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(共45张PPT)
第二单元 细胞的基本结构和物质的运输
第4课时 水分进出细胞的原理
考点3：观察植物细胞的质壁分离和复原
考点1：渗透作用及其现象分析
考点2：动物细胞和植物细胞的吸水和失水
课标要求
阐明细胞膜具有选择透过性。
考点1
渗透作用及其现象分析
1.渗透作用
半透膜
半透膜
归纳 夯实必备知识
2.渗透装置
概念辨析
渗透作用是指水分子（或其他溶剂分子）从相对含量高的地方向相对含量低的地方通过半透膜扩散的过程。
渗透压：溶液中单位体积溶质微粒对水的吸引力。
单位体积溶质微粒越多,对水的吸引力越大,溶液渗透压越高；反之，溶液渗透压越低。一般而言，溶液中物质的量浓度越高，渗透压越大
渗透作用是扩散作用的一种特殊形式。
渗透作用必须有选择透过性膜(半透膜)，扩散则不一定需要；扩散适用于各种物质，渗透仅指溶剂分子。
渗透作用与扩散作用
渗透压与物质的量浓度（摩尔质量的大小）
(1)液面上升的原因：____________________________________________
__________________________________________________。
(2)液面不会一直上升的原因：
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
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。
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.渗透装置及现象分析
有
>
液面高的一侧的溶液浓度高于液面低的一侧的溶液浓度
(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
n=m/M
右管加酶后麦芽糖被水解成单糖（葡萄糖），分子数目增多，渗透压升高，吸水能力增强。
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
B
突破 强化关键能力
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。
还有果糖
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
突破 强化关键能力
A
D
3.(2023·广东六校联考)某兴趣小组用图甲研究渗透作用，a和b均为蔗糖溶液，c允许单糖通过。图乙为实验结果。下列说法正确的是(　　)
A.烧杯中蔗糖溶液浓度大于漏斗中蔗糖溶液
浓度
B.若t2时刻烧杯中加入蔗糖酶，则Δh最终
将变小
C.t2时刻半透膜两侧蔗糖溶液浓度相同
D.若t2时刻漏斗中加入蔗糖酶，则Δh将先变大后变小
变式训练
大于
则Δh将先变小后变大，最终将变大
漏斗与烧杯的液面不一样高，膜两侧溶液浓度不相等
t2时刻漏斗中加入蔗糖酶，蔗糖分解为单糖，漏斗内溶液浓度会先上升，由于c允许单糖通过，继而漏斗内溶液浓度会下降
考点2
动物细胞和植物细胞的吸水和失水
动物细胞也能渗透吸水，细胞膜相当于 。


类比推理
细胞膜
水
如果将装置中的漏斗换成动物细胞，还会不会发生渗透作用呢？
半透膜
1.动物细胞的吸水和失水
渗透作用
条件
半透膜两测溶
液存在浓度差
←细胞膜
细胞质
外界溶液
具有半透膜
现象
外界溶液浓度＜细胞质浓度，
外界溶液浓度＞细胞质浓度，
外界溶液浓度=细胞质浓度，
处于动态平衡
细胞吸水膨胀（甚至涨破）
细胞失水皱缩（失水过多可能死亡）
细胞维持正常形态，水分子进出细胞
归纳 夯实必备知识
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
原生质体？
归纳 夯实必备知识
2.成熟植物细胞的吸水和失水
细胞膜
细胞液
外界溶液
细胞质
液泡膜
←原生质层
渗透作用
条件
半透膜两测溶液存在浓度差
具有半透膜
考点二 动物细胞和植物细胞的吸水和失水
归纳 夯实必备知识
(1)外界溶液浓度＞细胞液浓度，
细胞失水，发生质壁分离现象：
(2)外界溶液浓度＜细胞液浓度，
细胞吸水略微膨胀，失水的细胞发生质壁分离复原
(3)外界溶液浓度=细胞液浓度，
水分子进出平衡，细胞保持原态
考点二 动物细胞和植物细胞的吸水和失水
2.成熟植物细胞的吸水和失水
考点二 动物细胞和植物细胞的吸水和失水
归纳 夯实必备知识
提示：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。
半透膜 选择透过性膜
实例 玻璃纸 细胞膜
透过原理
联系
半透膜的孔隙的大小，比孔隙小的离子和小分子可以自由通过，比孔隙大的分子不能通过
主要是膜上转运蛋白的种类和数量，能与转运蛋白特定部位结合的离子和分子可以通过
选择透过性膜一定是半透膜
半透膜不一定是具有生物活性的选择透过性膜
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
比较半透膜和选择透过性膜
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。
不一定。
1)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；
2)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。
归纳 夯实必备知识
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。
　会出现图甲所示的现象。
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
细胞吸水 动态平衡 细胞失水
(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？
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。
细胞吸水 动态平衡 细胞失水
(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？
细胞不会涨破，因为植物细胞有细胞壁的保护。
细胞吸水 动态平衡 细胞失水
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
C
突破 强化关键能力
从溶液浓度较低处向溶液浓度较高处进行扩散
4.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大于细胞质基质的渗透压
C
突破 强化关键能力
2～3 h内细胞正在吸水
0～1 h内细胞正在失水
发生质壁分离，细胞失水， 小于
细胞壁的伸缩性比原生质体小
考点3
观察植物细胞的质壁分离和复原
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
归纳 夯实必备知识
1.实验原理
？
2.实验材料
→有紫色大液泡，便于观察
紫色洋葱鳞片叶外表皮
注意：
1、不能用未成熟的细胞，
如根尖分生区细胞
没有大液泡
2、可以用绿色植物的叶肉细胞，如黑藻叶片
黑藻叶片细胞
质壁分离
归纳 夯实必备知识
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
实验结论
原生质层是不是相当于一层半透膜？
原生质层相当于一层半透膜
①制作临时装片, 观察植物细胞 正常形态 ；
②将植物细胞浸润在 较高浓度的蔗糖溶液中，观察；
③再将植物细胞浸润在 清水 中，观察。
①细胞的正常形态
②高浓度蔗糖溶液中
③在清水中
探究性实验一般流程
设计
方案
预期结果
①在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变小，细胞皱缩；
②在清水中植物细胞的中央液泡会变大，细胞膨胀。
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
提醒　本实验中存在两组对照实验，实验组和对照组在同一装片中先后进行，属于自身对照。全程低倍镜观察
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
归纳 夯实必备知识
观察植物细胞的质壁分离和复原实验
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？
　不一定。因为此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？
　b逐渐变小，颜色逐渐加深。
拓展 提升科学思维
(3)该实验无独立的对照组，为什么还叫对照实验？
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？
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
A
突破 强化关键能力
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
细胞壁的伸缩性较小，细胞体积变化不明显
放在显微镜的载物台
6.(2023·北京丰台区高三模拟)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
D
根尖分生区细胞
【情境推理·探究】
7.将若干生理状况基本相同、长度为4 cm的鲜萝卜条分为四组，分别置于清水(对照组)和浓度相同的三种溶液中(实验组)，尿素溶液、KNO3溶液和蔗糖溶液分别编号为1、2、3组。测量每组萝卜条的平均长度，结果如下图。据图分析回答下列问题。
(1)实验组中是否都发生了质壁分离和复原现象？说出判断依据是__________________________________________________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
______________________________________________。
【考点速览 诊断】
(1)观察植物细胞吸水和失水时，可用蔗糖溶液处理紫色洋葱鳞片叶外表皮。(2021·全国乙卷，2D)( )
(2)质壁分离过程中，黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小。
(2020·山东卷，3C)( )
质壁分离过程中，细胞液浓度增大，吸水能力增大。
(3)可以用大蒜根尖分生区细胞作实验材料来观察细胞的质壁分离与复原。(2020·全国卷Ⅰ，4A)( )
　根尖分生区细胞没有大液泡，不适合作此实验材料。
√
×
×
(4)需要高倍显微镜下才能观察到洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离。(2019·海南卷，7C)( )
　整个实验过程只需低倍镜即可。
(5)用黑藻叶片进行质壁分离实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察。(2014·全国卷Ⅰ，4B)( )
黑藻叶肉细胞液泡无颜色，叶绿体的存在有利于观察。
×
×
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
A
真题演练
乙图细胞失水，细胞液浓度较高
从甲到乙发生了质壁分离现象
有细胞壁的限制
根尖分生区细胞无中央大液泡
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
C
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
A
①处细胞吸水量少于③处细胞
4.(2020·全国Ⅱ，5)取某植物的成熟叶片，用打孔器获取叶圆片，等分成两份，分别放入浓度(单位为g/mL)相同的甲糖溶液和乙糖溶液中，得到甲、乙两个实验组(甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍)。水分交换达到平衡时，检测甲、乙两组的溶液浓度，发现甲组中甲糖溶液浓度升高。在此期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换。据此判断，下列说法错误的是
A.甲组叶细胞吸收了甲糖溶液中的水使甲糖溶液浓度升高
B.若测得乙糖溶液浓度不变，则乙组叶细胞的净吸水量为零
C.若测得乙糖溶液浓度降低，则乙组叶肉细胞可能发生了质壁分离
D.若测得乙糖溶液浓度升高，则叶细胞的净吸水量乙组大于甲组
D
5.(2021·江苏，12)采用紫色洋葱鳞片叶外表皮进行质壁分离实验，下列相关叙述正确的是
A.用镊子撕取的外表皮，若带有少量的叶肉细胞仍可用于实验
B.将外表皮平铺在洁净的载玻片上，直接用高倍镜观察细胞状态
C.为尽快观察到质壁分离现象，应在盖玻片四周均匀滴加蔗糖溶液
D.实验观察到许多无色细胞，说明紫色外表皮中有大量细胞含无色液泡
A
6.(2023·湖北武汉调研)下列有关洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离和复原的叙述，正确的是(　 )
A.处于质壁分离状态的细胞，细胞液浓度小于外界溶液浓度
B.置于KNO3溶液中的细胞一定能发生质壁分离和自动复原
C.细胞质壁分离过程中，细胞液浓度逐渐增大，细胞的吸水能力也逐渐增强
D.观察细胞的质壁分离和复原时，可先加清水，再加一定浓度的蔗糖溶液
C
C
7.(2023·河北石家庄检测)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，有关操作及观察结果如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.保卫细胞的吸水能力A>B
B.质壁分离现象最可能出现在A所在的
观察视野中
C.保卫细胞的细胞液浓度B>A
D.推测两种蔗糖溶液浓度高低为甲>乙
B
8.(2021·重庆卷，20)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，实验结果见下图。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

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