細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系-2021年高考生物必考實(shí)驗(yàn)突破（解析版）

實(shí)驗(yàn)九：細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系

知詼鏈接

一.實(shí)驗(yàn)原理

①酚獻(xiàn)遇NaOH呈紫紅色。

②瓊脂塊大小模擬細(xì)胞大小。

③物質(zhì)擴(kuò)散體積與總體積之比表示物質(zhì)運(yùn)輸效率。

二.實(shí)驗(yàn)過程

制備瓊脂塊：3塊含的隙的邊長(zhǎng)分別為3cm、2cm、lcm

的正方體

浸泡：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的NaOH溶液，10min

I

切割：撈取、干燥，平分兩半

I

測(cè)量一令記錄一分計(jì)算一T結(jié)果討論

三.結(jié)果分析

①?gòu)沫傊瑝K的顏色變化可知NaOH擴(kuò)散的深度。

②在相同時(shí)間內(nèi)，NaOH在每一瓊脂塊內(nèi)擴(kuò)散的深度基本相同，說(shuō)明NaOH在每一瓊脂塊內(nèi)擴(kuò)散的速率是

相同的。

③NaOH擴(kuò)散的體積與整個(gè)瓊脂塊的體積之比隨瓊脂塊的增大而減小。

四.易錯(cuò)提醒

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：細(xì)胞體積越大，其相對(duì)表面積越小，物質(zhì)運(yùn)輸?shù)男试降?/p>

1.細(xì)胞表面積與體積的關(guān)系：

相對(duì)表面積：S（表面積S=47rr2）/V（體積V=4/37rr3）

細(xì)胞越大，S/V越小，物質(zhì)交換與運(yùn)輸效率越低（實(shí)驗(yàn)：模擬探究細(xì)胞表面積與體積的關(guān)系）

2.核質(zhì)比

細(xì)胞核與質(zhì)之間有一定的比例關(guān)系，一個(gè)核內(nèi)所含的遺傳信息是有一定限度的，控制細(xì)胞活動(dòng)也就有一

定限度，使細(xì)胞不可能太大。

典例引領(lǐng)

例1.細(xì)胞相對(duì)表面積、細(xì)胞對(duì)外的物質(zhì)交換速率和細(xì)胞新陳代謝強(qiáng)度之間的關(guān)系，正確的是

A.細(xì)胞的相對(duì)表面積越大，物質(zhì)交換效率越高，細(xì)胞新陳代謝越旺盛

B.細(xì)胞的相對(duì)表面積越大，物質(zhì)交換效率越高，細(xì)胞新陳代謝越緩慢

C.細(xì)胞的相對(duì)表面積越小，物質(zhì)交換效率越高，細(xì)胞新陳代謝越緩慢

D.細(xì)胞的相對(duì)表面積越小,物質(zhì)交換效率越低，細(xì)胞新陳代謝越旺盛

【答案】A

【解析】

細(xì)胞要通過它的表面不斷地和周圍環(huán)境或鄰近的細(xì)胞進(jìn)行物質(zhì)交換，這樣它就必須有足夠的表面積，否則

它的代謝作用就很難進(jìn)行。當(dāng)細(xì)胞生長(zhǎng)，體積逐步增大時(shí)，細(xì)胞的表面積和體積的比例（即相對(duì)表面積）

會(huì)變得越來(lái)越小，導(dǎo)致表面積相對(duì)不足，使細(xì)胞內(nèi)部和外界的物質(zhì)交換適應(yīng)不了細(xì)胞的需要，代謝緩慢。

因此，細(xì)胞相對(duì)表面積越大，物質(zhì)交換速率越快，有充足的原料，細(xì)胞新陳代謝越旺盛，綜上分析，A符合

題意。

故選A。

例2.下列有關(guān)生物膜及跨膜運(yùn)輸?shù)臄⑹?，錯(cuò)誤的是

A.卵細(xì)胞運(yùn)輸營(yíng)養(yǎng)和代謝廢物的效率比白細(xì)胞的運(yùn)輸效率低

B.改變細(xì)胞膜上蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量，可能會(huì)影響物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)乃俾?/p>

C.溫度能影響物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)乃俾室欢ㄊ且驗(yàn)闇囟扔绊懥嗣傅幕钚?/p>

D.物質(zhì)能否進(jìn)出細(xì)胞核與物質(zhì)的分子大小無(wú)關(guān)

【答案】C

【解析】

【解析】

A、卵細(xì)胞的體積大于白細(xì)胞的體積，卵細(xì)胞的相對(duì)表面積低于白細(xì)胞，故卵細(xì)胞運(yùn)輸營(yíng)養(yǎng)和代謝廢物的效

率比白細(xì)胞的運(yùn)輸效率低，A正確；

B、主動(dòng)運(yùn)輸和協(xié)助擴(kuò)散均需載體蛋白的協(xié)助，故改變細(xì)胞膜上蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量，可能會(huì)影響物質(zhì)跨膜

運(yùn)輸?shù)乃俾?，B正確；

C、溫度可以影響到組成膜的磷脂和蛋白質(zhì)的流動(dòng)性，可以說(shuō)在一定范圍內(nèi)隨溫度升高，磷脂和蛋白質(zhì)的流動(dòng)

性加快，物質(zhì)交換效率提高，也可以影響與細(xì)胞呼吸有關(guān)的酶的活性，從而影響主動(dòng)運(yùn)輸，C錯(cuò)誤：

D、一般來(lái)說(shuō)大分子物質(zhì)通過核孔進(jìn)出細(xì)胞核，小分子物質(zhì)通過核膜進(jìn)出細(xì)胞核，構(gòu)成細(xì)胞核的核膜與核孔

均具有選擇透過性，這是根據(jù)自身代謝活動(dòng)的需要選擇性的吸收一些物質(zhì)分子，與分子大小無(wú)關(guān)，D正確。

故選C。

熱點(diǎn)專練

細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系

1.下列有關(guān)教材實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是

A.“探究細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中需要設(shè)置空白對(duì)照

B.“探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化”需要用到顯微鏡

C.“調(diào)查人群中遺傳病的發(fā)病率”獲得的結(jié)果是估計(jì)值

D.“觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原”需要細(xì)胞保持活性

【答案】A

【解析】

“探究細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中不需要設(shè)置空白對(duì)照，而是不同大小瓊脂塊之間相互比較，A錯(cuò)

誤?！疤骄颗囵B(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化”需要用到顯微鏡觀察、統(tǒng)計(jì)、記錄酵母菌的數(shù)量，B正確。“調(diào)

查人群中遺傳病的發(fā)病率”是在人群中隨機(jī)調(diào)查，計(jì)算發(fā)病率，計(jì)算結(jié)果是一個(gè)大致的估計(jì)值，C正確。只

有保持細(xì)胞活性的成熟的植物細(xì)胞才能發(fā)生細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原，D正確。

2.將一塊3cmx3cmx6cm的含酚甌;的瓊脂塊切成三塊邊長(zhǎng)分別為1cm、2cm、3cm的正方體。將3塊瓊

脂塊放在裝有NaOH的燒杯內(nèi)，淹沒浸泡10分鐘。下列說(shuō)法正確的是（）

A.隨瓊脂塊增大，NaOH擴(kuò)散速率減小

B.隨瓊脂塊增大，瓊脂塊的表面積與體積之比增大

C.隨瓊脂塊增大，瓊脂塊中變紅的體積增大

D.隨瓊脂塊增大，瓊脂塊中變紅的體積所占的比例增大

【答案】C

【解析】

不同大小的瓊脂塊上NaOH擴(kuò)散的深度相同，即NaOH擴(kuò)散速率相同，A項(xiàng)錯(cuò)誤；隨瓊脂塊增大，瓊脂塊

的表面積與體積之比減小，B項(xiàng)錯(cuò)誤；不同大小的瓊脂塊上NaOH擴(kuò)散的深度相同，那么隨瓊脂塊的增大,

瓊脂塊中變紅的體積增大，C項(xiàng)正確；隨瓊脂塊增大，瓊脂塊中變紅的體積所占的比例減小，物質(zhì)運(yùn)輸?shù)男?/p>

率降低，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

3.草履蟲細(xì)胞中有兩個(gè)細(xì)胞核，并有用于收集和排泄廢物的伸縮泡。下列關(guān)于草履蟲的敘述錯(cuò)誤的是（）

A.細(xì)胞核是草履蟲遺傳和代謝的控制中心

B.兩個(gè)細(xì)胞核有利于保證細(xì)胞正常的核質(zhì)比

C.伸縮泡能增大胞內(nèi)膜面積與細(xì)胞體積的比值

D.草履蟲生長(zhǎng)過程中與外界物質(zhì)交換的效率不斷提高

【答案】D

【解析】

A、細(xì)胞核是遺傳信息庫(kù)，是遺傳和代謝的控制中心，A正確：

B、兩個(gè)細(xì)胞核有利于保證細(xì)胞正常的核質(zhì)比，從而使生命活動(dòng)正常進(jìn)行，B正確；

C、伸縮泡能增大胞內(nèi)膜面積與細(xì)胞體積的比值，有利于物質(zhì)運(yùn)輸，C正確；

D、草履蟲生長(zhǎng)過程中細(xì)胞體積增大，但細(xì)胞的相對(duì)表面積減小，細(xì)胞與外界進(jìn)行物質(zhì)交換的效率逐漸降低,

D錯(cuò)誤。

故選D。

4.有關(guān)酸堿等物質(zhì)在生物實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，下列表述不準(zhǔn)確的一項(xiàng)是（）

A.在“酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”探究實(shí)驗(yàn)中，NaOH用于吸收空氣中的CCh

B.在“觀察DNA和RNA在細(xì)胞中的分布”實(shí)驗(yàn)中，鹽酸用于加速健那綠進(jìn)入細(xì)胞，并將DNA染色

C.在“觀察根尖分生區(qū)組織細(xì)胞的有絲分裂''實(shí)驗(yàn)中，鹽酸參與根尖分生區(qū)組織細(xì)胞的解離

D.在模擬“細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，NaOH用于模擬細(xì)胞運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)

【答案】B

【解析】

在“酵母菌細(xì)胞呼吸的方式“探究實(shí)驗(yàn)中，裝有NaOH溶液的錐形瓶連接在含有酵母菌培養(yǎng)液的錐形瓶之前,

NaOH溶液的作用是吸收空氣中的CO2,以保證澄清石灰水變渾濁是由酵母菌有氧呼吸產(chǎn)生的CO2所致，A

正確：在“觀察DNA和RNA在細(xì)胞中的分布”實(shí)驗(yàn)中，鹽酸的作用是改變細(xì)胞膜的通透性，加速染色劑進(jìn)

入細(xì)胞，同時(shí)使染色質(zhì)中的DNA與蛋白質(zhì)分離，有利于DNA與染色劑結(jié)合，B錯(cuò)誤；在“觀察根尖分生區(qū)

組織細(xì)胞的有絲分裂”實(shí)驗(yàn)中，用95%的酒精與15%鹽酸按1:1混合配制解離液，用于根尖分生區(qū)組織細(xì)胞

的解離，C正確；在模擬“細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系''實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)NaOH與含酚釀的瓊脂塊相遇時(shí)，其中的

酚酷變成紫紅色，從瓊脂塊的顏色變化就知道NaOH擴(kuò)散的距離，因此NaOH用于模擬細(xì)胞運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)，

D正確。

5.科學(xué)家通過模擬實(shí)驗(yàn)探究細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系。實(shí)驗(yàn)過程：將三個(gè)邊長(zhǎng)分別為1cm、2cm、3cm

含有酚獻(xiàn)的瓊脂塊，浸泡在NaOH溶液lOmin后取出，切成兩半，每塊NaOH擴(kuò)散的深度如圖中陰影所示（瓊

脂塊中數(shù)據(jù)表示未被擴(kuò)散部分的長(zhǎng)度）。關(guān)于該實(shí)驗(yàn)及相關(guān)推論敘述正確的是

A.本實(shí)驗(yàn)自變量是不同大小的瓊脂塊，因變量是NaOH進(jìn)入瓊脂塊“細(xì)胞”的深度

B.NaOH在邊長(zhǎng)1cm的瓊脂塊內(nèi)擴(kuò)散的速率最大

C.通過本模擬實(shí)驗(yàn)可說(shuō)明，細(xì)胞體積越小，其相對(duì)表面積小，物質(zhì)運(yùn)輸?shù)男示驮礁?/p>

D.NaOH擴(kuò)散進(jìn)瓊脂塊的體積與瓊脂塊總體積之比可以反映細(xì)胞的物質(zhì)運(yùn)輸效率

【答案】D

【解析】

本實(shí)驗(yàn)自變量是不同大小的瓊脂塊，因變量是NaOH擴(kuò)散進(jìn)瓊脂塊的體積與瓊脂塊總體積之比，NaOH進(jìn)

入瓊脂塊“細(xì)胞”擴(kuò)散的深度相同，A錯(cuò)誤；NaOH在不同邊長(zhǎng)的瓊脂塊內(nèi)擴(kuò)散的速率相同，B錯(cuò)誤；通過本

模擬實(shí)驗(yàn)可說(shuō)明，細(xì)胞體積越小，其相對(duì)表面積越大，物質(zhì)運(yùn)輸?shù)男示驮礁撸珻錯(cuò)誤；本實(shí)驗(yàn)中，NaOH

擴(kuò)散進(jìn)瓊脂塊的體積與瓊脂塊總體積之比可以反映細(xì)胞的物質(zhì)運(yùn)輸效率，D正確。

6.下列關(guān)于原核細(xì)胞的敘述，錯(cuò)誤的是

A.原核細(xì)胞的遺傳物質(zhì)主要是DNA

B.藍(lán)細(xì)菌沒有葉綠體也能進(jìn)行光合作用

C.原核細(xì)胞的DNA與周圍的核糖體直接接觸,并通過RNA傳遞信息

D.大多數(shù)原核細(xì)胞體積小，體積與表面積之比也小，利于各項(xiàng)生命活動(dòng)的完成

【答案】A

【解析】

原核細(xì)胞的遺傳物質(zhì)就是DNA,A錯(cuò)誤；

藍(lán)細(xì)菌屬于原核生物，沒有葉綠體，但能進(jìn)行光合作用，B正確：

原核細(xì)胞中沒有核膜，其DNA與周圍的核糖體直接接觸，并通過RNA傳遞信息，C正確；

大多數(shù)原核細(xì)胞體積小，體積與表面積之比也小，利于各項(xiàng)生命活動(dòng)的完成，D正確。

7.在探究細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，用NaOH溶液浸泡不同邊長(zhǎng)的含酚獻(xiàn)的瓊脂立方塊一定時(shí)間

后，取出立方塊切成兩半.其剖面如圖所示，其中x為NaOH擴(kuò)散的深度，y為立方塊的邊長(zhǎng)，陰影代表紅

色，則下列選項(xiàng)正確的是()

A.該實(shí)驗(yàn)的自變量為y,因變量為x

B.x的值隨y值的增大而增大

C.NaOH擴(kuò)散的體積為(y-x)2

D.y值越小，擴(kuò)散體積的比例越大

【答案】D

【解析】本實(shí)驗(yàn)的目的是探究細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸關(guān)系，故該實(shí)驗(yàn)的自變量為y，因變量為y/x,A錯(cuò)誤；

實(shí)驗(yàn)中測(cè)量不同大小的瓊脂塊上NaOH擴(kuò)散的深度相同，x的值保持不變，B錯(cuò)誤；NaOH擴(kuò)散的體積為丫3-

(y-2x)3,C錯(cuò)誤；從實(shí)驗(yàn)的結(jié)果來(lái)說(shuō)，細(xì)胞體積越小，其相對(duì)表面積越大，細(xì)胞的物質(zhì)運(yùn)輸效率就越高,

即y值越小，擴(kuò)散體積的比例越大，D正確。

8.細(xì)胞體積大小與其代謝活動(dòng)的要求相適應(yīng)，不同的細(xì)胞適應(yīng)方式不同，下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

A.細(xì)胞長(zhǎng)大到一定程度都要分裂，所以細(xì)胞都有細(xì)胞周期

B.草履蟲體積較大，出現(xiàn)兩個(gè)細(xì)胞核，有利于控制細(xì)胞

C.變形蟲的伸縮泡能增大細(xì)胞的膜表面積，有利于物質(zhì)交換

D.卵細(xì)胞的卵黃中儲(chǔ)存了大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，卵細(xì)胞可以長(zhǎng)得比較大

【答案】A

【解析】

A、高度分化的細(xì)胞一般不在分裂，也不再具有細(xì)胞周期，A錯(cuò)誤；

B、草履蟲體積較大，出現(xiàn)兩個(gè)細(xì)胞核，有利于控制細(xì)胞，B正確；

C、變形蟲的伸縮泡能增大細(xì)胞的膜表面積，有利于物質(zhì)交換，C正確：

D、卵細(xì)胞的卵黃中儲(chǔ)存了大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，因此卵細(xì)胞可以長(zhǎng)得比較大，D正確。

故選Ao

9.在“探究細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系（瓊脂塊模擬細(xì)胞）”的實(shí)驗(yàn)過程中，測(cè)量結(jié)果及計(jì)算結(jié)果如表格所

示。下列說(shuō)法不正確的是（）

比值比值

瓊脂的邊長(zhǎng)

表面積NaOH擴(kuò)散深度（cm）NaOH擴(kuò)散的體積

（cm）

體積■整個(gè)瓊脂塊體積

16Xa

23Yb

32Zc

A.實(shí)驗(yàn)中制作瓊脂塊時(shí)需要加入少量酚酥作為檢驗(yàn)試劑

B.該實(shí)驗(yàn)結(jié)論可說(shuō)明細(xì)胞體積越大，物質(zhì)運(yùn)輸?shù)男试礁?/p>

C.該表格中的測(cè)量結(jié)果及計(jì)算結(jié)果應(yīng)為：X=Y=Z,a>b>c

D.實(shí)驗(yàn)中不同體積的瓊脂塊需在NaOH溶液中放置相同時(shí)間

【答案】B

【解析】

A、實(shí)驗(yàn)中制作瓊脂塊時(shí)需要加入少量酚猷;作為檢驗(yàn)試劑，酚醐遇到NaOH變紅，可觀察NaOH進(jìn)入瓊脂

塊的情況，A正確；

B、該實(shí)驗(yàn)結(jié)論可說(shuō)明細(xì)胞體積越小，物質(zhì)運(yùn)輸?shù)男试礁?，B錯(cuò)誤；

、NaOH在每塊瓊脂塊中擴(kuò)散速率是相同的，細(xì)胞體積越大，相對(duì)表面積越小，故X=Y=Z,a>b>c,C正確:

D、實(shí)驗(yàn)中不同體積的瓊脂塊需在NaOH溶液中放置相同時(shí)間，D正確。

故選Bo

10.探究細(xì)胞表面積與體積的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)原理不包括（）

A.NaOH與酚儆相遇，呈現(xiàn)紫紅色

B.以瓊脂塊的大小表示細(xì)胞大小

C.NaOH的擴(kuò)散深度表示吸收速率

D.NaOH的擴(kuò)散體積與整個(gè)瓊脂塊的體積比表示細(xì)胞物質(zhì)運(yùn)輸?shù)男?/p>

【答案】C

【解析】

A、NaOH與酚酰相遇，呈現(xiàn)紫紅色，故可以根據(jù)紫紅色區(qū)域判斷NaOH擴(kuò)散的區(qū)域，A正確：

B、瓊脂塊的大小模擬細(xì)胞大小，來(lái)探究細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸效率之間的關(guān)系，B正確；

C、不同大小的瓊脂塊中NaOH的擴(kuò)散深度相同，深度不能表示吸收速率，C錯(cuò)誤；

D、NaOH的擴(kuò)散體積與整個(gè)瓊脂塊的體積比表示細(xì)胞物質(zhì)運(yùn)輸?shù)男?，瓊脂塊越大該比值越小，物質(zhì)運(yùn)輸

效率越低，D正確。

故選C。

11.下列有關(guān)''細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸關(guān)系的模擬實(shí)驗(yàn)''的敘述中，正確的是（）

A.NaOH在大小不同的瓊脂塊中擴(kuò)散的速度不同

B.本實(shí)驗(yàn)用NaOH擴(kuò)散的深度模擬物質(zhì)運(yùn)輸效率

C.瓊脂塊體積越小，相對(duì)表面積也越小

D.NaOH擴(kuò)散的體積和整個(gè)瓊脂塊的體積之比隨著瓊脂塊的增大而減小

【答案】D

【解析】

A、NaOH擴(kuò)散的速度與瓊脂塊大小無(wú)關(guān)，NaOH在大小不同的瓊脂塊中擴(kuò)散的速度相同，A錯(cuò)誤；

B、本實(shí)驗(yàn)用NaOH擴(kuò)散的體積與瓊脂塊總體積的比值來(lái)模擬物質(zhì)運(yùn)輸效率，B錯(cuò)誤；

C、相對(duì)表面積指表面積與體積之比，瓊脂塊體積越小，其相對(duì)表面積越大，C錯(cuò)誤；

D、NaOH擴(kuò)散的體積和整個(gè)瓊脂塊的體積之比隨著瓊脂塊的增大而減小，D正確。

故選D。

12.真核細(xì)胞直