第7讲 水进出细胞的原理及应用-【创新教程】2027年高考生物总复习大一轮讲义

第一单元走近细胞和组成细胞的分子 第7讲 水进出细胞的原理及应用 构建体系>素养建模 网络构建素养呈现 知识体系 定内容 核心素养 定能力 概念 条件 生命 通过对动植物细胞结构的比较，理解动植物细胞 渗透作用 观念 符合渗透作用的条件和发生渗透作用现象的差异 现象分析 拓展应用 进出细 科学 动物细胞吸 概念 通过分析影响渗透作用和物质跨膜运输的因素， 思维 培养利用逻辑思维分析问题的能力 水和失水 现象 原理 植物细胞吸 通过观察植物细胞吸水和失水及探究物质跨膜运 水和失水 现象 科学 输的方式的实验，掌握探究性实验设计的一般 及应 实验原理 探究 程序 材料用具 质壁分离和复原 实验步骤 社会 通过对渗透作用和质壁分离应用的分析，养成学 现象结论 责任 以致用、关注生产生活实际的习惯 拓展应用 研析考点>层级突破 透析考点素养培育 考点 渗透作用与细胞的吸水和失水 [必备知识·复盘] 3.成熟植物细胞的吸水和失水 教材夯实 (1)条件：成熟植物细胞具有中央（大） 1.渗透作用 概念 水分子（或其他溶剂分子）通过 的一侧向 的一侧扩散 (2)原理 必留 具有 条件》 ~膜两侧具有 即水分子和溶解在 一醛额分子 细胞壁持性 水里的物质均能通过 半透模 水分 伸缩性 装置 细胞膜 一段时间后 液要 清水 液泡膜 原生质层（伸缩性大），相当于一 层半透膜 2.动物细胞的吸水和失水 细胞液：液泡内的液体 (1)动物细胞的细胞膜相当于 (2)条件及现象 (3)现象 过程 条件 现象 当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，活 吸水 外界溶液的浓度 的植物细胞就通过渗透作用 ,发 细胞质的浓度 膨胀 生 现象。将已发生质壁分离的植物 失水 外界溶液的浓度 细胞质的浓度 皱缩 细胞放入清水中，此时细胞液的浓度 外界溶液的浓度 外界溶液的浓度，植物细胞吸水，发生 平衡 细胞质的浓度 无明显变化 现象。 ·33· 高考总复习生物学 教考衔接 [关键能力·提升门 1.细胞失水过程中，细胞液浓度增大。 ◆[提升点1]通过细胞吸水和失水考查信 (2024·山东卷，4A)( 息提取能力和识图能力 2.植物细胞失水时胞内结合水与自由水的比 1.如图为显微镜下观 值增大。 (2024·新课标卷，2C)( 察到的叶表皮。保 气孔 保卫细胞 3.具有浓度差的溶液之间一定会发生渗透 卫细胞的细胞壁具表皮细胞 有伸缩性，当表皮细胞中的K等大量进入 作用。 保卫细胞时，气孔张开。由此推测，气孔张 4.细胞膜和核膜以及两膜之间的细胞质称为 开是由于 () 原生质层。 A.保卫细胞失水后质壁分离 素养培优 B.表皮细胞失水后质壁分离 C.保卫细胞吸水后形态改变 1.(必修1P6“旁栏思考”)甘油、乙醇等分子 D.表皮细胞吸水后形态改变 为什么能以自由扩散的方式进出细胞？ 2.将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞分别用一定 浓度的甲、乙溶液处理，一段时间内，细胞的 原生质体相对体积变化如图。下列说法错 误的是 () ↑原生质体的 2.(情景探究)如图甲、乙、丙分别是细胞在不 相对体积/% 1004---------- 同浓度溶液中水分子的跨膜运输示意图（箭 50 b 头大小代表水分子数的多少)。 乙 。。0·,0 时间/ H.O 909 0 A.a~d阶段液泡的体积逐渐减小，颜色 。。 00 H,0o. 加深 0 水分子。 。。 溶质分子。·。 00。 00 0.000 B.a~b阶段甲溶液的溶质分子可能进入细 甲 乙 丙 胞液 (1)若将人的成熟红细胞放入清水中，会出 C.与a点相比，d点时洋葱表皮细胞的吸水 能力大 现图 所示现象，原因是 D.处于a、c两点的洋葱表皮细胞的细胞液 浓度大体相等 (2)若将洋葱表皮细胞放在质量浓度为 ◆[提升点？]通过渗透作用的应用考查获 0.3g/mL的蔗糖溶液中，会出现图 取信息能力和综合应用能力 所示现象，达到平衡时，水分子进出细胞的 3.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a和b 状况是图 所示。 平齐。下列判断错误的是 ( ) (3)若某叶肉细胞正处于图甲所示状态，一 段时间内细胞体积增大，最终 (填 “会”或“不会”)涨破，原因是 半透膜 ·34· 第一单元走近细胞和组成细胞的分子 A.如果甲、乙都是蔗糖溶液，甲的浓度低于 植物材料的专业处理，分别测得其细胞液冰 乙，则液面a会下降，液面b会上升 点降低值如下表。下列相关叙述错误的是 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a会上 植物材料组别 1 2 3 4 5 6 升，液面b会下降 冰点降低值（℃）0.580.830.961.230.780.76 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 A.精确测定植物细胞的渗透压有利于农业 D.当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时， 生产中化肥的定量使用 甲、乙溶液的渗透压一定相等 B.将各组植物材料分别放入冰点降低值为 0.88℃的蔗糖溶液中，3、4组的植物细胞 4.冰点降低法是测定溶液渗透压的精确物理 吸水 化学方法。纯水在标准大气压下冰点为 C.将各组植物材料分别放入冰点降低值为 0℃，冰点降低值与溶液摩尔浓度成比例关 0.88℃的蔗糖溶液中，稳定后各组细胞 系。FM一4型国产冰点渗透压计的测算公 液渗透压均相同 式为：OS=△t/1.857(OS为1kg水中所溶 D.植物细胞的失水与吸水主要与液泡有 解溶质颗粒数目，可反映溶液渗透压大小； 关，其中溶解有糖类、蛋白质、无机盐和 △t为冰点降低值)。经过对若干不同待测 色素等物质 探究实践四 探究植物细胞的失水和吸水 教材夯实的 易错警示 1.实验原理 质壁分离和复原实验的四个注意点 (1)单独观察处于质壁分离的静态图像，不 内因 能判断细胞是正在发生质壁分离还是质 ①成熟的植物细胞的原生质层相当于一层 壁分离复原。 ②原生质层比细胞壁的伸缩性 (2)质壁分离过程中，外界溶液浓度大于细 胞液浓度，质壁分离程度越大，植物细胞 外因 与外界溶液之间具有一定的浓度差，细 吸水能力越强；质壁分离复原过程中，外 胞能渗透吸水或失水 界溶液浓度小于细胞液浓度。 (3)质壁分离与复原过程中水分子的移动是 2.实验步骤 双向的，最终表现为进或出的水分子多。 制片 、材料 紫色洋葱鳞片叶外表皮 (4)本实验用显微镜观察了三次，第二次与 有大液泡丑内含紫色花青素便于观察 第一次形成对照，第三次与第二次形成 观察 、低倍镜 ①有一个 的中央大液泡 对照，该对照方法为自身对照。 ②原生质层紧贴 滴蔗糖 \方法质量浓度为0.3gmL 口子吸水纸 问题探究当 溶液 的蔗糖溶液 引流 如图表示正在进行质壁 低倍镜①中央液泡 (颜色) 观察 ②原生质层与细胞壁逐渐分离 分离的紫色洋葱细胞，请 一教材中唯一 分析： 滴清水 方法、吸水纸 引流 十口清水个只在低倍镜 ,下观条的实验 (1)实验时一定要选择紫 (颜色变浅》 色洋葱鳞片叶外表皮细 观察 低倍镜一→①中央液泡 →②原生质层逐渐贴近细胞壁 胞吗？为什么？ 质壁分离（质量浓度为 、结论 0.3g/mL的蔗糖溶液】 质壁分离复原（清水】 35入高尔基体后，会经过一系列的修饰和加工，故推测高 尔基体膜上分布有相应的酶，可对分泌蛋白进行修饰加 工，A正确；将氨基酸结合特定tRNA上的过程，是由氨 酰一1RNA合成酶催化的，这种酶存在于细胞质中，而不 是在核糖体上，B错误：溶酶体主要分布在动物细胞中 是细胞的“消化车间”，内部含有多种水解酶，能分解衰 老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌， C错误：在光合作用的光反应阶段，能量转换过程是：光 能被叶绿体中的色素分子吸收后，首先转化为电能（高 能电子)，然后通过电子传递链转化为活跃的化学能储 存在ATP和NADPH中。具体到ATP的合成，ATP合 成酶是利用类囊体膜两侧的质子(H)浓度梯度所形成 的势能来合成ATP的，而不是直接利用光能。因此，光 能向ATP中化学能的转化是间接的，不是直接的， D错误。] 3.A[科研人员用特定荧光物质处理变形虫，发现移动部 分的细胞质中聚集有被标记的纤维网架结构，并伴有纤 雏的消长，细胞骨架对细胞形态的雏持有重要作用，锚 定并支撑着许多细胞器，所以被荧光标记的网架结构属 于细胞骨架，与变形虫的形态变化有关，A正确；摄入的 食物进入溶酶体中，被溶酶体中的水解酶分解为小分 子，B错误；变形虫通过胞吞方式摄取食物，该过程需要 质膜上的蛋白质进行识别，C错误；变形虫移动过程中， 纤维的消长是由于其构成蛋白的不断组装与去组装所 致，D错误。] 4.D[促性腺激素为蛋白质类激素，其合成场所是核糖 体，A正确：加工过程需内质网进行初步加工，再经高尔 基体进一步修饰，B正确：运输过程中囊泡的移动依赖细 胞骨架的协助，C正确；蛋白质合成、加工及运输均需消 耗能量，能量主要由线粒体提供，因此需要线粒体参与， D错误。 素养微专题1 深研真题确定考向 1.B[内质网形成囊泡的过程涉及膜的出芽，这依赖于生 物膜的流动性，因此与膜的流动性有关，A错误：抗体在 内质网中正确装配后，需经高尔基体进一步加工（如糖 基化修饰)才能形成具有免疫活性的成熟抗体，因此此 时无免疫活性，B正确：生物膜的基本支架是磷脂双分子 层，C错误；囊泡与高尔基体的融合具有特异性，通常只 能与高尔基体特定区域（如形成面）的膜融合，而非任意 部位，D错误。] 2.B核糖体没有膜结构，不是通过囊泡从核糖体向内质 网转移，A错误；蛋白P被排出细胞的过程为胞吐，依赖 细胞膜的流动性，B正确；由题意，碱性会导致蛋白P空 间结构改变，提取蛋白P过程中为保持其生物活性，所 用缓冲体系不能为碱性，C错误；病原菌侵染使蛋白P不 被受体识别，即蛋白P空间结构改变后不能被识别，能 体现受体识别的专一性，D错误。] 演练提升即时突破 1.D[肽链的合成均起始于游离的核糖体，当合成出定向 信号序列后，这段肽链会与核糖体一起转移至内质网上 继续其合成过程，A错误；用H标记亮氨酸的羧基，脱 水缩合时，会脱掉羧基上的3H,生成H2O,无法追踪蛋 白质的合成和分泌途径，B错误；由题意和题图可知：溶 酶体中的蛋白质来自分泌途径，成熟的蛋白质通过⑥过 程进入细胞核需要借助核孔，C错误；胰岛素、抗体、某些 消化酶等均为分泌蛋白质，分泌过程均需线粒体供能， D正确。 2.B、[3H标记的亮氨酸是组成蛋白质的原料，可追踪蛋 白质的合成、加工及运输路径，适用于分析分选途径，A 正确；途径二（翻译后转运）的蛋白质在游离核糖体合成 后直接转运至目标部位（如线粒体、叶绿体或细胞核）， 无需高尔基体参与加工，高尔基体主要参与途径一中分 泌蛋白的加工，B错误；DNA聚合酶是胞内蛋白（在细胞 核发挥作用)，由游离核糖体合成后，直接转运至细胞 核，属于翻译后转运（途径二），C正确；真核细胞既有分 泌蛋白（途径一）又有细胞器或细胞核内的蛋白质（途径 二)，因此同时具备两条分选途径，D正确。 ·41 参考答案 第7讲水进出细胞的原理及应用 研析考点·层级突破 考点必备知识复盘教材夯实 1.半透膜相对含量高相对含量低半透膜浓度差 2.(1)半透膜(2) 3.(1)液泡(2)全透性小细胞质(3)失水质壁分 离大于质壁分离复原 教考衔接 1./2./3.×4.× 素养培优 1.因为甘油、乙醇等都是脂溶性物质，与磷脂分子有较强 的亲和力，容易通过磷脂双分子层出入细胞。 2.(1)甲成熟红细胞发生渗透作用，从细胞外进入细胞 内的水分子多于从细跑内到细胞外的水分子，因此细胞 吸水(2)丙乙(3)不会植物细胞的细胞壁有支 持和保护作用 关键能力提升 1.C[根据题千信息“当表皮细胞中的K等大量进入保 卫细胞时，气孔张开”，可推测K等大量进入保卫细胞 后，保卫细胞的细胞液渗透压升高，细胞吸水膨胀，进而 导致气孔张开，所以气孔张开是因为保卫细胞吸水后形 态改变，C正确，ABD错误。 2.D[a点时细胞失水，c点时细胞吸水（但由于细胞壁的 限制，细胞体积不再继续增大)，α一c段洋葱表皮细胞不 断从甲溶液中吸收溶质分子，两者的细胞液浓度不同， D错误。 3.D[如果甲、乙都是蔗糖溶液，甲的浓度低于乙，则水分 子运动的总趋势是由甲流向乙，液面会下降，液面b会 上升，A正确：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，由于蔗糖是二糖，葡萄糖是单 糖，因此甲的物质的量浓度大于乙，则液面会上升，液 面b会下降，B正确；当半透膜两侧的渗透作用达到平衡 时，由于两侧的液面高度差可能不同，因此甲、乙溶液的 浓度不一定相等，甲、乙溶液的渗透压也不一定相等， C正确，D错误。」 4.C[精确测定植物细胞的渗透压有利于农业生产中化 肥的定量使用，避免造成烧苗现象，A正确。仅3、4组植 物细胞的细胞液大于该蔗糖溶液，细胞吸水，B正确 3、4组植物细胞放入该蔗糖溶液中吸水，由于细胞壁的 支持作用，细胞内外渗透压可不相等，C错误。植物细胞 的失水与吸水主要与液泡有关，其中溶解有糖类、蛋白 质、无机盐和色素等物质，D正确。] 探究实践四教材夯实 1.①半透膜②大细胞液 2.紫色细胞壁逐渐变小加深逐渐变大 问题探究 (1)不一定。紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液中含有 色素，使液泡呈现紫色，便于观察，而其他满足条件的 细胞也可作为实验材料。 (2)b逐渐变小，颜色逐渐加深 (3)发生质壁分离时，在细胞壁和细胞膜之间(c处)充满的 是外界溶液，原因是细胞壁具有全透性。 (4)①在较高浓度溶液中发生质壁分离，因细胞过度失水 死亡而不会发生质壁分离复原现象。②在对细胞有害 的溶液中，如使用1mol·L1的醋酸溶液，细胞不发生 质壁分离及复原现象，因为细胞因死亡而失去了选择 透过性。 (5)不一定。对于动物细胞来说，水分子进出细胞的数量 相等时，细胞内外溶液的浓度相等。但植物细胞有细 胞壁的支持、保护作用，单位时间内水分子进出植物细 胞的数量相等时，有可能细胞液浓度大于外界溶液 浓度。 应用训练 1.D[制作临时装片时，通常是先滴一滴清水在载玻片 上，然后将撕下的表皮放在清水上，再盖上盖玻片，A错 误；用低倍镜观察刚制成的临时装片时，细胞核通常位 于细胞的一侧，而不是中央，B错误：用吸水纸引流蔗糖 溶液替换清水，可以观察到质壁分离现象，但要观察复 原现象需要重新用清水替换蔗糖溶液，C错误；当液泡体 积变大，说明细胞吸水，液泡体积变小，说明细胞失水，