2025届高三生物一轮复习课件：2.8水进出细胞的原理

第2单元 细胞的基本结构 和物质的运输 第8讲 水进出细胞的原理 课标要求 1.阐明细胞膜具有选择透过性。 2.实验：观察植物细胞的质壁分离和复原。 考点一 细胞的吸水和失水 一、渗透作用 扩散现象 是指物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移直到均匀分布的现象。 扩散速度与温度有关，温度越高，扩散速度越快。 一、渗透作用 在一个长颈漏斗是漏斗口外密封上一层玻璃纸，往漏斗内注入蔗糖溶液，然后将漏斗浸入盛有清水的烧杯中，使漏斗管内外的液面高度相等。过一段时间后，会出现如图所示现象。 玻璃纸（又叫赛璐玢）是一种半透膜，水分子可以自由透过它，而蔗糖分子则不能。 半透膜：让小分子通过而大分子不能通过的一类多孔性薄膜的总称。 一、渗透作用 1.漏斗管内的液面为什么会升高？ 单位时间 从清水流入蔗糖溶液中的水分子数 单位时间 从蔗糖溶液流入清水中的水分子数 渗透压： 蔗糖分子对水有吸引力。 溶质微粒对水的吸引力。 【讨论】 渗透作用：水分子（或其它溶剂分子） 通过半透膜的扩散。 渗透系统：两个溶液体系以及半透膜。 一、渗透作用 渗透压： 指溶液中溶质微粒对水的吸引力。 溶质微粒多 对水的吸引力大 溶液浓度高 溶质微粒少 对水的吸引力小 溶液浓度低 物质的量浓度 溶液中溶质微粒的数量多少。 一、渗透作用 区分：溶液浓度与质量浓度 质量浓度：溶质的质量占全部溶液质量的百分率表示，用符号%表示。 溶液浓度【物质的量浓度】：溶液中溶质微粒的数量。 质量浓度相同 但180g葡萄糖溶液中溶质微粒数目更多，所以物质的量浓度大。 一、渗透作用 2.如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？ 【讨论】 不会，当管内的液面上升到一定高度之后，管中的水柱产生的重力将加快漏斗中水分向外扩散的速度，当____________________________最终达到平衡，液面将不再上升。 漏斗内渗透压 = 液柱的压力 一、渗透作用 U型管中间被一种不允许单糖和二糖透过的半透膜隔开，现在两侧分别加等质量浓度的蔗糖溶液和葡萄糖溶液，达到平衡时液面高度如何变化？ 蔗糖 葡萄糖 左高右低 达到平衡状态时半透膜两侧的溶液浓度相同 达到平衡状态时半透膜两侧的水分子不进不出 × × 水分子向膜两侧移动速率相等 依旧是葡萄糖分子对水的吸引力更大，故左侧浓度大。 一、渗透作用 条件①半透膜 3.如果用一层纱布（全透性）代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？ 4.如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？ 条件②浓度差 一、渗透作用 渗透作用：水分子（或其它溶剂分子）通过半透膜的扩散。 渗透系统：两个溶液体系以及半透膜。 渗透作用条件： ①具有半透膜 ②半透膜两侧的溶液有浓度差 渗透方向： 相对含量高 相对含量低 水的含量 溶液浓度 低浓度溶液 高浓度溶液 渗透压 渗透压低 渗透压高 物质的量浓度（从溶质的角度分析) 指溶液中溶质微粒对水的吸引力。 顺相对含量梯度 一、渗透作用 1、具有浓度差的溶液之间一定会发生渗透作用。（ ） 2、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。（ ） 3、玻璃纸是一种 膜， 可以通过它，而蔗糖分子则不能。 半透 水分子 二、动物细胞的吸水和失水 1.原理 ①“半透膜”：________。 ②浓度差：________与外界溶液间具浓度差。 细胞膜 细胞质 2.现象 三、成熟植物细胞的吸水和失水 (选择透过性) 原生质层 (选择透过性) 细胞膜 细胞质 液泡膜 细胞壁 (全透性) 构成 半透膜 原生质层 细胞内的 液体环境 —细胞液 浓度差 外界溶液 存在 渗透系统 1.原理 三、成熟植物细胞的吸水和失水 2.现象 练习 1. 玻璃纸是一种选择透过性膜，水分子可以透过，而蔗糖分子不能透过。( ) × 2. 当外界溶液中的浓度低于 时，哺乳动物细胞一定会吸水涨破。 ( ) × 3. 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。( ) × 4. 植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核。 ( ) × 5. 成熟的植物细胞在发生质壁分离的过程中，细胞吸水能力逐渐增强。( ) √ 四、重难点突破 1.溶质不能透过半透膜的渗透装置分析： ①若溶液浓度大于溶液浓度，则单位时间内由 的 水分子数 由的，表现为 溶液液面 。 ②若溶液浓度小于溶液浓度，则情况相反， 表现为 溶液液面 。 ③在达到渗透平衡（水分子进出动态平衡）后，若存在如图所示 的液面差，则溶液浓度 溶液浓度。 > 上升 下降 > 四、重难点突破 2.溶质能透过半透膜的渗透装置分析： （1）和是同种溶质，且能透过半透膜，溶液浓度大于 溶液浓度： ①开始时，的水分子多于 的水分子, 水分子总体流动趋势是， 液面 。 上升 ②随着溶质透过半透膜，一段时间后，半透膜两侧浓度差减小， 溶液浓度最终相等，液面高的一侧形成的压强会使水分子由液面高的 一侧向液面低的一侧扩散，液面先上升后下降，最终和 液面持平。 四、重难点突破 （2）和是两种不同的溶质，且只有水和 能透过半透膜： ①物质扩散时，单一物质的浓度在膜两侧有变得相等的趋势； 若 的物质的量浓度大于的，则出现的现象是液面先 ， 随后随着 中的溶质透过半透膜进入， 中的溶质在膜两侧 的分布趋于平衡，溶液两种溶质的总浓度增大，最终超过 ， 吸水能力增强，液面最终 。 ②若的物质的量浓度小于的，则出现的现象是液面始终低于 液面。 上升 > 四、重难点突破 3.比较不同溶液浓度的大小： 渗透装置达到渗透平衡时，若半透膜两侧液面 仍存在液面差,则液面高的一侧溶液浓度 ， 吸水能力 ，渗透压 。 高 强 高 练习 1. 如图为一个渗透装置，假设溶质分子或离子不能通过半透膜，实验 开始时，液面和 平齐。下列判断不正确的是( ) 如果甲、乙都是蔗糖溶液，甲的浓度低于乙，则液面 会下降， 液面 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， 则液面会上升，液面 会下降； C. 当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，甲、乙溶液的浓度不一定相等； 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； √ 练习 2. 某兴趣小组用图甲研究渗透作用， 和均为蔗糖溶液， 允许单糖通过。 图乙为实验结果。下列说法正确的是( ) D A. 烧杯中蔗糖溶液浓度大于漏斗中蔗糖溶液浓度 B. 若时刻烧杯中加入蔗糖酶，则 最终将变小 C. 时刻半透膜两侧蔗糖溶液浓度相同 D. 若时刻漏斗中加入蔗糖酶，则 将先变大后变小 练习 3. 科研人员将人的成熟红细胞分别置于蒸馏水和几种等渗溶液中，测定红细胞溶血（溶血是指红细胞 破裂后血红蛋白渗出的现象）所需时间，实验结果如图所示。以下叙述错误的是( ) 成熟红细胞在蒸馏水中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； B. 处于等渗溶液中的红细胞吸水涨破是由于溶质分子进入细胞导致细胞质浓度升高； C. 氯化铵、甘油、乙醇、丙酮进入红细胞的速度依次减小； D. 上述实验可以证明脂溶性物质更易通过细胞膜； √ 练习 4. 植物成熟叶肉细胞的细胞液浓度可以不同。现将、、 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细胞未发生变化；②细胞体积增大；③细胞 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( ) C A. 水分交换前，细胞 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 细胞 细胞 C. 水分交换平衡时，细胞的细胞液浓度大于细胞 的细胞液浓度 D. 水分交换平衡时，细胞 的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度 考点二 实验：探究植物细胞 的吸水和失水 实验：探究植物细胞的吸水和失水 水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？原生质层是一层半透膜吗？ 作出假设 实施实验 设计实验 分析结果 得出结论 表达与交流 提出问题 实验：探究植物细胞的吸水和失水 作出假设 实施实验 设计实验 分析结果 得出结论 表达与交流 提出问题 水分进出植物细胞是渗透作用，原生质层相当于一层半透膜 水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？原生质层是一层半透膜吗？ 实验：探究植物细胞的吸水和失水 将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察液泡、原生质层及细胞大小的变化；再浸润在清水中，观察其大小的变化。 在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变小，细胞皱缩； 在清水中植物细胞的中央液泡会变大，细胞膨胀。 设计方案（参考案例） 预期结果 作出假设 实施实验 设计实验 分析结果 得出结论 表达与交流 提出问题 实验：探究植物细胞的吸水和失水 材料用具： 紫色洋葱鳞片叶、质量分数为0.3g/mL的蔗糖溶液、清水、 刀片、镊子、滴管、盖玻片、吸水纸、显微镜等。 作出假设 实施实验 设计实验 分析结果 得出结论 表达与交流 提出问题 注：紫色洋葱鳞片叶液泡大而有颜色，显微镜下易观察。 思考：用黑藻小叶观察可以吗？ 实验：探究植物细胞的吸水和失水 步骤： 作出假设 实施实验 设计实验 分析结果 得出结论 表达与交流 提出问题 实验：探究植物细胞的吸水和失水 正常状态 高浓度状态 低浓度状态 图像 液泡大小变化 原生质层位置 正常大小 逐渐变小 逐渐变大， 恢复原来大小 原生质层 紧贴细胞壁 原生质层逐渐 脱离细胞壁 原生质层逐渐 贴近细胞壁 作出假设 实施实验 设计实验 分析结果 得出结论 表达与交流 提出问题 实验：探究植物细胞的吸水和失水 结论： (1)植物细胞的原生质层相当于一层半透膜； (2)植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。 细胞失水，原生质层与细胞壁分离开来 细胞吸水，与细胞壁分离的原生质层慢慢恢复原来的状态 当外界溶液浓度 > 细胞液浓度 当外界溶液浓度 < 细胞液浓度 质壁分离 质壁分离复原 实验：探究植物细胞的吸水和失水 1.从实验当中的质壁分离，“质”和“壁”分别指的是什么呢？ “质”指原生质层，“壁”指细胞壁 2.质壁分离的原因 原因 外因： 内因： 细胞壁伸缩性小,原生质层伸缩性大 外界溶液浓度大于细胞液浓度 实验：探究植物细胞的吸水和失水 表现 宏观上： 微观上： 液泡 细胞液颜色 植物由坚挺→萎蔫 （大→小） （浅→深） 原生质层与细胞壁分离 实验：探究植物细胞的吸水和失水 4.质壁分离的自动复原 如果所用溶液中的溶质为葡萄糖、KNO3、NaCl、尿素、乙二醇等，质壁分离后因细胞主动或被动吸收溶质微粒而使细胞液浓度增大，植物细胞会吸水引起质壁分离后的自动复原。 仅凭左图能否判断细胞细胞正在发生质壁分离？ 不能，也可能正在发生质壁分离的复原 5.外界溶液的选择 选择对细胞无毒害作用，浓度适中的外界溶液。 盐酸、酒精、醋酸能杀死细胞，不适合； 浓度过高会导致细胞失水过多而死亡 实验：探究植物细胞的吸水和失水 判断成熟植物细胞的死活 测定细胞液浓度范围 1 2 实验：探究植物细胞的吸水和失水 3 比较不同植物细胞的细胞液浓度 4 鉴别不同种类的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液） 练习 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。 ( ) √ 2. 质壁分离过程中，黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小。( ) × 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。( ) × 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。( ) × 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。( ) × 练习 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 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 练习 2. 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 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，最终胀（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 练习 3. 质壁分离和质壁分离复原是某些生物细胞响应外界水分变化而发生的 渗透调节过程。下列叙述错误的是( ) D A. 施肥过多引起的“烧苗”现象与质壁分离有关 B. 质壁分离过程中，细胞膜可局部或全部脱离细胞壁 C. 质壁分离复原过程中，细胞的吸水能力逐渐降低 D. 溶液和 蔗糖溶液的渗透压大小相等 练习 4. 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 ( ) C A. 保卫细胞的吸水能力 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 D. 推测两种蔗糖溶液浓度高低为甲 乙 练习 5.探究植物细胞的吸水和失水实验是高中学生常做的实验。 某同学用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( ) C A. B. C. D. 练习 6.原生质体（细胞除细胞壁以外的部分）表面积大小的变化可作为质壁分离实验的检测指标。 用葡萄糖基本培养基和 溶液交替处理某假单孢菌，其原生质体表面积的测定结果如图所示。 下列叙述错误的是( ) A. 甲组处理不能引起细胞发生质壁分离，表明细胞中 浓度 B. 乙、丙组 处理皆使细胞质壁分离，处理解除后细胞即可发生质壁分离复原 C. 该菌的正常生长和吸水都可导致原生质体表面积增加 D. 若将该菌先水浴灭活后，再用 溶液处理，原生质体表面积无变化 A 练习 7.哺乳动物成熟红细胞的细胞膜含有丰富的水通道蛋白， 硝酸银 可使水通道蛋白失去活性。下列叙述错误 的是 ( ) B A. 经 处理的红细胞在低渗蔗糖溶液中会膨胀 B. 经 处理的红细胞在高渗蔗糖溶液中不会变小 C. 未经 处理的红细胞在低渗蔗糖溶液中会迅速膨胀 D. 未经 处理的红细胞在高渗蔗糖溶液中会迅速变小 Thank You $$