2027届高三生物人教版一轮复习课件第8讲 水进出细胞的原理

第8讲 水进出细胞的原理 陈君华 第三单元 目录 壹 考点一 叁 高考真题体验 贰 考点二 [课程标准]　1.掌握渗透作用及动植物细胞的吸水、失水。2.阐明细胞膜的选择透过性。3.活动：通过模拟实验探究膜的透性。4.活动：观察植物细胞的质壁分离和复原。 考点1 渗透作用与细胞的吸水和失水 1.渗透作用及其现象分析 (1)概念：水分子(或其他溶剂分子)通过[1] 的[2] ，称为渗透作用。 (2)渗透装置 半透膜 扩散 ①液面上升的原因：单位时间内由烧杯中通过半透膜进入漏斗中的水分子数大于单位时间由漏斗中通过半透膜进入烧杯中的水分子数。 ②液面不会一直上升的原因：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渗透压相等时液面不再上升。 (3)渗透作用发生的条件 ①具有[3] 。 ②半透膜两侧的溶液存在[4] 。 半透膜 浓度差 [特别提醒]　(1)在液面稳定时，处于动态平衡，两者之间有水分子进出，只不过数目基本相同。 (2)在液面稳定后，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浓度。 (3)渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，如质量分数为10％的蔗糖溶液的渗透压比质量分数为10％的葡萄糖溶液的小。 2.动植物细胞的吸水和失水 (1)动物细胞的吸水和失水 细胞膜 细胞质 吸水膨胀 失水皱缩 态平衡 动 (2)成熟植物细胞的吸水和失水 ①原理 细胞质 细胞壁 大于 小于 等于 ②现象 1.(必修1 P62正文)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。( ) 2.(必修1 P63正文)细胞膜和核膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层。 ( ) 3.(必修1 P63正文)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。( ) × × × 4.(必修1 P62正文)具有浓度差的溶液之间一定会发生渗透作用。( ) 5.(必修1 P64探究·实践)植物细胞放在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，都能发生质壁分离现象。( ) × × 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①，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②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 关键信息 信息解读 ① 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，液面持续上升后保持不变 ② t1～t3时X液面快速上升，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 【名师赋能】 【解析】　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，液面持续上升后保持不变。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X垂直管中液面高度不变，Y垂直管中液面高度下降，D错误。 2.(2025·河南模拟)在玻璃圆筒中装满30％的蔗糖溶液，用猪膀胱封口后，把圆筒整体浸没在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 C 【解析】　根据实验现象可知，猪膀胱具有选择透过性，且只有蔗糖分子不能通过，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导致的，①正确，②错误。猪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。综上，C正确，A、B、D错误。 3.(2025·山东泰安二模)气孔是水分和气体进出植物叶片的通道，保卫细胞体积变大时会导致气孔开启，体积变小会导致气孔关闭，如图为不同溶液中保卫细胞的气孔开放程度变化，已知蓝光可促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋。据图分析下列叙述错误的是(　　) A.用清水处理保卫细胞会出现甲曲线 B.用蔗糖溶液处理后的保卫细胞可能会出现丁曲线 C.用KNO3溶液处理保卫细胞会出现乙曲线 D.用蓝光处理保卫细胞会出现丙曲线 D 【解析】　用清水处理保卫细胞，保卫细胞吸水，体积变大，会导致气孔开启，随着吸水增多，气孔开放程度变大，可能会出现甲曲线，A正确。如果在等渗的蔗糖溶液中，保卫细胞既不吸水也不失水，气孔开放程度不变，可能会出现丁曲线，B正确。用KNO3溶 - 液处理保卫细胞，保卫细胞可能先失水，由于K＋、NO可以被植物细胞吸收，保卫细胞的细胞液浓度增大，导致保卫细胞又吸水，即这个过程气孔开放程度先减小后增大，可能会出现乙曲线，C正确。蓝光可促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋，用蓝光处理保卫细胞，保卫细胞吸收K＋，细胞液浓度逐渐升高，气孔开放程度不会下降，不会出现丙曲线，D错误。 考点2 实验：观察植物细胞的质壁分离和复原 1.实验原理 (1)内因 ①成熟的植物细胞的原生质层相当于[1] 。 ②原生质层比细胞壁的伸缩性[2] 。 (2)外因 [3] 和外界溶液存在浓度差，细胞能渗透吸水和失水。 2.实验材料：[4] 的洋葱鳞片叶[5] 细胞。 一层半透膜 大 细胞液 紫色 外表皮 紫色 细胞壁 逐渐变小 加深 逐渐变大 3.实验步骤 4.实验结论 (1)当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞[1] ，发生[2] . 。 (2)发生质壁分离的细胞，当细胞液的浓度[3] 外界溶液的浓度时，细胞[4] ，发生质壁分离复原。 失水 质 大于 吸水 壁分离 [特别提醒]　实验注意点 (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)实验中涉及的对照类型为自身对照，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。 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。请回答下列有关问题： (1)应选择根尖的________(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________，此时，在细胞壁和原生质体之间充满了_____________。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？ ______________________________________________________________ __________。 成熟区 逐渐升高 KNO3溶液 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？ ______________________________________________________________ ______________________。 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。 ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ____________________________。 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 1.(2025·浙江1月选考)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 【解析】　“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。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。 2.(2025·贵州遵义开学考)同学们对质壁分离及复原实验的材料和药品进行了改进。用新鲜红色花瓣代替洋葱的鳞片叶外表皮进行实验：用食指和拇指搓去非表皮组织，获得薄而略透明的花瓣表皮，通过用40％的蔗糖溶液代替30％的蔗糖溶液进行质壁分离，发现整个质壁分离时间是原实验的1/5。下列叙述正确的是(　　) A.质壁分离复原过程中花瓣表皮细胞主要通过水通道蛋白运输水分子 B.用40％的蔗糖溶液代替30％的蔗糖溶液，花瓣表皮细胞渗透压更低① C.花瓣表皮细胞内的叶绿体②和液泡中的色素有利于实验的观察 D.花瓣表皮细胞在质壁分离过程中原生质层的颜色会逐渐加深③ A 关键信息 信息解读 ① 用40％的蔗糖溶液代替30％的蔗糖溶液，花瓣表皮细胞会失去更多的水，渗透压更高 ② 花瓣表皮细胞内没有叶绿体 ③ 原生质层指的是细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质基质，原生质层没有颜色，质壁分离过程中原生质层的颜色不变 【名师赋能】 【解析】　质壁分离复原过程中花瓣表皮细胞水分子运输的主要方式是通过水通道蛋白的协助扩散，A正确。用40％的蔗糖溶液代替30％的蔗糖溶液，花瓣表皮细胞会失去更多的水，渗透压更高，B错误。花瓣表皮细胞内没有叶绿体，C错误。原生质层指的是细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质基质，原生质层没有颜色，质壁分离过程中原生质层的颜色不变，D错误。 3.(2025·广东湛江二模)将紫色洋葱外表皮细胞放于某种无机盐溶液中，其质壁分离程度随时间的变化情况如图所示。下列推测正确的是 (　　) A.t1时刻与t3时刻的洋葱外表皮细胞中的溶质含量相等 B.t2时刻，洋葱外表皮细胞开始吸收溶液中的无机盐离子 C.在实验过程中，洋葱外表皮细胞液泡的颜色先变深后变浅 D.t4时刻之后，洋葱外表皮细胞继续吸水直至细胞涨破 C 【解析】　图中细胞发生了质壁分离后的复原，是其中溶质进入细胞导致细胞液浓度增大，从而吸收水分，因此t3时刻的洋葱外表皮细胞中的溶质含量多于t1时刻的，A错误。t2时刻细胞开始发生复原，所以在这之前，洋葱外表皮细胞已经开始吸收溶液中的无机盐离子，B错误。该实验过程中，细胞先失水，然后吸水，所以洋葱外表皮细胞液泡的颜色先变深后变浅，C正确。洋葱外表皮细胞具有细胞壁，不会吸水涨破，D错误。 高考真题体验 溯源教材 明确考法 1.(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(　　) 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 【解析】　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，可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。 (1)水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散，称为渗透作用。(见必修1 P62正文) (2)细胞中绝大部分的水呈游离状态，可以自由流动，叫作自由水。(见必修1 P21正文) (3)细胞壁对细胞起支持与保护作用。(见必修1 P48～49图3－6) 2.(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 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，则外层细胞的细胞液中单糖多，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。依题意可知，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，在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，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。 3.(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 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、液泡膜以及两层膜之间的细胞质，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。 (1)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。(见必修1 P65正文) (2)外界溶液中的水透过原生质层进入细胞液中，植物细胞逐渐发生质壁分离的复原。(见必修1 P65正文) (3)渗透压是指溶液中溶质微粒对水的吸引力。(见选择性必修1 P5 正文) 4.(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(　　) C 【解析】　用30％蔗糖处理之后，细胞失水，原生质体和液泡的体积都会减小，细胞液浓度上升；用清水处理之后，细胞吸水，原生质体和液泡体积会扩大，细胞液浓度下降，A、B错误。随着所用蔗糖浓度上升，当蔗糖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下降，细胞液浓度上升，C正确，D错误。 谢谢 陈君华 $