1、第二单元 细胞的基本结构和物质运输第第5 5课时课时水进出细胞的原理水进出细胞的原理 漏斗内的液面为什么会升高？如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？烧杯中的水分子进入漏斗导致漏斗液面上升。不会，当管内的液面上升到一定高度之后，管中的水柱产生的压力将加快漏斗中水分向外扩散的速度，最终达到平衡，液面将不再上升。事实上半透膜两侧的水分子都能通过扩散作用自由进出，蛋由于蔗糖溶液中水的相对含量比烧杯中的水的相对含量低，因此烧杯中的水扩散到漏斗的速度比漏斗中的水扩散到烧杯中的速度相对更快些，导致漏斗中水量增加，液面升高。渗透现象示意图知识点01 水进出细胞的原理 1.“问题探讨”所展示的漏斗
2、管内的液面之所以会上升，是水分子通过半透膜向漏斗内 扩散 的结果。水分子（或其他 溶剂 分子）通过 半透膜 的扩散，称为渗透作用。渗透的方向是水分子从水的相对含量 高 的一侧向相对含量 低 的一侧渗透。2.将哺乳动物的红细胞放入不同浓度的氯化钠溶液中,完成下面的表格。现象细胞形态变化发生条件细胞吸水膨胀外界溶液的浓度比细胞质的浓度低细胞形态不变外界溶液的浓度与细胞质的浓度相同细胞失水皱缩外界溶液的浓度比细胞质的浓度高3.植物细胞的细胞壁是 全透 性的，水分子可以 自由 通过，细胞壁的伸缩性 较小。成熟植物细胞内的液体环境主要是指 液泡里面的细胞液，细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为 原生
3、质层，相当于 半透膜，水分子通过该结构进出细胞。知识归纳知识点01 水进出细胞的原理 下图为研究渗透作用的实验装置，漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液，水分子可以透过半透膜，而蔗糖分子则不能。当渗透达到平衡时，液面差为m。下列有关叙述正确的是()A.渗透平衡时S1溶液的浓度等于S2溶液的浓度B.若向漏斗中加入蔗糖分子，则平衡时m变小C.当漏斗内外的高度差达到平衡时，没有水分子进出半透膜D.若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，再次平衡时m将变小【典例1】【解析】渗透平衡时S1液面比S2液面高，S1溶液的浓度大于S2溶液的浓度，A错误；向漏斗中加入蔗糖分子，漏斗中蔗糖溶液浓
4、度增大，通过渗透作用进入漏斗中的水分子增加，m增大，B错误；漏斗内外的高度差达到平衡，说明进出半透膜的水分子达到动态平衡，C错误；吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，由于存在浓度差，水分子还会进入漏斗，水分将漏斗中的溶液稀释，渗透压下降，再次平衡时m将变小，D正确。D知识点01 水进出细胞的原理 1.渗透系统的组成：有一层 半透膜；半透膜两侧的溶液存在浓度差。这里的浓度指的是 物质的量浓度而不是 百分比浓度，相同百分比浓度的两种溶液物质的量浓度可能存在很大差异，如10%的葡萄糖溶液的物质的量浓度约为10%麦芽糖溶液物质的量浓度2倍。2.教材问题探讨渗透现象分析：漏斗内液面上升的原因：漏斗内液面停止上
5、升的原因：若渗透平衡后，半透膜两侧液面仍存在浓度差的原因是：题后总结烧杯中的水分子进入漏斗导致漏斗液面上升。单位时间内由清水进入蔗糖溶液中的水分子数多于由蔗糖溶液进入清水中的水分子数。随着液面的不断上升，漏斗内液体的压强越来越大，从而使水分子从漏斗内移向烧杯的速度加快，水分子进出漏斗的速率越来越接近，直至完全相等，漏斗内液面不再升高，此时水分子的进出达到相对平衡。渗透平衡后半透膜两侧溶液仍存在浓度差，且浓度差就越大，液面高度差越大。液面高的一侧溶液 物质的量浓度高。知识点01 水进出细胞的原理 变式1.现有A、B、C三瓶外观一样但没有标签的溶液，已知它们分别属于质量浓度为0.1 g/mL的蔗糖
6、溶液、0.3 g/mL的蔗糖溶液和0.1 g/mL的葡萄糖溶液。某同学利用如图所示装置设计了两组实验。(注：图中半透膜允许溶剂和葡萄糖通过，不允许蔗糖通过。)实验：同时将等量的A液和B液分别放入U形管的左、右两侧，一段时间后，左侧的液面升高。实验：同时将等量的B液和C液分别放入U形管的左、右两侧，一段时间后，右侧液面高于左侧，再过一段时间后，左侧液面高于右侧。（1）本实验应用的原理是_ 。（2）根据实验现象得出结论：A是_ _；B是_ _。（3）在用紫色洋葱鳞片叶探究植物细胞吸水和失水方式的实验中，常选用上述A、B、C中的_溶液，观察指标主要有_、_及细胞大小。渗透作用质量浓度为0.3 g/m
7、L的蔗糖溶液(中央)液泡的大小 原生质层的位置质量浓度为0.1 g/mL的蔗糖溶液质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖知识点01 水进出细胞的原理 题后总结半透膜两侧的水分子进行的是 双向 运动，而不是 单向 运动，观测到的现象是由双向水分子运动的差别所导致的 液面改变。当液面高度不再变化时，半透膜两侧仍有水分子 进出，且进出速率 相同。而两侧溶液的浓度并不一定相同，两侧的液面高度也不一定相同。若溶质分子能通过半透膜，则先是 浓度高 的一侧液面升高，随后另一侧液面上升，最后达到 渗透平衡。水分子通过半透膜由低浓度溶液向高浓度溶液扩散。此处的浓度是指 物质的量 浓度，是 单位体积中微粒的多少，不是质
8、量分数。知识点02 探究植物细胞的吸水和失水 知识归纳1.实验假设：原生质层相当于 一层半透膜。2.预期结果：由于原生质层相当于一层半透膜，水分子可以 自由透过，而蔗糖分子 不能透过。因此，在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变 小，发生 质壁分离；加入清水后，当细胞液浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中的水就会透过原生质层进入细胞液，发生 质壁分离的复原。3.探究植物细胞的吸水和失水（1）成熟植物细胞内的液体环境主要是指 液泡里面的细胞液，细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为 原生质层，相当于半透膜。细胞液、原生质层 和外界溶液共同构成一个渗透系统。当外界溶液的浓度 低于 细胞液的浓度时，细
9、胞就会吸水；当外界溶液的浓度 高于 细胞液的浓度时，细胞就会失水。（2）观察植物细胞质壁分离和质壁分离复原的实验步骤：制作洋葱鳞片叶外表皮临时装片用低倍镜观察洋葱鳞片叶 中央液泡大小，原生质层位置 从盖玻片一侧滴入 蔗糖溶液，在盖玻片另一侧用 吸水纸引流，重复几次用低倍显微镜观察 中央液泡大小和原生质层位置 的变化在盖玻片的一侧滴入 清水，在盖玻片的另一侧用 吸水纸引流，重复几次用低倍显微镜观察 中央液泡大小和原生质层位置 的变化。知识点02 探究植物细胞的吸水和失水 知识归纳（3）植物细胞的原生质层相当于一层 半透膜，植物细胞通过 渗透作用 吸水和失水。当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细
10、胞 失水，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的 收缩，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，也就是逐渐发生了 质壁分离。当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，细胞 吸水，原生质层就会慢慢 恢复成原来的状态，逐渐发生 质壁分离的复原。如下图所示：知识点02 探究植物细胞的吸水和失水 现有一种由人工膜制成的袋，为检测淀粉和碘能否透过该膜，现提供试剂和用品如下：铁架台、烧杯和人工膜袋各一个、1%的淀粉溶液、稀碘溶液和细棉线。（1）请用上述试剂和用品，设计一个实验装置，探究淀粉溶液中的淀粉和碘溶液中的碘能否通过该膜，请用示意图表示(加图注)。（2）实验结果预测及分析：。【典
11、例2】一段时间后，袋内外液体均不变蓝，表明淀粉和碘均不能通过袋内外液体均变蓝，表明淀粉和碘均能通过袋内液体变蓝，袋外液体不变蓝，表明碘能通过，淀粉不能通过袋外液体变蓝，袋内液体不变蓝，表明碘不能通过，淀粉能通过探究物质能否通过半透膜的方法(以碘和淀粉为例)题后总结知识点02 探究植物细胞的吸水和失水 烧杯内盛淀粉溶液漏斗内盛碘液结论变蓝不变蓝碘能通过半透膜，而淀粉不能不变蓝变蓝淀粉能通过半透膜，而碘不能变蓝变蓝淀粉和碘都能通过半透膜不变蓝不变蓝淀粉和碘都不能通过半透膜淀粉碘液知识点02 探究植物细胞的吸水和失水 变式2.将成熟的植物细胞放在溶液中能构成一个渗透系统，主要原因是（）A.液泡膜内外
12、有浓度差B.原生质层相当于一层半透膜C.细胞壁是全透的D.水分可以自由出入细胞【解析】成熟植物细胞发生渗透作用是因为原生质层，A错误；原生质层是细胞膜和液泡膜以及中间的细胞质，相当于一层半透膜，是发生渗透作用的一个必备条件，B正确；细胞壁是全透的，与发生渗透作用没有关系，C错误；水分可以自由出入细胞，不是形成渗透体系的主要原因，D错误。B知识点02 探究植物细胞的吸水和失水 1.验证半透膜是渗透系统的必要条件实验思路：设置A、B、C三组实验，A组长颈漏斗口外密封一层玻璃纸（半透膜），B组长颈漏斗口外密封一层塑料薄膜（不透膜），C组长颈漏斗口外密封一层纱布（全透膜），向三个漏斗注入等量等物质的量
13、浓度的蔗糖溶液；然后将漏斗浸入盛有等量清水的等规格的三个烧杯A/、B/、C/中，观察三组 漏斗管内的液面变化 。预期结果：A漏斗管内液面上升，B、C漏斗管内液面不发生改变。得出的结论：半透膜是渗透系统的必要条件。2.验证半透膜两侧溶液具有浓度差是发生渗透现象的必要条件实验思路：设置A、B两组实验，两组长颈漏斗口外均密封一层玻璃纸（半透膜），向两个漏斗注入等量等物质的量浓度的蔗糖溶液；将A组漏斗浸入盛有清水的烧杯中，B组漏斗浸入盛有等量 与漏斗内等物质量浓度的蔗糖溶液 的烧杯中，观察两组漏斗管内的液面变化。预期结果：A漏斗管内液面上升，B漏斗管内液面不发生改变。得出的结论：半透膜两侧溶液具有浓度
14、差是发生渗透现象的必要条件。题后总结知识点02 探究植物细胞的吸水和失水 在“探究植物细胞的吸水和失水”实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察和两次处理，下列叙述正确的是()A第一次观察为低倍镜观察，后两次为高倍镜观察B第一次处理滴加的液体为清水，第二次滴加的液体为0.3 g/mL的蔗糖溶液C若将紫色洋葱鳞片叶的外表皮换成内表皮，则不会发生质壁分离D紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞中不属于原生质层的结构有细胞壁、细胞核和细胞液【解析】三次观察均为低倍镜观察，A错误；第一次处理滴加的液体为0.3 g/mL的蔗糖溶液，第二次滴加的液体为清水，B错误；若将紫色洋葱鳞片叶的外表皮换成内表皮，因内
15、表皮细胞也是成熟的植物细胞，所以也会发生质壁分离，C错误；原生质层是指细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质，据此可推知紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞中不属于原生质层的结构有细胞壁、细胞核和细胞液，D正确。【典例3】D知识点02 探究植物细胞的吸水和失水 变式3将紫色洋葱鳞片叶表皮浸润在0.3g/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.实验说明细胞膜与细胞壁在物质透过性存在显著差异D.洋葱根尖分生区细胞不宜作为该实验的实验材料【解析】图中L是细胞壁，M是液泡，N是原生质
16、层和细胞壁之间的物质，不是细胞质，应该充满蔗糖溶液，故A错误；发生质壁分离后，将细胞放在清水中，清水浓度小于细胞液浓度，细胞吸水，原生质体会逐渐复原，故B正确；质量浓度为0.3g/ml的蔗糖溶液可通过细胞壁进入细胞，但不透过细胞膜，说明二者在物质透过性上存在明显差异，故C正确；洋葱根尖分生区细胞由于没有大液泡，不宜作为该实验的实验材料，故D正确A课堂检测1知识点02 探究植物细胞的吸水和失水 .将某植物花冠切成大小和形状相同的细条，分为a、b、c、d、e 和f 组（每组的细条数相等）取上述6 组细条分别置于不同浓度的蔗糖溶液中，浸泡相同时间后测量各组花冠细条的长度，结果如图所示。假如蔗糖溶液和
17、花冠细胞之间只有水分交换，则（）A.实验后，a 组液泡中的溶质浓度比b 组的高B.浸泡导致f 组细胞中液泡的失水量小于b组的C.a 组细胞在蔗糖溶液中失水或吸水所耗ATP大于b 组D.使细条在浸泡前后长度不变的蔗糖浓度介于0.40.5molL-1之间【解析】纵坐标是实验前的长度/实验后的长度，比值为1时，细胞既不吸水也不失水，比值小于1时，细胞吸水越多，比值越小，比值大于1时，细胞失水越多，比值越大，所以abc三组吸水且吸水程度abc，def三组失水且失水程度fed。由分析可知，a组细胞吸水比b组多，所以实验后a组液泡中的溶质浓度低于b组，故A错误；f组细胞失水，b组细胞吸水，故B错误；水进出
18、细胞的方式是自由扩散，不消耗能量，故C错误；cd两组之间存在比值为1的数值，此时浓度为0.40.5molL-1之间，故D正确。D知识点02 探究植物细胞的吸水和失水【典例4】.用物质的量浓度为2 molL1的乙二醇溶液和2 molL1的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞，观察质壁分离现象，得到其原生质体体积变化情况如图所示。下列表述中正确的是()A.该细胞可能是某种植物根尖分生区的细胞B.AB段曲线表明细胞液浓度在逐渐增大C.BC段表明该细胞开始因失水过多而逐渐死亡D.用一定浓度的KNO3溶液，可得到类似蔗糖溶液的结果【解析】原生质体是指植物细胞除去细胞壁之外的部分。根尖分生区细胞无大液泡，不能发生
19、质壁分离，A错误；AB段原生质体体积变小，液泡内失去水分，故细胞液浓度在逐渐增大，B正确；只有活细胞才会发生质壁分离复原，BC段因细胞吸水使原生质体体积增大，C错误；用一定浓度的KNO3溶液，可得到类似乙二醇溶液的结果，D错误。B题后总结知识点02 探究植物细胞的吸水和失水 3.质壁分离后自动复原和不能自动复原的问题 如果溶液的 溶质不能进入细胞，在高浓度溶液中成熟植物只会发生质壁分离现象，不能发生自动复原现象。只有把分离的细胞转移到 清水或低浓度溶液 才能复原，如果因细胞失水过度而死亡，即使把分离的细胞转移到清水或低浓度溶液也不能 复原。如果溶液的 溶质能进入细胞，在一定浓度的溶液(如KNO
20、3、甘油、尿素、乙二醇等)中可发生质壁分离，并能自动复原，原因是 K、NO-、尿素、乙二醇等可转运到细胞内，使 细胞液浓度升高，导致细胞进行 渗透吸水 而发生自动复原。如：将成熟植物的细胞依次浸于蒸馏水、物质的量浓度为0.3 mol/L的蔗糖溶液和0.5 mol/L的尿素溶液中，原生质体(即植物细胞中细胞壁以内部分)的体积随时间变化如图。A曲线表示细胞在 蒸馏水 中：细胞略膨胀，但是由于 细胞壁 的存在，原生质体 的体积不能无限膨胀。B曲线表示细胞在 0.5 mol/L的尿素 溶液中：细胞先因 渗透失水 而发生质壁分离，后由于 尿素 能进入细胞，使得质壁分离后的细胞因 吸水 而 自动复原；细胞
21、在KNO3、甘油、乙二醇等溶液中也可发生质壁分离后自动复原现象。C曲线表示细胞在 0.3 mol/L的蔗糖 溶液中：蔗糖不能进入细胞，因此质壁分离后细胞不能发生 自动复原。知识点02 探究植物细胞的吸水和失水 课堂检测2 某课外小组的同学以黑藻的叶片作实验材料，进行观察质壁分离及其复原的实验。某同学观察到了图甲所示的细胞图像，该小组的同学还配制了系列梯度的蔗糖溶液探究不同浓度的蔗糖溶液对黑藻叶肉细胞失水的影响，结果如图乙所示。（1）图甲细胞中结构4的功能特点是_；其中原生质层包括_（用数字表示），选用黑藻叶片作为质壁分离实验材料的优点除了其叶片小而薄外，还可见叶绿体主要分布在_（用数字表示）中
22、而使原生质层呈现绿色。与自然状态下的黑藻细胞相比，图甲所示细胞的吸水能力_。（2）图乙显示，在0.2moI/L蔗糖溶液中，大约只有20%的黑藻细胞发生了质壁分离，说明了不同的黑藻细胞_存在差异。（3）在“观察植物细胞质壁分离及其复原实验”中，一般认为用能使材料中50%左右的细胞发生质壁分离的溶液浓度为理想实验浓度，最好选择浓度范围为_mol/L的蔗糖溶液进行实验，使用该浓度范围的蔗糖溶液进行实验既可以_ _，又可以_ _。保证观察到质壁分离现象细胞液浓度 全透性 1、3、5 5 增强0.4-0.6防止细胞因失水过多而影响其复原 知识点02 探究植物细胞的吸水和失水 课堂检测3 如图表示处于不同
23、生理状态的三个洋葱鳞片叶外表皮细胞(假设三个细胞的初始细胞液浓度相等)，请回答问题：（1）如图所示A、B、C三个细胞处于不同浓度的溶液中，则A图与B图细胞所处的外界溶液的浓度是_。（2）图中细胞的细胞液浓度依次是_。（3）假设将洋葱鳞片叶外表皮细胞制成装片，并使之处于浓度较高的溶液中，用显微镜观察其过程，发现该细胞形态变化的顺序为：_。（4）C图中标号所指的物质是_。A BC A BB A C外界溶液 考向突破S z L w h下列有关质壁分离及复原实验的叙述，不正确的是（下列有关质壁分离及复原实验的叙述，不正确的是（）A.A.紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡中有色素，有利于实验现象的观察紫色洋
24、葱鳞片叶外表皮细胞的液泡中有色素，有利于实验现象的观察B.B.观察植物细胞质壁分离及复原实验时，必须始终保持细胞的活体状态观察植物细胞质壁分离及复原实验时，必须始终保持细胞的活体状态C.C.用紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同用紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同D.D.以洋葱鳞片叶内表皮为材料不能观察到质壁分离以洋葱鳞片叶内表皮为材料不能观察到质壁分离E.E.用黑藻叶片进行实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察用黑藻叶片进行实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察F.F.植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质、和细胞核植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质、和细胞核G.G.成熟植物细胞在发生质壁分离过程中，细胞的吸水能力逐渐减弱成熟植物细胞在发生质壁分离过程中，细胞的吸水能力逐渐减弱H.H.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不明显DEFGH
