资源简介

(共105张PPT)
第4课时
水进出细胞的原理
课标要求
阐明细胞膜具有选择透过性。
考点一　渗透作用及其现象分析
考点二　动物细胞和植物细胞的吸水和失水
考点三　观察植物细胞的质壁分离和复原
内容索引
重温高考 真题演练
课时精练
考点一
渗透作用及其现象分析
1.概念：水分子(或其他溶剂分子)通过 的 ，称为渗透作用。
2.渗透装置
归纳 夯实必备知识
半透膜
扩散
(1)液面上升的原因：____________________________________________
__________________________________________________。
(2)液面不会一直上升的原因：因为液面上升到一定程度就会产生一个静水压(图中Δh)，当该压力和漏斗中的吸水能力相等时液面不再上升。
单位时间由烧杯中通过半透膜进入漏斗中的水分子数>单位时间由漏斗中通过半透膜进入烧杯中的水分子数
3.渗透作用发生的条件
(1)具有 。
(2)半透膜两侧的溶液存在 。
半透膜
浓度差
图A、图B分别表示渗透作用装置，据图回答下列问题：
(1)图A中渗透达到平衡，半透膜两
侧 (填“有”或“没有”)水分子
的进出。
(2)图A中，若S1、S2中溶质不能通
过半透膜，则Δh不变时，S1、
S2溶液浓度的大小关系为S1 S2(填“>”“<”或“＝”)。
拓展 提升科学思维
有
>
(3)在图B所示的U型玻璃管内，左右管内分别装入质量分数相等的葡萄糖、麦芽糖溶液。初始时两管中液面相平，假设溶质分子不能透过半透膜。
①一段时间后，两管中液面的变化为左管液面 ，右管液面 (填“升高”“降低”或“不变”)。
②液面高度稳定后再同时向两管内加入等量的麦芽糖酶，两管中液面的变化分别为左管液面 ，右管液面 (填“升高”“降低”或“不变”)。
升高
降低
降低
升高
1.(2023·石家庄高三模拟)某同学设计的渗透装置实验如图所示(开始时状态)，烧杯中盛放有蒸馏水。图中猪膀胱膜允许单糖透过。倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液，一段时间后再加入蔗糖酶(微量)。下列有关该实验描述正确的是
A.漏斗中液面开始时先上升，加酶后即下降
B.漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然
后下降，最后保持内外液面基本相平
C.漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后保持一定的液面差不变
D.加酶后在烧杯中可检测出的有机物仅有葡萄糖
√
突破 强化关键能力
长颈漏斗中有蔗糖溶液，渗透压较高，液面上升，加酶后水解为单糖，分子数目增多，渗透压更高，液面继续上升，但是单糖分子可以通过猪膀胱膜进入烧杯中，使两边渗透压相等，漏斗中渗透压降低至内外液面基本相平，B正确。
2.如图为一个渗透装置，假设溶液中的分子或离子不能通过半透膜，实验开始时，液面a和b平齐。下列判断正确的是
A.如果甲、乙都是蔗糖溶液，甲的浓度低于乙，则
液面a会下降，液面b会上升
B.如果甲、乙分别是葡萄糖溶液和蔗糖溶液，两者
的质量分数相同，则液面a会下降，液面b会上升
C.当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，甲、乙溶液的浓度相等
D.当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，甲、乙溶液的渗透压一定相等
√
如果甲、乙都是蔗糖溶液，甲的浓度低于乙，则水分子主要向乙一侧扩散，液面a会下降，液面b会上升，A正确；
如果甲、乙分别是葡萄糖溶液和蔗糖溶液，两者的
质量分数相同，由于蔗糖是二糖，葡萄糖是单糖，
因此甲的物质的量浓度大于乙，则液面a会上升，
液面b会下降，B错误；
当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，由于两侧的液面高度差可能不同，因此甲、乙溶液的浓度不一定相等，甲、乙溶液的渗透压也不一定相等，C、D错误。
归纳提升
(1)水分子是双向移动的，但最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多。
(2)达到渗透平衡时仍然有水分子透过半透膜，这时的水分子由烧杯扩散到漏斗与由漏斗扩散到烧杯的数目是相等的。
(3)若渗透平衡后，半透膜两侧液面仍存在液面差，则半透膜两侧溶液就还存在浓度差。
归纳提升
(4)渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，实质是指渗透压，如质量分数为10%葡萄糖溶液和质量分数为10%蔗糖溶液的质量浓度相等，但质量分数为10%蔗糖溶液的渗透压比质量分数为10%葡萄糖溶液的小，故通过半透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动的水分子数多。
考点二
动物细胞和植物细胞的吸水和失水
1.动物细胞的吸水和失水
归纳 夯实必备知识
细胞膜
细胞质
吸水膨胀
失水皱缩
动态平衡
2.成熟植物细胞的吸水和失水
全透
小
细胞质
半透膜
大
液泡
(1)当外界溶液浓度> 时，细胞失水，发生 现象。
(2)当外界溶液浓度<细胞液浓度时，细胞 ，失水的细胞发生_______
_______现象。
(3)当外界溶液浓度 细胞液浓度时，水分子进出平衡，细胞保持原态。
提醒　当在显微镜下观察到细胞处于质壁分离状态时，细胞可能正在失水，可能正在吸水，可能处于平衡状态，也可能已死亡。
细胞液浓度
质壁分离
吸水
质壁分
离复原
＝
源于必修1 P63“思考·讨论”：红细胞的细胞膜相当于半透膜。习惯上说的半透膜是 薄膜，物质能否通过取决于 ；选择透过性膜是 的生物膜，其对不同物质的通过性不仅取决于 ，还与 有关。因此细胞膜和半透膜类似，又有所不同。
无生命的物理性
微粒的大小
具有活性
分子大小
细胞的需求
1.对动植物细胞来说，单位时间内，水分子进出细胞的数量相等时，细胞内外液体的浓度一定相等吗？并说明理由。
拓展 提升科学思维
提示　不一定。对动物细胞来说，水分子进出细胞的数量相等时，细胞内外溶液的浓度相等；但植物细胞的细胞壁有支持、保护作用，当单位时间内水分子进出植物细胞数量相等时，有可能细胞内溶液浓度大于细胞外溶液浓度。
2.如图甲、乙、丙分别表示细胞在不同浓度溶液中水分子的跨膜运输示意图(箭头大小代表水分子数的多少)。请回答下列问题：
(1)若将人的成熟红细胞放入清水中，会出现哪幅图中的现象？并分析原因。
提示　会出现图甲所示的现象。将人的成熟红细胞放入清水中，由于发生渗透作用，从细胞外进入细胞内的水分子多于从细胞内到细胞外的水分子，因此细胞吸水。
(2)若将洋葱表皮细胞放在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，会出现哪幅图中的现象？达到平衡时，水分子进出细胞的状况又与哪幅相同？
提示　将洋葱表皮细胞放在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，细胞外界溶液浓度较大，细胞失水，如图丙所示；达到平衡状态时，水分子进出细胞的速率相等，与图乙所示相同。
(3)若某叶肉细胞正处于图甲所示状态，一段时间内细胞体积增大，最终会不会涨破？
提示　细胞不会涨破，因为植物细胞有细胞壁的保护。
3.哺乳动物细胞在0.9% NaCl溶液中能保持其正常形态。将兔的红细胞置于不同浓度NaCl溶液中，一段时间后制作临时装片，用显微镜观察并比较其形态变化。下列叙述正确的是
A.在高于0.9% NaCl溶液中，红细胞因渗透作用失水皱缩并发生质壁分离
B.在0.9% NaCl溶液中，红细胞形态未变是由于此时没有水分子进出细胞
C.在低于0.9% NaCl溶液中，红细胞因渗透作用吸水膨胀甚至破裂
D.渗透作用是指水分子从溶液浓度较高处向溶液浓度较低处进行的扩散
√
突破 强化关键能力
兔的红细胞没有细胞壁，不会发生质壁分离，A错误；
在0.9%NaCl溶液中，红细胞形态未变是由于水分子进出细胞达到平衡，B错误；
在低于0.9%NaCl溶液中，进入红细胞的水分子多于流出红细胞的水分子，红细胞会因渗透作用吸水膨胀甚至有的破裂，C正确；
渗透作用是水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散，其中水分子是从其分子数相对较多处向相对较少处扩散，即从溶液浓度较低处向溶液浓度较高处进行扩散，D错误。
4.(不定项)将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质A溶液中，发现其原生质体(植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积变化趋势如图所示。下列叙述正确的是
A.0～4 h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内
B.0～1 h内细胞体积与原生质体体积的变化量
相等
C.2～3 h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的
渗透压
D.0～1 h内液泡中液体的渗透压小于细胞质基质的渗透压
√
√
由图可知，该细胞中原生质体的相对体积先减小后增大，这说明该细胞先发生质壁分离后复原，由此可推知，物质A可通过细胞膜进入细胞内，A错误；
0～1 h内，原生质体的体积不断缩小，
由于原生质体的伸缩性要远大于细胞
壁，因此该时间段内细胞体积与原生
质体体积的变化量不相等，B错误；
2～3 h内原生质体的相对体积逐渐增大，这说明细胞正在吸水，由此可推知，该时间段内物质A溶液的渗透
压小于细胞液的渗透压，C正确；
0～1 h内发生质壁分离，细胞失水，液
泡中液体的渗透压小于细胞质基质的渗
透压，D正确。
考点三
观察植物细胞的质壁分离和复原
1.实验原理
归纳 夯实必备知识
内因
(1)成熟的植物细胞的原生质层相当于____________
(2)原生质层比细胞壁伸缩性___
外因： 和外界溶液存在浓度差，细胞能渗透吸水和失水。
2.实验材料： 的洋葱鳞片叶 细胞。
一层半透膜
大
细胞液
紫色
外表皮
3.实验步骤
及现象
细胞壁
逐渐变小
变深
清水
逐渐变大
变浅
4.实验结论
(1)当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞 ，发生 。
(2)发生质壁分离的细胞，当细胞液的浓度 外界溶液的浓度时，细胞_____，发生质壁分离复原。
失水
质壁分离
大于
吸水
下图表示正在进行质壁分离的紫色洋葱细胞，请分析并回答相关问题：
(1)实验时一定要选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞吗？为什么选此细胞？
拓展 提升科学思维
提示　不一定。紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞
液中含有色素，使液泡呈现紫色，便于观察。
(2)b的大小和颜色如何发生变化？
提示　b逐渐变小，颜色逐渐加深。
(3)该实验无独立的对照组，为什么还叫对照实验？
提示　该实验中，实验组和对照组在同一装片中先
后进行，属于自身对照。
(4)c处的溶液是什么？
提示　浓度降低的外界溶液。
5.下列有关“探究植物细胞的吸水和失水”实验的分析，正确的是
A.“原生质层比细胞壁的伸缩性大”是该实验依据的原理之一
B.引流蔗糖溶液时最好把临时装片放在实验桌上进行操作
C.滴入蔗糖溶液后可观察到洋葱鳞片叶外表皮细胞体积明显缩小
D.把蔗糖溶液换成KNO3溶液一定能观察到质壁分离自动复原现象
√
突破 强化关键能力
为了保证在显微镜下看到同一细胞在滴加高浓度蔗糖溶液后的细胞结构变化，引流蔗糖溶液时最好把临时装片放在显微镜的载物台上操作，B错误；
滴入蔗糖溶液后，细胞失水，但细胞壁的伸缩性较小，因此洋葱鳞片叶外表皮细胞体积变化不明显，C错误；
若KNO3溶液的浓度过大，可能会导致细胞过度失水死亡，不再发生质壁分离复原，D错误。
6.(2023·江苏苏州高三模拟)用物质的量浓度为2 mol/L的乙二醇溶液和
2 mol/L的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞，观察细胞的质壁分离现象，得到其原生质体体积变化情况如图所示。下列叙述错误的是
A.2 min后，处于蔗糖溶液中的植物细
胞其细胞壁与原生质层之间充满了
蔗糖溶液
B.前2 min，处于蔗糖溶液中的植物细
胞吸水能力不断增强
C.c点的出现是由于乙二醇进入了植物细胞
D.所有植物细胞均可发生质壁分离
√
细胞壁具有全透性，所以质壁分离时细胞壁与原生质层之间充满了外界溶液(蔗糖溶液)，A正确；
前2 min，细胞失水，细胞液的浓
度不断升高，所以吸水能力增强，
B正确；
c点发生植物细胞的质壁分离复原，
是由于溶质乙二醇进入细胞，使
细胞液的浓度大于外界溶液的浓度，C正确；
活的有大液泡的植物细胞才能发生质壁分离，D错误。
植物细胞质壁分离实验的应用
归纳提升
(1)判断成熟植物细胞是死细胞还是活细胞
植物细胞质壁分离实验的应用
归纳提升
(2)测定细胞液浓度范围
植物细胞质壁分离实验的应用
归纳提升
(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度大小
植物细胞质壁分离实验的应用
归纳提升
(4)比较未知浓度溶液的浓度大小
植物细胞质壁分离实验的应用
归纳提升
(5)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)
四
重温高考 真题演练
1.(2022·浙江6月选考，11)“观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原”实验中，用显微镜观察到的结果如图所示。下列叙述正确的是
A.由实验结果推知，甲图细胞是有
活性的
B.与甲图细胞相比，乙图细胞的细
胞液浓度较低
C.丙图细胞的体积将持续增大，最终涨破
D.若选用根尖分生区细胞为材料，质壁分离现象更明显
1
2
3
4
√
能发生质壁分离细胞应为活的植物细胞，据图分析，从甲到乙发生了质壁分离现象，说明甲细胞是活细胞，A正确；
乙图所示细胞发生质壁分离，该过程中细胞失水，故与甲图相比，乙图细胞的细胞液浓度较高，B错误；
由于有细胞壁的限制，丙图细胞体积不会持续增大，且不会涨破，C错误；
根尖分生区细胞无中央大液泡，
不能发生质壁分离现象，D错误。
1
2
3
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2.(2022·全国甲，2)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c
C.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
√
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2
3
4
细胞c的质壁分离过程中，细胞液中水分子进入蔗糖溶液，使蔗糖溶液比最初蔗糖溶液浓度小，由题干信息“细胞a在蔗糖溶液中未发生变化”可知，细胞a的细胞液浓度与最初蔗糖溶液浓度相等，而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，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错误，D正确。
1
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3.(2021·广东，13)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
1
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4
√
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2
3
4
通过题图分析可知，①处细胞吸水量少于③处细胞，说明保卫细胞细胞液浓度①处理后>③处理后，A错误；
②处细胞失水，故质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中，B正确；
滴加③后细胞大量吸水，故滴加③后有较多水分子进入保卫细胞，C正确。
4.(2022·湖南，10)原生质体(细胞除细胞壁以外的部分)表面积大小的变化可作为质壁分离实验的检测指标。用葡萄糖基本培养基和NaCl溶液交替处理某假单孢菌，其原生质体表面积的测定结果如图所示。下列叙述错误的是
1
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1
2
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4
A.甲组NaCl处理不能引起细胞发生质壁分离，表明细胞中NaCl浓度≥0.3 mol·L－1
B.乙、丙组NaCl处理皆使细胞质壁分离，处理解除后细胞即可发生质壁分离复原
C.该菌的正常生长和吸水都可导致原生质体表面积增加
D.若将该菌先65 ℃水浴灭活后，再用NaCl溶液处理，原生质体表面积无变化
√
分析甲组结果可知，随着培养时间的延长，与0时(原生质体表面积大约为0.5 μm2)相比，原生质体表面积逐渐增大，说明细胞吸水，甲组NaCl处理不能引起细胞发生质壁分离，表明细胞中浓度>0.3 mol·L－1 NaCl，但不一定是细胞内NaCl浓度≥0.3 mol·L－1，A错误；
分析乙、丙组结果可知，与0时(原生质体表面积大约分别为0.6 μm2、0.75 μm2)相比，乙、丙组原生质体表面积均有下降，说明乙、丙组NaCl处理皆使细胞发生质壁分离，处理解除后细胞即可发生质壁分离复原，B正确；
1
2
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4
该菌的正常生长，细胞由小变大可导致原生质体表面积增加，该菌吸水也会导致原生质体表面积增加，C正确；
若将该菌先65 ℃水浴灭活，细胞死亡，原生质层失去选择透过性，再用NaCl溶液处理，原生质体表面积无变化，D正确。
1
2
3
4
1.判断关于动物细胞和植物细胞吸水和失水的叙述
(1)洋葱鳞片叶细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成(　　)
(2)“海水稻”根细胞的细胞液浓度高于普通水稻根细胞的细胞液浓度
(　　)
(3)质壁分离过程中，洋葱鳞片叶表皮细胞的细胞液的渗透压大于细胞质基质的渗透压(　　)
×
五分钟　查落实
√
×
2.判断关于质壁分离和复原探究实验的叙述
(1)“观察植物质壁分离与复原”实验中，至少需要对装片进行三次观察
(　　)
(2)实验中吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体，以免污染显微镜镜头(　　)
(3)利用洋葱根尖分生组织和添加胭脂红的蔗糖溶液进行实验，现象更加明显(　　)
(4)质壁分离过程中，原生质层先在角隅处脱离细胞壁(　　)
√
×
×
√
(5)选用黑藻成熟叶片进行实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察
(　　)
(6)质壁分离复原过程结束时，细胞内外溶液的浓度相同(　　)
×
×
3.填空默写
(1)(必修1 P62)渗透作用：水分子(或其他溶剂分子)通过 的扩散。
(2)(必修1 P62)如果半透膜两侧存在 ，渗透的方向就是水分子_____
_________________________________________。
(3)(必修1 P63)原生质层： 。
(4)(必修1 P65)当细胞不断失水时，由于 ，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来。
半透膜
浓度差
从水
的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透
细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质
原生质层比细胞壁的伸缩性大
五
课时精练
一、选择题：每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求。
1.将生鸡蛋的大头保持壳膜完好去掉蛋壳，小头开个小孔让蛋清和蛋黄流出。将蛋壳内灌入质量分数为15%的蔗糖溶液，然后放在烧杯的清水中并用铅笔标上吃水线。下列分析错误的是
A.卵壳膜相当于渗透装置中的半透膜
B.半小时后吃水线低于烧杯的水面是由于清水渗入蛋壳所致
C.若将清水换为质量分数为15%的
NaCl溶液，则蛋壳先上浮后下沉
D.若将正常的线粒体放入清水中，
则线粒体内膜先涨破
√
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若将正常线粒体放在清水中，由于内膜向内折叠增大了膜面积，故外膜先破裂，内膜后破裂，D错误。
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2.某实验小组在装有清水的水槽中放置两个用半透膜封口的漏斗，漏斗甲装有一定量10%的蔗糖溶液，漏斗乙装有等量15%的蔗糖溶液。两漏斗形状、大小一致且置于水槽相同深度处。初始时刻水分子进入漏斗的速率分别为v1和v2，渗透平衡时漏斗中的蔗糖溶液浓度分别为S1和S2。据此分析，下列判断正确的是
A.v1>v2、S1>S2 B.v1 S2
C.v1>v2、S1＝S2 D.v1√
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分析题意可知，漏斗乙与水槽中的水形成了更大的浓度差，因此，在实验初始时刻，进入漏斗乙的水分子速率要大于漏斗甲，即v11
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3.(2023·山东聊城高三模拟)某研究性学习小组在探究植物细胞的吸水和失水时，选择了以下三种实验材料：①紫色洋葱鳞片叶外表皮；②洋葱鳞片叶内表皮；③黑藻成熟叶片。下列叙述正确的是
A.选用①进行实验时，正在发生质壁分离的细胞，其紫色区域逐渐缩小
B.选用②进行实验时，用0.3 g/mL的蔗糖溶液处理玻片标本观察不到质
壁分离现象
C.选用③进行实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察
D.选用①②③进行实验时，正在发生质壁分离的细胞，其吸水能力逐渐
减弱
√
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以紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞作为观察植物细胞质壁分离材料时，正在发生质壁分离的细胞，细胞因失水体积减小，故紫色区域缩小，颜色变深，A正确；
选用洋葱鳞片叶内表皮细胞进行实验时，用0.3 g/mL 的蔗糖溶液处理玻片标本也能观察到质壁分离现象，只是该类细胞中不含色素，现象不明显，B错误；
黑藻成熟叶片的叶肉细胞中液泡呈无色，叶绿体的存在使原生质层呈绿色，有利于实验现象的观察，C错误；
正在发生质壁分离的细胞，细胞液的浓度增加，使得细胞的吸水能力逐渐增强，D错误。
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4.(2023·江苏沛县高三期中)下列关于渗透作用和物质跨膜运输的说法，正确的是
A.渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是物质的量浓度
B.在渗透作用中当半透膜两侧溶液浓度相等时，水分子不再通过半透膜
C.成熟的哺乳动物红细胞放入一定浓度的外界溶液中，也能发生渗透作
用和质壁分离
D.成熟的植物细胞在发生质壁分离的过程中，细胞吸水能力逐渐减弱
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当半透膜两侧溶液浓度相等时，细胞处于动态平衡状态，此时在单位时间内经半透膜出入的水分子数相等，B错误；
质壁分离现象是植物特有的，动物细胞因为没有细胞壁所以不存在质壁分离现象，C错误；
成熟植物细胞发生质壁分离的过程中，细胞液浓度逐渐增大，细胞吸水能力逐渐增强，D错误。
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5.将生理状态相同的同种植物材料均分成两组，分别置于A、B两种溶液中。图中曲线表示与实验初始含水量相比，两组细胞失水量的变化情况。下列相关叙述正确的是
A.该实验可选取绿色植物未成熟的叶肉细胞来
进行
B.若适当增大B溶液的浓度，则曲线中a点上移
C.6～10 min两条曲线的差异仅是由于A、B溶液
的浓度不同
D.10 min时显微镜下观察两组细胞，均可观察到质壁分离观象
√
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该图可表示探究质壁分离与复原的实验，应用植物的成熟活细胞，可选用绿色植物成熟的叶肉细胞，A错误；
6～10 min两条曲线的差异不仅是由于A、
B溶液的浓度不同，而主要是因为它们的
溶质性质不同，B溶液中可以自动发生质
壁分离复原，C错误；
10 min时显微镜下观察两组细胞，只有在A溶液中可观察到质壁分离现象，B溶液中已经发生质壁分离复原，D错误。
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14
6.(2023·湖南益阳高三模拟)如图A为两个渗透装置，溶液a、b为不同浓度的同种溶液，且a溶液浓度A.图A中，一段时间后装置2的液面会高于装置1的液面
B.图B中的④⑤⑥相当于图A中的②
C.若图B所示为某农作物
的根毛细胞，此时应
及时灌溉
D.图B中的⑦与图A中的②通透性不同
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√
图B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A中的②半透膜，原生质层由细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质构成，即图B中的⑥⑦⑧，B错误；
若图B所示为某农作物根毛细胞，图中细胞失水，发生了质壁分离，应及时灌溉，C正确；
图B中的⑦液泡膜具有选
择透过性，图A中的②半
透膜没有选择透过性，只
要溶质颗粒的直径小于半透膜上的孔径均可以通过，D正确。
1
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实验处理 放入前 放入甲溶液 放入乙溶液 放入丙溶液
细胞的形态
7.(2023·辽宁鞍山高三模拟)如表是植物细胞在放入蔗糖溶液前，以及放入甲、乙、丙三种不同浓度的蔗糖溶液后细胞的形态。下列叙述正确的是
1
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实验处理 放入前 放入甲溶液 放入乙溶液 放入丙溶液
细胞的形态
A.浸泡在甲溶液中的细胞，细胞液浓度逐渐增大
B.浸泡在乙溶液中细胞的内外浓度相等，没有水分子进出细胞
C.浸泡在丙溶液中的细胞出现质壁分离时，液泡内充满蔗糖溶液
D.三种蔗糖溶液的浓度大小关系为甲溶液<乙溶液<丙溶液
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甲溶液中植物细胞略有膨胀，说明细胞吸水，则细胞液浓度逐渐减小，A错误；
实验处理 放入前 放入甲溶液 放入乙溶液 放入丙溶液
细胞的形态
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乙溶液中植物细胞基本不变，说明此时细胞液浓度基本等于乙溶液浓度，即细胞的内外渗透压相等，水分子进出细胞处于动态平衡状态，B错误；
实验处理 放入前 放入甲溶液 放入乙溶液 放入丙溶液
细胞的形态
1
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浸泡在丙溶液中的细胞出现了质壁分离现象，此时原生质层与细胞壁的间隙内充满蔗糖溶液，但是蔗糖不能进入液泡，C错误；
实验处理 放入前 放入甲溶液 放入乙溶液 放入丙溶液
细胞的形态
1
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细胞液浓度大于甲溶液浓度、基本等于乙溶液浓度、小于丙溶液浓度，所以三种蔗糖溶液的浓度大小关系为甲溶液<乙溶液<丙溶液，D正确。
实验处理 放入前 放入甲溶液 放入乙溶液 放入丙溶液
细胞的形态
8.(2023·江苏扬州高三模拟)以紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料进行细胞质壁分离和复原的实验，图中X和Y分别表示原生质体长度和细胞长度，在处理时间相同的前提下，下列相关叙述正确的是
A.X的边界是液泡膜
B.X/Y值表示细胞失水的程度
C.若该细胞处于一定浓度的尿素溶液中，X/Y值
可能先变大后变小
D.不同细胞用同一浓度的蔗糖溶液处理，变化越快，细胞液浓度与外界
溶液浓度差越小
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√
X的边界是细胞膜，A错误；
X/Y值的大小与失水有关，可表示细胞失水的程度，B正确；
若该细胞处于一定浓度的尿素溶液中，细胞先失水，X变小，Y几乎不变，发生质壁分离，X/Y值先变小；然后发生质壁分离的复原，X变大，Y几乎不变，X/Y值后变大，C错误；
不同细胞用同一浓度的蔗糖溶液处理，变
化越快，细胞失水越快，说明细胞液浓度
与外界溶液浓度差越大，D错误。
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二、选择题：每小题给出的四个选项中有一个或多个符合题目要求。
9.如图为研究渗透作用的实验装置，漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液，漏斗内外起始液面一致，渗透平衡时液面差为Δh。下列有关说法正确的是
A.渗透平衡时S1和S2浓度相等
B.图中半透膜模拟的是成熟植物细胞中的细胞膜、
液泡膜及两者之间的细胞质、细胞核
C.若S1为蔗糖溶液，S2为蒸馏水，则Δh的大小与蔗糖溶液浓度无关
D.若S1为KNO3溶液，S2为蒸馏水，则渗透平衡时不会出现液面差
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√
由图示可知，渗透平衡时，两种溶液的浓度是S1>S2，A错误；
成熟植物细胞的原生质层相当于半透膜，包括细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质，不包括细胞核，B错误；
Δh的大小与蔗糖溶液浓度有关，蔗糖溶液浓度
越大，Δh越大，C错误；
半透膜可以让K＋、 自由通过，渗透平衡时
漏斗内外的液面高度相同，D正确。
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10.(2023·江苏常州高三模拟)下列各项中，可以通过质壁分离实验检测的是
A.成熟植物细胞的死活
B.植物细胞液的浓度范围
C.原生质层的伸缩性
D.水分子进出细胞的方式
√
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成熟植物细胞放到一定浓度的蔗糖溶液中，若不能发生质壁分离则说明是死细胞，反之是活细胞，因此该实验可检测成熟植物细胞的死活，A正确；
设置一系列浓度梯度的蔗糖溶液进行质壁分离实验，通过观察细胞质壁分离的状态从而确定某种植物细胞液的浓度范围，B正确；
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质壁分离的内因是原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性，因此可通过质壁分离实验来检测原生质层的伸缩性，C正确；
水分子进出细胞是顺水分子相对含量的浓度梯度进行的，包括自由扩散和协助扩散，但是质壁分离实验不能判断水分子进出细胞的方式，D错误。
11.将适量形状、大小均相同的新鲜土豆条均分为三组，分别置于等体积的甲、乙、丙溶液中一段时间(甲溶液与丙溶液的溶质是同种物质)，b时后，将各组土豆条同时放回相应溶液的低浓度溶液中一段时间。实验期间持续观察土豆条体积变化，并计算相对体积，结果如图。下列说法错误的是
1
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A.三种溶液的初始浓度大小关系为丙>乙>甲
B.甲、乙、丙溶液中的溶质均能进入土豆细胞
C.甲溶液中土豆细胞液渗透压一直小于外界溶液渗透压
D.放回低浓度溶液中后，乙溶液中土豆细胞的细胞液渗透压大于外界溶
液渗透压
√
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√
√
甲溶液与丙溶液的溶质是同种物质，丙溶液中细胞失水最快，且放到低浓度溶液中不能复原，说明丙溶液的浓度高于甲溶液，细胞过度失水导致不能吸水复原；甲、乙溶液中，土豆条开始时失水的速率相等，说明两者的渗透压基本相等，初始浓度相同，但是甲溶液中细胞自动吸水复原，说明甲溶液的溶质
可以被细胞吸收；乙溶液中，
土豆条放入低浓度溶液中才开
始吸水，说明其溶质不能进入
细胞，A、B错误；
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甲溶液中土豆细胞液渗透压开始时小于外界溶液渗透压，后来大于外界溶液渗透压，C错误；
由于放回低浓度溶液后，乙溶液中的土豆发生质壁分离复原，因此乙溶液中土豆细胞的细胞液渗透压大于外界溶液渗透压，D正确。
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12.(2023·河北秦皇岛高三模拟)为探究细胞吸水能力与液泡相对体积的关系，科研人员利用紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞和不同浓度的蔗糖溶液进行了实验，测得细胞吸水能力与液泡相对体积(正常状态下液泡体积记为1.0)的关系如图所示。下列相关叙述正确
的是
A.a点细胞吸收的水多于b点
B.与b点相比，a点细胞原生质体的体积较小
C.c→d过程，细胞体积显著增加
D.d点细胞液的渗透压低于a、b点
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√
√
a点液泡相对体积小于b点且二者均小于1.0，说明处于a、b点的细胞失水，发生质壁分离，原生质体的体积减小，且a点细胞失水多于b点，与b点相比，a点细胞的原生质体体积较小，A错误、B正确；
c→d过程，液泡相对体积从1.0逐渐增大，
说明在此过程中细胞吸水，但由于细胞壁
的存在，植物细胞的体积不会显著增加，
C错误；
细胞液的渗透压越高，细胞吸水能力越强，
故d点细胞液的渗透压低于a、b点，D正确。
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三、非选择题
13.图甲是某同学将洋葱外表皮细胞放在质量分数为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，一段时间后所出现的现象；图乙是小肠上皮细胞转运葡萄糖过程示意图。请回答下列问题：
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(1)图甲细胞处于_________状态，该状态是因为细胞发生_____(填“失水”或“吸水”)所导致。将洋葱细胞放入大于细胞液浓度的KNO3溶液中，一段时间后没有观察到质壁分离现象，可能的原因有_________________
_______________________________________________(至少两点)。
质壁分离
失水
或者是根尖分生区细胞，或者质壁分离后又自动复原
该细胞是死细胞，
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图甲细胞处于质壁分离状态，该状态是因为细胞失水造成的，现阶段可能正处于质壁分离复原的过程中，也可能正处于质壁分离的过程中，或是已经达到渗透平衡。具有中央液泡的成熟的植物细胞才能发生质壁分离，未成熟的植物细胞或死亡的植物细胞不能发
生质壁分离；KNO3溶液中的硝酸根离子和钾离子可通
过主动运输的方式被细胞吸收，使细胞液的浓度增大，
因此在大于细胞液浓度的KNO3溶液中的细胞，在发生
质壁分离后能够自动复原。
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(2)葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞时，不直接消耗ATP，而是借助相同载体上Na＋顺浓度梯度运输时产生的电化学势能。该载体只能转运葡萄糖和Na＋，体现了载体的____性。 据图乙中的信息分析，葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞是____浓度梯度进行的主动运输。
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专一
逆
由图乙可知，葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞，是从低浓度的一侧通过细胞膜到达高浓度一侧，即逆浓度梯度，借助相同载体上Na＋顺浓度梯度运输时产生的电化学势能，说明葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞是逆浓度梯度进行的主动运输。
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(3)为了证明小肠上皮细胞以主动运输的方式吸收葡萄糖，请设计实验探究。
①实验步骤：
第一步：取甲、乙两组生理状况
相同的小肠上皮细胞，放入适宜
浓度的含有葡萄糖的培养液中。
第二步：甲组细胞给予正常的呼
吸条件，乙组细胞____________
______________________，其他条件与甲组相同。
第三步：一段时间后测定葡萄糖的吸收速率。
抑制细胞呼
吸(或加入呼吸抑制剂等)
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证明小肠上皮细胞以主动运输的方式吸收葡萄糖，自变量是能量的有无，而能量是由细胞呼吸提供的，因此可通过抑制实验组细胞的细胞呼吸、对照组细胞给予正常的细胞呼吸条件加以控制自变量，因变量是葡萄糖的吸收速率。据此，依据给出的不完善的实验步骤可推知：在第二步中，对乙组细胞的处理是抑制细胞呼吸(或加入呼吸抑制剂等)，其他条件都与甲组细胞相同。
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②预测实验结果并分析：
若出现_________________________________________________________
______，则说明小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式是主动运输，否则不是主动运输。
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乙组细胞的吸收速率明显小于甲组细胞的吸收速率，或者完全不吸收
预测实验结果并分析：若乙组细胞对葡萄糖的吸收速率明显小于甲组细胞对葡萄糖的吸收速率(或完全不吸收)，表明小肠上皮细胞吸收葡萄糖需要消耗能量，进而说明小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式是主动运输，否则不是主动运输。
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14.科学家研究发现，细胞膜的跨膜蛋白中，有一种与水的跨膜运输有关的水通道蛋白。请回答下列问题：
(1)细胞膜上跨膜蛋白的合成类似于分泌蛋白，核糖体上合成的肽链，需要在_________________中加工和修饰后，再运输到细胞膜上。
内质网和高尔基体
根据蛋白质的合成与分泌过程可知，核糖体合成的肽链需要先后经过内质网和高尔基体的加工和修饰，才能成为成熟的蛋白质分泌到细胞外或运输到细胞膜上。
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(2)从细胞膜的结构分析，由于____________________________，水分子自由扩散通过细胞膜时会受到一定的阻碍。现在研究确认，细胞膜上的水通道蛋白能帮助水分子从低渗溶液向高渗溶液跨膜运输，这种水分子跨膜运输的方式是__________。
磷脂双分子层内部具有疏水性
细胞膜的基本支架是磷脂双分子层，其内部具有疏水性，所以水分子自由扩散通过细胞膜时会受到一定的阻碍。
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协助扩散
(3)哺乳动物成熟的红细胞在低渗溶液中能迅速吸水涨破，有人推测这可能与水通道蛋白有关。请设计实验，验证这个推测是正确的(要求：写出实验思路、预期实验结果)。
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
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实验思路：将哺乳动物成熟的红细胞均等分成两份，编号为甲组、乙组，将甲组红细胞膜中的蛋白质破坏，乙组红细胞不做处理，然后将两组细胞同时置于蒸馏水中，测定两组细胞吸水涨破所需的时间。
预期实验结果：乙组吸水涨破所需时间较甲组短，说明推测正确
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根据题意可知，要验证哺乳动物成熟的红细胞在低渗溶液中能迅速吸水涨破与水通道蛋白有关，则根据实验的单一变量原则和对照性原则，设计实验思路及预期实验结果见答案。第4课时　水进出细胞的原理
课标要求　阐明细胞膜具有选择透过性。
考点一　渗透作用及其现象分析
1．概念：水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散，称为渗透作用。
2．渗透装置
(1)液面上升的原因：单位时间由烧杯中通过半透膜进入漏斗中的水分子数>单位时间由漏斗中通过半透膜进入烧杯中的水分子数。
(2)液面不会一直上升的原因：因为液面上升到一定程度就会产生一个静水压(图中Δh)，当该压力和漏斗中的吸水能力相等时液面不再上升。
3．渗透作用发生的条件
(1)具有半透膜。
(2)半透膜两侧的溶液存在浓度差。
图A、图B分别表示渗透作用装置，据图回答下列问题：
(1)图A中渗透达到平衡，半透膜两侧有(填“有”或“没有”)水分子的进出。
(2)图A中，若S1、S2中溶质不能通过半透膜，则Δh不变时，S1、S2溶液浓度的大小关系为S1>S2(填“>”“<”或“＝”)。
(3)在图B所示的U型玻璃管内，左右管内分别装入质量分数相等的葡萄糖、麦芽糖溶液。初始时两管中液面相平，假设溶质分子不能透过半透膜。
①一段时间后，两管中液面的变化为左管液面升高，右管液面降低(填“升高”“降低”或“不变”)。
②液面高度稳定后再同时向两管内加入等量的麦芽糖酶，两管中液面的变化分别为左管液面降低，右管液面升高(填“升高”“降低”或“不变”)。
1．(2023·石家庄高三模拟)某同学设计的渗透装置实验如图所示(开始时状态)，烧杯中盛放有蒸馏水。图中猪膀胱膜允许单糖透过。倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液，一段时间后再加入蔗糖酶(微量)。下列有关该实验描述正确的是(　　)
A．漏斗中液面开始时先上升，加酶后即下降
B．漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后下降，最后保持内外液面基本相平
C．漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后保持一定的液面差不变
D．加酶后在烧杯中可检测出的有机物仅有葡萄糖
答案　B
解析　长颈漏斗中有蔗糖溶液，渗透压较高，液面上升，加酶后水解为单糖，分子数目增多，渗透压更高，液面继续上升，但是单糖分子可以通过猪膀胱膜进入烧杯中，使两边渗透压相等，漏斗中渗透压降低至内外液面基本相平，B正确。
2.如图为一个渗透装置，假设溶液中的分子或离子不能通过半透膜，实验开始时，液面a和b平齐。下列判断正确的是(　　)
A．如果甲、乙都是蔗糖溶液，甲的浓度低于乙，则液面a会下降，液面b会上升
B．如果甲、乙分别是葡萄糖溶液和蔗糖溶液，两者的质量分数相同，则液面a会下降，液面b会上升
C．当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，甲、乙溶液的浓度相等
D．当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，甲、乙溶液的渗透压一定相等
答案　A
解析　如果甲、乙都是蔗糖溶液，甲的浓度低于乙，则水分子主要向乙一侧扩散，液面a会下降，液面b会上升，A正确；如果甲、乙分别是葡萄糖溶液和蔗糖溶液，两者的质量分数相同，由于蔗糖是二糖，葡萄糖是单糖，因此甲的物质的量浓度大于乙，则液面a会上升，液面b会下降，B错误；当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，由于两侧的液面高度差可能不同，因此甲、乙溶液的浓度不一定相等，甲、乙溶液的渗透压也不一定相等，C、D错误。
归纳提升　(1)水分子是双向移动的，但最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多。
(2)达到渗透平衡时仍然有水分子透过半透膜，这时的水分子由烧杯扩散到漏斗与由漏斗扩散到烧杯的数目是相等的。
(3)若渗透平衡后，半透膜两侧液面仍存在液面差，则半透膜两侧溶液就还存在浓度差。
(4)渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，实质是指渗透压，如质量分数为10%葡萄糖溶液和质量分数为10%蔗糖溶液的质量浓度相等，但质量分数为10%蔗糖溶液的渗透压比质量分数为10%葡萄糖溶液的小，故通过半透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动的水分子数多。
考点二　动物细胞和植物细胞的吸水和失水
1．动物细胞的吸水和失水
2．成熟植物细胞的吸水和失水
(1)当外界溶液浓度>细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离现象。
(2)当外界溶液浓度<细胞液浓度时，细胞吸水，失水的细胞发生质壁分离复原现象。
(3)当外界溶液浓度＝细胞液浓度时，水分子进出平衡，细胞保持原态。
提醒　当在显微镜下观察到细胞处于质壁分离状态时，细胞可能正在失水，可能正在吸水，可能处于平衡状态，也可能已死亡。
源于必修1 P63“思考·讨论”：红细胞的细胞膜相当于半透膜。习惯上说的半透膜是无生命的物理性薄膜，物质能否通过取决于微粒的大小；选择透过性膜是具有活性的生物膜，其对不同物质的通过性不仅取决于分子大小，还与细胞的需求有关。因此细胞膜和半透膜类似，又有所不同。
1．对动植物细胞来说，单位时间内，水分子进出细胞的数量相等时，细胞内外液体的浓度一定相等吗？并说明理由。
提示　不一定。对动物细胞来说，水分子进出细胞的数量相等时，细胞内外溶液的浓度相等；但植物细胞的细胞壁有支持、保护作用，当单位时间内水分子进出植物细胞数量相等时，有可能细胞内溶液浓度大于细胞外溶液浓度。
2．如图甲、乙、丙分别表示细胞在不同浓度溶液中水分子的跨膜运输示意图(箭头大小代表水分子数的多少)。请回答下列问题：
(1)若将人的成熟红细胞放入清水中，会出现哪幅图中的现象？并分析原因。
提示　会出现图甲所示的现象。将人的成熟红细胞放入清水中，由于发生渗透作用，从细胞外进入细胞内的水分子多于从细胞内到细胞外的水分子，因此细胞吸水。
(2)若将洋葱表皮细胞放在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，会出现哪幅图中的现象？达到平衡时，水分子进出细胞的状况又与哪幅相同？
提示　将洋葱表皮细胞放在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，细胞外界溶液浓度较大，细胞失水，如图丙所示；达到平衡状态时，水分子进出细胞的速率相等，与图乙所示相同。
(3)若某叶肉细胞正处于图甲所示状态，一段时间内细胞体积增大，最终会不会涨破？
提示　细胞不会涨破，因为植物细胞有细胞壁的保护。
3．哺乳动物细胞在0.9% NaCl溶液中能保持其正常形态。将兔的红细胞置于不同浓度NaCl溶液中，一段时间后制作临时装片，用显微镜观察并比较其形态变化。下列叙述正确的是(　　)
A．在高于0.9% NaCl溶液中，红细胞因渗透作用失水皱缩并发生质壁分离
B．在0.9% NaCl溶液中，红细胞形态未变是由于此时没有水分子进出细胞
C．在低于0.9% NaCl溶液中，红细胞因渗透作用吸水膨胀甚至破裂
D．渗透作用是指水分子从溶液浓度较高处向溶液浓度较低处进行的扩散
答案　C
解析　兔的红细胞没有细胞壁，不会发生质壁分离，A错误；在0.9%NaCl溶液中，红细胞形态未变是由于水分子进出细胞达到平衡，B错误；在低于0.9%NaCl溶液中，进入红细胞的水分子多于流出红细胞的水分子，红细胞会因渗透作用吸水膨胀甚至有的破裂，C正确；渗透作用是水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散，其中水分子是从其分子数相对较多处向相对较少处扩散，即从溶液浓度较低处向溶液浓度较高处进行扩散，D错误。
4．(不定项)将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质A溶液中，发现其原生质体(植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积变化趋势如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．0～4 h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内
B．0～1 h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等
C．2～3 h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压
D．0～1 h内液泡中液体的渗透压小于细胞质基质的渗透压
答案　CD
解析　由图可知，该细胞中原生质体的相对体积先减小后增大，这说明该细胞先发生质壁分离后复原，由此可推知，物质A可通过细胞膜进入细胞内，A错误；0～1 h内，原生质体的体积不断缩小，由于原生质体的伸缩性要远大于细胞壁，因此该时间段内细胞体积与原生质体体积的变化量不相等，B错误；2～3 h内原生质体的相对体积逐渐增大，这说明细胞正在吸水，由此可推知，该时间段内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压，C正确；0～1 h内发生质壁分离，细胞失水，液泡中液体的渗透压小于细胞质基质的渗透压，D正确。
考点三　观察植物细胞的质壁分离和复原
1．实验原理
内因
外因：细胞液和外界溶液存在浓度差，细胞能渗透吸水和失水。
2．实验材料：紫色的洋葱鳞片叶外表皮细胞。
3．实验步骤及现象
4．实验结论
(1)当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞失水，发生质壁分离。
(2)发生质壁分离的细胞，当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。
下图表示正在进行质壁分离的紫色洋葱细胞，请分析并回答相关问题：
(1)实验时一定要选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞吗？为什么选此细胞？
提示　不一定。紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液中含有色素，使液泡呈现紫色，便于观察。
(2)b的大小和颜色如何发生变化？
提示　b逐渐变小，颜色逐渐加深。
(3)该实验无独立的对照组，为什么还叫对照实验？
提示　该实验中，实验组和对照组在同一装片中先后进行，属于自身对照。
(4)c处的溶液是什么？
提示　浓度降低的外界溶液。
5．下列有关“探究植物细胞的吸水和失水”实验的分析，正确的是(　　)
A．“原生质层比细胞壁的伸缩性大”是该实验依据的原理之一
B．引流蔗糖溶液时最好把临时装片放在实验桌上进行操作
C．滴入蔗糖溶液后可观察到洋葱鳞片叶外表皮细胞体积明显缩小
D．把蔗糖溶液换成KNO3溶液一定能观察到质壁分离自动复原现象
答案　A
解析　为了保证在显微镜下看到同一细胞在滴加高浓度蔗糖溶液后的细胞结构变化，引流蔗糖溶液时最好把临时装片放在显微镜的载物台上操作，B错误；滴入蔗糖溶液后，细胞失水，但细胞壁的伸缩性较小，因此洋葱鳞片叶外表皮细胞体积变化不明显，C错误；若KNO3溶液的浓度过大，可能会导致细胞过度失水死亡，不再发生质壁分离复原，D错误。
6．(2023·江苏苏州高三模拟)用物质的量浓度为2 mol/L的乙二醇溶液和2 mol/L的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞，观察细胞的质壁分离现象，得到其原生质体体积变化情况如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．2 min后，处于蔗糖溶液中的植物细胞其细胞壁与原生质层之间充满了蔗糖溶液
B．前2 min，处于蔗糖溶液中的植物细胞吸水能力不断增强
C．c点的出现是由于乙二醇进入了植物细胞
D．所有植物细胞均可发生质壁分离
答案　D
解析　细胞壁具有全透性，所以质壁分离时细胞壁与原生质层之间充满了外界溶液(蔗糖溶液)，A正确；前2 min，细胞失水，细胞液的浓度不断升高，所以吸水能力增强，B正确；c点发生植物细胞的质壁分离复原，是由于溶质乙二醇进入细胞，使细胞液的浓度大于外界溶液的浓度，C正确；活的有大液泡的植物细胞才能发生质壁分离，D错误。
归纳提升　植物细胞质壁分离实验的应用
(1)判断成熟植物细胞是死细胞还是活细胞
(2)测定细胞液浓度范围
(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度大小
(4)比较未知浓度溶液的浓度大小
(5)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)
1．(2022·浙江6月选考，11)“观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原”实验中，用显微镜观察到的结果如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．由实验结果推知，甲图细胞是有活性的
B．与甲图细胞相比，乙图细胞的细胞液浓度较低
C．丙图细胞的体积将持续增大，最终涨破
D．若选用根尖分生区细胞为材料，质壁分离现象更明显
答案　A
解析　能发生质壁分离细胞应为活的植物细胞，据图分析，从甲到乙发生了质壁分离现象，说明甲细胞是活细胞，A正确；乙图所示细胞发生质壁分离，该过程中细胞失水，故与甲图相比，乙图细胞的细胞液浓度较高，B错误；由于有细胞壁的限制，丙图细胞体积不会持续增大，且不会涨破，C错误；根尖分生区细胞无中央大液泡，不能发生质壁分离现象，D错误。
2．(2022·全国甲，2)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c
C．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
答案　C
解析　细胞c的质壁分离过程中，细胞液中水分子进入蔗糖溶液，使蔗糖溶液比最初蔗糖溶液浓度小，由题干信息“细胞a在蔗糖溶液中未发生变化”可知，细胞a的细胞液浓度与最初蔗糖溶液浓度相等，而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，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错误，D正确。
3．(2021·广东，13)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
答案　A
解析　通过题图分析可知，①处细胞吸水量少于③处细胞，说明保卫细胞细胞液浓度①处理后>③处理后，A错误；②处细胞失水，故质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中，B正确；滴加③后细胞大量吸水，故滴加③后有较多水分子进入保卫细胞，C正确。
4．(2022·湖南，10)原生质体(细胞除细胞壁以外的部分)表面积大小的变化可作为质壁分离实验的检测指标。用葡萄糖基本培养基和NaCl溶液交替处理某假单孢菌，其原生质体表面积的测定结果如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．甲组NaCl处理不能引起细胞发生质壁分离，表明细胞中NaCl浓度≥0.3 mol·L－1
B．乙、丙组NaCl处理皆使细胞质壁分离，处理解除后细胞即可发生质壁分离复原
C．该菌的正常生长和吸水都可导致原生质体表面积增加
D．若将该菌先65 ℃水浴灭活后，再用NaCl溶液处理，原生质体表面积无变化
答案　A
解析　分析甲组结果可知，随着培养时间的延长，与0时(原生质体表面积大约为0.5 μm2)相比，原生质体表面积逐渐增大，说明细胞吸水，甲组NaCl处理不能引起细胞发生质壁分离，表明细胞中浓度>0.3 mol·L－1 NaCl，但不一定是细胞内NaCl浓度≥0.3 mol·L－1，A错误；分析乙、丙组结果可知，与0时(原生质体表面积大约分别为0.6 μm2、0.75 μm2)相比，乙、丙组原生质体表面积均有下降，说明乙、丙组NaCl处理皆使细胞发生质壁分离，处理解除后细胞即可发生质壁分离复原，B正确；该菌的正常生长，细胞由小变大可导致原生质体表面积增加，该菌吸水也会导致原生质体表面积增加，C正确；若将该菌先65 ℃水浴灭活，细胞死亡，原生质层失去选择透过性，再用NaCl溶液处理，原生质体表面积无变化，D正确。
1．判断关于动物细胞和植物细胞吸水和失水的叙述
(1)洋葱鳞片叶细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成(　×　)
(2)“海水稻”根细胞的细胞液浓度高于普通水稻根细胞的细胞液浓度(　√　)
(3)质壁分离过程中，洋葱鳞片叶表皮细胞的细胞液的渗透压大于细胞质基质的渗透压
(　×　)
2．判断关于质壁分离和复原探究实验的叙述
(1)“观察植物质壁分离与复原”实验中，至少需要对装片进行三次观察(　√　)
(2)实验中吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体，以免污染显微镜镜头(　×　)
(3)利用洋葱根尖分生组织和添加胭脂红的蔗糖溶液进行实验，现象更加明显(　×　)
(4)质壁分离过程中，原生质层先在角隅处脱离细胞壁(　√　)
(5)选用黑藻成熟叶片进行实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察(　×　)
(6)质壁分离复原过程结束时，细胞内外溶液的浓度相同(　×　)
3．填空默写
(1)(必修1 P62)渗透作用：水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。
(2)(必修1 P62)如果半透膜两侧存在浓度差，渗透的方向就是水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。
(3)(必修1 P63)原生质层：细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。
(4)(必修1 P65)当细胞不断失水时，由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来。
课时精练
一、选择题：每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求。
1．将生鸡蛋的大头保持壳膜完好去掉蛋壳，小头开个小孔让蛋清和蛋黄流出。将蛋壳内灌入质量分数为15%的蔗糖溶液，然后放在烧杯的清水中并用铅笔标上吃水线。下列分析错误的是(　　)
A．卵壳膜相当于渗透装置中的半透膜
B．半小时后吃水线低于烧杯的水面是由于清水渗入蛋壳所致
C．若将清水换为质量分数为15%的NaCl溶液，则蛋壳先上浮后下沉
D．若将正常的线粒体放入清水中，则线粒体内膜先涨破
答案　D
解析　若将正常线粒体放在清水中，由于内膜向内折叠增大了膜面积，故外膜先破裂，内膜后破裂，D错误。
2．某实验小组在装有清水的水槽中放置两个用半透膜封口的漏斗，漏斗甲装有一定量10%的蔗糖溶液，漏斗乙装有等量15%的蔗糖溶液。两漏斗形状、大小一致且置于水槽相同深度处。初始时刻水分子进入漏斗的速率分别为v1和v2，渗透平衡时漏斗中的蔗糖溶液浓度分别为S1和S2。据此分析，下列判断正确的是(　　)
A．v1>v2、S1>S2 B．v1 S2
C．v1>v2、S1＝S2 D．v1答案　D
解析　分析题意可知，漏斗乙与水槽中的水形成了更大的浓度差，因此，在实验初始时刻，进入漏斗乙的水分子速率要大于漏斗甲，即v13．(2023·山东聊城高三模拟)某研究性学习小组在探究植物细胞的吸水和失水时，选择了以下三种实验材料：①紫色洋葱鳞片叶外表皮；②洋葱鳞片叶内表皮；③黑藻成熟叶片。下列叙述正确的是(　　)
A．选用①进行实验时，正在发生质壁分离的细胞，其紫色区域逐渐缩小
B．选用②进行实验时，用0.3 g/mL的蔗糖溶液处理玻片标本观察不到质壁分离现象
C．选用③进行实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察
D．选用①②③进行实验时，正在发生质壁分离的细胞，其吸水能力逐渐减弱
答案　A
解析　以紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞作为观察植物细胞质壁分离材料时，正在发生质壁分离的细胞，细胞因失水体积减小，故紫色区域缩小，颜色变深，A正确；选用洋葱鳞片叶内表皮细胞进行实验时，用0.3 g/mL 的蔗糖溶液处理玻片标本也能观察到质壁分离现象，只是该类细胞中不含色素，现象不明显，B错误；黑藻成熟叶片的叶肉细胞中液泡呈无色，叶绿体的存在使原生质层呈绿色，有利于实验现象的观察，C错误；正在发生质壁分离的细胞，细胞液的浓度增加，使得细胞的吸水能力逐渐增强，D错误。
4．(2023·江苏沛县高三期中)下列关于渗透作用和物质跨膜运输的说法，正确的是(　　)
A．渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是物质的量浓度
B．在渗透作用中当半透膜两侧溶液浓度相等时，水分子不再通过半透膜
C．成熟的哺乳动物红细胞放入一定浓度的外界溶液中，也能发生渗透作用和质壁分离
D．成熟的植物细胞在发生质壁分离的过程中，细胞吸水能力逐渐减弱
答案　A
解析　当半透膜两侧溶液浓度相等时，细胞处于动态平衡状态，此时在单位时间内经半透膜出入的水分子数相等，B错误；质壁分离现象是植物特有的，动物细胞因为没有细胞壁所以不存在质壁分离现象，C错误；成熟植物细胞发生质壁分离的过程中，细胞液浓度逐渐增大，细胞吸水能力逐渐增强，D错误。
5．将生理状态相同的同种植物材料均分成两组，分别置于A、B两种溶液中。图中曲线表示与实验初始含水量相比，两组细胞失水量的变化情况。下列相关叙述正确的是(　　)
A．该实验可选取绿色植物未成熟的叶肉细胞来进行
B．若适当增大B溶液的浓度，则曲线中a点上移
C．6～10 min两条曲线的差异仅是由于A、B溶液的浓度不同
D．10 min时显微镜下观察两组细胞，均可观察到质壁分离观象
答案　B
解析　该图可表示探究质壁分离与复原的实验，应用植物的成熟活细胞，可选用绿色植物成熟的叶肉细胞，A错误；6～10 min两条曲线的差异不仅是由于A、B溶液的浓度不同，而主要是因为它们的溶质性质不同，B溶液中可以自动发生质壁分离复原，C错误；10 min时显微镜下观察两组细胞，只有在A溶液中可观察到质壁分离现象，B溶液中已经发生质壁分离复原，D错误。
6．(2023·湖南益阳高三模拟)如图A为两个渗透装置，溶液a、b为不同浓度的同种溶液，且a溶液浓度A．图A中，一段时间后装置2的液面会高于装置1的液面
B．图B中的④⑤⑥相当于图A中的②
C．若图B所示为某农作物的根毛细胞，此时应及时灌溉
D．图B中的⑦与图A中的②通透性不同
答案　B
解析　图B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A中的②半透膜，原生质层由细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质构成，即图B中的⑥⑦⑧，B错误；若图B所示为某农作物根毛细胞，图中细胞失水，发生了质壁分离，应及时灌溉，C正确；图B中的⑦液泡膜具有选择透过性，图A中的②半透膜没有选择透过性，只要溶质颗粒的直径小于半透膜上的孔径均可以通过，D正确。
7．(2023·辽宁鞍山高三模拟)如表是植物细胞在放入蔗糖溶液前，以及放入甲、乙、丙三种不同浓度的蔗糖溶液后细胞的形态。下列叙述正确的是(　　)
实验处理 放入前 放入甲溶液 放入乙溶液 放入丙溶液
细胞的形态
A.浸泡在甲溶液中的细胞，细胞液浓度逐渐增大
B．浸泡在乙溶液中细胞的内外浓度相等，没有水分子进出细胞
C．浸泡在丙溶液中的细胞出现质壁分离时，液泡内充满蔗糖溶液
D．三种蔗糖溶液的浓度大小关系为甲溶液<乙溶液<丙溶液
答案　D
解析　甲溶液中植物细胞略有膨胀，说明细胞吸水，则细胞液浓度逐渐减小，A错误；乙溶液中植物细胞基本不变，说明此时细胞液浓度基本等于乙溶液浓度，即细胞的内外渗透压相等，水分子进出细胞处于动态平衡状态，B错误；浸泡在丙溶液中的细胞出现了质壁分离现象，此时原生质层与细胞壁的间隙内充满蔗糖溶液，但是蔗糖不能进入液泡，C错误；细胞液浓度大于甲溶液浓度、基本等于乙溶液浓度、小于丙溶液浓度，所以三种蔗糖溶液的浓度大小关系为甲溶液<乙溶液<丙溶液，D正确。
8．(2023·江苏扬州高三模拟)以紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料进行细胞质壁分离和复原的实验，图中X和Y分别表示原生质体长度和细胞长度，在处理时间相同的前提下，下列相关叙述正确的是(　　)
A．X的边界是液泡膜
B．X/Y值表示细胞失水的程度
C．若该细胞处于一定浓度的尿素溶液中，X/Y值可能先变大后变小
D．不同细胞用同一浓度的蔗糖溶液处理，变化越快，细胞液浓度与外界溶液浓度差越小
答案　B
解析　X的边界是细胞膜，A错误；X/Y值的大小与失水有关，可表示细胞失水的程度，B正确；若该细胞处于一定浓度的尿素溶液中，细胞先失水，X变小，Y几乎不变，发生质壁分离，X/Y值先变小；然后发生质壁分离的复原，X变大，Y几乎不变，X/Y值后变大，C错误；不同细胞用同一浓度的蔗糖溶液处理，变化越快，细胞失水越快，说明细胞液浓度与外界溶液浓度差越大，D错误。
二、选择题：每小题给出的四个选项中有一个或多个符合题目要求。
9．如图为研究渗透作用的实验装置，漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液，漏斗内外起始液面一致，渗透平衡时液面差为Δh。下列有关说法正确的是(　　)
A．渗透平衡时S1和S2浓度相等
B．图中半透膜模拟的是成熟植物细胞中的细胞膜、液泡膜及两者之间的细胞质、细胞核
C．若S1为蔗糖溶液，S2为蒸馏水，则Δh的大小与蔗糖溶液浓度无关
D．若S1为KNO3溶液，S2为蒸馏水，则渗透平衡时不会出现液面差
答案　D
解析　由图示可知，渗透平衡时，两种溶液的浓度是S1>S2，A错误；成熟植物细胞的原生质层相当于半透膜，包括细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质，不包括细胞核，B错误；Δh的大小与蔗糖溶液浓度有关，蔗糖溶液浓度越大，Δh越大，C错误；半透膜可以让K＋、NO自由通过，渗透平衡时漏斗内外的液面高度相同，D正确。
10．(2023·江苏常州高三模拟)下列各项中，可以通过质壁分离实验检测的是(　　)
A．成熟植物细胞的死活
B．植物细胞液的浓度范围
C．原生质层的伸缩性
D．水分子进出细胞的方式
答案　ABC
解析　成熟植物细胞放到一定浓度的蔗糖溶液中，若不能发生质壁分离则说明是死细胞，反之是活细胞，因此该实验可检测成熟植物细胞的死活，A正确；设置一系列浓度梯度的蔗糖溶液进行质壁分离实验，通过观察细胞质壁分离的状态从而确定某种植物细胞液的浓度范围，B正确；质壁分离的内因是原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性，因此可通过质壁分离实验来检测原生质层的伸缩性，C正确；水分子进出细胞是顺水分子相对含量的浓度梯度进行的，包括自由扩散和协助扩散，但是质壁分离实验不能判断水分子进出细胞的方式，D错误。
11．将适量形状、大小均相同的新鲜土豆条均分为三组，分别置于等体积的甲、乙、丙溶液中一段时间(甲溶液与丙溶液的溶质是同种物质)，b时后，将各组土豆条同时放回相应溶液的低浓度溶液中一段时间。实验期间持续观察土豆条体积变化，并计算相对体积，结果如图。下列说法错误的是(　　)
A．三种溶液的初始浓度大小关系为丙>乙>甲
B．甲、乙、丙溶液中的溶质均能进入土豆细胞
C．甲溶液中土豆细胞液渗透压一直小于外界溶液渗透压
D．放回低浓度溶液中后，乙溶液中土豆细胞的细胞液渗透压大于外界溶液渗透压
答案　ABC
解析　甲溶液与丙溶液的溶质是同种物质，丙溶液中细胞失水最快，且放到低浓度溶液中不能复原，说明丙溶液的浓度高于甲溶液，细胞过度失水导致不能吸水复原；甲、乙溶液中，土豆条开始时失水的速率相等，说明两者的渗透压基本相等，初始浓度相同，但是甲溶液中细胞自动吸水复原，说明甲溶液的溶质可以被细胞吸收；乙溶液中，土豆条放入低浓度溶液中才开始吸水，说明其溶质不能进入细胞，A、B错误；甲溶液中土豆细胞液渗透压开始时小于外界溶液渗透压，后来大于外界溶液渗透压，C错误；由于放回低浓度溶液后，乙溶液中的土豆发生质壁分离复原，因此乙溶液中土豆细胞的细胞液渗透压大于外界溶液渗透压，D正确。
12．(2023·河北秦皇岛高三模拟)为探究细胞吸水能力与液泡相对体积的关系，科研人员利用紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞和不同浓度的蔗糖溶液进行了实验，测得细胞吸水能力与液泡相对体积(正常状态下液泡体积记为1.0)的关系如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
A．a点细胞吸收的水多于b点
B．与b点相比，a点细胞原生质体的体积较小
C．c→d过程，细胞体积显著增加
D．d点细胞液的渗透压低于a、b点
答案　BD
解析　a点液泡相对体积小于b点且二者均小于1.0，说明处于a、b点的细胞失水，发生质壁分离，原生质体的体积减小，且a点细胞失水多于b点，与b点相比，a点细胞的原生质体体积较小，A错误、B正确；c→d过程，液泡相对体积从1.0逐渐增大，说明在此过程中细胞吸水，但由于细胞壁的存在，植物细胞的体积不会显著增加，C错误；细胞液的渗透压越高，细胞吸水能力越强，故d点细胞液的渗透压低于a、b点，D正确。
三、非选择题
13．图甲是某同学将洋葱外表皮细胞放在质量分数为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，一段时间后所出现的现象；图乙是小肠上皮细胞转运葡萄糖过程示意图。请回答下列问题：
(1)图甲细胞处于________状态，该状态是因为细胞发生________(填“失水”或“吸水”)所导致。将洋葱细胞放入大于细胞液浓度的KNO3溶液中，一段时间后没有观察到质壁分离现象，可能的原因有____________________________________________________(至少两点)。
(2)葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞时，不直接消耗ATP，而是借助相同载体上Na＋顺浓度梯度运输时产生的电化学势能。该载体只能转运葡萄糖和Na＋，体现了载体的________性。 据图乙中的信息分析，葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞是______浓度梯度进行的主动运输。
(3)为了证明小肠上皮细胞以主动运输的方式吸收葡萄糖，请设计实验探究。
①实验步骤：
第一步：取甲、乙两组生理状况相同的小肠上皮细胞，放入适宜浓度的含有葡萄糖的培养液中。
第二步：甲组细胞给予正常的呼吸条件，乙组细胞______________________，其他条件与甲组相同。
第三步：一段时间后测定葡萄糖的吸收速率。
②预测实验结果并分析：
若出现________________________________________________________________________，则说明小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式是主动运输，否则不是主动运输。
答案　(1)质壁分离　失水　该细胞是死细胞，或者是根尖分生区细胞，或者质壁分离后又自动复原
(2)专一　逆　(3)①抑制细胞呼吸(或加入呼吸抑制剂等)　②乙组细胞的吸收速率明显小于甲组细胞的吸收速率，或者完全不吸收
解析　(1)图甲细胞处于质壁分离状态，该状态是因为细胞失水造成的，现阶段可能正处于质壁分离复原的过程中，也可能正处于质壁分离的过程中，或是已经达到渗透平衡。具有中央液泡的成熟的植物细胞才能发生质壁分离，未成熟的植物细胞或死亡的植物细胞不能发生质壁分离；KNO3溶液中的硝酸根离子和钾离子可通过主动运输的方式被细胞吸收，使细胞液的浓度增大，因此在大于细胞液浓度的KNO3溶液中的细胞，在发生质壁分离后能够自动复原。(2)由图乙可知，葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞，是从低浓度的一侧通过细胞膜到达高浓度一侧，即逆浓度梯度，借助相同载体上Na＋顺浓度梯度运输时产生的电化学势能，说明葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞是逆浓度梯度进行的主动运输。(3)①证明小肠上皮细胞以主动运输的方式吸收葡萄糖，自变量是能量的有无，而能量是由细胞呼吸提供的，因此可通过抑制实验组细胞的细胞呼吸、对照组细胞给予正常的细胞呼吸条件加以控制自变量，因变量是葡萄糖的吸收速率。据此，依据给出的不完善的实验步骤可推知：在第二步中，对乙组细胞的处理是抑制细胞呼吸(或加入呼吸抑制剂等)，其他条件都与甲组细胞相同。②预测实验结果并分析：若乙组细胞对葡萄糖的吸收速率明显小于甲组细胞对葡萄糖的吸收速率(或完全不吸收)，表明小肠上皮细胞吸收葡萄糖需要消耗能量，进而说明小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式是主动运输，否则不是主动运输。
14．科学家研究发现，细胞膜的跨膜蛋白中，有一种与水的跨膜运输有关的水通道蛋白。请回答下列问题：
(1)细胞膜上跨膜蛋白的合成类似于分泌蛋白，核糖体上合成的肽链，需要在______________中加工和修饰后，再运输到细胞膜上。
(2)从细胞膜的结构分析，由于____________________________，水分子自由扩散通过细胞膜时会受到一定的阻碍。现在研究确认，细胞膜上的水通道蛋白能帮助水分子从低渗溶液向高渗溶液跨膜运输，这种水分子跨膜运输的方式是____________。
(3)哺乳动物成熟的红细胞在低渗溶液中能迅速吸水涨破，有人推测这可能与水通道蛋白有关。请设计实验，验证这个推测是正确的(要求：写出实验思路、预期实验结果)。
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
答案　(1)内质网和高尔基体　(2)磷脂双分子层内部具有疏水性　协助扩散　(3)实验思路：将哺乳动物成熟的红细胞均等分成两份，编号为甲组、乙组，将甲组红细胞膜中的蛋白质破坏，乙组红细胞不做处理，然后将两组细胞同时置于蒸馏水中，测定两组细胞吸水涨破所需的时间。预期实验结果：乙组吸水涨破所需时间较甲组短，说明推测正确
解析　(1)根据蛋白质的合成与分泌过程可知，核糖体合成的肽链需要先后经过内质网和高尔基体的加工和修饰，才能成为成熟的蛋白质分泌到细胞外或运输到细胞膜上。(2)细胞膜的基本支架是磷脂双分子层，其内部具有疏水性，所以水分子自由扩散通过细胞膜时会受到一定的阻碍。(3)根据题意可知，要验证哺乳动物成熟的红细胞在低渗溶液中能迅速吸水涨破与水通道蛋白有关，则根据实验的单一变量原则和对照性原则，设计实验思路及预期实验结果见答案。第4课时　水进出细胞的原理
课标要求　阐明细胞膜具有选择透过性。
考点一　渗透作用及其现象分析
1．概念：水分子(或其他溶剂分子)通过________的________，称为渗透作用。
2．渗透装置
(1)液面上升的原因：__________________________________________________________。
(2)液面不会一直上升的原因：因为液面上升到一定程度就会产生一个静水压(图中Δh)，当该压力和漏斗中的吸水能力相等时液面不再上升。
3．渗透作用发生的条件
(1)具有________。
(2)半透膜两侧的溶液存在________。
图A、图B分别表示渗透作用装置，据图回答下列问题：
(1)图A中渗透达到平衡，半透膜两侧______(填“有”或“没有”)水分子的进出。
(2)图A中，若S1、S2中溶质不能通过半透膜，则Δh不变时，S1、S2溶液浓度的大小关系为S1________S2(填“>”“<”或“＝”)。
(3)在图B所示的U型玻璃管内，左右管内分别装入质量分数相等的葡萄糖、麦芽糖溶液。初始时两管中液面相平，假设溶质分子不能透过半透膜。
①一段时间后，两管中液面的变化为左管液面________，右管液面________(填“升高”“降低”或“不变”)。
②液面高度稳定后再同时向两管内加入等量的麦芽糖酶，两管中液面的变化分别为左管液面________，右管液面________(填“升高”“降低”或“不变”)。
1．(2023·石家庄高三模拟)某同学设计的渗透装置实验如图所示(开始时状态)，烧杯中盛放有蒸馏水。图中猪膀胱膜允许单糖透过。倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液，一段时间后再加入蔗糖酶(微量)。下列有关该实验描述正确的是(　　)
A．漏斗中液面开始时先上升，加酶后即下降
B．漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后下降，最后保持内外液面基本相平
C．漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后保持一定的液面差不变
D．加酶后在烧杯中可检测出的有机物仅有葡萄糖
2.如图为一个渗透装置，假设溶液中的分子或离子不能通过半透膜，实验开始时，液面a和b平齐。下列判断正确的是(　　)
A．如果甲、乙都是蔗糖溶液，甲的浓度低于乙，则液面a会下降，液面b会上升
B．如果甲、乙分别是葡萄糖溶液和蔗糖溶液，两者的质量分数相同，则液面a会下降，液面b会上升
C．当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，甲、乙溶液的浓度相等
D．当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，甲、乙溶液的渗透压一定相等
归纳提升　(1)水分子是双向移动的，但最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多。
(2)达到渗透平衡时仍然有水分子透过半透膜，这时的水分子由烧杯扩散到漏斗与由漏斗扩散到烧杯的数目是相等的。
(3)若渗透平衡后，半透膜两侧液面仍存在液面差，则半透膜两侧溶液就还存在浓度差。
(4)渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，实质是指渗透压，如质量分数为10%葡萄糖溶液和质量分数为10%蔗糖溶液的质量浓度相等，但质量分数为10%蔗糖溶液的渗透压比质量分数为10%葡萄糖溶液的小，故通过半透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动的水分子数多。
考点二　动物细胞和植物细胞的吸水和失水
1．动物细胞的吸水和失水
2．成熟植物细胞的吸水和失水
(1)当外界溶液浓度>____________________时，细胞失水，发生________________现象。
(2)当外界溶液浓度<细胞液浓度时，细胞________，失水的细胞发生________________现象。
(3)当外界溶液浓度__________细胞液浓度时，水分子进出平衡，细胞保持原态。
提醒　当在显微镜下观察到细胞处于质壁分离状态时，细胞可能正在失水，可能正在吸水，可能处于平衡状态，也可能已死亡。
源于必修1 P63“思考·讨论”：红细胞的细胞膜相当于半透膜。习惯上说的半透膜是________________________薄膜，物质能否通过取决于________________；选择透过性膜是________________的生物膜，其对不同物质的通过性不仅取决于________________，还与________________有关。因此细胞膜和半透膜类似，又有所不同。
1．对动植物细胞来说，单位时间内，水分子进出细胞的数量相等时，细胞内外液体的浓度一定相等吗？并说明理由。
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2．如图甲、乙、丙分别表示细胞在不同浓度溶液中水分子的跨膜运输示意图(箭头大小代表水分子数的多少)。请回答下列问题：
(1)若将人的成熟红细胞放入清水中，会出现哪幅图中的现象？并分析原因。
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(2)若将洋葱表皮细胞放在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，会出现哪幅图中的现象？达到平衡时，水分子进出细胞的状况又与哪幅相同？
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(3)若某叶肉细胞正处于图甲所示状态，一段时间内细胞体积增大，最终会不会涨破？
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3．哺乳动物细胞在0.9% NaCl溶液中能保持其正常形态。将兔的红细胞置于不同浓度NaCl溶液中，一段时间后制作临时装片，用显微镜观察并比较其形态变化。下列叙述正确的是(　　)
A．在高于0.9% NaCl溶液中，红细胞因渗透作用失水皱缩并发生质壁分离
B．在0.9% NaCl溶液中，红细胞形态未变是由于此时没有水分子进出细胞
C．在低于0.9% NaCl溶液中，红细胞因渗透作用吸水膨胀甚至破裂
D．渗透作用是指水分子从溶液浓度较高处向溶液浓度较低处进行的扩散
4．(不定项)将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质A溶液中，发现其原生质体(植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积变化趋势如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．0～4 h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内
B．0～1 h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等
C．2～3 h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压
D．0～1 h内液泡中液体的渗透压小于细胞质基质的渗透压
考点三　观察植物细胞的质壁分离和复原
1．实验原理
内因
外因：________和外界溶液存在浓度差，细胞能渗透吸水和失水。
2．实验材料：______的洋葱鳞片叶______细胞。
3．实验步骤及现象
4．实验结论
(1)当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞________，发生________________。
(2)发生质壁分离的细胞，当细胞液的浓度________外界溶液的浓度时，细胞________，发生质壁分离复原。
下图表示正在进行质壁分离的紫色洋葱细胞，请分析并回答相关问题：
(1)实验时一定要选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞吗？为什么选此细胞？
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(2)b的大小和颜色如何发生变化？
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(3)该实验无独立的对照组，为什么还叫对照实验？
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(4)c处的溶液是什么？
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5．下列有关“探究植物细胞的吸水和失水”实验的分析，正确的是(　　)
A．“原生质层比细胞壁的伸缩性大”是该实验依据的原理之一
B．引流蔗糖溶液时最好把临时装片放在实验桌上进行操作
C．滴入蔗糖溶液后可观察到洋葱鳞片叶外表皮细胞体积明显缩小
D．把蔗糖溶液换成KNO3溶液一定能观察到质壁分离自动复原现象
6．(2023·江苏苏州高三模拟)用物质的量浓度为2 mol/L的乙二醇溶液和2 mol/L的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞，观察细胞的质壁分离现象，得到其原生质体体积变化情况如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．2 min后，处于蔗糖溶液中的植物细胞其细胞壁与原生质层之间充满了蔗糖溶液
B．前2 min，处于蔗糖溶液中的植物细胞吸水能力不断增强
C．c点的出现是由于乙二醇进入了植物细胞
D．所有植物细胞均可发生质壁分离
归纳提升　植物细胞质壁分离实验的应用
(1)判断成熟植物细胞是死细胞还是活细胞
(2)测定细胞液浓度范围
(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度大小
(4)比较未知浓度溶液的浓度大小
(5)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)
1．(2022·浙江6月选考，11)“观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原”实验中，用显微镜观察到的结果如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．由实验结果推知，甲图细胞是有活性的
B．与甲图细胞相比，乙图细胞的细胞液浓度较低
C．丙图细胞的体积将持续增大，最终涨破
D．若选用根尖分生区细胞为材料，质壁分离现象更明显
2．(2022·全国甲，2)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c
C．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
3．(2021·广东，13)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
4．(2022·湖南，10)原生质体(细胞除细胞壁以外的部分)表面积大小的变化可作为质壁分离实验的检测指标。用葡萄糖基本培养基和NaCl溶液交替处理某假单孢菌，其原生质体表面积的测定结果如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．甲组NaCl处理不能引起细胞发生质壁分离，表明细胞中NaCl浓度≥0.3 mol·L－1
B．乙、丙组NaCl处理皆使细胞质壁分离，处理解除后细胞即可发生质壁分离复原
C．该菌的正常生长和吸水都可导致原生质体表面积增加
D．若将该菌先65 ℃水浴灭活后，再用NaCl溶液处理，原生质体表面积无变化
1．判断关于动物细胞和植物细胞吸水和失水的叙述
(1)洋葱鳞片叶细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成(　　)
(2)“海水稻”根细胞的细胞液浓度高于普通水稻根细胞的细胞液浓度(　　)
(3)质壁分离过程中，洋葱鳞片叶表皮细胞的细胞液的渗透压大于细胞质基质的渗透压(　　)
2．判断关于质壁分离和复原探究实验的叙述
(1)“观察植物质壁分离与复原”实验中，至少需要对装片进行三次观察(　　)
(2)实验中吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体，以免污染显微镜镜头(　　)
(3)利用洋葱根尖分生组织和添加胭脂红的蔗糖溶液进行实验，现象更加明显(　　)
(4)质壁分离过程中，原生质层先在角隅处脱离细胞壁(　　)
(5)选用黑藻成熟叶片进行实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察(　　)
(6)质壁分离复原过程结束时，细胞内外溶液的浓度相同(　　)
3．填空默写
(1)(必修1 P62)渗透作用：水分子(或其他溶剂分子)通过________的扩散。
(2)(必修1 P62)如果半透膜两侧存在________，渗透的方向就是水分子____________________
_______________________________________________________________________________。
(3)(必修1 P63)原生质层：________________________________________________________。
(4)(必修1 P65)当细胞不断失水时，由于________________________________，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来。

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