适用于新教材2024版高考生物一轮总复习第2单元细胞的基本结构及物质运输第8讲水进出细胞的原理课件新人教版

这是一份适用于新教材2024版高考生物一轮总复习第2单元细胞的基本结构及物质运输第8讲水进出细胞的原理课件新人教版，共47页。PPT课件主要包含了素养目标，内容索引，强基础·增分策略，提能力·精准突破，练高考·衍生训练，3现象分析，②现象，实验步骤，考向探究等内容，欢迎下载使用。

1 强基础·增分策略
一、渗透作用与细胞的吸水和失水1.渗透作用(1)概念:指水分子(或其他溶剂分子)通过　半透膜　的扩散,称为渗透作用。 (2)发生条件
2.动植物细胞的吸水和失水(1)动物细胞的吸水和失水①原理—
(2)植物细胞的吸水和失水(以成熟植物细胞为例)①原理
旁栏边角(必修1 P63图4-1拓展)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)。请回答下列问题。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,会出现如图所示哪种现象?达到平衡时,水分子进出细胞的状况是图中哪一种?提示:将洋葱表皮细胞放在质量浓度为0.3 g/mL 的蔗糖溶液中,细胞外界溶液浓度较大,细胞失水,如图丙所示。达到平衡状态时,水分子进出细胞的速率相等,如图乙所示。
易错辨析(1)渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量浓度。(必修1 P62“问题探讨”)(　×　)(2)当外界溶液浓度低时,哺乳动物成熟红细胞一定会吸水涨破。(必修1 P63“思考·讨论”)(　×　)(3)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”)(　√　)(4)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)(　×　)(5)植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核。(必修1 P63正文)(　×　)
二、探究植物细胞的吸水和失水1.实验原理
3.质壁分离和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)
旁栏边角(必修1 P64)在本实验中存在哪些对照?提示: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 提能力·精准突破
考向1 围绕渗透作用的原理及应用分析,考查理解能力1.(2021湖北高考)红细胞在高渗NaCl溶液(浓度高于生理盐水)中体积缩小,在低渗NaCl溶液(浓度低于生理盐水)中体积增大。下列有关该渗透作用机制的叙述,正确的是(　　)A.细胞膜对Na+和Cl-的通透性远高于水分子,水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液B.细胞膜对水分子的通透性远高于Na+和Cl-,水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液C.细胞膜对Na+和Cl-的通透性远高于水分子,Na+和Cl-从高渗溶液扩散至低渗溶液D.细胞膜对水分子的通透性远高于Na+和Cl-,Na+和Cl-从高渗溶液扩散至低渗溶液
答案:B解析:大多数水分子以协助扩散的方式进出细胞,少数水分子以自由扩散的方式进出细胞,而Na+和Cl-以主动运输的方式进出红细胞。自由扩散和协助扩散比主动运输更容易,故细胞膜对水分子的通透性远高于Na+和Cl-。由于自由扩散和协助扩散都是顺浓度梯度运输,主动运输是逆浓度梯度运输,故水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液,Na+和Cl-从低渗溶液扩散至高渗溶液。
2.(2022菏泽期末)某实验小组为探究蔗糖分子能否透过某种半透膜,制作了如图所示的渗透装置,将该渗透装置放置3 h,观察到漏斗液面明显上升,3 h 时取烧杯内液体加入试管甲和试管乙中,再分别加入蔗糖酶和等量蒸馏水,适宜条件下处理一定时间后用斐林试剂检测,试管甲中出现砖红色沉淀,试管乙中无砖红色沉淀。下列叙述错误的是(　　)
A.放置3 h时,漏斗内溶液浓度大于烧杯内溶液浓度B.试管乙作为对照可排除无关变量对实验结果的影响C.当液面高度不再变化时,漏斗内液面仍高于烧杯内液面D.将实验中的蔗糖溶液换成淀粉溶液,甲试管内无砖红色沉淀答案:C解析:放置3 h漏斗液面明显上升,说明漏斗内溶液浓度大于烧杯内溶液浓度,A项正确;试管乙作为对照,证明加热时斐林试剂本身不会产生砖红色沉淀,可排除无关变量对实验结果的影响,B项正确;甲试管有砖红色沉淀,说明漏斗内的蔗糖分子可通过半透膜进入烧杯,达到渗透平衡后液面相平,C项错误;淀粉不能被蔗糖酶水解,淀粉是非还原糖,不能与斐林试剂反应生成砖红色沉淀,故将实验中的蔗糖溶液换成淀粉溶液,甲试管内无砖红色沉淀,D项正确。
拓展提升渗透作用实验装置的拓展应用(1)验证渗透作用发生的条件①具有半透膜
②半透膜两侧溶液具有浓度差
(2)比较不同溶液浓度的大小漏斗内溶液浓度为M,烧杯内溶液浓度为N,以下为各种现象及对应的结论:
考向2 围绕动植物细胞吸水与失水分析,考查实验探究能力3.(2022全国高考甲卷)植物成熟叶肉细胞的细胞液浓度可以不同。现将a、b、c三种细胞液浓度不同的某种植物成熟叶肉细胞,分别放入三个装有相同浓度蔗糖溶液的试管中,当水分交换达到平衡时观察到:①细胞a未发生变化;②细胞b体积增大;③细胞c发生了质壁分离。若在水分交换期间细胞与蔗糖溶液没有溶质的交换,下列关于这一实验的叙述,不合理的是(　　)A.水分交换前,细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度B.水分交换前,细胞液浓度大小关系为细胞b>细胞a>细胞cC.水分交换平衡时,细胞c的细胞液浓度大于细胞a的细胞液浓度D.水分交换平衡时,细胞c的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度答案:C
解析:由题干信息可知,水分交换达到平衡时,细胞a未发生变化,则其细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度;细胞b体积增大,则其细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度;细胞c发生了质壁分离,则其细胞液浓度小于外界蔗糖溶液的浓度。因此水分交换前,细胞液浓度大小关系为细胞b>细胞a>细胞c,A、B两项合理。由题意可知,水分交换达到平衡时,细胞a未发生变化,说明其细胞液浓度与外界蔗糖溶液的浓度相等。水分交换达到平衡时,细胞内外溶液浓度相等,细胞c失水导致外界蔗糖溶液的浓度减小,因此,水分交换平衡时,细胞c的细胞液浓度小于细胞a的细胞液浓度,C项不合理。细胞c发生了质壁分离,水分交换达到平衡时,其细胞液浓度与外界蔗糖溶液的浓度相等,D项合理。
4.(2023届湖南师大附中月考)将等量的猪红细胞分别放置在不同浓度的NaCl溶液中,一段时间后,红细胞体积和初始体积之比的曲线图如图所示。下列叙述不正确的是(　　) A.制备细胞膜时可将猪的红细胞置于蒸馏水中B.一段时间后,M处红细胞的吸水能力大于N处C.当细胞处于Q点时,形态正常,但仍有水分子进出细胞D.该实验体现了细胞膜具有一定流动性的结构特点
答案:B解析:分析题图可知:纵坐标表示红细胞体积与初始体积之比,该值等于1时,细胞不失水也不吸水;该值大于1时,红细胞吸水;该值小于1时,红细胞失水。制备细胞膜时可将猪的红细胞置于蒸馏水中,细胞会吸水涨破,得到纯净的细胞膜,A项正确;M处的红细胞所处NaCl溶液浓度小于N处的,M处的红细胞失水更少,M处的红细胞的吸水能力小于N处的,B项错误;当细胞处于Q点时,形态正常,说明细胞质的浓度等于外界溶液浓度,进出细胞的水分子相等,C项正确;细胞体积的变化体现了细胞膜具有一定流动性的结构特点,D项正确。
规律方法判断细胞吸水、失水的两种方法(1)通过比较细胞外溶液和细胞液的浓度大小来判断:当细胞外溶液浓度大于细胞液浓度时,细胞失水;当细胞外溶液浓度小于细胞液浓度时,细胞吸水;当细胞外溶液浓度与细胞液浓度相等时,细胞失水量和吸水量相等,水分子进出细胞处于动态平衡。(2)根据质量或长度变化(如萝卜条)来判断:若质量增加或长度变长,则吸水;反之则失水。
考向1 围绕实验原理和操作步骤,考查科学探究能力1.(2022浙江选考)“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下图所示。
下列叙述正确的是(　　)A.由实验结果推知,甲细胞是有活性的B.与甲细胞相比,乙细胞的细胞液浓度较低C.丙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:由题图可知,甲→乙→丙的过程分别是质壁分离和质壁分离复原。能发生质壁分离,说明原生质层具有选择透过性,进而说明甲细胞是有活性的,A项正确;发生质壁分离的原因是外界溶液浓度高于细胞液浓度,导致细胞失水,所以,与甲细胞相比,乙细胞的细胞液浓度较高,B项错误;由于有细胞壁的保护,丙细胞不会涨破,C项错误;根尖分生区细胞没有大液泡,质壁分离现象不明显,D项错误。
2.(2022石家庄期末)用2 ml/L的乙二醇溶液和2 ml/L的蔗糖溶液分别浸泡取自同一部位的植物表皮。每隔相同时间在显微镜下测量视野中若干个细胞的长度x和原生质体长度y(如图1),并计算x/y的平均值,得到图2所示结果。下列对结果曲线的分析,正确的是(　　)
A.2 ml/L的乙二醇溶液和2 ml/L的蔗糖溶液的渗透压相等B.A点之前比值不变,说明表皮细胞水分子进出平衡C.B点前表皮细胞的吸水能力逐渐减弱D.C点时乙二醇开始进入细胞,细胞开始发生质壁分离复原
答案:A解析:渗透压由单位体积内溶质微粒的含量决定,2 ml/L的乙二醇溶液和2 ml/L的蔗糖溶液的渗透压相等,A项正确;A点之前比值不变是因为失水较少,外界溶液浓度比细胞液高,水分子进出不平衡,B项错误;B点前表皮细胞失水增加,渗透压增大,吸水能力逐渐增强,C项错误;C点前乙二醇开始进入细胞,D项错误。
拓展归纳质壁分离及复原发生的条件
考向2 借助实验拓展应用,考查创新应用能力3.(2022湖南高考)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 ml/LB.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:根据甲组中原生质体的表面积随培养时间的增加而增大,说明甲组细胞吸水,细胞质浓度大于0.3 ml/L NaCl溶液的浓度,但细胞中NaCl浓度不确定,A项错误。
3 练高考·衍生训练
角度1 细胞的吸水和失水1.(2020全国高考Ⅱ卷)取某植物的成熟叶片,用打孔器获取叶圆片,等分成两份,分别放入质量浓度(单位为g/mL)相同的甲糖溶液和乙糖溶液中,得到甲、乙两个实验组(甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍)。水分交换达到平衡时,检测甲、乙两组溶液的质量浓度,发现甲组中甲糖溶液的质量浓度升高。在此期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换。据此判断下列说法错误的是(　　)A.甲组叶细胞吸收了甲糖溶液中的水使甲糖溶液的质量浓度升高B.若测得乙糖溶液的质量浓度不变,则乙组叶细胞的净吸水量为零C.若测得乙糖溶液的质量浓度降低,则乙组叶肉细胞可能发生了质壁分离D.若测得乙糖溶液的质量浓度升高,则叶细胞的净吸水量乙组大于甲组答案:D
解析:由题干可知,甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍,且甲、乙两组溶液的质量浓度相等,故甲糖溶液的物质的量浓度低于乙糖溶液,即甲糖溶液的渗透压小于乙糖溶液。甲糖溶液的质量浓度升高,说明叶细胞吸收了甲糖溶液中的水分,A项正确。若测得乙糖溶液的质量浓度不变,则说明乙糖溶液和叶细胞的水分进出达到平衡,B项正确。若测得乙糖溶液的质量浓度降低,则说明乙糖溶液的浓度高于细胞液浓度,叶肉细胞失水,发生质壁分离,C项正确。若测得乙糖溶液的质量浓度升高,则说明乙糖溶液的浓度低于细胞液浓度,叶细胞吸水,但由于甲糖溶液的渗透压低于乙糖溶液,故叶细胞的净吸水量乙组小于甲组,D项错误。
角度衍生(1)[2021湖南高考]1 ml/L NaCl溶液和1 ml/L蔗糖溶液的渗透压大小相等。(　×　)(2)[2021湖南高考]质壁分离复原过程中,细胞吸水能力逐渐降低。(　√　)(3)[2020山东高考]质壁分离过程中,黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小。(　×　)(4)[2019江苏高考]在蔗糖溶液中加入适量红墨水,可用于观察白洋葱鳞片叶表皮细胞的质壁分离。(　√　)
角度2 植物细胞质壁分离与复原2.(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,下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:由题图可知,蔗糖溶液①处理保卫细胞后,细胞的气孔开度变化不大,说明蔗糖溶液①的浓度与保卫细胞的细胞液浓度接近,保卫细胞由初始状态经过蔗糖溶液③处理后,细胞的气孔开度变大,说明细胞吸水,保卫细胞的细胞液浓度下降,因此③处理后保卫细胞细胞液浓度<①处理后保卫细胞细胞液浓度,A项错误,C项正确。用蔗糖溶液②处理细胞后,细胞的气孔开度变小,说明细胞失水,可观察到质壁分离现象,B项正确。由以上分析可知,蔗糖溶液①可以近似为保卫细胞的等渗溶液,蔗糖溶液②为保卫细胞的高渗溶液,蔗糖溶液③则为保卫细胞的低渗溶液,故三种蔗糖溶液的浓度高低为②>①>③,D项正确。
3.(2021重庆高考)在相同条件下,分别用不同浓度的蔗糖溶液处理洋葱鳞片叶表皮细胞,观察其质壁分离,再用清水处理后观察其质壁分离复原,实验结果如图。下列叙述错误的是(　　) A.T1组经蔗糖溶液处理后,有52%的细胞原生质层的收缩程度大于细胞壁B.各组蔗糖溶液中,水分子不能从蔗糖溶液进入细胞液C.T1和T2组经清水处理后,发生质壁分离的细胞均复原D.T3和T4组若持续用清水处理,质壁分离的细胞比例可能下降答案:B