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(共27张PPT)
第9讲　水进出细胞的原理
[课标要求]
1.阐明质膜具有选择透过性。
2.活动:通过模拟实验探究膜的透性。
3.活动:观察植物细胞的质壁分离和复原。
考点一
渗透作用及细胞的吸水和失水原理
1.渗透作用
基础知识·整合
半透膜
相对含
量高
相对含量低
半透膜
浓度差
(1)原理分析。
(2)分析上图乙可知:Δh产生的压强与水和蔗糖溶液产生的渗透压达到平衡,使半透膜两侧水分子的交换速率相等时,液面不再升高,但此时半透膜两侧溶液浓度仍然不相等,蔗糖溶液的浓度仍然大于清水的浓度。
2.动、植物细胞的吸水和失水
(1)动物细胞的吸水和失水。
细胞膜
吸水膨胀
失水皱缩
(2)成熟植物细胞的吸水和失水。
①原理。
细胞液
细胞壁
②现象。
大于
小于
等于
提醒　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,其对不同物质的透过性不仅取决于分子大小,还与细胞的需求有关。
深挖教材
1.判断正误
(1)(必修1 P62正文)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。(　　)
×
【提示】 当半透膜两侧溶液浓度相等时,在单位时间内经半透膜出入的水分子数相等。
(2)(必修1 P62正文)具有浓度差的溶液之间一定会发生渗透作用。(　　)
×
【提示】 渗透作用发生必须具备两个条件:一是必须具有半透膜,二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。
(3)(必修1 P63正文)细胞膜和核膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层。
(　　)
×
【提示】 细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质,叫作原生质层。
(4)(必修1 P63正文)植物细胞内的液体环境主要指的是细胞质基质中的细胞液。(　　)
×
【提示】 植物成熟细胞内有中央大液泡,细胞内的液体环境主要指的是液泡里面的细胞液。
2.规范表达
(必修1 P63正文拓展)对于动植物细胞来说,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 (填“一定”或“不一定”)相等,原因是
。
不一定
对于动物细胞来说,水分子进出细胞的数量相等时,细胞内、外溶液
的浓度相等,但植物细胞有细胞壁的支持、保护作用,单位时间内水分子
进出植物细胞的数量相等时,有可能细胞液浓度大于细胞外溶液浓度
能力1　围绕渗透作用的原理及应用,考查理解能力
1.(2025·重庆卷,10)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
C
关键能力·提升
【解析】 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,由于葡萄糖能通过玻璃纸,所以开始时葡萄糖溶液一侧浓度高,水分子较快进入漏斗,但随着葡萄糖通过玻璃纸进入烧杯,玻璃纸两侧浓度差快速缩小,垂直管中液面上升较慢。蔗糖溶液一侧由于蔗糖不能通过玻璃纸,开始时,低浓度的蔗糖溶液渗透吸水能力弱,较晚记录到液面上升,但水分子持续进入漏斗,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;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;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;由于葡萄糖能通过玻璃纸,最终两侧葡萄糖浓度会相等,故t5后的某个时间段葡萄糖溶液在垂直管中液面高度会下降。
能力2　结合动植物细胞吸水与失水,考查模型分析能力
2.如图表示动植物与原生生物细胞避免渗透膨胀的三种机制。下列叙述正确的是(　　)
A.动植物细胞吸水达到渗透平衡时,细胞内、外溶液浓度相等
B.三种细胞的边界各不相同,以达到与外界环境分隔开的目的
C.动物细胞避免渗透膨胀需要蛋白质协助
D.若将原生生物置于低渗溶液中,其收缩泡的伸缩频率减慢
C
【解析】 动植物细胞在低浓度溶液中都会发生渗透吸水,吸水到一定程度后均会达到渗透平衡,动物细胞吸水达到渗透平衡时,细胞内、外溶液浓度相等,植物细胞吸水达到渗透平衡时,由于细胞壁的支撑作用,细胞外溶液浓度仍可能小于细胞液浓度;三种细胞的边界均为细胞膜,细胞膜能够将细胞与外界环境分隔开;动物细胞需要转运蛋白协助将离子转运到细胞外,以减小细胞内溶液的渗透压,避免渗透膨胀;原生生物会通过收缩泡将多余的水排到细胞外,若将原生生物置于低渗溶液中,其收缩泡的伸缩频率会加快。
考点二
活动:探究植物细胞的吸水和失水
1.实验原理
半透膜
实验基础·梳理
大
2.实验步骤及现象
紧贴细胞壁
逐渐变小
变深
清水
逐渐变大
变浅
3.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
实验技能·点拨
植物细胞的质壁分离和复原涉及的对照类型
实验中涉及的对照类型为自身对照,自身对照指对照组和实验组在同一研究对象上进行,是实验前后之间的对照(如图)。
能力3　结合实验原理和步骤,考查科学思维
3.(2025·北京卷,15)“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
D
关键能力·提升
培养能力 发展素养
【解析】 图1中,水分子通过渗透作用进出细胞;细胞壁有保护和支持细胞的作用,会限制过多的水进入细胞,以维持细胞形态;图2细胞发生质壁分离,此时失去的水分子是自由水;与图1相比,图2中细胞发生质壁分离,此时细胞失去了水,所以图2细胞液浓度更大。
4.(2025·浙江1月选考,9)某同学利用幼嫩的黑藻叶片完成“观察叶绿体和细胞质流动”实验后,继续进行“质壁分离”实验,示意图如下。
下列叙述正确的是(　　)
A.实验过程中叶肉细胞处于失活状态
B.①与②的分离,与①的选择透过性无关
C.与图甲相比,图乙细胞吸水能力更强
D.与图甲相比,图乙细胞体积明显变小
C
【解析】 如果叶肉细胞处于失活状态,则不会发生质壁分离等过程;①与②的分离和细胞失水有关,和选择透过性有关;与图甲相比,图乙细胞的细胞液浓度高,吸水能力更强;图乙细胞失水,但整体体积基本不变。
能力4　结合实验拓展应用,考查创新应用能力
5.(2021·广东卷,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
【解析】 蔗糖分子属于二糖,不能进入保卫细胞,在清水中,保卫细胞因渗透吸水导致气孔开放,据题图可知,滴加蔗糖溶液①,保卫细胞气孔张开程度几乎与初始状态一样,推测蔗糖溶液①的浓度近似等于保卫细胞细胞液浓度,滴加蔗糖溶液②,保卫细胞气孔关闭,推测蔗糖溶液②的浓度高于保卫细胞细胞液浓度,故质壁分离最可能出现在滴加蔗糖溶液②后观察的视野中;滴加蔗糖溶液③,保卫细胞气孔张开比初始状态更大,推测蔗糖溶液③的浓度低于保卫细胞的细胞液浓度,滴加蔗糖溶液③后有更多的水分子进入保卫细胞,故蔗糖溶液③处理后的保卫细胞细胞液浓度<蔗糖溶液①处理后的保卫细胞细胞液浓度;由以上分析可知,3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③。

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