2026届高三生物一轮复习课件2.7水进出细胞的原理

第二单元　细胞的基本结构和物质的运输 第7课时 水进出细胞的原理 1 课标要求 渗透作用 < 考点一 > 蔗糖分子 水分子 半透膜：一类可以让小分子物质通过而大分子物质不能通过的薄膜的总称 必备知识—学习笔记P32 水分子双向运动，但速率不同 提醒：渗透平衡≠两侧溶液浓度相等：渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态，而两侧溶液的浓度并不一定相同，两侧的液面高度也不一定相同。 ①液面高度不发生变化，水分子双向运动速率相等，即动态平衡。 ②渗透平衡时： △h的液体重力=漏斗中溶液的吸水力 溶液S1 溶液S2 平衡前：S2＞S1 S表示溶液浓度 渗透过程：S2↓ S1↑ 平衡后：S2＞S1 平衡后S1与S2的浓度差产生的吸水力与高度差的重力相等，S1与S2的浓度差越大，高度差就越大。 渗透平衡： 水 溶剂 半透膜 浓度差 多 少 低 高 渗透压：溶液中溶质微粒对水的吸引力。 渗透压大小:取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目。 细胞外液的渗透压90%来源于Na-和 Cl- 必备知识—学习笔记P32 渗透现象分析归纳： ①半透膜两侧的水分子进行双向运动 ，液面变化是由水分子双向运动差异所导致的。 ②当液面高度不再变化时，水分子仍进出半透膜，但进出达到平衡。 清水 蔗糖溶液 ③渗透平衡后，若半透膜两侧液面存在液面差，半透膜两侧仍存在浓度差。液面高的一侧浓度大。 ④渗透≠扩散，渗透作用必须通过半透膜，扩散则不一定需要；扩散适用于各种物质，渗透仅指溶剂分子。渗透是一种特殊的扩散。 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 液面不变 右侧液面升高 关键能力—学习笔记P32 10%葡萄糖溶液的物质的量浓度大，因此水分子由10%蔗糖溶液→10%葡萄糖溶液移动，右侧液面升高 液面稳定后，将右侧液面高出部分吸走？ 右侧液面继续升高并达到新的平衡 左侧液面高于右侧 关键能力—学习笔记P33 蔗糖被水解为两分子单糖，导致左侧浓度升高，水分子由10%的葡萄糖溶液→10%的蔗糖溶液移动，则左侧液面升高，最终高于右侧 质量分数为 0.1mol/L的NaCl溶液与0.1mol/L的葡萄糖溶液？ (2)S1和S2是两种不同的溶质且只有水和S1能通过半透膜 S1液面先升高，随 S1液面始终低于 后S2液面升高，最终高于S1液面 S2液面 (3)S1和S2是同种溶质，且能透过半透膜，S1溶液浓度大于S2溶液浓度 ①由于半透膜两侧存在浓度差，由S2→S1的水分子数多于S1→S2的。首先S1液面上升 ②随后S1中的溶质透过半透膜进入S2，半透膜两侧的浓度差逐渐减小，S1和S2的溶液浓度相等，S1液面下降，最终S1和S2溶液液面持平。 (4)如果渗透实验中，半透膜的面积增大一倍，其他条件不变，液面高度差h会不会变化？达到h的时间会不会变化？ 半透膜两侧溶液的浓度差不变，液面高度差h不会变，但是由于半透膜面积增大，吸水速率加快，因此达到h的时间会变短。 13 溶液体积大，吸收水多，液面高度大 （5）漏斗的体积不同 （6）比较不同溶液浓度的大小 漏斗内溶液浓度为M，烧杯内溶液浓度为N，以下为各种现象及对应的结论： 烧杯内盛淀粉溶液 漏斗内盛碘液 结论 变蓝 不变蓝 碘能通过半透膜，而淀粉不能 不变蓝 变蓝 淀粉能通过半透膜，而碘不能 变蓝 变蓝 淀粉和碘都能通过半透膜 不变蓝 不变蓝 淀粉和碘都不能通过半透膜 （7）探究物质能否通过半透膜的方法(以碘和淀粉为例) 考向一　渗透作用的原理及应用分析 1.(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 √ 迁移应用—学习笔记P33 2.(2024·荆门联考)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，当达到渗透平衡时，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 √ 3.如图A所示的甲、乙、丙三个渗透装置中，三个漏斗颈的内径相等，漏斗内盛有浓度相同的蔗糖溶液，且漏斗内液面高度相同，漏斗口均封以半透膜，置于同一个水槽的清水中。三个渗透装置半透膜的面积和所盛蔗糖溶液的体积不同，如下表所示。图B中曲线1、2、3表示漏斗液面高度随时间的变化情况。曲线1、2、3 与甲、乙、丙三个装置的对应关系应是（ ） 装置编号 甲 乙 丙 半透膜面积 S S/2 S 蔗糖溶液体积 T T 2T A.1—乙；2—甲；3—丙 B.1—丙；2—甲；3—乙 C.1—甲；2—乙；3—丙 D.1—丙；2—乙；3—甲 √ 3.某实验小组为探究蔗糖分子能否透过某种半透膜，制作了如图所示的渗透装置，将该渗透装置放置3 h，观察到漏斗液面明显上升，3 h 时取烧杯内液体加入试管甲和试管乙中，再分别加入蔗糖酶和等量蒸馏水，适宜条件下处理一定时间后用斐林试剂检测，试管中甲出现砖红色沉淀，试管乙中无砖红色沉淀。下列叙述错误的是(　 ) A．放置3 h时，漏斗内溶液浓度大于烧杯内溶液浓度 B．试管乙作为对照可排除无关变量对实验结果的影响 C．当液面高度不再变化时，漏斗内液面仍高于烧杯内液面 D．将实验中的蔗糖溶液换成淀粉溶液，甲试管内无砖红色沉淀 √ 19 5．将生鸡蛋的大头保持壳膜完好去掉蛋壳，小头开个小孔让蛋清和蛋黄流出。将蛋壳内灌入15%的蔗糖溶液，然后放在烧杯的清水中并用铅笔标上吃水线。下列分析错误的是(　 ) A．壳膜相当于渗透装置中的半透膜 B．半小时后吃水线低于烧杯的水面是由于清水渗入蛋壳所致 C．若将清水换为15%的NaCl溶液，则蛋壳先上浮后下沉 D．若将正常的线粒体放入清水中，则线粒体内膜先涨破 √ 半透膜和选择透过性膜的区别 (必修1 P67“拓展应用”T2)温度高低会提高或降低水分通过半透膜的扩散速率吗？请你提出假设，并设计检验该假设的实验方案。 材料及用具：有如图所示相同的渗透装置三个，酒精灯(或水浴锅)、冰块及用具若干。 ①实验假设：___________________________________________________。 ②实验方案设计：_____________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ 。 准备如图所示的渗透装置三套，在第一组的烧杯外用酒精灯或水浴锅加热升温；第二组烧杯外加冰块降温；第三组留作对照。三组装置同时开始实验，并记录液面变化及时间 温度高低会提高或降低水分子通过半透膜的扩散速率。在一定温度范围内，提高温度会加快水分子通过半透膜的速率；而降低温度则减缓水分子通过半透膜的速率。 温度高低会提高或降低水分通过半透膜的扩散速率 动物细胞、植物细胞的吸水和失水 < 考点二 > 1.动物细胞的吸水和失水 细胞膜 细胞质 必备知识—学习笔记P33 如0.9%的NaCl溶液 当外界溶液溶质的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？ 不一定。因为红细胞吸水膨胀后细胞内液浓度也会下降，如果外界溶液浓度不是很低，有可能细胞内液浓度下降后与外界溶液的浓度达到平衡，此时，红细胞将不再吸水。 教材隐性知识 2.成熟植物细胞的吸水和失水 (1)成熟植物细胞的结构 伸缩性 细胞膜 细胞质 液泡膜 细胞液 必备知识—学习笔记P33 原生质层不包括细胞液与细胞核。 原生质体：去除细胞壁外剩下的部分 ①选择透过性 ②相当于半透膜 ③伸缩性大 成熟植物细胞是一个渗透系统 植物细胞内的液体环境主要是指液泡里面的细胞液。 水进出细胞主要是指水经过原生质层进出液泡。 (2)条件及现象 大于 小于 等于 提醒：当在显微镜下观察到细胞处于质壁分离状态时，细胞可能正在失水，可能正在吸水，可能处于平衡状态，也可能已死亡。 (2)探究植物细胞的吸水和失水 必备知识—学习笔记P33 黑藻是高等植物细胞，含有大液泡和大而清晰的叶绿体，能观察到质壁分离及复原现象 胞壁 逐渐 分离 清水 逐渐 贴近 变小 变大 细 撕取洋葱鳞片叶时要不带叶肉且不宜过大，避免制作装片时出现重叠和气泡，撕取后要放入载玻片上的清水中 不用换高倍镜 原生质体的体积质壁分离时变小，质壁分离复原时变大，但细胞大小基本不变 (1)本实验存在的两组对照实验 本实验存在的两组实验均为自身对照，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。 实验分析 (2)有位同学错取了质量浓度为3 g/mL的蔗糖溶液，发现细胞发生了质壁分离，给临时装片滴加清水并引流后几乎没有观察到质壁分离复原现象，分析原因可能是什么？ 蔗糖溶液浓度太高，细胞过度失水而死亡，不能再发生质壁分离复原。 选用0.3 g/mL的蔗糖溶液作试剂，既明显出现质壁分离，又不会杀死细胞。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。 实验分析 必备知识—学习笔记P34 内因 外因 (4)发生质壁分离的洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是何物质？ (5)本实验选用0.3g/mL的蔗糖溶液作试剂，若浓度过高或过低分别对实验有何影响？ 选用0.3 g/mL的蔗糖溶液作试剂，既明显出现质壁分离，又不会杀死细胞。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。 细胞壁是全透性的，洋葱表皮细胞原生质层与细胞壁之间是浓度降低的外界溶液。 (6)细胞质壁分离过程中，细胞液的浓度和细胞的吸水能力有什么变化？质壁分离复原过程中，两者又有什么变化？ 质壁分离过程中，随着质壁分离程度增大，细胞液的浓度增大，植物细胞吸水能力增强；质壁分离复原过程中，随着质壁分离复原的进行，细胞液的浓度变小，植物细胞吸水能力减弱。 (7)质壁分离自动复原：当以细胞可吸收的物质作溶质时(如甘油、尿素、乙二醇、KNO3、NaCl等)，可出现质壁分离及自动复原现象。因为这些物质可被细胞吸收而转移到细胞内，引起细胞液浓度升高。 自由扩散 主动运输 (8)单独观察处于质壁分离的静态图像，不能判断细胞是正在发生质壁分离还是质壁分离复原。 (9)当质壁分离的细胞在低浓度外界溶液中不再发生吸水时，细胞液浓度大于或等于外界溶液浓度。 Ⅰ正在发生质壁分离中，B＞A Ⅱ发生质壁分离后某一时刻达到平衡，A=B Ⅲ正在发生质壁分离复原，A＞B B A 34 1.质壁分离及复原实验分析 (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。 归纳总结—学习笔记P35 溶质可吸收：能发生质壁分离自动复原 溶质不可吸收：（加清水）能发生质壁分离复原 (3)本实验选用0.3 g/mL的蔗糖溶液。若质量浓度过高，质壁分离速度虽快，但会使细胞在短时间内因失水过多而死亡，质壁分离后不能复原；若质量浓度过低则不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢。 (4)盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适合做质壁分离实验的溶液。 2.质壁分离与复原实验的拓展应用 (1)判断成熟植物细胞的死活 (2)测定细胞液浓度范围 归纳总结—学习笔记P35 (3)比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度 (4)比较未知浓度溶液的浓度大小 (5)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液) 3.细胞吸水和失水原理在生产生活中的应用 ①对农作物的合理灌溉，既满足了作物对水分的需要，同时也降低了土壤溶液的浓度，有利于水分的吸收。 ②盐碱地中的植物不易存活或一次施肥过多造成“烧苗”现象，都是由土壤溶液浓度过高，甚至超过了根细胞液浓度，导致根细胞不易吸水甚至失水造成的。 ③防腐杀菌：在高浓度的溶液中，细菌等微生物将因失水过多而死亡，从而有效防止食品腐烂变质。糖渍、盐渍食品不易变质的原因是高浓度的溶液使微生物(如细菌)不能生存和繁殖，从而能较长时间保存食物。 ④医用生理盐水浓度为0.9%，其渗透压与人体细胞外液的渗透压相当，可以使人体细胞保持正常的形态和功能。 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： 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。 关键能力—学习笔记P34 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。 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： (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 ，此时，在细胞壁和原生质体之间充满了 。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 逐渐升高 KNO3溶液 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。 (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。 ＝ ≥ 渗透装置达到渗透平衡时半透膜两侧的溶液存在浓度差 (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。 (1)1 mol/L NaCl溶液和1 mol/L蔗糖溶液的渗透压大小相等 (2021·湖南，3D)(　　) × 判断正误—学习笔记P34 (2)质壁分离复原过程中，细胞的吸水能力逐渐降低 (2021·湖南，3C)(　　) (3)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(2021·全国乙，2D)(　　) (4)质壁分离过程中，黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小 (2020·山东，3C)(　　) √ × √ 考向二　质壁分离与复原实验 3.(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 √ 迁移应用—学习笔记P35 4.(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 √ 考向三　质壁分离与复原的应用 5.(2021·广东，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 √ 6.(2022·湖南，10)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NaCl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NaCl处理不能引起细胞发生质壁分离，表明细胞中NaCl浓度≥0.3 mol/L B.乙、丙组NaCl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65 ℃水浴灭活后，再用NaCl溶液处理，原生质体表面积无变化 √ 下列关于水进出细胞的原理的叙述，正确的是 A.渗透作用发生需要半透膜，该过程中水由高浓度溶液一侧向低浓度溶 液一侧流动 B.渗透平衡时，半透膜两侧没有水分子的进出 C.红细胞的细胞膜相当于渗透装置的半透膜 D.当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破 E.植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成，成熟植物细胞在等浓度 溶液中，水分子依然可通过原生质层 √ 查落实固基础—学习笔记P36 F.质壁分离与复原实验中，吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液 体，以免污染显微镜镜头 G.质壁分离的过程中植物细胞吸收水分的能力逐渐增强 H.植物细胞不会吸水涨破与结构细胞壁有关 I.发生质壁分离的黑藻叶肉细胞液泡的颜色较初始状态深 J.若外界溶液是甘油溶液，发生质壁分离细胞的液泡体积可能将变大 K.果脯在腌制中慢慢变甜，是细胞主动吸收糖分的结果 √ √ √ 思维导图 思维导图 $$