2025届高三生物一轮复习课件第7讲：水进出细胞的原理

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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.(2024·广东梅州市调研)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
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.(2021·广东卷，13)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
3.(2024·广州市期末)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
考点二　探究植物细胞的吸水和失水
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)( )(2)质壁分离过程中，黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小。(2020·山东卷，3C)( )质壁分离过程中，细胞液浓度增大，吸水能力增大。(3)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)( )根尖分生区细胞没有大液泡，不适合作此实验材料。
(4)需要高倍显微镜下才能观察到洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离。(2019·海南卷，7C)( )整个实验过程只需低倍镜即可。(5)用黑藻叶片进行质壁分离实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察。(2014·全国卷Ⅰ，4B)( )黑藻叶肉细胞液泡无颜色，叶绿体的存在有利于实验现象的观察。
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？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？b逐渐变小，颜色逐渐加深。(3)c处的液体是什么？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？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？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·浙江6月选考，11)“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
2.(2024·广东惠州调研)在观察某植物细胞的质壁分离及质壁分离复原实验中，依次观察到的结果示意图如下，其中①②指细胞结构。下列叙述正确的是(　　)
A.甲状态时不存在水分子跨膜运输进出细胞的现象B.甲→乙变化的原因之一是结构①的伸缩性比结构②的伸缩性大C.乙→丙的变化是由外界溶液浓度小于细胞液浓度所致D.细胞发生渗透作用至丙状态，一段时间后该细胞会破裂
3.(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
考向2　结合实验拓展应用，考查科学探究能力4.(2024·广东惠州调研)基于对植物细胞质壁分离原理的理解判断，下列各项无法通过质壁分离实验证明的是(　　)A.成熟植物细胞的死活B.原生质层比细胞壁伸缩性大C.成熟的植物细胞能进行渗透吸水D.水分子可以通过通道蛋白进入细胞
5.(2024·吉林长春质检)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
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(　　)
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
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
4.(2023·重庆卷，7)某兴趣小组利用如图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摄氏度)后透析袋内、外均不出现砖红色。下列叙述正确的是(　　)