第2章 第3节 第1课时 细胞质膜具有选择透过性(课件PPT)-【新课程学案】2024-2025学年高中生物必修1 分子与细胞（苏教版2019）

第三节 物质进出细胞的运输方式 第1课时 细胞质膜具有选择透过性 学习目标 1.理解渗透作用的条件及原理。 2.结合探究实验，分析理解细胞吸水和失水的过程及原理的应用。 CONTENTS 目录 1 2 5 知识点(一)　植物细胞的质壁分离和复原现象 知识点(二)　观察植物细胞的质壁分离和复原现象 课时跟踪检测 4 课堂小结与随堂训练 3 知识点(三)　细胞质膜对不同物质的通透性不同 NO.1 知识点(一)　植物细胞的质壁分离和复原现象 教材知识梳理 1．人正常形态的红细胞的渗透现象分析 溶液 等渗溶液 低渗溶液 高渗溶液 红细胞 形态 ____________ ______ _____ 原因分析 水分子进出细胞处于动态平衡 细胞_____ 细胞_____ 基本不变 膨胀 皱缩 吸水 失水 2．渗透作用 (1)渗透作用：水分子(或其他溶剂分子)通过_________的扩散，称为渗透作用。 半透膜 (2)渗透现象的分析 注：图中烧杯中是质量分数为5%的蔗糖溶液，漏斗中是质量分数为10%的蔗糖溶液。 ①渗透作用的方向：水分子从溶质分子____________的区域(烧杯内)向溶质分子___________的区域(漏斗内)扩散。 ②半透膜是____________膜：图中水分子可以通过半透膜，而蔗糖分子不能透过半透膜。 ③渗透作用发生的条件：有一层半透膜、半透膜两侧的溶液具有________。 相对较少 相对较多 选择透过性 浓度差 3．植物细胞的吸水和失水 (1)原生质层：细胞质膜和_____膜以及两层膜之间的________称为原生质层。原生质层与半透膜类似，能选择性地控制物质的进出。 (2)渗透压差：细胞内的液体环境主要是指液泡中的________，当它和外界溶液有渗透压差时，细胞发生吸水或失水。 (3)植物细胞是通过__________吸水和失水的。 液泡 细胞质 细胞液 渗透作用 1．验证渗透作用发生的条件 核心要点点拨 2．比较渗透作用模型和成熟植物细胞与外界溶液形成的渗透系统 项目 渗透作用模型 成熟植物细胞与外界溶液形成的渗透系统 图解 基本 条件 半透膜、浓度差 原生质层——选择透过性膜，浓度差——细胞液与外界溶液之间的渗透压差 原理 水分子通过半透膜的扩散作用 水分子通过原生质层在细胞液与外界溶液之间发生扩散 水扩散总趋势 低浓度溶液→高浓度溶液 续表 3．动物细胞的吸水与失水 经典案例探究 [典例]　观察下面的渗透示意图，思考下列问题： (1)长颈漏斗内液面会不会一直升高，为什么？ 提示：不会。长颈漏斗中的液面升高时，液体产生的静水压也随之变大，当静水压增大到和渗透压相等时(二者的方向相反，静水压向外、渗透压向内)，通过半透膜进出长颈漏斗的水分子数相等，因此，液面就不再升高了。 (2)当液面不再升高时，长颈漏斗内外液体的浓度相等吗？ 提示：不相等，当水分子进出达到动态平衡时，长颈漏斗中溶液浓度仍高于烧杯中的液体浓度。 (3)如果烧杯中是10%蔗糖溶液，结果会怎样？渗透平衡的实质是什么？ 提示：长颈漏斗中的液面将保持不变。渗透平衡只意味着半透膜两侧的水分子进出达到平衡状态，既不可看作没有水分子进出，也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。 (4)分析上述装置出现渗透现象的条件有哪些？ 提示：具有半透膜且半透膜两侧溶液的浓度存在浓度差。 [方法规律] 渗透方向及渗透压大小的判断 (1)判断溶剂渗透的总方向 ①若半透膜两侧是同种溶液，根据质量浓度(分数)或物质的量浓度判定。②若半透膜两侧是不同的溶液，物质的量浓度才能体现溶质或溶剂分子数的多少，如半透膜两侧为质量浓度(分数)相同的葡萄糖溶液和蔗糖溶液，则葡萄糖溶液一侧单位体积中葡萄糖分子数多(水分子数少)，水分子由蔗糖溶液一侧通过半透膜向葡萄糖溶液一侧扩散。 (2)判断半透膜两侧溶液渗透压大小 若渗透平衡后，半透膜两侧液面仍存在液面差，则半透膜两侧溶液就存在渗透压差，液面差越大，渗透压差就越大，且液面高的一侧溶液渗透压高。 (一)澄清概念 1．判断下列叙述的正误 (1)液面高度不再变化时，即达到渗透平衡状态，此时水分子不再进出半透膜( ) (2)当达到渗透平衡时，半透膜两侧的溶液浓度一定相等( ) 层级训练评价 × × (3)原生质层由细胞质膜、液泡膜及所有细胞质组成( ) (4)细胞内的液体统称为细胞液( ) (5)植物细胞吸水停止时，细胞液渗透压等于外界溶液渗透压( ) (6)生理盐水是人红细胞的等渗溶液( ) × × × √ (二)落实知能 2．将人红细胞置于盛有下列液体的离心管中，10分钟后离心，得到沉淀物和上清液，则上清液中K＋含量最高的离心管内盛有(　 ) A．蒸馏水 B．0.9%氯化钠溶液 C．10%氯化钠溶液 D．10%蔗糖溶液 √ 解析：蒸馏水中细胞会吸水破裂，释放K＋，则上清液中K＋含量最高，红细胞在0.9%氯化钠溶液中会保持正常形态，而在10%氯化钠溶液和10%蔗糖溶液中，会由于两者的渗透压大于细胞内液渗透压，发生失水皱缩，但在这三种溶液中，K＋均会存在于红细胞内，上清液中均不含或只有很少的K＋，综上分析，A符合题意。 3．植物体内有三个相邻的细胞a、b、c，已知它们的细胞液浓度大小关系是a<b<c，那么它们三者之间水分渗透方向是(　 ) √ 解析：已知细胞液浓度大小关系为a<b<c，根据渗透原理，水分子总是从低浓度溶液向高浓度溶液扩散，可知它们间的水分渗透方向是a→b、b→c、a→c，D符合题意。 4．下列有关渗透作用的叙述正确的是(　 ) A．动物细胞没有液泡不能通过渗透作用吸水 B．水分子扩散速率取决于半透膜两侧溶液的质量分数浓度差 C．玻璃纸和原生质层控制物质进出的原理相同 D．渗透平衡时半透膜两侧溶液的浓度不一定相同 √ 解析：动物细胞的细胞质膜相当于半透膜，可通过渗透作用吸水，A错误；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，水分子扩散速率取决于半透膜两侧溶液的摩尔(物质的量)浓度的浓度差，B错误；玻璃纸是半透膜，半透膜控制物质进出的原理是根据孔径大小，比孔径大的分子不能透过；原生质层控制物质进出的原理是选择透过性，细胞可以主动吸收所需物质，二者原理不同，C错误；渗透平衡时半透膜两侧溶液的浓度不一定相同，如植物细胞受到细胞壁的压力作用、渗透装置中液面高度差的压力影响等，D正确。 5．[多选]如图所示为植物细胞质壁分离的示意图。下列相关叙述不正确的是(　 ) A．图中①原生质层相当于渗透系统中的半透膜 B．图中甲状态时②的渗透压大于外界的渗透压 C．图中的③、细胞质膜和液泡膜都具有选择透过性 D．从甲状态到乙状态，水分子不会进入该细胞 √ √ √ 解析：图中①原生质层由细胞质膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质组成，相当于渗透系统中的半透膜，A正确；图中甲处于质壁分离的初始状态，此时②细胞液的渗透压小于外界的渗透压，B错误；图中的③为细胞壁，是全透性的，C错误；从甲状态到乙状态，水分子既可以出细胞，也可以进细胞，D错误。 (三)迁移应用 6．(2024·连云港检测)海鸥嗉囊位置有一层薄膜，海鸥正是利用了这层薄膜把海水过滤为可饮用的淡水，而含有杂质及高浓缩盐分的海水则吐出嘴外。这就是反渗透法的基本理论架构。如图为反渗透装置的原理图。请分析回答问题： (1)海鸥嗉囊中的薄膜相当于渗透装置中的________。 (2)反渗透装置中水分子扩散的方向是______________________，该过程______________(填“需要”或“不需要”)消耗能量。 (3)利用该原理生产的反渗透净水机可以获得较为纯净的水，使用过程中为什么要经常更换反渗透膜？ _________________________________________。 解析：(1)海鸥嗉囊中的薄膜具有过滤作用，相当于渗透装置中的半透膜。(2)水分子从浓溶液向稀溶液的方向扩散，该过程需要外界压力，因此需要消耗能量。(3)反渗透净水机利用压力使水分子逆浓度运输，所以水分子能通过半透膜即反渗透膜而其他物质不能通过，使用过程中不能通过半透膜的物质会影响半透膜的过滤效果。 答案：(1)半透膜　(2)浓溶液向稀溶液　需要　(3)水分子能通过半透膜即反渗透膜而其他物质不能通过，使用过程中不能通过半透膜的物质会影响半透膜的过滤效果 NO.2 知识点(二)　观察植物细胞的质壁分离和复原现象 教材知识梳理 1．材料选择：紫色洋葱鳞片叶_______________，其为成熟的植物细胞，且液泡为_____，易于观察。 外表皮细胞 紫色 2．方法步骤 原生质层 变小 原生质层 变大 原生质层 3．质壁分离和复原现象的原因分析 (1)原生质层具有__________，水分子能自由通过，蔗糖分子不能。 (2)细胞液和外界溶液之间存在渗透压差，且原生质层的______大于细胞壁。 选择透过性 伸缩性 ①当细胞液渗透压______外界溶液渗透压时，细胞失水，原生质层和细胞壁逐渐分离，发生__________现象。 ②发生质壁分离的细胞，当细胞液渗透压_____外界溶液渗透压时，细胞吸水，发生___________________。 小于 质壁分离 大于 质壁分离复原现象 1．归纳实验注意的问题 (1)实验成功的关键之一是实验材料的选择。要选取成熟的、液泡带有一定颜色的植物组织进行实验，便于观察实验现象。 (2)滴加蔗糖溶液或清水时，应在载物台上操作。 核心要点点拨 (3)选用的蔗糖溶液浓度要适宜。过低，不足以引起质壁分离或质壁分离所需时间过长；过高，可能造成植物细胞失水过多、过快而死亡。 (4)当用可吸收的物质作溶质时(如甘油、尿素、KNO3、乙二醇等)，可出现质壁分离及自动复原现象。 2．总结细胞能否发生质壁分离及复原的判断方法 (1)从细胞角度分析 (判断依据：活的且有大液泡和细胞壁的细胞) ①死细胞、动物细胞不发生质壁分离现象。 ②成熟且具有中央大液泡的植物细胞易发生质壁分离现象，而未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞等)不具有大液泡，则不易发生。 ③细菌细胞能发生质壁分离现象，但现象不明显。 (2)从溶液角度分析 (判断依据：能保持细胞活性且能与细胞液形成浓度差的溶液) ①在一定浓度的溶液(溶质不能通过原生质层)中只发生质壁分离现象。 ②在一定浓度的溶液(溶质能通过原生质层)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，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，不适于用作质壁分离实验的溶液。 3．植物细胞质壁分离及复原的拓展应用 (1)判断成熟植物细胞是活细胞还是死细胞 (2)测定细胞液浓度范围 (3)比较不同植物成熟细胞的细胞液浓度 (4)鉴别不同种类的溶液 经典考题探究 [典例]　洋葱是绿色开花植物，其鳞茎粗大，近球形，储藏着大量的营养物质，是我国主要栽培的蔬菜品种。某同学进行“植物细胞的吸水与失水”实验。 所用材料为紫色的洋葱鳞片叶外表皮，试剂是蔗糖溶液和清水。实验步骤如图1所示，图2是在蔗糖溶液中观察到的洋葱鳞片叶外表皮细胞的结构示意图。 回答下列问题： (1)成熟植物细胞发生质壁分离的条件是____________________。 (2)图1 中B步骤主要观察洋葱鳞片叶外表皮细胞中__________的大小以及原生质层的位置，原生质层对应图2中的__________(填数字)。图1中F步骤观察时发现质壁分离不能复原，原因可能是_______________________________________________。 (3)若外界溶液浓度相同，用紫色洋葱鳞片叶外表皮的不同部位观察到的质壁分离程度可能不同，原因是___________________。 (4)图2中结构1的主要成分是________________若该图表示洋葱鳞片叶外表皮细胞正处于质壁分离过程中，在显微镜下可观察到的现象是______________________________________________。 [解析]　(1)植物细胞发生质壁分离的条件是外界溶液浓度高于细胞液浓度，原生质层的伸缩性大于细胞壁。(2)利用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞观察植物细胞的质壁分离和复原，观察的对象主要是细胞中的(紫色大)液泡的大小以及原生质层的位置；原生质层包括细胞质膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质，所以是2、4、5；图1中D处观察到质壁分离现象，进行步骤E后，F处观察与滴加清水前无明显变化，可能的原因是外界蔗糖溶液浓度过大导致细胞失水过多而死亡。 (3)由于不同细胞的细胞液浓度存在差异，所以外界溶液浓度相同时，用紫色洋葱鳞片叶外表皮的不同部位观察到的质壁分离程度可能不同。(4)结构1是细胞壁，主要成分是纤维素和果胶；细胞处于质壁分离时，可观察到：(紫色大)液泡变小，细胞液颜色变深，原生质层与细胞壁分离。 [答案]　(1)外界溶液浓度大于细胞液浓度，细胞壁的伸缩性小于原生质层　(2)(紫色大)液泡　2、4、5　(外界蔗糖溶液浓度过大，导致)细胞失水过多死亡　(3)不同部位细胞的细胞液浓度不同　(4)纤维素和果胶　(紫色大)液泡逐渐变小，颜色变深，原生质层与细胞壁逐渐分离 1．判断下列叙述的正误 (1)洋葱叶肉细胞放在蔗糖溶液中一定会发生质壁分离( ) (2)植物的导管细胞、洋葱根尖分生区细胞也能发生质壁分离现象( ) 层级训练评价 × × (3)动物细胞不能发生质壁分离( ) (4)用0.5 g/mL的蔗糖溶液与用0.3 g/mL的蔗糖溶液进行实验，实验现象可能不同( ) (5)质壁分离过程中，细胞失水速率逐渐加快( ) √ √ × 2.在观察植物细胞吸水和失水的实验中，某同学将紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞浸润在添加了红墨水的质量分数为30%的蔗糖溶液中，刚出现如图所示的质壁分离现象时，①②处的颜色分别为(　 ) A．红色、无色 B．红色、红色 C．紫色、无色 D．红色、紫色 √ 解析：将紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞浸润在添加了红墨水的质量分数为30%的蔗糖溶液中，会发生质壁分离现象，其中①处充满了外界溶液，呈红色；紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞近似无色，②处呈现的是液泡的颜色，为无色，A符合题意。 3．将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于0.3 g/mL的蔗糖溶液中，光镜下所观察到的现象是(　 ) ①液泡逐渐变小，颜色由浅变深　②液泡逐渐变小，颜色由深变浅　③原生质层与细胞壁逐渐分离形成球形小团　④细胞质膜、液泡膜结构明显　⑤原生质层与细胞壁之间是蔗糖溶液 A．①③ B．①③⑤ C．②③ D．①③④ √ 解析：将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于0.3 g/mL的蔗糖溶液中，细胞会渗透失水，发生质壁分离现象，此时液泡逐渐变小，颜色由浅变深，①正确，②错误；由于原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性，因此质壁分离时可以观察到原生质层与细胞壁逐渐分离形成球形小团，原生质层与细胞壁间隙变大，③正确；光镜下无法观察到明显的细胞质膜、液泡膜的结构，④错误；由于细胞壁具有全透性，此时原生质层与细胞壁之间是蔗糖溶液，⑤正确。综上所述，B符合题意。 4．质壁分离和复原是植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(　 ) A．施肥过多引起的“烧苗”现象与质壁分离有关 B．可以用低倍镜观察质壁分离及其复原过程 C．质壁分离复原过程中细胞的吸水能力逐渐增强 D．该过程说明植物细胞的原生质层相当于一层半透膜 √ 解析：施肥过多引起的“烧苗”现象是由于土壤环境中渗透压高，细胞大量失水，与质壁分离有关，A正确；在质壁分离和复原过程中，主要观察细胞中液泡体积的变化、原生质层的位置、细胞大小的变化等指标，在低倍镜下即可观察到，B正确；质壁分离复原过程中，由于细胞吸水，细胞液浓度逐渐降低，细胞的吸水能力也逐渐降低，C错误； 植物细胞的原生质层由细胞质膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质组成，具有选择透过性，相当于一层半透膜，外界溶液和细胞液往往具有一定的浓度差，因此能在一定条件下发生质壁分离和复原，所以质壁分离和复原过程能说明植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，D正确。 5．(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(　 ) √ 解析：用30%蔗糖溶液处理紫色洋葱鳞片叶外表皮，细胞失水，随着时间的延长，原生质体和液泡的体积均减小，细胞液浓度升高，用清水处理后，细胞吸水，原生质体和液泡的体积均逐渐恢复，细胞液浓度降低，A、B错误。 当蔗糖溶液浓度小于紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液浓度时，细胞吸水，由于有细胞壁的阻碍，原生质体和液泡的体积均略微增加，此时细胞液浓度略微降低；当蔗糖溶液浓度大于紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液浓度时，细胞失水，且随着蔗糖溶液浓度的增加，细胞失水增多，原生质体和液泡的体积均逐渐减小，细胞液浓度增加，C正确，D错误。 NO.3 知识点(三)　细胞质膜对不同 物质的通透性不同 1．溶质的脂溶性与细胞质膜相对通透率的关系 (脂溶性用油/水分配系数表示) 教材知识梳理 油/水分配系数 物质 脂溶性/水溶性 通过细胞质膜的难易程度 越大 越亲__ 脂溶性___ 容易通过 越小 越亲__ 水溶性___ 较难通过 油 强 水 强 2．细胞质膜对不同物质的通透性 (1)容易通过 _____分子(如O2、CO2、N2)、相对分子质量___的不带电的极性分子(如尿素、乙醇)、________分子等容易通过细胞质膜。 (2)不易通过 ______(如Na＋、K＋)因与水的结合而_________大大降低。 气体 小 脂溶性 离子 脂溶性 (3)难以通过 相对分子质量___的不带电的极性分子(如葡萄糖)和各种_____的极性分子都难以自由通过细胞质膜。 微提醒：细胞内的其他细胞器膜和细胞质膜一样，都是选择透过性膜。 大 带电 辨析半透膜、选择透过性膜以及生物膜 核心要点点拨   概念范畴 特点 半透膜 物理学上的概念 物质能否通过半透膜取决于半透膜孔隙直径与物质直径的关系 选择透过性膜 生物学上的概念 具有生物活性，即使是小分子，只要不是细胞选择吸收的，也不能通过；选择透过性膜可以看成是一类功能完善的半透膜 生物膜 生物学上的概念 属于选择透过性膜，不同转运蛋白的存在与否，决定了其对不同物质是否吸收。细胞死亡后，其选择透过性功能丧失 续表 (一)澄清概念 1．判断下列叙述的正误 (1)脂溶性越强的物质越容易通过细胞质膜( ) (2)用含有不同物质的溶液重复质壁分离实验，发现细胞质膜对于不同物质有着不同的通透性( ) 层级训练评价 √ √ (3)植物细胞在乙醇溶液中不发生质壁分离的主要原因是乙醇分子不能自由通过细胞质膜( ) (4)气体分子(如O2、CO2、N2)、相对分子质量小的不带电的极性分子(如尿素、乙醇)、离子和脂溶性分子等容易通过细胞质膜( ) × × (二)落实知能 2．在处理污水时，人们设计出一种膜结构，有选择地将有毒重金属离子阻挡在膜的一侧，以降低有毒重金属离子对水的污染，这是试图模拟生物膜的(　 ) A．全透性 B．流动性 C．主动转运功能 D．选择透过性 √ 解析：人工膜有选择地将有毒重金属离子阻挡在膜的一侧，降低有毒重金属离子对水的污染，模拟了细胞质膜控制物质进出细胞的功能，体现了生物膜的功能特性——选择透过性，即可以让水分子自由通过，选择吸收的离子和小分子也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过，D符合题意。 3．红苋菜细胞的液泡中含有呈紫红色的花青素。将红苋菜的叶片切成小块后放入水中，水的颜色无明显变化。若进行加热，随着水温的升高，水的颜色逐渐变红。其原因是(　 ) A．细胞壁在加温后受到破坏 B．水温升高，花青素的溶解度加大 C．加热使细胞质膜和液泡膜失去选择透过性 D．加热使花青素分子的活性加大而容易透过细胞质膜 √ 解析：细胞壁是全透性的，随水温的升高，水的颜色逐渐变红是由于原生质层失去了选择透过性，液泡中的花青素进入水中，而不是由于花青素的溶解度加大，或使花青素分子的活性加大导致的，C符合题意。 4.将水稻和番茄分别置于相同的培养液中，一段时间后测量培养液中镁离子和硅离子变化如图所示(纵轴表示培养液中离子浓度占开始浓度的百分数/%)，据图分析，下列叙述错误的是(　 ) A．水稻吸收水的速率快于吸收镁离子的速率 B．植物对矿质离子的吸收具有选择性 C．番茄吸收镁离子的速率快于吸收硅离子的速率 D．番茄对硅离子吸收的速率快于水稻 √ 解析：水稻培养一段时间后，培养液中镁离子的浓度与开始时的该离子的比值大于100%，说明水稻吸收水的速度比吸收镁离子的速度快，A正确；由图中水稻和番茄对镁离子和硅离子的吸收速率不同，说明植物对矿质离子的吸收具有选择性，B正确；番茄在生长发育过程中，培养液中镁离子的浓度与开始时的该离子的比值小于100%，硅离子的浓度与开始时的该离子的比值大于100%，说明番茄吸收镁离子快、吸收硅离子慢，C正确； 培养一段时间后，在番茄的培养液中硅离子的浓度占开始浓度的百分数大于在水稻培养液中的，说明番茄对硅离子吸收的速度慢于水稻，D错误。 NO.4 课堂小结与随堂训练 一、知识体系构建 二、关键语句必背 1．在半透膜两侧的水分子会从溶质分子相对较少的区域向溶质分子相对较多的区域扩散。渗透作用发生的两个条件：一是半透膜，二是渗透压差。 2．对物质进出具有选择作用的膜，称为选择透过性膜。 3．细胞质膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层。原生质层能选择性地控制物质的进出。 4．植物细胞发生质壁分离及复原现象的原因： (1)原生质层具有选择透过性。 (2)原生质层和细胞壁的伸缩性不同。 (3)细胞液和外界溶液之间的渗透压差。 5．细胞质膜具有选择透过性，对不同物质的通透性不同。 三、素养好题训练 1．萎蔫的叶片放在清水中会变得硬挺，糖拌西红柿会渗出水，施肥过多会出现“烧苗”现象，这些现象都说明植物细胞会发生吸水和失水，为验证上述问题；某兴趣活动小组的同学撕取洋葱的外表皮，进行了“观察质壁分离和复原”实验，下列关于该实验的描述，正确的是(　 ) A．质壁分离中壁指细胞壁，质指细胞质，动物细胞没有细胞壁不能用作此实验的实验材料 B．在高倍镜下找到含有紫色大液泡的细胞，把物像移到视野中央，换低倍镜进一步观察 C．可用紫色大液泡的大小、原生质层的位置或液泡的颜色变化作为观察指标 D．显微镜下可清晰地观察到细胞核始终位于细胞中央 √ 解析：质壁分离中壁指细胞壁，质指原生质层，动物细胞没有细胞壁不能用作此实验的实验材料，A错误；在观察质壁分离以及复原的实验中，可以只在低倍镜下观察，B错误；质壁分离实验可用紫色大液泡的大小、原生质层的位置或液泡的颜色变化作为观察指标，C正确；紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞中由于液泡大且呈现紫色，因此不容易在普通显微镜下观察到细胞核，D错误。 2．某小组观察了洋葱外表皮细胞在3% KNO3溶液中的质壁分离现象，并每隔1 min拍摄记录，经计算S2/S1的平均值(S1以细胞壁为边界的面积，S2以细胞质膜为边界的面积)，结果如下表所示。下列叙述正确的是(　 ) 时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 G S2/S1 100 72.2 77.4 82.5 84.4 86.6 88.2 90 92.01 91.01 100 A．S2/S1越小，说明质壁分离的程度越小 B．S2/S1增加的原因是液泡吸收了KNO3 C．0 min与G min时的细胞液浓度相同 D．0 min与G min时没有渗透作用发生 √ 解析：S1以细胞壁为边界即细胞的大小，S2以细胞质膜为边界即原生质层的大小，S2/S1越小，说明质壁分离的程度越大，A错误；S2/S1增加说明原生质层在吸收水分体积增大，原因是液泡吸收了KNO3，B正确；G min时由于细胞吸收了KNO3，其细胞液浓度大于0 min时，C错误；0 min时细胞液浓度小于外界溶液浓度，水分子从原生质层扩散出去，G min时细胞液浓度大于外界溶液浓度，但由于细胞壁的保护作用，渗透作用平衡，D错误。 3.苦瓜成熟后显橙黄色，挂在梢头像灯笼一样很漂亮，某同学非常喜欢便在自己的花圃里种了一排，为使苦瓜能快点长大便用尿液浇灌了一次，结果苦瓜苗出现烧苗现象。以下分析正确的是(　 ) A．苦瓜成熟后颜色转黄失绿的原因可能是叶绿素不稳定被分解 B．处于图乙状态的植物细胞，既没有水分子进入细胞，也没有水分子出细胞 C．细胞由图乙状态到图丙状态的原因是外界溶液浓度太高 D．出现烧苗现象的苦瓜苗细胞处于图丙状态 √ 解析：叶绿素呈现绿色，类胡萝卜素呈现黄色，苦瓜成熟后叶绿素不稳定被分解，显现出类胡萝卜素的黄色，A正确；图乙细胞处于质壁分离状态，有可能是失水过程，也有可能是吸水过程，也有可能是平衡状态，也有可能是死亡状态，但是都有水分子的进出，B错误；细胞由图乙状态到图丙状态的原因是细胞液浓度高于外界溶液浓度，使细胞吸水膨胀，C错误；烧苗的原因一般是在施肥过多或过浓之后导致土壤溶液的浓度大于植株根毛细胞液的浓度，造成植株根毛细胞液中的水分渗透到土壤溶液中，最后植株根毛细胞因失水发生质壁分离，因此出现烧苗现象的苦瓜苗细胞可能处于图乙状态，D错误。 4．植物液泡中的花青素是天然的酸碱指示剂、在酸性环境中偏红色，而碱性环境条件下偏蓝色。通常情况下，紫色洋葱鳞片叶外表皮pH偏酸性，从而使液泡呈现紫红色。某实验小组的同学用蔗糖、Na2MoO4(钼酸钠)以及新鲜的紫色洋葱做了如下所示的实验，已知Na2MoO4是一种无色的强碱弱酸盐，水解后会使溶液呈碱性。据此推测下列说法错误的是(　 ) A．经甲过程处理后，显微镜下可看见有的液泡紫红色变深，细胞发生质壁分离 B．经乙过程处理后，发生质壁分离的细胞其液泡由紫红色到浅蓝色再到深蓝色，最后复原 C．若甲过程改用0.9 g/mL的蔗糖，重复上述实验，则看不到质壁分离复原现象 D．乙过程处理后发生质壁分离复原的原因是钼是植物细胞必需的大量元素，进入液泡提高了细胞液的渗透压，从而促进了细胞吸水复原 √ 解析：甲是将紫色洋葱鳞片叶外表皮浸润在0.3 g/mL的蔗糖溶液中，细胞失水，显微镜下可见有的液泡紫红色变深，细胞发生质壁分离，A正确；乙是将紫色洋葱鳞片叶外表皮浸润在0.01 mol/L的 Na2MoO4溶液中，由于Na2MoO4能进入细胞内，且其水解后会使溶液呈碱性，而碱性条件下，花青素会偏蓝色，所以细胞吸水，发生质壁分离的细胞其液泡由紫红色到浅蓝色再到深蓝色，最后复原，B正确； 若甲过程改用0.9 g/mL的蔗糖，浓度过高，重复上述实验，短时间会导致细胞大量失水而死亡，只能看到质壁分离过程，看不到质壁分离复原现象，C正确；钼是植物细胞必需的微量元素，D错误。 课时跟踪检测 NO.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 A级——基础综合练 1．成熟植物细胞能通过渗透作用吸收水分。下列现象也属于渗透作用的是(　 ) A．白砂糖溶解在水中 B．氨基酸自由通过细胞壁 C．水稻根细胞选择性地吸收土壤中的NO D．红细胞在高浓度的NaCl溶液中失水皱缩 √ 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 2．下列关于生物膜和半透膜的叙述正确的是(　 ) A．半透膜是生物膜的一种 B．植物细胞发生质壁分离时，细胞质膜相当于一层半透膜 C．生物膜和半透膜的主要成分都是脂质和蛋白质 D．半透膜可以让小分子通过，生物膜可以让部分离子和部分小分子通过 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：半透膜仅能根据微粒的大小控制物质通过，生物膜具有选择透过性，生物膜是半透膜的一种，A错误；成熟的高等植物细胞发生质壁分离时，原生质层相当于一层半透膜，B错误；生物膜的主要成分是脂质和蛋白质，半透膜的成分有多种，C错误；半透膜上有孔道，可以让小分子通过，生物膜具有选择透过性，可以让部分离子和部分小分子通过，具有生物活性，D正确。 3．现有甲、乙两个初始体积相同但细胞液浓度不同(甲的细胞液浓度大于乙)的洋葱鳞片叶外表皮细胞，将二者同时置于盛有某蔗糖溶液的一个大烧杯中，甲和乙均出现质壁分离现象，当两细胞的液泡体积不再变化时，甲和乙的失水量分别为V1和V2，甲和乙的细胞液浓度分别为c1、c2。假设整个过程中细胞保持活性，且无溶质进出生物膜，下列有关说法正确的是(　 ) A．V1＜V2　c1＜c2 B．V1＜V2　c1＝c2 C．V1＞V2　c1＞c2 D．V1＞V2　不确定 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 √ 解析：根据题意可知，初始状态时，甲的细胞液浓度大于乙，甲和乙同时置于盛有某蔗糖溶液的一个大烧杯中，甲和乙均出现质壁分离现象，说明二者均出现了失水现象，由于甲与外界蔗糖溶液的浓度差小于乙与外界蔗糖溶液的浓度差，因此甲细胞的失水量小于乙细胞，当两个细胞在大烧杯中处于平衡状态时，两者细胞液浓度应该相同，否则液泡体积还会发生变化，即V1＜V2，c1＝c2，B符合题意。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 4．将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质A溶液中，发现其原生质体的体积变化趋势如图所示。下列叙述不正确的是(　 ) 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 A．物质A可以通过细胞质膜进入细胞内 B．0～1 h内细胞体积与原生质体体积的变化量不相等 C．2～3 h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压 D．0～1 h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：由图可知，该细胞中原生质体的相对体积先减小后增大，这说明该细胞先发生质壁分离后又发生质壁分离的自动复原，由此可推知，物质A可通过细胞质膜进入细胞，A正确；0～1 h内原生质体的体积不断缩小，由于原生质体的伸缩性要远大于细胞壁，因此该时间段内细胞体积与原生质体体积的变化量不相等，B正确；2～3 h内原生质体的相对体积逐渐增大，这说明细胞吸水(发生质壁分离的自动复原)，由此可推知，该时间段内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压，C正确；0～1 h内发生质壁分离，说明该时段细胞失水，其液泡中液体的渗透压小于细胞质基质的渗透压，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 5．用2 mol/L的乙二醇溶液和2 mol/L的蔗糖溶液分别浸泡取自同一部位的植物表皮。每隔相同时间在显微镜下测量视野中若干个细胞的长度x和原生质体长度y(如图1)，并计算x/y的平均值，得到图2所示结果。下列分析中正确的是(　 ) 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 A．2 mol/L的乙二醇溶液和2 mol/L的蔗糖溶液的吸水能力不同 B．a点之前比值不变说明表皮细胞水分子进出平衡 C．b点前表皮细胞的吸水能力逐渐增大 D．c点时乙二醇开始进入细胞，细胞开始发生质壁分离复原 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：溶液的吸水能力与渗透压大小有关，渗透压由单位体积内溶质微粒的含量决定，2 mol/L的乙二醇溶液和2 mol/L的蔗糖溶液的渗透压相等，吸水能力相同，A错误；a点之前比值不变是因为失水较少，外界溶液浓度比细胞液高，水分子进出不平衡，B错误；b点前表皮细胞失水增加，渗透压增大，吸水能力逐渐增大，C正确；细胞浸泡在乙二醇溶液中时，乙二醇就开始进入细胞，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 7．[多选]为研究成熟植物细胞的渗透吸水，设计简易渗透吸水装置如下图甲所示，图甲中液面上升的高度与时间的关系如图乙所示。一成熟植物细胞放在某外界溶液中发生的一种状态(此时细胞有活性)如图丙所示。下列相关叙述中错误的是(　 ) 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 A．由图甲中漏斗液面上升可知，液面不再上升时b液体的浓度等于a液体的浓度 B．由图乙可知，图甲中漏斗里溶液的吸水速率在一定范围内会一直下降 C．图丙中相当于图甲中c结构的是③④⑤ D．图丙所示状态的细胞正在发生渗透吸水 √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：由于漏斗液面与烧杯液面的高度差产生的压力作用，图甲中漏斗液面不再上升，但此时b侧液体浓度仍然大于a侧，A错误；由图乙可知，图甲中漏斗里液面上升的速率(单位时间上升的高度)在减慢，直至不再上升，说明溶液的吸水速率在下降，B正确；图丙中相当于图甲中c结构(半透膜)的是原生质层(③④⑤)，C正确；图丙所示状态的细胞可能正在质壁分离或正在质壁分离复原或处于动态平衡状态，故细胞可能正在发生渗透吸水或失水，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 √ √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 9．(12分)如图为某同学利用洋葱无色内表皮观察植物细胞质壁分离和复原的实验示意图，其中胭脂红是一种水溶性的大分子食用色素，呈红色。请分析回答下列问题： 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 (1)在“观察植物细胞质壁分离及复原现象”的实验中，“质”是指植物细胞的______________(填结构)，“壁”是指植物细胞的________(填结构)。 (2)该同学发现植物细胞发生质壁分离后不能复原，原因最可能是细胞过度________而死亡，造成此现象的原因是______________________或__________________。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 (3)该同学在步骤D观察到了质壁分离现象，其实验结果应为图中的______(填序号)，造成此现象的原因是_______________________。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 (4)将形状、大小相同的红心萝卜A和红心萝卜B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，取出红心萝卜称重，结果如下图所示，据图分析： 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 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～戊蔗糖溶液中，浓度最大的是________。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：(1)在“观察植物细胞质壁分离及复原现象”的实验中，“质”是指植物细胞的原生质层，包括细胞质膜、液泡膜以及二者之间的细胞质，“壁”是指植物细胞的细胞壁。(2)该同学发现植物细胞发生质壁分离后不能复原，原因最可能是细胞过度失水而死亡，造成此现象的原因是胭脂红溶液浓度过大或质壁分离时间过长。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 (3)该同学在步骤D观察到了质壁分离现象，这是因为胭脂红不能透过生物膜，但可以透过细胞壁，因此此时细胞壁与原生质层之间的溶液是外界溶液，即胭脂红溶液，该处为红色，而原生质层和液泡中没有颜色，即表现为无色，因此实验结果应为图中的①。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 (4)①甲溶液中红心萝卜A的质量基本无变化，说明甲溶液的浓度和红心萝卜A的细胞液浓度基本相同，而在该溶液中红心萝卜B的质量下降，说明其在该溶液中发生了渗透失水现象，说明甲溶液的浓度大于红心萝卜B的细胞液浓度，因此可说明红心萝卜A的细胞液浓度高于红心萝卜B的细胞液浓度。②在甲蔗糖溶液中加入适量的清水，则此时甲溶液的浓度低于红心萝卜A的细胞液浓度，则红心萝卜A会吸水，因而一段时间后其细胞液浓度会降低。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 ③对于红心萝卜A而言，甲溶液的浓度与其细胞液浓度相等，而在乙和丁溶液中红心萝卜A失水，且在乙溶液中失水更多，说明乙和丁溶液浓度均高于甲，且乙溶液浓度更高，而在丙和戊溶液中红心萝卜A的质量变大，说明这两种溶液的浓度均低于红心萝卜A的细胞液浓度，且丙更小，因此这五种溶液浓度大小为乙＞丁＞甲＞戊＞丙，即乙溶液浓度最大。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 答案：(1)原生质层　细胞壁　(2)失水　胭脂红溶液浓度过大　质壁分离时间过长　(3)①　胭脂红不能透过生物膜，但可以透过细胞壁　(4)①高　②降低　③乙 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 B级——应用创新练 10．[多选]如图装置所示，将淀粉溶液装于对淀粉不通透的透析袋(非细胞成分透析膜制成)中，并放于烧杯中，烧杯外滴加碘—碘化钾溶液，下列关于实验可能出现的现象及分析正确的是(　 ) 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 A．几分钟后，透析袋变成蓝紫色，而烧杯液体不变色，说明淀粉不能通过透析袋 B．12小时后，透析袋呈蓝紫色，而烧杯变澄清，是因为碘—碘化钾进入透析袋并与淀粉结合 C．如果在透析袋内加入淀粉酶，一段时间后向烧杯内加入斐林试剂会出现砖红色沉淀 D．该实验体现了细胞质膜具有选择透过性的结构特点 √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：几分钟后烧杯液体不变色，说明淀粉不能通过透析袋，A正确；12小时后，透析袋呈蓝紫色，而烧杯变澄清，是因为碘—碘化钾进入透析袋并与淀粉结合，B正确；如果在透析袋内加入淀粉酶，一段时间后向烧杯内加入斐林试剂，因为没有加热，所以不会出现砖红色沉淀，C错误；该实验体现了透析袋是半透膜，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 11．(2023·连云港期末)[多选]如图表示紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞在某一浓度的蔗糖溶液中，液泡体积和细胞吸水能力的相关曲线。不考虑细胞失活，下列叙述正确的是(　 ) 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 A．B点时，细胞液浓度小于此时的外界溶液浓度 B．若适当增大外界溶液浓度，则A点将向左上方移动 C．液泡体积为V1时，细胞液浓度小于外界溶液浓度 D．细胞失水，细胞液浓度增大导致细胞吸水能力增强 √ √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：B点时，细胞失水，液泡体积变小，但未达到失水最多的程度，所以此时细胞液浓度依然小于此时的外界溶液浓度，A正确；若适当增大外界溶液浓度，则浓度差增大，A点将向左上方移动，B正确；当液泡体积为V1时，此时质壁分离的程度达到最大，细胞液浓度等于外界溶液浓度，C错误；细胞失水，细胞液浓度增大，导致细胞吸水能力增强，D正确。 本课结束 解析：渗透作用是指水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散，白砂糖溶解在水中没有半透膜，不是渗透作用，A错误；细胞壁具有全透性，不属于半透膜，B错误；NO不是溶剂，水稻根细胞选择性地吸收土壤中的NO不属于渗透作用，C错误；红细胞在高浓度的NaCl溶液中失水皱缩，即发生了渗透失水，D正确。 6．根细胞通过细胞呼吸产生的CO2溶于水生成H2CO3，再解离成H＋和HCO离子。根细胞表面的H＋或HCO分别与土壤溶液中的阳离子或阴离子发生交换，交换后的H＋或HCO进入土壤溶液中，土壤中的离子被吸附到根细胞表面。已知某作物对NH和NO的吸收具有偏好性，在以硝酸铵(NH4NO3)为唯一氮源的培养液中培养一段时间后，检测培养液pH变化。下列相关叙述错误的是(　 ) A．根对离子的吸收偏好体现了细胞质膜的选择透过性 B．若培养液pH下降，则植物偏好吸收NH C．若培养液pH升高，则植物偏好吸收NO D．对于偏酸性的土壤可以种植偏好吸收NH的作物进行改良 解析：根对离子的吸收偏好，说明细胞质膜对物质的吸收具有选择性，体现了细胞质膜的选择透过性，A正确；若培养液pH下降，说明培养液中的H＋浓度升高，据题意分析其原因是根细胞表面的H＋与培养液中的阳离子(NH)发生交换引起，因此可推测植物偏好吸收NH，B正确； 若培养液pH升高，说明培养液中的H＋浓度下降，据题意分析其原因是根细胞表面的HCO(可与H＋反应，使H＋浓度降低)与培养液中的阴离子(NO)发生交换引起，因此可推测植物偏好吸收NO，C正确；对于偏酸性的土壤可以种植偏好吸收NO的作物，使得土壤pH升高，从而得到改良，D错误。 8．(2024·江阴期末)[多选]科学家将番茄和水稻幼苗分别放在等量培养液中培养(Mg2＋和SiO起始浓度相同)，一段时间后，培养液中的离子浓度变化如图所示，下列相关叙述正确的是(　 ) A．番茄吸收水的相对速率快于Mg2＋ B．水稻运输SiO的量多于Mg2＋ C．番茄吸收Mg2＋通常需要细胞代谢供能 D．水稻和番茄对离子的吸收具有选择性 解析：番茄培养液中Mg2＋浓度低于起始浓度，说明番茄吸收水的相对速率慢于Mg2＋，A错误；分析题图可知，水稻吸收SiO量多于Mg2＋，B正确；番茄吸收Mg2＋需要细胞提供能量，C正确；水稻吸收的SiO多，对Mg2＋吸收量少，而番茄吸收Mg2＋较多，对SiO吸收量少，这体现了植物对无机盐离子的吸收具有选择性，D正确。 $$