第1单元 第7讲 水进出细胞的原理及应用(教参Word版)-【创新教程】2027年高考生物总复习大一轮讲义（多选）

该高中生物学高考复习讲义聚焦水进出细胞的原理及应用，覆盖渗透作用、动植物细胞吸水失水、质壁分离及应用等核心考点，按“原理分析→细胞差异→实验探究→实际应用”逻辑架构知识，通过必备知识复盘、关键能力提升、探究实践、真题研析等环节，帮助学生系统构建知识网络，突破理解难点。 讲义突出生命观念与科学思维培养，如通过质壁分离实验四注意点强化结构与功能观，结合渗透装置变式分析提升逻辑推理能力。设置分层练习与真题演练，配合实验细节指导，能在有限时间内高效提升学生信息提取与综合应用能力，为教师把控复习节奏提供清晰路径。

第7讲　水进出细胞的原理及应用 知识体系——定内容 核心素养——定能力 生命 观念 通过对动植物细胞结构的比较，理解动植物细胞符合渗透作用的条件和发生渗透作用现象的差异 科学 思维 通过分析影响渗透作用和物质跨膜运输的因素，培养利用逻辑思维分析问题的能力 科学 探究 通过观察植物细胞吸水和失水及探究物质跨膜运输的方式的实验，掌握探究性实验设计的一般程序 社会 责任 通过对渗透作用和质壁分离应用的分析，养成学以致用、关注生产生活实际的习惯 考点　渗透作用与细胞的吸水和失水 [必备知识·复盘] 1．渗透作用 　①原理分析 ②分析图乙可知：Δh产生的压强与水和蔗糖溶液产生的渗透压达到平衡，当半透膜两侧水分子的交换速率相等时，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 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　外界溶液的浓度，植物细胞吸水，发生　质壁分离复原　现象。 1．细胞失水过程中，细胞液浓度增大。(2024·山东卷，4A)(√) 2．植物细胞失水时胞内结合水与自由水的比值增大。(2024·新课标卷，2C)(√) 3．具有浓度差的溶液之间一定会发生渗透作用。(×) 4．细胞膜和核膜以及两膜之间的细胞质称为原生质层。(×) 1. (必修1 P66“旁栏思考”)甘油、乙醇等分子为什么能以自由扩散的方式进出细胞？ 答案：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．(情景探究)如图甲、乙、丙分别是细胞在不同浓度溶液中水分子的跨膜运输示意图(箭头大小代表水分子数的多少)。 (1)若将人的成熟红细胞放入清水中，会出现图　________　所示现象，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)若将洋葱表皮细胞放在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，会出现图　________　所示现象，达到平衡时，水分子进出细胞的状况是图　________　所示。 (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________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(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胞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] ◆[提升点1]　通过细胞吸水和失水考查信息提取能力和识图能力　 1. 如图为显微镜下观察到的叶表皮。保卫细胞的细胞壁具有伸缩性，当表皮细胞中的K＋等大量进入保卫细胞时，气孔张开。由此推测，气孔张开是由于(　　) A．保卫细胞失水后质壁分离 B．表皮细胞失水后质壁分离 C．保卫细胞吸水后形态改变 D．表皮细胞吸水后形态改变 解析：：C　[根据题干信息“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．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(　　) A．a～d阶段液泡的体积逐渐减小，颜色加深 B．a～b阶段甲溶液的溶质分子可能进入细胞液 C．与a点相比，d点时洋葱表皮细胞的吸水能力大 D．处于a、c两点的洋葱表皮细胞的细胞液浓度大体相等 解析：：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)，a～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。] ◆[提升点2]　通过渗透作用的应用考查获取信息能力和综合应用能力　 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平齐。下列判断错误的是(　　) A．如果甲、乙都是蔗糖溶液，甲的浓度低于乙，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 解析：：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a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．冰点降低法是测定溶液渗透压的精确物理化学方法。纯水在标准大气压下冰点为0 ℃，冰点降低值与溶液摩尔浓度成比例关系。FM－4型国产冰点渗透压计的测算公式为：OS＝Δt/1.857(OS为1 kg水中所溶解溶质颗粒数目，可反映溶液渗透压大小；Δt为冰点降低值)。经过对若干不同待测植物材料的专业处理，分别测得其细胞液冰点降低值如下表。下列相关叙述错误的是(　　) 植物材料组别 1 2 3 4 5 6 冰点降低值(℃) 0.58 0.83 0.96 1.23 0.78 0.76 A.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 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组的植物细胞吸水 C．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，稳定后各组细胞液渗透压均相同 D．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 解析：：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。] 渗透装置的变式分析 如图为渗透作用的初始状态，其中半透膜只允许水分子通过(图中浓度为质量分数)。 (1)向稳定后的U形管的左侧加入少量蔗糖酶 未加酶时：葡萄糖相对分子质量较小，10%的葡萄糖溶液的物质的量浓度更大，水分子流向总趋势为10%的蔗糖溶液→10%的葡萄糖溶液，右侧液面升高。 加蔗糖酶后：一分子蔗糖被水解产生两分子单糖(葡萄糖和果糖)，导致左侧浓度升高，水分子流向总趋势为10%的葡萄糖溶液→10%的蔗糖溶液，则左侧液面升高，最终高于右侧。 (2)若把稳定后的U形管右侧液面高出的部分吸走，则右侧液面继续升高并达到新的平衡。 探究实践四　探究植物细胞的失水和吸水　　对应学生P35 1．实验原理 2．实验步骤 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，不能判断细胞是正在发生质壁分离还是质壁分离复原。 (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，植物细胞吸水能力越强；质壁分离复原过程中，外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双向的，最终表现为进或出的水分子多。 (4)本实验用显微镜观察了三次，第一次与第二次形成对照，第三次与第二次形成对照，该对照方法为自身对照。 　如图表示正在进行质壁分离的紫色洋葱细胞，请分析： (1)实验时一定要选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞吗？为什么？ 答案：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的大小和颜色如何发生变化？ 答案：b逐渐变小，颜色逐渐加深。 (3)c处的液体是什么？ 答案：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)从溶液角度分析为什么发生质壁分离后不能复原？ 答案：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1 mol·L－1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)对于动植物细胞来说，单位时间内，水分子进出细胞的数量相等时，细胞内外液体的浓度一定相等吗？为什么？ 答案：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。 1．(2024·江苏卷)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，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正确。] 2．“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 解析：：A　[甲图细胞具有发生质壁分离的能力，因此是活细胞，A正确；与甲图细胞相比，乙图细胞由于渗透失水导致细胞液浓度较高，B错误；植物细胞有细胞壁的保护，因而不会涨破，C错误；根尖分生区细胞无大液泡，无法观察到质壁分离现象，D错误。] 3. 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 解析：：D　[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。] [真题研析]——浸润素养 [例]　(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 [关键信息点] ① 仙人掌内部薄壁细胞和外层细胞伸缩性不同 ② 干旱环境下，内部细胞多糖的合成速率比外层细胞快 解析：：B　[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，则外层细胞的细胞液单糖多，且外层细胞还能进行光合作用合成单糖，单糖越多细胞液的浓度越高，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；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。] [真题品悟]——厚积素养 [考向1]　渗透作用　 1．(2025·重庆卷)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(　　) 图1　　　　　　　　　　图2 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，所以垂直管中液面高度不会不变，D错误。] [考向2]　细胞的吸水和失水　 2．(2025·北京卷)“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(　　) 　　　图1 清水　　图2蔗糖溶液 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　[图1中，水分子通过渗透作用进出细胞，A正确；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；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；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1月卷)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，示意图如图所示。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 解析：：C　[由题意可知，该细胞可观察叶绿体和细胞质流动，说明细胞没有失活，A错误；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；与图甲相比，图乙细胞处于失水状态，细胞液渗透压升高，吸水能力更强，C正确；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。] 学科网（北京）股份有限公司 $