第2单元 第6课时 水进出细胞的原理(教师用书Word)-【高考领航】2027年高考生物大一轮复习学案

该高中生物学讲义围绕“水进出细胞的原理”核心考点，依据课标要求构建“渗透作用原理—动植物细胞吸水失水—实验探究”的逻辑体系，通过考点梳理、方法指导、真题训练等环节，帮助学生突破渗透条件分析、质壁分离实验等难点，体现复习的系统性与针对性。 资料以科学思维和探究实践为导向，创新设计诊断辨析纠正易错点，拓展质壁分离实验应用（如测定细胞液浓度），结合2025年高考真题解析，培养学生实验设计与分析能力。分层练习配合即时反馈，助力教师精准把控复习节奏，高效提升学生应考能力。

第6课时　水进出细胞的原理 课标 要求 1.阐明细胞膜具有选择透过性。2.活动：通过模拟实验探究膜的透性。3.活动：探究植物细胞的吸水和失水。 考情 分析 考点 考题统计 考频等级 1.水进出细胞的原理 2025·重庆卷，10；2025·河南卷，3；2025·山东卷，2；2024·广西卷，13 中频 2.活动：探究植物细胞的吸水和失水 2025·新课标卷，7；2025·北京卷，15；2025·陕晋宁青卷，5；2024·江苏卷，7；2024·北京卷，12；2024·山东卷，4 中频 考点一　水进出细胞的原理 问题1 什么是渗透作用？渗透作用发生的条件是什么？ 1.概念解读 2．装置分析 (1)液面上升的原因：单位时间由烧杯进入漏斗中的水分子数>(填“>”“<”或“＝”)单位时间由漏斗进入烧杯中的水分子数。 (2)液面不会持续上升的原因：当漏斗内的液面上升到一定高度后，液柱(图Δh)产生的压力将加快漏斗中水分子向烧杯扩散的速度，当该压力和漏斗中的吸水力相等时，液面不再上升。 提醒：①液面稳定时，仍有水分子通过半透膜扩散，只是渗入与渗出的水分子数相等。②液面稳定后，只要存在液面差，原高浓度的溶液浓度仍大于低浓度的溶液。 问题2 动植物细胞吸水和失水遵循的原理和条件分别是什么？ 1.动物细胞的吸水和失水 [细节拾遗]　(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。 2．成熟植物细胞的吸水和失水 (1)原理 (2)现象 想一想：若将菠菜叶肉细胞置于清水中，一段时间内细胞体积增大，最终不会(填“会”或“不会”)涨破，原因是植物细胞的细胞壁有支持和保护作用。 [诊断辨析] (1)发生渗透作用的装置中膜两侧溶液的浓度指的是质量浓度。(必修1 P62问题探讨)(×) 提示：发生渗透作用的装置中膜两侧溶液的浓度指物质的量浓度而非质量浓度。 (2)1 mol·L-1 NaCl溶液和1 mol·L-1蔗糖溶液的渗透压大小相等。(经典高考题)(×) 提示：1 mol·L-1 NaCl溶液中，含1 mol·L-1的Na＋和1 mol·L-1的Cl－，即溶质微粒浓度为2 mol·L-1，而1 mol·L-1蔗糖溶液中，溶质为蔗糖分子，不可再拆分，故1 mol·L-1 NaCl溶液的渗透压大于1 mol·L-1蔗糖溶液的渗透压。 (3)细胞膜和核膜以及两膜之间的细胞质称为原生质层。(必修1 P63正文)(×) 提示：细胞膜和液泡膜以及两膜之间的细胞质称为原生质层。 (4)红细胞吸水与失水的多少取决于红细胞内外浓度的差值。(必修1 P63思考·讨论)(√) (5)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。(必修1 P63正文)(×) 提示：植物细胞内的液体环境主要指的是液泡中的细胞液。 考向1　渗透作用的原理及其实验探究 1．(2023·重庆卷，7)某兴趣小组利用图示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 解析：C　若a为①＋②、b为③，由于葡萄糖和斐林试剂均不能通过透析袋，水浴后透析袋外不会出现砖红色，A错误；若a为①＋②、b为⑤，由于淀粉不能通过透析袋，而碘液可进入透析袋内，故透析袋外的溶液不会出现蓝色，B错误；若a为①＋④、b为⑤，淀粉酶会水解淀粉，同时由于碘液可进入透析袋内，故透析袋内的溶液最终会出现棕红色，C正确；若a为①＋④、b为③，由于斐林试剂不能进入透析袋内，故透析袋内不会出现砖红色，D错误。 2．(2026·四川绵阳模拟)细胞膜对进出细胞的物质具有选择性，这对细胞生命活动具有重要意义。研究细胞膜时，常用半透膜材料来进行模拟。回答下列问题： (1)如图是研究渗透作用的实验装置。漏斗内溶液(A)为一定浓度蔗糖溶液，漏斗外溶液(B)为清水，A、B液面起始高度一致。一段时间后，A溶液液面不再上升，此时液面差为Δh (Δh＞0)，则说明该半透膜____________(填“允许”或“不允许”)蔗糖分子通过，原因是如果该半透膜允许蔗糖分子通过，最终A、B液面会_______________。 (2)某同学想在实验(1)的基础上，进一步确定该半透膜是否允许单糖通过。实验室没有单糖，其余试剂材料用具齐全。请你帮助他设计一个最简单的实验，写出实验思路，预期结果及结论。 解析：(1)渗透作用发生的条件是有半透膜且半透膜两侧存在浓度差，装置中，只有当半透膜允许水分子通过，不允许蔗糖分子通过时，才能观察到渗透现象，A与B之间存在高度差，说明半透膜不允许蔗糖分子通过，若水分子和蔗糖分子都能通过，那么最终A与B的液面会相平。(2)因为是要在实验(1)的基础上进行，所以最简单的方法就是向A、B两溶液中加入蔗糖酶(蔗糖酶会将蔗糖水解为果糖和葡萄糖)，而后观察A与B的液面变化，若A液面进一步升高，最终高于B液面，则说明半透膜不允许单糖通过；如果A与B的液面最终相平，则说明半透膜允许单糖通过。 答案：(1)不允许　相平或高度一致或不会出现高度差(Δh＝0)　(2)向A、B两溶液中添加等量的蔗糖酶，持续观察液面变化。若A、B溶液最终液面相等，则该半透膜允许单糖分子通过；若A液面进一步升高，最终高于B液面，则该半透膜不允许单糖分子通过。 考向2　动植物细胞吸水和失水 3．(2026·安徽合肥模拟)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(　　) A．红细胞膜主要由磷脂和蛋白质构成 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使细胞质浓度升高 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 解析：C　细胞膜的组成成分主要是蛋白质和脂质，其次还有少量糖类，脂质中主要是磷脂，A正确；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，渗透压上升，使细胞质浓度升高，进而吸水涨破，B正确；分析题图，从红细胞放入氯化铵、甘油、乙醇、丙酮溶液中溶血的时间分别为9.67、7.17、2.04、1.65可知，氯化铵、甘油、乙醇、丙酮扩散进入红细胞的速度大小关系为丙酮>乙醇>甘油>氯化铵，C错误；根据细胞的溶血时间可知，脂溶性物质如丙酮、乙醇和甘油更易通过细胞膜，D正确。 4．(2026·湖北武汉模拟)图1是哺乳动物M的红细胞长时间处在不同浓度的NaCl溶液中，红细胞的体积(V)与初始体积(V0)之比的变化曲线；图2是红细胞裂解后正常、外翻性小泡的形成示意图。下列相关分析正确的是(　　) A．该红细胞细胞内液与9 mmol·L-1 NaCl溶液浓度相当 B．250 mmol·L-1NaCl溶液不会影响红细胞的正常代谢 C．细胞裂解及小泡的形成主要体现生物膜的选择透过性 D．外翻性小泡膜外侧可能不含有信号分子的受体 解析：D　红细胞相当于一个渗透系统，在低浓度的NaCl溶液中吸水膨胀，在高浓度的NaCl溶液失水皱缩，当细胞内溶液浓度和外界溶液浓度相等时，细胞既不失水也不吸水，细胞体积基本不变，图1当红细胞的体积(V)与初始体积(V0)之比等于1时，说明细胞体积不变，此时对应的外界溶液浓度(即150 mmol·L-1)和细胞内液浓度相当，A错误；根据图1坐标变化，红细胞在250 mmol·L-1NaCl溶液中失水较多，进而影响该细胞代谢，B错误；细胞裂解和小泡形成体现了生物膜的流动性，C错误；外翻性小泡膜外侧相当于红细胞细胞膜的内侧，而信号分子的受体主要分布在细胞膜的外侧，故外翻性小泡膜外侧可能不含有信号分子的受体，D正确。 考点二　活动：探究植物细胞的吸水和失水 问题 植物细胞的质壁分离与复原的原理、步骤及结论是什么？ 1.植物细胞的质壁分离和复原的实验原理 2．实验步骤及实验结论 (1)实验材料：紫色的洋葱鳞片叶外表皮细胞。 (2)实验步骤及现象 (3)实验结论 ①当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞失水，发生质壁分离。 ②发生质壁分离的细胞，当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。 想一想：将质量浓度为0.3 g/mL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。 (1)细胞发生质壁分离的原因是细胞在高浓度的外界溶液中失水而发生质壁分离。 (2)细胞自动发生质壁分离复原的原因是K＋、NO都可进入到细胞内，使细胞液浓度升高，细胞渗透吸水而自动发生质壁分离复原。 [诊断辨析] (1)观察植物细胞的质壁分离现象的实验过程须保持细胞活性。(2025·陕晋宁青卷)(√) (2)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。(√) (3)质壁分离过程中，黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小。(×) 提示：质壁分离过程中，细胞液浓度增大，颜色加深吸水能力增大。 (4)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。(×) 提示：根尖分生区细胞没有大液泡，不适合作此实验材料。 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。 2．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(如甘油、尿素、乙二醇等)中可发生质壁分离，并能自动复原，因为尿素、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，因细胞过度失水而失活。 ④盐酸、酒精、醋酸等溶液能使细胞失活，不适合做质壁分离实验的溶液。 考向1　考查实验原理、操作步骤和实验结果分析 1．(2024·江苏卷，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 解析：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不合理；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不合理；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不合理；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，所以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，D合理。 2．(课标变化题)在观察植物细胞质壁分离和自动复原实验中，某同学滴加溶液X后，显微镜下观察到的细胞连续变化如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．该实验过程没有设置对照 B．溶液X可能是适宜浓度的蔗糖溶液 C．过程②细胞开始从外界吸收溶质分子 D．过程①和②都可在低倍镜下观察到 [点睛]　本题契合2025课标新变化：“生命观念”是指对观察到的生命现象及其相互关系或特性进行解释后的抽象，是人们经过实证后的观点，是生物学概念、原理、规律的提炼和升华，是能够理解或解释生物学相关事件和现象的意识和思想方法(划线为新增)。 解析：D　该实验采用“自身对照”，即初始状态与质壁分离状态对照、复原状态与质壁分离状态对照，A错误。蔗糖分子无法被植物细胞吸收，若滴加蔗糖溶液，细胞只会发生质壁分离，无法实现自动复原，与题干“连续变化”矛盾，B错误。细胞吸收溶液X中的溶质分子在过程②之前就已开始，C错误。低倍镜下可以看清细胞壁、原生质层的位置关系，质壁分离和复原过程可在低倍镜下观察到，D正确。 考向2　质壁分离与复原实验的拓展应用 3．(2026·河北邯郸模拟)某研究性学习小组为了测定某植物组织细胞液浓度设计了如下实验：取相同试管分为甲、乙两组，依次编号为1～6号，相同的试管编号中加入相同浓度的蔗糖溶液。在甲试管中放入待测植物材料一段时间后，从中取小液滴滴入乙试管(如图所示)，结果如下表所示(注：甲试管内加入适量的甲烯蓝，甲烯蓝可使蔗糖溶液变蓝，忽略甲烯蓝对蔗糖浓度的影响)。下列相关叙述错误的是(　　) 乙组试管编号 1 2 3 4 5 6 乙组试管蔗糖 浓度/(mol/L) 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 蓝色小液滴 升降情况 下降 下降 下降 上升 上升 上升 注：液滴下沉表明液滴的浓度大于试管内溶液浓度，反之则低于试管内溶液浓度。 A．若上述实验中蓝色液滴均上升，则需适当降低外界溶液浓度 B．分析表格数据可知待测植物的细胞液浓度相当于1.5～2.0 mol/L的蔗糖溶液 C．上述实验可以用适宜浓度的硝酸钾溶液代替蔗糖溶液 D．蓝色小液滴在1～3号试管中均下降，下降速度最快的是在1号试管中 解析：C　蓝色小液滴上升，说明植物细胞失水，即所有外界溶液浓度均高于细胞液浓度，则需适当降低外界溶液浓度，A正确；1～6号试管中蔗糖溶液的浓度逐渐升高，由于乙组3号试管中，液滴移动方向向下，乙组4号试管中，液滴移动方向向上，推知植物材料的细胞液浓度介于1.5～2.0 mol/L之间，B正确；硝酸钾可进入植物细胞，最后外界溶液浓度都低于细胞液浓度，无法判断细胞液浓度，C错误；蓝色小液滴在1～3号试管中均下降，即细胞都吸水，外界浓度越低，细胞吸水越多，小液滴的浓度越高，下降速度越快，下降最快的是1号试管，D正确。 [拓展延伸]　植物细胞质壁分离及复原实验的拓展应用 (1)判断成熟植物细胞是活细胞还是死细胞 (2)测定细胞液浓度范围 (3)比较不同植物成熟细胞的细胞液浓度 (4)鉴别不同种类的溶液(如乙二醇溶液和蔗糖溶液) 角度1　考查渗透现象及细胞膜通透性的研究 1．[(2025·重庆卷，10)链接必修1 P62问题探讨]某兴趣小组利用图1装置，分别使用等体积2.5 mol/L葡萄糖溶液和1.2 mol/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 解析：C　葡萄糖分子能通过玻璃纸，蔗糖分子不能通过。开始时葡萄糖溶液和蔗糖溶液的浓度分别为2.5 mol/L和1.2 mol/L，由于葡萄糖能透过玻璃纸，最终会使两侧葡萄糖浓度相等，而蔗糖不能透过，所以开始时葡萄糖溶液一侧浓度高，水分子进入多，但随着葡萄糖透过玻璃纸，其液面会下降。蔗糖溶液一侧由于蔗糖不能透过，水分子持续进入，液面持续上升。所以X表示蔗糖溶液在垂直管中的高度变化，A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；由于葡萄糖能通过玻璃纸，最终两侧葡萄糖浓度会相等，但蔗糖不能通过玻璃纸，所以t5后垂直管中液面高度不会不变，D错误。 2．[(2024·广西卷，13)情境分析]科研工作者以烟草悬浮细胞为材料，研究不同质量浓度的聚乙二醇(PEG)对细胞膜通透性的影响，结果如图所示。下列说法错误的是(　　) A．高浓度PEG使细胞活力显著下降 B．随着PEG浓度增加，eATP和iATP总量持续增加 C．iATP相对水平越高，说明细胞膜的通透性越小 D．在PEG胁迫下，eATP相对水平与iATP相对水平呈负相关 解析：B　分析题意，吸光值OD600值越小，表示细胞膜通透性越小，由图可知，高浓度PEG时，OD600值增大，即细胞膜通透性增大，细胞活力下降，A正确；据图可知，随着PEG浓度增加，iATP减小，故eATP和iATP总量并非持续增加，B错误；吸光值OD600值越小，表示细胞膜通透性越小，由图示可知，iATP相对水平越高，OD600值越小，说明细胞膜通透性越小，C正确；从图中可观察到在PEG胁迫下，eATP相对水平升高，而iATP相对水平降低，故二者呈负相关，D正确。 角度2　考查植物细胞的吸水和失水及其实验分析 3．[(2024·山东卷，4)链接必修1 P65正文]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 解析：B　细胞失水过程中，主要失去了细胞液中的水，细胞液浓度增大，A正确。细胞中单糖合成多糖，溶质微粒数减少，渗透压降低。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，渗透压降低速率比外层快，细胞液浓度比外层细胞低，B错误。由题意知，与外层细胞相比，内部薄壁细胞的细胞壁伸缩性更大，失水比例相同的情况下，外层细胞更容易发生质壁分离，C正确。干旱环境下内部薄壁细胞合成多糖的速率更快，渗透压降低更明显，更容易通过渗透作用将水分渗透到外层细胞，有利于外层细胞进行光合作用，D正确。 4．[(2025·北京卷，15)链接必修1 P64探究·实践]“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。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 解析：D　“探究植物细胞的吸水和失水”实验中，当细胞处于清水时，水分子通过渗透作用进出细胞，细胞壁的存在可限制过多的水进入细胞，A、B正确；图2细胞处于质壁分离状态，细胞失去的水分子是自由水，C正确；与图1相比，图2中细胞液浓度大，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $