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第1节　被动运输
第1课时　水进出细胞的原理
[学习目标]　1.通过构建渗透作用的相关模型，强化科学思维。2.通过“探究植物细胞的吸水和失水”的实验，掌握科学探究的一般程序。
一、渗透作用
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．方向：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。
任务一：渗透作用发生的条件
根据教材P62“问题探讨”中的渗透现象示意图，回答下列问题：
(1)漏斗管内的液面升高的原因：由于单位体积的清水中水分子数多于蔗糖溶液中的水分子数，因此单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子数多于由蔗糖溶液进入清水的水分子数。
(2)漏斗管内的液面不会一直升高的原因：管内的水柱产生的压力会加快漏斗中的水分子向外扩散的速度，最终膜两侧水分子扩散的速度达到平衡，液面不再上升。
(3)渗透装置中，当漏斗内的溶液不再上升时，半透膜两侧的溶液浓度是否相同？为什么？
提示　不相同。漏斗内溶液浓度仍然高，由于漏斗管内液面升高形成的静水压会阻止水分子由低浓度一侧向高浓度一侧扩散，故半透膜两侧溶液浓度关系仍是漏斗内溶液浓度高于烧杯中清水的浓度。
(4)如果用纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面会不会升高？为什么？
提示　不会。原因是纱布是全透性的，水分子和蔗糖分子都能通过。
(5)如果烧杯内不是清水，而是同等浓度的蔗糖溶液，漏斗管内的液面会不会升高？为什么？
提示　不会。半透膜两侧溶液的浓度相等时，单位时间内透过半透膜进入长颈漏斗的水分子数量等于渗出的水分子数量。
1．渗透作用具备的两个条件
(1)具有半透膜；(2)膜两侧溶液存在浓度差。
2．水分子的运动规律
(1)水的运输方向：从含水量高的一侧向含水量低的一侧运输。
(2)半透膜两侧的水分子进行双向运动，液面变化是由水分子双向运动差异所导致的。
(3)当液面高度不再变化时，水分子仍进出半透膜，但进出达到平衡。
3．渗透平衡≠浓度相等
渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态，既不可看作没有水分子移动，也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。渗透平衡后，溶液浓度高的一侧液面高(反之亦然，即液面高的一侧溶液浓度也高)；浓度差越大，液面高度差也越大。
1.某科研小组设计如图所示的渗透装置，其中蔗糖不能透过半透膜，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，液面不动(渗透平衡)时液面差为Δh。下列说法正确的是(　　)
A．渗透平衡后S1和S2浓度的大小关系为S1＝S2
B．渗透平衡后无水分子通过半透膜
C．漏斗中溶液液面上升速率逐渐加快
D．向漏斗内加适量清水Δh将变小
答案　D
解析　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，渗透平衡时液面差为Δh，此时S1和S2浓度的大小关系为S1＞S2，A错误；渗透平衡后水分子依然进出半透膜，只不过进出半透膜的水分子的量相等，B错误；S1溶液浓度大于S2，所以漏斗中溶液液面上升，但随着液面高度差的增大，液面上升速率逐渐减慢，C错误；向漏斗内加适量清水，S1的浓度会变得更小，则两种蔗糖溶液的浓度差变小，达到渗透平衡后Δh将变小，D正确。
2.如图实验装置中，半透膜只允许水分子和单糖分子透过，向a侧加入质量分数为5%的蔗糖溶液，向b侧加入质量分数为5%的葡萄糖溶液，初始状态如图。则下列关于液面的变化及相关叙述正确的是(　　)
A．a侧先降后升，b侧先升后降
B．a侧先升后降，b侧先降后升
C．当液面最终停止变化时，半透膜两侧溶液浓度相等
D．当液面最终停止变化时，b侧浓度高于a侧
答案　A
解析　本实验中的半透膜只允许葡萄糖、水分子透过，而蔗糖分子不能透过。相同质量分数的葡萄糖溶液和蔗糖溶液，由于葡萄糖的相对分子质量较小，其物质的量浓度就较大，水分子和葡萄糖都能透过半透膜，但分子小得多的水分子渗透速率要快得多。刚开始时水分子向物质的量浓度较大的葡萄糖溶液一侧渗透，所以b侧液面高于a侧液面。之后葡萄糖也逐渐透过半透膜到达a侧，使a侧浓度升高，水又反向渗透，a侧液面又高于b侧液面。因此，a侧先降后升，b侧先升后降。由于静水压的作用，当液面最终停止变化时，b侧浓度低于a侧。
归纳整合　(1)渗透系统的溶液浓度
研究渗透作用时溶液浓度是指物质的量浓度而非质量浓度：如质量分数为10%的葡萄糖溶液和质量分数为10%的蔗糖溶液，质量浓度相同，但葡萄糖溶液的物质的量浓度大，故水由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。
(2)渗透现象中液面变化的判断方法
半透膜两侧分别为浓度不同的溶液A、B，有以下三种情况：
①若A侧溶质(如葡萄糖等)可以通过半透膜，B侧溶质不能通过半透膜，则最终B侧液面升高。
②若A侧和B侧溶质是同种物质且均不能通过半透膜，则浓度高的一侧液面升高。
③若A、B两侧溶液的溶质均能通过半透膜，则两侧不存在高度差。
二、水进出细胞的原理
1．动物细胞的吸水和失水
(1)条件及现象
过程 条件 现象
吸水 外界溶液的浓度＜细胞质的浓度
失水 外界溶液的浓度＞细胞质的浓度
平衡 外界溶液的浓度＝细胞质的浓度
(2)动物细胞的细胞膜相当于半透膜。
2．植物细胞的吸水和失水
(1)成熟植物细胞的结构
植物细胞内的液体环境主要是指液泡里面的细胞液。水进出细胞主要是指水经过原生质层进出液泡。
(2)原理和现象
①原理：植物细胞通过渗透作用吸水和失水。
②现象
a．外界溶液浓度>细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离。
b．外界溶液浓度<细胞液浓度时，细胞吸水，已经质壁分离的细胞发生质壁分离复原。
(3)植物细胞发生质壁分离与复原的原因
3．探究植物细胞的吸水和失水实验
(1)实验材料：紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞，具有中央大液泡，细胞液呈紫色，便于观察。
(2)实验流程
判断正误
(1)当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破(　　)
(2)植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成(　　)
(3)在“探究植物细胞的吸水和失水”实验操作中，共涉及三次显微镜观察，第一次用低倍镜观察，第二、三次用高倍镜观察(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×
提示　(1)不一定；因为红细胞吸水膨胀后细胞内的溶液浓度也会下降，如果外界溶液浓度不是很低，有可能细胞内的溶液浓度下降后与外界溶液的浓度达到平衡，此时，红细胞将不再吸水。(2)植物细胞的原生质层由细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质组成。(3)在该实验操作中，三次都是用低倍镜进行观察。
任务二：探究植物细胞的吸水和失水
1．选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞作为实验材料的原因是什么？
提示　紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡呈现紫色，易于观察实验现象。
2．本实验进行了几次显微观察？其目的是什么？
提示　进行了3次显微观察；目的是进行前后对照，以便对照细胞处理前后的状态变化。
3．有同学认为使用的蔗糖溶液的浓度越高实验效果越好，你同意该同学的想法吗？
提示　不同意；因为蔗糖溶液的浓度过高会导致细胞失水过多死亡，从而不能观察到质壁分离复原现象。
4．细胞液中物质的浓度对于维持细胞的生命活动非常重要。现提供紫色洋葱鳞片叶表皮细胞，请设计实验，测定该细胞的细胞液的浓度相当于多少质量分数的蔗糖溶液，并写出实验思路。
提示　可以配制出一系列浓度梯度的蔗糖溶液，将紫色洋葱鳞片叶表皮细胞置于配好的各种浓度的蔗糖溶液中，适当时间后用显微镜观察细胞质壁分离情况。记录刚好发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，以及刚好尚未发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，据此推算出细胞液浓度应介于这两个浓度之间。
1．质壁分离及复原现象发生的条件
(1)从细胞角度分析
①死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不能发生质壁分离及复原现象。
②具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离及复原现象。
(2)从溶液角度分析
①在一定浓度的溶液(溶质不能透过膜)中只发生质壁分离现象，不能发生自动复原现象(只有用清水或低渗溶液处理，方可复原)。
②在一定浓度的溶液(溶质可透过膜)中发生质壁分离后可自动复原，如甘油、尿素、乙二醇、KNO3溶液等。
③在高浓度溶液中质壁分离现象明显，但溶液浓度过高时不能发生质壁分离复原现象，因为溶液浓度过高，细胞会因过度失水而死亡。
④盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适于做质壁分离实验的溶液。
2．本实验中的对照设置
本实验存在两组对照实验，均为自身对照。自身对照指对照组和实验组在同一研究对象上进行、实验前后之间的对照。
3．质壁分离及复原现象的拓展应用
(1)判断细胞的活性
待测细胞＋蔗糖溶液
(2)测定细胞液浓度的范围
待测细胞＋一系列浓度梯度的蔗糖溶液分别镜检，细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的两种外界溶液的浓度之间。
(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度
不同植物细胞＋同一浓度的蔗糖溶液镜检，比较刚发生质壁分离时所需时间的长短→判断细胞液浓度的大小(时间越短，细胞液浓度越小)。
(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)
成熟植物细胞＋不同种类溶液
3．如图1为光学显微镜下观察到的某植物细胞质壁分离的实验结果图，图2为质壁分离及其复原实验流程图。下列说法正确的是(　　)
A．图1细胞若继续发生质壁分离，则该细胞的吸水能力减弱
B．图1所示结果只能在图2中c处观察到
C．增大蔗糖溶液的浓度会使第二次观察(d)和第三次观察(f)实验效果更明显
D．该实验用显微镜主要观察原生质层的位置、液泡的颜色和大小等
答案　D
解析　图1细胞若继续发生质壁分离，细胞失水，则该细胞的吸水能力不断增强，A错误；图1所示结果可能处于质壁分离过程中或者平衡状态，也可能处于质壁分离复原过程中，因此可能在图2的c处或e处观察到，B错误；适当增大蔗糖溶液的浓度，使蔗糖溶液与细胞液的浓度差变大，质壁分离的速度加快，但如果蔗糖溶液浓度过高，会导致细胞因失水过多而死亡，不会发生质壁分离复原现象，C错误。
4．(2023·桂林高一检测)用物质的量浓度为2 mol·L－1的乙二醇溶液和同物质的量浓度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(植物细胞除去细胞壁后剩余的部分)体积变化情况，如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
A．在蔗糖溶液中，植物细胞体积明显逐渐减小
B．在d点时，蔗糖溶液中仍有水分子进出植物细胞
C．在0～240 s内，乙二醇没有通过细胞膜进入细胞内
D．在c点与a点代表体积相等时，推测植物细胞液浓度相同
答案　B
解析　在蔗糖溶液中，由于细胞失水，原生质体的体积明显缩小，但细胞壁伸缩性较小，细胞体积没有明显变化，A错误；水分子进出细胞的行为任何时刻都可发生，d点进出达到平衡，B正确；0～240 s内，乙二醇通过细胞膜进入细胞内，导致细胞液浓度增大，细胞吸水导致质壁分离自动复原，C错误；c点相比a点，有部分乙二醇进入了细胞，c点的原生质体体积和a点的体积相等，但由于细胞壁的限制，二者的细胞液浓度未必相等，D错误。
第1～2题，每题5分；第3～12题，每题6分，共70分。
题组一　渗透现象及原理分析
1．图甲是发生渗透作用时的初始状态，图乙是较长时间之后，漏斗内外的水分子达到动态平衡时的状态。下列有关叙述错误的是(　　)
A．图甲中③为半透膜，水分子能自由通过
B．图甲中溶液②的浓度大于溶液①的浓度
C．图乙中溶液①的浓度与溶液②的浓度相等
D．图甲中溶液①和②浓度差越大，则图乙中的水柱越高
答案　C
解析　在图乙中，高出液面的水柱所产生的压力与渗透压达到平衡，此时漏斗内溶液②的浓度应比溶液①的浓度高。
2．某同学为探究膜的通透性而设计了如图所示的渗透装置，开始时烧杯内的液面和长颈漏斗内的液面相平。在长颈漏斗内液面上升的过程中(　　)
A．液面上升的速率先加快后减慢最终维持稳定
B．水分子只能透过半透膜从清水进入蔗糖溶液
C．当半透膜两侧液体浓度相等时，水分子不再通过半透膜扩散
D．当半透膜两侧水分子进出速率相等时，长颈漏斗内液面最高
答案　D
解析　在长颈漏斗内液面上升的过程中，漏斗内蔗糖溶液的浓度逐渐减小，液面上升的速率逐渐减慢，最终维持稳定，A错误；在长颈漏斗内液面上升的过程中，有水分子透过半透膜从清水进入蔗糖溶液，也有水分子透过半透膜从蔗糖溶液进入清水，只是水分子进入蔗糖溶液的数目多，出来的少，B错误；由于蔗糖分子不能透过半透膜，半透膜两侧液体浓度不会相等，C错误。
3．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．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．达到平衡后，水分子将不再发生移动
答案　D
解析　本实验中相当于渗透装置中的半透膜的是壳膜，A正确；由于壳膜内的浓度大于外界溶液的浓度，外界水分子透过壳膜进入壳膜内的蔗糖溶液中，导致蛋壳下沉，吃水线低于烧杯的水面，B正确；若将清水换为质量分数为15%的NaCl溶液，由于壳膜内的浓度小于外界溶液的浓度，壳膜内的水分子就透过壳膜进入壳膜外，导致蛋壳上浮，由于Na＋和Cl－都可以通过壳膜进入壳膜内的蔗糖溶液中，导致壳膜内溶液浓度升高，壳膜外的水分子就透过壳膜进入壳膜内，导致蛋壳下沉，C正确；水分子进出壳膜达到平衡时，水分子仍进出壳膜，D错误。
题组二　水进出细胞的原理
4．将家兔红细胞甲、乙、丙(细胞内部溶液浓度相等)分别置于三种不同浓度(a、b、c)的溶液中，水分子的跨膜运输示意图如下(箭头方向表示水分子的进出，箭头粗细表示水分子出入的多少)。下列说法正确的是(　　)
A．据图可知，三种溶液浓度c＜b＜a
B．甲细胞发生了渗透吸水现象
C．光学显微镜下可以观察到乙细胞有水分子进出
D．如果把丙细胞换成洋葱表皮细胞，则其会涨破
答案　A
解析　由图分析可知，甲细胞处于高浓度溶液中，细胞失水量大于吸水量，甲细胞发生了渗透失水现象，B错误；光学显微镜下可观察到细胞体积的变化，不能观察到水分子的进出，C错误；若把丙细胞换成洋葱表皮细胞，植物细胞膜外有细胞壁，对细胞起支持和保护作用，则该细胞不会涨破，D错误。
5．下列有关植物细胞质壁分离实验的叙述，错误的是(　　)
A．与白色花瓣相比，采用红色花瓣有利于实验现象的观察
B．若用黑藻叶片进行实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察
C．用紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同
D．若用紫色洋葱鳞片叶外表皮做实验，只要用低倍镜观察，可不必用高倍镜
答案　B
解析　红色花瓣细胞的液泡呈现红色，比白色花瓣更便于观察质壁分离现象，A正确；黑藻叶片的叶肉细胞中，液泡无色，叶绿体的存在使原生质层呈现绿色，有利于实验现象的观察，B错误；紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位的细胞，其细胞液浓度不一定相同，用相同浓度的外界溶液进行质壁分离实验时，观察到的质壁分离程度可能不同，C正确；紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞体积较大，低倍镜下即可观察到质壁分离现象，不需要用高倍显微镜，D正确。
6．在“探究植物细胞的吸水和失水”实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察(如图所示)。下列有关叙述正确的是(　　)
A．第一次观察时容易看到紫色大液泡和较大的无色细胞质基质区域
B．第二次观察时可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处
C．吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体，以免污染镜头
D．为了节约实验时间，通常可以省略第一次显微镜观察步骤
答案　B
解析　第一次观察时不能观察到较大的细胞质基质，可观察到紫色大液泡；吸水纸的作用是引流，目的是使蔗糖溶液或清水通过洋葱鳞片叶，使其发生质壁分离或质壁分离复原；第一次显微镜观察是为了对照，不能省略。
7．(2024·巴中高一期末)如图是某同学用洋葱紫色鳞片的外表皮做“探究植物细胞的吸水与失水”实验中所观察到的细胞图，下列叙述正确的是(　　)
A．图中①②⑥组成了细胞的原生质层
B．图中细胞处于质壁分离状态，此时⑥处的浓度一定大于⑦处的浓度
C．图中①是细胞壁，⑥中充满了外界溶液
D．图中⑦是细胞液，在细胞发生质壁分离过程中，其颜色逐渐变浅
答案　C
解析　图中②细胞膜、④液泡膜、⑤细胞膜和液泡膜之间的细胞质构成原生质层，相当于半透膜，A错误；由于无法确定图中细胞是正在发生质壁分离还是正在发生质壁分离复原或者是处于动态平衡中，因此无法确定⑥⑦处的浓度大小，B错误；图中①细胞壁具有全透性，因此⑥中充满了外界溶液，C正确；图中⑦是细胞液，在细胞发生质壁分离过程中，细胞失水，其颜色逐渐加深，D错误。
8．(2023·芜湖高一期末)下列各项中通过质壁分离的实验不能证明的是(　　)
A．成熟细胞的死活
B．能否发生渗透作用
C．原生质层和细胞壁的伸缩性大小
D．原生质层的组成
答案　D
解析　只有活细胞才能发生质壁分离，死细胞是不能发生质壁分离的，所以通过质壁分离实验可以判断成熟植物细胞的死活，A不符合题意；质壁分离和质壁分离复原实验的原理是渗透作用，B不符合题意；质壁分离实验无法探究出原生质层的组成，D符合题意。
9.如图所示，容器甲中含0.02 mol ·L－1蔗糖，0.03 mol ·L－1尿素；容器乙中含0.01 mol ·L－1蔗糖，0.05 mol ·L－1尿素。甲、乙间隔一层半透膜。第一种情况：半透膜只允许水分子通过；第二种情况：半透膜允许水分子和尿素分子通过。当达到动态平衡时，这两种情况下的液面高度分别是(　　)
A．一样高，甲高于乙 B．乙高于甲，不能确定
C．乙高于甲，甲高于乙 D．一样高，不能确定
答案　C
解析　第一种情况：半透膜只允许水分子通过，则甲侧溶液中总的物质的量浓度低于乙侧溶液中总的物质的量浓度，乙侧的渗透压高于甲侧，故最终乙侧液面高于甲侧。第二种情况：半透膜允许水分子和尿素分子通过，那么最终半透膜两侧的尿素浓度相等，但是甲侧中的蔗糖溶液浓度大于乙侧，故最终甲侧液面高于乙侧。
10．假如将甲、乙两个植物细胞分别放入蔗糖溶液和甘油溶液中，两种溶液的浓度均比细胞液的浓度高，在显微镜下连续观察，可以预测甲、乙两细胞的变化是(　　)
A．甲、乙两细胞发生质壁分离后，不发生质壁分离复原
B．甲、乙两细胞都发生质壁分离，但乙细胞很快发生质壁分离复原
C．只有乙细胞发生质壁分离，但不会发生质壁分离复原
D．甲、乙两细胞均发生质壁分离，随后都很快发生质壁分离复原
答案　B
解析　因两种溶液的浓度均比细胞液的浓度高，所以植物细胞会失水发生质壁分离，而甘油可以进入植物细胞内，使细胞内的浓度增大，从而又吸水发生质壁分离复原。
11．现将某植物三种成熟叶肉细胞a、b、c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(细胞都有活性)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的细胞液浓度小于细胞a的细胞液浓度
D．上述实验表明同一植物不同成熟叶肉细胞的细胞液浓度可以不同
答案　B
解析　由于细胞b在水分交换达到平衡时细胞的体积增大，说明细胞吸水，则水分交换前，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度，A合理；细胞a未发生变化，水分交换前，细胞a的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度；细胞c发生了质壁分离，细胞失水，水分交换前，细胞c的细胞液浓度小于外界蔗糖溶液的浓度，结合A项分析可知，水分交换前细胞液浓度大小关系为细胞b>细胞a>细胞c，B不合理；水分交换达到平衡时，细胞a未发生变化，说明其细胞液浓度与外界蔗糖溶液浓度相等，虽然细胞内外溶液浓度相同，但细胞c失水后外界蔗糖溶液的浓度减小，因此，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合理。
12．图甲表示一个渗透作用的装置，将半透膜袋(只有水分子可以透过)缚于玻璃管的下端，半透膜袋内装有60 mL质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液；图乙表示放置在某溶液中的植物细胞失水量的变化情况。下列有关叙述正确的是(　　)
A．图甲中，若将质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液换为0.3 g/mL的葡萄糖溶液，玻璃管内液面高度会升高
B．图甲中，若将清水换为0.1 g/mL的蔗糖溶液，玻璃管内液面不再变化时，半透膜两侧的溶液浓度相等
C．图乙表示植物细胞在某溶液中处理10 min内发生质壁分离，10 min后发生质壁分离复原
D．图乙中植物细胞所处外界溶液可能是0.3 g/mL的蔗糖溶液
答案　A
解析　葡萄糖的相对分子质量小于蔗糖，与0.3 g/mL的蔗糖溶液相比，0.3 g/mL的葡萄糖溶液中溶质颗粒数目更多，所以若将质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液换为0.3 g/mL的葡萄糖溶液，玻璃管内液面高度会升高，A正确；玻璃管外的溶液浓度低，水分子会渗透进玻璃管，使管内液面升高，当玻璃管液面不再发生变化时，高出液面的水柱会产生压力，故管外溶液浓度依然低于管内，B错误；图乙表示的植物细胞在某溶液中处理的10 min内处于质壁分离状态，但从a点细胞的失水量开始减少，说明此时细胞已经开始吸水，到10 min时，细胞已经处于复原的状态，C错误；图乙植物细胞在某溶液中先失水，一定时间后又吸水，说明该物质能够进入细胞，因此该溶液不是蔗糖溶液，D错误。
13．(18分)成熟的植物细胞具有中央大液泡，可与外界溶液构成渗透系统进行渗透吸水或渗透失水。如图甲表示渗透装置吸水示意图，图乙表示图甲中液面上升的高度与时间的关系，图丙表示成熟植物细胞在某外界溶液中的一种状态(此时细胞有活性)。请回答下列问题：
(1)由图甲漏斗液面上升可知，实验初始时c两侧浓度大小是a________b。由图乙可知，漏斗中溶液吸水速率在________，最终液面不再上升。当液面不再上升时，因为漏斗内液柱有压力作用，c两侧浓度大小是a________b。
(2)图丙中的③④⑤组成的结构名称是______________，该结构相当于图甲中的结构________(填字母)。结构②中充满着外界溶液，此时细胞液的浓度与外界溶液的浓度大小关系是______。
A．细胞液＞外界溶液 B．细胞液＜外界溶液
C．细胞液＝外界溶液 D．都有可能
(3)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入清水当中，发现细胞液泡体积增大，说明细胞在渗透吸水，细胞能否无限吸水？______，原因是__________________________________。
(4)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入低浓度的蔗糖溶液中，发现细胞没有发生质壁分离复原现象，可能的原因是____________________________________________________。
答案　(1)小于(或<)　下降(或减慢)　小于(或<)　(2)原生质层　c　D　(3)不能　细胞壁对原生质层有支持和保护的作用，且细胞壁的伸缩性有限　(4)质壁分离过程中，细胞过度失水，已经死亡
14．(12分)图a是发生质壁分离的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞示意图，图b是图a中结构②的亚显微结构示意图，A、B表示物质。请回答下列问题：
(1)图a中细胞的质壁分离是指细胞壁和______________(填名称)的分离。
(2)图b所示结构的功能复杂程度主要与____(填“A”或“B”)有关。图b中Ⅰ侧为图a中结构②的________侧。
(3)将形状、大小相同的红心萝卜A和红心萝卜B的幼根各5段，分别放在不同浓度的蔗糖溶液(甲～戊)中，一段时间后，取出红心萝卜A和B的幼根称重，结果如图c所示。据图分析：
①红心萝卜A比红心萝卜B的细胞液浓度______(填“高”或“低”)。
②在甲浓度的蔗糖溶液中加入适量的清水，一段时间后红心萝卜A的细胞液浓度会______(填“升高”或“降低”)。
③甲～戊蔗糖溶液浓度最大的是____。
答案　(1)原生质层　(2)A　外　(3)①高　②降低　③乙
解析　(2)图b表示细胞膜，细胞膜功能的复杂程度主要与蛋白质有关，蛋白质种类和数目越多，细胞膜的功能越复杂，A表示蛋白质。图b中Ⅰ侧含糖蛋白，为图a中结构②的外侧。(3)①由柱状图数据分析可知，在甲浓度的蔗糖溶液中，红心萝卜A的质量没变，而红心萝卜B质量因失水而减少；在戊浓度的蔗糖溶液中，红心萝卜B的质量没变而红心萝卜A质量因吸水而增加，据此推测红心萝卜A的细胞液浓度高于红心萝卜B。②在甲浓度的蔗糖溶液中加入适量的清水，一段时间后红心萝卜A吸水，其细胞液浓度降低。③据图可知，红心萝卜A和B在乙浓度的蔗糖溶液中质量均最小，说明在此蔗糖溶液中两者失水均最多，推测乙的蔗糖溶液浓度最大。(共77张PPT)
第1课时
水进出细胞的原理
第4章 细胞的物质输入和输出
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学习目标
1.通过构建渗透作用的相关模型，强化科学思维。
2.通过“探究植物细胞的吸水和失水”的实验，掌握科学探究的一般程序。
内容索引
一、渗透作用
二、水进出细胞的原理
课时对点练
渗透作用
一
1.概念：水分子(或其他溶剂分子)通过 的扩散，称为渗透作用。
2.方向：水分子从水的相对含量 的一侧向相对含量 的一侧渗透。
梳理　教材新知
半透膜
高
低
任务一：渗透作用发生的条件
根据教材P62“问题探讨”中的渗透现象示意图，
回答下列问题：
(1)漏斗管内的液面升高的原因：由于单位体积的
清水中水分子数 蔗糖溶液中的水分子数，
因此单位时间内由 进入 的水分子
数多于由 进入 的水分子数。
探究　核心知识
多于
清水
蔗糖溶液
蔗糖溶液
清水
(2)漏斗管内的液面不会一直升高的原因：管内的水柱产生的压力会加快漏斗中的水分子向____扩散的速度，最终膜两侧水分子扩散的速度达到 ，液面不再上升。
外
平衡
(3)渗透装置中，当漏斗内的溶液不再上升时，
半透膜两侧的溶液浓度是否相同？为什么？
提示　不相同。漏斗内溶液浓度仍然高，由于漏斗管内液面升高形成的静水压会阻止水分子由低浓度一侧向高浓度一侧扩散，故半透膜两侧溶液浓度关系仍是漏斗内溶液浓度高于烧杯中清水的浓度。
(4)如果用纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面会不会升高？为什么？
提示　不会。原因是纱布是全透性的，水分子和蔗糖分子都能通过。
(5)如果烧杯内不是清水，而是同等浓度的蔗糖溶液，漏斗管内的液面会不会升高？为什么？
提示　不会。半透膜两侧溶液的浓度相等时，单位时间内透过半透膜进入长颈漏斗的水分子数量等于渗出的水分子数量。
1.渗透作用具备的两个条件
(1)具有半透膜；(2)膜两侧溶液存在浓度差。
2.水分子的运动规律
(1)水的运输方向：从含水量高的一侧向含水量低的一侧运输。
(2)半透膜两侧的水分子进行双向运动，液面变化是由水分子双向运动差异所导致的。
(3)当液面高度不再变化时，水分子仍进出半透膜，但进出达到平衡。
核心归纳
3.渗透平衡≠浓度相等
渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态，既不可看作没有水分子移动，也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。渗透平衡后，溶液浓度高的一侧液面高(反之亦然，即液面高的一侧溶液浓度也高)；浓度差越大，液面高度差也越大。
核心归纳
1.某科研小组设计如图所示的渗透装置，其中蔗糖不能透过半透膜，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，液面不动(渗透平衡)时液面差为Δh。下列说法正确的是
A.渗透平衡后S1和S2浓度的大小关系为S1＝S2
B.渗透平衡后无水分子通过半透膜
C.漏斗中溶液液面上升速率逐渐加快
D.向漏斗内加适量清水Δh将变小
√
落实　思维方法
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，渗透平衡时液面差为Δh，此时
S1和S2浓度的大小关系为S1＞S2，A错误；
渗透平衡后水分子依然进出半透膜，只不过进
出半透膜的水分子的量相等，B错误；
S1溶液浓度大于S2，所以漏斗中溶液液面上升，但随着液面高度差的增大，液面上升速率逐渐减慢，C错误；
向漏斗内加适量清水，S1的浓度会变得更小，则两种蔗糖溶液的浓度差变小，达到渗透平衡后Δh将变小，D正确。
2.如图实验装置中，半透膜只允许水分子和单糖分子透过，向a侧加入质量分数为5%的蔗糖溶液，向b侧加入质量分数为5%的葡萄糖溶液，初始状态如图。则下列关于液面的变化及相关叙述正确的是
A.a侧先降后升，b侧先升后降
B.a侧先升后降，b侧先降后升
C.当液面最终停止变化时，半透膜两侧溶液浓度相等
D.当液面最终停止变化时，b侧浓度高于a侧
√
本实验中的半透膜只允许葡萄糖、水分子透过，而
蔗糖分子不能透过。相同质量分数的葡萄糖溶液和
蔗糖溶液，由于葡萄糖的相对分子质量较小，其物
质的量浓度就较大，水分子和葡萄糖都能透过半透
膜，但分子小得多的水分子渗透速率要快得多。刚开始时水分子向物质的量浓度较大的葡萄糖溶液一侧渗透，所以b侧液面高于a侧液面。之后葡萄糖也逐渐透过半透膜到达a侧，使a侧浓度升高，水又反向渗透，a侧液面又高于b侧液面。因此，a侧先降后升，b侧先升后降。由于静水压的作用，当液面最终停止变化时，b侧浓度低于a侧。
(1)渗透系统的溶液浓度
研究渗透作用时溶液浓度是指物质的量浓度而非质量浓度：如质量分数为10%的葡萄糖溶液和质量分数为10%的蔗糖溶液，质量浓度相同，但葡萄糖溶液的物质的量浓度大，故水由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。
归纳整合
(2)渗透现象中液面变化的判断方法
半透膜两侧分别为浓度不同的溶液A、B，有以下三种情况：
①若A侧溶质(如葡萄糖等)可以通过半透膜，B侧溶质不能通过半透膜，则最终B侧液面升高。
②若A侧和B侧溶质是同种物质且均不能通过半透膜，则浓度高的一侧液面升高。
③若A、B两侧溶液的溶质均能通过半透膜，则两侧不存在高度差。
归纳整合
水进出细胞的原理
二
过程 条件 现象
吸水 外界溶液的浓度 细胞质的浓度
失水 外界溶液的浓度 细胞质的浓度
平衡 外界溶液的浓度 细胞质的浓度
1.动物细胞的吸水和失水
(1)条件及现象
梳理　教材新知
＜
＞
＝
(2)动物细胞的细胞膜相当于 。
半透膜
2.植物细胞的吸水和失水
(1)成熟植物细胞的结构
植物细胞内的液体环境主要是指 里面的细胞液。水进出细胞主要是指水经过原生质层进出液泡。
伸缩性
细胞膜
细胞质
液泡膜
细胞液
半透膜
比较大
液泡
(2)原理和现象
①原理：植物细胞通过 作用吸水和失水。
②现象
a.外界溶液浓度 细胞液浓度时，细胞失水，发生 。
b.外界溶液浓度 细胞液浓度时，细胞吸水，已经质壁分离的细胞发生
。
渗透
>
质壁分离
<
质壁分离复原
(3)植物细胞发生质壁分离与复原的原因
半透膜
大
浓度差
3.探究植物细胞的吸水和失水实验
(1)实验材料：紫色洋葱鳞片叶 细胞，具有 ，细胞液呈 ，便于观察。
(2)实验流程
外表皮
中央大液泡
紫色
细胞壁
变小
变深
分离
变大
紧贴
(1)当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破(　　)
(2)植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成(　　)
×
×
提示　不一定；因为红细胞吸水膨胀后细胞内的溶液浓度也会下降，如果外界溶液浓度不是很低，有可能细胞内的溶液浓度下降后与外界溶液的浓度达到平衡，此时，红细胞将不再吸水。
提示　植物细胞的原生质层由细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质组成。
(3)在“探究植物细胞的吸水和失水”实验操作中，共涉及三次显微镜观察，第一次用低倍镜观察，第二、三次用高倍镜观察(　　)
×
提示　在该实验操作中，三次都是用低倍镜进行观察。
任务二：探究植物细胞的吸水和失水
1.选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞作为实验材料的原因是什么？
探究　核心知识
提示　紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡呈现紫色，易于观察实验现象。
2.本实验进行了几次显微观察？其目的是什么？
提示　进行了3次显微观察；目的是进行前后对照，以便对照细胞处理前后的状态变化。
3.有同学认为使用的蔗糖溶液的浓度越高实验效果越好，你同意该同学的想法吗？
提示　不同意；因为蔗糖溶液的浓度过高会导致细胞失水过多死亡，从而不能观察到质壁分离复原现象。
4.细胞液中物质的浓度对于维持细胞的生命活动非常重要。现提供紫色洋葱鳞片叶表皮细胞，请设计实验，测定该细胞的细胞液的浓度相当于多少质量分数的蔗糖溶液，并写出实验思路。
提示　可以配制出一系列浓度梯度的蔗糖溶液，将紫色洋葱鳞片叶表皮细胞置于配好的各种浓度的蔗糖溶液中，适当时间后用显微镜观察细胞质壁分离情况。记录刚好发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，以及刚好尚未发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，据此推算出细胞液浓度应介于这两个浓度之间。
核心归纳
1.质壁分离及复原现象发生的条件
(1)从细胞角度分析
①死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不能发生质壁分离及复原现象。
②具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离及复原现象。
核心归纳
(2)从溶液角度分析
①在一定浓度的溶液(溶质不能透过膜)中只发生质壁分离现象，不能发生自动复原现象(只有用清水或低渗溶液处理，方可复原)。
②在一定浓度的溶液(溶质可透过膜)中发生质壁分离后可自动复原，如甘油、尿素、乙二醇、KNO3溶液等。
③在高浓度溶液中质壁分离现象明显，但溶液浓度过高时不能发生质壁分离复原现象，因为溶液浓度过高，细胞会因过度失水而死亡。
④盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适于做质壁分离实验的溶液。
核心归纳
2.本实验中的对照设置
本实验存在两组对照实验，均为自身对照。自身对照指对照组和实验组在同一研究对象上进行、实验前后之间的对照。
核心归纳
3.质壁分离及复原现象的拓展应用
(1)判断细胞的活性
(2)测定细胞液浓度的范围
待测细胞＋一系列浓度梯度的蔗糖溶液分别镜检，细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的两种外界溶液的浓度之间。
核心归纳
(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度
不同植物细胞＋同一浓度的蔗糖溶液镜检，比较刚发生质壁分离时所需时间的长短→判断细胞液浓度的大小(时间越短，细胞液浓度越小)。
(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)
3.如图1为光学显微镜下观察到的某植物细胞质壁分离的实
验结果图，图2为质壁分离及其复原实验流程图。下列说法
正确的是
A.图1细胞若继续发生质壁分离，则该细胞
的吸水能力减弱
B.图1所示结果只能在图2中c处观察到
C.增大蔗糖溶液的浓度会使第二次观察(d)和
第三次观察(f)实验效果更明显
D.该实验用显微镜主要观察原生质层的位置、液泡的颜色和大小等
落实　思维方法
√
图1细胞若继续发生质壁分离，细胞失水，则该细胞的
吸水能力不断增强，A错误；
图1所示结果可能处于质壁分离过程中或者平衡状态，
也可能处于质壁分离复原过程中，因此
可能在图2的c处或e处观察到，B错误；
适当增大蔗糖溶液的浓度，使蔗糖溶液
与细胞液的浓度差变大，质壁分离的速
度加快，但如果蔗糖溶液浓度过高，会导致细胞因失水过多而死亡，不会发生质壁分离复原现象，C错误。
4.(2023·桂林高一检测)用物质的量浓度为2 mol·L－1的乙二醇溶液和同物质的量浓度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(植物细胞除去细胞壁后剩余的部分)体积变化情况，如图所示。下列相关叙述正确的是
A.在蔗糖溶液中，植物细胞体积明显逐渐减小
B.在d点时，蔗糖溶液中仍有水分子进出植物细胞
C.在0～240 s内，乙二醇没有通过细胞膜进入细胞内
D.在c点与a点代表体积相等时，推测植物细胞液浓度相同
√
在蔗糖溶液中，由于细胞失水，原生质体的
体积明显缩小，但细胞壁伸缩性较小，细胞
体积没有明显变化，A错误；
水分子进出细胞的行为任何时刻都可发生，
d点进出达到平衡，B正确；
0～240 s内，乙二醇通过细胞膜进入细胞内，导致细胞液浓度增大，细胞吸水导致质壁分离自动复原，C错误；
c点相比a点，有部分乙二醇进入了细胞，c点的原生质体体积和a点的体积相等，但由于细胞壁的限制，二者的细胞液浓度未必相等，D错误。
网络构建
课时对点练
三
题组一　渗透现象及原理分析
1.图甲是发生渗透作用时的初始状态，图乙是较长时间之后，漏斗内外的水分子达到动态平衡时的状态。下列有关叙述错误的是
A.图甲中③为半透膜，水分子能自由通过
B.图甲中溶液②的浓度大于溶液①的浓度
C.图乙中溶液①的浓度与溶液②的浓度相等
D.图甲中溶液①和②浓度差越大，则图乙中的水柱越高
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在图乙中，高出液面的水柱所产生的压力与渗透压达到平衡，此时漏斗内溶液②的浓度应比溶液①的浓度高。
2.某同学为探究膜的通透性而设计了如图所示的渗透装置，开始时烧杯内的液面和长颈漏斗内的液面相平。在长颈漏斗内液面上升的过程中
A.液面上升的速率先加快后减慢最终维持稳定
B.水分子只能透过半透膜从清水进入蔗糖溶液
C.当半透膜两侧液体浓度相等时，水分子不再通过
半透膜扩散
D.当半透膜两侧水分子进出速率相等时，长颈漏斗内液面最高
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在长颈漏斗内液面上升的过程中，漏斗内蔗糖溶
液的浓度逐渐减小，液面上升的速率逐渐减慢，
最终维持稳定，A错误；
在长颈漏斗内液面上升的过程中，有水分子透过
半透膜从清水进入蔗糖溶液，也有水分子透过半透膜从蔗糖溶液进入清水，只是水分子进入蔗糖溶液的数目多，出来的少，B错误；
由于蔗糖分子不能透过半透膜，半透膜两侧液体浓度不会相等，C错误。
3.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.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.达到平衡后，水分子将不再发生移动
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本实验中相当于渗透装置中的半透膜
的是壳膜，A正确；
由于壳膜内的浓度大于外界溶液的浓
度，外界水分子透过壳膜进入壳膜内的蔗糖溶液中，导致蛋壳下沉，吃水线低于烧杯的水面，B正确；
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若将清水换为质量分数为15%的NaCl
溶液，由于壳膜内的浓度小于外界溶
液的浓度，壳膜内的水分子就透过壳
膜进入壳膜外，导致蛋壳上浮，由于Na＋和Cl－都可以通过壳膜进入壳膜内的蔗糖溶液中，导致壳膜内溶液浓度升高，壳膜外的水分子就透过壳膜进入壳膜内，导致蛋壳下沉，C正确；
水分子进出壳膜达到平衡时，水分子仍进出壳膜，D错误。
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题组二　水进出细胞的原理
4.将家兔红细胞甲、乙、丙(细胞内部溶液浓度相等)分别置于三种不同浓度(a、b、c)的溶液中，水分子的跨膜运输示意图如下(箭头方向表示水分子的进出，箭头粗细表示水分子出入的多少)。下列说法正确的是
A.据图可知，三种溶液浓度c＜b＜a
B.甲细胞发生了渗透吸水现象
C.光学显微镜下可以观察到乙细胞有水分子进出
D.如果把丙细胞换成洋葱表皮细胞，则其会涨破
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由图分析可知，甲细胞处于高浓度
溶液中，细胞失水量大于吸水量，
甲细胞发生了渗透失水现象，B错误；
光学显微镜下可观察到细胞体积的变化，不能观察到水分子的进出，C错误；
若把丙细胞换成洋葱表皮细胞，植物细胞膜外有细胞壁，对细胞起支持和保护作用，则该细胞不会涨破，D错误。
5.下列有关植物细胞质壁分离实验的叙述，错误的是
A.与白色花瓣相比，采用红色花瓣有利于实验现象的观察
B.若用黑藻叶片进行实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察
C.用紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同
D.若用紫色洋葱鳞片叶外表皮做实验，只要用低倍镜观察，可不必用高
倍镜
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红色花瓣细胞的液泡呈现红色，比白色花瓣更便于观察质壁分离现象，A正确；
黑藻叶片的叶肉细胞中，液泡无色，叶绿体的存在使原生质层呈现绿色，有利于实验现象的观察，B错误；
紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位的细胞，其细胞液浓度不一定相同，用相同浓度的外界溶液进行质壁分离实验时，观察到的质壁分离程度可能不同，C正确；
紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞体积较大，低倍镜下即可观察到质壁分离现象，不需要用高倍显微镜，D正确。
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6.在“探究植物细胞的吸水和失水”实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察(如图所示)。下列有关叙述正确的是
A.第一次观察时容易看到紫色大液泡和较大的无色细胞质基质区域
B.第二次观察时可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处
C.吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体，以免污染镜头
D.为了节约实验时间，通常可以省略第一次显微镜观察步骤
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第一次观察时不能观察到较大的细胞质基质，可观察到紫色大液泡；吸水纸的作用是引流，目的是使蔗糖溶液或清水通过洋葱鳞片叶，使其发生质壁分离或质壁分离复原；第一次显微镜观察是为了对照，不能省略。
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7.(2024·巴中高一期末)如图是某同学用洋葱紫色鳞片的外表皮做“探究植物细胞的吸水与失水”实验中所观察到的细胞图，下列叙述正确的是
A.图中①②⑥组成了细胞的原生质层
B.图中细胞处于质壁分离状态，此时⑥处的浓度一定
大于⑦处的浓度
C.图中①是细胞壁，⑥中充满了外界溶液
D.图中⑦是细胞液，在细胞发生质壁分离过程中，其颜色逐渐变浅
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图中②细胞膜、④液泡膜、⑤细胞膜和液泡膜之间的
细胞质构成原生质层，相当于半透膜，A错误；
由于无法确定图中细胞是正在发生质壁分离还是正在
发生质壁分离复原或者是处于动态平衡中，因此无法确定⑥⑦处的浓度大小，B错误；
图中①细胞壁具有全透性，因此⑥中充满了外界溶液，C正确；
图中⑦是细胞液，在细胞发生质壁分离过程中，细胞失水，其颜色逐渐加深，D错误。
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8.(2023·芜湖高一期末)下列各项中通过质壁分离的实验不能证明的是
A.成熟细胞的死活
B.能否发生渗透作用
C.原生质层和细胞壁的伸缩性大小
D.原生质层的组成
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只有活细胞才能发生质壁分离，死细胞是不能发生质壁分离的，所以通过质壁分离实验可以判断成熟植物细胞的死活，A不符合题意；
质壁分离和质壁分离复原实验的原理是渗透作用，B不符合题意；
质壁分离实验无法探究出原生质层的组成，D符合题意。
9.如图所示，容器甲中含0.02 mol ·L－1蔗糖，0.03 mol ·L－1尿素；容器乙中含0.01 mol ·L－1蔗糖，0.05 mol ·L－1尿素。甲、乙间隔一层半透膜。第一种情况：半透膜只允许水分子通过；第二种情况：半透膜允许水分子和尿素分子通过。当达到动态平衡时，这两种情况下的液面高度分别是
A.一样高，甲高于乙
B.乙高于甲，不能确定
C.乙高于甲，甲高于乙
D.一样高，不能确定
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第一种情况：半透膜只允许水分子通过，则甲侧溶
液中总的物质的量浓度低于乙侧溶液中总的物质的
量浓度，乙侧的渗透压高于甲侧，故最终乙侧液面
高于甲侧。第二种情况：半透膜允许水分子和尿素
分子通过，那么最终半透膜两侧的尿素浓度相等，
但是甲侧中的蔗糖溶液浓度大于乙侧，故最终甲侧液面高于乙侧。
10.假如将甲、乙两个植物细胞分别放入蔗糖溶液和甘油溶液中，两种溶液的浓度均比细胞液的浓度高，在显微镜下连续观察，可以预测甲、乙两细胞的变化是
A.甲、乙两细胞发生质壁分离后，不发生质壁分离复原
B.甲、乙两细胞都发生质壁分离，但乙细胞很快发生质壁分离复原
C.只有乙细胞发生质壁分离，但不会发生质壁分离复原
D.甲、乙两细胞均发生质壁分离，随后都很快发生质壁分离复原
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因两种溶液的浓度均比细胞液的浓度高，所以植物细胞会失水发生质壁分离，而甘油可以进入植物细胞内，使细胞内的浓度增大，从而又吸水发生质壁分离复原。
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11.现将某植物三种成熟叶肉细胞a、b、c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(细胞都有活性)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的细胞液浓度小于细胞a的细胞液浓度
D.上述实验表明同一植物不同成熟叶肉细胞的细胞液浓度可以不同
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由于细胞b在水分交换达到平衡时细胞的体积增大，说明细胞吸水，则水分交换前，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度，A不合理；
细胞a未发生变化，水分交换前，细胞a的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度；细胞c发生了质壁分离，细胞失水，水分交换前，细胞c的细胞液浓度小于外界蔗糖溶液的浓度，结合A项分析可知，水分交换前细胞液浓度大小关系为细胞b>细胞a>细胞c，B合理；
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14
水分交换达到平衡时，细胞a未发生变化，说明其细胞液浓度与外界蔗糖溶液浓度相等，虽然细胞内外溶液浓度相同，但细胞c失水后外界蔗糖溶液的浓度减小，因此，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合理。
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12.图甲表示一个渗透作用的装置，将半透膜袋(只有水分子可以透过)缚于玻璃管的下端，半透膜袋内装有60 mL质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液；图乙表示放置在某溶液中的植物细胞失水量的变化情况。下列有关叙述正确的是
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A.图甲中，若将质量浓度为0.3 g/mL的
蔗糖溶液换为0.3 g/mL的葡萄糖溶液，
玻璃管内液面高度会升高
B.图甲中，若将清水换为0.1 g/mL的蔗
糖溶液，玻璃管内液面不再变化时，半透膜两侧的溶液浓度相等
C.图乙表示植物细胞在某溶液中处理10 min内发生质壁分离，10 min后发
生质壁分离复原
D.图乙中植物细胞所处外界溶液可能是0.3 g/mL的蔗糖溶液
√
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葡萄糖的相对分子质量小于蔗糖，与
0.3 g/mL的蔗糖溶液相比，0.3 g/mL的
葡萄糖溶液中溶质颗粒数目更多，所
以若将质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶
液换为0.3 g/mL的葡萄糖溶液，玻璃管内液面高度会升高，A正确；
玻璃管外的溶液浓度低，水分子会渗透进玻璃管，使管内液面升高，当玻璃管液面不再发生变化时，高出液面的水柱会产生压力，故管外溶液浓度依然低于管内，B错误；
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图乙表示的植物细胞在某溶液中处
理的10 min内处于质壁分离状态，
但从a点细胞的失水量开始减少，说
明此时细胞已经开始吸水，到10 min
时，细胞已经处于复原的状态，C错误；
图乙植物细胞在某溶液中先失水，一定时间后又吸水，说明该物质能够进入细胞，因此该溶液不是蔗糖溶液，D错误。
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13.成熟的植物细胞具有中央大液泡，可与外界溶液构成渗透系统进行渗透吸水或渗透失水。如图甲表示渗透装置吸水示意图，图乙表示图甲中液面上升的高度与时间的关系，图丙表示成熟植物细胞在某外界溶液中的一种状态(此时细胞有活性)。请回答下列问题：
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(1)由图甲漏斗液面上升可知，实验初始
时c两侧浓度大小是a__________b 。由图
乙可知，漏斗中溶液吸水速率在_______
______，最终液面不再上升。当液面不再
上升时，因为漏斗内液柱有压力作用，c两侧浓度大小是a__________b。
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小于(或<)
下降(或
减慢)
小于(或<)
(2)图丙中的③④⑤组成的结构名称是__________，该结构相当于图甲中的结构____(填字母)。结构②中充满着外界溶液，此时细胞液的浓度与外界溶液的浓度大小关系是____。
A.细胞液＞外界溶液
B.细胞液＜外界溶液
C.细胞液＝外界溶液
D.都有可能
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原生质层
c
D
(3)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入
清水当中，发现细胞液泡体积增大，说
明细胞在渗透吸水，细胞能否无限吸水？
______，原因是_____________________
______________________________________。
(4)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入低浓度的蔗糖溶液中，发现细胞没有发生质壁分离复原现象，可能的原因是_________________________
__________________。
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质壁分离过程中，细胞过度失水，已经死亡
不能
细胞壁对原生质层有支
持和保护的作用，且细胞壁的伸缩性有限
14.图a是发生质壁分离的紫色洋葱鳞片叶
外表皮细胞示意图，图b是图a中结构②的
亚显微结构示意图，A、B表示物质。请回
答下列问题：
(1)图a中细胞的质壁分离是指细胞壁和_________(填名称)的分离。
(2)图b所示结构的功能复杂程度主要与___(填“A”或“B”)有关。图b中Ⅰ侧为图a中结构②的___侧。
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原生质层
A
外
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图b表示细胞膜，细胞膜功能的复杂程度主要与蛋白质有关，蛋白质种类和数目越多，细胞膜的功能越复杂，A表示蛋白质。图b中Ⅰ侧含糖蛋白，为图a中结构②的外侧。
(3)将形状、大小相同的红心萝卜A和红心萝
卜B的幼根各5段，分别放在不同浓度的蔗糖
溶液(甲～戊)中，一段时间后，取出红心萝卜
A和B的幼根称重，结果如图c所示。据图分析：
①红心萝卜A比红心萝卜B的细胞液浓度____(填“高”或“低”)。
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高
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由柱状图数据分析可知，在甲浓度的蔗糖
溶液中，红心萝卜A的质量没变，而红心
萝卜B质量因失水而减少；在戊浓度的蔗
糖溶液中，红心萝卜B的质量没变而红心
萝卜A质量因吸水而增加，据此推测红心萝卜A的细胞液浓度高于红心萝卜B。
②在甲浓度的蔗糖溶液中加入适量的清水，一段时间后红心萝卜A的细胞液浓度会______
(填“升高”或“降低”)。
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降低
在甲浓度的蔗糖溶液中加入适量的清水，一段时间后红心萝卜A吸水，其细胞液浓度降低。
③甲～戊蔗糖溶液浓度最大的是____。
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乙
据图可知，红心萝卜A和B在乙浓度的蔗糖溶液中质量均最小，说明在此蔗糖溶液中两者失水均最多，推测乙的蔗糖溶液浓度最大。第1节　被动运输
第1课时　水进出细胞的原理
[学习目标]　1.通过构建渗透作用的相关模型，强化科学思维。2.通过“探究植物细胞的吸水和失水”的实验，掌握科学探究的一般程序。
一、渗透作用
1．概念：水分子(或其他溶剂分子)通过______的扩散，称为渗透作用。
2．方向：水分子从水的相对含量____的一侧向相对含量____的一侧渗透。
任务一：渗透作用发生的条件
根据教材P62“问题探讨”中的渗透现象示意图，回答下列问题：
(1)漏斗管内的液面升高的原因：由于单位体积的清水中水分子数________蔗糖溶液中的水分子数，因此单位时间内由________进入__________的水分子数多于由______________进入________的水分子数。
(2)漏斗管内的液面不会一直升高的原因：管内的水柱产生的压力会加快漏斗中的水分子向____扩散的速度，最终膜两侧水分子扩散的速度达到________，液面不再上升。
(3)渗透装置中，当漏斗内的溶液不再上升时，半透膜两侧的溶液浓度是否相同？为什么？
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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(4)如果用纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面会不会升高？为什么？
________________________________________________________________________
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(5)如果烧杯内不是清水，而是同等浓度的蔗糖溶液，漏斗管内的液面会不会升高？为什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
1．渗透作用具备的两个条件
(1)具有半透膜；(2)膜两侧溶液存在浓度差。
2．水分子的运动规律
(1)水的运输方向：从含水量高的一侧向含水量低的一侧运输。
(2)半透膜两侧的水分子进行双向运动，液面变化是由水分子双向运动差异所导致的。
(3)当液面高度不再变化时，水分子仍进出半透膜，但进出达到平衡。
3．渗透平衡≠浓度相等
渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态，既不可看作没有水分子移动，也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。渗透平衡后，溶液浓度高的一侧液面高(反之亦然，即液面高的一侧溶液浓度也高)；浓度差越大，液面高度差也越大。
1.某科研小组设计如图所示的渗透装置，其中蔗糖不能透过半透膜，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，液面不动(渗透平衡)时液面差为Δh。下列说法正确的是(　　)
A．渗透平衡后S1和S2浓度的大小关系为S1＝S2
B．渗透平衡后无水分子通过半透膜
C．漏斗中溶液液面上升速率逐渐加快
D．向漏斗内加适量清水Δh将变小
2.如图实验装置中，半透膜只允许水分子和单糖分子透过，向a侧加入质量分数为5%的蔗糖溶液，向b侧加入质量分数为5%的葡萄糖溶液，初始状态如图。则下列关于液面的变化及相关叙述正确的是(　　)
A．a侧先降后升，b侧先升后降
B．a侧先升后降，b侧先降后升
C．当液面最终停止变化时，半透膜两侧溶液浓度相等
D．当液面最终停止变化时，b侧浓度高于a侧
归纳整合　(1)渗透系统的溶液浓度
研究渗透作用时溶液浓度是指物质的量浓度而非质量浓度：如质量分数为10%的葡萄糖溶液和质量分数为10%的蔗糖溶液，质量浓度相同，但葡萄糖溶液的物质的量浓度大，故水由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。
(2)渗透现象中液面变化的判断方法
半透膜两侧分别为浓度不同的溶液A、B，有以下三种情况：
①若A侧溶质(如葡萄糖等)可以通过半透膜，B侧溶质不能通过半透膜，则最终B侧液面升高。
②若A侧和B侧溶质是同种物质且均不能通过半透膜，则浓度高的一侧液面升高。
③若A、B两侧溶液的溶质均能通过半透膜，则两侧不存在高度差。
二、水进出细胞的原理
1．动物细胞的吸水和失水
(1)条件及现象
过程 条件 现象
吸水 外界溶液的浓度____细胞质的浓度
失水 外界溶液的浓度____细胞质的浓度
平衡 外界溶液的浓度____细胞质的浓度
(2)动物细胞的细胞膜相当于_______________________________________________。
2．植物细胞的吸水和失水
(1)成熟植物细胞的结构
植物细胞内的液体环境主要是指________里面的细胞液。水进出细胞主要是指水经过原生质层进出液泡。
(2)原理和现象
①原理：植物细胞通过________作用吸水和失水。
②现象
a．外界溶液浓度____细胞液浓度时，细胞失水，发生____________。
b．外界溶液浓度____细胞液浓度时，细胞吸水，已经质壁分离的细胞发生______________。
(3)植物细胞发生质壁分离与复原的原因
3．探究植物细胞的吸水和失水实验
(1)实验材料：紫色洋葱鳞片叶__________细胞，具有__________，细胞液呈________，便于观察。
(2)实验流程
判断正误
(1)当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破(　　)
(2)植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成(　　)
(3)在“探究植物细胞的吸水和失水”实验操作中，共涉及三次显微镜观察，第一次用低倍镜观察，第二、三次用高倍镜观察(　　)
任务二：探究植物细胞的吸水和失水
1．选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞作为实验材料的原因是什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
2．本实验进行了几次显微观察？其目的是什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
3．有同学认为使用的蔗糖溶液的浓度越高实验效果越好，你同意该同学的想法吗？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
4．细胞液中物质的浓度对于维持细胞的生命活动非常重要。现提供紫色洋葱鳞片叶表皮细胞，请设计实验，测定该细胞的细胞液的浓度相当于多少质量分数的蔗糖溶液，并写出实验思路。
1．质壁分离及复原现象发生的条件
(1)从细胞角度分析
①死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不能发生质壁分离及复原现象。
②具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离及复原现象。
(2)从溶液角度分析
①在一定浓度的溶液(溶质不能透过膜)中只发生质壁分离现象，不能发生自动复原现象(只有用清水或低渗溶液处理，方可复原)。
②在一定浓度的溶液(溶质可透过膜)中发生质壁分离后可自动复原，如甘油、尿素、乙二醇、KNO3溶液等。
③在高浓度溶液中质壁分离现象明显，但溶液浓度过高时不能发生质壁分离复原现象，因为溶液浓度过高，细胞会因过度失水而死亡。
④盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适于做质壁分离实验的溶液。
2．本实验中的对照设置
本实验存在两组对照实验，均为自身对照。自身对照指对照组和实验组在同一研究对象上进行、实验前后之间的对照。
3．质壁分离及复原现象的拓展应用
(1)判断细胞的活性
待测细胞＋蔗糖溶液
(2)测定细胞液浓度的范围
待测细胞＋一系列浓度梯度的蔗糖溶液分别镜检，细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的两种外界溶液的浓度之间。
(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度
不同植物细胞＋同一浓度的蔗糖溶液镜检，比较刚发生质壁分离时所需时间的长短→判断细胞液浓度的大小(时间越短，细胞液浓度越小)。
(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)
成熟植物细胞＋不同种类溶液
3．如图1为光学显微镜下观察到的某植物细胞质壁分离的实验结果图，图2为质壁分离及其复原实验流程图。下列说法正确的是(　　)
A．图1细胞若继续发生质壁分离，则该细胞的吸水能力减弱
B．图1所示结果只能在图2中c处观察到
C．增大蔗糖溶液的浓度会使第二次观察(d)和第三次观察(f)实验效果更明显
D．该实验用显微镜主要观察原生质层的位置、液泡的颜色和大小等
4．(2023·桂林无锡高一检测)用物质的量浓度为2 mol·L－1的乙二醇溶液和同物质的量浓度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(植物细胞除去细胞壁后剩余的部分)体积变化情况，如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
A．在蔗糖溶液中，植物细胞体积明显逐渐减小
B．在d点时，蔗糖溶液中仍有水分子进出植物细胞
C．在0～240 s内，乙二醇没有通过细胞膜进入细胞内
D．在c点与a点代表体积相等时，推测植物细胞液浓度相同
答案精析
一、梳理教材新知
1．半透膜
2．高　低
探究核心知识
(1)多于　清水　蔗糖溶液　蔗糖溶液　清水
(2)外　平衡
(3)不相同。漏斗内溶液浓度仍然高，由于漏斗管内液面升高形成的静水压会阻止水分子由低浓度一侧向高浓度一侧扩散，故半透膜两侧溶液浓度关系仍是漏斗内溶液浓度高于烧杯中清水的浓度。
(4)不会。原因是纱布是全透性的，水分子和蔗糖分子都能通过。
(5)不会。半透膜两侧溶液的浓度相等时，单位时间内透过半透膜进入长颈漏斗的水分子数量等于渗出的水分子数量。
落实思维方法
1．D　2.A
二、梳理教材新知
1．(1)＜　＞　＝　(2)半透膜
2．(1)伸缩性　细胞膜　细胞质　液泡膜　细胞液　半透膜　比较大　液泡　(2)①渗透　②a.>　质壁分离　b．<　质壁分离复原　(3)半透膜　大　浓度差
3．(1)外表皮　中央大液泡　紫色　(2)细胞壁　变小　变深　分离　变大　紧贴
判断正误
(1)×　(2)×　(3)×
提示　(1)不一定；因为红细胞吸水膨胀后细胞内的溶液浓度也会下降，如果外界溶液浓度不是很低，有可能细胞内的溶液浓度下降后与外界溶液的浓度达到平衡，此时，红细胞将不再吸水。(2)植物细胞的原生质层由细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质组成。(3)在该实验操作中，三次都是用低倍镜进行观察。
探究核心知识
1．紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡呈现紫色，易于观察实验现象。
2．进行了3次显微观察；目的是进行前后对照，以便对照细胞处理前后的状态变化。
3．不同意；因为蔗糖溶液的浓度过高会导致细胞失水过多死亡，从而不能观察到质壁分离复原现象。
4．可以配制出一系列浓度梯度的蔗糖溶液，将紫色洋葱鳞片叶表皮细胞置于配好的各种浓度的蔗糖溶液中，适当时间后用显微镜观察细胞质壁分离情况。记录刚好发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，以及刚好尚未发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，据此推算出细胞液浓度应介于这两个浓度之间。
落实思维方法
3．D　[图1细胞若继续发生质壁分离，细胞失水，则该细胞的吸水能力不断增强，A错误；图1所示结果可能处于质壁分离过程中或者平衡状态，也可能处于质壁分离复原过程中，因此可能在图2的c处或e处观察到，B错误；适当增大蔗糖溶液的浓度，使蔗糖溶液与细胞液的浓度差变大，质壁分离的速度加快，但如果蔗糖溶液浓度过高，会导致细胞因失水过多而死亡，不会发生质壁分离复原现象，C错误。]
4．B作业15　水进出细胞的原理
(分值：100分)
第1～2题，每题5分；第3～12题，每题6分，共70分。
题组一　渗透现象及原理分析
1．图甲是发生渗透作用时的初始状态，图乙是较长时间之后，漏斗内外的水分子达到动态平衡时的状态。下列有关叙述错误的是(　　)
A．图甲中③为半透膜，水分子能自由通过
B．图甲中溶液②的浓度大于溶液①的浓度
C．图乙中溶液①的浓度与溶液②的浓度相等
D．图甲中溶液①和②浓度差越大，则图乙中的水柱越高
2．某同学为探究膜的通透性而设计了如图所示的渗透装置，开始时烧杯内的液面和长颈漏斗内的液面相平。在长颈漏斗内液面上升的过程中(　　)
A．液面上升的速率先加快后减慢最终维持稳定
B．水分子只能透过半透膜从清水进入蔗糖溶液
C．当半透膜两侧液体浓度相等时，水分子不再通过半透膜扩散
D．当半透膜两侧水分子进出速率相等时，长颈漏斗内液面最高
3．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．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．达到平衡后，水分子将不再发生移动
题组二　水进出细胞的原理
4．将家兔红细胞甲、乙、丙(细胞内部溶液浓度相等)分别置于三种不同浓度(a、b、c)的溶液中，水分子的跨膜运输示意图如下(箭头方向表示水分子的进出，箭头粗细表示水分子出入的多少)。下列说法正确的是(　　)
A．据图可知，三种溶液浓度c＜b＜a
B．甲细胞发生了渗透吸水现象
C．光学显微镜下可以观察到乙细胞有水分子进出
D．如果把丙细胞换成洋葱表皮细胞，则其会涨破
5．下列有关植物细胞质壁分离实验的叙述，错误的是(　　)
A．与白色花瓣相比，采用红色花瓣有利于实验现象的观察
B．若用黑藻叶片进行实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察
C．用紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同
D．若用紫色洋葱鳞片叶外表皮做实验，只要用低倍镜观察，可不必用高倍镜
6．在“探究植物细胞的吸水和失水”实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察(如图所示)。下列有关叙述正确的是(　　)
A．第一次观察时容易看到紫色大液泡和较大的无色细胞质基质区域
B．第二次观察时可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处
C．吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体，以免污染镜头
D．为了节约实验时间，通常可以省略第一次显微镜观察步骤
7．(2024·巴中高一期末)如图是某同学用洋葱紫色鳞片的外表皮做“探究植物细胞的吸水与失水”实验中所观察到的细胞图，下列叙述正确的是(　　)
A．图中①②⑥组成了细胞的原生质层
B．图中细胞处于质壁分离状态，此时⑥处的浓度一定大于⑦处的浓度
C．图中①是细胞壁，⑥中充满了外界溶液
D．图中⑦是细胞液，在细胞发生质壁分离过程中，其颜色逐渐变浅
8．(2023·芜湖高一期末)下列各项中通过质壁分离的实验不能证明的是(　　)
A．成熟细胞的死活
B．能否发生渗透作用
C．原生质层和细胞壁的伸缩性大小
D．原生质层的组成
9.如图所示，容器甲中含0.02 mol ·L－1蔗糖，0.03 mol ·L－1尿素；容器乙中含0.01 mol ·L－1蔗糖，0.05 mol ·L－1尿素。甲、乙间隔一层半透膜。第一种情况：半透膜只允许水分子通过；第二种情况：半透膜允许水分子和尿素分子通过。当达到动态平衡时，这两种情况下的液面高度分别是(　　)
A．一样高，甲高于乙 B．乙高于甲，不能确定
C．乙高于甲，甲高于乙 D．一样高，不能确定
10．假如将甲、乙两个植物细胞分别放入蔗糖溶液和甘油溶液中，两种溶液的浓度均比细胞液的浓度高，在显微镜下连续观察，可以预测甲、乙两细胞的变化是(　　)
A．甲、乙两细胞发生质壁分离后，不发生质壁分离复原
B．甲、乙两细胞都发生质壁分离，但乙细胞很快发生质壁分离复原
C．只有乙细胞发生质壁分离，但不会发生质壁分离复原
D．甲、乙两细胞均发生质壁分离，随后都很快发生质壁分离复原
11．现将某植物三种成熟叶肉细胞a、b、c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(细胞都有活性)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的细胞液浓度小于细胞a的细胞液浓度
D．上述实验表明同一植物不同成熟叶肉细胞的细胞液浓度可以不同
12．图甲表示一个渗透作用的装置，将半透膜袋(只有水分子可以透过)缚于玻璃管的下端，半透膜袋内装有60 mL质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液；图乙表示放置在某溶液中的植物细胞失水量的变化情况。下列有关叙述正确的是(　　)
A．图甲中，若将质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液换为0.3 g/mL的葡萄糖溶液，玻璃管内液面高度会升高
B．图甲中，若将清水换为0.1 g/mL的蔗糖溶液，玻璃管内液面不再变化时，半透膜两侧的溶液浓度相等
C．图乙表示植物细胞在某溶液中处理10 min内发生质壁分离，10 min后发生质壁分离复原
D．图乙中植物细胞所处外界溶液可能是0.3 g/mL的蔗糖溶液
13．(18分)成熟的植物细胞具有中央大液泡，可与外界溶液构成渗透系统进行渗透吸水或渗透失水。如图甲表示渗透装置吸水示意图，图乙表示图甲中液面上升的高度与时间的关系，图丙表示成熟植物细胞在某外界溶液中的一种状态(此时细胞有活性)。请回答下列问题：
(1)由图甲漏斗液面上升可知，实验初始时c两侧浓度大小是a________b。由图乙可知，漏斗中溶液吸水速率在________，最终液面不再上升。当液面不再上升时，因为漏斗内液柱有压力作用，c两侧浓度大小是a________b。
(2)图丙中的③④⑤组成的结构名称是______________，该结构相当于图甲中的结构________(填字母)。结构②中充满着外界溶液，此时细胞液的浓度与外界溶液的浓度大小关系是______。
A．细胞液＞外界溶液 B．细胞液＜外界溶液
C．细胞液＝外界溶液 D．都有可能
(3)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入清水当中，发现细胞液泡体积增大，说明细胞在渗透吸水，细胞能否无限吸水？______，原因是__________________________________。
(4)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入低浓度的蔗糖溶液中，发现细胞没有发生质壁分离复原现象，可能的原因是____________________________________________________。
14．(12分)图a是发生质壁分离的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞示意图，图b是图a中结构②的亚显微结构示意图，A、B表示物质。请回答下列问题：
(1)图a中细胞的质壁分离是指细胞壁和______________(填名称)的分离。
(2)图b所示结构的功能复杂程度主要与____(填“A”或“B”)有关。图b中Ⅰ侧为图a中结构②的________侧。
(3)将形状、大小相同的红心萝卜A和红心萝卜B的幼根各5段，分别放在不同浓度的蔗糖溶液(甲～戊)中，一段时间后，取出红心萝卜A和B的幼根称重，结果如图c所示。据图分析：
①红心萝卜A比红心萝卜B的细胞液浓度______(填“高”或“低”)。
②在甲浓度的蔗糖溶液中加入适量的清水，一段时间后红心萝卜A的细胞液浓度会______(填“升高”或“降低”)。
③甲～戊蔗糖溶液浓度最大的是____。
答案精析
1．C　[在图乙中，高出液面的水柱所产生的压力与渗透压达到平衡，此时漏斗内溶液②的浓度应比溶液①的浓度高。]
2．D
3．D　[本实验中相当于渗透装置中的半透膜的是壳膜，A正确；由于壳膜内的浓度大于外界溶液的浓度，外界水分子透过壳膜进入壳膜内的蔗糖溶液中，导致蛋壳下沉，吃水线低于烧杯的水面，B正确；若将清水换为质量分数为15%的NaCl溶液，由于壳膜内的浓度小于外界溶液的浓度，壳膜内的水分子就透过壳膜进入壳膜外，导致蛋壳上浮，由于Na＋和Cl－都可以通过壳膜进入壳膜内的蔗糖溶液中，导致壳膜内溶液浓度升高，壳膜外的水分子就透过壳膜进入壳膜内，导致蛋壳下沉，C正确；水分子进出壳膜达到平衡时，水分子仍进出壳膜，D错误。]
4．A　[由图分析可知，甲细胞处于高浓度溶液中，细胞失水量大于吸水量，甲细胞发生了渗透失水现象，B错误；光学显微镜下可观察到细胞体积的变化，不能观察到水分子的进出，C错误；若把丙细胞换成洋葱表皮细胞，植物细胞膜外有细胞壁，对细胞起支持和保护作用，则该细胞不会涨破，D错误。]
5．B
6．B　[第一次观察时不能观察到较大的细胞质基质，可观察到紫色大液泡；吸水纸的作用是引流，目的是使蔗糖溶液或清水通过洋葱鳞片叶，使其发生质壁分离或质壁分离复原；第一次显微镜观察是为了对照，不能省略。]
7．C　[图中②细胞膜、④液泡膜、⑤细胞膜和液泡膜之间的细胞质构成原生质层，相当于半透膜，A错误；由于无法确定图中细胞是正在发生质壁分离还是正在发生质壁分离复原或者是处于动态平衡中，因此无法确定⑥⑦处的浓度大小，B错误；图中①细胞壁具有全透性，因此⑥中充满了外界溶液，C正确；图中⑦是细胞液，在细胞发生质壁分离过程中，细胞失水，其颜色逐渐加深，D错误。]
8．D　[只有活细胞才能发生质壁分离，死细胞是不能发生质壁分离的，所以通过质壁分离实验可以判断成熟植物细胞的死活，A不符合题意；质壁分离和质壁分离复原实验的原理是渗透作用，B不符合题意；质壁分离实验无法探究出原生质层的组成，D符合题意。]
9．C　[第一种情况：半透膜只允许水分子通过，则甲侧溶液中总的物质的量浓度低于乙侧溶液中总的物质的量浓度，乙侧的渗透压高于甲侧，故最终乙侧液面高于甲侧。第二种情况：半透膜允许水分子和尿素分子通过，那么最终半透膜两侧的尿素浓度相等，但是甲侧中的蔗糖溶液浓度大于乙侧，故最终甲侧液面高于乙侧。]
10．B　[因两种溶液的浓度均比细胞液的浓度高，所以植物细胞会失水发生质壁分离，而甘油可以进入植物细胞内，使细胞内的浓度增大，从而又吸水发生质壁分离复原。]
11．B　[由于细胞b在水分交换达到平衡时细胞的体积增大，说明细胞吸水，则水分交换前，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度，A合理；细胞a未发生变化，水分交换前，细胞a的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度；细胞c发生了质壁分离，细胞失水，水分交换前，细胞c的细胞液浓度小于外界蔗糖溶液的浓度，结合A项分析可知，水分交换前细胞液浓度大小关系为细胞b>细胞a>细胞c，B不合理；水分交换达到平衡时，细胞a未发生变化，说明其细胞液浓度与外界蔗糖溶液浓度相等，虽然细胞内外溶液浓度相同，但细胞c失水后外界蔗糖溶液的浓度减小，因此，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合理。]
12．A
13．(1)小于(或<)　下降(或减慢)　小于(或<)　(2)原生质层　c　D　(3)不能　细胞壁对原生质层有支持和保护的作用，且细胞壁的伸缩性有限　(4)质壁分离过程中，细胞过度失水，已经死亡
14．(1)原生质层　(2)A　外　(3)①高　②降低　③乙

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