2027届高三人教版高中生物一轮复习讲义第7讲　水进出细胞的原理

第7讲　水进出细胞的原理 考点一　渗透作用与细胞的吸水和失水 知|识|巩|固 1．渗透作用 ①原理分析 ②分析上图乙可知：Δh产生的压强与水和蔗糖溶液产生的渗透压达到平衡，使半透膜两侧水分子的交换速率相等，液面不再升高，但此时半透膜两侧溶液浓度仍然不相等，蔗糖溶液的浓度仍然大于清水的浓度。 2．动物细胞的吸水和失水 (1)动物细胞的细胞膜相当于半透膜。 (2)条件及现象 过程 条件 现象 吸水 外界溶液的浓度<细胞质的浓度 失水 外界溶液的浓度>细胞质的浓度 平衡 外界溶液的浓度＝细胞质的浓度 教材隐含知识 (必修1 P63思考·讨论)红细胞的细胞膜相当于半透膜。习惯上说的半透膜是无生命的物理性薄膜，物质能否通过取决于微粒的大小；选择透过性膜是具有活性的生物膜，其对不同物质的通过性不仅取决于分子大小，还与细胞的需求有关。因此细胞膜和半透膜类似，又有所不同。 3．成熟植物细胞的吸水和失水 (1)条件　成熟植物细胞具有中央(大)液泡。 (2)原理 (3)现象 当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，活的植物细胞就通过渗透作用失水，发生质壁分离现象。将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中，此时细胞液的浓度大于外界清水的浓度，植物细胞吸水，发生质壁分离复原现象。 思|维|辨|析 易错整合，判断正误。 (1)1 mol/L NaCl溶液和1 mol/L蔗糖溶液的渗透压大小相等。(　　) (2)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。(　　) (3)植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)× 延|伸|探|究 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 (2)S1和S2是两种不同的溶质且只有水和S1能通过半透膜 提示：(1)①液面不变　②右侧液面升高　③左侧液面高于右侧 (2)①S1液面先升高，随后S2液面升高，最终高于S1　②S1液面始终低于S2液面 剖析难点·考点突破 重|难|精|讲 判断细胞吸水和失水的主要依据(与细胞正常状态相比) 依据 分析 细胞液浓度变化 细胞液浓度增大，表明细胞渗透失水；细胞液浓度减小，表明细胞渗透吸水 原生质体体积变化 原生质体体积增大，表明细胞渗透吸水；原生质体体积减小，表明细胞渗透失水 细胞液中色素颜色深浅变化(细胞液中含有色素的细胞) 细胞液中色素颜色变深，表明细胞渗透失水；细胞液中色素颜色变浅，表明细胞渗透吸水 液泡直径与细胞壁直径比值变化 液泡直径与细胞壁直径比值减小，表明细胞渗透失水；液泡直径与细胞壁直径比值增大，表明细胞渗透吸水 精|准|命|题 考向一　渗透作用的原理分析及应用 》例1　图1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，如表所示。下图2中曲线1、2、3表示漏斗液面高度随时间的变化情况。则曲线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—丙；2—甲；3—乙 B．1—乙；2—甲；3—丙 C．1—甲；2—乙；3—丙 D．1—丙；2—乙；3—甲 答案：A 解析：丙内蔗糖溶液的体积最大，吸水的量最大，漏斗液面高度最高，相对应的是图2中曲线1；甲、乙的蔗糖溶液体积相等，但是甲漏斗口的半透膜面积比乙的大，吸水的速率快，故甲漏斗液面高度变化要比乙的快些，对应图2中曲线2。故选A。 〔变式训练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a和b平齐。下列判断不正确的是(　　) A．如果甲、乙都是蔗糖溶液，甲的浓度低于乙的浓度，则液面a会下降，液面b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a会上升，液面b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 答案：D 解析：如果甲、乙都是蔗糖溶液，甲的浓度低于乙的浓度，则水主要由甲向乙扩散，导致液面a下降，液面b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的，甲的渗透压大于乙的，因此液面a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可能不同，因此甲、乙溶液的浓度不一定相等，C正确；由于两侧液面高度可能不同，当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，甲、乙溶液的渗透压不一定相等，D错误。 考向二　动植物细胞的吸水与失水分析 》例2　(2024·天津河西模拟)科研人员将A、B两种植物的成熟叶片置于不同浓度的蔗糖溶液中，培养相同时间后检测其重量变化，结果如图所示。下列相关描述错误的是(　　) A．甲浓度条件下，A植物细胞的液泡体积变小 B．乙浓度条件下，A、B两种植物的成熟细胞处于质壁分离状态 C．实验前两种植物细胞液浓度的大小关系为B>A D．五种蔗糖溶液浓度的大小关系为丙>戊>甲>丁>乙 答案：D 解析：甲浓度条件下，A植物细胞重量减少，说明细胞失水，液泡体积变小，A正确；乙浓度条件下，A、B两种植物细胞重量都大量减轻，说明A、B两种植物细胞都失水，都处于质壁分离状态，B正确；丙浓度条件下，B植物的重量增加量大于A植物，说明B植物的吸水量大于A植物，则两种植物细胞液浓度的大小关系为B>A，C正确；以B植物作为研究对象，丙浓度条件下细胞吸水最多，则丙溶液浓度最小，其次是戊，甲溶液中B植物既不吸水也不失水，与细胞液浓度相等，乙浓度条件下失水最多，则乙溶液的浓度最大，因此五种蔗糖溶液浓度的大小关系为丙<戊<甲<丁<乙，D错误。 〔变式训练2〕　红细胞在高渗NaCl溶液(浓度高于生理盐水)中体积缩小，在低渗NaCl溶液(浓度低于生理盐水)中体积增大。下列有关该渗透作用机制的叙述，正确的是( 　 ) A．细胞膜对Na＋和Cl－的通透性远高于水分子，水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液 B．细胞膜对水分子的通透性远高于Na＋和Cl－，水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液 C．细胞膜对Na＋和Cl－的通透性远高于水分子，Na＋和Cl－从高渗溶液扩散至低渗溶液 D．细胞膜对水分子的通透性远高于Na＋和Cl－，Na＋和Cl－从高渗溶液扩散至低渗溶液 答案：B 解析：大多数水分子以协助扩散的方式进出细胞，少数水分子以自由扩散的方式进出细胞，而Na＋和Cl－以主动运输的方式进出红细胞。自由扩散和协助扩散比主动运输更容易，故细胞膜对水分子的通透性远高于Na＋和Cl－。由于自由扩散和协助扩散都是顺浓度梯度运输，主动运输是逆浓度梯度运输，故水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液，Na＋和Cl－从低渗溶液运输至高渗溶液，B正确，A、C、D错误。 考点二　探究植物细胞的吸水和失水 必备知识·夯实基础 知|识|巩|固 观察植物细胞的质壁分离及复原 (1)实验原理 ①成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。 ②细胞液具有一定的浓度，能渗透吸水和失水。 ③原生质层比细胞壁的伸缩性大。 (2)实验步骤 (3)现象与结论 思|维|辨|析 易错整合，判断正误。 (1)在“探究植物细胞的吸水和失水”实验操作中，共涉及三次显微镜观察，第一次用低倍镜观察，第二、三次用高倍镜观察。(　　) (2)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。(　　) (3)利用洋葱根尖分生组织和添加胭脂红的蔗糖溶液进行实验，现象更加明显。(　　) (4)选用黑藻成熟叶片进行实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)× 延|伸|探|究 1．下图表示处于质壁分离状态的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞，请分析并回答相关问题： (1)实验时一定要选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞吗？选用此细胞的理由是什么？ (2)c处的溶液是什么？ (3)c处溶液浓度是否一定大于b处？理由是什么？ 提示：(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。 (2)浓度降低的外界溶液。 (3)不一定，不能确定此植物细胞正在吸水、失水还是处于动态平衡之中。 2．将成熟的植物细胞依次浸于蒸馏水、物质的量浓度为0.3 mol/L的蔗糖溶液和0.5 mol/L的尿素溶液中，原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积随时间的变化如图，请分析各曲线变化的原因。 提示：曲线A表示细胞在蒸馏水中：细胞略膨胀，但是由于细胞壁的存在，原生质体的体积不能无限膨胀。曲线B表示细胞在0.5 mol/L的尿素溶液中：细胞先因渗透失水而发生质壁分离，后由于尿素能进入细胞，使得质壁分离后的细胞因吸水而自动复原。曲线C表示细胞在0.3 mol/L的蔗糖溶液中：蔗糖不能进入细胞，因此质壁分离后细胞不能发生自动复原。 剖析难点·考点突破 重|难|精|讲 1．质壁分离及复原发生的条件 (1)从细胞角度分析 ①死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不发生质壁分离及复原现象。 ②具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离及复原现象。 (2)从溶液角度分析 ①在一定浓度(溶质不能透过半透膜)的溶液中只会发生质壁分离现象，不能发生自动复原现象(只有用清水或低渗溶液处理，才可复原)。 ②在一定浓度(溶质可透过半透膜)的溶液(如KNO3、甘油、尿素、乙二醇等)中可发生质壁分离，并能自动复原，因为K＋、NO、尿素、乙二醇等可转运到细胞内，使细胞液浓度升高，细胞渗透吸水而发生自动复原。 ③在高浓度溶液中可发生质壁分离现象，但不会发生质壁分离复原现象。 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 (3)比较不同植物细胞的细胞液浓度大小 (4)比较未知浓度的溶液的浓度大小 (5)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液) 精|准|命|题 考向一　结合实验原理和步骤，考查科学思维 》例1　(2022·浙江卷)“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．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 答案：A 解析：能发生质壁分离的细胞应为活的植物细胞，据图分析，从甲到乙发生了质壁分离现象，说明甲细胞是活细胞，A正确；乙图所示细胞发生质壁分离，该过程中细胞失水，故与甲图相比，乙图细胞的细胞液浓度较高，B错误； 由于有细胞壁的限制，丙图细胞体积不会持续增大，且不会涨破，C错误； 根尖分生区细胞无中央大液泡，不能发生质壁分离现象，D错误。 〔变式训练1〕　(2021·湖南卷)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( 　 ) 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．1 mol/L NaCl溶液和1 mol/L蔗糖溶液的渗透压大小相等 答案：D 解析：施肥过多使外界溶液浓度过高，大于细胞液的浓度，细胞发生质壁分离导致植物过度失水而死亡，引起“烧苗”现象，A正确；发生质壁分离的内因是细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性，而原生质层包括细胞膜、液泡膜以及两膜之间的细胞质，质壁分离过程中，细胞膜可局部或全部与细胞壁分开，B正确；植物细胞在发生质壁分离复原的过程中，因不断吸水导致细胞液的浓度逐渐降低，与外界溶液浓度差减小，细胞的吸水能力逐渐降低，C正确；溶液渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目，1 mol/L的NaCl溶液和1 mol/L的蔗糖溶液的渗透压不相同，因NaCl溶液中含有钠离子和氯离子，故其渗透压高于蔗糖溶液，D错误。 考向二　结合实验拓展应用，考查科学探究能力 》例2　(2021·广东卷)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 答案：A 解析：滴加蔗糖溶液①后一段时间，保卫细胞气孔张开一定程度，说明保卫细胞在蔗糖溶液①中吸收一定水分；滴加蔗糖溶液②后一段时间，保卫细胞气孔关闭，说明保卫细胞在蔗糖溶液②中失去一定水分；滴加蔗糖溶液③后一段时间，保卫细胞气孔张开程度较大，说明保卫细胞在蔗糖溶液③中吸收水分多，且多于蔗糖溶液①，由此推断三种蔗糖溶液浓度大小为：②>①>③，D正确；通过分析可知，①细胞处吸水量少于③处细胞，说明保卫细胞细胞液浓度①处理后>③处理后，A错误；②处细胞失水，故质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中，B正确；滴加③后细胞大量吸水，故滴加③后有较多水分子进入保卫细胞，C正确。 〔变式训练2〕　(2025·吉林长春质检)用细胞液浓度相同的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞分别制成5个临时装片，同时滴加甲、乙、丙、丁、戊5种不同浓度的蔗糖溶液，处理相同时间后，观察记录原生质体的体积变化，绘制结果如图所示。下列有关叙述正确的是(　　) A．甲溶液中紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离程度大于丁溶液中的 B．实验后，甲～戊溶液中外表皮细胞的细胞液浓度最低的是乙溶液 C．将丙溶液中的外表皮细胞浸润在清水中，可发生质壁分离的复原 D．紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液浓度与戊蔗糖溶液浓度相当 答案：D 解析：据题图可知，甲和丁溶液中细胞均失水，且丁中细胞失水更多，故甲溶液中紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离程度小于丁溶液中的，A错误；本实验所用洋葱鳞片叶外表皮细胞液浓度相同，实验后，乙溶液中细胞失水最多，说明乙溶液中细胞的细胞液浓度最高，B错误；丙溶液中的原生质体体积增大，说明该浓度下细胞吸水，并未发生质壁分离，C错误；戊蔗糖溶液浓度中细胞原生质体体积不变，说明细胞既不吸水也不失水，推测紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液浓度与戊蔗糖溶液浓度相当，D正确。 　素养提升·强化思维 构|建|网|络 真|题|再|现 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 答案：B 解析：细胞失水过程中，水从细胞液流出，细胞液浓度增大，A正确；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，则外层细胞中单糖多，且外层细胞还能进行光合作用合成单糖，故外层细胞液浓度比内部薄壁细胞的细胞液浓度高，B错误；依题意，内部薄壁细胞细胞壁的伸缩性比外层细胞的细胞壁伸缩性更大，失水比例相同的情况下，外层细胞更易发生质壁分离，C正确；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，有利于外层细胞光合作用产物向内部薄壁细胞转移，可促进外层细胞的光合作用，D正确。 2．(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(　　) 答案：C 解析：用30%蔗糖溶液处理之后，细胞失水，原生质体体积减小，细胞液浓度上升；用清水处理之后，细胞吸水，原生质体体积会扩大，细胞液浓度下降，A、B错误；随着所用蔗糖溶液浓度上升，当蔗糖溶液浓度超过细胞液浓度之后，细胞就会开始失水，原生质体体积下降，细胞液浓度上升，C正确，D错误。 提能训练　练案[7] A组 一、选择题 1．(2024·辽宁省协作校高三一模)同一个水槽中放置甲、乙、丙三个渗透装置如图，三个漏斗颈的内径相等，漏斗口均封以半透膜(单糖能透过，二糖不能透过)。漏斗内装有不同浓度的蔗糖溶液，开始时漏斗内液面高度相同，蔗糖溶液浓度和半透膜的面积见下表。下列相关说法错误的是(　　) 装置编号 甲 乙 丙 半透膜面积(cm2) 2S S S 蔗糖溶液浓度(mol/L) 0.3 0.3 0.5 A．三个渗透装置达到渗透平衡时，丙漏斗的液面上升的最高 B．甲漏斗的液面上升到最大高度所需的时间小于乙所需时间 C．乙、丙装置均达到渗透平衡时，漏斗内蔗糖溶液的浓度相等 D．若漏斗中加入等量蔗糖酶，乙、丙漏斗内的液面都是先升后降最后高度相同 答案：C 解析：漏斗内液面高度大小最终取决于水分渗透总量，而水分渗透总量和蔗糖溶液的量和浓度正相关；据题表分析可知：甲、乙、丙中蔗糖初始量相同，但丙的蔗糖浓度最高，导致水分的渗透总量最大，因此最终漏斗液面高度最高，A正确；甲和乙蔗糖溶液的浓度相等，最终水分渗透总量一样，所以漏斗液面高度最终一样，但甲的半透膜面积为2S，是乙的2倍，因此刚开始一段时间水分渗透速率较快，液面高度上升较乙快，因此甲漏斗的液面上升到最大高度所需的时间小于乙所需时间，B正确；由于蔗糖溶液浓度丙大于乙，因此乙、丙装置均达到渗透平衡时，漏斗内蔗糖溶液的浓度丙大于乙，C错误；由于蔗糖不能透过半透膜，导致漏斗液面上升；加入蔗糖酶后，发生水解反应，生成很多葡萄糖和果糖，由于单糖可以透过半透膜，达到平衡后漏斗内外液面相同，所以乙、丙漏斗内的液面都是先升后降最后高度相同，D正确。 2．(2024·黑吉两省十校联合体联考)某同学用洋葱同一片鳞片叶的外表皮细胞，制成甲、乙、丙三组临时装片，用0.3 g/mL的蔗糖溶液充分处理相同时间后，甲、乙、丙三组视野的20个细胞中发生质壁分离的细胞数分别为15、18、16。下列相关分析正确的是(　　) A．每组装片中未发生质壁分离的细胞细胞液渗透压比蔗糖溶液大 B．已发生质壁分离的细胞初始细胞液渗透压比未发生质壁分离的大 C．不同装片中大多数细胞的细胞液渗透压增大，细胞吸水能力增强 D．甲、乙、丙三组实验结果表明不同细胞细胞液中的蔗糖含量存在差异 答案：C 解析：未发生质壁分离的细胞，说明其细胞液的渗透压大于或等于蔗糖溶液的渗透压，也可能小于蔗糖溶液的渗透压，失去一小部分水后，两者渗透压相等，在显微镜下观察不明显，A错误；已发生质壁分离的细胞的初始细胞液渗透压比未发生质壁分离的小，B错误；不同装片中，大多数细胞发生质壁分离现象，这些细胞失水后细胞液渗透压增大，细胞吸水能力增强，C正确；甲、乙、丙三组实验结果表明不同细胞细胞液的渗透压存在差异，但不能说明不同细胞中蔗糖含量存在差异，D错误。 3．(2024·东三省大联考)将洋葱鳞片叶外表皮细胞制成临时装片，利用蔗糖溶液和清水进行细胞失水和吸水实验时观察到的显微图像如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．图1细胞的细胞液浓度比初始状态低 B．图2细胞的吸水能力逐渐加强 C．加入清水，图1细胞一定会发生质壁分离复原 D．两组细胞都有水分子透过原生质层进出液泡 答案：D 解析：图1细胞发生质壁分离，细胞液浓度因失水比初始状态高，A错误；图2细胞处于清水中，细胞液浓度因吸水而不断降低，其细胞的吸水能力逐渐减弱，B错误；因蔗糖溶液浓度未知，图1细胞可能会失水过多而死亡，加入清水后，质壁分离可能不复原，C错误；水分子进出细胞是双向的，两组细胞都有水分子透过原生质层进出液泡，D正确。 4．(2024·黑龙江二模)把蚕豆植株放在湿润的空气中照光一段时间后，取蚕豆叶下表皮制作临时装片，先滴加清水进行观察，然后用0.3 g/mL的蔗糖溶液取代清水，短时间内继续观察，结果如图所示。对此现象的推断最合理的是(　　) A．清水中保卫细胞因发生质壁分离而使气孔开放 B．清水中水分子以被动运输的方式进入保卫细胞 C．蔗糖进入保卫细胞后，细胞吸水导致气孔关闭 D．滴加蔗糖溶液后，保卫细胞的吸水能力将减弱 答案：B 解析：清水中保卫细胞吸水使气孔开放，细胞并未发生质壁分离，A错误；清水中水分子以自由扩散或协助扩散(统称为被动运输)的方式进入保卫细胞，B正确；用一定浓度的蔗糖溶液代替清水后，细胞失水导致气孔关闭，C错误；滴加蔗糖溶液后，保卫细胞失水，其吸水能力将增强，D错误。 5．(2025·华南师大适应性练习)海水稻能种植在盐碱地，与其根系的作用分不开。下列有关细胞质壁分离的叙述，正确的是(　　) A．具有活性的植物细胞只要内外存在浓度差就会发生质壁分离 B．在同一蔗糖溶液中，不同根尖细胞发生质壁分离的程度相同 C．成熟植物细胞的原生质层往往比细胞壁的伸缩性大 D．只有通过换高倍物镜、调高亮度，才能清晰观察到细胞的质壁分离 答案：C 解析：具有活性的植物细胞只有具有成熟的大液泡且外界溶液浓度大于细胞液浓度时才会发生质壁分离，A错误；不同根尖细胞的细胞液浓度不一定相同，故不同根尖细胞在同一蔗糖溶液中发生质壁分离的程度不一定相同，B错误；成熟植物细胞的原生质层往往比细胞壁的伸缩性大，故可在一定条件下发生质壁分离，C正确；细胞的质壁分离在低倍物镜下就可以观察到，D错误。 6．(2025·安徽省合肥一中期末测试)从甲、乙、丙、丁、戊五个马铃薯块茎中分别取下相同质量的一部分组织块，分别置于相同浓度的蔗糖溶液中，一段时间后测得所取组织块处理后的质量与处理前的质量的比值(整个过程没有溶质分子的交换)分别为110%、106%、100%、95%和103%。下列相关叙述错误的是(　　) A．甲组织块吸水最多导致其处理后质量增加最多 B．丁块茎细胞的初始细胞液浓度最小 C．丁块茎细胞中原生质层的伸缩性小于其细胞壁 D．戊块茎细胞在蔗糖溶液中没有发生质壁分离 答案：C 解析：五个不同的马铃薯块茎置于同一浓度的蔗糖溶液中，且无溶质的交换，若处理后的质量与处理前的比值大于1，表明吸水导致其质量增加，若等于1，表明质量没有变化，若小于1，表明其失水导致重量减少。甲组织块的比值大于1且在五个比值中最大，表明甲组织块吸水最多，使其质量增加最多，A正确；由于蔗糖溶液浓度相同且马铃薯块茎的初始质量相同，根据比值大小关系可以判断这五个块茎的初始细胞液浓度大小关系是：甲>乙>戊>丙>丁，丁块茎细胞的初始细胞液浓度最小，B正确；丁细胞发生质壁分离说明该细胞原生质层的伸缩性大于该细胞的细胞壁，C错误；只有失水才会引起质壁分离，戊组织块细胞处理后的质量与处理前的质量的比值大于1，说明其吸水使质量增加，戊块茎细胞没有发生质壁分离，D正确。 7．(2024·山东德州一中三模)在相同条件下，分别用不同浓度的蔗糖溶液处理洋葱鳞片叶外表皮，观察其质壁分离过程，再用清水处理后观察其质壁分离复原过程，实验结果如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．T1组经蔗糖溶液处理后，有48%的细胞原生质层与细胞壁分离 B．各组蔗糖溶液中，水分子均能从蔗糖溶液进入细胞液 C．T1和T2组经清水处理后，两组细胞的原生质层两侧溶液浓度相同 D．T3和T4组若持续用清水处理，则两组质壁分离的细胞比例一定不变 答案：B 解析：由柱形图可知，T1组经蔗糖溶液处理后，有52%的细胞发生质壁分离，即有52%的细胞原生质层与细胞壁分离，A错误；各组蔗糖溶液中，水分子均能从蔗糖溶液进入细胞液，只是有更多水分子从细胞液进入蔗糖溶液，B正确；T1和T2组经清水处理后，由于细胞壁的限制，细胞不会持续吸水，可能最终细胞外的渗透压仍低于细胞内的渗透压，C错误；T3和T4组若持续用清水处理，则两组质壁分离复原的细胞逐渐增多，质壁分离的细胞比例可能下降，D错误。 二、非选择题 8．成熟的植物细胞在较高浓度的外界溶液中，会发生质壁分离现象，如图a是发生质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞。请回答下列问题： (1)图a中细胞的质壁分离指的是细胞壁和________的分离，后者的结构包括________(填编号)。 (2)若将正常的洋葱鳞片叶外表皮细胞置于0.3 g/mL的蔗糖溶液中，一段时间后发生的现象是________________；若将其置于1 mo1/L的KNO3溶液中，发生的现象是________________________。 (3)如图b是某同学在观察植物细胞质壁分离与复原实验时拍下的显微照片，此时细胞液浓度与外界溶液浓度的关系是__________________________。 (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，取出红心萝卜的幼根称重，结果如图c所示，据图分析： 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________。 答案：(1)原生质层　2、4、5　(2)质壁分离　质壁分离后又自动复原　(3)细胞液的浓度大于、等于或小于外界溶液的浓度　(4)①高　②降低　③乙 解析：(1)图a中细胞的质壁分离指的是细胞壁和原生质层的分离；原生质层的结构包括2细胞膜、4液泡膜以及二者之间的5细胞质。 (2)若将正常的洋葱鳞片叶外表皮细胞置于0.3 g/mL的蔗糖溶液中，由于蔗糖溶液浓度大于细胞液浓度，细胞失水，而蔗糖不能通过细胞膜进入细胞内，故一段时间后发生的现象是质壁分离；若将其置于1 mol/L的KNO3溶液中，刚开始由于KNO3溶液浓度大于细胞液浓度，细胞失水，发生质壁分离现象，后来由于植物细胞能主动吸收K＋和NO，一段时间后，细胞液浓度增大，细胞吸水，细胞发生质壁分离后又自动复原。 (3)根据题意和图示b分析可知，图b中的细胞可能处于正在发生质壁分离的状态，也可能处于质壁分离平衡状态，还可能处于质壁分离复原状态，所以此时细胞液浓度与外界溶液浓度的关系有小于、等于或大于三种可能。 (4)①根据柱状图数据可知，在甲浓度的蔗糖溶液中，红心萝卜A的质量没有变化，甲溶液是红心萝卜A细胞液的等渗溶液，而红心萝卜B的质量减小，说明红心萝卜B细胞失水，所以红心萝卜A的细胞液浓度大于红心萝卜B的细胞液浓度。②在甲蔗糖溶液中加入适量的清水，一段时间后红心萝卜A吸水，其细胞液浓度降低。③据图可知，红心萝卜A和B在乙浓度的蔗糖溶液中质量均为最小，说明在此蔗糖溶液中两者失水均最多，可推测乙蔗糖溶液的浓度最高。 B组 一、选择题 1．(2022·湖南卷)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 答案：A 解析：分析甲组结果可知，随着培养时间延长，与0时(原生质体表面积大约为0.5 μm2)相比，原生质体表面积增加逐渐增大，甲组NaCl处理不能引起细胞发生质壁分离，说明细胞吸水，表明细胞中浓度>0.3 mol/L，但不一定是细胞内NaCl浓度≥0.3 mol/L，A错误；分析乙、丙组结果可知，与0时(原生质体表面积大约分别为0.6 μm2、0.75 μm2)相比乙丙组原生质体略有下降，说明乙、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，B正确；该菌的正常生长，细胞由小变大可导致原生质体表面积增加，该菌吸水也会导致原生质体表面积增加，C正确；若将该菌先65 ℃水浴灭活，细胞死亡，原生质层失去选择透过性，再用NaCl溶液处理，原生质体表面积无变化，D正确。 2．(2024·湖南师大附中模拟)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．甲组水分交换达到平衡时，叶细胞内外溶液浓度相等 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小于甲组 答案：A 解析：由题干信息可知，叶细胞与溶液之间无溶质交换，而甲组的甲糖溶液浓度升高，则是甲组叶细胞吸水而引起的，因此水分交换达到平衡时，甲组叶细胞内溶液浓度可能大于或等于细胞外溶液浓度，A错误；若乙糖溶液浓度不变，说明乙糖溶液物质的量浓度与叶细胞的细胞液浓度相等，叶细胞净吸水量为零，B正确；若乙糖溶液浓度降低，说明细胞失水，叶肉细胞可能发生了质壁分离，C正确；若乙糖溶液浓度升高，说明乙糖溶液物质的量浓度低于叶细胞的细胞液浓度，细胞吸水，而乙糖溶液的物质的量浓度约为甲糖溶液的2倍(乙糖溶液与细胞液浓度差更小)，因此叶细胞的净吸水量应是乙组小于甲组，D正确。 3．(2025·陕西安康高三开学考试)某研究小组用溶液Ⅰ和溶液Ⅱ分别浸泡某种植物细胞，测得细胞失水量变化如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．原生质层相当于半透膜，其伸缩性大于细胞壁 B．t2之前溶液Ⅰ中的溶质已经开始进入细胞 C．t3后溶液Ⅱ中细胞失水量没有变化，说明无水分子进出细胞 D．实验过程中，溶液Ⅱ与细胞液的浓度差先变小后稳定 答案：C 解析：原生质层相当于半透膜，其伸缩性大于细胞壁，因而植物细胞失水后会表现出质壁分离现象，A正确；t2之前溶液Ⅰ中的溶质已经开始进入细胞，并在该时刻达到外界溶液渗透压和细胞液渗透压相等，随后由于溶质不断被吸收，因而表现为吸水，细胞表现为质壁分离后自动复原，B正确；t3后溶液Ⅱ中细胞失水量没有变化，说明水分子进出平衡，C错误；实验过程中，溶液Ⅱ中的植物细胞不断失水，细胞液浓度逐渐增加，最后达到平衡，因而该过程中溶液Ⅱ与细胞液的浓度差先变小后稳定，D正确。故选C。 4．(2025·重庆合川高三阶段练习)为探究哺乳动物成熟红细胞的吸水方式，将同种成熟红细胞分为数量相等的甲、乙两组。甲组用生理盐水配制的蛋白酶溶液处理，乙组红细胞用等量的生理盐水处理，分别处理相同时间后，将甲、乙两组制成装片，在盖玻片一侧加清水，另一侧用吸水纸吸引，显微镜下观察细胞形态并统计相同时间内两组细胞发生破裂的数目。下列分析错误的是(　　) A．该实验使用生理盐水的目的是避免观察细胞吸水前发生破裂 B．若甲组细胞破裂数目明显多于乙组，则红细胞主要通过协助扩散吸水 C．若甲组细胞形态不发生改变但大量乙组细胞有破裂，说明红细胞通过协助扩散吸水 D．若两组细胞破裂数基本相等，说明红细胞主要通过自由扩散吸水 答案：B 解析：生理盐水能维持红细胞的形态，因此该实验使用生理盐水的目的是避免观察细胞吸水前发生破裂，A正确；为探究哺乳动物成熟红细胞的吸水方式(协助扩散或自由扩散)，甲组用生理盐水配制的蛋白酶溶液处理，膜上的蛋白质被分解。若红细胞主要通过协助扩散吸水，甲组中的协助扩散方式消失(只有自由扩散)，而乙组中两种方式(协助扩散和自由扩散)均存在，乙组细胞吸收速率更快，相同时间内，乙组细胞破裂数目明显多于甲组，B错误；若红细胞通过协助扩散吸水(没有自由扩散)，甲组中的协助扩散方式消失(不会吸水)，而乙组中存在协助扩散，乙组细胞会吸水，相同时间内，甲组细胞形态不发生改变但大量乙组细胞有破裂，C正确；若红细胞主要通过自由扩散吸水，甲组和乙组细胞都通过自由扩散吸水且吸收水速率相同，相同时间内，两组细胞破裂数基本相等，D正确。故选B。 5．(2025·山西晋城高三阶段练习)某研究人员设计了一个简单有效地测定植物细胞细胞液浓度的实验方法，如图所示，实验结果如表所示。据图表判断，植物细胞细胞液的浓度相当于(　　) 组别 1 2 3 4 5 蔗糖溶液浓度/(mol·L－1) 0.012 5 0.025 0 0.050 0 0.100 0 0.200 0 蓝色液滴沉浮情况 下沉 基本不动 明显上浮 上浮 上浮 A．第1组的 B．第2组的 C．第3组的 D．第4组的 答案：B 解析：根据表格分析可知，实验的自变量是a管中蔗糖溶液的浓度，观察指标是蓝色小液滴的移动方向，由于本实验是测定细胞液的浓度，根据第2组中蓝色液滴基本不动可得实验结论是：叶片细胞的细胞液浓度大约相当于0.025 mol/L的蔗糖溶液，A、C、D错误，B正确。故选B。 6．(2024·湖北黄冈一模)在相同条件下，先分别用不同浓度的蔗糖溶液处理洋葱鳞片叶表皮细胞，再分别用清水处理上述细胞，两次处理后都观察并统计细胞质壁分离的情况，实验结果见下表。下列叙述错误的是(　　) 蔗糖溶液浓度 质壁分离细胞比例(%) C1 C2 C3 C4 蔗糖溶液处理后 52 90 98 100 清水处理后 0 0 19 75 A．为了便于观察，实验应选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞 B．各组蔗糖溶液浓度的大小关系为C1＜C2＜C3＜C4 C．C3和C4组蔗糖溶液处理后部分细胞可能已经失去活性 D．各组蔗糖溶液处理过程中，水分子不能从蔗糖溶液进入细胞液 答案：D 解析：紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞中液泡呈现紫色，便于观察，A正确；分别用不同浓度的蔗糖溶液处理洋葱鳞片叶表皮细胞，质壁分离的细胞比例C1＜C2＜C3＜C4，浓度差越大，细胞失水越多，质壁分离细胞占比越大，因此各组蔗糖溶液浓度的大小关系为C1＜C2＜C3＜C4，B正确；C3和C4组蔗糖溶液处理后，再用清水处理，仍有部分细胞处于质壁分离状态，说明该部分细胞已失去活性，C正确；水分子进出细胞是双向的，可从蔗糖溶液进入细胞液，也可从细胞液出细胞，D错误。故选D。 7．将某种植物的成熟细胞放在一定浓度的蔗糖溶液中一段时间后发生了如图甲所示的变化；s代表两种结构间的平均距离，s与时间的关系如图乙所示。下列分析错误的是(　　) A．由图甲可以看出原生质层的伸缩性远大于细胞壁的伸缩性 B．用黑藻叶片进行该实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察 C．图乙中在0～t时间段内，随时间的延长细胞吸水能力逐渐增强 D．若s在逐渐减小，说明此时细胞液浓度大于蔗糖溶液的浓度 答案：B 解析：根据图甲质壁分离的现象可以看出原生质层的伸缩性远大于细胞壁的伸缩性，A正确；观察质壁分离时，黑藻的叶绿体可以显示原生质层的位置，方便观察质壁分离，B错误；0～t阶段，原生质层与细胞壁的距离逐渐增大，表明细胞失水，原生质层收缩，细胞液的浓度在逐渐增大，细胞的吸水能力逐渐增强，C正确；s逐渐缩小，表明细胞吸水，质壁分离复原，则此时细胞液浓度大于蔗糖溶液浓度，D正确。 二、非选择题 8．(2024·福建省龙岩市一级校联盟联考)水通道蛋白位于部分细胞的细胞膜上，能介导水分子跨膜运输，提高水分子的运输速率。将哺乳动物成熟红细胞放入渗透压较低的溶液中，可使其逐渐吸水涨破，此时光线更容易透过红细胞悬浮液，液体由不透明的红色溶液逐渐变澄清，肉眼即可观察到，这种现象称为溶血，溶血时间与水分进入红细胞的速度有关。下图是猪的红细胞在不同浓度的NaCl溶液中，红细胞体积和初始体积之比的变化曲线图，0点对应的浓度为红细胞吸水涨破时的NaCl浓度。回答下列问题： (1)在低渗溶液中，红细胞吸水涨破释放内容物后，剩余的部分称为“血影”，则“血影”的主要组成成分是________________________。 (2)分析图，将相同的猪的红细胞甲、乙分别放置在A点和B点对应的NaCl溶液中，一段时间后，甲、乙细胞均保持活性，乙细胞的吸水能力________(填“大于”“小于”或“等于”)红细胞甲。 (3)将猪的红细胞和肝细胞置于蒸馏水中，发现红细胞吸水涨破所需时间少于肝细胞，结合以上信息分析，其原因可能是_______________________________　_________________________________________。 (4)有观点认为：低温会使水分通过细胞膜的速率减慢。请以羊血为材料，以溶血现象作为观察实验指标，设计实验验证这一观点。(要求：写出实验思路并预期结果)______________________________________________________________　___________________________________________________________________。 答案：(1)磷脂、蛋白质　(2)大于 (3)红细胞的细胞膜上存在水通道蛋白，吸水能力更快，肝细胞的细胞膜上无水通道蛋白，所以红细胞吸水涨破所需的时间少于肝细胞(或与肝细胞细胞膜上存在的水通道蛋白相比，红细胞细胞膜上存在的水通道蛋白更多，吸水速率更快) (4)实验思路：将生理状态相同的羊的成熟红细胞均分为甲、乙两组，甲组处于室温条件，乙组做低温处理，然后将两组细胞同时置于等量的蒸馏水(低渗溶液)中，观察两组红细胞溶血时间 预期实验结果：低温组溶血时间变长 解析：(1)在低渗溶液中，红细胞吸水涨破释放内容物后，剩余的部分称为“血影”，根据红细胞的结构特点可知，“血影”主要是细胞膜，则“血影”的主要成分是蛋白质和磷脂。 (2)由曲线可知，将相同的猪的红细胞甲、乙分别放置在A点和B点对应浓度的NaCl溶液中，一段时间后，二者的红细胞体积和初始体积之比均小于1，且乙的比值更小，说明红细胞乙的失水量多于红细胞甲，则红细胞乙的细胞内液渗透压较高，因此红细胞乙的吸水能力大于红细胞甲。 (3)水分子通过细胞膜的方式有自由扩散和经过水通道蛋白的协助扩散，将猪的红细胞和肝细胞置于蒸馏水中，发现红细胞吸水涨破所需的时间少于肝细胞，结合以上信息分析，其原因可能是红细胞的细胞膜上存在水通道蛋白，吸水能力更快，肝细胞的细胞膜上无水通道蛋白，所以红细胞吸水涨破所需的时间少于肝细胞。 (4)该实验的目的是验证低温会使水分通过细胞膜的速率减慢，则实验的自变量是温度，因此实验应该设计甲、乙两组(含有等量的相同生理状态的红细胞)，分别在正常温度和低温下进行实验，将两组实验的红细胞同时放入相同的等量低渗溶液中，观察甲、乙两组红细胞溶血所需的时间；由于该实验是验证性实验，而低温会使水分通过细胞膜的速率减慢，因此低温组溶血时间变长，该实验的结果是甲组溶血所需时间小于乙组。 学科网（北京）股份有限公司 $