第9講水進出細胞的原理[課標要求]1.闡明質膜具有選擇透過性。2.活動:通過模擬實驗探究膜的透性。3.活動:觀察植物細胞的質壁分離和復原。考點一滲透作用及細胞的吸水和失水原理1.滲透作用(1)原理分析。(2)分析上圖乙可知:Δh產生的壓強與水和蔗糖溶液產生的滲透壓達到平衡,使半透膜兩側水分子的交換速率相等時,液面不再升高,但此時半透膜兩側溶液濃度仍然不相等,蔗糖溶液的濃度仍然大于清水的濃度。2.動、植物細胞的吸水和失水(1)動物細胞的吸水和失水。(2)成熟植物細胞的吸水和失水。①原理。②現象。提醒習慣上說的半透膜是無生命的物理性薄膜,物質能否通過取決于微粒的大小;選擇透過性膜是具有活性的生物膜,其對不同物質的透過性不僅取決于分子大小,還與細胞的需求有關。1.判斷正誤(1)(必修1P62正文)在滲透作用中,當半透膜兩側溶液濃度相等時,水分子不再通過半透膜。()(2)(必修1P62正文)具有濃度差的溶液之間一定會發生滲透作用。()(3)(必修1P63正文)細胞膜和核膜以及兩層膜之間的細胞質稱為原生質層。()(4)(必修1P63正文)植物細胞內的液體環境主要指的是細胞質基質中的細胞液。()2.規范表達(1)(必修1P63正文拓展)對于動植物細胞來說,單位時間內,水分子進出細胞的數量相等時,細胞內、外液體的濃度(填“一定”或“不一定”)相等,原因是

。

(2)(必修1P63圖41拓展)如圖甲、乙、丙分別是細胞在不同濃度溶液中水分子的跨膜運輸示意圖(箭頭大小代表水分子數的多少)。①若將人的成熟紅細胞放入清水中,會出現圖所示現象,原因是

。

②若將洋蔥表皮細胞放在質量濃度為0.3g/mL的蔗糖溶液中,會出現圖所示現象,達到平衡時,水分子進出細胞的狀況是圖所示。

③若某葉肉細胞正處于圖甲所示狀態,一段時間內細胞體積增大,最終(填“會”或“不會”)漲破,原因是

。

能力1圍繞滲透作用的原理及應用,考查理解能力1.(2024·云南曲靖模擬)如圖為一個滲透裝置,假設溶質分子或離子不能通過半透膜,實驗開始時,液面a和b平齊。下列判斷錯誤的是()[A]如果甲、乙都是蔗糖溶液,甲的濃度低于乙,則液面a會下降,液面b會上升[B]如果甲、乙分別是葡萄糖溶液和蔗糖溶液,兩者的質量分數相同,則液面a會上升,液面b會下降[C]當半透膜兩側的滲透作用達到平衡時,甲、乙溶液的濃度不一定相等[D]當半透膜兩側的滲透作用達到平衡時,甲、乙溶液的滲透壓一定相等能力2結合動植物細胞吸水與失水,考查模型分析能力2.(2024·河南駐馬店月考)如圖表示動植物與原生生物細胞避免滲透膨脹的三種機制。下列敘述正確的是()[A]動植物細胞吸水達到滲透平衡時,細胞內、外溶液濃度相等[B]三種細胞的邊界各不相同,以達到與外界環境分隔開的目的[C]動物細胞避免滲透膨脹需要蛋白質協助[D]若將原生生物置于低滲溶液中,其收縮泡的伸縮頻率減慢3.(2024·廣東汕頭模擬)將某種植物的成熟細胞放入一定濃度的物質a溶液中,發現其原生質體(植物細胞中細胞壁以內的部分)的體積變化趨勢如圖所示。下列敘述正確的是()[A]0~4h內物質a沒有通過細胞膜進入細胞內[B]0~1h內細胞體積與原生質體體積的變化量相等[C]2~3h內物質a溶液的滲透壓大于細胞液的滲透壓[D]0~1h內液泡中液體的滲透壓小于細胞質基質的滲透壓考點二活動:探究植物細胞的吸水和失水1.實驗原理2.實驗步驟及現象3.實驗結論(1)當細胞液的濃度小于外界溶液的濃度時,細胞,發生。

(2)發生質壁分離的細胞,當細胞液的濃度外界溶液的濃度時,細胞,發生質壁分離復原。

1.植物細胞的質壁分離和復原涉及的對照類型實驗中涉及的對照類型為自身對照,自身對照指對照組和實驗組在同一研究對象上進行,是實驗前后之間的對照(如圖)。2.質壁分離及復原發生的條件(1)從細胞角度分析。①死細胞、動物細胞及未成熟的植物細胞(如根尖分生區細胞)均不發生質壁分離及復原現象。②具有中央大液泡的成熟植物細胞可發生質壁分離及復原現象。(2)從溶液角度分析。①在一定濃度(溶質不能透過細胞膜)的溶液中只會發生質壁分離現象,不能發生自動復原現象(只有用清水或低滲溶液處理,才可復原)。②在一定濃度(溶質可透過細胞膜)的溶液(如甘油、尿素、乙二醇等)中可發生質壁分離現象,并能自動復原,因為甘油、尿素、乙二醇等可轉運到細胞內,使細胞液濃度升高,細胞因滲透吸水而發生自動復原。③若溶液濃度過高,會使細胞在短時間內因失水過多而死亡,細胞雖然可以發生質壁分離現象,但不會發生質壁分離復原現象。④鹽酸、酒精、醋酸等溶液能殺死細胞,不適合作質壁分離實驗的溶液。能力3結合實驗原理和步驟,考查科學思維4.(2022·浙江6月選考,11)“觀察洋蔥表皮細胞的質壁分離及質壁分離復原”實驗中,用顯微鏡觀察到的結果如圖所示。下列敘述正確的是()[A]由實驗結果推知,甲圖細胞是有活性的[B]與甲圖細胞相比,乙圖細胞的細胞液濃度較低[C]丙圖細胞的體積將持續增大,最終漲破[D]若選用根尖分生區細胞為材料,質壁分離現象更明顯5.(2024·重慶質檢)某同學用洋蔥鱗片葉外表皮作為材料制作臨時裝片,用于觀察“細胞質壁分離和復原”。下列相關說法正確的是()[A]制作臨時裝片,最后需要按壓使細胞分散,便于觀察[B]當細胞達到質壁分離的最終狀態時,此細胞不發生滲透[C]若選洋蔥內表皮細胞,則該細胞不能發生質壁分離和復原[D]當質壁分離復原時,表明細胞中蔗糖溶液濃度大于外界蔗糖溶液濃度能力4結合實驗拓展應用,考查創新應用能力6.(2024·貴州黔東南檢測)用細胞液濃度相同的紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞分別制成5個臨時裝片,同時滴加甲、乙、丙、丁、戊5種不同濃度的蔗糖溶液,處理相同時間后,觀察記錄原生質體的體積變化,繪制結果如圖所示。下列有關敘述正確的是()[A]甲溶液中紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞的質壁分離程度大于丁溶液中的[B]實驗后,甲~戊溶液中外表皮細胞的細胞液濃度最低的是乙溶液[C]將丙溶液中的外表皮細胞浸潤在清水中,可發生質壁分離的復原[D]紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞的細胞液濃度與戊蔗糖溶液濃度相當質壁分離和復原實驗的拓展應用(1)判斷成熟植物細胞的死活。(2)比較不同成熟植物細胞的細胞液濃度。(3)比較未知濃度溶液的濃度大小。(4)鑒別不同種類的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)。考向從科學思維的角度,考查細胞的吸水和失水1.(2024·山東卷,4)仙人掌的莖由內部薄壁細胞和進行光合作用的外層細胞等組成,內部薄壁細胞的細胞壁伸縮性更大。水分充足時,內部薄壁細胞和外層細胞的滲透壓保持相等;干旱環境下,內部薄壁細胞中單糖合成多糖的速率比外層細胞快。下列說法錯誤的是()[A]細胞失水過程中,細胞液濃度增大[B]干旱環境下,外層細胞的細胞液濃度比內部薄壁細胞的低[C]失水比例相同的情況下,外層細胞更易發生質壁分離[D]干旱環境下內部薄壁細胞合成多糖的速率更快,有利于外層細胞的光合作用2.(2023·全國甲卷,4)探究植物細胞的吸水和失水實驗是高中學生常做的實驗。某同學用紫色洋蔥鱗片葉外表皮為材料進行實驗,探究蔗糖溶液、清水處理外表皮后,外表皮細胞原生質體和液泡的體積及細胞液濃度的變化。圖中所提到的原生質體是指植物細胞不包括細胞壁的部分。下列示意圖中能夠正確表示實驗結果的是() [A][B] [C][D]3.(2022·全國甲卷,2)植物成熟葉肉細胞的細胞液濃度可以不同。現將a、b、c三種細胞液濃度不同的某種植物成熟葉肉細胞,分別放入三個裝有相同濃度蔗糖溶液的試管中,當水分交換達到平衡時觀察到:①細胞a未發生變化;②細胞b體積增大;③細胞c發生了質壁分離。若在水分交換期間細胞與蔗糖溶液沒有溶質的交換,下列關于這一實驗的敘述,不合理的是()[A]水分交換前,細胞b的細胞液濃度大于外界蔗糖溶液的濃度[B]水分交換前,細胞液濃度大小關系為細胞b>細胞a>細胞c[C]水分交換平衡時,細胞c的細胞液濃度大于細胞a的細胞液濃度[D]水分交換平衡時,細胞c的細胞液濃度等于外界蔗糖溶液的濃度4.(2021·湖南卷,3)質壁分離和質壁分離復原是某些生物細胞響應外界水分變化而發生的滲透調節過程。下列敘述錯誤的是()[A]施肥過多引起的“燒苗”現象與質壁分離有關[B]質壁分離過程中,細胞膜可局部或全部脫離細胞壁[C]質壁分離復原過程中,細胞的吸水能力逐漸降低[D]1mol/LNaCl溶液和1mol/L蔗糖溶液的滲透壓大小相等第9講水進出細胞的原理考點一滲透作用及細胞的吸水和失水原理必備知識·梳理1.半透膜相對含量高相對含量低半透膜濃度差2.(1)細胞膜吸水膨脹失水皺縮(2)①細胞液細胞壁②大于小于等于深挖教材1.(1)×當半透膜兩側溶液濃度相等時,在單位時間內經半透膜出入的水分子數相等。(2)×滲透作用發生必須具備兩個條件:一是必須具有半透膜,二是半透膜兩側的溶液具有濃度差。(3)×細胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細胞質,叫作原生質層。(4)×植物成熟細胞內有中央大液泡,細胞內的液體環境主要指的是液泡里面的細胞液。2.(1)不一定對于動物細胞來說,水分子進出細胞的數量相等時,細胞內、外溶液的濃度相等,但植物細胞有細胞壁的支持、保護作用,單位時間內水分子進出植物細胞的數量相等時,有可能細胞液濃度大于細胞外溶液濃度(2)①甲成熟紅細胞發生滲透作用,從細胞外進入細胞內的水分子多于從細胞內到細胞外的水分子,因此細胞吸水②丙乙③不會植物細胞的細胞壁有支持和保護作用關鍵能力·提升能力11.D如果甲、乙都是蔗糖溶液,甲的濃度低于乙,則水分子運動的總趨勢是由甲流向乙,液面a會下降,液面b會上升;如果甲、乙分別是葡萄糖溶液和蔗糖溶液,兩者的質量分數相同,由于蔗糖是二糖,葡萄糖是單糖,因此甲的物質的量濃度大于乙,則液面a會上升,液面b會下降;當半透膜兩側的滲透作用達到平衡時,由于兩側的液面高度可能不同,因此甲、乙溶液的濃度不一定相等,甲、乙溶液的滲透壓也不一定相等。能力22.C動植物細胞在低濃度溶液中都會發生滲透吸水,吸水到一定程度后均會達到滲透平衡,動物細胞吸水達到滲透平衡時,細胞內、外溶液濃度相等,植物細胞吸水達到滲透平衡時,由于細胞壁的支撐作用,細胞外溶液濃度仍可能小于細胞液濃度;三種細胞的邊界均為細胞膜,細胞膜能夠將細胞與外界環境分隔開;動物細胞需要轉運蛋白協助將離子轉運到細胞外,以減小細胞內溶液的滲透壓,避免滲透膨脹;原生生物會通過收縮泡將多余的水排到細胞外,若將原生生物置于低滲溶液中,其收縮泡的伸縮頻率會加快。3.D由題圖可知,該細胞中原生質體的相對體積先減小后增大,這說明該細胞先發生質壁分離后復原,由此可推知,0~4h內物質a可通過細胞膜進入細胞內;0~1h內,原生質體的體積不斷縮小,由于原生質體的伸縮性要遠大于細胞壁,因此該時間段內細胞體積與原生質體體積的變化量不相等;2~3h內原生質體的相對體積逐漸增大,這說明細胞正在吸水,由此可推知,該時間段內物質a溶液的滲透壓小于細胞液的滲透壓;0~1h內發生質壁分離,細胞失水,液泡中液體的滲透壓小于細胞質基質的滲透壓。考點二活動:探究植物細胞的吸水和失水實驗基礎·整合1.半透膜大2.緊貼細胞壁逐漸變小變深清水逐漸變大變淺3.(1)失水質壁分離(2)大于吸水關鍵能力·提升能力34.A能發生質壁分離及復原的細胞應為活的植物細胞,據圖分析,從甲到乙發生了質壁分離,由乙到丙為質壁分離復原,說明甲圖細胞是活細胞;乙圖所示細胞發生質壁分離,該過程中細胞失水,故與甲圖細胞相比,乙圖細胞的細胞液濃度較高;由于有細胞壁的限制,丙圖細胞體積不會持續增大,更不會漲破;根尖分生區細胞無中央大液泡,不能發生質壁分離現象。5.B觀察“細胞質壁分離和復原”時,細胞需要保持活性,制作該臨時裝片時,不需要按壓裝片;當細胞達到質壁分離的最終狀態時,此時水分子進出細胞達到動態平衡,即細胞不發生滲透;若選洋蔥內表皮細胞,該細胞含有大液泡,能發生質壁分離和復原;當質壁分離復原時,表明細胞中細胞液濃度(不是蔗糖溶液濃度,而且外面的蔗糖也不能進入細胞)大于外界蔗糖溶液濃度。能力46.D據題圖可知,甲和丁溶液中細胞均失水,且丁中細胞失水更多,故甲溶液中紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞的質壁分離程度小于丁溶液中的;本實驗所用洋蔥鱗片葉外表皮細胞液濃度相同,實驗后,乙溶液中細胞失水最多,說明乙溶液中細胞的細胞液濃度最高;丙溶液中的原生質體體積增大,說明該濃度下細胞吸水,并未發生質壁分離;戊溶液中細胞原生質體體積不變,說明細胞既不吸水也不失水,推測紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞的細胞液濃度與戊蔗糖溶液濃度相當。研練真題·感悟高考考向1.B細胞失水過程中,細胞液水分減少,細胞液濃度增大;依題意,干旱環境下,內部薄壁細胞中單糖合成多糖的速率比外層細胞快,單糖合成多糖,導致細胞液的滲透壓降低,故外層細胞液濃度比內部薄壁細胞的細胞液濃度高;失水條件下,由于原生質層的伸縮性大于細胞壁伸縮性,故出現質壁分離,而內部薄壁細胞細胞壁的伸縮性比外層細胞的細胞壁伸縮性更大,故質壁分離的現象不如外層細胞明顯,失水比例相同的情況下,外層細胞更易發生質壁分離;依題意,干旱環境下,內部薄壁細胞中單糖合成多糖的速率比外層細胞快,有利于外層細胞光合作用產物向內部薄壁細胞轉移,可促進外層細胞的光合作用。2.C用30%蔗糖溶液處理之后,細胞失水,原生質體和液泡的體積都會減小,細胞液濃度上升;用清水處理之后,細胞吸水,原生質體和液泡體積會擴大,細