2026届高三生物一轮复习课件 第8讲水进出细胞的原理

第8讲　水进出细胞的原理 考点一　细胞的吸水和失水 考点二　探究植物细胞的吸水和失水 【课标要求】 1.阐明细胞膜具有选择透过性 2.举例说明哪些物质顺浓度梯度进出细胞,不需要额外 提供能量;哪些物质逆浓度梯度进出细胞,需要能量和载体蛋白 3.举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞 主要考点 必备知识 1、概念：水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散 半透膜 膜两侧的溶液具有浓度差 2、条件: 3、方向: 水分子多 水分子少 溶液浓度低 溶液浓度高 渗透压低 渗透压高 渗透压：溶质微粒对水的吸引力，微粒数多吸水力强 只比较单位体积内的微粒数，与微粒的大小与种类无关 指物质的量浓度，而非质量浓度 P38 一、渗透作用 4.渗透装置及分析 平衡前：浓度高的一侧液面会 。 上升 原因：单位时间由烧杯中通过半透膜进入漏斗中的水分子数 > 单位时间由漏斗中通过半透膜进入烧杯中的水分子数 。 达到平衡： 液面上升到一定程度就会产生一个静水压 (图中 Δh)，当该压力和漏斗中的吸水能力相等时，液面不再上升。 （水分子的运动速率）：V进= V出 高度差 Δh 大小取决于浓度差 。 水分子是双向移动的 (△h的液体重力=漏斗中溶液的吸水力) S1、S2溶液浓度的大小关系为：S1 S2(填> < ＝）（S1、S2中溶质不能通过半透膜) > 技巧：液面高的一侧浓度高 渗透平衡≠两侧溶液浓度相等 平衡后： (1)半透膜只允许水分子通过 10%蔗糖溶液的物质的量浓度大，因此水分子由蒸馏水→10%蔗糖溶液移动较多，B侧液面升高。 5.渗透装置的变式分析 A B 质量分数为10%葡萄糖溶液 质量分数为10%蔗糖溶液 蒸馏水 蔗糖溶液 A B (2)半透膜只允许水分子通过 A侧的液面升高 (3)半透膜允许水和单糖透过,请问液面如何变化？ 开始：A侧的液面先高于B侧， 后来：B侧液面后高于A侧 (4)半透膜允许水和单糖透过,若同时往A.B两管加入等量的蔗糖酶，两管液面如何变化? 开始：B侧升高； 后来：两液面相等 A B 质量分数为10%葡萄糖溶液 质量分数为10%蔗糖溶液 A B 质量分数为10%葡萄糖溶液 质量分数为10%蔗糖溶液 若半透膜允许水分子和葡萄糖通过，先考虑小分子的水，在考虑葡萄糖 (5)半透膜的面积 A、B两个漏斗中液体体积和浓度相同，所以最终液面高度 ，但是A漏斗的半透膜面积大，吸水 。到达平衡时 。 相同 快 短 两漏斗的体积相同，但半透膜面积不同（A＞B） 两漏斗的体积不同（B＞A），但半透膜面积相同会发生什么情况？ 平衡时B液面更高。溶液体积大，吸收水多，平衡时液面更高 A B A B A B A B 小结：常见渗透装置分析 1.物质自由扩散进出细胞的速度既与浓度梯度有关,也与分子大小有关。 ( ) 2.1 mol/L NaCl溶液和1 mol/L蔗糖溶液的渗透压大小相等。 ( ) 3.在渗透作用中,当半透膜两侧溶液浓度相等时,水分子不再通过半透膜。 ( ) 分析:1 mol/L NaCl溶液中,含1 mol/L的Na+和1 mol/L的Cl-,即溶质微粒浓度为 2 mol/L,而1 mol/L蔗糖溶液中,溶质为蔗糖分子,不可再拆分,所以1 mol/L NaCl 溶液的渗透压大于1 mol/L蔗糖溶液的渗透压。 √ × × 4.(必修1 P67“拓展应用”)温度变化会影响水分子通过半透膜的扩散速率,检验 该结论的实验设计为:_________________________________________。 将该渗透装置放于不同温度的环境中,通过比较不同温 度下漏斗管液面上升速度的快慢,判定温度是否影响 自变量： 因变量： 观察指标： 一系列不同温度 【辨·清易错】 水分子通过半透膜的扩散速率 漏斗管液面上升速度的快慢 关键能力·重难探究 P39 A、B分别表示渗透作用装置，据图分析并回答下列问题： A B 有 不一定，因为植物细胞有细胞壁的限制，会对细胞产生一定的压力，所以达到渗透平衡，细胞液浓度与外界溶液浓度不一定相等 （3） 图B中，左、右管内分别注入质量分数相等的葡萄糖溶液和蔗糖溶液 （二者都不能通过半透膜），初始时两管内液面相平。一段时间后，两管内的液 面变化为____________________________。 左管液面上升，右管液面下降 （4） 有研究表明，部分耐盐作物可通过提高液泡中可溶性溶质（如脯氨酸、糖 类等）的含量以适应高盐环境，据以上分析，请解释相关的作用机理。_________ _______________________________________________________________________ __________________。 在高盐环境下，外界溶液浓度较高，液泡中可溶性溶质含量增加可提高细胞液的浓度，有利于减少水分流失 半透膜的面积越大，单位时间内进出半透膜的水量越多，达到渗透平衡的时间越短，但不影响渗透平衡点 变大 不会 C D 甲 乙 1、【2025重庆高考】某兴趣小组利用图1装置，分别使用等体积2.5mol/L葡萄糖溶液和1.2mol/L蔗糖溶液，室温下观察渗透现象。图2是两种溶液在垂直管中，一段时间内溶液高度变化，下列说法正确的是（     ） A．X表示葡萄糖溶液在垂直管中的高度变化 B．t1—t3由X液面快速上升推测水分子不会从漏斗进入烧杯 C．t2—t5取Y对应烧杯中液体能检测到还原糖 D．t5后两种溶液在垂直管中液面高度将不变 C 外界溶液 细胞膜 半透膜 蔗糖溶液 细胞质基质 ①红细胞与外界溶液组成了一个 。 ②红细胞的细胞膜相当于一层 ，水分通过渗透作用进出红细胞。 渗透系统 半透膜 ＜ 失水皱缩 吸水膨胀 ＞ = 进出平衡，形态不变 二、水进出细胞的原理 1.动物细胞的吸水和失水: 渗透作用 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。 4. 科研人员将人的成熟红细胞分别置于蒸馏水和 几种等渗溶液中，测定红细胞溶血（溶血是指红 细胞破裂后血红蛋白渗出的现象）所需时间，实 验结果如图所示。以下叙述错误的是( ) C A. 成熟红细胞在蒸馏水中从细胞外进入细胞内的水分子多于从细胞内到细胞外的水分子 B. 处于等渗溶液中的红细胞吸水涨破是由于溶 质分子进入细胞导致细胞质浓度升高 C. 氯化铵、甘油、乙醇、丙酮进入红细胞的速度依次减小 D. 上述实验可以证明脂溶性物质更易通过细胞膜 p40 溶血时间越快，说明细胞质与外界溶液的浓度差越大 2.植物吸收水分的方式有两种 (提醒：如植物根尖分生生细胞和干种子，没有大液泡的植物细胞主要以吸胀作用方式吸收水分。 是具有液泡的成熟 的吸水方式,也是植物体吸水的主要方式。一个有液泡的成熟植物细胞是一个渗透系统。 (1)吸胀作用 吸收水分主要是依赖于细胞内的亲水性物质,如蛋白质、淀粉、纤维素等,蛋白质的亲水能力最强。 (2)渗透作用 植物细胞 细胞或组织的吸水能力： 纤维素<淀粉<蛋白质 水分进出成熟植物细胞是通过渗透作用吗？ 三、成熟植物细胞的吸水和失水 具有细胞液 质壁分离的原因： 内因：1.原生质层的伸缩性比细胞壁的大 2.原生质层相当于半透膜 外因：外界溶液浓度大于细胞液的浓度 质为原生质层，壁为细胞壁 质壁分离的过程中细胞液浓度变大，细胞吸水能力增强 质壁分离复原的过程中细胞液浓度变小，细胞吸水能力减弱 考向二 考查动植物细胞吸水与失水 3. （2024·山东卷·4,2分）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( ) B 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 p39 观察植物细胞质壁分离及复原的实验 1、选择实验材料 （1）选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞 （2）若选择洋葱鳞片叶内表皮细胞进行实验，采用的外界溶液是一定浓度的大分子有颜色溶液，如胭脂红（水溶性大分子食用色素） （3）还可以使用具有大液泡和较多叶绿体的材料，如黑藻或藓类 （4）不能用动物细胞，它没有细胞壁，不能发生质壁分离现象 有细胞壁（植物细胞）； 有中央大液泡（颜色为深色，便于观察）； 活细胞（原生质层相当于半透膜） 判断：选用根尖分生区细胞为材料，质壁分离现象更明显（ ） 2、试剂选择 ③不能使用浓度过高的蔗糖溶液（0.5g/mL）,质壁分离很明显，但不能复原，因为溶液浓度过高，细胞过度失水而死亡；浓度过低不能引起质壁分离或速度太慢。 ④使用KNO3、NaCl、尿素、甘油、乙二醇、葡萄糖等（溶质可以透过细胞膜）物质可以发生质壁分离并自动复原。因为这些物质可以转运到细胞内，使细胞液浓度增大，植物细胞会吸水引起质壁分离后的自动复原。 ① 对细胞无害。盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不能发生质壁分离 及复原现象，不适于用作实验试剂。 ② 常选用质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液作为外界溶液，原因是：该浓度 的蔗糖溶液既能使细胞发生明显的质壁分离，又不会导致细胞过快死亡。 紧贴细胞壁 质量浓度为 0.3g/mL的蔗糖溶液 清水 变深 变浅 逐渐变大 逐渐变小 2.观察植物细胞的质壁分离与复原 引流法 [归纳拓展] 质壁分离与复原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，自身对照指对照和实验组在同一研究对象上进行，是实验前后的对照。 自然状态下 ①细胞的正常形态 ②高浓度蔗糖溶液中 ③在清水中 1.本次实验用了几次显微镜观察?每次用显微镜的目的是什么？是先用低倍镜，再用高倍镜？还是？ 3次 ，①是观察自然状态下洋葱鳞片外表皮细胞，②是观察质壁分离过程， ③是观察质壁分离复原过程。 2.洋葱鳞片外表皮细胞在发生质壁分离过程中，液泡的体积（原生质层的体积）变化？液泡中颜色变化？植物细胞的体积？原生质层与细胞壁之间的液体是？细胞吸水的能力变化？当原生质层的体积不在减小（变化）时，细胞液的浓度与外界溶液浓度相等吗？ 一直都是用低倍镜 ①液泡（原生质层）体积逐渐变小 ②液泡颜色由浅变深 ③细胞体积基本不变 ④外界溶液 ⑤吸水能力逐渐增强 ⑥相等 质壁分离复原过程中呢，各问题的答案是？ 在质壁分离过程中，由于细胞失水，细胞液渗透压升高，细胞吸水能力增强。 质壁分离复原过程中，细胞液渗透压下降，植物细胞吸水能力逐渐减弱 1、植物细胞发生质壁分离达到渗透平衡时，细胞液浓度=外界溶液浓度 2、植物细胞发生质壁分离复原达到渗透平衡时，细胞液＞或=浓度外界溶液浓度 1.质壁分离是指细胞质与细胞壁发生分离。 ( ) 2.质壁分离过程中细胞液的吸水能力逐渐变大。( ) 3.发生质壁分离的细胞,细胞壁与原生质层之间的液体是清水。 ( ) × √ × 分析:质壁分离是指原生质层与细胞壁发生分离。 分析:发生质壁分离的细胞,细胞壁与原生质层之间的液体是外界溶液。 4.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。 ( ) 5.质壁分离过程中,黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小。 ( ) 6.可以用大蒜根尖分生区细胞作实验材料来观察细胞的质壁分离与复原。 ( ) √ × × 3.某实验小组将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于一定浓度的KNO3溶液中，观察细胞质壁分离和复原的过程，得到其原生质体相对体积变化情况如图所示。下列相关叙述正确的是 A.制作临时装片时，需要按压使细胞分散，便于观察 B.若时间足够长，紫色洋葱细胞会持续吸水直至涨破 C.t1时刻，紫色洋葱细胞开始从外界溶液中吸收溶质分子 D.P点时刻的细胞渗透压小于Q点所在时刻的细胞渗透压 D 【加固训练】 　(2024·武汉模拟)制作无色洋葱鳞片叶表皮细胞的临时装片用于“观察植物细胞吸水与失水”实验时,用高浓度(质量浓度为0.075 g/mL)的胭脂红(一种水溶性的大分子食用色素,呈红色)溶液作为外界溶液进行引流处理后,观察细胞的变化。下列有关实验操作和结果的叙述,正确的是 (　　) A.表皮细胞的液泡为红色时,表皮细胞仍具有正常生理功能 B.细胞发生质壁分离现象时,表皮细胞内的红色区域变小 C.细胞发生质壁分离复原现象时,表皮细胞内的无色区域变大 D.用不同浓度的胭脂红溶液处理细胞后,均能观察到质壁分离和质壁分离复原现象 C 配置一系列梯度浓度的蔗糖溶液，当植物细胞既不吸水也不失水时，此时的蔗糖溶液浓度范围即为细胞液浓度范围 4.实验质壁分离和复原实验的应用 （1）判断植物细胞的死活 （2）测定植物细胞的细胞液浓度范围 （3）比较不同细胞的细胞液浓度大小 （4）鉴别不同种类的溶液(如清水、KNO3、蔗糖溶液) A细胞＋0.3g/ml蔗糖溶液→发生质壁分离 B细胞＋0.3g/ml蔗糖溶液→不发生质壁分离 →A细胞是活细胞 →B细胞是死细胞 A细胞＋0.2g/ml蔗糖溶液→不发生质壁分离 A细胞＋0.3g/ml蔗糖溶液→不发生质壁分离 →A浓度＞0.2g/ml → A浓度≥0.3g/ml A细胞＋0.4g/ml蔗糖溶液→发生质壁分离 → A浓度＜0.4g/ml 甲细胞＋0.3g/ml蔗糖溶液→40s质壁分离 乙细胞＋0.3g/ml蔗糖溶液→30s质壁分离 丙＜乙＜甲 丙细胞＋0.3g/ml蔗糖溶液→20s质壁分离 浓度差越大，失水越多越快 甲细胞＋A溶液→细胞膨胀 甲细胞＋B溶液→发生质壁分离 甲细胞＋C溶液→发生质壁分离并自动复原 →A溶液为清水 → B溶液蔗糖溶液 → C为KNO3 只出现质壁分离现象的为蔗糖溶液；出现质壁分离现象后又自动复原的为KNO3溶液 （4）细胞吸水失水的应用 ①“烧苗” 现象 一次施肥过多，土壤溶液浓度过高，甚至超过根细胞液浓度，导致根不易吸水或因失水而造成 “烧苗”。 ②糖渍、盐渍食品不变质 是因为在食品的外面形成很高浓度的溶液，使微生物 (如细菌) 不能在上面生存、繁殖，所以能较长时间地保存。 ③用浓度较高的蔗糖或盐溶液腌制食品 细胞大量失水死亡，细胞膜失去选择透过性，蔗糖或Na+、Cl−进入死细胞，使腌制食品具有甜或咸味。 【写·练表达】 1.(必修1 P64“探究·实践”拓展)将质量浓度为0.3 g·mL-1的蔗糖溶液换成一定浓度 的KNO3溶液,细胞发生质壁分离后能自动复原,原因是:______________________ _________________________________________________。 2.(必修1 P67“拓展应用”)利用紫色洋葱鳞片叶表皮细胞设计实验,测定该细胞的 细胞液浓度相当于多少质量分数的蔗糖溶液。实验思路:(1)配制出___________ ________________,将紫色洋葱鳞片叶表皮细胞置于配好的各种浓度的蔗糖溶液中, 适当时间后用________观察细胞质壁分离情况。(2)记录__________________的 细胞所用的蔗糖溶液浓度,以及刚好未发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度, 据此推算出__________________________________。 返回 28 胞内,使细胞液浓度升高,细胞渗透吸水而发生自动复原 一系列浓度 梯度的蔗糖溶液 显微镜 刚好发生质壁分离 细胞液溶质浓度应在这两个浓度之间 2、【2025北京高考】“探究植物细胞的吸水和失水”实验中，在清水和0.3g/mL蔗糖溶液中处于稳定状态的细胞如图。以下叙述错误的是（     ） A．图1，水分子通过渗透作用进出细胞 B．图1，细胞壁限制过多的水进入细胞 C．图2，细胞失去的水分子是自由水 D．与图1相比，图2中细胞液浓度小 D A、图1中，水分子通过渗透作用进出细胞，A正确；B、细胞壁有保护和支撑的作用，所以限制过多的水进入细胞，维持细胞形态，B正确；C、图2，细胞发生质壁分离，此时失去的水分子是自由水，C正确； D、与图1相比，图2中细胞发生质壁分离，此时细胞失去了水，所以图2细胞液浓度更大，D错误。 3、【2025浙江高考】某同学利用幼嫩的黑藻叶片完成“观察叶绿体和细胞质流动”实验后，继续进行“质壁分离”实验，示意图如下。 下列叙述正确的是（     ） A．实验过程中叶肉细胞处于失活状态 B．①与②的分离，与①的选择透过性无关 C．与图甲相比，图乙细胞吸水能力更强 D．与图甲相比，图乙细胞体积明显变小 C A、“观察叶绿体和细胞质流动”和“观察质壁分离”，均需保持细胞活性，A错误；B、①与②的分离，与①的选择透过性有关，其原因就是因为蔗糖可通过全透性的细胞壁，但不能通过具有选择透过性的细胞膜，B错误；D、与图甲相比，图乙细胞体积几乎不变（植物细胞体积是看细胞壁），D错误。 【精练·提能力】 1.科研人员将某种植物叶片置于一定浓度的乙二醇溶液和蔗糖溶液中,培养相同时间后检测其原生质体(去掉细胞壁的植物细胞)体积的变化,结果如图所示。下列相关描述错误的是(　　) A.甲溶液是乙二醇溶液,乙溶液是蔗糖溶液 B.用于培养植物叶片的甲溶液和乙溶液起始浓度可能相同 C.2 min后,处于乙溶液中的植物细胞可能已经死亡 D.C点时甲溶液中的溶质开始进入细胞,细胞开始发生质壁分离复原 D P书本 74 3.将某植物花冠切成大小和形状相同的细条，分为a、b、c、d、e和f组(每组的细条数相等)，取上述6组细条分别置于不同浓度的蔗糖溶液中，浸泡相同时间后测量各组花冠细条的长度，结果如图所示。假如蔗糖溶液与花冠细胞之间只有水分交换，则(　　) A. 实验后，a组液泡中的溶质浓度比b组的高 B. 浸泡导致f 组细胞中液泡的失水量小于b组的 C.a组细胞在蔗糖溶液中失水或吸水所耗ATP大于b组 D.使细条在浸泡前后长度不变的蔗糖浓度介于0.4～0.5(mol·L－1)之间 读纵坐标 吸水 失水 越大失水越多 越小吸水越多 D 1．(2021·广东高考)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 A 吸水 失水 吸水 1、该实验的自变量是 ， 2.在培养水稻的完全培养液中，实验结束时Mg2+浓度为什么会升高？ 离子的种类、植物的种类 3.该实验的可得的结论是 水稻吸收水的相对速度大于吸收Mg2+的相对速度(水稻对水的吸收量大于对Mg2+的吸收量) 单一变量分析：当离子的种类是自变量时、 植物的种类就是无关变量，要相同 ①同一种植物对不同离子的吸收量不同 SiO44- ②不同种植物对同一种离子的吸收量不同 (三）物质跨膜运输的其他实例 离子进入细胞的方式是 ?水分子？ P书本74 1、图示中的离子进入细胞的方式是 ，与该过程有关的细胞器有 。 2.由实验结果可知 ①根细胞对离子的吸收是 ， ②植物根吸收水和吸收离子是 的过程 ③不同的植物对不同离子的吸收情况不同，其根本原因是它们的 不同 主动运输 线粒体、核糖体 选择性的 两个相对独立 基因 SiO44- 3.对农作物施肥，为什么要浇水？施肥过多，会造成烧苗现象，原因是？ 无机盐离子要溶于水才能被吸收 施肥过多导致土壤溶液浓度大于根细胞细胞液浓度，根细胞通过渗透作用失水，情况严重就会表现出烧苗现象 Lavf58.20.100 Lavf57.25.100 $