2026届高三生物一轮复习课件 水进出细胞的原理

第二单元 细胞的基本结构与物质运输 第6课时　水分子进出细胞的原理 课标要求 1.理解渗透作用的原理并加以应用。 2.阐明质膜具有选择透过性。 3.实验：探究植物细胞的吸水和失水。 本章内容常以选择题形式考查，以文字信息或图形信息的形式呈现，或以科学实验和探究为情境,要求学生利用题目信息,运用教材知识准确辨析不同物质跨膜运输的方式及相关特点，需要学生具备较强的逻辑推理与论证、识图析图、图文转换等能力。 近几年该部分内容在高考中经常出现，考查学生对各种物质进出细胞的方式及特点的理解和掌握，主要命题点包括：（1）细胞吸水和失水的条件，或探究细胞质壁分离及复原过程中细胞结构及细胞内外溶液浓度的变化，根据题目给出的曲线或溶液的种类和浓度判断细胞吸水或失水情况及溶质的进出情况； 考情分析 渗透作用的原理 质壁分离及复原实验及其应用 (2021·湖北卷T11) 2024·湖南·T14　2024·山东·T4　2023·全国甲·T4　 2022·全国甲·T2　2022·湖南·T10　2021·湖南·T3　 2021·广东·T13　2021·重庆·T20　2021·湖北·T11　 2020·全国 Ⅱ·T5 (1)考查内容及题型:主要考查细胞吸水和失水的原理及分析。多为选择题。 (2)命题特点及难度:多结合真实的植物和动物生理情境和实验情境进行考查,主要考查科学思维、科学探究;试题难度多为中等或中等偏上。 (3)新风向:利用细胞的吸水和失水的原理,分析生物在逆境胁迫下的调节机制。 知识点 知识点 渗透作用与被动运输 考频 考频 30 题型 选择题 26 题型 非选择题 4 考查难度 易 √ 考查难度 中 √ 考查难度 难 复习脉络 一 二 三 渗透作用 动物细胞的吸水和失水 植物细胞的吸水和失水 考点一 渗透作用 一、渗透作用 1.概念：水分子或其他溶剂分子透过半透膜的从含量相对较高的一侧向含量较低的一 侧渗透。 2.渗透作用发生的条件：①具有半透膜 ②半透膜两侧有浓度差 考点一 渗透作用 3.渗透作用的结果：水分子可以通过半透膜进行双向扩散，直到水分子进出速率达到 动态平衡 溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度。 4.水分子的移动方向： ①从溶质的角度分析： 低浓度溶液→高浓度溶液 ②从水分子自身的角度分析： 高含量一侧→低含量一侧 漏斗管内液面升高的原因： 单位时间内，透过半透膜进入长颈漏斗的水分子数量多于从长颈漏斗渗出的水分子数量 一、渗透作用 5.装置 考点一 渗透作用 液面不再上升后，水分子还会发生扩散吗？此时半透膜两边的浓度大小是怎样的？ ①会，此时水分子进出半透膜的数量达到平衡（渗透平衡） 。 ②蔗糖溶液浓度仍大于清水中的溶液浓度(清水没有浓度，蔗糖分子无法到达清水) 。 渗透平衡后，液面不再升高，但液面仍存在高度差，则液面高的一侧溶液浓度高，蔗糖溶液的浓度仍然大于清水的浓度，且高度差越大，两侧溶液的浓度差越大。 (1)水分子是双向移动的，但最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多。(2)达到渗透平衡时仍然有水分子透过半透膜，这时的水分子由烧杯扩散到漏斗与由漏斗扩散到烧杯的数目是相等的。 (3)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还存在浓度差。 (4)渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，实质是指渗透压，如质量分数为10%葡萄糖溶液和质量分数为10%蔗糖溶液的质量浓度相等，但质量分数为10%蔗糖溶液的渗透压比质量分数为10%葡萄糖溶液的小，故通过半透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动的水分子数多。 考点一 渗透作用 总结归纳 渗透装置的变式分析：渗透平衡时液面高度分析 (1)半透膜只允许水分子通过 考点一 细胞器的结构和功能 拓展提升 液面不变 右侧液面升高 左侧液面高于右侧 渗透装置的变式分析：渗透平衡时液面高度分析 (2)S1和S2是两种不同的溶质且只有水和S1能通过半透膜 考点一 细胞器的结构和功能 拓展提升 S1液面先升高，随后S2液面升高，最终高于S1液面 S1液面始终低于S2 若S1的物质的量浓度大于S2的物质的量浓度， ， 若S1的物质的量浓度小于S2的物质的量浓度， ， 1.(2024·河南联考)如图为渗透作用的“U”型装置示意图。实验开始时，一侧加入高浓度溶液，一侧加入低浓度溶液，两侧液面等高，半透膜允许单糖通过。据图分析，下列叙述正确的是（ ） A.若向U型管两侧加入蔗糖溶液，由于高浓度一侧 渗透压大，故高浓度一侧的液面上升 B.若向U型管两侧加入葡萄糖溶液，由于葡萄糖 分子可透过半透膜，故两侧液面始终等高 C.若向U型管两侧加入麦芽糖溶液，当达到渗平 衡时，半透膜两侧水分子不再移动 D.若向U型管两侧加入蔗糖溶液，最终液面停止 变化时，半透膜两侧溶液浓度一致 A 水分子和葡萄糖分子都可透过半透膜，但由于水分子较小，相比葡萄糖分子更快开始移动，故刚开始时高浓度一侧溶质微粒数目多，渗透压大，对水的吸引力大，液面先上升，低浓度溶液一侧液面下降，随着葡萄糖分子从高浓度溶液通过半透膜进入低浓度溶液中，最终两侧溶液的浓度相等，液面也等高 2.(2025·重庆沙坪坝检测)反渗透技术通过施加适当强度的外界压力，使溶剂逆着自然渗透的方向从半透膜一侧向另一侧作反向渗透。反渗透技术常用于海水淡化、家庭净水等，下列叙述正确的是( ) A.自然渗透作用下，水分子从淡水侧向海水侧单向运动 B.海水淡化过程中，应对淡水侧施加压力 C.半透膜的筛选机理与细胞膜、原生质层等一致 D.及时移走淡水有利于反渗透作用的持续进行 D 水分子的运动是双向的，只是从淡水侧向海水侧运动的更多 应对高浓度的海水侧施加压力，以实现反渗透 半透膜的筛选机理为孔径大小筛选，与有活性的生物膜具有选择透过性不同 考点二 动物细胞的吸水和失水 动物细胞与外界溶液构成一个渗透系统： (1)细胞膜可看作半透膜; (2)外界溶液与细胞质之间存在浓度差 考点二 动物细胞的吸水与失水 外界溶液溶质的浓度 < 细胞质浓度 外界溶液溶质的浓度 = 细胞质浓度 外界溶液溶质的浓度 ＞ 细胞质浓度 吸水膨胀 形态不变 失水皱缩 3.哺乳动物细胞在0.9% NaCl溶液中能保持其正常形态。将兔的红细胞置于不同浓度NaCl溶液中，一段时间后制作临时装片，用显微镜观察并比较其形态变化。下列叙述正确的是( ) A.在高于0.9% NaCl溶液中，红细胞因渗透作用失水皱缩并发生质壁分离 B.在0.9% NaCl溶液中，红细胞形态未变是由于此时没有水分子进出细胞 C.在低于0.9% NaCl溶液中，红细胞因渗透作用吸水膨胀甚至破裂 D.渗透作用是指水分子从溶液浓度较高处向溶液浓度较低处进行的扩散 C 0.9%NaCl溶液中，红细胞形态未变是由于水分子进出细胞达到平衡 兔的红细胞没有细胞壁，不会发生质壁分离 从溶液浓度较低处向溶液浓度较高处进行扩散 考点三 植物细胞的吸水和失水 (1)成熟植物细胞的结构 考点三 植物细胞的吸水与失水 细胞壁（全透性） 植物细胞壁对于水和大部分溶质是通透的，且伸缩性比较小 细胞膜 细胞质 液泡膜 原生质层 特性 ①选择透过性 ②相当于半透膜 ③伸缩性大 提示：水分进出植物细胞主要是指水经过原生质层进出液泡，这一点与动物细胞有所区别。 (2)成熟植物细胞的吸水和失水 考点三 植物细胞的吸水与失水 外界溶液浓度＞细胞液浓度， 细胞失水，发生质壁分离现象： 外界溶液浓度＜细胞液浓度， 细胞吸水略微膨胀，失水的细胞发生质壁分离复原 外界溶液浓度=细胞液浓度， 水分子进出平衡，细胞保持原态 不会吸水涨破 (3)探究成熟植物细胞的吸水和失水 考点三 植物细胞的吸水与失水 提出问题 作出假设 实验分析 原生质层是否相当于一层半透膜 原生质层相当于一层半透膜 材料：活细胞，有细胞壁、大液泡；细胞液有颜色 对照分析：自身对照 考点三 植物细胞的吸水与失水 实验步骤 制作紫色洋葱鳞片叶外表皮的临时装片 用低倍显微镜观察 有一个紫色的中央大液泡 原生质层紧贴细胞壁 质量分数为0.3g/ml的蔗糖溶液 吸水纸引流 用低倍显微镜观察 中央大液泡逐渐变小，紫色加深 原生质层与细胞壁逐渐分离 考点三 植物细胞的吸水与失水 实验步骤 吸水纸引流 清水 用低倍显微镜观察 中央大液泡逐渐变大，紫色变浅 原生质层逐渐贴近细胞壁 实验结论 原生质层相当于一层半透膜 质壁分离与复原的应用 我国盐碱地总面积约为15亿亩，对其进行开发利用能提高农业产能。过去的思路主要是治理盐碱地使其适应作物，如今科研人员提出要向选育更多适应盐碱地的耐盐碱作物的方向转变。请思考以下问题： 考点三 植物细胞的吸水与失水 拓展提升 1．盐碱地上大多数作物很难生长，主要原因是什么？ 土壤盐分过多，土壤溶液浓度大于植物根部细胞的细胞液浓度，大多数作物因无法从土壤中获取充足的水分而难以生长。 2．在植物细胞发生质壁分离的过程中，请比较外界溶液、细胞质基质、细胞液的浓度大小。 外界溶液浓度＞细胞质基质浓度＞细胞液浓度。 质壁分离与复原的应用 3．现有普通植物和耐盐碱植物若干，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溶液分别处理两组植物细胞，结果如图1所示。请回答下列有关问题： 考点三 植物细胞的吸水与失水 拓展提升 (1)应选择根尖的 (填“成熟区”“伸长区”“分生区”或“根冠”)细胞进行上述实验。图1中A→B段，Ⅰ组植物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。A→C段Ⅰ组植物细胞发生了什么现象？在这个过程中细胞大小如何变化？ 成熟区 Ⅰ组植物细胞发生了质壁分离与质壁分离的复原。在这个过程中细胞大小基本不变。 质壁分离与复原的应用 3．现有普通植物和耐盐碱植物若干，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溶液分别处理两组植物细胞，结果如图1所示。请回答下列有关问题： 考点三 植物细胞的吸水与失水 拓展提升 (2)实验过程中并未添加清水，Ⅱ组植物原生质体体积逐渐增大的原因可能是什么？ Ⅱ组植物细胞液浓度大于外界溶液浓度，水分子透过原生质层进入细胞液，细胞发生渗透吸水。 (3)请比较大小：质壁分离结束且达到渗透平衡时，细胞液浓度 外界溶液浓度；质壁分离复原结束且达到渗透平衡时，细胞液浓度 外界溶液浓度。 ＝ ≥ 质壁分离与复原的应用 考点三 植物细胞的吸水与失水 拓展提升 (4)该兴趣小组继续探究了该耐盐碱植物的细胞液浓度，实验结果如图2，请你根据实验结果尝试写出他们的实验思路。 配制一系列浓度范围在0.3～0.6 g·mL－1的蔗糖溶液，将Ⅱ组植物细胞进行合理分组，分别置于不同浓度的蔗糖溶液中，其他条件相同且适宜，培养一段时间后观察现象并记录。 归纳总结 考点三 植物细胞的吸水与失水 (1)从细胞角度分析：死细胞、动物细胞不发生质壁分离及复原现象；未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不能用来做该实验；细菌一般也能发生质壁分离，但现象不明显。 (2)从溶液角度分析：在一定浓度的溶液中(溶质不能透过膜)，只会发生质壁分离现象，只有再用清水或低渗溶液处理，方可复原。但是在如KNO3、甘油、尿素、乙二醇(溶质可快速进入细胞)等溶液中可发生质壁分离，并能自动复原。 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。下列叙述正确的是（ ） A.0～4 h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内 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 C 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复原，由此可推知，物质A可通过细胞膜进入细胞内 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 0～1 h内发生质壁分离，细胞失水，液泡中液体的渗透压小于细胞质基质的渗透压 5.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(如下图所示)。下列有关叙述正确的是( ) A. 第一次观察时容易看到紫色大液泡和较大的无色细胞质基质区域 B. 第二次观察时可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处 C. 吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体，以免污染镜头 D. 为了节约实验时间，通常可以省略第一次显微观察步骤 B 不能看到较大的无色细胞质基质区域 吸水纸的主要作用是吸引液体在盖玻片下移动，使植物细胞完全浸在液体中 不可以省略第一次显微观察步骤，这一步的观察现象要作为对照 重温高考 真题演练 链接真题 1．(2024·山东卷)仙人掌的茎由内部薄壁细胞和进行光合作用的外层细胞等组成，内部薄壁细胞的细胞壁伸缩性更大。水分充足时，内部薄壁细胞和外层细胞的渗透压保持相等；干旱环境下，内部薄壁细胞中单糖合成多糖的速率比外层细胞快。下列说法错误的是(　　) A．细胞失水过程中，细胞液浓度增大 B．干旱环境下，外层细胞的细胞液浓度比内部薄壁细胞的低 C．失水比例相同的情况下，外层细胞更易发生质壁分离 D．干旱环境下内部薄壁细胞合成多糖的速率更快，有利于外层细胞的光合作用 B 依题意“干旱环境下，内部薄壁细胞中单糖合成多糖的速率比外层细胞快”，可知外层细胞的细胞液中的单糖多，外层细胞的细胞液浓度比内部薄壁细胞的高 2．(2024·江苏，7)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 D 在洁净的载玻片上滴一滴清水，将撕下的表皮放在水滴中展平，盖上盖玻片，制成临时装片 成熟的植物细胞由于中央液泡占据了细胞的大部分空间，细胞核位于边缘位置 在0.3 g/mL蔗糖溶液中植物细胞发生质壁分离，但如果不重新用清水处理，观察不到质壁分离复原现象 3．(2023·全国甲，4)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 用30%蔗糖溶液处理之后，细胞失水，原生质体和液泡的体积都会减小，细胞液浓度升高，用清水处理之后，细胞吸水，原生质体和液泡的体积会增大，细胞液浓度降低 随着所用蔗糖溶液浓度的升高，当蔗糖溶液浓度超过细胞液浓度之后，细胞就会开始失水，原生质体和液泡的体积减小，细胞液浓度升高， 4.(2022全国甲,2,6分)植物成熟叶肉细胞的细胞液浓度可以不同。现将a、b、c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a未发生变化;②细胞b体积增大;③细胞c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(　     ) A.水分交换前,细胞b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b>细胞a>细胞c C.水分交换平衡时,细胞c的细胞液浓度大于细胞a的细胞液浓度 D.水分交换平衡时,细胞c的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度 C 水分交换达到平衡时,细胞c发生质壁分离,说明细胞失水,使外界蔗糖溶液浓度减小,但因水分交换达到平衡,故此时细胞c的细胞液浓度等于实验后的外界蔗糖溶液;细胞a未发生变化,说明其细胞液浓度等于实验前的外界蔗糖溶液浓度,故水分交换平衡时,细胞液浓度为a>c 5.(2020全国Ⅱ,5,6分)取某植物的成熟叶片,用打孔器获取叶圆片,等分成两份,分别放入浓度(单位为g/mL)相同的甲糖溶液和乙糖溶液中,得到甲、乙两个实验组(甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍)。水分交换达到平衡时,检测甲、乙两组的溶液浓度,发现甲组中甲糖溶液浓度升高。在此期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换。据此判断下列说法错误的是 (　    ) A.甲组叶细胞吸收了甲糖溶液中的水使甲糖溶液浓度升高 B.若测得乙糖溶液浓度不变,则乙组叶细胞的净吸水量为零 C.若测得乙糖溶液浓度降低,则乙组叶肉细胞可能发生了质壁分离 D.若测得乙糖溶液浓度升高,则叶细胞的净吸水量乙组大于甲组 D 若乙糖溶液浓度升高,说明乙组叶细胞吸水,甲组叶细胞也吸水,说明叶细胞的细胞液浓度大于甲、乙糖溶液浓度,吸水量的大小一定程度上取决于细胞液浓度与外界溶液浓度的差值和细胞壁的最大伸缩性,该浓度指物质的量浓度,甲糖溶液物质的量浓度<乙糖,所以浓度差甲组>乙组,若两组在细胞壁的最大伸缩性内达到动态平衡,则净吸水量甲组>乙组;若达到细胞壁的最大伸缩性时两组仍未达到动态平衡,则最终两细胞净吸水量相等 nullnullnull