞处于质壁分离过程中，图丙细胞的细胞液浓度小于外界蔗糖溶液浓度；如果图丙细胞处于质壁分离停止时，图丙细胞的细胞液浓度小于或等于外界蔗糖溶液浓度，C错误；蔗糖分子不能进入细胞，因此一段时间后，不能观察到图丙细胞发生质壁分离自动复原现象，D错误。7.图甲是人成熟的红细胞处在不同浓度的NaCl溶液中，红细胞的体积（V）与初始体积（V0）之比的变化曲线；图乙是某植物细胞在一定浓度的KNO3溶液中细胞失水量的变化情况，有关叙述错误的是（）A.图甲中150mmol·L－1NaCl溶液不影响人成熟的红细胞的功能B.图甲中显示可用小于100mmol·L－1NaCl溶液处理人成熟的红细胞来获得细胞膜C.图乙中Oa段，细胞的吸水能力逐渐增强D.图乙中细胞最终恢复到原始的细胞体积解析：D图甲中，在150mmol·L－1NaCl溶液中红细胞体积与初始体积之比等于1.0，说明该溶液浓度与红细胞细胞内液浓度相等，不影响红细胞的功能，A正确；图甲中红细胞在100mmol·L－1NaCl溶液中会吸水破裂，因此，用小于该浓度的NaCl溶液处理人成熟的红细胞可制备细胞膜，B正确；图乙中Oa段细胞的失水量逐渐增大，则细胞液浓度逐渐增大，因此，细胞的吸水能力逐渐增强，C正确；据图可知，b点时细胞恢复到原始的细胞体积，之后能继续吸水，由于细胞壁的存在且细胞壁具有一定的伸缩性，细胞体积不会无限增大，最终细胞体积略大于原始的细胞体积，D错误。8.（不定项）某实验小组以洋葱鳞片叶为实验材料，将相同的洋葱鳞片叶外表皮细胞置于三种不同浓度的KNO3溶液中，细胞发生质壁分离和质壁分离复原所需的时间如表所示。下列相关叙述不正确的是（）组别KNO3溶液浓度质壁分离时间（s）质壁分离复原时间（s）甲C190550乙C2120320丙C345未发生复原A.根据实验结果可知，KNO3溶液浓度的大小关系为C3＜C1＜C2B.质壁分离复原后，甲、乙组细胞的细胞液浓度和外界KNO3溶液浓度相等C.丙组细胞质壁分离后未发生复原的原因可能是失水过多导致细胞死亡D.乙组细胞在实验的前120s内尚未开始吸收K＋和NO解析：ABD质壁分离发生的外因是细胞外液的浓度大于细胞液浓度，结合表格数据分析，发生质壁分离所需的时间越短，说明外界溶液的浓度越大，因此KNO3溶液浓度的大小关系为C3＞C1＞C2，A错误；K＋和NO3-进入细胞的方式是主动运输，其可以不断进入细胞液导致细胞液浓度增加，所以质壁分离后细胞会通过吸水而导致质壁分离逐渐复原，但是由于细胞壁的保护作用，细胞不能一直吸水，所以质壁分离复原后，甲、乙组细胞的细胞液浓度和外界KNO3溶液浓度理论上是不相等的，B错误；根据表格分析可知，丙组细胞发生质壁分离后没有发生复原，可能是因为其过度失水已经死亡，C正确；乙组细胞在实验的前120s内已经开始吸收胞外的K＋和NO3-9.（不定项）图甲中的A为1mol·L－1的葡萄糖溶液，B为1mol·L－1的乳酸溶液（呈分子状态），图乙表示人的红细胞膜的结构示意图及葡萄糖和乳酸的跨膜运输情况。下列说法正确的是（）A.若图甲半透膜为只含磷脂分子的半透膜，则液面不再发生变化时，A侧液面与B侧液面等高B.若图甲半透膜上只含有图乙中的蛋白质①，则液面不再发生变化时，A侧液面低于B侧液面C.若图甲半透膜上只含有图乙中的蛋白质②，则液面不再发生变化时，A侧液面高于B侧液面D.某些药物大分子不容易被细胞吸收，若用人工膜包裹后再注射则更容易进入细胞，此实例可说明细胞膜的磷脂分子具有流动性解析：ABD如图甲所示，A为1mol·L－1的葡萄糖溶液，B为1mol·L－1的乳酸溶液，溶质分子数相等，水分子数也相等，葡萄糖分子和乳酸分子都不能通过只含磷脂分子的半透膜，因此，如果半透膜为只含磷脂分子的半透膜，则液面不再变化时，A侧液面等于B侧液面，A正确；图乙中的蛋白质①是运输葡萄糖的载体，如果在图甲所示半透膜上只含有图乙的蛋白质①，则A侧葡萄糖可向B侧运输，导致A侧溶液浓度下降，B侧溶液浓度上升，则水分子由A侧运输到B侧比较多，则A侧液面将低于B侧液面，B正确；图乙中的蛋白质②是运输乳酸的载体，如果图甲半透膜上只含有图乙中的蛋白质②，乳酸运输需要消耗能量，由于缺少能量，因此乳酸不能从B侧向A侧运输，则两侧溶液浓度仍相同，A侧液面等于B侧液面，C错误；人工膜包裹大分子后，容易进入细胞，说明细胞膜的磷脂分子具有一定的流动性，D正确。二、非选择题10.袁隆平院士曾说，实现耐盐碱水稻种植1亿亩的目标是他的第三个梦想。耐盐碱水稻是指能在盐（碱）浓度为0.3%以上的盐碱地生长、亩产量在300公斤以上的水稻品种。现有普通水稻和耐盐碱水稻若干，由于标签损坏无法辨认类型，某生物兴趣小组使用0.3g/mL的KNO3溶液分别处理两组水稻细胞，结果如图1，请回答相关问题：（1）该实验通过观察原生质体体积相对值进行比较，故所选水稻细胞必须含有的细胞器是。图1中Ⅱ组水稻的曲线不能无限上升是受限于。

（2）A→B段，Ⅰ组水稻的吸水能力，此时，在细胞壁和原生质体之间充满了。

（3）实验过程中并未添加清水，Ⅰ组水稻原生质体体积的变化是由于细胞能通过主动吸收，从而使得细胞液的浓度变得比外界溶液浓度。

（4）某同学想探究耐盐碱水稻的耐盐碱能力，可选用组水稻进行合理分组，配置一系列浓度大于0.3g·mL－1的KNO3溶液进行实验观察。若1h后观察到的实验结果如图2，分析可知，该品系的耐盐碱水稻适合种植在盐浓度低于的土壤中。

解析：（1）根据图1分析可知，Ⅰ组水稻发生了质壁分离和复原，说明所选水稻细胞为成熟的细胞，含有大液泡。由于植物细胞壁伸缩性有限，因此Ⅱ组水稻不能无限吸水，故曲线不能无限制上升。（2）A→B段，Ⅰ组水稻发生质壁分离，细胞液浓度增大，吸水能力逐渐升高。由于细胞壁具有全透性，故此时在细胞壁和原生质体之间充满了KNO3溶液。（3）由于细胞能通过主动吸收K＋和NO3-，使细胞液浓度高于外界溶液浓度，细胞吸水，因此细胞会发生质壁分离的复原。（4）根据图1分析可知，Ⅱ组为耐盐碱水稻，因此欲探究耐盐碱水稻的耐盐碱能力，可选用Ⅱ组水稻进行合理分组。据图2可知，细胞在0.4g·mL－1的KNO3溶液中未发生质壁分离，而在0.45g·mL－1的KNO3溶液中发生质壁分离。因此若要其正常生长，需要将该品系的耐盐碱水稻种植在盐浓度低于0.45g·mL－1答案：（1）液泡细胞壁（的伸缩性）（2）逐渐升高KNO3溶液（3）K＋和NO3-高（4）Ⅱ0.45g·mL11.盐地碱蓬能生活在靠近海滩或者海水与淡水汇合的河口地区，其能在盐胁迫逆境中正常生长，与其根细胞独特的转运机制有关。如图是盐地碱蓬根细胞参与抵抗盐胁迫的示意图（HKT1、AKT1、SOS1和NHX均为转运蛋白）。请回答问题：（1）大多数植物难以在盐碱地上生长，主要原因是，导致植物无法从土壤中获得充足的水分。液泡中能储存较高浓度的某些特定物质，这体现了液泡膜具有的特性，该特性主要与液泡膜上的有关。

（2）在高盐胁迫下，当盐浸入到根周围的环境时，Na＋借助通道蛋白HKT1以方式大量进入根部细胞，同时抑制了K＋进入细胞，导致细胞中Na＋、K＋的比例异常，使细胞内的酶失活，影响蛋白质的正常合成。盐地碱蓬的根细胞会借助Ca2＋调节Na＋、K＋转运蛋白的功能，进而调节细胞中Na＋、K＋的比例。由此推测，细胞质基质中的Ca2＋对HKT1和AKT1的作用依次为、（填“激活”或“抑制”），使细胞内的蛋白质合成恢复正常。另外，一部分离子被运入液泡内，通过调节细胞液的渗透压促进根细胞，从而降低细胞内盐浓度。

（3）盐地碱蓬根细胞的细胞质基质与细胞液、细胞膜外的pH不同。这种差异主要由H＋－ATP泵以方式将H＋转运到来维持的。这种H＋分布特点为图中的蛋白运输Na＋提供了动力。

（4）根据植物抗盐胁迫的机制，农业生产上促进盐化土壤中耐盐作物增产的措施有