高三一輪復習生物【高效備課精析+知識精講提升】 水進出細胞的原理課件

第二單元細胞的基本結(jié)構(gòu)和物質(zhì)運輸?shù)?課時水進出細胞的原理

漏斗內(nèi)的液面為什么會升高？如果漏斗管足夠長，管內(nèi)的液面會無限升高嗎？為什么？燒杯中的水分子進入漏斗導致漏斗液面上升。不會，當管內(nèi)的液面上升到一定高度之后，管中的水柱產(chǎn)生的壓力將加快漏斗中水分向外擴散的速度，最終達到平衡，液面將不再上升。事實上半透膜兩側(cè)的水分子都能通過擴散作用自由進出，蛋由于蔗糖溶液中水的相對含量比燒杯中的水的相對含量低，因此燒杯中的水擴散到漏斗的速度比漏斗中的水擴散到燒杯中的速度相對更快些，導致漏斗中水量增加，液面升高。滲透現(xiàn)象示意圖知識點01

水進出細胞的原理

1.“問題探討”所展示的漏斗管內(nèi)的液面之所以會上升，是水分子通過半透膜向漏斗內(nèi)擴散的結(jié)果。水分子（或其他溶劑分子）通過半透膜的擴散，稱為滲透作用。滲透的方向是水分子從水的相對含量高的一側(cè)向相對含量低的一側(cè)滲透。2.將哺乳動物的紅細胞放入不同濃度的氯化鈉溶液中,完成下面的表格?，F(xiàn)象細胞形態(tài)變化發(fā)生條件細胞吸水膨脹外界溶液的濃度比細胞質(zhì)的濃度低細胞形態(tài)不變外界溶液的濃度與細胞質(zhì)的濃度相同細胞失水皺縮外界溶液的濃度比細胞質(zhì)的濃度高3.植物細胞的細胞壁是

全透

性的，水分子可以

自由

通過，細胞壁的伸縮性

較小

。成熟植物細胞內(nèi)的液體環(huán)境主要是指

液泡里面的細胞液，細胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細胞質(zhì)稱為

原生質(zhì)層，相當于

半透膜，水分子通過該結(jié)構(gòu)進出細胞。知識歸納知識點01

水進出細胞的原理

下圖為研究滲透作用的實驗裝置，漏斗內(nèi)溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)為兩種不同濃度的蔗糖溶液，水分子可以透過半透膜，而蔗糖分子則不能。當滲透達到平衡時，液面差為m。下列有關(guān)敘述正確的是(

)A.滲透平衡時S1溶液的濃度等于S2溶液的濃度B.若向漏斗中加入蔗糖分子，則平衡時m變小C.當漏斗內(nèi)外的高度差達到平衡時，沒有水分子進出半透膜D.若吸出漏斗中高出燒杯液面的溶液，再次平衡時m將變小【典例1】【解析】滲透平衡時S1液面比S2液面高，S1溶液的濃度大于S2溶液的濃度，A錯誤；向漏斗中加入蔗糖分子，漏斗中蔗糖溶液濃度增大，通過滲透作用進入漏斗中的水分子增加，m增大，B錯誤；漏斗內(nèi)外的高度差達到平衡，說明進出半透膜的水分子達到動態(tài)平衡，C錯誤；吸出漏斗中高出燒杯液面的溶液，由于存在濃度差，水分子還會進入漏斗，水分將漏斗中的溶液稀釋，滲透壓下降，再次平衡時m將變小，D正確。D知識點01

水進出細胞的原理

1.滲透系統(tǒng)的組成：①有一層

半透膜；②半透膜兩側(cè)的溶液存在濃度差。這里的濃度指的是物質(zhì)的量濃度而不是百分比濃度，相同百分比濃度的兩種溶液物質(zhì)的量濃度可能存在很大差異，如10%的葡萄糖溶液的物質(zhì)的量濃度約為10%麥芽糖溶液物質(zhì)的量濃度2倍。2.教材問題探討滲透現(xiàn)象分析：

①漏斗內(nèi)液面上升的原因：②漏斗內(nèi)液面停止上升的原因：③若滲透平衡后，半透膜兩側(cè)液面仍存在濃度差的原因是：題后總結(jié)燒杯中的水分子進入漏斗導致漏斗液面上升。單位時間內(nèi)由清水進入蔗糖溶液中的水分子數(shù)多于由蔗糖溶液進入清水中的水分子數(shù)。隨著液面的不斷上升，漏斗內(nèi)液體的壓強越來越大，從而使水分子從漏斗內(nèi)移向燒杯的速度加快，水分子進出漏斗的速率越來越接近，直至完全相等，漏斗內(nèi)液面不再升高，此時水分子的進出達到相對平衡。滲透平衡后半透膜兩側(cè)溶液仍存在濃度差，且濃度差就越大，液面高度差越大。液面高的一側(cè)溶液

物質(zhì)的量濃度高。知識點01

水進出細胞的原理

變式1.現(xiàn)有A、B、C三瓶外觀一樣但沒有標簽的溶液，已知它們分別屬于質(zhì)量濃度為0.1g/mL的蔗糖溶液、0.3g/mL的蔗糖溶液和0.1g/mL的葡萄糖溶液。某同學利用如圖所示裝置設計了兩組實驗。(注：圖中半透膜允許溶劑和葡萄糖通過，不允許蔗糖通過。)實驗Ⅰ：同時將等量的A液和B液分別放入U形管的左、右兩側(cè)，一段時間后，左側(cè)的液面升高。實驗Ⅱ：同時將等量的B液和C液分別放入U形管的左、右兩側(cè)，一段時間后，右側(cè)液面高于左側(cè)，再過一段時間后，左側(cè)液面高于右側(cè)。（1）本實驗應用的原理是____________

。（2）根據(jù)實驗現(xiàn)象得出結(jié)論：A是______________________________________；

B是______________________________________。（3）在用紫色洋蔥鱗片葉探究植物細胞吸水和失水方式的實驗中，常選用上述A、B、C中的______________________________________________溶液，觀察指標主要有_____________________、______________________及細胞大小。滲透作用質(zhì)量濃度為0.3g/mL的蔗糖溶液(中央)液泡的大小原生質(zhì)層的位置質(zhì)量濃度為0.1g/mL的蔗糖溶液質(zhì)量濃度為0.3g/mL的蔗糖知識點01

水進出細胞的原理

題后總結(jié)①半透膜兩側(cè)的水分子進行的是

雙向

運動，而不是

單向

運動，觀測到的現(xiàn)象是由雙向水分子運動的差別所導致的

液面改變

。②當液面高度不再變化時，半透膜兩側(cè)仍有水分子

進出，且進出速率

相同

。而兩側(cè)溶液的濃度并不一定相同，兩側(cè)的液面高度也不一定相同。③若溶質(zhì)分子能通過半透膜，則先是

濃度高

的一側(cè)液面升高，隨后另一側(cè)液面上升，最后達到

滲透平衡

。④水分子通過半透膜由低濃度溶液向高濃度溶液擴散。此處的濃度是指

物質(zhì)的量

濃度，是

單位體積中微粒的多少，不是質(zhì)量分數(shù)。知識點02

探究植物細胞的吸水和失水

知識歸納1.實驗假設：原生質(zhì)層相當于一層半透膜。2.預期結(jié)果：由于原生質(zhì)層相當于一層半透膜，水分子可以自由透過，而蔗糖分子不能透過。因此，在蔗糖溶液中植物細胞的中央液泡會變小，發(fā)生質(zhì)壁分離；加入清水后，當細胞液濃度大于外界溶液的濃度時，外界溶液中的水就會透過原生質(zhì)層進入細胞液，發(fā)生質(zhì)壁分離的復原。3.探究植物細胞的吸水和失水（1）成熟植物細胞內(nèi)的液體環(huán)境主要是指液泡里面的細胞液，細胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細胞質(zhì)稱為原生質(zhì)層，相當于半透膜。細胞液、原生質(zhì)層和外界溶液共同構(gòu)成一個滲透系統(tǒng)。當外界溶液的濃度低于細胞液的濃度時，細胞就會吸水；當外界溶液的濃度高于細胞液的濃度時，細胞就會失水。（2）觀察植物細胞質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復原的實驗步驟：制作洋蔥鱗片葉外表皮臨時裝片→用低倍鏡觀察洋蔥鱗片葉中央液泡大小，原生質(zhì)層位置→從蓋玻片一側(cè)滴入蔗糖溶液，在蓋玻片另一側(cè)用吸水紙引流，重復幾次→用低倍顯微鏡觀察中央液泡大小和原生質(zhì)層位置的變化→在蓋玻片的一側(cè)滴入清水，在蓋玻片的另一側(cè)用吸水紙引流，重復幾次→用低倍顯微鏡觀察中央液泡大小和原生質(zhì)層位置的變化。知識點02

探究植物細胞的吸水和失水

知識歸納（3）植物細胞的原生質(zhì)層相當于一層半透膜，植物細胞通過滲透作用吸水和失水。當細胞液的濃度小于外界溶液的濃度時，細胞失水，使細胞壁和原生質(zhì)層都出現(xiàn)一定程度的收縮，由于原生質(zhì)層比細胞壁的伸縮性大，原生質(zhì)層就會與細胞壁逐漸分離開來，也就是逐漸發(fā)生了質(zhì)壁分離。當細胞液的濃度大于外界溶液的濃度時，細胞吸水，原生質(zhì)層就會慢慢恢復成原來的狀態(tài)，逐漸發(fā)生質(zhì)壁分離的復原。如下圖所示：知識點02

探究植物細胞的吸水和失水

現(xiàn)有一種由人工膜制成的袋，為檢測淀粉和碘能否透過該膜，現(xiàn)提供試劑和用品如下：鐵架臺、燒杯和人工膜袋各一個、1%的淀粉溶液、稀碘溶液和細棉線。（1）請用上述試劑和用品，設計一個實驗裝置，探究淀粉溶液中的淀粉和碘溶液中的碘能否通過該膜，請用示意圖表示(加圖注)。

（2）實驗結(jié)果預測及分析：

①

。

②

。

③

。

④

?！镜淅?】一段時間后，袋內(nèi)外液體均不變藍，表明淀粉和碘均不能通過袋內(nèi)外液體均變藍，表明淀粉和碘均能通過袋內(nèi)液體變藍，袋外液體不變藍，表明碘能通過，淀粉不能通過袋外液體變藍，袋內(nèi)液體不變藍，表明碘不能通過，淀粉能通過探究物質(zhì)能否通過半透膜的方法(以碘和淀粉為例)題后總結(jié)知識點02

探究植物細胞的吸水和失水

燒杯內(nèi)盛淀粉溶液漏斗內(nèi)盛碘液結(jié)論變藍不變藍碘能通過半透膜，而淀粉不能不變藍變藍淀粉能通過半透膜，而碘不能變藍變藍淀粉和碘都能通過半透膜不變藍不變藍淀粉和碘都不能通過半透膜淀粉碘液知識點02

探究植物細胞的吸水和失水

變式2.將成熟的植物細胞放在溶液中能構(gòu)成一個滲透系統(tǒng)，主要原因是（）A.液泡膜內(nèi)外有濃度差

B.原生質(zhì)層相當于一層半透膜C.細胞壁是全透的

D.水分可以自由出入細胞【解析】成熟植物細胞發(fā)生滲透作用是因為原生質(zhì)層，A錯誤；原生質(zhì)層是細胞膜和液泡膜以及中間的細胞質(zhì)，相當于一層半透膜，是發(fā)生滲透作用的一個必備條件，B正確；細胞壁是全透的，與發(fā)生滲透作用沒有關(guān)系，C錯誤；水分可以自由出入細胞，不是形成滲透體系的主要原因，D錯誤。B知識點02

探究植物細胞的吸水和失水

1.驗證半透膜是滲透系統(tǒng)的必要條件實驗思路：設置A、B、C三組實驗，A組長頸漏斗口外密封一層玻璃紙（半透膜），B組長頸漏斗口外密封一層塑料薄膜（不透膜），C組長頸漏斗口外密封一層紗布（全透膜），向三個漏斗注入等量等物質(zhì)的量濃度的蔗糖溶液；然后將漏斗浸入盛有等量清水的等規(guī)格的三個燒杯A/、B/、C/中，觀察三組漏斗管內(nèi)的液面變化。預期結(jié)果：A漏斗管內(nèi)液面上升，B、C漏斗管內(nèi)液面不發(fā)生改變。得出的結(jié)論：半透膜是滲透系統(tǒng)的必要條件。2.驗證半透膜兩側(cè)溶液具有濃度差是發(fā)生滲透現(xiàn)象的必要條件實驗思路：設置A、B兩組實驗，兩組長頸漏斗口外均密封一層玻璃紙（半透膜），向兩個漏斗注入等量等物質(zhì)的量濃度的蔗糖溶液；將A組漏斗浸入盛有清水的燒杯中，B組漏斗浸入盛有等量與漏斗內(nèi)等物質(zhì)量濃度的蔗糖溶液的燒杯中，觀察兩組漏斗管內(nèi)的液面變化。預期結(jié)果：A漏斗管內(nèi)液面上升，B漏斗管內(nèi)液面不發(fā)生改變。得出的結(jié)論：半透膜兩側(cè)溶液具有濃度差是發(fā)生滲透現(xiàn)象的必要條件。題后總結(jié)知識點02

探究植物細胞的吸水和失水

在“探究植物細胞的吸水和失水”實驗中，對紫色洋蔥鱗片葉外表皮臨時裝片進行了三次觀察和兩次處理，下列敘述正確的是(

)A．第一次觀察為低倍鏡觀察，后兩次為高倍鏡觀察B．第一次處理滴加的液體為清水，第二次滴加的液體為0.3g/mL的蔗糖溶液C．若將紫色洋蔥鱗片葉的外表皮換成內(nèi)表皮，則不會發(fā)生質(zhì)壁分離D．紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞中不屬于原生質(zhì)層的結(jié)構(gòu)有細胞壁、細胞核和細胞液【解析】三次觀察均為低倍鏡觀察，A錯誤；第一次處理滴加的液體為0.3g/mL的蔗糖溶液，第二次滴加的液體為清水，B錯誤；若將紫色洋蔥鱗片葉的外表皮換成內(nèi)表皮，因內(nèi)表皮細胞也是成熟的植物細胞，所以也會發(fā)生質(zhì)壁分離，C錯誤；原生質(zhì)層是指細胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細胞質(zhì)，據(jù)此可推知紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞中不屬于原生質(zhì)層的結(jié)構(gòu)有細胞壁、細胞核和細胞液，D正確。

【典例3】D知識點02

探究植物細胞的吸水和失水

變式3．將紫色洋蔥鱗片葉表皮浸潤在0.3g/ml的蔗糖溶液中，1分鐘后進行顯微觀察，結(jié)果見右圖。下列敘述錯誤的是（）A.圖中L是細胞壁，M是液泡，N是細胞質(zhì)B.將視野中的細胞浸潤在清水中，原生質(zhì)體會逐漸復原C.實驗說明細胞膜與細胞壁在物質(zhì)透過性存在顯著差異D.洋蔥根尖分生區(qū)細胞不宜作為該實驗的實驗材料【解析】圖中L是細胞壁，M是液泡，N是原生質(zhì)層和細胞壁之間的物質(zhì)，不是細胞質(zhì)，應該充滿蔗糖溶液，故A錯誤；發(fā)生質(zhì)壁分離后，將細胞放在清水中，清水濃度小于細胞液濃度，細胞吸水，原生質(zhì)體會逐漸復原，故B正確；質(zhì)量濃度為0.3g/ml的蔗糖溶液可通過細胞壁進入細胞，但不透過細胞膜，說明二者在物質(zhì)透過性上存在明顯差異，故C正確；洋蔥根尖分生區(qū)細胞由于沒有大液泡，不宜作為該實驗的實驗材料，故D正確．A課堂檢測1知識點02

探究植物細胞的吸水和失水

.將某植物花冠切成大小和形狀相同的細條，分為a、b、c、d、e和f組（每組的細條數(shù)相等）取上述6組細條分別置于不同濃度的蔗糖溶液中，浸泡相同時間后測量各組花冠細條的長度，結(jié)果如圖所示。假如蔗糖溶液和花冠細胞之間只有水分交換，則（）A.實驗后，a組液泡中的溶質(zhì)濃度比b組的高B.浸泡導致f組細胞中液泡的失水量小于b組的C.a組細胞在蔗糖溶液中失水或吸水所耗ATP大于b組D.使細條在浸泡前后長度不變的蔗糖濃度介于0.4～0.5mol·L-1之間【解析】縱坐標是實驗前的長度/實驗后的長度，比值為1時，細胞既不吸水也不失水，比值小于1時，細胞吸水越多，比值越小，比值大于1時，細胞失水越多，比值越大，所以abc三組吸水且吸水程度a>b>c，def三組失水且失水程度f＝e>d。由分析可知，a組細胞吸水比b組多，所以實驗后a組液泡中的溶質(zhì)濃度低于b組，故A錯誤；f組細胞失水，b組細胞吸水，故B錯誤；水進出細胞的方式是自由擴散，不消耗能量，故C錯誤；cd兩組之間存在比值為1的數(shù)值，此時濃度為0.4～0.5mol·L-1之間，故D正確。D知識點02

探究植物細胞的吸水和失水

【典例4】

.用物質(zhì)的量濃度為2mol·L－1的乙二醇溶液和2mol·L－1的蔗糖溶液分別浸泡某種植物細胞，觀察質(zhì)壁分離現(xiàn)象，得到其原生質(zhì)體體積變化情況如圖所示。下列表述中正確的是(

)A.該細胞可能是某種植物根尖分生區(qū)的細胞B.AB段曲線表明細胞液濃度在逐漸增大C.BC段表明該細胞開始因失水過多而逐漸死亡D.用一定濃度的KNO3溶液，可得到類似蔗糖溶液的結(jié)果【解析】原生質(zhì)體是指植物細胞除去細胞壁之外的部分。根尖分生區(qū)細胞無大液泡，不能發(fā)生質(zhì)壁分離，A錯誤；AB段原生質(zhì)體體積變小，液泡內(nèi)失去水分，故細胞液濃度在逐漸增大，B正確；只有活細胞才會發(fā)生質(zhì)壁分離復原，BC段因細胞吸水使原生質(zhì)體體積增大，C錯誤；用一定濃度的KNO3溶液，可得到類似乙二醇溶液的結(jié)果，D錯誤。B題后總結(jié)知識點02

探究植物細胞的吸水和失水

3.質(zhì)壁分離后自動復原和不能自動復原的問題

①如果溶液的

溶質(zhì)不能進入細胞，在高濃度溶液中成熟植物只會發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，不能發(fā)生自動復原現(xiàn)象。只有把分離的細胞轉(zhuǎn)移到

清水或低濃度溶液

才能復原，如果因細胞失水過度而死亡，即使把分離的細胞轉(zhuǎn)移到清水或低濃度溶液也不能

復原

。

②如果溶液的

溶質(zhì)能進入細胞，在一定濃度的溶液(如KNO3、甘油、尿素、乙二醇等)中可發(fā)生質(zhì)壁分離，并能自動復原，原因是K＋、NO-、尿素、乙二醇等可轉(zhuǎn)運到細胞內(nèi)，使細胞液濃度升高，導致細胞進行滲透吸水而發(fā)生自動復原。如：將成熟植物的細胞依次浸于蒸餾水、物質(zhì)的量濃度為0.3mol/L的蔗糖溶液和0.5mol/L的尿素溶液中，原生質(zhì)體(即植物細胞中細胞壁以內(nèi)部分)的體積隨時間變化如圖。A曲線表示細胞在蒸餾水中：

細胞略膨脹，但是由于細胞壁的存在，原生質(zhì)體的體積不能無限膨脹。B曲線表示細胞在0.5mol/L的尿素溶液中：細胞先因滲透失水而發(fā)生質(zhì)壁分離，后由于尿素能進入細胞，使得質(zhì)壁分離后的細胞因吸水而自動復原；細胞在KNO3、甘油、乙二醇等溶液中也可發(fā)生質(zhì)壁分離后自動復原現(xiàn)象。C曲線表示細胞在0.3mol/L的蔗糖溶液中：蔗糖不能進入細胞，因此質(zhì)壁分離后細胞不能發(fā)生自動復原。知識點02

探究植物細胞的吸水和失水

課堂檢測2

某課外小組的同學以黑藻的葉片作實驗材料，進行觀察質(zhì)壁分離及其復原的實驗。某同學觀察到了圖甲所示的細胞圖像，該小組的同學還配制了系列梯度的蔗糖溶液探究不同濃度的蔗糖溶液對黑藻葉肉細胞失水的影響，結(jié)果如圖乙所示。（1）圖甲細胞中結(jié)構(gòu)4的功能特點是___________；其中原生質(zhì)層包括___________（用數(shù)字表示），選用黑藻葉片作為質(zhì)壁分離實驗材料的優(yōu)點除了其葉片小而薄外，還可見葉綠體主要分布在___（用數(shù)字表示）中而使原生質(zhì)層呈現(xiàn)綠色。與自然狀態(tài)下的黑藻細胞相比，圖甲所示細胞的吸水能力___________。（2）圖乙顯示，在0.2moI/L蔗糖溶液中，大約只有20%的黑藻細胞發(fā)生了質(zhì)壁分離，說明了不同的黑藻細胞______________存在差異。（3）在“觀察植物細胞質(zhì)壁分離及其復原實驗”中，一般認為用能使材料中50%左右的細胞發(fā)生質(zhì)壁分離的溶液濃度為理想實驗濃度，最好選擇濃度范圍為___________mol