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1、第2课时探究植物细胞的吸水和失水1.渗透作用的发生需具有半透膜和浓度差。2渗透平衡意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态。3只有活的、成熟的植物细胞才能发生质壁分离和复原。4质壁分离的“质”是指原生质层，其由细胞膜、液泡膜和两者之间的细胞质组成。5原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。6质壁分离过程中，质壁分离程度越大，植物细胞吸水能力越强。 一、基本概念1扩散(1)方向：从高浓度区域向低浓度区域迁移。(2)类型：自由扩散和协助扩散。2渗透(1)方向：水分子从溶质分子相对较少的区域向溶质分子相对较多的区域扩散。(2)条件：具有半透膜，其两侧具有浓度差。二、质壁分离和质壁分离复原1含义及细胞类型(
2、1)含义：是指原生质层与细胞壁的分离和复原。(2)细胞类型：成熟的具有大液泡的植物细胞。2发生条件(1)细胞中由细胞膜、液泡膜和两者之间的细胞质构成的原生质层，相当于一层半透膜。(2)细胞壁是全透膜，且伸缩性小于原生质层。(3)外界溶液与细胞液之间具有浓度差。3结果预测连线1判断下列说法的正误(1)水分子的扩散特称渗透()(2)在发生质壁分离的细胞中，细胞膜相当于半透膜()(3)当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，植物细胞一定会发生质壁分离()(4)植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成，相当于半透膜()2下列现象属于渗透作用的是()A水通过细胞壁B蔗糖通过细胞壁C水通过细胞膜解析：选C渗透作用指
3、的是水分子等溶剂分子通过细胞膜的自由扩散。3组成洋葱表皮细胞的原生质层的生物膜包括()细胞膜细胞质溶酶体膜液泡膜A B C解析：选B原生质层包括细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质。因此组成洋葱表皮细胞的原生质层的生物膜包括细胞膜和液泡膜。4紫色洋葱表皮细胞发生质壁分离后，在显微镜下观察到()解析：选C色素存在于液泡中，随着失水增多，细胞液浓度增大，紫色变深。核心要点渗透及渗透作用的验证1渗透实验的典型装置(1)条件：具有半透膜，且半透膜两侧溶液具有浓度差。对于漏斗型而言，漏斗内的溶液浓度大于外界溶液，即S1溶液浓度S2溶液的浓度。(2)结果(实验现象)：S1溶液液面上升，S2溶液液面下降，漏
4、斗内外的高度差是h。(3)结果分析：因S1溶液浓度S2溶液的浓度，即单位体积的S1溶液中水分子数少于S2溶液中的水分子数，导致水分子从S2溶液进入S1溶液中的较多，产生h，但最终进出半透膜的水分子会达到动态平衡。当通过半透膜的水分子达到动态平衡时，因为存在液面差，所以半透膜两侧溶液浓度并不相等。2细胞渗透系统的组成项目动物细胞成熟植物细胞半透膜细胞膜原生质层浓度差外界溶液与细胞质浓度比较外界溶液与细胞液浓度比较结果高渗溶液细胞失水皱缩细胞质壁分离等渗溶液细胞状态不变细胞状态不变低渗溶液细胞吸水膨胀细胞质壁分离复原名师点拨(1)使用长颈漏斗或U形管的优点是管径小，液体量的变化能够显示明显，易于观
5、察。(2)一般是长颈漏斗内装高渗溶液且溶质分子不能通过半透膜。(3)操作开始时半透膜两侧的溶液要保持液面相平。3质壁分离与质壁分离复原(1)发生的结构基础原生质层相当于半透膜，与半透膜不同的是原生质层具有选择透过性。外界溶液与细胞液之间浓度大小的比较有三种情况，分别是大于、等于和小于，对应的外界溶液依次称为高渗、等渗和低渗溶液。(2)原因及观察指标分析项目质壁分离质壁分离复原内因原生质层的伸缩性大，细胞壁的伸缩性小外因外界溶液的浓度大于细胞液的浓度外界溶液的浓度小于细胞液的浓度观察指标个体坚挺萎蔫萎蔫坚挺细胞原生质层与细胞壁分离液泡由大变小液泡颜色由浅变深原生质层与细胞壁分离复原，相互贴近液泡
6、由小变大液泡颜色由深变浅(3)实验操作流程(4)数学模型的建构曲线A表示质壁分离后又复原：ab表示质壁分离，bc表示质壁分离复原，如放在一定浓度的乙二醇或KNO3溶液中就会发生该变化。曲线B表示质壁分离：如紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞放入0.3 g/mL的蔗糖溶液中的细胞变化。名师点拨本实验中的对照设置本实验中的对照属于自身对照。显微镜观察了三次，第二次(质壁分离)与第一次(正常植物细胞)形成对照，第三次(质壁分离复原)与第二次形成对照。思考探究(1)质壁分离与质壁分离复原的实验原理是什么？提示：原生质层相当于半透膜。细胞液与外界溶液之间存在浓度差。原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大。(2)为什
7、么选用紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞？提示：因为其液泡是紫色而且大，便于观察。(3)为什么选用0.3 g/mL的蔗糖溶液进行实验？能不能使用更高浓度的蔗糖溶液进行实验？提示：用0.3 g/mL的蔗糖溶液作试剂，既明显出现质壁分离，又不会杀死细胞；质壁分离后放入清水或蒸馏水中能够发生质壁分离复原。若浓度过高，质壁分离速度快，细胞会因失水过多而死亡，不能再进行质壁分离复原。题组冲关1下图一中a、b、c为不同浓度的同种溶液，图二是一段时间后装置1与装置2的液面高度变化曲线，a、b起始液面高度均为h。则图一中a、b、c浓度的关系是()AabcBcbaCbac Dcab解析：选D图二中a、b液面高度都下降，
8、说明装置1、2中的水分渗出，c浓度最高；b下降比a下降更快更多，说明b与c的浓度差更大，b浓度最低。2下图为某学生所进行实验的基本操作步骤，下列相关叙述错误的是()A步骤是观察细胞质的大小及细胞壁的位置 B步骤滴加的是清水 C该实验是观察植物细胞的质壁分离与复原D实验前后的处理形成了自身对照解析：选A步骤是在显微镜下观察液泡的大小和原生质层的位置；步骤是进行质壁分离处理的实验操作；步骤是进行质壁分离复原处理的实验操作，一侧滴加的是清水，另外一侧用吸水纸引流，使得细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中的水分就透过原生质层进入到细胞液中，液泡逐渐变大，整个原生质层就会慢慢地恢复成原来的状态，
9、既发生了质壁分离复原；步骤、分别是观察质壁分离和质壁分离复原的现象，与步骤观察的现象形成前后对照。 植物细胞质壁分离和复原实验的拓展应用项目细胞外界溶液结果结论应用1判定成熟植物细胞是否有活性待测成熟植物细胞较高浓度的蔗糖溶液发生质壁分离活细胞不发生质壁分离死细胞应用2测定细胞液浓度范围待测细胞一系列浓度梯度的蔗糖溶液未发生质壁分离与刚发生质壁分离细胞液的浓度处于两者浓度之间应用3比较不同植物细胞的细胞液浓度不同植物细胞同一浓度蔗糖溶液发生质壁分离时间的长短时间越短细胞液浓度越小应用4鉴别蔗糖溶液和硝酸钾溶液成熟植物细胞A溶液只发生质壁分离A是蔗糖溶液B溶液质壁分离后复原B是硝酸钾溶液应用5比
10、较未知溶液浓度大小同一植物的细胞未知浓度的溶液刚发生质壁分离所需时间的长短时间越短，未知溶液的浓度越大应用6验证原生质层和细胞壁的伸缩性大小成熟的植物细胞一定浓度的溶液发生质壁分离细胞壁的伸缩性小于原生质层的不发生质壁分离细胞壁伸缩性等于或大于原生质层的 题组冲关1某植物体三个相邻细胞，细胞液浓度为abc，则三个细胞之间水分渗透的方向表现是()解析：选C渗透作用过程中水分子表现为由低浓度溶液到高浓度溶液，所以ba，cb，ca。2质壁分离和复原实验可以说明或证明()植物细胞的死活；原生质层的伸缩性比细胞壁伸缩性大；当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞渗透失水，反之，细胞则渗透吸水；原生质层具有选
11、择透过性；细胞壁的主要成分是纤维素ABC . D 解析：选B质壁分离和复原实验可以证明、，说明原生质层具有选择透过性，从而可以判断细胞的死活；质壁分离与复原实验与细胞壁有关，但不能说明细胞壁的组成成分。 一、选择题1把哺乳动物成熟的红细胞置于清水中是获取细胞膜的最佳方法，根据渗透作用的原理，请分析在此过程中，细胞的吸水能力的变化情况是()A逐渐增强B逐渐降低 C保持不变 D先升高后降低 解析：选B成熟红细胞放到清水中吸水，吸水过程中细胞质基质浓度下降，因此其吸水能力下降。2在“探究植物细胞的吸水和失水”的实验中，常用紫色洋葱做材料，这是因为()A细胞液呈紫色便于观察 B细胞膜呈紫色便于观察C液
12、泡有机物多便于观察 D紫色洋葱容易质壁分离解析：选A紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞内液泡中的细胞液呈紫色，细胞质无色，便于观察。3假药亮菌甲素注射液，其溶剂二甘醇进入人体后导致急性肾衰竭，临床上用血液透析治疗。血透机工作原理如图，所用的透析管膜应具有的特点是()A全透性 B半透性 C膜上有载体蛋白 D允许蛋白质通过 解析：选B利用血透机进行血液透析的目的是使血液中的代谢废物排出体外，而人体中的代谢废物属小分子物质，而对于人体比较重要的大分子不能通过，所以透析管膜应具有半透膜性质；透析管膜是人工膜，膜上没有载体蛋白。4洋葱内表皮细胞液浓度很高，但却不是紫色的。取洋葱内表皮细胞制成临时装片，从盖玻片一
13、侧滴入添加了含红墨水的质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液，另一侧用吸水纸吸引，重复几次后进行观察。观察到的实验结果及分析正确的是()A细胞发生质壁分离，红色部分为液泡的细胞液 B细胞发生质壁分离，无色部分为原生质层与细胞壁之间的外界溶液 C视野中红色部分逐渐缩小，颜色逐渐加深D视野中无色部分逐渐缩小，浓度逐渐升高 解析：选D洋葱内表皮细胞的细胞液没有色素，颜色为无色，细胞发生质壁分离，红色部分为外界的含红墨水蔗糖溶液；细胞发生质壁分离，无色部分为细胞膜以内的部分；细胞发生质壁分离，原生质层与细胞壁分离，两者之间为外界溶液，红色部分逐渐扩大，颜色逐渐变浅；细胞发生质壁分离，细胞失水，液泡体积减
14、小，细胞液的浓度逐渐升高。5.将紫色洋葱表皮细胞放入一定浓度的硝酸钾溶液中，某同学在视野中看到生活着的紫色洋葱表皮细胞正处于如右图所示状态，a、b表示该部位的溶液，不久该细胞又逐渐发生质壁分离复原。关于该过程的说法，不正确的是()Aa为细胞液 B细胞膜相当于半透膜 C发生质壁分离复原，是因为K和NO离子进入了细胞 D原生质层包括液泡膜、细胞膜和两层膜之间的细胞质 解析：选B据图可知，a为细胞液，b为硝酸钾溶液；图中的细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层，原生质层相当于半透膜；洋葱表皮细胞可以吸收K和NO，离子进入细胞后使细胞液浓度逐渐增大， 最终导致发生质壁分离复原。6将同一植物的
15、细胞分别放在0.3 g/mL的蔗糖溶液、0.5 g/mL的甘油溶液和清水中，测得细胞体积随时间的变化曲线如右图所示，则a、b、c依次代表()A蔗糖溶液、甘油溶液、清水 B甘油溶液、蔗糖溶液、清水 C清水、蔗糖溶液、甘油溶液D清水、甘油溶液、蔗糖溶液解析：选D细胞液浓度大于清水，所以植物细胞放入清水中吸水涨大，为曲线a；细胞液浓度小于蔗糖溶液，所以植物放进去会失水皱缩，为曲线c；由于植物会以自由扩散的形式吸收甘油溶液，所以开始细胞失水皱缩，之后复原，直到细胞内外浓度平衡为止，为曲线b。7将新鲜的苔藓植物叶片放入含有少量红墨水、浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，在显微镜下观察，细胞的状态如右图所
16、示，此时部位的颜色分别是()A无色 绿色 B红色 绿色C红色 无色 D红色 红色 解析：选B新鲜的苔藓植物叶片放入有少量红墨水、浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，细胞失水发生质壁分离过程；由于细胞壁是全透性的，细胞膜具有选择透过性，红墨水中的溶质能穿过细胞壁不能穿过细胞膜，所以处为红色；中含有叶绿体，所以为绿色。8用0.3 g/mL的蔗糖溶液浸泡下列细胞，可能发生质壁分离的是()A根尖分生区细胞 B根尖成熟区细胞C干燥的种子细胞 D小鼠的肝细胞 解析：选B细胞发生质壁分离的条件：有细胞壁、有大液泡且细胞液浓度小于外界溶液浓度的活细胞。满足这些条件的细胞只有根尖成熟区细胞。根尖分生区细胞和干燥
17、的种子细胞内无大液泡，小鼠的肝细胞无细胞壁。二、非选择题9成熟的植物细胞具有大液泡，可与外界溶液构成渗透系统进行渗透吸水或渗透失水。下图甲表示渗透装置吸水示意图，图乙表示图甲中液面上升的高度与时间的关系，图丙表示成熟植物细胞在某外界溶液中的一种状态(此时细胞有活性)。请回答下列问题：(1)由图甲漏斗液面上升可知，实验初始时c两侧浓度大小是a_b。由图乙可知漏斗中溶液吸水速率在_，最终液面不再上升，当液面不再上升时，c两侧浓度大小是a_b。(2)图丙中相当于图甲中c结构的是_(填序号)，结构中充满的液体是_。此时细胞液的浓度与外界溶液的浓度大小关系是_。 (填选项)A细胞液外界溶液 B细胞液外界
18、溶液 C细胞液外界溶液 D都有可能解析：图丙中分别是细胞壁、细胞壁与原生质层间的间隙、细胞膜、细胞质、液泡膜。图甲中c是半透膜。(1)当a液浓度小于b液浓度时，水由a进入b，导致图甲漏斗液面上升；随着水分的渗透，半透膜两侧液体浓度差减小，漏斗中溶液吸水速率下降；当液面不再上升时，由于要维持液面的高度差，c两侧浓度大小是a小于b。(2)原生质层包括细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质；处于质壁分离状态的细胞如果液泡继续变小，则外界浓度大于细胞液浓度，如液泡大小不变，则外界浓度等于细胞液浓度，如液泡逐渐变大，则外界浓度小于细胞液浓度；由于细胞壁是全透性的，质壁分离时，细胞壁和原生质层之间充满了外界溶
19、液。答案：(1)小于下降小于(2)外界溶液D10下图为某学生进行某实验的基本操作步骤，请回答下列有关问题：(1)你认为他做该实验的目的是_。(2)B步骤主要观察洋葱鳞片叶表皮细胞中紫色_的大小以及_的位置。(3)请描述C步骤的操作方法： _。(4)某学生在F步骤观察时，发现质壁分离不能复原，最可能的原因是_。(5)通过实验发现，蔗糖溶液浓度不适宜会造成实验失败。请据此拟定一个相关的研究课题：_。解析：(1)通过观察植物细胞的吸水和失水，观察质壁分离与复原。(2)紫色的色素在液泡中，正常植物细胞原生质层紧贴细胞壁。 (3)C步骤是引流法：从盖玻片的一侧滴入蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸吸引，重复几次
20、。 (4)只有活细胞才能发生质壁分离及复原，若质壁分离时间过长，细胞失水过多而死亡。 (5)探究蔗糖溶液浓度对洋葱鳞片叶表皮细胞质壁分离和复原的影响。答案：(1)观察植物细胞的质壁分离与复原(2)液泡原生质层(3)从盖玻片的一侧滴入蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸吸引，重复几次(4)质壁分离时间过长，细胞失水过多而死亡(5)探究蔗糖溶液浓度对洋葱鳞片叶表皮细胞质壁分离和复原的影响一、选择题1用半透膜制成的小袋，E、F体积相同，G体积较大。开始时3个小玻璃管内的液面高度相同，且三种溶液的浓度关系为溶液甲溶液乙溶液丙，则1小时后，管e和管f的液面升降变化是()A管e下降，管f下降B管e下降，管f上升 C
21、管e上升，管f上升 D管e上升，管f下降 解析：选A由于三种溶液的浓度关系为溶液甲溶液乙溶液丙，所以各管液面均下降。2将紫色洋葱鳞片叶表皮细胞浸润在0.3 g/mL的蔗糖溶液中，1分钟后进行显微观察，结果如右图。下列叙述错误的是()A图中L是细胞壁，M是细胞质，N是液泡B将视野中的细胞浸润在清水中，原生质层会逐渐复原C实验说明细胞膜与细胞壁在物质透过性上存在显著差异D原生质层比细胞壁的伸缩性大解析：选A图示细胞处于质壁分离状态，L是细胞壁，M是进入到细胞壁和细胞膜间的蔗糖溶液，不是细胞质。3.右图为显微镜下紫色洋葱细胞在0.3 g/mL蔗糖溶液中的示意图。下列叙述错误的是()A若将细胞置于清水
22、中，a大小基本保持不变B观察b部分，紫色逐渐加深Cb/a比值能表示细胞失水的程度Da、b分别表示细胞和液泡的长度解析：选D由图可知a是细胞的长度，植物细胞有细胞壁，无论在清水中还是较高的蔗糖溶液中，其变化不会太大。在0.3 g/mL的蔗糖溶液中该细胞会发生质壁分离，原生质层收缩，液泡中的颜色加深。b/a的比值越小细胞失水越多。b代表的是原生质层长度而不是液泡长度。4关于“观察紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离和复原”实验的叙述，正确的是()A原生质层的伸缩性和通透性均大于细胞壁B随着质壁分离的进行，液泡的颜色变浅 C用盐酸处理表皮细胞，更容易观察到质壁分离现象 D实验过程中，至少需要对装片进行
23、三次观察并记录结果 解析：选D原生质层的伸缩性大于细胞壁，而通透性小于细胞壁。随着质壁分离的进行，细胞由于失水导致细胞液浓度上升，液泡的颜色变深。盐酸处理表皮细胞，细胞死亡，不能观察到质壁分离现象。第一次观察原生质层紧贴细胞壁，第二次观察质壁分离，第三次观察质壁分离复原。5以洋葱表皮细胞为材料，分别用不同的溶液加以处理。m时开始用不同溶液分别处理洋葱表皮细胞，n时再用清水处理之前被处理过的洋葱表皮细胞，测得洋葱表皮细胞原生质体体积的变化如图所示，下面说法正确的是()A加入溶液后，发生d曲线的变化，则液泡的颜色逐渐变浅B对于a曲线加入溶液后，再用清水处理没有变化，证明细胞已经死亡了C发生b曲线变
24、化，加入的溶液中溶质可能是尿素 Dc曲线表明经m时加入的溶液处理后细胞已死亡 解析：选C加入溶液后，发生d曲线的变化，表明细胞失水，则液泡的颜色逐渐变深；a曲线表示加入溶液后细胞吸水，表示外界溶液浓度低于细胞液浓度，由于植物细胞存在细胞壁，限制了细胞的进一步吸水，故原生质体体积增加一段时间后不再变化；如果溶液是尿素溶液，刚开始由于外界溶液浓度高于细胞液浓度，细胞失水，但尿素分子可以进入细胞内，故一段时间后，由于尿素进入导致细胞液浓度加大，细胞又开始吸水；c曲线与b曲线相似，不能说明细胞已死亡。6质壁分离实验除了可以证明细胞能吸水和失水之外，还有多种用途。下列各项中，质壁分离实验所不能证明的是(
25、)A测定细胞液的浓度大小 B原生质层相当于半透膜 C水分子进出细胞的方式 D测定细胞是否为活细胞 解析：选C质壁分离实验不能证明水分子进出细胞的方式。7当新鲜的洋葱表皮细胞在a浓度的蔗糖溶液中，刚好发生质壁分离现象，并且原生质层不再继续收缩时，对该洋葱表皮细胞进行下面处理可能使其复原的是()A转入0.25a浓度的蔗糖溶液中 B转入3a浓度的蔗糖溶液中C转入2a浓度的蔗糖溶液中 D转入4a浓度的蔗糖溶液中解析：选A对于发生质壁分离的植物细胞使其发生复原，通常是把其放入清水或浓度低于细胞液的溶液中。8为探究某植物生长调节剂对离体培养的成熟水杉细胞质壁分离的影响，将细胞分别移至不同的培养液中继续培养
26、3天，结果如下表。下列叙述错误的是()组别培养液中另添加的成分结果NaCl植物生长调节剂部分细胞质壁分离细胞正常，无质壁分离细胞正常，无质壁分离注：“”表示有添加，“”表示无添加。A水杉细胞可与外界溶液发生渗透作用BNaCl为自变量，植物生长调节剂为因变量C质壁分离的水杉细胞液泡体积变小D植物生长调节剂对NaCl引起的水杉细胞质壁分离有抑制作用解析：选B成熟水杉细胞具有相当于半透膜的原生质层，将其置于低浓度或高浓度溶液中，就会通过渗透作用吸水或失水。据表格中实验处理可知，该探究实验的自变量是培养液中另添加的成分NaCl和植物生长调节剂，因变量是细胞是否发生质壁分离。发生质壁分离时，由于外界溶液
27、浓度高，细胞不断失水，导致液泡的体积变小。由对照实验可得，植物生长调节剂对NaCl引起的水杉细胞质壁分离有抑制作用。二、非选择题9. 实验探究 下图中甲、乙两图是渗透装置示意图，丙图是根毛细胞示意图，请根据甲、乙、丙三图(甲图是发生渗透作用的初始状态，乙图是发生了较长时间的渗透作用之后的状态)回答下列问题：(1)比较甲图中和处溶液浓度的大小：_。丙图中结构的名称为_。(2)若把根毛细胞放在0.3 g/mL的蔗糖溶液中，它的液泡体积将会逐渐_(填“变大”“变小”或“不变”)，吸水能力逐渐_(填“变大”“变小”或“不变”)。(3)若把根毛细胞先放在质量分数为8%的盐酸中一段时间后，再放在0.3 g
28、/mL的蔗糖溶液中，根毛细胞会发生质壁分离吗？_，为什么？_。(4)土壤中的矿质元素离子以_方式进入根毛细胞，该方式需要能量和_。解析：(1)据乙图漏斗中水柱上升，说明漏斗内溶液浓度高于外侧，渗透压大，吸水能力强，则处溶液浓度小于；据丙图分析，结构的名称为原生质层。(2)因液泡中的溶液浓度小于0.3 g/mL的蔗糖溶液浓度，则液泡将会失水而使其体积逐渐变小，吸水能力因溶质浓度逐渐增加而变大。(3)若把根毛细胞先放在质量分数为8%的盐酸中一段时间后，细胞将被盐酸杀死，原生质层成为全透性，再放在0.3 g/mL的蔗糖溶液中，细胞不会发生质壁分离。(4)土壤中的矿质元素离子以主动运输方式进入细胞，需要能量和相应的载体蛋白。答案：(1)的溶液浓度大于的浓度原生质层(2)变小变大(3)不会盐酸杀死细胞，原生质层变成全透性，不能发生渗透失水，不会出现质壁分离(4)主动运输载体蛋白