高考新教材（中）生物必修一同步講義第4章第1節(jié)　第1課時(shí)　水進(jìn)出細(xì)胞的原理含答案及解析

第1節(jié)被動(dòng)運(yùn)輸?shù)?課時(shí)水進(jìn)出細(xì)胞的原理[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.闡明滲透作用的條件及原理。2.結(jié)合探究實(shí)驗(yàn)，分析理解細(xì)胞吸水和失水的過(guò)程及應(yīng)用。一、滲透作用1．概念：水分子(或其他溶劑分子)通過(guò)______的擴(kuò)散，稱為滲透作用。2．方向：水分子從水的相對(duì)含量____的一側(cè)向相對(duì)含量____的一側(cè)滲透。任務(wù)一：滲透作用發(fā)生的條件根據(jù)教材P62“問(wèn)題探討”中的滲透現(xiàn)象示意圖，回答下列問(wèn)題：(1)漏斗管內(nèi)的液面升高的原因：由于單位體積的清水中水分子數(shù)______蔗糖溶液中的水分子數(shù)，因此單位時(shí)間內(nèi)由______進(jìn)入__________的水分子數(shù)多于由__________進(jìn)入______的水分子數(shù)。(2)漏斗管內(nèi)的液面不會(huì)一直升高的原因：管內(nèi)的水柱產(chǎn)生的壓力會(huì)加快漏斗中的水分子向____擴(kuò)散的速度，最終膜兩側(cè)水分子擴(kuò)散的速度達(dá)到______，液面不再上升。(3)滲透裝置中，當(dāng)漏斗內(nèi)的溶液不再上升時(shí)，半透膜兩側(cè)的溶液濃度是否相同？為什么？________________________________________________________________________(4)如果用紗布代替玻璃紙，漏斗管內(nèi)的液面會(huì)不會(huì)升高？為什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(5)如果燒杯內(nèi)不是清水，而是同等濃度的蔗糖溶液，漏斗管內(nèi)的液面會(huì)不會(huì)升高？為什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________1．滲透作用具備的兩個(gè)條件(1)具有半透膜；(2)膜兩側(cè)溶液存在濃度差。2．水分子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律(1)水的運(yùn)輸方向：從含水量高的一側(cè)向含水量低的一側(cè)運(yùn)輸。(2)半透膜兩側(cè)的水分子進(jìn)行雙向運(yùn)動(dòng)，液面變化是由水分子雙向運(yùn)動(dòng)差異所導(dǎo)致的。(3)當(dāng)液面高度不再變化時(shí)，水分子仍進(jìn)出半透膜，但進(jìn)出達(dá)到平衡。3．滲透平衡≠濃度相等滲透平衡只意味著半透膜兩側(cè)水分子移動(dòng)達(dá)到平衡狀態(tài)，既不可看作沒(méi)有水分子移動(dòng)，也不可看作兩側(cè)溶液濃度絕對(duì)相等。滲透平衡后，溶液濃度高的一側(cè)液面高(反之亦然，即液面高的一側(cè)溶液濃度也高)；濃度差越大，液面高度差也越大。1.某科研小組設(shè)計(jì)如圖所示的滲透裝置，其中蔗糖不能透過(guò)半透膜，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，液面不動(dòng)(滲透平衡)時(shí)液面差為Δh。下列說(shuō)法正確的是()A．滲透平衡后S1和S2濃度的大小關(guān)系為S1＝S2B．滲透平衡后無(wú)水分子通過(guò)半透膜C．漏斗中溶液液面上升速率逐漸加快D．向漏斗內(nèi)加適量清水Δh將變小2.如圖實(shí)驗(yàn)裝置中，半透膜只允許水分子和單糖分子透過(guò)，向a側(cè)加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的蔗糖溶液，向b側(cè)加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的葡萄糖溶液，初始狀態(tài)如圖。則下列關(guān)于液面的變化及相關(guān)敘述正確的是()A．a(chǎn)先降后升，b先升后降B．a(chǎn)先升后降，b先降后升C．當(dāng)液面最終停止變化時(shí)，半透膜兩側(cè)溶液濃度相等D．當(dāng)液面最終停止變化時(shí)，b側(cè)濃度高于a側(cè)題后歸納(1)滲透系統(tǒng)的溶液濃度研究滲透作用時(shí)溶液濃度是指物質(zhì)的量濃度而非質(zhì)量濃度：如質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的葡萄糖溶液和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的蔗糖溶液，質(zhì)量濃度相同，但葡萄糖溶液的物質(zhì)的量濃度大，故水由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移動(dòng)。(2)滲透現(xiàn)象中液面變化的判斷方法半透膜兩側(cè)分別為濃度不同的溶液A、B，有以下三種情況：①若A側(cè)溶質(zhì)(如葡萄糖等)可以通過(guò)半透膜，B側(cè)溶質(zhì)不能通過(guò)半透膜，則最終B側(cè)液面升高。②若A側(cè)和B側(cè)溶質(zhì)是同種物質(zhì)且均不能通過(guò)半透膜，則濃度高的一側(cè)液面升高。③若A、B兩側(cè)溶液的溶質(zhì)均能通過(guò)半透膜，則兩側(cè)不存在高度差。二、水進(jìn)出細(xì)胞的原理1．動(dòng)物細(xì)胞的吸水和失水(1)條件及現(xiàn)象過(guò)程條件現(xiàn)象吸水外界溶液的濃度____細(xì)胞質(zhì)的濃度失水外界溶液的濃度____細(xì)胞質(zhì)的濃度平衡外界溶液的濃度____細(xì)胞質(zhì)的濃度(2)動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞膜相當(dāng)于________。2．植物細(xì)胞的吸水和失水(1)成熟植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)植物細(xì)胞內(nèi)的液體環(huán)境主要是指________里面的細(xì)胞液。水進(jìn)出細(xì)胞主要是指水經(jīng)過(guò)原生質(zhì)層進(jìn)出液泡。(2)成熟植物細(xì)胞吸水和失水的方式植物細(xì)胞的__________相當(dāng)于一層半透膜，植物細(xì)胞也是通過(guò)__________吸水和失水的。(3)植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離與復(fù)原的原因3．探究植物細(xì)胞的吸水和失水實(shí)驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)材料：紫色洋蔥鱗片葉______細(xì)胞，具有________，細(xì)胞液呈______，便于觀察。(2)實(shí)驗(yàn)流程判斷正誤(1)當(dāng)外界溶液的濃度低時(shí)，紅細(xì)胞一定會(huì)由于吸水而漲破()(2)植物細(xì)胞的原生質(zhì)層由細(xì)胞膜和液泡膜組成()(3)在“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”實(shí)驗(yàn)操作中，共涉及三次顯微鏡觀察，第一次用低倍鏡觀察，第二、三次用高倍鏡觀察()任務(wù)二：探究植物細(xì)胞的吸水和失水1.現(xiàn)象：將放置一段時(shí)間的馬鈴薯切成如圖所示形狀，凹槽內(nèi)倒入一定量清水，一段時(shí)間后液面下降；再將適量蔗糖加入凹槽清水中，一段時(shí)間后液面上升，試解釋上述現(xiàn)象。________________________________________________________________________________________________________________________________________________2．探究植物細(xì)胞的吸水和失水(1)提出問(wèn)題：水分進(jìn)出細(xì)胞是通過(guò)滲透作用嗎？原生質(zhì)層是否相當(dāng)于一層半透膜？(2)作出假設(shè)：__________相當(dāng)于一層半透膜。(3)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路①如果假設(shè)是正確的，當(dāng)外界溶液的濃度高于細(xì)胞液的濃度時(shí)，細(xì)胞就會(huì)______，液泡體積就會(huì)______；當(dāng)外界溶液的濃度低于細(xì)胞液的濃度時(shí)，細(xì)胞就會(huì)______，液泡體積就會(huì)______。所以可以通過(guò)液泡體積的大小變化反映水分進(jìn)出細(xì)胞的情況。②如何使細(xì)胞外溶液的濃度升高或降低？________________________________________________________________________________________________________________________________________________③如何看到細(xì)胞，需要借助到什么材料和用具？________________________________________________________________________________________________________________________________________________④對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出預(yù)測(cè)——細(xì)胞失水或吸水后可能出現(xiàn)哪些可觀察的變化？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(4)實(shí)驗(yàn)材料的選擇①下列細(xì)胞中能發(fā)生質(zhì)壁分離的是______。A．大蒜根尖分生區(qū)細(xì)胞B．人的口腔上皮細(xì)胞C．菠菜葉肉細(xì)胞D．蛙的紅細(xì)胞E．洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞F．洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細(xì)胞②若該細(xì)胞代表紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞，則有色區(qū)域在____(用圖中數(shù)字表示)；若是黑藻葉肉細(xì)胞，則有色區(qū)域在____(用圖中數(shù)字表示)；若是洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細(xì)胞做實(shí)驗(yàn)材料，為使實(shí)驗(yàn)結(jié)果方便觀察，外界溶液中滴加了胭脂紅染色劑，則有色區(qū)域在______(用圖中數(shù)字表示)。(5)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析①將紫色洋蔥鱗片葉的外表皮細(xì)胞放在質(zhì)量濃度為0.3g/mL的蔗糖溶液中，一段時(shí)間后，該細(xì)胞的顏色如何變化？其吸水能力又如何變化？________________________________________________________________________________________________________________________________________________②有位同學(xué)錯(cuò)取了質(zhì)量濃度為3g/mL的蔗糖溶液，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞發(fā)生了質(zhì)壁分離，給臨時(shí)裝片滴加清水并引流后幾乎沒(méi)有觀察到質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象，分析原因可能是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________③實(shí)驗(yàn)中共涉及三次顯微鏡觀察，其中第一次觀察的目的是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(6)拓展應(yīng)用①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(xì)胞，觀察細(xì)胞的質(zhì)壁分離現(xiàn)象，得到其原生質(zhì)體(即植物細(xì)胞中細(xì)胞壁以內(nèi)的部分)體積變化情況如圖所示。請(qǐng)回答：2min后，不同于處于2mol·L－1的蔗糖溶液中的細(xì)胞，處于2mol·L－1的乙二醇溶液中的細(xì)胞自動(dòng)發(fā)生了____________現(xiàn)象，發(fā)生該現(xiàn)象的原因是______。當(dāng)質(zhì)壁分離復(fù)原后，此時(shí)細(xì)胞液的濃度__________外界溶液濃度。②細(xì)胞液中物質(zhì)的濃度對(duì)于維持細(xì)胞的生命活動(dòng)非常重要?，F(xiàn)提供紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，測(cè)定該細(xì)胞的細(xì)胞液的濃度相當(dāng)于多少質(zhì)量濃度的蔗糖溶液。寫(xiě)出你的實(shí)驗(yàn)思路。________________________________________________________________________________________________________________________________________________1．質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象發(fā)生的條件(1)從細(xì)胞角度分析①死細(xì)胞、動(dòng)物細(xì)胞及未成熟的植物細(xì)胞(如根尖分生區(qū)細(xì)胞)不發(fā)生質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象。②具有中央大液泡的成熟植物細(xì)胞可發(fā)生質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象。(2)從溶液角度分析①在一定濃度的溶液(溶質(zhì)不能透過(guò)膜)中只發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，不能發(fā)生自動(dòng)復(fù)原現(xiàn)象(只有用清水或低滲溶液處理，方可復(fù)原)。②在一定濃度的溶液(溶質(zhì)可透過(guò)膜)中發(fā)生質(zhì)壁分離后可自動(dòng)復(fù)原，如甘油、尿素、乙二醇、KNO3溶液等。③在高濃度溶液中質(zhì)壁分離現(xiàn)象明顯，但溶液濃度過(guò)高時(shí)不能發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原，因?yàn)槿芤簼舛冗^(guò)高，細(xì)胞會(huì)因過(guò)度失水而死亡。④鹽酸、酒精、醋酸等溶液能殺死細(xì)胞，不適于做質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)的溶液。2．質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象的拓展應(yīng)用(1)判斷細(xì)胞的活性待測(cè)細(xì)胞＋蔗糖溶液eq\o(→,\s\up7(鏡檢))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(發(fā)生質(zhì)壁分離和復(fù)原→活細(xì)胞,不發(fā)生質(zhì)壁分離→死細(xì)胞))(2)測(cè)定細(xì)胞液濃度的范圍待測(cè)細(xì)胞＋一系列濃度梯度的蔗糖溶液分別鏡檢，細(xì)胞液濃度介于未發(fā)生質(zhì)壁分離和剛剛發(fā)生質(zhì)壁分離的兩種外界溶液的濃度之間。(3)比較不同植物細(xì)胞的細(xì)胞液濃度不同植物細(xì)胞＋同一濃度的蔗糖溶液鏡檢，比較剛發(fā)生質(zhì)壁分離時(shí)所需時(shí)間的長(zhǎng)短→判斷細(xì)胞液濃度的大小(時(shí)間越短，細(xì)胞液濃度越小)。(4)鑒別不同種類的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)成熟植物細(xì)胞＋不同種類溶液eq\o(→,\s\up7(鏡),\s\do5(檢))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(只發(fā)生質(zhì)壁分離→蔗糖溶液,質(zhì)壁分離后自動(dòng)復(fù)原→KNO3,溶液))3．如圖1為光學(xué)顯微鏡下觀察到的某植物細(xì)胞質(zhì)壁分離的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖，圖2為質(zhì)壁分離及其復(fù)原實(shí)驗(yàn)流程圖。下列說(shuō)法正確的是()A．圖1細(xì)胞若繼續(xù)發(fā)生質(zhì)壁分離，則該細(xì)胞的吸水能力減弱B．圖1所示結(jié)果只能在圖2中C處觀察到C．增大蔗糖溶液的濃度會(huì)使第二次觀察(D)和第三次觀察(F)實(shí)驗(yàn)效果更明顯D．該實(shí)驗(yàn)用顯微鏡主要觀察原生質(zhì)層的位置、液泡的顏色和大小等4．(2023·安徽蚌埠高一檢測(cè))用物質(zhì)的量濃度為2mol·L－1的乙二醇溶液和同物質(zhì)的量濃度的蔗糖溶液分別浸泡某種植物細(xì)胞，觀察細(xì)胞的質(zhì)壁分離現(xiàn)象，得到其原生質(zhì)體(植物細(xì)胞除去細(xì)胞壁后剩余的部分)體積變化情況，如圖所示。下列相關(guān)敘述正確的是()A．在蔗糖溶液中，植物細(xì)胞體積明顯逐漸減小B．在d點(diǎn)時(shí)，蔗糖溶液中仍有水分子進(jìn)出植物細(xì)胞C．在0～240s內(nèi)，乙二醇沒(méi)有通過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)D．在c點(diǎn)與a點(diǎn)代表體積相等時(shí)，推測(cè)植物細(xì)胞液濃度相同

第1課時(shí)水進(jìn)出細(xì)胞的原理一、教材梳理1．半透膜2．高低核心探討(1)多于清水蔗糖溶液蔗糖溶液清水(2)外平衡(3)不相同。漏斗內(nèi)溶液濃度仍然高，由于漏斗管內(nèi)液面升高形成的靜水壓會(huì)阻止水分子由低濃度一側(cè)向高濃度一側(cè)擴(kuò)散，故半透膜兩側(cè)溶液濃度關(guān)系仍是漏斗內(nèi)溶液濃度高于燒杯中清水的濃度。(4)不會(huì)。原因是紗布是全透性的，水分子和蔗糖分子都能通過(guò)。(5)不會(huì)。半透膜兩側(cè)溶液的濃度相等時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)透過(guò)半透膜進(jìn)入長(zhǎng)頸漏斗的水分子數(shù)量等于滲出的水分子數(shù)量。典題應(yīng)用1．D[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，滲透平衡時(shí)液面差為Δh，此時(shí)S1和S2濃度的大小關(guān)系為S1＞S2，A錯(cuò)誤；滲透平衡后水分子依然進(jìn)出半透膜，只不過(guò)進(jìn)出半透膜的水分子的量相等，B錯(cuò)誤；S1溶液濃度大于S2，所以漏斗中溶液液面上升，但隨著液面高度差的增大，液面上升速率逐漸減慢，C錯(cuò)誤；向漏斗內(nèi)加適量清水，S1的濃度會(huì)變得更小，則兩種蔗糖溶液的濃度差變小，達(dá)到滲透平衡后Δh將變小，D正確。]2．A[本實(shí)驗(yàn)中的半透膜只允許葡萄糖、水分子透過(guò)，而蔗糖分子不能透過(guò)。相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的葡萄糖溶液和蔗糖溶液，由于葡萄糖的摩爾質(zhì)量較小，其物質(zhì)的量濃度就較大，水分子和葡萄糖都能透過(guò)半透膜，但分子小得多的水分子滲透速率要快得多。剛開(kāi)始時(shí)水分子向物質(zhì)的量濃度較大的葡萄糖溶液一側(cè)滲透，所以b液面高于a液面。之后葡萄糖也逐漸透過(guò)半透膜到達(dá)a側(cè)，使a側(cè)濃度升高，水又反向滲透，a液面又高于b液面。因此，a先降后升，b先升后降。由于靜水壓的作用，當(dāng)液面最終停止變化時(shí)，b側(cè)濃度低于a側(cè)。]二、教材梳理1．(1)＜＞＝(2)半透膜2．(1)伸縮性細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)液泡膜細(xì)胞液液泡(2)原生質(zhì)層滲透作用(3)半透膜大濃度差3．(1)外表皮中央大液泡紫色(2)細(xì)胞壁變小變深分離變大緊貼判斷正誤(1)×(2)×(3)×解析(1)不一定；因?yàn)榧t細(xì)胞吸水膨脹后細(xì)胞內(nèi)的溶液濃度也會(huì)下降，如果外界溶液濃度不是很低，有可能細(xì)胞內(nèi)的溶液濃度下降后與外界溶液的濃度達(dá)到平衡，此時(shí)，紅細(xì)胞將不再吸水。(2)植物細(xì)胞的原生質(zhì)層由細(xì)胞膜、液泡膜和兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)組成。(3)在該實(shí)驗(yàn)操作中，三次都是用低倍鏡進(jìn)行觀察。核心探討1．凹槽內(nèi)注入清水后，由于馬鈴薯細(xì)胞液濃度大于清水，馬鈴薯細(xì)胞吸水，導(dǎo)致清水液面下降；當(dāng)向清水中加入適量蔗糖后，蔗糖溶液的濃度大于細(xì)胞液濃度，細(xì)胞失水，一段時(shí)間后導(dǎo)致液面升高。2．(2)原生質(zhì)層(3)①失水縮小吸水增大②提供蔗糖溶液使細(xì)胞外溶液濃度升高，提供清水使細(xì)胞外溶液濃度降低。③利用顯微鏡觀察臨時(shí)裝片。④由于原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜，水分子可以自由透過(guò)，而蔗糖分子不能透過(guò)。因此，在蔗糖溶液中植物細(xì)胞的中央液泡會(huì)變小，