【备考2026】高考生物一轮复习资源：第2单元 第7课时 水进出细胞的原理（课件）

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1.活动：通过模拟实验探究膜的透性。2.活动：探究植物细胞的吸水和失水。
考点二　动物细胞、植物细胞的吸水和失水
渗透平衡≠两侧溶液浓度相等：渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态，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。
渗透装置的变式分析：渗透平衡时液面高度分析(1)半透膜只允许水分子通过
(2)S1和S2是两种不同的溶质且只有水和S1能通过半透膜
后S2液面升高，最终高于S1液面
考向一　渗透作用的原理及应用分析1.(2025·重庆沙坪坝检测)反渗透技术通过施加适当强度的外界压力，使溶剂逆着自然渗透的方向从半透膜一侧向另一侧作反向渗透。反渗透技术常用于海水淡化、家庭净水等，下列叙述正确的是A.自然渗透作用下，水分子从淡水侧向海水侧单向运动B.海水淡化过程中，应对淡水侧施加压力C.半透膜的筛选机理与细胞膜、原生质层等一致D.及时移走淡水有利于反渗透作用的持续进行
2.(2024·荆门联考)如图为渗透作用的“U”型装置示意图。实验开始时，一侧加入高浓度溶液，一侧加入低浓度溶液，两侧液面等高，半透膜允许单糖通过。据图分析，下列叙述正确的是A.若向U型管两侧加入蔗糖溶液，由于高浓度 一侧渗透压大，故高浓度一侧的液面上升B.若向U型管两侧加入葡萄糖溶液，由于葡萄 糖分子可透过半透膜，故两侧液面始终等高C.若向U型管两侧加入麦芽糖溶液，当达到渗透平衡时，半透膜两侧水分子不 再移动D.若向U型管两侧加入蔗糖溶液，最终液面停止变化时，半透膜两侧溶液浓度 一致
动物细胞、植物细胞的吸水和失水
1.动物细胞的吸水和失水
2.成熟植物细胞的吸水和失水(1)成熟植物细胞的结构
(2)探究植物细胞的吸水和失水
(1)1 ml/L NaCl溶液和1 ml/L蔗糖溶液的渗透压大小相等(2021·湖南，3D)(　　)
提示　NaCl溶液中含有钠离子和氯离子，而蔗糖溶液中只含有蔗糖分子，故NaCl溶液的渗透压高于蔗糖溶液的。
(2)质壁分离复原过程中，细胞的吸水能力逐渐降低(2021·湖南，3C)(　　)(3)观察植物细胞吸水和失水时，可用蔗糖溶液处理紫色洋葱鳞片叶外表皮(2021·全国乙，2D)(　　)(4)质壁分离过程中，黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小(2020·山东，3C)(　　)
提示　质壁分离过程中，细胞液浓度增大，吸水能力增大。
(5)可以用大蒜根尖分生区细胞作实验材料来观察细胞的质壁分离与复原(2020·全国 Ⅰ，4A)(　　)
提示　根尖分生区细胞没有大液泡，不适合作此实验材料。
质壁分离与复原的应用我国盐碱地总面积约为15亿亩，对其进行开发利用能提高农业产能。过去的思路主要是治理盐碱地使其适应作物，如今科研人员提出要向选育更多适应盐碱地的耐盐碱作物的方向转变。请思考以下问题：1.盐碱地上大多数作物很难生长，主要原因是什么？
提示　土壤盐分过多，土壤溶液浓度大于植物根部细胞的细胞液浓度，大多数作物因无法从土壤中获取充足的水分而难以生长。
2.在植物细胞发生质壁分离的过程中，请比较外界溶液、细胞质基质、细胞液的浓度大小。
提示　外界溶液浓度＞细胞质基质浓度＞细胞液浓度。
3.现有普通植物和耐盐碱植物若干，由于标签损坏无法辨认类型，某生物兴趣小组使用0.3 g·mL－1的KNO3溶液分别处理两组植物细胞，结果如图1所示。请回答下列有关问题：
(1)应选择根尖的 (填“成熟区”“伸长区”“分生区”或“根冠”)细胞进行上述实验。图1中A→B段，Ⅰ组植物的吸水能力 ，此时，在细胞壁和原生质体之间充满了 。A→C段Ⅰ组植物细胞发生了什么现象？在这个过程中细胞大小如何变化？
提示　Ⅰ组植物细胞发生了质壁分离与质壁分离的复原。在这个过程中细胞大小基本不变。
(2)实验过程中并未添加清水，Ⅱ组植物原生质体体积逐渐增大的原因可能是什么？
提示　Ⅱ组植物细胞液浓度大于外界溶液浓度，水分子透过原生质层进入细胞液，细胞发生渗透吸水。
(3)请比较大小：质壁分离结束且达到渗透平衡时，细胞液浓度 外界溶液浓度；质壁分离复原结束且达到渗透平衡时，细胞液浓度 外界溶液浓度。
(4)该兴趣小组继续探究了该耐盐碱植物的细胞液浓度，实验结果如图2，请你根据实验结果尝试写出他们的实验思路。
提示　配制一系列浓度范围在0.3～0.6 g·mL－1的蔗糖溶液，将Ⅱ组植物细胞进行合理分组，分别置于不同浓度的蔗糖溶液中，其他条件相同且适宜，培养一段时间后观察现象并记录。
1.质壁分离及复原实验分析(1)从细胞角度分析：死细胞、动物细胞不发生质壁分离及复原现象；未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不能用来做该实验；细菌一般也能发生质壁分离，但现象不明显。(2)从溶液角度分析：在一定浓度的溶液中(溶质不能透过膜)，只会发生质壁分离现象，只有再用清水或低渗溶液处理，方可复原。但是在如KNO3、甘油、尿素、乙二醇(溶质可快速进入细胞)等溶液中可发生质壁分离，并能自动复原。
2.质壁分离与复原实验的拓展应用(1)判断成熟植物细胞的死活
(2)测定细胞液浓度范围
(3)比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度
(4)比较未知浓度溶液的浓度大小
(5)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)
考向二　质壁分离与复原实验3.(2024·江苏，7)有同学以紫色洋葱为实验材料，进行“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验。下列相关叙述合理的是A.制作临时装片时，先将撕下的表皮放在载玻片上，再滴一滴清水，盖上盖玻片B.用低倍镜观察刚制成的临时装片，可见细胞多呈长条形，细胞核位于细胞中央C.用吸水纸引流使0.3 g/mL蔗糖溶液替换清水，可先后观察到质壁分离和复原 现象D.通过观察紫色中央液泡体积大小变化，可推测表皮细胞是处于吸水还是失水 状态
4.(2023·全国甲，4)探究植物细胞的吸水和失水实验是高中学生常做的实验。某同学用紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料进行实验，探究蔗糖溶液、清水处理外表皮后，外表皮细胞原生质体和液泡的体积及细胞液浓度的变化。图中所提到的原生质体是指植物细胞不包括细胞壁的部分。下列示意图中能够正确表示实验结果的是
考向三　质壁分离与复原的应用5.(2021·广东，13)保卫细胞吸水膨胀使植物气孔张开。适宜条件下，制作紫鸭跖草叶片下表皮临时装片，观察蔗糖溶液对气孔开闭的影响，如图为操作及观察结果示意图。下列叙述错误的是A.比较保卫细胞细胞液 浓度，③处理后>① 处理后B.质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中C.滴加③后有较多水分子进入保卫细胞D.推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③
6.(2022·湖南，10)原生质体(细胞除细胞壁以外的部分)表面积大小的变化可作为质壁分离实验的检测指标。用葡萄糖基本培养基和NaCl溶液交替处理某假单孢菌，其原生质体表面积的测定结果如图所示。下列叙述错误的是
A.甲组NaCl处理不能引起细胞发生质壁分离，表明细胞中NaCl浓度≥0.3 ml/LB.乙、丙组NaCl处理皆使细胞质壁分离，处理解除后细胞即可发生质壁分离 复原C.该菌的正常生长和吸水都可导致原生质体表面积增加D.若将该菌先65 ℃水浴灭活后，再用NaCl溶液处理，原生质体表面积无变化
下列关于水进出细胞的原理的叙述，正确的是A.渗透作用发生需要半透膜，该过程中水由高浓度溶液一侧向低浓度溶 液一侧流动B.渗透平衡时，半透膜两侧没有水分子的进出C.红细胞的细胞膜相当于渗透装置的半透膜D.当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破E.植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成，成熟植物细胞在等浓度 溶液中，水分子依然可通过原生质层
F.质壁分离与复原实验中，吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液 体，以免污染显微镜镜头G.质壁分离的过程中植物细胞吸收水分的能力逐渐增强H.植物细胞不会吸水涨破与结构细胞壁有关I.发生质壁分离的黑藻叶肉细胞液泡的颜色较初始状态深J.若外界溶液是甘油溶液，发生质壁分离细胞的液泡体积可能将变大K.果脯在腌制中慢慢变甜，是细胞主动吸收糖分的结果
(1)原生质层　先逐渐升高，后不变(2)原生质层的位置　自由扩散和协助扩散　不一定相同　细胞代谢和膜流动性降低(3)减少自由水含量和增大细胞液浓度　分别取抗寒洋葱根尖成熟区细胞和普通洋葱根尖成熟区细胞，制成临时装片，配制一系列浓度梯度的蔗糖溶液分别进行处理，观察对比两种植物细胞在每一浓度下发生质壁分离的情况
一、选择题1.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齐平，记为零液面。实验开始后，长颈漏斗内部液面的变化趋势如图乙所示。下列对有关现象的分析，不正确的是A.膀胱膜只允许水分子通过， 不允许蔗糖分子通过B.O～a段漏斗内的溶液浓度 高于烧杯中的溶液浓度C.a～b段液面不再上升的原因是膀胱膜两侧的溶液浓度相等D.a～b段水分子进出膀胱膜的速率达到动态平衡
2.(2024·湖北沙市中学模拟)在低渗溶液中，细胞发生渗透吸水后会使细胞膨胀甚至破裂，不同的细胞用不同的机制解决这种危机。如图表示高等动物、高等植物与原生生物(如变形虫)的细胞以三种不同的机制避免渗透膨胀，据此推断，下列说法正确的是A.机制1表示动物细胞，离子运出细胞需 要转运蛋白B.机制2表示植物细胞，细胞吸水时其吸 水能力增加C.机制3表示变形虫，若将其置于低渗溶液中，其收缩泡释放频率会减慢D.三种细胞的边界各不相同，以达到与外界环境分隔开的目的
3.活的成熟植物细胞在较高浓度的外界溶液中，会发生质壁分离现象。如图a是发生质壁分离的植物细胞，图b是显微镜下观察到的某一时刻的图像。下列说法正确的是A.图a中①②⑥共同组成原生质层B.图b中细胞此时的细胞液浓度小 于外界溶液浓度C.在发生质壁分离的过程中，细胞的吸水能力会逐渐增强D.将洋葱细胞放入大于细胞液浓度的KNO3溶液中，一段时间后用显微镜 观察发现该细胞未发生质壁分离，则表示细胞已死亡
4.(2024·绵阳市南山中学质检)气孔是水分和气体进出植物叶片的通道，由叶片表皮上的保卫细胞环绕而成。保卫细胞失水会导致气孔关闭，吸水会导致气孔开放，如图所示。下列叙述错误的是A.图甲气孔开放的原因是保卫细胞外侧壁的 伸缩性大于内侧壁B.图乙气孔关闭至保卫细胞液泡体积不变时， 没有水分子进出液泡膜C.当气孔开放足够大时，保卫细胞的细胞液浓度可能仍大于外界溶液浓度D.当光照逐渐增强时，保卫细胞的细胞液可溶性糖含量升高可导致气孔开放
5.(2024·咸宁联考)在“观察植物细胞的质壁分离和复原实验”中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察(如图所示)。下列有关叙述正确的是
A.本实验中不选用洋葱鳞片叶内表皮细胞是因为该细胞不能发生质壁分离B.在实验操作中，共涉及三次显微镜观察，第一次用低倍镜观察，第二、三次 用高倍镜观察C.如果将蔗糖溶液换成适宜浓度的KNO3溶液，可以省略E过程D.当质壁分离复原后，细胞液浓度等于外界溶液浓度
6.下列各项无法通过质壁分离与复原实验证明的是A.成熟植物细胞的死活B.原生质层比细胞壁的伸缩性大C.成熟的植物细胞能渗透吸水D.水分子通过通道蛋白进出细胞
7.(2024·黄冈一模)在相同条件下，先分别用不同浓度的蔗糖溶液处理洋葱鳞片叶表皮细胞，再分别用清水处理上述细胞，两次处理后都观察并统计细胞质壁分离的情况，实验结果见表。下列叙述错误的是
A.为了便于观察，实验应选择洋葱鳞片叶外表皮细胞B.各组蔗糖溶液浓度的大小关系为C1＜C2＜C3＜C4C.C3和C4组蔗糖溶液处理后部分细胞可能已经失去活性D.各组蔗糖溶液处理过程中，水分子不能从蔗糖溶液进入细胞液
8.(2024·重庆模拟)用物质的量浓度为2 ml/L的乙二醇溶液和2 ml/L的蔗糖溶液分别浸泡某种成熟的叶肉细胞，观察其质壁分离现象，得到其原生质体体积的变化情况如图所示。下列相关分析正确的是A.60 s时，乙二醇溶液中的叶肉细胞吸 水能力大于蔗糖溶液中的叶肉细胞B.120 s时，蔗糖溶液中的叶肉细胞的细 胞液浓度小于外界溶液浓度C.180 s时，外界乙二醇溶液浓度与叶肉细胞细胞液浓度大小相同D.240 s时，将蔗糖溶液中的叶肉细胞置于清水中一定会发生复原现象
9.(2024·河南湘豫名校联考)如图所示为平衡时的渗透装置，单糖可以通过半透膜，而二糖不能通过半透膜，在此基础上继续实验。下列判断不正确的是A.达到如图所示的平衡时，蔗糖溶液甲的浓度 高于乙B.若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，则平衡 时m减小C.若向漏斗中加入与甲等浓度的蔗糖溶液，则平衡时m 不变D.向烧杯中加入少量蔗糖酶，平衡时m将增大
10.(2024·湖南，14)缢蛏是我国传统养殖的广盐性贝类之一，自身存在抵抗外界盐度胁迫的渗透调节机制。缢蛏体内游离氨基酸含量随盐度的不同而变化，如图为缢蛏在不同盐度下鲜重随培养时间的变化曲线。下列叙述错误的是A.缢蛏在低盐度条件下先吸水，后失水直至趋于 动态平衡B.低盐度培养8～48 h，缢蛏通过自我调节以增加 组织中的溶质含量C.相同盐度下，游离氨基酸含量高的组织渗透压也高D.缢蛏组织中游离氨基酸含量的变化与细胞呼吸有关
11.(2024·山东，4)仙人掌的茎由内部薄壁细胞和进行光合作用的外层细胞等组成，内部薄壁细胞的细胞壁伸缩性更大。水分充足时，内部薄壁细胞和外层细胞的渗透压保持相等；干旱环境下，内部薄壁细胞中单糖合成多糖的速率比外层细胞快。下列说法错误的是A.细胞失水过程中，细胞液浓度增大B.干旱环境下，外层细胞的细胞液浓度比内部薄壁细胞的低C.失水比例相同的情况下，外层细胞更易发生质壁分离D.干旱环境下内部薄壁细胞合成多糖的速率更快，有利于外层细胞的光 合作用
12.将某种植物细胞分别浸润在乙二醇溶液和蔗糖溶液中，其原生质体体积变化情况如图所示。下列说法错误的是A.ab段细胞的吸水能力持续增强B.b点细胞壁与原生质体之间充满蔗糖溶液C.置于乙二醇溶液中的细胞从120 s时开始吸 收乙二醇D.c点细胞液的渗透压比2 ml·L－1的乙二醇溶 液渗透压低
13.研究人员用某种植物细胞为材料进行了两组实验：甲组将细胞置于一系列不同浓度的a(蔗糖或KNO3)溶液中，10分钟后测定细胞原生质体的相对体积；乙组将细胞置于某种浓度的b(蔗糖或KNO3)溶液中，每隔2分钟用显微镜观察、记录细胞原生质体的相对体积，甲、乙两组的实验结果分别如图1和图2所示。下列有关说法正确的是
A.实验取材时不可选用黑藻叶肉细胞B.乙组实验所用溶液浓度需要小于0.16 ml·L－1，以免细胞过度失水死亡C.甲组实验用的是KNO3溶液，乙组实验用的是蔗糖溶液D.乙组实验过程中，8 min时细胞液的浓度应大于0.16 ml·L－1
14.(2024·湖北部分学校模拟)小液流法是测定植物组织细胞液浓度的一种实验方法，其原理是把高浓度溶液中的一小液滴放入低浓度溶液中时，液滴下沉；反之则上升。甲与乙两组试管相同且依次编号为1～6号，相同的试管编号中加入相同浓度的蔗糖溶液。在甲试管中放入待测植物材料一段时间后，从中取小液滴滴入乙试管(如图所示)，结果如表所示(注：甲试管内加入适量的甲烯蓝，甲烯蓝可使蔗糖溶液变蓝，忽略甲烯蓝对蔗糖浓度的影响)。下列相关叙述正确的是
A.据表格分析待测植物材料的细胞液浓度相当于1.5～2.0 ml·L－1的蔗糖溶液B.假设上述实验中蓝色液滴均下降，则需适当调高外界溶液浓度C.上述实验也可以用等浓度硝酸钾溶液代替蔗糖溶液D.蓝色小液滴在1～3号试管中均下降，下降速度最快的是3号试管
15.科研人员将a、b两种植物的成熟叶片置于不同浓度的蔗糖溶液中，培养相同时间后检测其重量变化，结果如图所示。下列相关叙述正确的是A.乙浓度条件下，a、b两种植物的成熟叶片细胞处于质壁分离状态B.五种蔗糖溶液浓度的大小关系为丙>戊>甲> 丁>乙C.在甲溶液中加入适量的蔗糖酶，在最初一段时 间，其中的b植物成熟叶片细胞液浓度将减小D.两种植物细胞液浓度的大小关系为a>b
二、非选择题16.(2025·湖南部分学校联考)为研究植物的抗寒机制及渗透吸水和失水的原理及现象，某生物兴趣小组进行了以下实验。图1中S1为蔗糖溶液，S2为清水，半透膜只允许水分子通过，初始时两液面平齐。将洋葱鳞片叶外表皮均分为两组，分别在常温与低温(4℃)下处理适宜时间后，再在常温下用0.3 g/mL的蔗糖溶液进行质壁分离实验，实验结果如图2。根据所学知识回答下列问题：
(1)成熟洋葱鳞片叶外表皮细胞中，相当于图1半透膜的结构是_________。一段时间内图1中漏斗内液面的变化为____________________。
(2)在低倍显微镜下观察洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离，主要观察紫色中央液泡的大小变化和________________。水分子穿过洋葱鳞片叶外表皮细胞膜进入细胞的方式为___________________。图2中，常温下质壁分离细胞占比达到100%时，不同细胞质壁分离的程度____________ (填“相同”“不相同”或“不一定相同”)。与常温相比，低温对细胞代谢、膜流动性的影响可能是________________________。
细胞代谢和膜流动性降低