备考2024届高考生物一轮复习讲义第二章细胞的基本结构和物质的运输课时3细胞的吸水和失水考点1渗透作用与动植物细胞的吸水和失水

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考点1 渗透作用与动植物细胞的吸水和失水
1.渗透作用
提醒（1）水分子的运输特点：无论细胞是吸水还是失水，半透膜两侧水分子的移动都是双向的。
（2）渗透平衡的实质：渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态，既不可看作没有水分子移动，也不可看作两侧溶液浓度相等。
（3）浓度的实质：渗透系统中的溶液浓度指物质的量浓度，而非质量浓度。
（4）渗透≠扩散：渗透作用必须通过半透膜，扩散则不一定需要；扩散适用于各种物质，渗透仅指溶剂分子。渗透是一种特殊的扩散。
2.动植物细胞的吸水和失水
教材补遗（1）[必修1P63“思考·讨论”]红细胞的细胞膜相当于半透膜，但细胞膜≠半透膜。
半透膜—无生物活性的多孔性薄膜，决定物质进出的因素是分子的大小和形状
细胞膜—有生物活性的生物膜，决定物质进出的因素包括物质自身性质、细胞膜上转运蛋白的种类和数目等
（2）[必修1P63图4－2]原生质层≠原生质体。
原生质体—一般为去除细胞壁的植物细胞
原生质层—由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质组成，不包括细胞核和液泡内的细胞液，且仅存在于成熟的植物细胞中
基础自测
1.在渗透作用中，当半透膜两侧溶液浓度相等时，水分子不再通过半透膜。（× ）
2.虽然红细胞没有具膜细胞器，但将其放入一定浓度的外界溶液中，也能发生渗透作用。（ √ ）
3.少数水分子借助水通道蛋白进出细胞，更多的水分子以自由扩散方式进出细胞。（× ）
4.渗透作用中半透膜两侧溶液的浓度指的是质量浓度。（× ）
5.探究人体红细胞因失水而发生的形态变化时，可用肉眼直接观察。（× ）
6.叶片细胞吸水时，细胞液的渗透压降低[2022福建，T1A]。（ √ ）
情境应用
1.人在大量出汗或口渴时适合饮用白开水或低浓度的饮料，而不适合饮用高浓度的饮料，其原因是什么？
提示 因为高浓度的饮料可能会使细胞进一步失水，不能达到补充体内水分的作用。
2.施肥是农业生产中常见的增产措施，但施肥过多，容易引起“烧苗”现象。引起“烧苗”现象的原因是什么？
提示 施肥过多会造成土壤溶液的浓度大于根毛细胞液的浓度，使根毛细胞液中的水分渗透到土壤溶液中，这样根毛细胞会发生渗透失水，从而使植物萎蔫。
3.生病输液时，为什么要用质量分数为0.9％的生理盐水而不用无菌水？
提示 质量分数为0.9％的生理盐水的浓度与人体细胞所处液体环境的浓度相当。因此，输入生理盐水或用生理盐水作为药物的溶剂，可以保证人体细胞的生活环境维持在正常的状态。如果输入无菌水将会使细胞吸水膨胀，不能维持细胞的正常形态，导致生命活动受到影响。
深度思考
1.若某叶肉细胞在清水中吸水，一段时间内细胞体积增大，最终 不会 （填“会”“不会”）像动物细胞一样涨破，原因是 植物细胞的细胞壁有支持和保护作用 。
2.温度会影响水分子通过半透膜的扩散速率。如何设计实验方案进行验证？
提示 实验方案设计：准备如图所示的渗透装置三套，第一组的烧杯外用酒精灯或水浴锅加热升温；第二组在烧杯外加冰块降温；第三组作为对照。三组装置同时开始实验，并记录液面变化及时间。
研透高考 明确方向
命题点1 渗透作用的原理和应用分析
1.[2024常州模拟]如图所示实验装置，玻璃槽中是蒸馏水，半透膜只允许水和单糖透过。倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液，一定时间后再加入蔗糖酶。最可能的实验现象是（A ）
A.漏斗中液面开始时先上升，加入蔗糖酶后，再上升后又下降
B.在玻璃槽中会检测出蔗糖和蔗糖酶
C.漏斗中液面开始时先下降，加入蔗糖酶后一直上升
D.在玻璃槽中会检测出葡萄糖、果糖和蔗糖酶
解析 半透膜只允许水和单糖透过，蔗糖属于二糖，不能透过半透膜，因此漏斗内装入蔗糖溶液后，水分子的运动整体上表现为进入漏斗，漏斗内液面上升；一定时间后再加入蔗糖酶，蔗糖酶能催化蔗糖水解为葡萄糖和果糖，导致漏斗内溶液物质的量浓度增大，半透膜两侧溶液浓度差增大，故漏斗内液面再上升；之后由于葡萄糖和果糖是单糖，能透过半透膜从漏斗到玻璃槽中，因此半透膜两侧溶液的浓度差减小，漏斗内液面下降，故加入蔗糖酶后漏斗内液面先上升后下降，A正确、C错误。半透膜不允许蔗糖和蔗糖酶透过，则在玻璃槽中不会出现蔗糖和蔗糖酶，B、D错误。
2.已知葡萄糖等小分子和离子可以通过透析膜，而大分子则无法通过。某小组做了下列模拟实验：A是葡萄糖溶液，C是淀粉溶液，B和D是蒸馏水，向D中加入适量碘—碘化钾溶液。下列叙述正确的是（A ）
A.一段时间后B处取出的液体含有还原糖
B.静置12h后D处的颜色变化是棕色变蓝色
C.12h内C处的颜色变化是蓝色越来越浅
D.装置中发生颜色变化的原因是碘无法通过透析膜
解析 葡萄糖是还原糖，由于葡萄糖可以透过透析膜进入B，所以一段时间后B处取出的液体含有还原糖，A正确；淀粉为大分子物质，无法通过透析膜，静置12h后，D处无淀粉，所以D处不能变为蓝色，B错误；碘—碘化钾可以通过透析膜，从D进入C，而淀粉遇碘变蓝色，所以12h内C处的颜色变化是蓝色越来越深，C错误；碘可以通过透析膜，故装置中发生颜色变化的原因是碘能够通过透析膜，D错误。
命题点2 细胞的吸水和失水分析
3.[2021湖北]红细胞在高渗NaCl溶液（浓度高于生理盐水）中体积缩小，在低渗NaCl溶液（浓度低于生理盐水）中体积增大。下列有关该渗透作用机制的叙述，正确的是（B ）
A.细胞膜对Na＋和Cl－的通透性远高于水分子，水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液
B.细胞膜对水分子的通透性远高于Na＋和Cl－，水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液
C.细胞膜对Na＋和Cl－的通透性远高于水分子，Na＋和Cl－从高渗溶液扩散至低渗溶液
D.细胞膜对水分子的通透性远高于Na＋和Cl－，Na＋和Cl－从高渗溶液扩散至低渗溶液
解析 渗透压指的是溶液中溶质微粒对水的吸引力。渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目。水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散叫渗透作用。水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液，细胞膜对水分子的通透性远高于Na＋和Cl－，B正确。
4.[2021湖南]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（D ）
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.1ml/LNaCl溶液和1ml/L蔗糖溶液的渗透压大小相等
解析 施肥过多会导致土壤溶液浓度高于植物根细胞液泡中细胞液浓度，细胞失水，发生质壁分离，A正确；细胞壁伸缩性较小，而原生质层伸缩性较大，质壁分离过程中，细胞膜可局部或全部脱离细胞壁，B正确；质壁分离复原过程中，细胞不断吸水，细胞液的浓度下降，细胞的吸水能力逐渐降低，C正确；每升1ml/L的NaCl溶液（NaCl在水中可电离出Na＋和Cl－）含有2ml的溶质微粒，而每升1ml/L的蔗糖溶液（蔗糖在水中不电离）只含有1ml的溶质，渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目，因此，1ml/L的NaCl溶液渗透压大于1ml/L的蔗糖溶液，D错误。
命题变式
[设问拓展型]植物细胞质壁分离与复原过程中，液泡体积的变化情况是（A ）
解析 当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水引起质壁分离，液泡体积逐渐变小；而质壁分离复原过程与质壁分离相反，液泡体积逐渐变大。因此植物细胞质壁分离和复原的过程中，液泡体积先变小后变大，A正确。
课标要求
核心考点
五年考情
核心素养对接
阐明质膜具有
选择透过性
渗透作用与动植物细胞的吸水和失水
2022：湖南T10、全国甲T2；
2021：湖南T3、湖北T11；
2020：全国ⅡT5；
2019：浙江4月T9
1.科学思维——模型与建模：通过构建渗透装置模型探索水分进出细胞的条件。
2.科学探究——实验分析：通过渗透实验、质壁分离和复原等实验培养考生科学探究的能力。
3.社会责任——以生活实例为命题信息，培养学生运用所学知识解决实际问题的能力，落实社会责任素养
探究植物细胞的吸水和失水
2023：江苏T15D、北京T13A、全国甲T4；
2022：浙江6月T11、江苏T5B；
2021：广东T13、全国乙T2D、江苏T12、辽宁T5A、重庆T20；
2020：浙江7月T27（1）、江苏T25B；
2019：江苏T22B
命题分析预测
1.高考主要以选择题的形式考查细胞的吸水和失水，以及植物细胞质壁分离和复原，以非选择题的形式考查较少。
2.预计2025年高考仍将延续这种考查模式，也有可能以实验装置图、曲线图，以及教材之外的拓展知识为载体，考查渗透作用、质壁分离和复原等相关知识
细胞类型
动物细胞
成熟植物细胞
原理
[6] 渗透作用
条
件
半透膜
[7] 细胞膜
[8] 原生质层
半透膜两侧溶液有浓度差
细胞质（a）与外界溶液（b）间有浓度差
细胞液（a）与外界溶液（b）间有浓度差
现
象
a＞b
吸水膨胀，甚至涨破
吸水膨胀，体积略大
a＝b
细胞形态不变
细胞形态不变
a＜b
细胞皱缩
液泡失水，可能发生[9] 质壁分离