2027届高中生物一轮复习讲义第二单元　第7课时　水进出细胞的原理

第7课时　水进出细胞的原理 考点一　渗透作用 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，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。 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 考向一　渗透作用的原理及应用分析 1．(2025·重庆，10)某兴趣小组利用图1装置，分别使用等体积2.5 mol·L－1葡萄糖溶液和1.2 mol·L－1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。下列叙述正确的是(　　) 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 答案　C 解析　开始时葡萄糖溶液和蔗糖溶液的浓度分别为2.5 mol·L－1和1.2 mol·L－1，垂直管中葡萄糖溶液浓度高，水分子进入多，液面上升的时间早(故Y表示葡萄糖溶液在垂直管中的高度变化)，但随着葡萄糖分子透过玻璃纸，垂直管中葡萄糖溶液浓度降低，垂直管液面下降(t5后垂直管中液面下降)，最终垂直管内外葡萄糖浓度相等，垂直管和烧杯液面相平；对于蔗糖溶液，由于蔗糖不能透过玻璃纸，水分子持续进入垂直管，液面持续上升，最终液面稳定(t5后垂直管中液面高度不变)，A、D错误。t1～t3时X液面快速上升，这只能说明单位时间内从烧杯进入漏斗的水分子数量多于从漏斗进入烧杯的水分子数量，并不是水分子不会从漏斗进入烧杯，B错误。因为葡萄糖分子能通过玻璃纸进入烧杯，葡萄糖是还原糖，所以在t2～t5取Y对应烧杯中液体能检测到还原糖，C正确。 2．如图1、2表示渗透作用实验，开始时如图1，过一段时间后结果如图2。图3是细胞在某浓度溶液中水分子的跨膜运输示意图。下列叙述正确的是(　　) A．图1开始时a中水分子扩散到b的速率小于扩散到c的速率 B．图2所示平衡状态时b、c中漏斗内外溶液渗透压会相等 C．细胞处于图3过程时细胞的吸水力会越来越大 D．洋葱表皮细胞放在清水中较长时间后，细胞体积几乎不变 答案　D 解析　根据图2中液面的高度差(H1＞H2)可知，b中蔗糖溶液的浓度应大于c中蔗糖溶液的浓度，因此图1开始时a中水分子扩散到b的速率应大于扩散到c的速率，A错误；图2渗透平衡时，漏斗内是蔗糖溶液，烧杯内是清水，因此图2所示平衡状态时，b、c中漏斗内溶液渗透压会大于漏斗外的溶液(清水)渗透压，B错误；由图3可知，水分子进入细胞的速率大于水分子排出细胞的速率，随着水分子进入细胞，细胞内的渗透压逐渐减小，吸水力逐渐减小，C错误；洋葱表皮细胞的最外层是细胞壁，细胞壁的伸缩性较小，因此洋葱表皮细胞放在清水中较长时间后，由于细胞壁的限制，细胞不会无限吸水，细胞体积几乎不变，D正确。 考点二　动物细胞、植物细胞的吸水和失水 1．动物细胞的吸水和失水 2．成熟植物细胞的吸水和失水 (1)成熟植物细胞的结构 (2)探究植物细胞的吸水和失水 提醒　①本实验中存在两组对照实验，对照组和实验组在同一装片中先后进行，属于自身前后对照。 ②本实验选用质量浓度为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。 (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，3)(　×　) 提示　NaCl溶液中含有钠离子和氯离子，而蔗糖溶液中只含有蔗糖分子，故NaCl溶液的渗透压高于蔗糖溶液的渗透压。 (2)质壁分离复原过程中，细胞的吸水能力逐渐降低(2021·湖南，3)(　√　) (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，2)(　√　) (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，3)(　×　) 提示　质壁分离过程中，黑藻细胞失水，细胞液浓度增大，吸水能力增大。 (5)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(2020·全国 Ⅰ，4)(　×　) 提示　根尖分生区细胞没有大液泡，不适合作此实验材料。 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？ 提示　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。 提示　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。请回答下列问题： (1)应选择根尖的成熟区(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？ 提示　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？ 提示　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。 (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。 提示　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。 归纳提升 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。 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 (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) 考向二　质壁分离与复原实验 3．(2025·北京，15)“探究植物细胞的吸水和失水”实验中，在清水和0.3 g/mL蔗糖溶液中处于稳定状态的细胞如图。下列叙述错误的是(　　) 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 答案　D 解析　细胞壁有保护和支撑的作用，能限制过多的水进入细胞，维持细胞形态，B正确；图2中，细胞发生质壁分离，此时失去的水分子是自由水，C正确；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中细胞液浓度更大，D错误。 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(　　) 答案　C 解析　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，A、B错误。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，C正确，D错误。 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 答案　A 解析　通过分析可知，①处理后细胞吸水量少于③处理后细胞，说明保卫细胞细胞液浓度①处理后>③处理后，A错误；②处理后细胞失水，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。 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 答案　A 解析　分析甲组结果可知，随着培养时间的延长，与0时(原生质体表面积大约为0.5 μm2)相比，原生质体表面积逐渐增大，说明细胞吸水，甲组NaCl处理不能引起细胞发生质壁分离，表明细胞中浓度>0.3 mol/L NaCl，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，NaCl溶液处理后乙、丙组原生质体表面积均有下降，说明乙、丙组NaCl处理皆使细胞发生质壁分离，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。 一、基础排查 判断下列关于水分子进出细胞原理的叙述 (1)渗透作用过程中水分子由高浓度溶液一侧向低浓度溶液一侧流动(　×　) 提示　渗透作用过程中水分子由低浓度溶液向高浓度溶液一侧扩散，即水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。 (2)渗透平衡时，半透膜两侧没有水分子的进出(　×　) 提示　达到渗透平衡时，半透膜两侧水分子的进出速率相等。 (3)红细胞的细胞膜相当于渗透装置的半透膜(　√　) (4)当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破(　×　) 提示　红细胞不一定会涨破。如果外界溶液浓度不是很低，细胞吸水，细胞质浓度下降后有可能与外界溶液的浓度相等，此时，红细胞将不再吸水。 (5)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(　×　) 提示　植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质组成。 (6)探究植物细胞的吸水和失水实验中，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(　×　) 提示　吸水纸的主要作用是吸引液体在盖玻片下移动，使植物细胞浸润在所滴加的液体中。 (7)质壁分离的过程中植物细胞吸收水分的能力逐渐增强(　√　) (8)植物细胞不会吸水涨破与细胞壁有关(　√　) (9)发生质壁分离的黑藻叶肉细胞液泡的颜色较初始状态深(　×　) 提示　黑藻叶肉细胞液泡的细胞液是无色的。 (10)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(　√　) (11)果脯在腌制中慢慢变甜，是细胞主动吸收糖分的结果(　×　) 提示　果脯在腌制中慢慢变甜，是细胞失水过多而死亡，糖分进入细胞的结果。 二、要语必背 1．(必修1 P62)渗透作用：水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。 2．(必修1 P62)如果半透膜两侧存在浓度差，渗透的方向就是水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。 3．(必修1 P63)原生质层：细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。 4．(必修1 P63)对于水分子来说，细胞壁是全透性的，即水分子可以自由地通过细胞壁，细胞壁的作用主要是保护和支持细胞，伸缩性比较小。 5．(必修1 P65)当细胞不断失水时，由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来。 课时精练 [分值：100分] [1～2题，每题5分；3～14题，每题6分。共82分] 一、选择题 1．(2025·河南九师联盟模拟)在玻璃圆筒中装满30%的蔗糖溶液，用猪膀胱封口后，把圆筒整体浸沉在5%的蔗糖溶液中。观察发现，圆筒上的猪膀胱逐渐向外膨胀，膨胀到一定程度后不再变化。对该实验现象的合理解释是(　　) ①猪膀胱向外膨胀是因为外界的水分子通过猪膀胱进入圆筒内 ②猪膀胱向外膨胀是因为猪膀胱将外界环境中的蔗糖吸收进圆筒内 ③猪膀胱膨胀到一定程度后不再变化是因为通过膀胱膜进出圆筒的水分子已处于动态平衡状态 ④猪膀胱膨胀到一定程度后不再变化是因为膀胱膜两侧蔗糖溶液已不存在浓度差 A．①④ B．②④ C．①③ D．②③ 答案　C 解析　根据实验现象可知，猪膀胱具有选择透过性，且蔗糖分子不能通过，水分子能通过时，才会出现圆筒上的猪膀胱逐渐向外膨胀，膨胀到一定程度后不再变化的现象。猪膀胱向外膨胀，是因为玻璃圆筒内装的30%的蔗糖溶液比圆筒外5%的蔗糖溶液浓度高，水分子从外界通过猪膀胱进入圆筒内，①正确，②错误；膀胱膨胀到一定程度后不再增大，是因为水分子进出猪膀胱处于动态平衡状态，玻璃圆筒内液体体积不再增大，③正确；由于猪膀胱有一定的膨胀度，迫使圆筒内水分子排出，外界蔗糖溶液吸引圆筒内水分子排出，圆筒内蔗糖溶液吸引外界环境中的水分子进入，当圆筒内外对水分子的作用力相等时，猪膀胱膨胀到一定程度不再变化，此状态下，圆筒内蔗糖溶液浓度大于外界蔗糖溶液浓度，④错误。 2．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 答案　A 解析　若U型管两侧加入蔗糖溶液，两边为同一种溶质分子，则高浓度一侧渗透压大，大量水分子进入高浓度一侧，使液面上升，A正确；若U型管两侧加入葡萄糖溶液，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，B错误；达到渗透平衡时，半透膜两侧水分子还会继续移动，只是进出平衡，C错误；若U型管两侧加入蔗糖溶液，高浓度一侧的液面先上升，最终液面停止上升时，由于存在压力差，半透膜两侧蔗糖溶液浓度不相等，D错误。 3．(2026·黄冈调研)为探究植物细胞质壁分离与复原情况，某研究小组用图甲所示细胞进行了相关实验，实验结果如图乙所示。下列叙述正确的是(　　) A．图甲中的①④及它们之间的所有结构构成了该细胞的原生质层 B．可配制一系列浓度小于0.05 g/mL的蔗糖溶液进一步探究细胞液浓度 C．细胞质壁分离所需的时间越长，在清水中复原所需的时间也越长 D．图示细胞质壁分离后复原的过程中，细胞吸水能力越来越强 答案　B 解析　图甲中①是液泡膜、②是细胞质基质、④是细胞膜，细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层，A错误；从图乙可知，0.05 g/mL蔗糖溶液处理细胞，细胞会发生质壁分离，说明细胞液浓度小于0.05 g/mL，所以可配制一系列浓度小于0.05 g/mL的蔗糖溶液进一步探究细胞液浓度，B正确；由图乙最后两组可知，0.15 g/mL蔗糖溶液中比0.20 g/mL蔗糖溶液中质壁分离所需的时间长，但在清水中复原所需的时间相同，C错误；细胞质壁分离后复原的过程中，细胞不断吸水，细胞液浓度逐渐降低，细胞吸水能力会越来越弱，D错误。 4．(2026·河南九师联盟质检)将初始状态相同的两组胡萝卜条进行处理后(X组新鲜，Y组煮沸处理)，分别置于不同浓度的蔗糖溶液中，一段时间后检测其有关变化。下列叙述正确的是(　　) A．将X组放在浓度低于细胞液浓度的蔗糖溶液中，其质量将会增加 B．将X组放在浓度高于细胞液浓度的蔗糖溶液中，细胞液渗透压下降 C．将X组放在浓度高于细胞液浓度的蔗糖溶液中，一定会发生质壁分离和复原 D．将Y组放在浓度高于细胞液浓度的蔗糖溶液中，一定会发生质壁分离和复原 答案　A 解析　将X组置于浓度低于细胞液浓度的蔗糖溶液中，细胞通过渗透作用吸水，导致胡萝卜条质量增加，A正确；将X组置于浓度高于细胞液浓度的溶液中，细胞失水，细胞液渗透压会因水分减少而升高，B错误；将X组置于浓度过高的蔗糖溶液中，可能导致细胞过度失水死亡，失去复原能力，C错误；Y组细胞经煮沸后死亡，细胞膜失去选择透过性，无法发生质壁分离及复原，D错误。 5.(2023·重庆，7)某兴趣小组利用如图装置和表中试剂探究了透析袋的透性。当a为①、b为⑤时，袋内溶液逐渐变为蓝色；当a为②、b为③时，水浴(55 ℃)后透析袋内、外均不出现砖红色。下列叙述正确的是(　　) 编号 试剂 ① 质量分数为3%的可溶性淀粉溶液 ② 质量分数为5%的葡萄糖溶液 ③ 斐林试剂 ④ 淀粉酶溶液 ⑤ 碘溶液(棕红色) A.若a为①＋②、b为③，水浴后透析袋外最终会出现砖红色 B．若a为①＋②、b为⑤，透析袋外的溶液最终会出现蓝色 C．若a为①＋④、b为⑤，透析袋内的溶液最终会出现棕红色 D．若a为①＋④、b为③，水浴后透析袋内最终会出现砖红色 答案　C 解析　当a为①、b为⑤时，袋内溶液逐渐变为蓝色，说明淀粉不能透过半透膜，碘可以透过半透膜；当a为②、b为③时，水浴(55 ℃)后透析袋内、外均不出现砖红色，说明葡萄糖和斐林试剂均不能透过半透膜。若a为①＋②，b为③，淀粉、葡萄糖和斐林试剂不能透过半透膜，水浴后不会出现砖红色，A错误；若a为①＋②，b为⑤，碘可进入透析袋内，透析袋内出现蓝色，淀粉不能透过半透膜到达透析袋外，透析袋外的溶液不会出现蓝色，B错误；若a为①＋④，b为⑤，淀粉酶将淀粉分解，碘进入透析袋内呈现棕红色，C正确；若a为①＋④，b为③，由于斐林试剂无法进入透析袋，水浴后透析袋内不会出现砖红色，D错误。 6．(2026·河南华师联盟质检)将某种植物的红色花瓣细胞分别浸泡在一定浓度的乙二醇(一种小分子物质，可进出细胞)溶液和蔗糖溶液中，相同时间后检测其原生质体体积的变化，结果如图。下列叙述正确的是(　　) A．根据图中信息推测甲溶液是乙二醇溶液，乙溶液是蔗糖溶液 B．图中B点时，细胞液的浓度大于外界溶液的浓度，细胞处于质壁分离状态 C．图中C点后，甲溶液中的溶质开始进入细胞，引起细胞液浓度升高 D．该实验证明，植物的所有活细胞均可发生质壁分离 答案　A 解析　根据图中信息可知，甲溶液内的细胞发生了质壁分离复原现象，可知甲为乙二醇溶液，乙溶液中的细胞仅发生质壁分离现象，则乙是蔗糖溶液，A正确；图中B点时，若细胞仍为活细胞，则细胞处于质壁分离渗透平衡状态，细胞液的浓度等于外界溶液的浓度，B错误；处于甲溶液中的原生质体体积先减小后增大，说明细胞发生了质壁分离复原，溶质分子从一开始就可以进入细胞，C错误；并不是植物的所有活细胞均可发生质壁分离，能发生质壁分离的细胞必须具有大液泡，D错误。 7．(2022·浙江6月选考，11)“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，从甲图细胞到乙图细胞发生了质壁分离现象，说明甲图细胞是活细胞，A正确；乙图所示细胞发生质壁分离，该过程中细胞失水，故与甲图细胞相比，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，通常不能发生质壁分离现象，D错误。 8．某研究小组利用洋葱鳞片叶外表皮细胞，开展了如下连续实验：用蔗糖溶液①处理细胞一段时间，原生质体体积减小(甲组)；接着将甲组细胞放在蔗糖溶液②中，原生质体体积进一步减小(乙组)；随后将乙组细胞用蔗糖溶液③处理，原生质体体积增大，较初始状态明显膨胀(丙组)。若在处理过程中细胞和蔗糖溶液间没有溶质交换，下列叙述正确的是(　　) A．三组蔗糖溶液初始浓度高低为③>②>① B．溶液处理后细胞大小关系变为丙>乙>甲 C．处理后细胞液的浓度高低变为乙>甲>丙 D．处理后蔗糖溶液浓度高低变为①＝②＝③ 答案　C 解析　细胞在蔗糖溶液①中处理一段时间后，细胞失水皱缩，蔗糖溶液①浓度>细胞液浓度，随后将其放在蔗糖溶液②中，原生质体体积进一步减小，说明蔗糖溶液②浓度>蔗糖溶液①浓度>细胞液浓度，接着用蔗糖溶液③处理，细胞吸水原生质体体积增大至超越初始状态，说明三种蔗糖溶液的浓度高低为②>①>③，A错误。洋葱鳞片叶外表皮细胞有细胞壁，细胞壁伸缩性小，细胞大小变化不明显，不会出现丙＞乙＞甲的情况，B错误。乙组细胞失水最多，细胞液浓度最高；甲组细胞失水较少，细胞液浓度次之；丙组细胞吸水，细胞液浓度最低，所以处理后细胞液的浓度高低为乙>甲>丙，C正确。由于细胞与蔗糖溶液间没有溶质交换，且细胞在不同蔗糖溶液中的失水或吸水情况不同，所以处理后蔗糖溶液浓度不会相等，D错误。 9．(2026·新乡大联考)兴趣小组以黑藻叶肉细胞为材料进行了两组实验：甲组将细胞置于一系列不同浓度的蔗糖溶液中，10分钟后测定细胞原生质体的相对体积；乙组将细胞置于浓度为0.16 mol·L－1的KNO3溶液中，每隔2分钟用显微镜观察并记录细胞原生质体的相对体积。甲、乙两组的实验结果分别如图1和图2所示。下列叙述正确的是(　　) A．图1中，放置于不同浓度的蔗糖溶液中的叶肉细胞均失水 B．由图1可推知，黑藻叶肉细胞细胞液浓度等于0.16 mol·L－1 C．图2中，实验开始时，溶液中离子不能进入叶肉细胞 D．图2中，8 min时，细胞外溶液浓度等于0.16 mol·L－1 答案　B 解析　图1中，蔗糖溶液浓度低于细胞液浓度时，叶肉细胞会吸水，原生质体相对体积会大于初始体积，并非所有浓度下都失水，A错误；由图1可知，当蔗糖溶液浓度为0.16 mol·L－1时，原生质体相对体积与初始体积相等，说明此时细胞液浓度等于外界蔗糖溶液浓度，即黑藻叶肉细胞细胞液浓度等于0.16 mol·L－1，B正确；图2中，实验开始时，KNO3溶液中的K＋和NO可以通过主动运输进入叶肉细胞，C错误；图2中，8 min时，细胞发生了质壁分离复原，但由于该过程细胞通过主动运输吸收了K＋和NO，所以细胞外溶液浓度小于0.16 mol·L－1，D错误。 10．缢蛏是我国传统养殖的广盐性贝类之一，自身存在抵抗外界盐度胁迫的渗透调节机制。缢蛏体内游离氨基酸含量随盐度的不同而变化，如图为缢蛏在不同盐度下鲜重随培养时间的变化曲线。下列叙述错误的是(　　) A．缢蛏在低盐度条件下先吸水，后失水直至趋于动态平衡 B．低盐度培养8～48 h，缢蛏通过自我调节以增加组织中的溶质含量 C．不同盐度下，游离氨基酸含量可能随盐度的升高而升高 D．缢蛏组织中游离氨基酸含量的变化与细胞呼吸有关 答案　B 解析　分析图中曲线，缢蛏在低盐度条件下鲜重先增大后减小，说明其先吸水后失水，最后趋于动态平衡，A正确；低盐度培养下，0～8 h缢蛏鲜重增加，说明缢蛏组织渗透压大于外界环境，导致缢蛏吸水，8 h后缢蛏鲜重减少，说明为恢复正常状态，缢蛏通过自我调节使组织中的溶质含量减少，从而降低组织渗透压，引起组织失水，B错误；细胞呼吸过程中产生的中间产物，可转化为氨基酸、甘油等非糖物质，由此推测缢蛏组织中游离氨基酸含量的变化与细胞呼吸有关，D正确。 11．小液流法是测定植物组织细胞液浓度的一种实验方法，把浸过植物材料一段时间的甲组蔗糖溶液(加入了甲烯蓝染色，忽略甲烯蓝对蔗糖浓度的影响)慢慢滴回同一浓度而未浸过植物材料的乙组溶液中，若植物细胞吸水，使甲溶液浓度增大，导致其比重增大，液滴下沉，反之则上升，结果如表所示。下列叙述错误的是(　　) 乙组试管编号 1 2 3 4 5 6 1 mol/L的 蔗糖溶液(mL) 0.5 1 1.5 2 2.5 3 蒸馏水(mL) 加蒸馏水定容至10 mL 蓝色液滴升降情况 降 降 降 升 升 升 A.据表格分析待测植物材料的细胞液浓度介于0.15～0.2 mol/L之间 B．上述实验还可以用等浓度硝酸钾溶液来代替蔗糖溶液，效果更明显 C．假设上述实验中蓝色液滴均上升，则需适当降低外界溶液浓度 D．蓝色液滴在1～3号试管中均下降，下降速度最快的是在1号试管中 答案　B 解析　分析表格可知，在蔗糖溶液浓度为0.15 mol/L时，蓝色液滴下降，说明待测植物材料吸水，此时细胞液浓度大于外界蔗糖溶液浓度。而在蔗糖溶液浓度为0.2 mol/L时，蓝色液滴上升，说明待测植物材料失水，此时细胞液浓度小于外界的蔗糖溶液浓度，因此可估测待测植物细胞的细胞液浓度介于0.15～0.2 mol/L之间，A正确；由于细胞在适宜浓度的硝酸钾中会发生质壁分离后自动复原，因此，无法测定细胞液浓度，即不能用适宜浓度的硝酸钾溶液代替蔗糖溶液，B错误；假设上述实验中蓝色液滴均上升，说明细胞液浓度低于所有组蔗糖溶液的浓度，需要适当调低外界溶液浓度，C正确；乙组试管1～3号中蓝色液滴下降的原因是甲组1～3号试管中待测植物的细胞液浓度大于蔗糖溶液浓度，细胞吸水，导致甲组试管溶液浓度上升，蓝色液滴比重增大，由于1号试管失水最多，蔗糖溶液浓度变化大，故下沉最快，D正确。 12．(2024·山东，4)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；由题干信息可知，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，导致溶质分子数目降低，由此可推出外层细胞的细胞液浓度比内部薄壁细胞的高，B错误；内部薄壁细胞的细胞壁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；干旱环境下内部薄壁细胞合成多糖的速率更快，使内部和外层的细胞液产生浓度梯度，水分从细胞液浓度低的内部细胞流向细胞液浓度高的外层细胞，外层细胞自由水含量增加，因而有利于外层细胞的光合作用，D正确。 13．(2026·安徽名校联考)不同植物的耐寒性有较大差异，某同学在学习了“探究植物细胞的吸水和失水”这一内容后，试图从植物细胞液浓度变化的角度来解释植物耐寒的机理。他选取了常温和4 ℃低温处理24 h的紫色洋葱鳞片叶外表皮和葫芦藓叶片制成临时装片，用引流法将细胞浸润在0.3 g/mL的蔗糖溶液中，记录相关实验结果如表所示。 比较项目 洋葱鳞片叶外表皮 葫芦藓叶片 常温 4 ℃ 常温 4 ℃ 初始细胞质壁分离所需时间 1′20″ 2′46″ 2′33″ 3′50″ 处理相同时间后质壁分离的细胞占比 100% 35% 100% 30% 处理相同时间后原生质体长度与细胞长度的比值 0.41 0.80 0.40 0.87 下列叙述错误的是(　　) A．洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液浓度低于葫芦藓叶片细胞的细胞液浓度 B．依据实验结果推测出植物细胞可能通过提高细胞液浓度来适应低温环境 C．洋葱鳞片叶外表皮细胞和葫芦藓叶片细胞的原生质层中都有花青素，便于观察现象 D．若实验过程中细胞能维持活性，则稳定在质壁分离状态的细胞内外渗透压保持一致 答案　C 解析　常温下，洋葱表皮细胞初始质壁分离时间(1′20″)短于葫芦藓(2′33″)，说明洋葱细胞液浓度较低，失水更快，A正确；低温处理后，两种植物初始质壁分离时间均延长，质壁分离细胞占比下降，原生质体收缩减少，表明低温可能促使细胞液浓度升高以适应环境，B正确；紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的花青素储存在液泡中，而葫芦藓叶片细胞不一定有花青素，其质壁分离现象需通过细胞形态变化观察，C错误；质壁分离稳定时，细胞液与外界溶液渗透压相等，水分进出达到动态平衡，D正确。 14．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。下列叙述正确的是(　　) A．乙浓度条件下，a、b两种植物的成熟叶片细胞处于质壁分离状态 B．五种蔗糖溶液浓度的大小关系为丙>戊>甲>丁>乙 C．在甲溶液中加入适量的蔗糖酶，在最初一段时间，其中的b植物成熟叶片细胞液浓度将减小 D．两种植物细胞液浓度的大小关系为a>b 答案　A 解析　以b植物作为研究对象，丙浓度下细胞吸水最多，则丙的浓度最小，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，乙浓度下失水最多，则乙的浓度最大，因此五种蔗糖溶液浓度的大小关系为丙＜戊＜甲＜丁＜乙，B错误；在甲溶液中，b植物吸水和失水处于动态平衡，蔗糖酶将蔗糖分解成葡萄糖和果糖，使其浓度增大，b植物将失水，细胞液浓度变大，C错误；在丙浓度下，b植物的增加重量大于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，D错误。 二、非选择题 15．(18分)(2026·河南青桐鸣联考)某生物兴趣小组将黑藻的叶片均分为两组，分别在常温(25 ℃)和低温(3 ℃)条件下处理一段时间后，再在常温下用0.3 g/mL的蔗糖溶液进行质壁分离实验，相关测量数据结果如图2所示，图1是黑藻成熟叶肉细胞的亚显微结构示意图。回答下列问题： (1)图1中，黑藻叶肉细胞作为质壁分离实验材料无需依赖液泡颜色即可观察质壁分离现象是因为含有________(填序号和名称)。若用此图表示植物的根尖分生区细胞，图中不应该有的结构是________________(填序号及对应细胞器名称)。 (2)图2实验结果表明：低温处理后黑藻叶肉细胞的失水能力________，发生这一变化可能的原因是_______________________________________________________________(从细胞膜或原生质层角度分析)。 (3)有同学认为，低温下黑藻叶肉细胞失水能力改变可能与细胞液浓度改变有关，为了探究这一推测是否正确，实验小组设计了如下实验(细胞液浓度≈刚发生质壁分离时的外界蔗糖溶液浓度)，请补充完善实验步骤、预期结果及结论： ①取生理状况一致的黑藻叶肉细胞，均分为甲、乙两组，甲为对照组，乙为实验组； ②甲组置于________℃环境处理24 h，乙组_________________________________________； ③将两组细胞均转移至常温环境，再将甲、乙两组细胞分别制成多个临时装片，向甲组装片分别滴加不同浓度梯度的蔗糖溶液，乙组分别滴加___________________________________； ④用低倍显微镜观察每组细胞的形态，记录两组细胞_________________________________； ⑤预期结果及结论：__________________________________________________________。 答案　(1)⑦叶绿体　②(中央)液泡、⑦叶绿体 (2)降低　低温降低了细胞膜的流动性(或原生质层的伸缩性)，导致其对水分子的运输能力下降 (3)②25　置于3 ℃低温环境处理24 h　③与甲组等量且浓度梯度一致的蔗糖溶液　④刚发生质壁分离时的蔗糖溶液浓度　⑤若乙组刚发生质壁分离时的蔗糖溶液浓度高于甲组，则低温下黑藻叶肉细胞失水能力改变与细胞液浓度改变有关；若乙组刚发生质壁分离时的蔗糖溶液浓度与甲组一致，则低温下黑藻叶肉细胞失水能力改变与细胞液浓度无关 解析　(1)黑藻叶肉细胞中的液泡无色，而叶绿体形态清晰，散布于细胞质中，图1中⑦为叶绿体，叶绿体呈绿色，因此可作为原生质层的标记。若用此图表示植物的根尖分生区细胞，根尖分生区细胞无(中央)液泡，无叶绿体，因此图中不应该有的结构是②(中央)液泡、⑦叶绿体。(2)结合图2数据分析，常温组质壁分离细胞占比更高、原生质体与细胞长度比更小，说明常温下细胞失水多、分离更明显；低温组相反，说明低温处理后细胞的失水能力降低，从细胞膜或原生质层角度分析，可能是低温降低了细胞膜的流动性(或原生质层的伸缩性)，导致其对水分子的运输能力下降。(3)根据实验目的，该实验是为了探究低温下黑藻叶肉细胞失水能力改变与细胞液浓度改变有关，则实验自变量为处理温度和蔗糖溶液浓度，由题干信息可知，甲组为对照组，乙组为实验组，因此，甲组应置于常温条件，乙组应置于低温条件，两组处理时间应相同，步骤③将两组细胞均转移至常温环境，再将甲、乙两组细胞分别制成多个临时装片，向甲组装片分别滴加不同浓度梯度的蔗糖溶液，乙组分别滴加与甲组等量且浓度梯度一致的蔗糖溶液，通过低倍显微镜观察每组细胞发生质壁分离的情况，记录两组细胞刚发生质壁分离时的蔗糖溶液浓度，若乙组刚发生质壁分离时的蔗糖溶液浓度高于甲组，则低温下黑藻叶肉细胞失水能力改变与细胞液浓度改变有关；若乙组刚发生质壁分离时的蔗糖溶液浓度与甲组一致，则低温下黑藻叶肉细胞失水能力改变与细胞液浓度无关。 学科网（北京）股份有限公司 $