«Осмос и движение воды через мембрану»: тест по биологии для 8–10 классов с разбором ответов
Осмос лучше понимать не как упрощённое правило «вода идёт к соли», а как пассивное движение воды через избирательно проницаемую мембрану. Направление чистого движения связано с водным потенциалом и с тем, какие растворённые вещества могут пройти через мембрану. В задачах ниже условия сформулированы так, чтобы избежать скрытых допущений.
Содержание статьи5 разделовПоказатьСкрыть
Пять опорных фактов
Осмос пассивен. Сам поток воды не требует прямой работы АТФ-зависимого насоса.
Проницаемость важна. Нужно знать, проходит ли растворённое вещество через мембрану.
Вода движется в обе стороны. Направление осмоса — направление чистого потока.
Аквапорины ускоряют обмен. Это каналы, а не насосы.
Тоничность относительна. Гипер- и гипотоничность оценивают по отношению к клетке или другому раствору.
Модель для нескольких вопросов
U-образная трубка разделена мембраной, которая пропускает воду, но не сахарозу. Слева — 0,10 моль/л сахарозы, справа — 0,40 моль/л. Температура и внешнее давление одинаковы.
Задания на перенос знаний и прогноз
Результат ещё не рассчитан
Маршрут повторения по результатам
1–5: определение осмоса, тоничность и проницаемость. 6–11: скорость осмотического потока, аквапорины и динамическое равновесие. 12–16: различия растительной и животной клетки, роль давления. 17–21: интерпретация опыта и осторожность вывода, если растворённое вещество само может пересекать мембрану.
Открытые вопросы
Почему тоничность нельзя определять только по общей молярной концентрации? Критерий: упоминание проницаемости мембраны и непроникающих частиц.
Предскажите изменение уровня в U-трубке и объясните, почему рост уровня не продолжается бесконечно. Критерий: осмотический поток и возникающее противодавление.
Сравните животную и растительную клетку в гипотонической среде. Критерий: вход воды, наличие клеточной стенки у растения и развитие тургора.
Ключ и объяснения
1. C — При одинаковых температуре и внешнем давлении сторона с большей концентрацией непроникающей сахарозы имеет более низкий водный потенциал.
2. A — Пассивность означает отсутствие насоса, который расходует АТФ именно на перенос воды. Вода при этом часто проходит через аквапорины, но канал не делает процесс активным.
3. D — Аквапорины — специализированные водные каналы. Они ускоряют пассивный обмен водой, но не задают направление против водного потенциала и не являются водяными насосами.
4. B — Во внешней среде меньше эффективных непроникающих частиц, поэтому чистый поток воды направлен в клетку. У животной клетки нет жёсткой клеточной стенки, поэтому сильный приток воды приводит к набуханию.
5. C — Тоничность определяется прежде всего осмотическим действием частиц, которые не могут быстро пересечь мембрану. Если вещество свободно проходит, его градиент способен быстро исчезать и прогноз для воды меняется.
6. D — Повышение уровня справа соответствует чистому притоку воды. Это не означает, что отдельные молекулы воды перестали пересекать мембрану в обратном направлении; меняется именно баланс встречных потоков.
7. A — Осмотический поток требует пути для воды. При резком снижении водной проницаемости мембраны тот же градиент вызывает более медленное перераспределение воды.
8. B — В гипертонической внешней среде эффективная концентрация непроникающих частиц выше, поэтому вода в среднем выходит из животной клетки.
9. C — Если X проникает через мембрану, оно диффундирует и изменяет разность концентраций. Поэтому устойчивую тоничность нельзя оценивать так же, как для заведомо непроникающего растворённого вещества.
10. D — Осмотическое равновесие динамическое. Встречные потоки воды уравновешиваются, поэтому нет устойчивого изменения объёма из-за чистого потока.
11. A — Большее число водных каналов повышает проницаемость мембраны и обычно ускоряет приближение к новому состоянию. Направление задаётся градиентом водного потенциала, а не количеством каналов.
12. B — Тоничность — относительное функциональное понятие. Гипертоническая среда содержит больше осмотически эффективных непроникающих частиц и вызывает чистый выход воды из сравниваемой клетки.
13. C — Прочная клеточная стенка ограничивает расширение. По мере входа воды растёт тургорное давление, которое противодействует дальнейшему увеличению объёма.
14. D — Если Y способно входить в клетку, первоначальная разность осмотически эффективных частиц может уменьшаться. Это меняет величину чистого движения воды; такую гипотезу нужно подтверждать контролируемым опытом.
15. B — Нужны и путь для воды, и движущая сила. Если вода не может пройти или водный потенциал одинаков, устойчивого чистого осмотического потока не будет.
16. A — Подъём столба жидкости создаёт противодействующую разность давления. В равновесии суммарные движущие силы компенсируются, и чистый поток воды становится нулевым.
17. C — Объект переноса при осмосе — вода. Растворённые вещества могут одновременно диффундировать, если мембрана для них проницаема, но это отдельный процесс.
18. D — Постоянный объём совместим с динамическим равновесием воды. Это не доказывает полного равенства концентраций всех веществ и не означает прекращения молекулярного движения.
19. A — Повышение внешней концентрации непроникающего осмотически активного вещества снижает внешний водный потенциал. Поэтому первоначальный чистый выход воды из клетки возрастает.
20. B — Направление воды зависит от совокупности факторов, прежде всего водного потенциала, давления и состава растворов. Без описания этих условий нельзя автоматически присвоить среде характеристику только по одному наблюдению.
21. C — Корректный опыт меняет исследуемый фактор — доступность аквапоринов — при максимально одинаковых остальных условиях. Тогда различия в скорости изменения объёма можно связать с водной проницаемостью гораздо обоснованнее.
Поделиться
Сохраните материал или отправьте тому, кому он пригодится.
