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2025届高考 一轮复习 苏教版 水进出细胞的原理 课件(江苏版)
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这是一份2025届高考 一轮复习 苏教版 水进出细胞的原理 课件(江苏版)，共44页。PPT课件主要包含了关键·真题必刷等内容，欢迎下载使用。
(1)阐明细胞膜具有选择透过性。(2)实验：通过模拟实验探究膜的透性。(3)实验：探究植物细胞的吸水和失水。
通过模拟实验探究膜的透性
探究植物细胞的吸水和失水
考点一 通过模拟实验探究膜的透性
②分析上图乙可知：Δh产生的压强与水和蔗糖溶液产生的渗透压达到平衡，使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________。(2)条件及现象
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)______ 。(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______，发生__________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______外界清水的浓度，植物细胞吸水，发生______________现象。
1.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__________________________________________________________________________________________________________________________________________。
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)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__________________________________________________________________________________________________。
植物细胞的细胞壁有支持和保护作用
2.酶的特性可通过实验进行验证。现有质量分数为10%的淀粉溶液、质量分数为10%的蔗糖溶液、质量分数为10%的麦芽糖溶液、蔗糖酶溶液、清水、半透膜(只允许水分子通过)，长颈漏斗、烧杯、底部中央可放置半透膜的U形管各一个。请根据渗透作用的原理，选用一套装置设计实验，实验现象能支持酶的催化作用具有专一性，要体现等量原则等实验设计的基本原则。请写出最合理的实验思路及实验预期。____________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________。
实验思路：在底部中央放置半透膜的U形管两侧分别加入等量的蔗糖溶液和麦芽糖溶液，再在两侧各加入等量的蔗糖酶溶液， 适宜温度下放置一段时间后，观察两侧液面的变化。
实验预期：蔗糖溶液一侧液面明显升高，则支持酶的催化作用具有专一性(或麦芽糖溶液一侧液面明显降低，则支持酶的催化作用具有专一性)
考向1 围绕渗透作用的原理及应用，考查科学思维1.(2023·江苏南通质检)某同学设计渗透装置的实验如图所示(开始时状态)，烧杯中盛放有蒸馏水，图中猪膀胱膜允许单糖透过。倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液，一定时间后再加入蔗糖酶。该实验过程中最可能出现的是( )
A.漏斗中液面开始时先上升，加酶后即下降B.漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后下降C.加酶前后，在烧杯和漏斗中都可以检测出蔗糖D.加酶后可以在烧杯中检测出葡萄糖、果糖和蔗糖酶
解析 漏斗中液面开始时先上升，加入蔗糖酶后，发生水解反应，生成很多葡萄糖和果糖，漏斗中分子变多，而单糖分子进入烧杯需要一定的时间，所以液面应该继续上升，然后再下降，A错误，B正确；蔗糖不能透过半透膜，因此加酶前烧杯中检测不到蔗糖，加酶后，蔗糖被水解，在烧杯中也不会检测出蔗糖，C错误；加酶后可以在烧杯中检测出葡萄糖、果糖，而蔗糖酶是蛋白质，不能透过半透膜，D错误。
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)往稳定后的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。
考向2 结合动植物细胞吸水与失水，考查科学思维
2.(2023·江苏江阴阶段考)研究表明，植物叶片中气孔导度(即气孔张开的程度)与K＋、糖类等含量有关。K＋能在保卫细胞中大量积累，保卫细胞吸水后气孔导度增大，气孔张开，保卫细胞和气孔的结构如图所示。下列分析错误的是( )
A.水分经原生质层进入液泡增多，气孔导度逐渐变大B.气孔导度增加，有利于促进叶肉细胞中糖类的合成C.细胞膜上参与主动运输K＋的载体蛋白也具有催化ATP水解的作用D.随保卫细胞中K＋和糖类物质含量升高，细胞吸水能力减弱
解析 保卫细胞吸水，水分经原生质层进入液泡，气孔导度逐渐变大，A正确；气孔导度增加，有利于二氧化碳进入叶片内部，促进叶肉细胞中糖类的合成，B正确；细胞膜上参与主动运输(逆浓度梯度、需要载体和ATP供能)K＋的载体蛋白具有催化ATP水解的作用，C正确；随保卫细胞中K＋和糖类物质含量升高，细胞液浓度增大，细胞吸水能力增强，D错误。
3.(2023·江苏连云港调研，6)用浓度为2(ml·L－1)的乙二醇溶液和2(ml·L－1)的蔗糖溶液分别处理紫色洋葱鳞片叶外表皮，观察细胞质壁分离及复原现象，其原生质体体积变化情况如图1所示。下列相关说法错误的是( )
A.乙二醇和水跨膜运输的方式相同B.图2中a区域的颜色为紫色，且随质壁分离而逐渐加深C.图2中的细胞处于乙二醇溶液中，在180 s时溶液浓度大小为a＞b＞cD.在60～240 s，处于蔗糖溶液中细胞的细胞液浓度将缓慢增大后趋于稳定
解析 水分子的跨膜运输方式有两种，分别是自由扩散和协助扩散，乙二醇跨膜运输方式为自由扩散，A错误；a为紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液，颜色为紫色，且随质壁分离而逐渐加深，B正确；细胞壁为全透性结构，c处液体为乙二醇溶液，b处液体为细胞质，a处液体为细胞液，在180 s时，处于乙二醇溶液中的细胞吸水，说明溶液浓度大小为a＞b＞c，C正确；在60～240 s的过程中，处于蔗糖溶液中的原生质体相对体积先变小，后相对不变，说明紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞先失水，后水分子进出动态平衡了。该过程中，细胞液浓度因失水先缓慢增大，之后与外界溶液浓度相等趋于稳定，D正确。
考点二 探究植物细胞的吸水和失水
提醒 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。
(1)观察植物细胞质壁分离时，在低倍镜下无法观察到质壁分离现象。(2023·江苏卷，15D)( )提示 观察植物细胞质壁分离与复原实验时，使用低倍镜即可观察到明显的实验现象。(2)适当浓度蔗糖溶液处理新鲜黑藻叶装片，可先后观察到细胞质流动与质壁分离现象(2022·江苏卷，5B)( )(3)用0.3 g/mL蔗糖溶液处理的紫色洋葱鳞片叶外表皮装片，紫色的液泡逐渐变小，颜色逐渐变深。(2020·江苏卷，25B)( )
(4)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。(2019·江苏卷，22B)( )(5)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·全国乙卷，2D)( )(6)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·全国卷Ⅰ，4A)( )提示 根尖分生区细胞没有大液泡，不适合作此实验材料。
1.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？提示 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？提示 b逐渐变小，颜色逐渐加深。(3)c处的液体是什么？提示 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。
2.从溶液角度分析为什么发生质壁分离后不能复原？提示 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(ml·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。
3.从溶液角度分析发生质壁分离自动复原的原因是什么？提示 在一定浓度(溶质不能透过膜)的溶液中，只会发生质壁分离现象，不能发生质壁分离后自动复原现象(只有用清水或低渗溶液处理，方可复原)。但在一定浓度的溶液(如KNO3、甘油等)中，因溶质可透过细胞膜进入细胞，使细胞液浓度增大，可发生质壁分离后自动复原现象。
考向1 结合实验原理和步骤，考查科学思维
1.(2022·江苏南京、盐城期初调研)下图表示高等动、植物与原生生物细胞以三种不同的机制避免渗透膨胀。下列有关叙述正确的是( )
A.植物细胞吸水达到渗透平衡时，都会发生质壁分离现象B.三种细胞发生渗透吸水，均以细胞膜充当发生渗透所需的半透膜C.动物细胞避免渗透膨胀，不断将离子排出时，不需要载体蛋白协助D.若将原生生物置于低渗溶液中，其收缩泡的伸缩频率会加快
解析 成熟植物细胞在失水时会发生质壁分离，吸水达到渗透平衡时不会发生质壁分离现象，A错误；植物细胞发生渗透吸水的原理是原生质层相当于半透膜，B错误；动物细胞避免膨胀，需要载体蛋白协助将离子转运到细胞外，以减小细胞内液的渗透压，防止细胞渗透吸水涨破，C错误；若将原生动物置于低渗溶液中，其会通过收缩泡将多余的水排到细胞外，收缩泡的伸缩频率会加快，D正确。
2.(2021·湖南卷，3)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 ml/L NaCl溶液和1 ml/L蔗糖溶液的渗透压大小相等
解析 对农作物施肥过多，根细胞外土壤溶液浓度过高，会导致质壁分离，引起“烧苗”现象，A正确；质壁分离过程中，原生质层(由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质构成)与细胞壁分离，细胞膜可局部或全部脱离细胞壁，B正确；质壁分离复原过程中，细胞液浓度逐渐降低，吸水能力逐渐降低，C正确；1 ml/L NaCl溶液中，含1 ml/L的Na＋和1 ml/L的Cl－，即溶质微粒浓度为2 ml/L，而1 ml/L蔗糖溶液中，溶质为蔗糖分子，不可再拆分，故1 ml/L NaCl溶液的渗透压大于1 ml/L蔗糖溶液的渗透压，D错误。
3.(多选)(2023·江苏扬州中学期中)下列关于细胞的物质输入与输出的叙述，正确的是( )A.若将动物细胞置于低渗溶液中，可能会发生吸水涨破现象B.海带细胞通过主动运输积累碘离子等溶质，一般不会发生质壁分离C.小麦根尖成熟区细胞吸收矿质元素离子主要依赖渗透作用D.腌制果脯时，高浓度的蔗糖通过协助扩散进入水果细胞中
解析 动物细胞置于低渗溶液中会吸水，但不一定涨破，A正确；海带细胞通过主动运输积累碘离子等溶质，细胞液浓度较高，因而一般不会发生质壁分离，B正确；植物根尖成熟区细胞吸收矿质元素离子主要依赖于主动运输，C错误；腌制果脯时，由于外界浓度过高，导致细胞死亡，细胞膜失去选择透过性，故蔗糖以自由扩散方式进入细胞，D错误。
考向2 结合实验拓展应用，考查科学探究能力4.(2022·江苏无锡江阴月考)植物液泡膜上具有多种酶和转运蛋白，液泡中贮存着多种细胞代谢产物和多种酸性水解酶，糖类、盐类等物质的浓度往往很高。下列说法错误的是( )A.植物细胞发生质壁分离过程中，细胞液浓度低于细胞质基质浓度B.液泡内多种物质浓度较高与液泡膜具有选择透过性有关C.植物细胞吸水达到渗透平衡时，细胞内外溶液浓度可能不相等D.H2O通过通道蛋白时，需要与通道蛋白结合后，由液泡膜的一侧运输到另一侧
解析 植物细胞发生质壁分离过程中，细胞失水，细胞液浓度低于细胞质基质浓度低于外界溶液浓度，A正确；液泡膜具有选择透过性，可主动吸收所需物质，导致液泡内多种物质浓度较高，B正确；由于细胞壁的伸缩性小，当细胞处于清水中时，植物细胞吸水达到渗透平衡时，细胞液浓度可能大于外界溶液浓度，内外溶液浓度不相等，C正确；通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过，分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，D错误。
5.(2023·江苏镇江入学测试)我校生物兴趣小组的同学为了探究校园植物细胞的吸水和失水情况，选取大小相同、生理状态相似的红色月季花花瓣均分2组，将它们分别放置在甲乙两种溶液中，测得细胞失水量的变化如图1，液泡直径的变化如图2，下列叙述错误的是( )
A.图1乙曲线的形成过程中可能发生了物质的主动运输B.图2中曲线Ⅱ和图1中甲溶液中细胞失水量曲线对应C.第4分钟前甲溶液中花瓣细胞的失水速率小于乙溶液D.曲线走势不同的主要原因是甲、乙两种溶液的溶质不同
解析 据图分析：图1中甲曲线细胞失水量先增加后稳定，细胞发生质壁分离；乙曲线细胞失水量先增加后减少，细胞发生质壁分离及质壁分离复原。图2中Ⅰ曲线液泡先减小后变大，对应乙曲线；Ⅱ曲线液泡先减小后不变，对应甲曲线。结合分析可知，图1乙曲线的形成过程是细胞失水发生质壁分离，细胞可能通过主动运输吸收溶质离子，细胞液浓度增加，发生质壁分离的复原，A正确；分析题图2，Ⅰ液泡先变小后恢复到原样，为乙溶液中的变化曲线，Ⅱ液泡先变小后维持不变，为甲溶液中的变化曲线，B正确；据图1细胞失水的斜率可知，第4分钟前甲溶液中花瓣细胞的失水速率大于乙溶液，C错误；两条曲线的差异是甲、乙溶液溶质不同，但是浓度可能相同，甲溶液中溶质不能被细胞吸收，乙溶液中的溶质可以被细胞吸收，D正确。
1.(2023·全国甲卷，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( )
解析 用30%的蔗糖溶液处理之后，细胞失水，原生质体和液泡的体积都会减小，细胞液浓度上升；用清水处理之后，细胞吸水，原生质体和液泡的体积会扩大，细胞液浓度下降，A、B错误；当蔗糖溶液浓度超过细胞液浓度之后，随着所用蔗糖溶液浓度上升，细胞失水，原生质体和液泡体积下降，细胞液浓度上升，C正确，D错误。
2.(2021·江苏卷，12)采用紫色洋葱鳞片叶外表皮进行质壁分离实验，下列相关叙述正确的是( )A.用镊子撕取的外表皮，若带有少量的叶肉细胞仍可用于实验B.将外表皮平铺在洁净的载玻片上，直接用高倍镜观察细胞状态C.为尽快观察到质壁分离现象，应在盖玻片四周均匀滴加蔗糖溶液D.实验观察到许多无色细胞，说明紫色外表皮中有大量细胞含无色液泡
解析 叶肉细胞可以发生质壁分离，且细胞质中还含有叶绿体，而洋葱鳞片叶外表皮细胞呈紫色，所以即使洋葱鳞片叶外表皮上带有少量叶肉细胞，也不影响实验结果，A正确；显微镜的使用方法是先用低倍镜观察，再用高倍镜观察，且该实验只在低倍镜下观察，无需使用高倍镜，B错误；为尽快观察到质壁分离现象，应在盖玻片一侧滴加蔗糖溶液，另一侧用吸水纸引流，重复几次，洋葱细胞就浸泡在蔗糖溶液中，C错误；紫色外表皮细胞中有一个紫色大液泡，那些无色的细胞应该是鳞茎细胞，不是鳞片叶外表皮细胞，D错误。
3.(2022·全国甲卷，2)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
解析 三种细胞液浓度不同的植物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，细胞a体积未发生变化，细胞b体积增大，细胞c发生质壁分离，所以，水分交换前，细胞a的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度，细胞c的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正确；细胞c的质壁分离过程中，细胞液中水分子进入蔗糖溶液，使蔗糖溶液比最初蔗糖溶液浓度小，由题干信息“细胞a在蔗糖溶液中未发生变化”可知，细胞a的细胞液浓度与最初蔗糖溶液浓度相等，而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，故水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度小于细胞a的细胞液浓度，C错误，D正确。
4.(2021·重庆卷，20)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，实验结果见下图。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
(1)阐明细胞膜具有选择透过性。(2)实验：通过模拟实验探究膜的透性。(3)实验：探究植物细胞的吸水和失水。
通过模拟实验探究膜的透性
探究植物细胞的吸水和失水
考点一 通过模拟实验探究膜的透性
②分析上图乙可知：Δh产生的压强与水和蔗糖溶液产生的渗透压达到平衡，使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________。(2)条件及现象
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)______ 。(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______，发生__________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______外界清水的浓度，植物细胞吸水，发生______________现象。
1.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__________________________________________________________________________________________________________________________________________。
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)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__________________________________________________________________________________________________。
植物细胞的细胞壁有支持和保护作用
2.酶的特性可通过实验进行验证。现有质量分数为10%的淀粉溶液、质量分数为10%的蔗糖溶液、质量分数为10%的麦芽糖溶液、蔗糖酶溶液、清水、半透膜(只允许水分子通过)，长颈漏斗、烧杯、底部中央可放置半透膜的U形管各一个。请根据渗透作用的原理，选用一套装置设计实验，实验现象能支持酶的催化作用具有专一性，要体现等量原则等实验设计的基本原则。请写出最合理的实验思路及实验预期。____________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________。
实验思路：在底部中央放置半透膜的U形管两侧分别加入等量的蔗糖溶液和麦芽糖溶液，再在两侧各加入等量的蔗糖酶溶液， 适宜温度下放置一段时间后，观察两侧液面的变化。
实验预期：蔗糖溶液一侧液面明显升高，则支持酶的催化作用具有专一性(或麦芽糖溶液一侧液面明显降低，则支持酶的催化作用具有专一性)
考向1 围绕渗透作用的原理及应用，考查科学思维1.(2023·江苏南通质检)某同学设计渗透装置的实验如图所示(开始时状态)，烧杯中盛放有蒸馏水，图中猪膀胱膜允许单糖透过。倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液，一定时间后再加入蔗糖酶。该实验过程中最可能出现的是( )
A.漏斗中液面开始时先上升，加酶后即下降B.漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后下降C.加酶前后，在烧杯和漏斗中都可以检测出蔗糖D.加酶后可以在烧杯中检测出葡萄糖、果糖和蔗糖酶
解析 漏斗中液面开始时先上升，加入蔗糖酶后，发生水解反应，生成很多葡萄糖和果糖，漏斗中分子变多，而单糖分子进入烧杯需要一定的时间，所以液面应该继续上升，然后再下降，A错误，B正确；蔗糖不能透过半透膜，因此加酶前烧杯中检测不到蔗糖，加酶后，蔗糖被水解，在烧杯中也不会检测出蔗糖，C错误；加酶后可以在烧杯中检测出葡萄糖、果糖，而蔗糖酶是蛋白质，不能透过半透膜，D错误。
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)往稳定后的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。
考向2 结合动植物细胞吸水与失水，考查科学思维
2.(2023·江苏江阴阶段考)研究表明，植物叶片中气孔导度(即气孔张开的程度)与K＋、糖类等含量有关。K＋能在保卫细胞中大量积累，保卫细胞吸水后气孔导度增大，气孔张开，保卫细胞和气孔的结构如图所示。下列分析错误的是( )
A.水分经原生质层进入液泡增多，气孔导度逐渐变大B.气孔导度增加，有利于促进叶肉细胞中糖类的合成C.细胞膜上参与主动运输K＋的载体蛋白也具有催化ATP水解的作用D.随保卫细胞中K＋和糖类物质含量升高，细胞吸水能力减弱
解析 保卫细胞吸水，水分经原生质层进入液泡，气孔导度逐渐变大，A正确；气孔导度增加，有利于二氧化碳进入叶片内部，促进叶肉细胞中糖类的合成，B正确；细胞膜上参与主动运输(逆浓度梯度、需要载体和ATP供能)K＋的载体蛋白具有催化ATP水解的作用，C正确；随保卫细胞中K＋和糖类物质含量升高，细胞液浓度增大，细胞吸水能力增强，D错误。
3.(2023·江苏连云港调研，6)用浓度为2(ml·L－1)的乙二醇溶液和2(ml·L－1)的蔗糖溶液分别处理紫色洋葱鳞片叶外表皮，观察细胞质壁分离及复原现象，其原生质体体积变化情况如图1所示。下列相关说法错误的是( )
A.乙二醇和水跨膜运输的方式相同B.图2中a区域的颜色为紫色，且随质壁分离而逐渐加深C.图2中的细胞处于乙二醇溶液中，在180 s时溶液浓度大小为a＞b＞cD.在60～240 s，处于蔗糖溶液中细胞的细胞液浓度将缓慢增大后趋于稳定
解析 水分子的跨膜运输方式有两种，分别是自由扩散和协助扩散，乙二醇跨膜运输方式为自由扩散，A错误；a为紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液，颜色为紫色，且随质壁分离而逐渐加深，B正确；细胞壁为全透性结构，c处液体为乙二醇溶液，b处液体为细胞质，a处液体为细胞液，在180 s时，处于乙二醇溶液中的细胞吸水，说明溶液浓度大小为a＞b＞c，C正确；在60～240 s的过程中，处于蔗糖溶液中的原生质体相对体积先变小，后相对不变，说明紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞先失水，后水分子进出动态平衡了。该过程中，细胞液浓度因失水先缓慢增大，之后与外界溶液浓度相等趋于稳定，D正确。
考点二 探究植物细胞的吸水和失水
提醒 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。
(1)观察植物细胞质壁分离时，在低倍镜下无法观察到质壁分离现象。(2023·江苏卷，15D)( )提示 观察植物细胞质壁分离与复原实验时，使用低倍镜即可观察到明显的实验现象。(2)适当浓度蔗糖溶液处理新鲜黑藻叶装片，可先后观察到细胞质流动与质壁分离现象(2022·江苏卷，5B)( )(3)用0.3 g/mL蔗糖溶液处理的紫色洋葱鳞片叶外表皮装片，紫色的液泡逐渐变小，颜色逐渐变深。(2020·江苏卷，25B)( )
(4)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。(2019·江苏卷，22B)( )(5)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·全国乙卷，2D)( )(6)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·全国卷Ⅰ，4A)( )提示 根尖分生区细胞没有大液泡，不适合作此实验材料。
1.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？提示 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？提示 b逐渐变小，颜色逐渐加深。(3)c处的液体是什么？提示 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。
2.从溶液角度分析为什么发生质壁分离后不能复原？提示 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(ml·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。
3.从溶液角度分析发生质壁分离自动复原的原因是什么？提示 在一定浓度(溶质不能透过膜)的溶液中，只会发生质壁分离现象，不能发生质壁分离后自动复原现象(只有用清水或低渗溶液处理，方可复原)。但在一定浓度的溶液(如KNO3、甘油等)中，因溶质可透过细胞膜进入细胞，使细胞液浓度增大，可发生质壁分离后自动复原现象。
考向1 结合实验原理和步骤，考查科学思维
1.(2022·江苏南京、盐城期初调研)下图表示高等动、植物与原生生物细胞以三种不同的机制避免渗透膨胀。下列有关叙述正确的是( )
A.植物细胞吸水达到渗透平衡时，都会发生质壁分离现象B.三种细胞发生渗透吸水，均以细胞膜充当发生渗透所需的半透膜C.动物细胞避免渗透膨胀，不断将离子排出时，不需要载体蛋白协助D.若将原生生物置于低渗溶液中，其收缩泡的伸缩频率会加快
解析 成熟植物细胞在失水时会发生质壁分离，吸水达到渗透平衡时不会发生质壁分离现象，A错误；植物细胞发生渗透吸水的原理是原生质层相当于半透膜，B错误；动物细胞避免膨胀，需要载体蛋白协助将离子转运到细胞外，以减小细胞内液的渗透压，防止细胞渗透吸水涨破，C错误；若将原生动物置于低渗溶液中，其会通过收缩泡将多余的水排到细胞外，收缩泡的伸缩频率会加快，D正确。
2.(2021·湖南卷，3)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 ml/L NaCl溶液和1 ml/L蔗糖溶液的渗透压大小相等
解析 对农作物施肥过多，根细胞外土壤溶液浓度过高，会导致质壁分离，引起“烧苗”现象，A正确；质壁分离过程中，原生质层(由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质构成)与细胞壁分离，细胞膜可局部或全部脱离细胞壁，B正确；质壁分离复原过程中，细胞液浓度逐渐降低，吸水能力逐渐降低，C正确；1 ml/L NaCl溶液中，含1 ml/L的Na＋和1 ml/L的Cl－，即溶质微粒浓度为2 ml/L，而1 ml/L蔗糖溶液中，溶质为蔗糖分子，不可再拆分，故1 ml/L NaCl溶液的渗透压大于1 ml/L蔗糖溶液的渗透压，D错误。
3.(多选)(2023·江苏扬州中学期中)下列关于细胞的物质输入与输出的叙述，正确的是( )A.若将动物细胞置于低渗溶液中，可能会发生吸水涨破现象B.海带细胞通过主动运输积累碘离子等溶质，一般不会发生质壁分离C.小麦根尖成熟区细胞吸收矿质元素离子主要依赖渗透作用D.腌制果脯时，高浓度的蔗糖通过协助扩散进入水果细胞中
解析 动物细胞置于低渗溶液中会吸水，但不一定涨破，A正确；海带细胞通过主动运输积累碘离子等溶质，细胞液浓度较高，因而一般不会发生质壁分离，B正确；植物根尖成熟区细胞吸收矿质元素离子主要依赖于主动运输，C错误；腌制果脯时，由于外界浓度过高，导致细胞死亡，细胞膜失去选择透过性，故蔗糖以自由扩散方式进入细胞，D错误。
考向2 结合实验拓展应用，考查科学探究能力4.(2022·江苏无锡江阴月考)植物液泡膜上具有多种酶和转运蛋白，液泡中贮存着多种细胞代谢产物和多种酸性水解酶，糖类、盐类等物质的浓度往往很高。下列说法错误的是( )A.植物细胞发生质壁分离过程中，细胞液浓度低于细胞质基质浓度B.液泡内多种物质浓度较高与液泡膜具有选择透过性有关C.植物细胞吸水达到渗透平衡时，细胞内外溶液浓度可能不相等D.H2O通过通道蛋白时，需要与通道蛋白结合后，由液泡膜的一侧运输到另一侧
解析 植物细胞发生质壁分离过程中，细胞失水，细胞液浓度低于细胞质基质浓度低于外界溶液浓度，A正确；液泡膜具有选择透过性，可主动吸收所需物质，导致液泡内多种物质浓度较高，B正确；由于细胞壁的伸缩性小，当细胞处于清水中时，植物细胞吸水达到渗透平衡时，细胞液浓度可能大于外界溶液浓度，内外溶液浓度不相等，C正确；通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过，分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，D错误。
5.(2023·江苏镇江入学测试)我校生物兴趣小组的同学为了探究校园植物细胞的吸水和失水情况，选取大小相同、生理状态相似的红色月季花花瓣均分2组，将它们分别放置在甲乙两种溶液中，测得细胞失水量的变化如图1，液泡直径的变化如图2，下列叙述错误的是( )
A.图1乙曲线的形成过程中可能发生了物质的主动运输B.图2中曲线Ⅱ和图1中甲溶液中细胞失水量曲线对应C.第4分钟前甲溶液中花瓣细胞的失水速率小于乙溶液D.曲线走势不同的主要原因是甲、乙两种溶液的溶质不同
解析 据图分析：图1中甲曲线细胞失水量先增加后稳定，细胞发生质壁分离；乙曲线细胞失水量先增加后减少，细胞发生质壁分离及质壁分离复原。图2中Ⅰ曲线液泡先减小后变大，对应乙曲线；Ⅱ曲线液泡先减小后不变，对应甲曲线。结合分析可知，图1乙曲线的形成过程是细胞失水发生质壁分离，细胞可能通过主动运输吸收溶质离子，细胞液浓度增加，发生质壁分离的复原，A正确；分析题图2，Ⅰ液泡先变小后恢复到原样，为乙溶液中的变化曲线，Ⅱ液泡先变小后维持不变，为甲溶液中的变化曲线，B正确；据图1细胞失水的斜率可知，第4分钟前甲溶液中花瓣细胞的失水速率大于乙溶液，C错误；两条曲线的差异是甲、乙溶液溶质不同，但是浓度可能相同，甲溶液中溶质不能被细胞吸收，乙溶液中的溶质可以被细胞吸收，D正确。
1.(2023·全国甲卷，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( )
解析 用30%的蔗糖溶液处理之后，细胞失水，原生质体和液泡的体积都会减小，细胞液浓度上升；用清水处理之后，细胞吸水，原生质体和液泡的体积会扩大，细胞液浓度下降，A、B错误；当蔗糖溶液浓度超过细胞液浓度之后，随着所用蔗糖溶液浓度上升，细胞失水，原生质体和液泡体积下降，细胞液浓度上升，C正确，D错误。
2.(2021·江苏卷，12)采用紫色洋葱鳞片叶外表皮进行质壁分离实验，下列相关叙述正确的是( )A.用镊子撕取的外表皮，若带有少量的叶肉细胞仍可用于实验B.将外表皮平铺在洁净的载玻片上，直接用高倍镜观察细胞状态C.为尽快观察到质壁分离现象，应在盖玻片四周均匀滴加蔗糖溶液D.实验观察到许多无色细胞，说明紫色外表皮中有大量细胞含无色液泡
解析 叶肉细胞可以发生质壁分离，且细胞质中还含有叶绿体，而洋葱鳞片叶外表皮细胞呈紫色，所以即使洋葱鳞片叶外表皮上带有少量叶肉细胞，也不影响实验结果，A正确；显微镜的使用方法是先用低倍镜观察，再用高倍镜观察，且该实验只在低倍镜下观察，无需使用高倍镜，B错误；为尽快观察到质壁分离现象，应在盖玻片一侧滴加蔗糖溶液，另一侧用吸水纸引流，重复几次，洋葱细胞就浸泡在蔗糖溶液中，C错误；紫色外表皮细胞中有一个紫色大液泡，那些无色的细胞应该是鳞茎细胞，不是鳞片叶外表皮细胞，D错误。
3.(2022·全国甲卷，2)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
解析 三种细胞液浓度不同的植物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，细胞a体积未发生变化，细胞b体积增大，细胞c发生质壁分离，所以，水分交换前，细胞a的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度，细胞c的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正确；细胞c的质壁分离过程中，细胞液中水分子进入蔗糖溶液，使蔗糖溶液比最初蔗糖溶液浓度小，由题干信息“细胞a在蔗糖溶液中未发生变化”可知，细胞a的细胞液浓度与最初蔗糖溶液浓度相等，而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，故水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度小于细胞a的细胞液浓度，C错误，D正确。
4.(2021·重庆卷，20)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，实验结果见下图。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
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