资源简介

(共44张PPT)
第二单元　细胞的物质输入和输出与能量供应和利用
第8讲　细胞的吸水和失水
考点一　水进出细胞的原理
考点二　探究植物细胞的吸水和失水
从教材走向高考
【课标要求】
1.通过模拟实验探究膜的透性。
2.说明水进出细胞的原理。
3.观察植物细胞的质壁分离和复原。
考点一　水进出细胞的原理
【精梳攻教材】
【基础整合】
1.渗透作用:
(1)渗透作用的概念:水分子(或其他溶剂分子)通过________的扩散。
(2)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
半透膜
浓度差
(3)渗透装置:
分析:①液面上升的原因:单位时间由烧杯进入漏斗中的水分子数___(填“>”
“<”或“=”)单位时间由漏斗进入烧杯中的水分子数。
>
②液面不会持续上升的原因:当漏斗内的液面上升到一定高度后,液柱(图Δh)
产生的压力将加快漏斗中水分子向烧杯扩散的速度,当该压力和漏斗中的溶
质微粒对水分子的吸附力______时,液面不再上升。
相等
【名师点睛】
关于液面稳定时的2点提醒
(1)液面稳定时,仍有水分子通过半透膜扩散,只是渗入与渗出的水分子数相等。
(2)液面稳定后,只要存在液面差,原高浓度的溶液浓度仍大于低浓度的溶液。
2.动物细胞的吸水和失水:
(1)动物细胞的细胞膜相当于________。
半透膜
(2)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
<
>
=
3.植物细胞的吸水和失水:
(1)成熟植物细胞的特点:
(2)现象:
【自测强化】
1.渗透方向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。( )
2.对于水分子来说,细胞壁是全透性的。( )
3.植物细胞内的液体环境主要指液泡里面的细胞液。(必修1 P63正文)( )
4.1 mol/L NaCl溶液和1 mol/L蔗糖溶液的渗透压大小相等。( )
分析:1 mol/L NaCl溶液中,含1 mol/L的Na+和1 mol/L的Cl-,即溶质微粒浓度为
2 mol/L,而1 mol/L蔗糖溶液中,溶质浓度为1 mol/L,故1 mol/L NaCl溶液的渗
透压大于1 mol/L蔗糖溶液的渗透压。
√
√
√
×
【精练提素养】
1.为了观察渗透吸水现象,有人进行如下实验:用猪的膀胱膜将一漏斗口封住,在漏斗里装清水,然后把漏斗浸入盛有浓度为30%的蔗糖溶液的烧杯中(水可自由通过膀胱膜,蔗糖不能通过膀胱膜),使漏斗管内与烧杯中的起始液面一样高。经过一段时间后,最可能的实验结果是(　　)
A.漏斗管内的液面等于烧杯中的液面
B.漏斗管内的液面高于烧杯中的液面
C.漏斗管内的液面低于烧杯中的液面
D.无法判断漏斗管和烧杯液面的高低
√
【解析】选C。漏斗中是清水,烧杯中是浓度为30%的蔗糖溶液,烧杯中溶液浓度高于漏斗中,且只有水可自由通过膀胱膜,漏斗中水分子能够通过渗透作用进入烧杯内,故漏斗管内的液面低于烧杯中的液面,C符合题意。
【加固训练】
(2025·重庆卷)某兴趣小组利用图1装置,分别使用等体积2.5 mol/L葡萄糖溶液和1.2 mol/L蔗糖溶液,室温下观察渗透现象。图2是两种溶液在垂直管中,一段时间内溶液高度变化,下列说法正确的是(　　)
A.X表示葡萄糖溶液在垂直管中的高度变化
B.t1~t3由X液面快速上升推测水分子不会从
漏斗进入烧杯
C.t2~t5取Y对应烧杯中液体能检测到还原糖
D.t5后两种溶液在垂直管中液面高度将不变
√
【解析】选C。葡萄糖分子能通过玻璃纸,蔗糖分子不能通过。开始时葡萄糖溶液和蔗糖溶液的浓度分别为2.5 mol/L和1.2 mol/L,由于葡萄糖能透过玻璃纸,最终会使两侧葡萄糖浓度相等,而蔗糖不能透过,所以开始时葡萄糖溶液一侧浓度高,水分子进入多,但随着葡萄糖透过玻璃纸,其液面会下降。蔗糖溶液一侧由于蔗糖不能透过,水分子持续进入,液面持续上升。所以X表示蔗糖溶液在垂直管中的高度变化,A错误。t1~t3时X液面快速上升,这只能说明单位时间内从烧杯进入漏斗的水分子数量多于从漏斗进入烧杯的水分子数量,并不是水分子不会从漏斗进入烧杯,B错误。因为葡萄糖能通过玻璃纸进入烧杯,葡萄糖是还原糖,所以在t2~t5取Y对应烧杯中液体能检测到还原糖,C正确。由于葡萄糖能通过玻璃纸,最终两侧葡萄糖浓度会相等,但蔗糖不能通过玻璃纸,所以垂直管中液面高度不会不变,D错误。
2. 【不定项】(2026·大连模拟)如图甲是哺乳动物M的红细胞长时间处在不同浓度的NaCl溶液中,红细胞的体积(V)与初始体积(V0)之比的变化曲线;图乙是红细胞裂解后正常、外翻性小泡的形成示意图。下列相关分析正确的是(　　)
A.该红细胞细胞质浓度与90 mmol·L-1NaCl溶液浓度相当
B.250 mmol·L-1NaCl溶液会影响红细胞的正常代谢
C.细胞裂解及小泡的形成主要体现生物膜的选择透过性
D.外翻性小泡膜外侧可能不含有信号分子的受体
√
√
【解析】选B、D。红细胞相当于一个渗透系统,在低浓度的NaCl溶液中吸水膨胀,在高浓度的NaCl溶液中失水皱缩,当细胞质浓度和外界溶液浓度等渗时,水分子进出细胞达到平衡状态,细胞体积基本不变,图甲当红细胞的体积(V)与初始体积(V0)之比等于1时,细胞体积不变,此时对应的NaCl溶液浓度(即150 mmol·L-1)和细胞质浓度相当,A错误;根据图甲曲线变化可知,红细胞在250 mmol·L-1NaCl溶液中失水较多,进而影响该细胞代谢,B正确;细胞裂解和小泡形成体现了生物膜的流动性,C错误;外翻性小泡因其结构已遭到破坏,不能行使正常的功能,故其膜外侧可能不含有信号分子的受体,D正确。
考点二　探究植物细胞的吸水和失水
【精梳攻教材】
【基础整合】
1.实验原理:
(1)内因:成熟的植物细胞的原生质层相当于一层________;原生质层的
________大于细胞壁。
(2)外因:________和外界溶液存在浓度差,细胞能渗透吸水和失水。
半透膜
伸缩性
细胞液
2.实验步骤:
【名师点睛】
本实验存在对照
本实验中存在两组对照实验,对照组和实验组在同一装片中先后进行,属于自身前后对照。
【多维赋能】
将质量浓度为0.3 g·mL-1的蔗糖溶液换成一定浓度的KNO3溶液,细胞发生
质壁分离后能自动复原。
(1)细胞发生质壁分离的原因是____________________________________
______________________________________________。
(2)细胞自动发生质壁分离复原的原因是_____________________________
__________________________________________________。
细胞在高浓度的外界溶液中失水,原生质
层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性,因而发生质壁分离
K+、N都可转运到细胞内,使
细胞液浓度升高,细胞渗透吸水而自动发生质壁分离复原
【自测强化】
1.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。
( )
分析:黑藻叶肉细胞液泡无颜色,叶绿体的存在有利于实验现象的观察。
2.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)( )
3.施肥过多引起的“烧苗”现象与质壁分离有关。( )
4.质壁分离过程中,细胞膜可局部或全部脱离细胞壁。(2021·湖南卷,3B)( )
×
√
√
√
5.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Ⅰ卷,4A)( )
分析:根尖分生区细胞没有大液泡,不适合作此实验材料。
6.质壁分离过程中,黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小。( )
分析:质壁分离过程中,细胞液浓度增大,吸水能力增强。
×
×
【精研强思维】
【思维探究】
科学家设计了一个简单有效地测定植物细胞的细胞液浓度的方法,如下:首先准备1号和2号两支试管并分别加入等量0.125 mol/L的蔗糖溶液;然后植物叶片打洞,取一定量小圆片放入1号试管30分钟,其间摇动数次,加入一粒极小的亚甲基蓝结晶(它对溶液浓度影响极小,可忽略不计,但溶液浓度变化会引起它定向扩散)轻轻摇动;再用毛细吸管吸一滴1号试管的蓝色溶液,然后伸入2号试管中部轻轻放出一滴蓝色溶液,观察蓝色小液滴移动方向并记录。以下是预期的实验结果和结论。回答下列问题。
(1)(生命观念)在第一种情况中,1号试管中的植物细胞表现为吸水还是失水 请分析其原因。
提示:吸水。在第一种情况中,1号试管中溶液浓度上升,说明植物细胞吸水膨胀。
项目 预期的实验结果 预期的实验结论
第一种 下沉 1号试管中溶液浓度上升
第二种 上浮 1号试管中溶液浓度下降
第三种 蓝色小液滴将均匀扩散 1号试管中溶液浓度不变
(2)(科学思维)设计上述实验的原理是什么 如何判断溶液浓度的变化情况
提示:该实验的原理是植物细胞液与外界溶液存在浓度差时会发生渗透吸水或失水现象。溶液浓度变化会引起亚甲基蓝定向扩散,因此可根据蓝色小液滴的移动情况判断溶液浓度的变化情况。
(3)(科学探究)仅靠以上的一组实验不一定就能确定该植物叶细胞的细胞液浓度,还需增加哪种操作才能达成“测定该植物叶细胞的细胞液浓度”的目的 并对结果进行必要分析。
提示:替换不同浓度的蔗糖溶液,重复以上实验,当获得第三种预期的实验结果的时候,对应的蔗糖溶液浓度即为该植物叶细胞的细胞液浓度。
【思维建构】
质壁分离与复原实验的拓展应用
(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(如乙二醇溶液和蔗糖溶液)
【精练提素养】
【不定项】(2026·长沙模拟)在“探究植物细胞的吸水和失水”的实验中,依
次观察到的结果如图所示,其中①②指细胞结构。下列叙述错误的是(　　)
A.乙到丙的变化是外界溶液浓度大于细胞液浓度所致
B.丙图细胞达到渗透平衡时,无水分子进出原生质层
C.与甲图细胞相比,乙图细胞的细胞液吸水能力较强
D.细胞发生渗透作用至丙状态时,细胞内外溶液浓度相等
√
√
√
【解析】选A、B、D。乙→丙的变化过程中,细胞吸水发生质壁分离的复原,细胞液浓度大于外界溶液浓度,A错误;丙图细胞达到渗透平衡时,水分子进出原生质层达到动态平衡,B错误;甲→乙的变化过程中,细胞失水,细胞液的浓度升高,其吸水能力逐渐增强,C正确;细胞发生渗透作用至丙状态时,由于细胞壁的存在,可能细胞液浓度仍大于外界溶液浓度,D错误。
【加固训练】
1.(2024·江苏卷)有同学以紫色洋葱为实验材料,进行观察植物细胞的质壁分离和复原实验。下列相关叙述合理的是(　　)
A.制作临时装片时,先将撕下的表皮放在载玻片上,再滴一滴清水,盖上盖玻片
B.用低倍镜观察刚制成的临时装片,可见细胞多呈长条形,细胞核位于细胞中央
C.用吸水纸引流使0.3 g/mL蔗糖溶液替换清水,可先后观察到质壁分离和复原
现象
D.通过观察紫色中央液泡体积大小变化,可推测表皮细胞是处于吸水还是失水
状态
√
【解析】选D。本题考查观察植物细胞的质壁分离和复原实验过程、现象和应用等。制作临时装片时,通常是先在载玻片上滴一滴清水,然后将撕下的表皮放在清水上,再盖上盖玻片,A不合理;用低倍镜观察刚制成的临时装片时,细胞核通常位于细胞的一侧,而不是中央,B不合理;用吸水纸引流蔗糖溶液替换清水,可以观察到质壁分离现象,但要观察复原现象需要重新用清水替换蔗糖溶液,C不合理;液泡体积变大说明细胞吸水,液泡体积变小说明细胞失水,所以通过观察紫色中央液泡体积大小变化,可推测表皮细胞是处于吸水还是失水状态,D合理。
2. (2023·全国甲卷)探究植物细胞的吸水和失水实验是高中学生常做的实验。某同学以紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料进行实验,探究蔗糖溶液、清水处理外表皮后,外表皮细胞原生质体和液泡的体积及细胞液浓度的变化。图中所提到的原生质体是指植物细胞不包括细胞壁的部分。下列示意图中能够正确表示实验结果的是(　　)
√
【解析】选C。本题主要考查植物细胞的失水和吸水过程中原生质体体积、液泡体积和细胞液浓度的变化关系。用30%的蔗糖溶液处理实验材料后,细胞失水,细胞的原生质体和液泡的体积都减小,细胞液浓度增大;用清水处理实验材料后,细胞吸水,细胞的原生质体和液泡的体积都增大,细胞液浓度减小,A、B错误。随着蔗糖溶液浓度的增大,超过细胞液浓度后,细胞失水,原生质体和液泡体积都减小,细胞液浓度增大,C正确、D错误。
从教材走向高考
【体验高考真题溯源】
1.(2025·北京卷)→(必修1 P65图4—3)探究植物细胞的吸水和失水实验中,在清水和0.3 g/mL蔗糖溶液中处于稳定状态的细胞如图。以下叙述错误的是(　　)
A.图1,水分子通过渗透作用进出细胞
B.图1,细胞壁限制过多的水进入细胞
C.图2,细胞失去的水分子是自由水
D.与图1相比,图2中细胞液浓度小
√
【教考融通】考题依托教材图像考查了质壁分离过程中细胞液浓度的变化、渗透作用等,并扩展到自由水的知识。
【解析】选D。图1中,水分子通过渗透作用进出细胞,A正确;细胞壁有保护和支撑的作用,所以限制过多的水进入细胞,维持细胞形态,B正确;图2,细胞发生质壁分离,此时失去的水分子是自由水,C正确;与图1相比,图2中细胞发生质壁分离,此时细胞失水,所以图2中细胞液浓度大,D错误。
【深研教材预测高考】
2.(必修1 P67拓展应用T1【改编】)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,设计实验,测定细胞的细胞液浓度相当于多少质量分数的蔗糖溶液。下列有关该实验说法正确的是(　　)
A.进行实验时,需要配制相同质量分数的蔗糖溶液
B.可根据质壁分离的程度判断细胞液浓度与蔗糖质量分数的关系
C.紫色洋葱鳞片叶表皮细胞与蔗糖溶液进行了物质与能量的交换
D.不同的植物细胞置于相同质量分数的蔗糖溶液中,原生质层体积大小变化一定不同
√
【解析】选B。实验目的是要测定细胞的细胞液浓度相当于多少质量分数的蔗糖溶液,故进行实验时,需要配制不同质量分数的蔗糖溶液,A错误;当细胞液浓度小于蔗糖溶液浓度时,植物细胞发生质壁分离,一定范围内二者浓度差越大,质壁分离程度越大,所以可根据质壁分离的程度判断细胞液浓度与蔗糖质量分数的关系,B正确;紫色洋葱鳞片叶表皮细胞与蔗糖溶液进行了物质的交换,比如交换水分子,但没有进行能量的交换,C错误;不同的植物细胞的细胞液浓度可能相同,置于相同质量分数的蔗糖溶液中,原生质层体积大小变化可能相同,D错误。
【加固训练】
(必修1 P67“拓展应用”T2【改编】)为探究低温对植物细胞质壁分离的影响,某生物兴趣小组分别取经常温(25 ℃)和低温(4 ℃)处理24 h的葫芦藓叶片,将其浸润在质量浓度为0.3 g·mL-1的蔗糖溶液中,观察并记录植物细胞的初始质壁分离平均时间、相同时间内发生质壁分离的细胞所占比例及原生质体长度与细胞长度的比值,结果如图1、图2所示。下列有关实验的分析,正确的是(　　)
A.实验中细胞的质壁分离现象需在高倍显微镜下观察
B.与常温相比,低温处理后葫芦藓叶片细胞失水速率增加
C.推测低温可使细胞内的自由水减少,引起细胞液浓度升高
D.实验结果可直接说明低温导致细胞膜流动性降低
√
【解析】选C。植物细胞的质壁分离现象在低倍显微镜下就可观察到,A错误;葫芦藓叶片在质量浓度为0.3 g·mL-1的蔗糖溶液中会发生质壁分离,与常温相比,低温处理后植物细胞的初始质壁分离平均时间变长,说明低温处理后葫芦藓叶片细胞失水速率降低,B错误;低温处理相同时间后发生质壁分离的细胞所占比例远低于常温处理的,且低温处理后质壁分离的细胞原生质体长度与细胞长度的比值大于常温处理的,说明低温处理的叶片细胞质壁分离程度显著低于常温处理的,因此低温处理后细胞失水减少,而细胞失水能力与细胞液浓度大小呈负相关,再结合植物细胞中自由水比例降低,可避免气温下降导致结冰而损害自身可推测,低温处理导致植物细胞中自由水减少,细胞液浓度升高,C正确;实验结果只能说明温度会影响植物细胞的质壁分离,并不能直接说明低温对细胞膜流动性的影响,D错误。核心素养测评　
第二单元　第8讲　细胞的吸水和失水
(20分钟　25分)
【基础过关练】
1.(2分)下列有关渗透作用的说法,错误的是 (　　)
A.将完整的成熟植物活细胞放在清水中,当不再吸水时细胞内外浓度不一定相等
B.根尖成熟区表皮细胞主要通过渗透作用吸水
C.成熟植物细胞的原生质层相当于一层半透膜,没有选择透过性
D.一定范围内的温度改变能影响水分子通过半透膜的速率
【解析】选C。将植物细胞放在清水中,当不再吸水时,细胞内、外溶液浓度不一定相等,可能因为细胞壁的束缚导致细胞液浓度仍高于外界溶液浓度,A正确;根尖成熟区表皮细胞有大液泡,主要通过渗透作用吸水,B正确;成熟植物细胞的原生质层具有选择透过性,相当于一层半透膜,C错误;一定范围内的温度改变能影响水分子通过半透膜的速率,如低温能影响分子的运动,D正确。
2.(2分)基于对植物细胞质壁分离原理的理解判断,下列各项无法通过质壁分离实验证明的是 (　　)
A.成熟植物细胞的死活
B.原生质层比细胞壁伸缩性大
C.成熟的植物细胞能进行渗透吸水
D.水分子可以通过通道蛋白进入细胞
【解析】选D。将成熟植物细胞放到适宜浓度的蔗糖溶液中,若不能发生质壁分离则说明是死细胞,反之是活细胞,A不符合题意;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,B不符合题意;成熟的植物细胞进行质壁分离复原时,会进行渗透吸水,C不符合题意;质壁分离实验无法证明水分子可以通过通道蛋白进入细胞,D符合题意。
3.(2分)(2026·七台河模拟)将如图所示的玻璃管底部用某种膜材料封口后,向管中加入0.3 g·mL-1的经消毒处理的蔗糖溶液,一段时间后底部有液体渗出。下列说法正确的是 (　　)
A.若渗出的液体有甜味,将玻璃管底部放在清水中液面会持续升高
B.若渗出的液体有甜味,向玻璃管中加入少量ATP后液体的渗出速率将迅速增大
C.若渗出的液体无甜味,将蔗糖更换为葡萄糖后渗出的液体有甜味
D.若渗出的液体无甜味,玻璃管中剩余液体的浓度大于0.3 g·mL-1
【解析】选D。若渗出的液体有甜味,说明蔗糖分子可以通过该膜材料。将玻璃管底部放在清水中,由于蔗糖溶液浓度高于清水,会发生渗透吸水,但由于蔗糖分子也能通过膜,液面不会持续升高,A错误。蔗糖的运输方式是扩散,不需要消耗ATP,所以向玻璃管中加入少量ATP后,液体的渗出速率不会迅速增大,B错误。若渗出的液体无甜味,说明蔗糖分子不能通过该膜材料。葡萄糖的分子大小与蔗糖不同,若该膜材料也不能让葡萄糖通过,那么将蔗糖更换为葡萄糖后渗出的液体也不会有甜味,C错误。若渗出的液体无甜味,说明蔗糖分子不能通过该膜材料。由于有液体渗出,蔗糖溶液的浓度会升高,所以玻璃管中剩余液体的浓度大于0.3 g·mL-1,D正确。
4.(2分)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
【解析】选A。原生质层相当于一层半透膜,细胞壁的伸缩性小于原生质层,所以当细胞失水时,会发生质壁分离,“原生质层比细胞壁的伸缩性大”是该实验依据的原理之一,A正确;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,不会发生质壁分离复原,D错误。
【加固训练】
研究小组将第1~5组的马铃薯条分别用质量分数为5%、10%、15%、20%、25%的蔗糖溶液处理,一段时间后测定马铃薯条的质量变化如图所示。下列相关叙述错误的是 (　　)
A.马铃薯细胞的细胞膜和液泡膜都相当于半透膜
B.马铃薯细胞液的浓度最可能为15%~20%
C.第4组马铃薯细胞发生了质壁分离,吸水能力弱
D.若实验长时间进行,第5组马铃薯细胞可能会死亡
【解析】选C。解答本题的关键是明确马铃薯条质量变化与细胞吸水和失水的关系:
A(√) 马铃薯细胞的细胞膜和液泡膜属于生物膜,都有选择透过性。因此,它们都相当于半透膜
B(√) 蔗糖溶液浓度为15%时,马铃薯细胞吸水,蔗糖溶液浓度为20%时,马铃薯细胞失水。由此推测,蔗糖溶液浓度在15%~20%的某个浓度时,马铃薯细胞既不失水也不吸水,即其细胞液的浓度最可能为15%~20%
C(×) 第4组马铃薯条质量减小,细胞失水发生了质壁分离,细胞液浓度增大,吸水能力增强
D(√) 第5组马铃薯条质量减小,细胞失水,若实验长时间进行,失水量多,马铃薯细胞可能会死亡
5.(2分)将若干细胞液浓度相同的萝卜条放在不同浓度的蔗糖溶液中进行实验,在保持细胞活性的条件下,在相同实验时间后,测得在不同浓度蔗糖溶液中各组萝卜条细胞内含水量的情况如图,其中N点代表实验前萝卜条细胞内含水量。下列有关叙述正确的是 (　　)
A.实验中水分子进出细胞需要消耗ATP
B.在浓度为c的蔗糖溶液中没有水分子进出细胞
C.在浓度为d的蔗糖溶液中细胞发生渗透吸水
D.在浓度为g、h的蔗糖溶液中细胞失去活性
【解析】选C。实验中水分子进出细胞的方式是被动运输,不需要消耗能量,A错误;蔗糖溶液浓度为c时,萝卜条细胞内的含水量基本不变,说明萝卜条细胞液浓度与蔗糖溶液浓度c相当,此时水分子进出细胞达到动态平衡,B错误;在浓度为d的蔗糖溶液中细胞含水量增加,细胞发生渗透吸水,C正确;在浓度为g、h的蔗糖溶液中细胞内的含水量增加,说明细胞发生渗透吸水,没有失去活性,D错误。
【方法规律】两种方法判断细胞的吸水和失水
方法一:通过比较细胞外溶液和细胞液的浓度大小来判断:细胞外溶液浓度>细胞液浓度 细胞失水;细胞外溶液浓度<细胞液浓度 细胞吸水;细胞外溶液浓度=细胞液浓度 失水量和吸水量相等,处于动态平衡。
方法二:根据重量或长度变化来判断:重量增加或长度变长 吸水;反之则失水。
6.(2分) 【不定项】在观察植物细胞的质壁分离和复原实验中,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)。下列有关叙述错误的是 (　　)
A.本实验中不选用洋葱鳞片叶内表皮细胞是因为该细胞不能发生质壁分离
B.在实验操作中,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
C.如果将蔗糖溶液换成适宜浓度的KNO3溶液,可以省略E过程
D.当质壁分离复原后,细胞液浓度等于外界溶液浓度
【解析】选A、B、D。不选用洋葱鳞片叶内表皮细胞是因为其液泡中不含色素,不易观察到质壁分离和复原现象,洋葱鳞片叶内表皮细胞是成熟的植物细胞,在高浓度的外界溶液中也能发生质壁分离,A错误;本实验三次显微镜观察都采用低倍镜观察,B错误;由于钾离子和硝酸根离子都能被植物细胞吸收,因此如果将蔗糖溶液换成适宜浓度的KNO3溶液,细胞会先发生质壁分离现象,随后自动复原,故可以省略E过程,C正确;细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性,当质壁分离复原后,细胞液的浓度不一定等于外界溶液浓度,也可能高于外界溶液浓度,D错误。
【思维进阶练】
7.(3分) 【不定项】将相同体积的稀溶液(纯水)和浓溶液分别置于一容器的两侧,中间用半透膜阻隔,达到渗透平衡状态后,在浓溶液侧施加一个大于渗透压的压力时,浓溶液中的溶剂会向稀溶液流动(溶质不能通过半透膜),这一过程称为反渗透,原理如图所示。下列叙述正确的是 (　　)
A.渗透装置中渗透平衡后,纯水一侧的液面比浓溶液一侧的高
B.渗透装置在渗透平衡过程中浓溶液的吸水能力减弱
C.反渗透时,随浓溶液液面下降施加的压力需增大
D.反渗透时,稀溶液中的水分子不能向浓溶液一侧流动
【解析】选B、C。渗透装置中达到渗透平衡后,由于溶质不能通过半透膜,所以浓溶液一侧的液面升高,且高于纯水一侧,A错误;渗透装置在渗透平衡过程中,浓溶液浓度下降,单位体积溶质微粒数减少,因而吸水能力减弱,B正确;反渗透过程中,随着浓溶液液面下降,浓溶液渗透压升高,需要施加的压力相应增大,以保证溶剂向稀溶液一侧流动,C正确;反渗透时,稀溶液中的水分子能向浓溶液一侧流动,只是浓溶液中的水分子将更多地向稀溶液一侧流动,D错误。
【加固训练】
某实验小组利用乙二醇和蔗糖溶液进行质壁分离实验的探究,如图是实验过程中原生质体的相对体积随时间的变化情况。下列相关叙述正确的是 (　　)
A.乙二醇溶液组C点的细胞液浓度高于A点的细胞液浓度
B.0~60 s两组实验结果存在差异是因为两组实验所用溶液的浓度不同
C.要测量原生质体相对体积的大小一般选择紫色洋葱内表皮细胞
D.蔗糖溶液组BD段的原生质体的相对体积不变是因为没有水分子的流动
【解析】选A。乙二醇溶液组在未更换外界溶液的条件下直接发生质壁分离复原的原因是乙二醇进入细胞内,导致细胞液浓度高于外界溶液浓度,因此与A点相比,C点的细胞液浓度高,A正确;由图可知,两组实验所用溶液的浓度都是2 mol·L-1,浓度相同,造成两组0~60 s实验结果不同的原因是溶质种类不同,B错误;紫色洋葱内表皮细胞没有颜色,不利于观测,因此要测量原生质体相对体积的大小可以选择紫色洋葱外表皮细胞,C错误;BD段的原生质体的相对体积不变的原因是水分子内流与外流速度相同,即水分子进出细胞达到动态平衡,D错误。
8.(10分)耐盐碱水稻是指能在盐(碱)浓度为0.3%以上的盐碱地生长、亩产量在300公斤以上的水稻品种。现有普通水稻和耐盐碱水稻若干,由于标签损坏无法辨认类型,某生物兴趣小组使用0.3 g·mL-1的KNO3溶液分别处理两组水稻细胞,结果如图1,请回答相关问题:
(1)(2分)该实验通过观察原生质体体积相对值进行比较,故所选水稻细胞必须含有的细胞器是　液泡　。图1中Ⅱ组水稻的曲线不能无限上升是受限于　细胞壁(的伸缩性)　。
【解析】(1)根据图1分析可知,Ⅰ组水稻发生了质壁分离和复原,说明所选水稻细胞为成熟的细胞,含有大液泡。由于植物细胞壁伸缩性有限,因此Ⅱ组水稻不能无限吸水,故曲线不能无限制上升。
(2)(2分)A→B段,Ⅰ组水稻的吸水能力　逐渐升高　, 此时,在细胞壁和原生质体之间充满了　KNO3溶液　。
【解析】(2)A→B段,Ⅰ组水稻发生质壁分离,细胞液浓度增大,吸水能力逐渐升高。由于细胞壁具有全透性,故此时在细胞壁和原生质体之间充满了KNO3溶液。
(3)(2分)实验过程中并未添加清水,Ⅰ组水稻原生质体体积的变化是由于细胞能通过主动吸收　K+和N　,从而使得细胞液的浓度变得比外界溶液浓度　高　。
【解析】(3)由于细胞能通过主动吸收K+和N,使细胞液浓度高于外界溶液浓度,细胞吸水,因此细胞会发生质壁分离的复原。
(4)(4分)某同学想探究耐盐碱水稻的耐盐碱能力,可选用　Ⅱ　组水稻进行合理分组,配制一系列浓度大于0.3 g·mL-1 的KNO3溶液进行实验观察。若1 h后观察到的实验结果如图2,分析可知,该品系的耐盐碱水稻适合种植在盐浓度低于
　0.45　g·mL-1的土壤中。
【解析】(4)根据图1分析可知,Ⅱ组为耐盐碱水稻,因此欲探究耐盐碱水稻的耐盐碱能力,可选用Ⅱ组水稻进行合理分组。据图2可知,细胞在0.4 g·mL-1的KNO3溶液中未发生质壁分离,而在0.45 g·mL-1的KNO3溶液中发生质壁分离。因此若要其正常生长,需要将该品系的耐盐碱水稻种植在盐浓度低于0.45 g·mL-1的土壤中。(共26张PPT)
核心素养测评　
第二单元　第8讲　细胞的吸水和失水
(20分钟　25分)
【基础过关练】
1.(2分)下列有关渗透作用的说法,错误的是 (　　)
A.将完整的成熟植物活细胞放在清水中,当不再吸水时细胞内外浓度不一定
相等
B.根尖成熟区表皮细胞主要通过渗透作用吸水
C.成熟植物细胞的原生质层相当于一层半透膜,没有选择透过性
D.一定范围内的温度改变能影响水分子通过半透膜的速率
√
【解析】选C。将植物细胞放在清水中,当不再吸水时,细胞内、外溶液浓度不一定相等,可能因为细胞壁的束缚导致细胞液浓度仍高于外界溶液浓度,A正确;根尖成熟区表皮细胞有大液泡,主要通过渗透作用吸水,B正确;成熟植物细胞的原生质层具有选择透过性,相当于一层半透膜,C错误;一定范围内的温度改变能影响水分子通过半透膜的速率,如低温能影响分子的运动,D正确。
2.(2分)基于对植物细胞质壁分离原理的理解判断,下列各项无法通过质壁分
离实验证明的是 (　　)
A.成熟植物细胞的死活
B.原生质层比细胞壁伸缩性大
C.成熟的植物细胞能进行渗透吸水
D.水分子可以通过通道蛋白进入细胞
√
【解析】选D。将成熟植物细胞放到适宜浓度的蔗糖溶液中,若不能发生质壁分离则说明是死细胞,反之是活细胞,A不符合题意;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,B不符合题意;成熟的植物细胞进行质壁分离复原时,会进行渗透吸水,C不符合题意;质壁分离实验无法证明水分子可以通过通道蛋白进入细胞,D符合题意。
3.(2分)(2026·七台河模拟)将如图所示的玻璃管底部用某种膜材料封口后,向
管中加入0.3 g·mL-1的经消毒处理的蔗糖溶液,一段时间后底部有液体渗出。
下列说法正确的是 (　　)
A.若渗出的液体有甜味,将玻璃管底部放在清水中液面会持续升高
B.若渗出的液体有甜味,向玻璃管中加入少量ATP后液体的渗出速
率将迅速增大
C.若渗出的液体无甜味,将蔗糖更换为葡萄糖后渗出的液体有甜味
D.若渗出的液体无甜味,玻璃管中剩余液体的浓度大于0.3 g·mL-1
√
【解析】选D。若渗出的液体有甜味,说明蔗糖分子可以通过该膜材料。将玻璃管底部放在清水中,由于蔗糖溶液浓度高于清水,会发生渗透吸水,但由于蔗糖分子也能通过膜,液面不会持续升高,A错误。蔗糖的运输方式是扩散,不需要消耗ATP,所以向玻璃管中加入少量ATP后,液体的渗出速率不会迅速增大,B错误。若渗出的液体无甜味,说明蔗糖分子不能通过该膜材料。葡萄糖的分子大小与蔗糖不同,若该膜材料也不能让葡萄糖通过,那么将蔗糖更换为葡萄糖后渗出的液体也不会有甜味,C错误。若渗出的液体无甜味,说明蔗糖分子不能通过该膜材料。由于有液体渗出,蔗糖溶液的浓度会升高,所以玻璃管中剩余液体的浓度大于0.3 g·mL-1,D正确。
4.(2分)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
√
【解析】选A。原生质层相当于一层半透膜,细胞壁的伸缩性小于原生质层,所以当细胞失水时,会发生质壁分离,“原生质层比细胞壁的伸缩性大”是该实验依据的原理之一,A正确;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,不会发生质壁分离复原,D错误。
【加固训练】
研究小组将第1~5组的马铃薯条分别用质量分数为5%、10%、15%、20%、
25%的蔗糖溶液处理,一段时间后测定马铃薯条的质量变化如图所示。下列
相关叙述错误的是 (　　)
A.马铃薯细胞的细胞膜和液泡膜都相当于半透膜
B.马铃薯细胞液的浓度最可能为15%~20%
C.第4组马铃薯细胞发生了质壁分离,吸水能力弱
D.若实验长时间进行,第5组马铃薯细胞可能会死亡
√
【解析】选C。解答本题的关键是明确马铃薯条质量变化与细胞吸水和失水的关系:
A(√) 马铃薯细胞的细胞膜和液泡膜属于生物膜,都有选择透过性。因此,它们都相当于半透膜
B(√) 蔗糖溶液浓度为15%时,马铃薯细胞吸水,蔗糖溶液浓度为20%时,马铃薯细胞失水。由此推测,蔗糖溶液浓度在15%~20%的某个浓度时,马铃薯细胞既不失水也不吸水,即其细胞液的浓度最可能为15%~20%
C(×) 第4组马铃薯条质量减小,细胞失水发生了质壁分离,细胞液浓度增大,吸水能力增强
D(√) 第5组马铃薯条质量减小,细胞失水,若实验长时间进行,失水量多,马铃薯细胞可能会死亡
5.(2分)将若干细胞液浓度相同的萝卜条放在不同浓度的蔗糖溶液中进行实
验,在保持细胞活性的条件下,在相同实验时间后,测得在不同浓度蔗糖溶液
中各组萝卜条细胞内含水量的情况如图,其中N点代表实验前萝卜条细胞内
含水量。下列有关叙述正确的是 (　　)
A.实验中水分子进出细胞需要消耗ATP
B.在浓度为c的蔗糖溶液中没有水分子进出细胞
C.在浓度为d的蔗糖溶液中细胞发生渗透吸水
D.在浓度为g、h的蔗糖溶液中细胞失去活性
√
【解析】选C。实验中水分子进出细胞的方式是被动运输,不需要消耗能量,A错误;蔗糖溶液浓度为c时,萝卜条细胞内的含水量基本不变,说明萝卜条细胞液浓度与蔗糖溶液浓度c相当,此时水分子进出细胞达到动态平衡,B错误;在浓度为d的蔗糖溶液中细胞含水量增加,细胞发生渗透吸水,C正确;在浓度为g、h的蔗糖溶液中细胞内的含水量增加,说明细胞发生渗透吸水,没有失去活性,D错误。
【方法规律】两种方法判断细胞的吸水和失水
方法一:通过比较细胞外溶液和细胞液的浓度大小来判断:细胞外溶液浓度>细胞液浓度 细胞失水;细胞外溶液浓度<细胞液浓度 细胞吸水;细胞外溶液浓度=细胞液浓度 失水量和吸水量相等,处于动态平衡。
方法二:根据重量或长度变化来判断:重量增加或长度变长 吸水;反之则失水。
6.(2分) 【不定项】在观察植物细胞的质壁分离和复原实验中,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)。下列有关叙述错误的
是 (　　)
A.本实验中不选用洋葱鳞片叶内表皮细
胞是因为该细胞不能发生质壁分离
B.在实验操作中,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
C.如果将蔗糖溶液换成适宜浓度的KNO3溶液,可以省略E过程
D.当质壁分离复原后,细胞液浓度等于外界溶液浓度
√
√
√
【解析】选A、B、D。不选用洋葱鳞片叶内表皮细胞是因为其液泡中不含色素,不易观察到质壁分离和复原现象,洋葱鳞片叶内表皮细胞是成熟的植物细胞,在高浓度的外界溶液中也能发生质壁分离,A错误;本实验三次显微镜观察都采用低倍镜观察,B错误;由于钾离子和硝酸根离子都能被植物细胞吸收,因此如果将蔗糖溶液换成适宜浓度的KNO3溶液,细胞会先发生质壁分离现象,随后自动复原,故可以省略E过程,C正确;细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性,当质壁分离复原后,细胞液的浓度不一定等于外界溶液浓度,也可能高于外界溶液浓度,D错误。
【思维进阶练】
7.(3分) 【不定项】将相同体积的稀溶液(纯水)和浓溶液分别置于一容器的两侧,
中间用半透膜阻隔,达到渗透平衡状态后,在浓溶液侧施加一个大于渗透压的压力
时,浓溶液中的溶剂会向稀溶液流动(溶质不能通过半透膜),这一过程称为反渗透,
原理如图所示。下列叙述正确的是 (　　)
A.渗透装置中渗透平衡后,纯水一侧的液面比浓溶液一侧的高
B.渗透装置在渗透平衡过程中浓溶液的吸水能力减弱
C.反渗透时,随浓溶液液面下降施加的压力需增大
D.反渗透时,稀溶液中的水分子不能向浓溶液一侧流动
√
√
【解析】选B、C。渗透装置中达到渗透平衡后,由于溶质不能通过半透膜,所以浓溶液一侧的液面升高,且高于纯水一侧,A错误;渗透装置在渗透平衡过程中,浓溶液浓度下降,单位体积溶质微粒数减少,因而吸水能力减弱,B正确;反渗透过程中,随着浓溶液液面下降,浓溶液渗透压升高,需要施加的压力相应增大,以保证溶剂向稀溶液一侧流动,C正确;反渗透时,稀溶液中的水分子能向浓溶液一侧流动,只是浓溶液中的水分子将更多地向稀溶液一侧流动,D错误。
【加固训练】
某实验小组利用乙二醇和蔗糖溶液进行质壁分离实验的探究,如图是实验过
程中原生质体的相对体积随时间的变化情况。下列相关叙述正确的是(　　)
A.乙二醇溶液组C点的细胞液浓度高于A点的细胞液浓度
B.0~60 s两组实验结果存在差异是因为两组实验所用溶液
的浓度不同
C.要测量原生质体相对体积的大小一般选择紫色洋葱内
表皮细胞
D.蔗糖溶液组BD段的原生质体的相对体积不变是因为没有水分子的流动
√
【解析】选A。乙二醇溶液组在未更换外界溶液的条件下直接发生质壁分离复原的原因是乙二醇进入细胞内,导致细胞液浓度高于外界溶液浓度,因此与A点相比,C点的细胞液浓度高,A正确;由图可知,两组实验所用溶液的浓度都是2 mol·L-1,浓度相同,造成两组0~60 s实验结果不同的原因是溶质种类不同,B错误;紫色洋葱内表皮细胞没有颜色,不利于观测,因此要测量原生质体相对体积的大小可以选择紫色洋葱外表皮细胞,C错误;BD段的原生质体的相对体积不变的原因是水分子内流与外流速度相同,即水分子进出细胞达到动态平衡,D错误。
8.(10分)耐盐碱水稻是指能在盐(碱)浓度为0.3%以上的盐碱地生长、亩产量在300公斤以上的水稻品种。现有普通水稻和耐盐碱水稻若干,由于标签损坏无法辨认类型,某生物兴趣小组使用0.3 g·mL-1的KNO3溶液分别处理两组水稻细胞,结果如图1,请回答相关问题:
(1)(2分)该实验通过观察原生质体体积相对值进行比较,故所选水稻细胞必
须含有的细胞器是_________。图1中Ⅱ组水稻的曲线不能无限上升是受限
于____________________。
【解析】(1)根据图1分析可知,Ⅰ组水稻发生了质壁分离和复原,说明所选水
稻细胞为成熟的细胞,含有大液泡。由于植物细胞壁伸缩性有限,因此Ⅱ组水
稻不能无限吸水,故曲线不能无限制上升。
　液泡　
　细胞壁(的伸缩性)　
(2)(2分)A→B段,Ⅰ组水稻的吸水能力_____________, 此时,在细胞壁和原生
质体之间充满了______________。
【解析】(2)A→B段,Ⅰ组水稻发生质壁分离,细胞液浓度增大,吸水能力逐渐
升高。由于细胞壁具有全透性,故此时在细胞壁和原生质体之间充满了
KNO3溶液。
　逐渐升高　
　KNO3溶液　
(3)(2分)实验过程中并未添加清水,Ⅰ组水稻原生质体体积的变化是由于细胞
能通过主动吸收______________,从而使得细胞液的浓度变得比外界溶液浓
度_______。
【解析】(3)由于细胞能通过主动吸收K+和N,使细胞液浓度高于外界溶
液浓度,细胞吸水,因此细胞会发生质壁分离的复原。
　K+和N　
　高　
(4)(4分)某同学想探究耐盐碱水稻的耐盐碱能力,可选用_______组水稻进行
合理分组,配制一系列浓度大于0.3 g·mL-1 的KNO3溶液进行实验观察。若
1 h后观察到的实验结果如图2,分析可知,该品系的耐盐碱水稻适合种植在盐
浓度低于_________g·mL-1的土壤中。
【解析】(4)根据图1分析可知,Ⅱ组为耐盐碱水稻,因此欲探究耐盐碱水稻的
耐盐碱能力,可选用Ⅱ组水稻进行合理分组。据图2可知,细胞在0.4 g·mL-1的
KNO3溶液中未发生质壁分离,而在0.45 g·mL-1的KNO3溶液中发生质壁分离。
因此若要其正常生长,需要将该品系的耐盐碱水稻种植在盐浓度低于
0.45 g·mL-1的土壤中。
　Ⅱ　
　0.45　第二单元　细胞的物质输入和输出与能量供应和利用
第8讲　细胞的吸水和失水
【课标要求】
1.通过模拟实验探究膜的透性。
2.说明水进出细胞的原理。
3.观察植物细胞的质壁分离和复原。
考点一　水进出细胞的原理
【精梳攻教材】
【基础整合】
1.渗透作用:
(1)渗透作用的概念:水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。
(2)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。
(3)渗透装置:
分析:①液面上升的原因:单位时间由烧杯进入漏斗中的水分子数>(填“>”“<”或“=”)单位时间由漏斗进入烧杯中的水分子数。
②液面不会持续上升的原因:当漏斗内的液面上升到一定高度后,液柱(图Δh)产生的压力将加快漏斗中水分子向烧杯扩散的速度,当该压力和漏斗中的溶质微粒对水分子的吸附力相等时,液面不再上升。
【名师点睛】
关于液面稳定时的2点提醒
(1)液面稳定时,仍有水分子通过半透膜扩散,只是渗入与渗出的水分子数相等。
(2)液面稳定后,只要存在液面差,原高浓度的溶液浓度仍大于低浓度的溶液。
2.动物细胞的吸水和失水:
(1)动物细胞的细胞膜相当于半透膜。
(2)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
3.植物细胞的吸水和失水:
(1)成熟植物细胞的特点:
(2)现象:
【自测强化】
1.渗透方向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。(√)
2.对于水分子来说,细胞壁是全透性的。(√)
3.植物细胞内的液体环境主要指液泡里面的细胞液。(必修1 P63正文)(√)
4.1 mol/L NaCl溶液和1 mol/L蔗糖溶液的渗透压大小相等。(×)
分析:1 mol/L NaCl溶液中,含1 mol/L的Na+和1 mol/L的Cl-,即溶质微粒浓度为
2 mol/L,而1 mol/L蔗糖溶液中,溶质浓度为1 mol/L,故1 mol/L NaCl溶液的渗透压大于1 mol/L蔗糖溶液的渗透压。
【精练提素养】
1.为了观察渗透吸水现象,有人进行如下实验:用猪的膀胱膜将一漏斗口封住,在漏斗里装清水,然后把漏斗浸入盛有浓度为30%的蔗糖溶液的烧杯中(水可自由通过膀胱膜,蔗糖不能通过膀胱膜),使漏斗管内与烧杯中的起始液面一样高。经过一段时间后,最可能的实验结果是(　　)
A.漏斗管内的液面等于烧杯中的液面
B.漏斗管内的液面高于烧杯中的液面
C.漏斗管内的液面低于烧杯中的液面
D.无法判断漏斗管和烧杯液面的高低
【解析】选C。漏斗中是清水,烧杯中是浓度为30%的蔗糖溶液,烧杯中溶液浓度高于漏斗中,且只有水可自由通过膀胱膜,漏斗中水分子能够通过渗透作用进入烧杯内,故漏斗管内的液面低于烧杯中的液面,C符合题意。
【加固训练】
(2025·重庆卷)某兴趣小组利用图1装置,分别使用等体积2.5 mol/L葡萄糖溶液和1.2 mol/L蔗糖溶液,室温下观察渗透现象。图2是两种溶液在垂直管中,一段时间内溶液高度变化,下列说法正确的是(　　)
A.X表示葡萄糖溶液在垂直管中的高度变化
B.t1~t3由X液面快速上升推测水分子不会从漏斗进入烧杯
C.t2~t5取Y对应烧杯中液体能检测到还原糖
D.t5后两种溶液在垂直管中液面高度将不变
【解析】选C。葡萄糖分子能通过玻璃纸,蔗糖分子不能通过。开始时葡萄糖溶液和蔗糖溶液的浓度分别为2.5 mol/L和1.2 mol/L,由于葡萄糖能透过玻璃纸,最终会使两侧葡萄糖浓度相等,而蔗糖不能透过,所以开始时葡萄糖溶液一侧浓度高,水分子进入多,但随着葡萄糖透过玻璃纸,其液面会下降。蔗糖溶液一侧由于蔗糖不能透过,水分子持续进入,液面持续上升。所以X表示蔗糖溶液在垂直管中的高度变化,A错误。t1~t3时X液面快速上升,这只能说明单位时间内从烧杯进入漏斗的水分子数量多于从漏斗进入烧杯的水分子数量,并不是水分子不会从漏斗进入烧杯,B错误。因为葡萄糖能通过玻璃纸进入烧杯,葡萄糖是还原糖,所以在t2~t5取Y对应烧杯中液体能检测到还原糖,C正确。由于葡萄糖能通过玻璃纸,最终两侧葡萄糖浓度会相等,但蔗糖不能通过玻璃纸,所以垂直管中液面高度不会不变,D错误。
2. 【不定项】(2026·大连模拟)如图甲是哺乳动物M的红细胞长时间处在不同浓度的NaCl溶液中,红细胞的体积(V)与初始体积(V0)之比的变化曲线;图乙是红细胞裂解后正常、外翻性小泡的形成示意图。下列相关分析正确的是(　　)
A.该红细胞细胞质浓度与90 mmol·L-1NaCl溶液浓度相当
B.250 mmol·L-1NaCl溶液会影响红细胞的正常代谢
C.细胞裂解及小泡的形成主要体现生物膜的选择透过性
D.外翻性小泡膜外侧可能不含有信号分子的受体
【解析】选B、D。红细胞相当于一个渗透系统,在低浓度的NaCl溶液中吸水膨胀,在高浓度的NaCl溶液中失水皱缩,当细胞质浓度和外界溶液浓度等渗时,水分子进出细胞达到平衡状态,细胞体积基本不变,图甲当红细胞的体积(V)与初始体积(V0)之比等于1时,细胞体积不变,此时对应的NaCl溶液浓度(即150 mmol·L-1)和细胞质浓度相当,A错误;根据图甲曲线变化可知,红细胞在250 mmol·L-1NaCl溶液中失水较多,进而影响该细胞代谢,B正确;细胞裂解和小泡形成体现了生物膜的流动性,C错误;外翻性小泡因其结构已遭到破坏,不能行使正常的功能,故其膜外侧可能不含有信号分子的受体,D正确。
考点二　探究植物细胞的吸水和失水
【精梳攻教材】
【基础整合】
1.实验原理:
(1)内因:成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜;原生质层的伸缩性大于细胞壁。
(2)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.实验步骤:
【名师点睛】
本实验存在对照
本实验中存在两组对照实验,对照组和实验组在同一装片中先后进行,属于自身前后对照。
【多维赋能】
　将质量浓度为0.3 g·mL-1的蔗糖溶液换成一定浓度的KNO3溶液,细胞发生质壁分离后能自动复原。
(1)细胞发生质壁分离的原因是细胞在高浓度的外界溶液中失水,原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性,因而发生质壁分离。
(2)细胞自动发生质壁分离复原的原因是K+、N都可转运到细胞内,使细胞液浓度升高,细胞渗透吸水而自动发生质壁分离复原。
【自测强化】
1.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。(×)
分析:黑藻叶肉细胞液泡无颜色,叶绿体的存在有利于实验现象的观察。
2.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)(√)
3.施肥过多引起的“烧苗”现象与质壁分离有关。(√)
4.质壁分离过程中,细胞膜可局部或全部脱离细胞壁。(2021·湖南卷,3B)(√)
5.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Ⅰ卷,4A)(×)
分析:根尖分生区细胞没有大液泡,不适合作此实验材料。
6.质壁分离过程中,黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小。(×)
分析:质壁分离过程中,细胞液浓度增大,吸水能力增强。
【精研强思维】
【思维探究】
　科学家设计了一个简单有效地测定植物细胞的细胞液浓度的方法,如下:首先准备1号和2号两支试管并分别加入等量0.125 mol/L的蔗糖溶液;然后植物叶片打洞,取一定量小圆片放入1号试管30分钟, 其间摇动数次,加入一粒极小的亚甲基蓝结晶(它对溶液浓度影响极小,可忽略不计,但溶液浓度变化会引起它定向扩散)轻轻摇动;再用毛细吸管吸一滴1号试管的蓝色溶液,然后伸入2号试管中部轻轻放出一滴蓝色溶液,观察蓝色小液滴移动方向并记录。以下是预期的实验结果和结论。回答下列问题。
项目 预期的实验结果 预期的实验结论
第一种 下沉 1号试管中溶液浓度上升
第二种 上浮 1号试管中溶液浓度下降
第三种 蓝色小液滴将均匀扩散 1号试管中溶液浓度不变
(1)(生命观念)在第一种情况中,1号试管中的植物细胞表现为吸水还是失水 请分析其原因。
提示:吸水。在第一种情况中,1号试管中溶液浓度上升,说明植物细胞吸水膨胀。
(2)(科学思维)设计上述实验的原理是什么 如何判断溶液浓度的变化情况
提示:该实验的原理是植物细胞液与外界溶液存在浓度差时会发生渗透吸水或失水现象。溶液浓度变化会引起亚甲基蓝定向扩散,因此可根据蓝色小液滴的移动情况判断溶液浓度的变化情况。
(3)(科学探究)仅靠以上的一组实验不一定就能确定该植物叶细胞的细胞液浓度,还需增加哪种操作才能达成“测定该植物叶细胞的细胞液浓度”的目的 并对结果进行必要分析。
提示:替换不同浓度的蔗糖溶液,重复以上实验,当获得第三种预期的实验结果的时候,对应的蔗糖溶液浓度即为该植物叶细胞的细胞液浓度。
【思维建构】
质壁分离与复原实验的拓展应用
　(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(如乙二醇溶液和蔗糖溶液)
【精练提素养】
【不定项】(2026·长沙模拟)在“探究植物细胞的吸水和失水”的实验中,依次观察到的结果如图所示,其中①②指细胞结构。下列叙述错误的是(　　)
A.乙到丙的变化是外界溶液浓度大于细胞液浓度所致
B.丙图细胞达到渗透平衡时,无水分子进出原生质层
C.与甲图细胞相比,乙图细胞的细胞液吸水能力较强
D.细胞发生渗透作用至丙状态时,细胞内外溶液浓度相等
【解析】选A、B、D。乙→丙的变化过程中,细胞吸水发生质壁分离的复原,细胞液浓度大于外界溶液浓度,A错误;丙图细胞达到渗透平衡时,水分子进出原生质层达到动态平衡,B错误;甲→乙的变化过程中,细胞失水,细胞液的浓度升高,其吸水能力逐渐增强,C正确;细胞发生渗透作用至丙状态时,由于细胞壁的存在,可能细胞液浓度仍大于外界溶液浓度,D错误。
【加固训练】
1.(2024·江苏卷)有同学以紫色洋葱为实验材料,进行观察植物细胞的质壁分离和复原实验。下列相关叙述合理的是(　　)
A.制作临时装片时,先将撕下的表皮放在载玻片上,再滴一滴清水,盖上盖玻片
B.用低倍镜观察刚制成的临时装片,可见细胞多呈长条形,细胞核位于细胞中央
C.用吸水纸引流使0.3 g/mL蔗糖溶液替换清水,可先后观察到质壁分离和复原现象
D.通过观察紫色中央液泡体积大小变化,可推测表皮细胞是处于吸水还是失水状态
【解析】选D。本题考查观察植物细胞的质壁分离和复原实验过程、现象和应用等。制作临时装片时,通常是先在载玻片上滴一滴清水,然后将撕下的表皮放在清水上,再盖上盖玻片,A不合理;用低倍镜观察刚制成的临时装片时,细胞核通常位于细胞的一侧,而不是中央,B不合理;用吸水纸引流蔗糖溶液替换清水,可以观察到质壁分离现象,但要观察复原现象需要重新用清水替换蔗糖溶液,C不合理;液泡体积变大说明细胞吸水,液泡体积变小说明细胞失水,所以通过观察紫色中央液泡体积大小变化,可推测表皮细胞是处于吸水还是失水状态,D合理。
2.(2023·全国甲卷)探究植物细胞的吸水和失水实验是高中学生常做的实验。某同学以紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料进行实验,探究蔗糖溶液、清水处理外表皮后,外表皮细胞原生质体和液泡的体积及细胞液浓度的变化。图中所提到的原生质体是指植物细胞不包括细胞壁的部分。下列示意图中能够正确表示实验结果的是(　　)
【解析】选C。本题主要考查植物细胞的失水和吸水过程中原生质体体积、液泡体积和细胞液浓度的变化关系。用30%的蔗糖溶液处理实验材料后,细胞失水,细胞的原生质体和液泡的体积都减小,细胞液浓度增大;用清水处理实验材料后,细胞吸水,细胞的原生质体和液泡的体积都增大,细胞液浓度减小,A、B错误。随着蔗糖溶液浓度的增大,超过细胞液浓度后,细胞失水,原生质体和液泡体积都减小,细胞液浓度增大,C正确、D错误。
【体验高考真题溯源】
1.(2025·北京卷)→(必修1 P65图4—3)探究植物细胞的吸水和失水实验中,在清水和0.3 g/mL蔗糖溶液中处于稳定状态的细胞如图。以下叙述错误的是(　　)
A.图1,水分子通过渗透作用进出细胞
B.图1,细胞壁限制过多的水进入细胞
C.图2,细胞失去的水分子是自由水
D.与图1相比,图2中细胞液浓度小
【教考融通】考题依托教材图像考查了质壁分离过程中细胞液浓度的变化、渗透作用等,并扩展到自由水的知识。
【解析】选D。图1中,水分子通过渗透作用进出细胞,A正确;细胞壁有保护和支撑的作用,所以限制过多的水进入细胞,维持细胞形态,B正确;图2,细胞发生质壁分离,此时失去的水分子是自由水,C正确;与图1相比,图2中细胞发生质壁分离,此时细胞失水,所以图2中细胞液浓度大,D错误。
【深研教材预测高考】
2.(必修1 P67拓展应用T1【改编】)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,设计实验,测定细胞的细胞液浓度相当于多少质量分数的蔗糖溶液。下列有关该实验说法正确的是(　　)
A.进行实验时,需要配制相同质量分数的蔗糖溶液
B.可根据质壁分离的程度判断细胞液浓度与蔗糖质量分数的关系
C.紫色洋葱鳞片叶表皮细胞与蔗糖溶液进行了物质与能量的交换
D.不同的植物细胞置于相同质量分数的蔗糖溶液中,原生质层体积大小变化一定不同
【解析】选B。实验目的是要测定细胞的细胞液浓度相当于多少质量分数的蔗糖溶液,故进行实验时,需要配制不同质量分数的蔗糖溶液,A错误;当细胞液浓度小于蔗糖溶液浓度时,植物细胞发生质壁分离,一定范围内二者浓度差越大,质壁分离程度越大,所以可根据质壁分离的程度判断细胞液浓度与蔗糖质量分数的关系,B正确;紫色洋葱鳞片叶表皮细胞与蔗糖溶液进行了物质的交换,比如交换水分子,但没有进行能量的交换,C错误;不同的植物细胞的细胞液浓度可能相同,置于相同质量分数的蔗糖溶液中,原生质层体积大小变化可能相同,D错误。
【加固训练】
(必修1 P67“拓展应用”T2【改编】)为探究低温对植物细胞质壁分离的影响,某生物兴趣小组分别取经常温(25 ℃)和低温(4 ℃)处理24 h的葫芦藓叶片,将其浸润在质量浓度为0.3 g·mL-1的蔗糖溶液中,观察并记录植物细胞的初始质壁分离平均时间、相同时间内发生质壁分离的细胞所占比例及原生质体长度与细胞长度的比值,结果如图1、图2所示。下列有关实验的分析,正确的是(　　)
A.实验中细胞的质壁分离现象需在高倍显微镜下观察
B.与常温相比,低温处理后葫芦藓叶片细胞失水速率增加
C.推测低温可使细胞内的自由水减少,引起细胞液浓度升高
D.实验结果可直接说明低温导致细胞膜流动性降低
【解析】选C。植物细胞的质壁分离现象在低倍显微镜下就可观察到,A错误;葫芦藓叶片在质量浓度为0.3 g·mL-1的蔗糖溶液中会发生质壁分离,与常温相比,低温处理后植物细胞的初始质壁分离平均时间变长,说明低温处理后葫芦藓叶片细胞失水速率降低,B错误;低温处理相同时间后发生质壁分离的细胞所占比例远低于常温处理的,且低温处理后质壁分离的细胞原生质体长度与细胞长度的比值大于常温处理的,说明低温处理的叶片细胞质壁分离程度显著低于常温处理的,因此低温处理后细胞失水减少,而细胞失水能力与细胞液浓度大小呈负相关,再结合植物细胞中自由水比例降低,可避免气温下降导致结冰而损害自身可推测,低温处理导致植物细胞中自由水减少,细胞液浓度升高,C正确;实验结果只能说明温度会影响植物细胞的质壁分离,并不能直接说明低温对细胞膜流动性的影响,D错误。

展开更多......

收起↑