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人教版 (新课标)必修1《分子与细胞》第1节 物质跨膜运输的实例练习
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这是一份人教版 (新课标)必修1《分子与细胞》第1节 物质跨膜运输的实例练习，共14页。
[目标导读] 1.分析教材P60“问题探讨”，了解渗透现象的发生条件和机理。2.结合图4－1，分析动物细胞的渗透作用。3.结合教材P61～63质壁分离和复原实验，分析植物细胞的吸水和失水。4.阅读教材P63～64资料分析，了解物质跨膜运输的其他实例，理解选择透过性膜的含义。
[重难点击] 1.渗透作用的发生条件和机理。2.探究植物细胞的吸水和失水实验。
一 渗透现象及其解释
在一个长颈漏斗的漏斗口外密封上一层玻璃纸，往漏斗内注入蔗糖溶液，然后将漏斗浸入盛有清水的烧杯中，使漏斗管内外的液面高度相等。过一段时间后会出现漏斗管内液面上升的现象，这就是渗透现象。结合下图分析渗透现象的发生条件和原理。
1.发生条件：如果将半透膜换成纱布，渗透现象将不会(会、不会)发生；如果漏斗内也注入清水(或烧杯内也注入同样浓度的蔗糖溶液)，渗透现象将不会(会、不会)发生。这说明渗透现象发生需要两个条件：半透膜和浓度差。
2.渗透现象的原理：以半透膜为界面，单位体积清水中的水分子数多于蔗糖溶液中的水分子数，所以在单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子数多于由蔗糖溶液进入清水中的水分子数。因此，一段时间后，漏斗管内的液面会上升。
3.图中的液面高度差H会不会一直升高，为什么？
答案 不会。长颈漏斗中的液面升高时，液体产生的静水压也随之变大，当静水压增大到和渗透压相等时(二者的方向相反，静水压向外、渗透压向内)，通过半透膜进出长颈漏斗的水分子数相等，因此，液面就不再升高了。
4.当液面不再升高时，长颈漏斗内外液体的浓度相等吗？
答案 不相等。当水分子进出达到动态平衡时，长颈漏斗中溶液浓度仍高于烧杯中的液体浓度。
5.如果增加蔗糖溶液的浓度，最终形成的液面高度差H会增大。
小贴士 1半透膜是指某些物质可以透过，而另一些物质不能透过的多孔性薄膜。能否透过半透膜往往取决于分子直径的大小和膜上小孔直径的大小。
2此处的溶液浓度指的是物质的量浓度而非质量浓度。
归纳提炼
1.渗透系统的组成
(1)半透膜；(2)膜两侧存在浓度差。
2.扩散作用和渗透作用的关系
物质从高浓度一侧向低浓度一侧的运动称为扩散作用。渗透作用是一种特殊方式的扩散，它是指水分子或其他溶剂分子通过半透膜(或选择透过性膜)进行的扩散。
3.渗透作用的原理
活学活用
1.“人造细胞”是用羊皮纸或火棉胶等半透性膜材料做成的一个密闭的囊，囊里面装了等量的不同浓度的蔗糖溶液。假设有三个这样的“人造细胞”，分别用A、B、C表示，它们的蔗糖溶液浓度分别是10%、20%和30%。其中A、B细胞的外面套一金属网笼，C细胞的外面没有套金属网笼，如图把三个“人造细胞”同时放在浓度为15%的蔗糖溶液的玻璃槽中，据图回答下列问题：
(1)经过一段时间后，三个“细胞”的变化分别是( )
A.A变大，B稍微变小，C不变
B.A变小，B稍微变大，C不变
C.A变小，B稍微变大，C变大
D.A变大，B稍微变小，C变大
(2)一段时间后，A、B的体积不再变化，此时A内蔗糖溶液的浓度和外界蔗糖溶液的浓度相比________(较高、较低、相等)。B内蔗糖溶液的浓度和外界蔗糖溶液的浓度相比________。
(3)若将C浸入玻璃槽后，每隔半小时称量一次重量，下列坐标曲线中，能正确表示测试结果的是( )
问题导析 (1)A细胞内的蔗糖溶液浓度为10%，而A细胞外的蔗糖溶液浓度为15%，所以A细胞会失水变小。
(2)B细胞内的蔗糖溶液浓度为20%，而B细胞外的蔗糖溶液浓度为15%，所以B细胞会吸水，但由于B细胞的外面套一金属网笼，所以B细胞的体积稍微变大。
(3)C细胞内的蔗糖溶液浓度为30%，而C细胞外的蔗糖溶液浓度为15%，所以C细胞会吸水，由于C细胞的外面没有套一金属网笼，所以C细胞的体积变大。
答案 (1)C (2)相等 较高 (3)B
解析 (1)由于水分能够通过半透膜由低浓度向高浓度溶液渗透，因此可以判断A失水体积缩小，B和C会吸水膨胀，但由于B的外面套有金属网笼，体积会被限制在金属网笼的大小范围内，只是稍微变大。(2) A体积不再变化时，说明此时A内蔗糖溶液的浓度和外界蔗糖溶液的浓度相等，水分进出平衡，而B的体积只能稍微增大，内部的蔗糖溶液浓度仍然高。(3)开始时，水分进入C中的较多，C体积增加，重量也增加，当内外液体浓度相等时，水分进出平衡，C的重量不再增加。
二 细胞的吸水和失水
细胞也具有类似于渗透装置的结构，也能发生渗透作用，阅读教材P60～63内容，结合动植物细胞的结构特点，探究以下内容：
1.哺乳动物红细胞在不同浓度溶液中的形态变化
动物细胞没有细胞壁，也没有大液泡，动物细胞的细胞膜相当于半透膜。
(1)当外界溶液浓度>细胞质浓度时，细胞失水皱缩。
(2)当外界溶液浓度<细胞质浓度时，细胞吸水膨胀，直至涨破。
(3)当外界溶液浓度＝细胞质浓度时，水分进出细胞处于动态平衡，细胞形态基本不变。
2.植物细胞的渗透系统构成
(1)植物细胞的细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质，称为原生质层，具有选择透过性，相当于一层半透膜。
(2)植物细胞内的液体环境主要是指液泡内部的细胞液。当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，植物细胞会失水；当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，植物细胞会吸水。
3.植物细胞的吸水和失水实验
质壁分离与复原是植物细胞失水和吸水的实验证据，请结合教材P61～63内容，完成实验过程并讨论提出的问题。
(1)实验材料：紫色的洋葱鳞片叶。
(2)实验原理
①成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。
②原生质层的内侧细胞液与外界溶液可形成浓度差。
③原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大。
(3)实验试剂：质量浓度为0.3_g/mL的蔗糖溶液，清水。
(4)实验过程
(5)实验结论
①当细胞液浓度<外界溶液浓度时，细胞失水，原生质层和细胞壁分离，发生质壁分离。
②发生质壁分离的细胞，当细胞液浓度>外界溶液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。
小贴士 (1)实验成功的关键是实验材料的选择，必须选择有大液泡并有颜色的植物细胞，便于在显微镜下观察。
(2)质壁分离和质壁分离复原中水分子移动是双向的，结果是双向水分子运动的差别所导致的现象。
(3)质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间充满的是浓度降低的外界溶液，因为细胞壁是全透性的，且有水分子通过原生质层渗出来。
(4)若用50%蔗糖溶液做实验，能发生质壁分离但不能复原，因为细胞过度失水而死亡。
(5)若用尿素、乙二醇、KNO3、NaCl做实验会出现自动复原现象，因这些物质会转移到细胞内而引起细胞液浓度升高。
归纳提炼
活学活用
2.在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中，某同学在视野中看到生活着的洋葱表皮细胞正处于如图所示的状态。a、b表示该部位的溶液浓度，由此可推测( )
A.a>b，细胞渗透吸水
B.a＝b，渗透系统保持动态平衡
C.aD.上述三种情况都有可能
问题导析 (1)图中a为细胞液，b为外界溶液，二者之间为原生质层。
(2)若细胞渗透失水，则a(3)若细胞渗透吸水，则a>b。
(4)若细胞水分子的进出处于动态平衡，则a＝b。
答案 D
解析 图示细胞正处于“质壁分离”状态，要注意此状态的下一步可以是液泡继续增大，也可以是液泡继续变小，也可以是液泡不发生变化。该细胞可能正处于质壁分离过程中，也可能处于质壁分离后的动态平衡过程中，也可能正处在发生质壁分离复原的过程中，故答案D正确。
三 物质跨膜运输的其他实例
细胞的吸水和失水是水分子顺相对含量的梯度跨膜运输的过程，其他物质的跨膜运输有什么特点呢？请阅读教材P63～64内容，结合下列材料分析：
1.观察水稻和番茄对无机盐的吸收示意图，分析：
(1)据图，番茄吸收Mg2＋、Ca2＋多，吸收SiOeq \\al(4－,4)少；水稻吸收SiOeq \\al(4－,4)多，而吸收Mg2＋、Ca2＋少。说明不同植物细胞对同一无机盐离子的吸收不同，同一植物细胞对不同无机盐离子的吸收不同，植物细胞对无机盐离子的吸收具有选择性。
(2)水稻培养液中的Mg2＋、Ca2＋的浓度有所上升，对此下列的两种解释哪种合理( B )
A.水稻根细胞不吸收Ca2＋、Mg2＋，而且分泌了大量的Ca2＋、Mg2＋，使其浓度升高
B.水稻根细胞吸收Ca2＋、Mg2＋的速率较吸收水的速率低，使这两种离子的浓度升高
(3)由此说明植物对水和无机盐离子的吸收有什么关系？
答案 植物对水和无机盐的吸收是两个相对独立的过程。
2.甲状腺细胞内的碘浓度比外界高很多，但甲状腺细胞仍能从外界吸收碘，这一事实说明了什么？
答案 物质的跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的，有时可以逆相对含量梯度进行运输。
3.根据探究点二和三的实例可以看出，细胞膜和其他生物膜可以让水分子自由通过，一些离子和小分子也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过，可以说细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜。
归纳提炼
半透膜、选择透过性膜的比较
(1)区别：①半透膜是无生命的物理性膜，是指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小。②选择透过性膜是具有生命的生物膜，载体蛋白的存在决定了其对不同物质是否吸收的选择性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。
(2)共性：都允许水分子自由通过，而不允许大分子物质通过。
活学活用
3.用相同的完全培养液，在相同条件下分别培养水稻和番茄幼苗。在两者的吸水率几乎相同的情况下，72 h后原培养液中部分离子浓度发生了如下表所示的变化(表中数据为72 h后溶液中部分离子浓度占实验开始时的百分比)。分析下表不能得出的结论是( )
A.不同植物对同一离子的需要量是不同的
B.与番茄相比，水稻对SiOeq \\al(4－,4)的需要量大，对Ca2＋的需要量小
C.不同植物根尖细胞膜上载体蛋白的种类和数量是不同的
D.植物对各种离子的吸收速率与溶液中离子的浓度有关
答案 D
解析 由表中每一列数据分析可知，不同植物对同种离子的需要量及同一植物对不同离子的需要量不同。水稻吸收的SiOeq \\al(4－,4)多，吸收Ca2＋、Mg2＋少，这体现了植物对无机盐离子的吸收具有选择性，其原因在于不同植物根尖细胞膜上载体蛋白的种类和数量是不同的，因此选项A、B、C正确。选项D所表述的内容不能从表中数据得出。
当堂检测
1.植物体内有三个相邻的细胞a、b、c，已知它们的细胞液浓度大小关系是a>b>c，那么它们三者之间水分渗透的方向表示正确的是( )
答案 C
解析 细胞液的浓度高，则吸水能力强，a细胞液浓度最高，c细胞液浓度最低，b介于a、c之间，因此选C。
2.将紫色洋葱鳞片叶表皮浸润在 0.3 g/mL 的蔗糖溶液中，1 分钟后进行显微观察，结果见右图。下列叙述错误的是( )
A.图中 L 是细胞壁，M 是液泡，N 是细胞质
B.将视野中的细胞浸润在清水中，原生质体会逐渐复原
C.该实验说明细胞膜与细胞壁在物质透过性上存在显著差异
D.洋葱根尖分生区细胞不宜作为该实验的实验材料
答案 A
解析 题干所示图像为洋葱鳞片叶表皮细胞发生质壁分离后的图像，L 为细胞壁，M 为液泡，N 为细胞壁和细胞膜之间的物质，不是细胞质。将该细胞浸润在清水中，清水浓度小于细胞液浓度，则细胞吸水，发生质壁分离复原现象。质量浓度为0.3 g/mL 的蔗糖溶液可透过细胞壁进入细胞，但不能透过细胞膜，说明二者在物质透过性上存在显著差异。洋葱根尖分生区细胞无大液泡，不能发生质壁分离现象，故不能作为该实验的实验材料。
3.最能证明植物细胞发生渗透作用原理的实验是( )
A.将萎蔫的青菜放入清水中会变得硬挺
B.将根尖细胞放入清水中会吸水
C.将土豆放入盐水中会变软
D.观察洋葱表皮细胞的质壁分离和复原
答案 D
4.成熟的植物细胞具有中央大液泡，可与外界溶液构成渗透系统进行渗透吸水或渗透失水。如图甲表示渗透装置吸水示意图，图乙表示图甲中液面上升的高度与时间的关系，图丙表示成熟植物细胞在某外界溶液中的一种状态(此时细胞有活性)。请据图回答下列问题：
(1)由图甲漏斗液面上升可知，实验初始时c两侧浓度大小是a______b。由图乙可知漏斗中溶液吸水速率在__________，最终液面不再上升，当液面不再上升时，c两侧浓度大小是a______b。
(2)图丙中相当于图甲中c结构的是________(填序号)，结构②中充满的液体是__________。此时细胞液的浓度与外界溶液的浓度大小关系是________。
A.细胞液>外界溶液 B.细胞液<外界溶液
C.细胞液＝外界溶液 D.都有可能
(3)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入清水中，发现细胞液泡体积增大，说明细胞在渗透吸水，细胞能否无限吸水？________，原因是__________________________________。
(4)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入低浓度的蔗糖溶液中，发现细胞液泡体积也在增大。当液泡体积不再增大时，细胞液浓度是否一定和外界溶液浓度相等？__________。
答案 (1)＜ 下降 ＜ (2)③④⑤ 外界溶液 D (3)不能 细胞壁对原生质层有支持和保护的作用
(4)不一定
40分钟课时作业
基础过关
知识点一 渗透作用
1.把体积与质量百分比浓度相同的葡萄糖和蔗糖溶液用半透膜(允许溶剂和葡萄糖通过，不允许蔗糖通过)隔开(如右图)，一段时间后液面的情况是( )
A.甲高于乙
B.乙高于甲
C.先甲高于乙，后乙高于甲
D.先甲低于乙，后乙低于甲
答案 C
解析 在体积与质量百分比浓度相同的情况下，因为葡萄糖分子是单糖，蔗糖分子是二糖，所以同样的体积内葡萄糖分子数目多于蔗糖分子，即单位体积内半透膜甲侧的水分子数少于乙侧，水分整体表现为由乙向甲流动，导致甲侧液面越来越高，后来甲侧的葡萄糖通过半透膜进入乙侧，导致乙侧溶液浓度越来越高，水分子又从甲侧流向乙侧，最终表现为乙液面高于甲液面。
2.小明用玻璃槽、饱和蔗糖溶液和清水做成如图所示的实验装置，进行生物膜通透性的模拟实验。甲、乙两槽间的隔板中央圆圈为玻璃纸，玻璃纸是一种半透膜，蔗糖分子不能透过，而水分子能自由通过。几小时后，发现( )
A.甲槽内水的体积减少 B.乙槽内溶液的体积减少
C.甲槽内水的体积无变化 D.乙槽内水的体积无变化
答案 A
解析 玻璃纸是半透膜，水分总体由清水向饱和蔗糖溶液渗透，所以甲槽内水的体积减少，乙槽内溶液的体积增多。
知识点二 细胞的吸水和失水
3.将人的口腔上皮细胞转移至不同浓度(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)的三种蔗糖溶液中，结果在Ⅰ中口腔上皮细胞形态不变，在Ⅱ中口腔上皮细胞皱缩，在Ⅲ中口腔上皮细胞破裂，则这三种蔗糖溶液的浓度是( )
A.Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ B.Ⅱ>Ⅰ>Ⅲ
C.Ⅰ＜Ⅱ＜Ⅲ D.Ⅰ＜Ⅲ＜Ⅱ
答案 B
解析 动物细胞在高浓度溶液中会皱缩，在低浓度溶液中会涨破，在等渗溶液中形态不变，所以Ⅱ>Ⅰ>Ⅲ。
4.若右图表示植物细胞渗透作用的图解，下列说法中错误的是( )
A.植物细胞的原生质层相当于一层半透膜
B.一定条件下，活的、成熟的植物细胞能发生渗透失水或吸水
C.当溶液浓度甲＝乙时，细胞处于动态平衡状态，不发生渗透作用
D.当溶液浓度甲>乙时，细胞发生渗透失水，当溶液浓度乙>甲时，细胞发生渗透吸水
答案 C
解析 当半透膜两侧的溶液浓度相同时，不是不发生渗透作用，而是水分在两种溶液中的渗透达到平衡状态。
5.如图表示多种植物成熟细胞在不同浓度的蔗糖溶液中发生质壁分离的百分率(即发生质壁分离的细胞个数占全部细胞的百分比)，图中曲线表明这些植物细胞( )
A.细胞液浓度>蔗糖溶液浓度
B.细胞液浓度<蔗糖溶液浓度
C.有不同浓度的细胞液
D.细胞膜有不同的选择透过性
答案 C
解析 细胞液浓度和蔗糖溶液浓度都没有确定的值，故两者之间不能做比较。在不同的溶液浓度下，发生质壁分离的百分率不一样，说明这些植物细胞有不同浓度的细胞液。从图中看不出细胞膜的选择透过性。
6.用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞做质壁分离和复原的实验，若发生质壁分离前观察的细胞如右图所示，则发生质壁分离时所观察到的细胞是下图中的( )
答案 A
解析 发生质壁分离时，液泡体积要缩小；液泡内含有紫色色素，细胞质是无色的，只有A项正确。
知识点三 物质跨膜运输的其他实例
7.用完全培养液在两个相同的容器内分别培养水稻和番茄幼苗，假设两植物的吸水速率相同，一段时间后，测定培养液中各种离子浓度与实验开始前各种离子浓度之比，结果如图所示，该实验的结果不能说明( )
A.完全培养液的浓度应该低于植物根毛细胞的细胞液浓度
B.植物对离子的吸收有选择性
C.不同植物对同一种离子的吸收速率不同
D.同种植物对不同离子的吸收速率基本相同
答案 D
解析 完全培养液的浓度低于植物根毛细胞的细胞液浓度，植物才能吸水，从图上反映出植物对不同离子的吸收有选择性，不同植物对同一种离子的吸收速率不同，同种植物对不同离子的吸收速率也不同。
能力提升
8.某同学设计了如图甲所示的渗透作用实验装置，实验开始时长颈漏斗内外液面平齐，记作零界面。实验开始后，长颈漏斗内部液面的变化趋势为图乙中的( )
答案 A
解析 根据图示，烧杯中的液体为蔗糖溶液，长颈漏斗中的液体为蒸馏水。故在单位时间内，由漏斗中进入烧杯中的水分子比烧杯中进入漏斗中的水分子要多，故开始时液面快速下降，当进出水分子相等时，液面不再下降。
9.假如将甲、乙两个植物细胞分别放入蔗糖溶液和甘油溶液中，两种溶液均比细胞液的浓度高，蔗糖分子不能透过细胞膜，甘油分子可以较快地透过细胞膜，在显微镜下连续观察甲、乙两细胞的变化是( )
A.甲、乙两细胞发生质壁分离后，不发生质壁分离复原
B.甲、乙两细胞均发生质壁分离，但乙细胞随后又发生质壁分离复原
C.甲、乙两细胞均发生质壁分离，但甲细胞随后又发生质壁分离复原
D.甲、乙两细胞均发生质壁分离，后又均发生质壁分离复原
答案 B
解析 甲、乙两细胞先发生质壁分离，而甘油可以通过细胞膜，使细胞吸水，从而发生质壁分离复原。
10.将紫色洋葱表皮细胞放入一定浓度的某种溶液中，在显微镜下观察发现开始液泡颜色逐渐变深，后来又逐渐变浅，在此过程中，能反映液泡体积变化的图形是( )
答案 B
解析 植物细胞质壁分离与复原过程，主要与液泡的体积变化有关，质壁分离时液泡体积逐渐缩小，液泡颜色逐渐变深；在质壁分离复原过程中液泡体积逐渐恢复正常，颜色又逐渐变浅。
11.在保持细胞存活的条件下，蔗糖溶液浓度与萝卜条质量变化的关系如图所示，若将处于b浓度溶液中的萝卜条移入a浓度溶液中，则该萝卜条的质量将( )
A.不变 B.增大
C.减小 D.先增后减
答案 B
解析 在b浓度的溶液中，萝卜条的质量下降是由于细胞失水发生质壁分离，若将处于b浓度溶液中的萝卜条移入等渗的a浓度溶液中，会发生质壁分离复原，质量将增加。
12.下图中，甲、乙两图是渗透装置示意图，丙图是根毛细胞示意图。请根据甲、乙、丙三图回答下列问题(甲图是发生渗透作用的初始状态，乙图是发生了较长时间的渗透作用之后，使漏斗内外的水分子达到平衡时的状态。甲图中：①为清水，②为质量分数为30%的蔗糖溶液)。
(1)典型的渗透装置必须具备两个条件：______________________________________
(指明在甲图中的相应部位)、_______________________________________________。
(2)比较甲图中①和②处溶液浓度的大小：__________。
(3)丙图中④的名称为________________，甲图中的③相当于丙图中的____________，它与丙图中相应结构的区别是____________________________________________________。
(4)若把根毛细胞放入质量分数为30%的蔗糖溶液中，它将出现__________________现象，再放入清水中，它又出现____________________现象。
(5)若把根毛细胞放入质量分数为90%的蔗糖溶液中，它会出现什么变化？____________。过一段时间再放入清水中，此时的根毛细胞与上题清水中的变化一样吗？__________。为什么？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)盐碱地中的植物常出现萎蔫现象，其原因是________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)③半透膜 膜两侧溶液具有浓度差
(2)②>① (3)原生质层 ④ 甲图中的③属于半透膜，没有选择透过性，而丙图中的④属于生物膜，具有选择透过性 (4)质壁分离 质壁分离复原 (5)质壁分离 不一样 由于蔗糖溶液浓度过高，根毛细胞过度失水死亡 (6)土壤溶液浓度大于根毛细胞液的浓度，造成根毛细胞失水，出现萎蔫现象
个性拓展
13.右图是研究渗透作用的装置图，请根据探究的主题和要求完善相关的内容。
材料：清水、不同浓度的蔗糖溶液、纱布等。
(1)在装置A的基础上，完善渗透装置。
(2)若要验证渗透作用的发生条件之一是必须具有半透膜，那么该实验的单一变量是________________，实验结果的不同在于____________________。
(3)撕取紫色万年青的叶表皮，剪成大小相等的小块，分别浸入不同浓度的KNO3溶液中，经过一段时间后，用显微镜观察到的实验结果如表所示：
请回答下列问题：
①万年青叶表皮细胞的细胞液浓度约为__________________。
②用KNO3溶液诱发细胞质壁分离的基本条件是________________________________。
③C和D均发生质壁分离自动复原，该现象的合理解释是________________________。
④用高浓度的KNO3溶液诱发细胞质壁分离，不能再诱发其复原，其主要的原因是________________________________________________________________________。
答案 (1)将蔗糖溶液放入卵壳膜(半透膜)内，清水放入烧杯中(或在图中标出) (2)半透膜的有无 漏斗内液面高低 (3)①0.12～0.125 ml/L ②KNO3溶液浓度大于细胞液浓度 ③KNO3进入细胞液而导致细胞吸水 ④细胞过度失水而死亡
解析 (1)(2)本题研究渗透作用的发生条件之一是必须具有半透膜，故实验组和对照组的差异就是是否使用半透膜。(3)在0.125 ml/L的KNO3溶液中，叶表皮出现质壁初始分离，而在0.12 ml/L的KNO3溶液中无现象，说明叶表皮细胞的细胞溶液浓度在 0.12～0.125 ml/L之间。在 KNO3溶液中，由于钾离子和硝酸根离子也可以进入细胞，细胞吸收了无机盐离子，改变了细胞液浓度，使细胞又吸水，质壁分离又复原。在浓度过高的溶液中，细胞会因过度失水而死亡。K＋
Mg2＋
Ca2＋
SiOeq \\al(4－,4)
水稻
17.0
105
117
19.5
番茄
19.1
85
59.6
118
KNO3溶
液(ml/L)
A
B
C
D
E
F
0.11
0.12
0.125
0.13
0.14
0.50
质壁分离程度
无现象
无现象
初始分离
分离
显著分离
显著分离
质壁分离
复原状况
无现象
无现象
自动复原
自动复原
诱发复原
不能复原
[目标导读] 1.分析教材P60“问题探讨”，了解渗透现象的发生条件和机理。2.结合图4－1，分析动物细胞的渗透作用。3.结合教材P61～63质壁分离和复原实验，分析植物细胞的吸水和失水。4.阅读教材P63～64资料分析，了解物质跨膜运输的其他实例，理解选择透过性膜的含义。
[重难点击] 1.渗透作用的发生条件和机理。2.探究植物细胞的吸水和失水实验。
一 渗透现象及其解释
在一个长颈漏斗的漏斗口外密封上一层玻璃纸，往漏斗内注入蔗糖溶液，然后将漏斗浸入盛有清水的烧杯中，使漏斗管内外的液面高度相等。过一段时间后会出现漏斗管内液面上升的现象，这就是渗透现象。结合下图分析渗透现象的发生条件和原理。
1.发生条件：如果将半透膜换成纱布，渗透现象将不会(会、不会)发生；如果漏斗内也注入清水(或烧杯内也注入同样浓度的蔗糖溶液)，渗透现象将不会(会、不会)发生。这说明渗透现象发生需要两个条件：半透膜和浓度差。
2.渗透现象的原理：以半透膜为界面，单位体积清水中的水分子数多于蔗糖溶液中的水分子数，所以在单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子数多于由蔗糖溶液进入清水中的水分子数。因此，一段时间后，漏斗管内的液面会上升。
3.图中的液面高度差H会不会一直升高，为什么？
答案 不会。长颈漏斗中的液面升高时，液体产生的静水压也随之变大，当静水压增大到和渗透压相等时(二者的方向相反，静水压向外、渗透压向内)，通过半透膜进出长颈漏斗的水分子数相等，因此，液面就不再升高了。
4.当液面不再升高时，长颈漏斗内外液体的浓度相等吗？
答案 不相等。当水分子进出达到动态平衡时，长颈漏斗中溶液浓度仍高于烧杯中的液体浓度。
5.如果增加蔗糖溶液的浓度，最终形成的液面高度差H会增大。
小贴士 1半透膜是指某些物质可以透过，而另一些物质不能透过的多孔性薄膜。能否透过半透膜往往取决于分子直径的大小和膜上小孔直径的大小。
2此处的溶液浓度指的是物质的量浓度而非质量浓度。
归纳提炼
1.渗透系统的组成
(1)半透膜；(2)膜两侧存在浓度差。
2.扩散作用和渗透作用的关系
物质从高浓度一侧向低浓度一侧的运动称为扩散作用。渗透作用是一种特殊方式的扩散，它是指水分子或其他溶剂分子通过半透膜(或选择透过性膜)进行的扩散。
3.渗透作用的原理
活学活用
1.“人造细胞”是用羊皮纸或火棉胶等半透性膜材料做成的一个密闭的囊，囊里面装了等量的不同浓度的蔗糖溶液。假设有三个这样的“人造细胞”，分别用A、B、C表示，它们的蔗糖溶液浓度分别是10%、20%和30%。其中A、B细胞的外面套一金属网笼，C细胞的外面没有套金属网笼，如图把三个“人造细胞”同时放在浓度为15%的蔗糖溶液的玻璃槽中，据图回答下列问题：
(1)经过一段时间后，三个“细胞”的变化分别是( )
A.A变大，B稍微变小，C不变
B.A变小，B稍微变大，C不变
C.A变小，B稍微变大，C变大
D.A变大，B稍微变小，C变大
(2)一段时间后，A、B的体积不再变化，此时A内蔗糖溶液的浓度和外界蔗糖溶液的浓度相比________(较高、较低、相等)。B内蔗糖溶液的浓度和外界蔗糖溶液的浓度相比________。
(3)若将C浸入玻璃槽后，每隔半小时称量一次重量，下列坐标曲线中，能正确表示测试结果的是( )
问题导析 (1)A细胞内的蔗糖溶液浓度为10%，而A细胞外的蔗糖溶液浓度为15%，所以A细胞会失水变小。
(2)B细胞内的蔗糖溶液浓度为20%，而B细胞外的蔗糖溶液浓度为15%，所以B细胞会吸水，但由于B细胞的外面套一金属网笼，所以B细胞的体积稍微变大。
(3)C细胞内的蔗糖溶液浓度为30%，而C细胞外的蔗糖溶液浓度为15%，所以C细胞会吸水，由于C细胞的外面没有套一金属网笼，所以C细胞的体积变大。
答案 (1)C (2)相等 较高 (3)B
解析 (1)由于水分能够通过半透膜由低浓度向高浓度溶液渗透，因此可以判断A失水体积缩小，B和C会吸水膨胀，但由于B的外面套有金属网笼，体积会被限制在金属网笼的大小范围内，只是稍微变大。(2) A体积不再变化时，说明此时A内蔗糖溶液的浓度和外界蔗糖溶液的浓度相等，水分进出平衡，而B的体积只能稍微增大，内部的蔗糖溶液浓度仍然高。(3)开始时，水分进入C中的较多，C体积增加，重量也增加，当内外液体浓度相等时，水分进出平衡，C的重量不再增加。
二 细胞的吸水和失水
细胞也具有类似于渗透装置的结构，也能发生渗透作用，阅读教材P60～63内容，结合动植物细胞的结构特点，探究以下内容：
1.哺乳动物红细胞在不同浓度溶液中的形态变化
动物细胞没有细胞壁，也没有大液泡，动物细胞的细胞膜相当于半透膜。
(1)当外界溶液浓度>细胞质浓度时，细胞失水皱缩。
(2)当外界溶液浓度<细胞质浓度时，细胞吸水膨胀，直至涨破。
(3)当外界溶液浓度＝细胞质浓度时，水分进出细胞处于动态平衡，细胞形态基本不变。
2.植物细胞的渗透系统构成
(1)植物细胞的细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质，称为原生质层，具有选择透过性，相当于一层半透膜。
(2)植物细胞内的液体环境主要是指液泡内部的细胞液。当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，植物细胞会失水；当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，植物细胞会吸水。
3.植物细胞的吸水和失水实验
质壁分离与复原是植物细胞失水和吸水的实验证据，请结合教材P61～63内容，完成实验过程并讨论提出的问题。
(1)实验材料：紫色的洋葱鳞片叶。
(2)实验原理
①成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。
②原生质层的内侧细胞液与外界溶液可形成浓度差。
③原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大。
(3)实验试剂：质量浓度为0.3_g/mL的蔗糖溶液，清水。
(4)实验过程
(5)实验结论
①当细胞液浓度<外界溶液浓度时，细胞失水，原生质层和细胞壁分离，发生质壁分离。
②发生质壁分离的细胞，当细胞液浓度>外界溶液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。
小贴士 (1)实验成功的关键是实验材料的选择，必须选择有大液泡并有颜色的植物细胞，便于在显微镜下观察。
(2)质壁分离和质壁分离复原中水分子移动是双向的，结果是双向水分子运动的差别所导致的现象。
(3)质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间充满的是浓度降低的外界溶液，因为细胞壁是全透性的，且有水分子通过原生质层渗出来。
(4)若用50%蔗糖溶液做实验，能发生质壁分离但不能复原，因为细胞过度失水而死亡。
(5)若用尿素、乙二醇、KNO3、NaCl做实验会出现自动复原现象，因这些物质会转移到细胞内而引起细胞液浓度升高。
归纳提炼
活学活用
2.在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中，某同学在视野中看到生活着的洋葱表皮细胞正处于如图所示的状态。a、b表示该部位的溶液浓度，由此可推测( )
A.a>b，细胞渗透吸水
B.a＝b，渗透系统保持动态平衡
C.a
问题导析 (1)图中a为细胞液，b为外界溶液，二者之间为原生质层。
(2)若细胞渗透失水，则a
(4)若细胞水分子的进出处于动态平衡，则a＝b。
答案 D
解析 图示细胞正处于“质壁分离”状态，要注意此状态的下一步可以是液泡继续增大，也可以是液泡继续变小，也可以是液泡不发生变化。该细胞可能正处于质壁分离过程中，也可能处于质壁分离后的动态平衡过程中，也可能正处在发生质壁分离复原的过程中，故答案D正确。
三 物质跨膜运输的其他实例
细胞的吸水和失水是水分子顺相对含量的梯度跨膜运输的过程，其他物质的跨膜运输有什么特点呢？请阅读教材P63～64内容，结合下列材料分析：
1.观察水稻和番茄对无机盐的吸收示意图，分析：
(1)据图，番茄吸收Mg2＋、Ca2＋多，吸收SiOeq \\al(4－,4)少；水稻吸收SiOeq \\al(4－,4)多，而吸收Mg2＋、Ca2＋少。说明不同植物细胞对同一无机盐离子的吸收不同，同一植物细胞对不同无机盐离子的吸收不同，植物细胞对无机盐离子的吸收具有选择性。
(2)水稻培养液中的Mg2＋、Ca2＋的浓度有所上升，对此下列的两种解释哪种合理( B )
A.水稻根细胞不吸收Ca2＋、Mg2＋，而且分泌了大量的Ca2＋、Mg2＋，使其浓度升高
B.水稻根细胞吸收Ca2＋、Mg2＋的速率较吸收水的速率低，使这两种离子的浓度升高
(3)由此说明植物对水和无机盐离子的吸收有什么关系？
答案 植物对水和无机盐的吸收是两个相对独立的过程。
2.甲状腺细胞内的碘浓度比外界高很多，但甲状腺细胞仍能从外界吸收碘，这一事实说明了什么？
答案 物质的跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的，有时可以逆相对含量梯度进行运输。
3.根据探究点二和三的实例可以看出，细胞膜和其他生物膜可以让水分子自由通过，一些离子和小分子也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过，可以说细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜。
归纳提炼
半透膜、选择透过性膜的比较
(1)区别：①半透膜是无生命的物理性膜，是指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小。②选择透过性膜是具有生命的生物膜，载体蛋白的存在决定了其对不同物质是否吸收的选择性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。
(2)共性：都允许水分子自由通过，而不允许大分子物质通过。
活学活用
3.用相同的完全培养液，在相同条件下分别培养水稻和番茄幼苗。在两者的吸水率几乎相同的情况下，72 h后原培养液中部分离子浓度发生了如下表所示的变化(表中数据为72 h后溶液中部分离子浓度占实验开始时的百分比)。分析下表不能得出的结论是( )
A.不同植物对同一离子的需要量是不同的
B.与番茄相比，水稻对SiOeq \\al(4－,4)的需要量大，对Ca2＋的需要量小
C.不同植物根尖细胞膜上载体蛋白的种类和数量是不同的
D.植物对各种离子的吸收速率与溶液中离子的浓度有关
答案 D
解析 由表中每一列数据分析可知，不同植物对同种离子的需要量及同一植物对不同离子的需要量不同。水稻吸收的SiOeq \\al(4－,4)多，吸收Ca2＋、Mg2＋少，这体现了植物对无机盐离子的吸收具有选择性，其原因在于不同植物根尖细胞膜上载体蛋白的种类和数量是不同的，因此选项A、B、C正确。选项D所表述的内容不能从表中数据得出。
当堂检测
1.植物体内有三个相邻的细胞a、b、c，已知它们的细胞液浓度大小关系是a>b>c，那么它们三者之间水分渗透的方向表示正确的是( )
答案 C
解析 细胞液的浓度高，则吸水能力强，a细胞液浓度最高，c细胞液浓度最低，b介于a、c之间，因此选C。
2.将紫色洋葱鳞片叶表皮浸润在 0.3 g/mL 的蔗糖溶液中，1 分钟后进行显微观察，结果见右图。下列叙述错误的是( )
A.图中 L 是细胞壁，M 是液泡，N 是细胞质
B.将视野中的细胞浸润在清水中，原生质体会逐渐复原
C.该实验说明细胞膜与细胞壁在物质透过性上存在显著差异
D.洋葱根尖分生区细胞不宜作为该实验的实验材料
答案 A
解析 题干所示图像为洋葱鳞片叶表皮细胞发生质壁分离后的图像，L 为细胞壁，M 为液泡，N 为细胞壁和细胞膜之间的物质，不是细胞质。将该细胞浸润在清水中，清水浓度小于细胞液浓度，则细胞吸水，发生质壁分离复原现象。质量浓度为0.3 g/mL 的蔗糖溶液可透过细胞壁进入细胞，但不能透过细胞膜，说明二者在物质透过性上存在显著差异。洋葱根尖分生区细胞无大液泡，不能发生质壁分离现象，故不能作为该实验的实验材料。
3.最能证明植物细胞发生渗透作用原理的实验是( )
A.将萎蔫的青菜放入清水中会变得硬挺
B.将根尖细胞放入清水中会吸水
C.将土豆放入盐水中会变软
D.观察洋葱表皮细胞的质壁分离和复原
答案 D
4.成熟的植物细胞具有中央大液泡，可与外界溶液构成渗透系统进行渗透吸水或渗透失水。如图甲表示渗透装置吸水示意图，图乙表示图甲中液面上升的高度与时间的关系，图丙表示成熟植物细胞在某外界溶液中的一种状态(此时细胞有活性)。请据图回答下列问题：
(1)由图甲漏斗液面上升可知，实验初始时c两侧浓度大小是a______b。由图乙可知漏斗中溶液吸水速率在__________，最终液面不再上升，当液面不再上升时，c两侧浓度大小是a______b。
(2)图丙中相当于图甲中c结构的是________(填序号)，结构②中充满的液体是__________。此时细胞液的浓度与外界溶液的浓度大小关系是________。
A.细胞液>外界溶液 B.细胞液<外界溶液
C.细胞液＝外界溶液 D.都有可能
(3)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入清水中，发现细胞液泡体积增大，说明细胞在渗透吸水，细胞能否无限吸水？________，原因是__________________________________。
(4)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入低浓度的蔗糖溶液中，发现细胞液泡体积也在增大。当液泡体积不再增大时，细胞液浓度是否一定和外界溶液浓度相等？__________。
答案 (1)＜ 下降 ＜ (2)③④⑤ 外界溶液 D (3)不能 细胞壁对原生质层有支持和保护的作用
(4)不一定
40分钟课时作业
基础过关
知识点一 渗透作用
1.把体积与质量百分比浓度相同的葡萄糖和蔗糖溶液用半透膜(允许溶剂和葡萄糖通过，不允许蔗糖通过)隔开(如右图)，一段时间后液面的情况是( )
A.甲高于乙
B.乙高于甲
C.先甲高于乙，后乙高于甲
D.先甲低于乙，后乙低于甲
答案 C
解析 在体积与质量百分比浓度相同的情况下，因为葡萄糖分子是单糖，蔗糖分子是二糖，所以同样的体积内葡萄糖分子数目多于蔗糖分子，即单位体积内半透膜甲侧的水分子数少于乙侧，水分整体表现为由乙向甲流动，导致甲侧液面越来越高，后来甲侧的葡萄糖通过半透膜进入乙侧，导致乙侧溶液浓度越来越高，水分子又从甲侧流向乙侧，最终表现为乙液面高于甲液面。
2.小明用玻璃槽、饱和蔗糖溶液和清水做成如图所示的实验装置，进行生物膜通透性的模拟实验。甲、乙两槽间的隔板中央圆圈为玻璃纸，玻璃纸是一种半透膜，蔗糖分子不能透过，而水分子能自由通过。几小时后，发现( )
A.甲槽内水的体积减少 B.乙槽内溶液的体积减少
C.甲槽内水的体积无变化 D.乙槽内水的体积无变化
答案 A
解析 玻璃纸是半透膜，水分总体由清水向饱和蔗糖溶液渗透，所以甲槽内水的体积减少，乙槽内溶液的体积增多。
知识点二 细胞的吸水和失水
3.将人的口腔上皮细胞转移至不同浓度(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)的三种蔗糖溶液中，结果在Ⅰ中口腔上皮细胞形态不变，在Ⅱ中口腔上皮细胞皱缩，在Ⅲ中口腔上皮细胞破裂，则这三种蔗糖溶液的浓度是( )
A.Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ B.Ⅱ>Ⅰ>Ⅲ
C.Ⅰ＜Ⅱ＜Ⅲ D.Ⅰ＜Ⅲ＜Ⅱ
答案 B
解析 动物细胞在高浓度溶液中会皱缩，在低浓度溶液中会涨破，在等渗溶液中形态不变，所以Ⅱ>Ⅰ>Ⅲ。
4.若右图表示植物细胞渗透作用的图解，下列说法中错误的是( )
A.植物细胞的原生质层相当于一层半透膜
B.一定条件下，活的、成熟的植物细胞能发生渗透失水或吸水
C.当溶液浓度甲＝乙时，细胞处于动态平衡状态，不发生渗透作用
D.当溶液浓度甲>乙时，细胞发生渗透失水，当溶液浓度乙>甲时，细胞发生渗透吸水
答案 C
解析 当半透膜两侧的溶液浓度相同时，不是不发生渗透作用，而是水分在两种溶液中的渗透达到平衡状态。
5.如图表示多种植物成熟细胞在不同浓度的蔗糖溶液中发生质壁分离的百分率(即发生质壁分离的细胞个数占全部细胞的百分比)，图中曲线表明这些植物细胞( )
A.细胞液浓度>蔗糖溶液浓度
B.细胞液浓度<蔗糖溶液浓度
C.有不同浓度的细胞液
D.细胞膜有不同的选择透过性
答案 C
解析 细胞液浓度和蔗糖溶液浓度都没有确定的值，故两者之间不能做比较。在不同的溶液浓度下，发生质壁分离的百分率不一样，说明这些植物细胞有不同浓度的细胞液。从图中看不出细胞膜的选择透过性。
6.用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞做质壁分离和复原的实验，若发生质壁分离前观察的细胞如右图所示，则发生质壁分离时所观察到的细胞是下图中的( )
答案 A
解析 发生质壁分离时，液泡体积要缩小；液泡内含有紫色色素，细胞质是无色的，只有A项正确。
知识点三 物质跨膜运输的其他实例
7.用完全培养液在两个相同的容器内分别培养水稻和番茄幼苗，假设两植物的吸水速率相同，一段时间后，测定培养液中各种离子浓度与实验开始前各种离子浓度之比，结果如图所示，该实验的结果不能说明( )
A.完全培养液的浓度应该低于植物根毛细胞的细胞液浓度
B.植物对离子的吸收有选择性
C.不同植物对同一种离子的吸收速率不同
D.同种植物对不同离子的吸收速率基本相同
答案 D
解析 完全培养液的浓度低于植物根毛细胞的细胞液浓度，植物才能吸水，从图上反映出植物对不同离子的吸收有选择性，不同植物对同一种离子的吸收速率不同，同种植物对不同离子的吸收速率也不同。
能力提升
8.某同学设计了如图甲所示的渗透作用实验装置，实验开始时长颈漏斗内外液面平齐，记作零界面。实验开始后，长颈漏斗内部液面的变化趋势为图乙中的( )
答案 A
解析 根据图示，烧杯中的液体为蔗糖溶液，长颈漏斗中的液体为蒸馏水。故在单位时间内，由漏斗中进入烧杯中的水分子比烧杯中进入漏斗中的水分子要多，故开始时液面快速下降，当进出水分子相等时，液面不再下降。
9.假如将甲、乙两个植物细胞分别放入蔗糖溶液和甘油溶液中，两种溶液均比细胞液的浓度高，蔗糖分子不能透过细胞膜，甘油分子可以较快地透过细胞膜，在显微镜下连续观察甲、乙两细胞的变化是( )
A.甲、乙两细胞发生质壁分离后，不发生质壁分离复原
B.甲、乙两细胞均发生质壁分离，但乙细胞随后又发生质壁分离复原
C.甲、乙两细胞均发生质壁分离，但甲细胞随后又发生质壁分离复原
D.甲、乙两细胞均发生质壁分离，后又均发生质壁分离复原
答案 B
解析 甲、乙两细胞先发生质壁分离，而甘油可以通过细胞膜，使细胞吸水，从而发生质壁分离复原。
10.将紫色洋葱表皮细胞放入一定浓度的某种溶液中，在显微镜下观察发现开始液泡颜色逐渐变深，后来又逐渐变浅，在此过程中，能反映液泡体积变化的图形是( )
答案 B
解析 植物细胞质壁分离与复原过程，主要与液泡的体积变化有关，质壁分离时液泡体积逐渐缩小，液泡颜色逐渐变深；在质壁分离复原过程中液泡体积逐渐恢复正常，颜色又逐渐变浅。
11.在保持细胞存活的条件下，蔗糖溶液浓度与萝卜条质量变化的关系如图所示，若将处于b浓度溶液中的萝卜条移入a浓度溶液中，则该萝卜条的质量将( )
A.不变 B.增大
C.减小 D.先增后减
答案 B
解析 在b浓度的溶液中，萝卜条的质量下降是由于细胞失水发生质壁分离，若将处于b浓度溶液中的萝卜条移入等渗的a浓度溶液中，会发生质壁分离复原，质量将增加。
12.下图中，甲、乙两图是渗透装置示意图，丙图是根毛细胞示意图。请根据甲、乙、丙三图回答下列问题(甲图是发生渗透作用的初始状态，乙图是发生了较长时间的渗透作用之后，使漏斗内外的水分子达到平衡时的状态。甲图中：①为清水，②为质量分数为30%的蔗糖溶液)。
(1)典型的渗透装置必须具备两个条件：______________________________________
(指明在甲图中的相应部位)、_______________________________________________。
(2)比较甲图中①和②处溶液浓度的大小：__________。
(3)丙图中④的名称为________________，甲图中的③相当于丙图中的____________，它与丙图中相应结构的区别是____________________________________________________。
(4)若把根毛细胞放入质量分数为30%的蔗糖溶液中，它将出现__________________现象，再放入清水中，它又出现____________________现象。
(5)若把根毛细胞放入质量分数为90%的蔗糖溶液中，它会出现什么变化？____________。过一段时间再放入清水中，此时的根毛细胞与上题清水中的变化一样吗？__________。为什么？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)盐碱地中的植物常出现萎蔫现象，其原因是________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)③半透膜 膜两侧溶液具有浓度差
(2)②>① (3)原生质层 ④ 甲图中的③属于半透膜，没有选择透过性，而丙图中的④属于生物膜，具有选择透过性 (4)质壁分离 质壁分离复原 (5)质壁分离 不一样 由于蔗糖溶液浓度过高，根毛细胞过度失水死亡 (6)土壤溶液浓度大于根毛细胞液的浓度，造成根毛细胞失水，出现萎蔫现象
个性拓展
13.右图是研究渗透作用的装置图，请根据探究的主题和要求完善相关的内容。
材料：清水、不同浓度的蔗糖溶液、纱布等。
(1)在装置A的基础上，完善渗透装置。
(2)若要验证渗透作用的发生条件之一是必须具有半透膜，那么该实验的单一变量是________________，实验结果的不同在于____________________。
(3)撕取紫色万年青的叶表皮，剪成大小相等的小块，分别浸入不同浓度的KNO3溶液中，经过一段时间后，用显微镜观察到的实验结果如表所示：
请回答下列问题：
①万年青叶表皮细胞的细胞液浓度约为__________________。
②用KNO3溶液诱发细胞质壁分离的基本条件是________________________________。
③C和D均发生质壁分离自动复原，该现象的合理解释是________________________。
④用高浓度的KNO3溶液诱发细胞质壁分离，不能再诱发其复原，其主要的原因是________________________________________________________________________。
答案 (1)将蔗糖溶液放入卵壳膜(半透膜)内，清水放入烧杯中(或在图中标出) (2)半透膜的有无 漏斗内液面高低 (3)①0.12～0.125 ml/L ②KNO3溶液浓度大于细胞液浓度 ③KNO3进入细胞液而导致细胞吸水 ④细胞过度失水而死亡
解析 (1)(2)本题研究渗透作用的发生条件之一是必须具有半透膜，故实验组和对照组的差异就是是否使用半透膜。(3)在0.125 ml/L的KNO3溶液中，叶表皮出现质壁初始分离，而在0.12 ml/L的KNO3溶液中无现象，说明叶表皮细胞的细胞溶液浓度在 0.12～0.125 ml/L之间。在 KNO3溶液中，由于钾离子和硝酸根离子也可以进入细胞，细胞吸收了无机盐离子，改变了细胞液浓度，使细胞又吸水，质壁分离又复原。在浓度过高的溶液中，细胞会因过度失水而死亡。K＋
Mg2＋
Ca2＋
SiOeq \\al(4－,4)
水稻
17.0
105
117
19.5
番茄
19.1
85
59.6
118
KNO3溶
液(ml/L)
A
B
C
D
E
F
0.11
0.12
0.125
0.13
0.14
0.50
质壁分离程度
无现象
无现象
初始分离
分离
显著分离
显著分离
质壁分离
复原状况
无现象
无现象
自动复原
自动复原
诱发复原
不能复原
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