SHENGWUXUE水進出細胞的原理第6課時

課標要求1.闡明質膜具有選擇透過性。2.活動：通過模擬實驗探究膜的透性。3.活動：觀察植物細胞的質壁分離和復原。考情分析1.滲透作用2024·山東卷，4；2023·全國甲卷，4；2023·重慶卷，7；2022·湖南卷，10；2022·全國甲卷，2；2021·廣東卷，132.質壁分離與復原實驗2023·江蘇卷，9；2022·浙江6月選考，11；2021·江蘇卷，12；2021·重慶卷，20；2021·湖南卷，31目

錄通過模擬實驗探究膜的透性23實驗：觀察植物細胞的質壁分離與復原關鍵·真題必刷命題點一通過模擬實驗探究膜的透性主干知識·復盤關鍵能力·提升1.滲透作用發(fā)生的條件(1)具有半透膜(≠選擇透過性膜)(2)半透膜兩側溶液存在濃度差2.成熟植物細胞的吸水和失水(1)條件成熟植物細胞具有中央(大)______。(2)原理液泡全透性小細胞質(3)現(xiàn)象當外界溶液的濃度大于細胞液濃度時，活的植物細胞就通過滲透作用______，發(fā)生__________現(xiàn)象。將已發(fā)生質壁分離的植物細胞放入清水中，此時細胞液的濃度______外界清水的濃度，植物細胞吸水，發(fā)生______________現(xiàn)象。失水質壁分離大于質壁分離復原3.水進出哺乳動物紅細胞的原理(1)紅細胞在等滲外界溶液中是否不吸水也不失水？提示不是，吸水和失水達到動態(tài)平衡。(2)臨床上輸液為什么要用生理鹽水？提示因為生理鹽水的濃度與血漿的濃度基本一致，血細胞不會因為過度吸水或失水而出現(xiàn)形態(tài)和功能上的異常。B題型滲透作用的原理及應用(科學思維)[例1]

(2024·山東卷，4)仙人掌的莖由內部薄壁細胞和進行光合作用的外層細胞等組成，內部薄壁細胞的細胞壁伸縮性更大。水分充足時，內部薄壁細胞和外層細胞的滲透壓保持相等；干旱環(huán)境下，內部薄壁細胞中單糖合成多糖的速率比外層細胞快。下列說法錯誤的是(

)A.細胞失水過程中，細胞液濃度增大B.干旱環(huán)境下，外層細胞的細胞液濃度比內部薄壁細胞的低C.失水比例相同的情況下，外層細胞更易發(fā)生質壁分離D.干旱環(huán)境下，內部薄壁細胞合成多糖的速率更快，有利于外層細胞的光合作用解析細胞失水過程中，水從細胞液流出，細胞液濃度增大，A正確；

根據(jù)題意可知，干旱環(huán)境下，內部薄壁細胞中單糖合成多糖的速率比外層細胞快，則外層細胞的細胞液單糖多，且外層細胞還能進行光合作用合成單糖，故外層細胞液濃度比內部薄壁細胞的細胞液濃度高，B錯誤；

根據(jù)題意可知，內部薄壁細胞細胞壁的伸縮性比外層細胞的細胞壁伸縮性大，失水比例相同的情況下，外層細胞更易發(fā)生質壁分離，C正確；干旱環(huán)境下，內部薄壁細胞合成多糖的速率更快，有利于外層細胞光合作用產物向內部薄壁細胞轉移，有利于外層細胞進行光合作用，D正確。D[例2]

(2025·安徽蚌埠期末)甲、乙、丙分別是細胞在不同濃度的某溶液中水分子的跨膜運輸示意圖(箭頭粗細代表水分子擴散的多少)，下列分析錯誤的是(

)A.若甲中細胞為人成熟的紅細胞，一段時間后可能會漲破B.若乙中細胞為洋蔥表皮細胞，此時細胞內外溶液的濃度可能相等C.若丙中細胞為某植物的根尖成熟區(qū)細胞，該植物可能出現(xiàn)“燒苗”現(xiàn)象D.若甲、乙、丙中為同一細胞，則初始時溶液濃度的大小關系是甲>乙>丙解析據(jù)圖分析，甲中細胞處于低濃度的溶液中，細胞吸水量大于失水量；乙中細胞吸水和失水處于動態(tài)平衡；丙中細胞處于高濃度溶液中，細胞失水量大于吸水量。人成熟的紅細胞無細胞壁，故在不斷吸水的情況下，可能會漲破，A正確；乙中水分進出細胞處于動態(tài)平衡，故細胞內外溶液的濃度可能相等，B正確；丙中細胞正在失水，可能造成植物“燒苗”現(xiàn)象，C正確；若甲、乙、丙中為同一細胞，則初始時溶液濃度的大小關系是丙>乙>甲，D錯誤。A.若甲中細胞為人成熟的紅細胞，一段時間后可能會漲破B.若乙中細胞為洋蔥表皮細胞，此時細胞內外溶液的濃度可能相等C.若丙中細胞為某植物的根尖成熟區(qū)細胞，該植物可能出現(xiàn)“燒苗”現(xiàn)象D.若甲、乙、丙中為同一細胞，則初始時溶液濃度的大小關系是甲>乙>丙C[例3]

(不定項)(2025·山東棗莊高三模擬)反滲透又稱逆滲透，是一種以壓力差為推動力，從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。對膜一側的料液施加壓力，當壓力超過它的滲透壓時，溶劑會逆著自然滲透的方向作反向滲透。反滲透技術在生活和工業(yè)水處理中已有廣泛應用，如海水和苦咸水淡化、醫(yī)用和工業(yè)用水的生產、純水和超純水的制備、工業(yè)廢水處理、食品加工濃縮、氣體分離等。下列關于反滲透技術的說法，錯誤的是(

)A.自然狀態(tài)下的滲透裝置，達到滲透平衡時，若半透膜兩側溶液存在高度差，則一定存在濃度差B.若用反滲透技術處理海水，在膜的低壓側得到淡水，在高壓側得到鹵水C.反滲透技術可用于乳品、果汁的濃縮，高壓泵應該安裝在稀溶液側D.海水淡化時，反滲透膜的成分與結構會影響反滲透膜的脫鹽率和水通量解析自然狀態(tài)下的滲透裝置，滲透平衡時，若半透膜兩側溶液存在高度差，則一定存在濃度差，濃度差來維持高度差，A正確；海水淡化過程中采用反滲透技術，只允許水通過，半透膜阻止其他離子、無機鹽等通過，故在膜的低壓側得到淡水，在高壓側得到鹵水，B正確；乳品、果汁的濃縮過程中，高壓泵應該安裝在乳品或果汁側，才能達到濃縮的目的，C錯誤。命題點二

實驗：觀察植物細胞的質壁分離與復原主干知識·復盤關鍵能力·提升[認知覺醒]

某同學進行“植物細胞的吸水與失水”實驗。所用材料為紫色的洋蔥鱗片葉外表皮，試劑是蔗糖溶液和清水。實驗步驟如圖1所示，圖2是在蔗糖溶液中觀察到的洋蔥鱗片葉外表皮細胞的結構示意圖?；卮鹣铝袉栴}。(1)成熟植物細胞發(fā)生質壁分離的條件是____________________________________________________________________________________________________。

細胞壁的伸縮性小于原生質層的伸縮性；原生質層相當于一層半透膜；細胞液的濃度小于外界溶液的濃度(2)原生質層對應圖2中的________(填數(shù)字)。圖1F步驟觀察時發(fā)現(xiàn)質壁分離不能復原，原因可能是________________________________________________。(3)若外界溶液濃度相同，用紫色洋蔥鱗片葉外表皮的不同部位觀察到的質壁分離程度可能不同，原因是__________________________________________________________________________________________________________________。2、4、5蔗糖溶液濃度過高，細胞因失水過多而死亡

紫色洋蔥鱗片葉外表皮不同部位細胞的細胞液濃度不一定相同(4)若圖2表示洋蔥鱗片葉外表皮細胞正處于質壁分離過程中，在顯微鏡下可觀察到的現(xiàn)象是_______________________________________________________。(5)農業(yè)生產中施肥是常見的措施，但施肥過多會出現(xiàn)“燒苗”現(xiàn)象，原因是：___________________________________________________________________。7的紫色變深(中央液泡變小)，原生質層變小，逐漸與細胞壁分離土壤溶液濃度過大，根細胞會發(fā)生滲透失水，從而使植物萎蔫(6)在溶質可透過膜的溶液中(如KNO3、甘油、尿素、葡萄糖等)，發(fā)生質壁分離后能自動復原，原因是___________________________________________________________________________________________________________________。

這些溶質會通過自由擴散、主動運輸?shù)确绞竭M入細胞，使細胞液濃度升高，細胞滲透吸水解析(1)成熟植物細胞發(fā)生質壁分離的內因是細胞壁的伸縮性小于原生質層的伸縮性，并且原生質層相當于一層半透膜，外因是細胞液的濃度小于外界溶液的濃度。(2)原生質層是由液泡膜和細胞膜以及兩層膜之間的細胞質組成。圖1F步驟觀察時發(fā)現(xiàn)質壁分離不能復原，原因可能是蔗糖溶液濃度過高，細胞因失水過多而死亡。(3)若外界溶液濃度相同，用紫色洋蔥鱗片葉外表皮的不同部位觀察到的質壁分離程度可能不同，原因是紫色洋蔥鱗片葉外表皮不同部位細胞的細胞液濃度不一定相同。(4)若圖2表示洋蔥鱗片葉外表皮細胞正處于質壁分離過程中，在顯微鏡下可觀察到的現(xiàn)象是7的紫色變深(中央液泡變小)，原生質層變小，逐漸與細胞壁分離。[思維拓展]

植物細胞質壁分離和復原實驗的拓展(1)用于判斷成熟細胞的死活：(2)測定細胞液濃度范圍(3)比較不同植物細胞的細胞液濃度大小(4)比較未知濃度溶液的濃度大小(1)1mol/LNaCl溶液和1mol/L蔗糖溶液的滲透壓大小相等。(2021·湖南卷，3D)(

)提示1mol/LNaCl溶液中，含1mol/L的Na＋和1mol/L的Cl－，即溶質微粒濃度為2mol/L，而1mol/L蔗糖溶液中，溶質為蔗糖分子，不可再拆分，故1mol/LNaCl溶液的滲透壓大于1mol/L蔗糖溶液的滲透壓。(2)為盡快觀察到質壁分離現(xiàn)象，應在蓋玻片四周均勻滴加蔗糖溶液。(2021·江蘇卷，12C)(

)提示應在蓋玻片一側滴加蔗糖溶液，在蓋玻片的另一側用吸水紙引流，重復幾次，細胞就會浸潤在蔗糖溶液中?！痢?3)質壁分離過程中，黑藻細胞綠色加深、吸水能力減小。(2020·山東卷，3C)(

)提示質壁分離過程中，細胞液濃度增大，吸水能力增大。(4)可以用大蒜根尖分生區(qū)細胞作實驗材料來觀察細胞的質壁分離與復原。(2020·全國卷Ⅰ，4A)(

)提示根尖分生區(qū)細胞沒有大液泡，不適合作為此實驗的實驗材料。(5)需要高倍顯微鏡下才能觀察到洋蔥鱗片葉外表皮細胞的質壁分離。(2019·海南卷，7C)(

)提示整個實驗過程只需低倍鏡即可。(6)用黑藻葉片進行質壁分離實驗時，葉綠體的存在會干擾實驗現(xiàn)象的觀察。(2014·全國卷Ⅰ，4B)(

)提示黑藻葉肉細胞液泡無顏色，葉綠體的存在有利于實驗現(xiàn)象的觀察。××××題型1實驗原理和步驟(科學探究)[例1]

(2024·江蘇卷，7)有同學以紫色洋蔥為實驗材料，進行“觀察植物細胞的質壁分離和復原”實驗。下列相關敘述合理的是(

)A.制作臨時裝片時，先將撕下的表皮放在載玻片上，再滴一滴清水，蓋上蓋玻片B.用低倍鏡觀察剛制成的臨時裝片，可見細胞多呈長條形，細胞核位于細胞中央C.用吸水紙引流使0.3g/mL蔗糖溶液替換清水，可先后觀察到質壁分離和復原現(xiàn)象D.通過觀察紫色中央液泡體積大小變化，可推測表皮細胞是處于吸水還是失水狀態(tài)D解析制作臨時裝片時，通常是先滴一滴清水在載玻片上，然后將撕下的表皮放在水滴中展平，再蓋上蓋玻片，A錯誤；用低倍鏡觀察剛制成的臨時裝片時，細胞核通常位于細胞的一側，而不是細胞中央，B錯誤；用吸水紙引流使蔗糖溶液替換清水，可以觀察到質壁分離現(xiàn)象，但要觀察復原現(xiàn)象需要重新用清水替換蔗糖溶液，C錯誤；當液泡體積變大，說明細胞吸水，液泡體積變小，說明細胞失水，所以通過觀察紫色中央液泡體積大小變化，可推測表皮細胞是處于吸水還是失水狀態(tài)，D正確。C[例2]

(2025·湖南高三質檢)下表是植物細胞在放入蔗糖溶液前及放入甲、乙、丙三種不同濃度的蔗糖溶液一段時間后細胞的形態(tài)。下列敘述正確的是(

)實驗處理放入前放入甲溶液放入乙溶液放入丙溶液細胞的形態(tài)A.若降低甲溶液的濃度，該細胞可能會因吸水而漲破B.浸泡在乙溶液中的細胞內外蔗糖濃度基本相等，水分子進出達到動態(tài)平衡C.浸泡在丙溶液中的細胞出現(xiàn)質壁分離時，細胞壁和細胞膜間充滿蔗糖溶液D.若該細胞處于一定濃度的尿素溶液中，一定會出現(xiàn)質壁分離后自動復原的現(xiàn)象解析若降低甲溶液的濃度，植物細胞會繼續(xù)吸水，但受細胞壁的限制，植物細胞不會漲破，A錯誤；乙溶液中植物細胞形態(tài)基本不變，說明此時細胞的內外滲透壓相等，水分子進出細胞處于動態(tài)平衡，但內外蔗糖濃度不相等，B錯誤；浸泡在丙溶液中的細胞出現(xiàn)了質壁分離，細胞壁具有全透性，此時細胞壁與細胞膜的間隙內充滿蔗糖溶液，C正確；若尿素溶液濃度過高，植物細胞會因失水過多而死亡，無法發(fā)生質壁分離后自動復原的現(xiàn)象，D錯誤。題型2實驗拓展應用(社會責任)[情境信息·練透]

(生產實踐類情境)[例3]

現(xiàn)有普通植物和耐鹽堿植物若干，由于標

簽損壞無法辨認類型，某生物興趣小組使用

0.3g·mL－1的KNO3溶液分別處理兩組植物細胞，

結果如圖1所示。請回答下列有關問題：(1)應選擇根尖的________

(填“成熟區(qū)”“伸長區(qū)”“分生區(qū)”或“根冠”)細胞進行上述實驗。圖1中A→B段，Ⅰ組植物的吸水能力__________，此時，在細胞壁和原生質體之間充滿了______________。A→C段Ⅰ組植物細胞發(fā)生了什么現(xiàn)象？在這個過程中細胞大小如何變化？成熟區(qū)逐漸升高KNO3溶液提示A→C段Ⅰ組植物細胞發(fā)生了質壁分離與質壁分離的復原。在這個過程中細胞大小基本不變。(2)實驗過程中并未添加清水，Ⅱ組植物原生質體體積逐漸增大的原因可能是什么？提示Ⅱ組植物細胞液濃度大于外界溶液濃度，水分子透過原生質層進入細胞液，細胞發(fā)生滲透吸水。(3)該興趣小組繼續(xù)探究了該耐鹽堿植物的細胞液濃度，實驗結果如圖2，請你根據(jù)實驗結果嘗試寫出他們的實驗思路。提示配制一系列濃度范圍在0.3～0.6g·mL－1的蔗糖溶液，將Ⅱ組植物細胞進行合理分組，分別置于不同濃度的蔗糖溶液中，其他條件相同且適宜，培養(yǎng)一段時間后觀察現(xiàn)象并記錄。關鍵·真題必刷1.(2024·湖南卷，14)縊蟶是我國傳統(tǒng)養(yǎng)殖的廣鹽性貝類之一，自身存在抵抗外界鹽度脅迫的滲透調節(jié)機制?？O蟶體內游離氨基酸含量隨鹽度的不同而變化，如圖為縊蟶在不同鹽度下鮮重隨培養(yǎng)時間的變化曲線。下列敘述錯誤的是(

)BA.縊蟶在低鹽度條件下先吸水，后失水直至趨于動態(tài)平衡B.低鹽度培養(yǎng)8～48h間，縊蟶通過自我調節(jié)以增加組織中的溶質含量C.相同鹽度下，游離氨基酸含量高的組織滲透壓也高D.縊蟶組織中游離氨基酸含量的變化與細胞呼吸有關解析分析圖中曲線，縊蟶在低鹽度條件下鮮重先增大后減小，說明其先吸水后失水，最后趨于動態(tài)平衡，A正確；低鹽度培養(yǎng)時，縊蟶組織滲透壓大于外界環(huán)境，導致縊蟶吸水。為恢復正常狀態(tài)，縊蟶應通過自我調節(jié)使組織中的溶質含量減少，從而降低組織滲透壓，引起組織失水，B錯誤；組織滲透壓的高低與其中的溶質含量有關，溶質越多，滲透壓相對越高，因此，相同鹽度下，游離氨基酸含量高的組織滲透壓也高，C正確；細胞呼吸過程中產生的中間產物可轉化為氨基酸、甘油等非糖物質，由此推測縊蟶組織中游離氨基酸含量的變化與細胞呼吸有關，D正確。A.縊蟶在低鹽度條件下先吸水，后失水直至趨于動態(tài)平衡B.低鹽度培養(yǎng)8～48h間，縊蟶通過自我調節(jié)以增加組織中的溶質含量C.相同鹽度下，游離氨基酸含量高的組織滲透壓也高D.縊蟶組織中游離氨基酸含量的變化與細胞呼吸有關2.(2023·重慶卷，7)某興趣小組利用如圖裝置和表中試劑探究了透析袋的透性。當a為①、b為⑤時，袋內溶液逐漸變?yōu)樗{色；當a為②、b為③時，水浴(55攝氏度)后透析袋內、外均不出現(xiàn)磚紅色。下列敘述正確的是(

)CA.若a為①＋②，b為③，水浴后透析袋外最終會出現(xiàn)磚紅色B.若a為①＋②，b為⑤，透析袋外的溶液最終會出現(xiàn)藍色C.若a為①＋④，b為⑤，透析袋內的溶液最終會出現(xiàn)棕紅色D.若a為①＋④，b為③，水浴后透析袋內最終會出現(xiàn)磚紅色解析當a為①、b為⑤時，袋內溶液逐漸變?yōu)樗{色，說明淀粉不能透過半透膜，碘可以透過半透膜；當a為②、b為③時，水浴(55攝氏度)后透析袋內、外均不出現(xiàn)磚紅色，說明葡萄糖和斐林試劑均不能透過半透膜。若a為①＋②，b為③，淀粉、葡萄糖和斐林試劑均不能透過半透膜，水浴后不會出現(xiàn)磚紅色，A錯誤；若a為①＋②，b為⑤，碘可進入透析袋內，透析袋內出現(xiàn)藍色，淀粉不能透過半透膜到達透析袋外，透析袋外的溶液不會出現(xiàn)藍色，B錯誤；若a為①＋④，b為⑤，淀粉酶將淀粉分解，碘進入透析袋內呈現(xiàn)棕紅色，C正確；若a為①＋④，b為③，由于斐林試劑無法進入透析袋，水浴后透析袋內不會出現(xiàn)磚紅色，D錯誤。3.(2022·全國甲卷，2)植物成熟葉肉細胞的細胞液濃度可以不同?，F(xiàn)將a、b、c三種細胞液濃度不同的某種植物成熟葉肉細胞，分別放入三個裝有相同濃度蔗糖溶液的試管中，當水分交換達到平衡時觀察到：①細胞a未發(fā)生變化；②細胞b體積增大；③細胞c發(fā)生了質壁分離。若在水分交換期間細胞與蔗糖溶液沒有溶質的交換，下列關于這一實驗的敘述，不合理的是(

)A.水分交換前，細胞b的細胞液濃度大于外界蔗糖溶液的濃度B.水分交換前，細胞液濃度大小關系為細胞b＞細胞a＞細胞cC.水分交換平衡時，細胞c的細胞液濃度大于細胞a的細胞液濃度D.水分交換平衡時，細胞c的細胞液濃度等于外界蔗糖溶液的濃度C解析三種細胞液濃度不同的植物細胞分別放入三個裝有相同濃度蔗糖溶液的試管中，當水分交換達到平衡時，細胞a體積未發(fā)生變化，細胞b體積增大，細胞c發(fā)生質壁分離，所以，水分交換前，細胞a的細胞液濃度等于外界蔗糖溶液的濃度，細胞b的細胞液濃度大于外界蔗糖溶液的濃度，細胞c的細胞液濃度小于外界蔗糖溶液的濃度，因此水分交換前，細胞液濃度大小關系為細胞b