第三节 物质进出细胞的运输方式
第1课时 细胞质膜具有选择透过性
[学习目标] 1.理解渗透作用的条件及原理。
2.结合探究实验，分析理解细胞吸水和失水的过程及原理的应用。
一、植物细胞的质壁分离和复原现象
1．渗透作用
(1)渗透现象的分析
烧杯中是质量分数为5%的蔗糖溶液，溶质分子少(水的相对含量高)；漏斗中是质量分数为10%的蔗糖溶液，溶质分子多(水的相对含量低)；所以水分子从烧杯向漏斗中扩散。
(2)选择透过性膜：又叫半透膜，对物质进出具有选择作用的膜。
(3)渗透作用：在半透膜的两侧，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，这一现象称为渗透作用。
2．动物细胞的吸水和失水
(1)动物细胞发生渗透作用的条件：动物细胞的细胞质膜也相当于一层半透膜。
(2)动物细胞的吸水和失水现象
当细胞质与外界溶液形成浓度差时，通过渗透作用吸水过多时细胞会涨破，失水过多时细胞会皱缩。
3．植物细胞的吸水或失水
(1)成熟植物细胞的结构
(2)条件
过程 条件
吸水 外界溶液的渗透压＜细胞液的渗透压
失水 外界溶液的渗透压＞细胞液的渗透压
平衡 外界溶液的渗透压＝细胞液的渗透压
判断正误
(1)液面高度不再变化时，即达到渗透平衡状态，此时水分子不再进出半透膜( )
(2)动物细胞和植物细胞放在蒸馏水中会吸水涨破( )
(3)植物细胞吸水停止时，细胞液渗透压等于外界溶液渗透压( )
(4)细胞内的液体统称为细胞液( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)×
任务一：分析渗透现象，概括渗透作用的原理
观察教材中的渗透示意图，思考下列问题：
(1)长颈漏斗内液面会不会一直升高，为什么？
提示 不会；长颈漏斗中的液面升高时，液体产生的静水压也随之变大，当静水压增大到和渗透压相等时(二者的方向相反，静水压向外、渗透压向内)，通过半透膜进出长颈漏斗的水分子数相等，因此，液面就不再升高了。
(2)当液面不再升高时，长颈漏斗内外液体的浓度相等吗，为什么？
提示 不相等；当水分子进出达到动态平衡时，长颈漏斗中溶液浓度仍高于烧杯中的液体浓度。
(3)如果烧杯中是10%蔗糖溶液，结果会怎样？渗透平衡的实质是什么？
提示 漏斗中的液面将保持不变；渗透平衡只意味着半透膜两侧的水分子进出达到平衡状态，既不可看作没有水分子进出，也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。
(4)分析上述装置出现渗透现象的条件有哪些？
提示 具有半透膜且半透膜两侧溶液的浓度存在浓度差。
任务二：植物细胞的吸水和失水
结合教材原生质层示意图及相关内容，回答下列问题：
高等植物细胞吸水或失水取决于什么条件？
提示 取决于细胞液和外界溶液的浓度差，一般情况下，浓度差越大，细胞吸水或失水越多。
1．渗透现象中液面变化的判断方法
半透膜两侧分别为渗透压不同的A、B溶液，有以下三种情况：
(1)若A侧溶液溶质(如葡萄糖等)可以通过半透膜，B侧溶液溶质不能通过半透膜，则B侧液面升高。
(2)若A侧和B侧溶质是同种物质且均不能通过半透膜，则渗透压高的一侧液面升高。
(3)若A、B两侧溶液的溶质均能通过半透膜，则两侧不存在高度差。
2．渗透作用模型与成熟植物细胞和外界溶液形成的渗透系统的比较
项目 渗透作用模型 成熟植物细胞与外界 溶液形成的渗透系统
图解
基本条件 半透膜、浓度差 原生质层——选择透过性膜，浓度差——细胞液与外界溶液之间的渗透压差
原理 水分子通过半透膜的扩散作用 水分子通过原生质层在细胞液与外界溶液之间发生扩散
水扩散总趋势 低浓度溶液→高浓度溶液
1．如图为研究渗透作用的实验装置，漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液，水分子可以透过半透膜，而蔗糖分子则不能。当渗透达到平衡时，液面差为m。下列有关分析错误的是( )
A．渗透平衡时，烧杯中的水分子仍然能够进入漏斗
B．渗透平衡时，溶液S1的浓度大于溶液S2的浓度
C．若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，再次平衡时m将增大
D．平衡后若向烧杯中加入适量同初始S2浓度相等的蔗糖溶液，再次平衡时m将减小
答案 C
解析 渗透平衡时，烧杯中的水分子仍然能够进入漏斗，进入漏斗和流出漏斗的水达到动态平衡，A正确；图中由于漏斗内的溶液浓度高，因此烧杯中的水分子会通过渗透作用进入漏斗，使漏斗内液面升高，渗透平衡时液柱会产生静水压，与漏斗内因溶液浓度差产生的渗透压大小相等，渗透平衡时，两种溶液的浓度是S1溶液浓度>S2溶液浓度，B正确；达到渗透平衡时，漏斗内的溶液(S1)浓度下降，漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)浓度差下降，此时若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，再次平衡时m将变小，C错误；平衡后漏斗外溶液浓度升高，若向烧杯中加入适量同初始S2浓度相等的蔗糖溶液，会导致两侧溶液浓度差降低，再次平衡时m将减小，D正确。
2．(2022·江苏盐城高一期末)将动、植物细胞放入清水中会出现如图所示现象。下列有关叙述错误的是( )
A．过程①②都有渗透作用的发生
B．过程①②中水分子运动都是双向的
C．红细胞破裂，说明红细胞质膜没有选择透过性
D．动物细胞与植物细胞形态变化差异的原因与其结构有关
答案 C
解析 动物细胞的细胞质膜和植物细胞的原生质层具有选择透过性，过程①②都有渗透作用的发生，A正确；过程①②中水分子运动都是双向的，只是进入细胞的水分子数目较多，B正确；植物细胞的细胞壁具有全透性，不能控制物质进出细胞，但对植物细胞具有支持和保护作用，所以植物细胞不会吸水涨破，D正确。
二、观察植物细胞的质壁分离和复原现象
1．材料选择：紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞，其为成熟的植物细胞，且液泡为紫色，易于观察。
2．实验过程
制作装片：制作紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的临时装片
↓
低倍镜观察：有一个紫色大液泡，原生质层紧贴细胞壁
↓
滴加蔗糖溶液：在盖玻片的一侧滴加质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸吸引，重复多次
↓
低倍镜和高倍镜观察：观察紫色大液泡的体积以及细胞质膜的变化
↓
滴加清水：在盖玻片的一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸吸引，重复多次
↓
低倍镜和高倍镜观察：观察紫色大液泡的体积以及细胞质膜的变化
3．质壁分离和复原现象的原因分析
(1)原生质层具有选择透过性，水分子能自由通过，蔗糖分子不能通过。
(2)细胞液和外界溶液之间存在渗透压差，且原生质层的伸缩性大于细胞壁。
①当细胞液渗透压小于外界溶液渗透压时，细胞失水，原生质层和细胞壁逐渐分离，发生质壁分离现象。
②发生质壁分离的细胞，当细胞液渗透压大于外界溶液渗透压时，细胞吸水，发生质壁分离复原现象。
判断正误
(1)洋葱鳞片叶内表皮细胞不能发生质壁分离现象( )
(2)动物细胞不能发生质壁分离( )
(3)植物的导管细胞、洋葱根尖分生区细胞也能发生质壁分离现象( )
(4)质壁分离过程中，细胞失水速率逐渐加快( )
(5)用0.5 g/mL的蔗糖溶液与用0.3 g/mL的蔗糖溶液进行实验，实验现象可能不同( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√
任务三：植物细胞的质壁分离和复原现象的观察和应用
如图所示为某学生利用紫色洋葱鳞片叶外表皮进行的某实验的基本操作步骤。请据图回答下列问题：
(1)你认为他做该实验的目的是什么？该实验有无设置对照？
提示 该实验的目的是观察植物细胞的质壁分离和复原。该实验前后对照。
(2)步骤B主要目的是什么？
提示 观察洋葱鳞片叶外表皮细胞中紫色大液泡的相对大小和细胞质的分布情况。
(3)步骤C中吸水纸的作用是什么？
提示 使细胞浸润在蔗糖溶液中。
(4)若某学生在F步骤没有观察到质壁分离复原现象，最可能的原因是什么？
提示 配制的蔗糖溶液浓度过高，细胞因失水过多而死亡。
(5)浸泡在一定浓度的KNO3溶液中的洋葱鳞片叶外表皮细胞，发生质壁分离后又自动复原的原因是什么？
提示 K＋和NO会进入细胞内，使细胞外液渗透压低于细胞液渗透压，细胞重新吸水。
(6)将同一成熟植物细胞依次浸入蒸馏水、0.3 mol/L的蔗糖溶液和0.4 mol/L的KNO3溶液中，测得液泡的体积随时间的变化曲线如图所示，则曲线A、B、C分别代表细胞所处的溶液。
提示 A代表蒸馏水、B代表KNO3溶液、C代表蔗糖溶液。
任务四：植物细胞的质壁分离和复原的应用
细胞液中物质的浓度对于维持细胞的生命活动非常重要。现提供紫色洋葱鳞片叶表皮细胞，请设计实验，测定该细胞的细胞液的浓度相当于多少质量分数的蔗糖溶液。写出你的实验思路，并分析其中的基本原理。
提示 可以配制出一系列浓度梯度的蔗糖溶液，将紫色洋葱鳞片叶表皮细胞置于配好的各种浓度的蔗糖溶液中，适当时间后用显微镜观察细胞质壁分离情况。记录刚好发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，以及刚好尚未发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，据此推算出细胞液浓度应介于这两个浓度之间。
1．实验现象
外界溶液 中央液泡大小 原生质层的位置 细胞大小 液泡颜色
蔗糖溶液 变小 与细胞壁分离 基本不变 变深
清水 恢复原状 与细胞壁紧贴 基本不变 变浅
2.判断细胞能否发生质壁分离和复原的方法
(1)若溶质分子不能通过细胞质膜，在一定浓度的该种溶液中细胞只发生质壁分离，不能自动复原。
(2)若溶质分子能通过细胞质膜，在一定浓度的该种溶液中，细胞先发生质壁分离，后自动复原，如一定浓度的KNO3溶液、尿素溶液等。
(3)在高浓度溶液中细胞可发生质壁分离，但时间过久或溶液浓度过高，细胞会因过度失水而死亡。
3．植物细胞质壁分离和复原的应用
(1)可以判断细胞死活
(2)可以比较不同植物的细胞液浓度
3．(2023·江苏常州高一期中)在“观察植物细胞的质壁分离和复原现象”的实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时玻片进行了三次观察(如图所示)。下列有关叙述错误的是( )
A．第二次使用吸水纸的作用是引导清水在盖玻片下流动，使植物细胞完全浸润在清水中
B．若第一次滴加的液体是适宜浓度的KNO3溶液，不用滴加清水也能观察到质壁分离的复原
C．第一次显微镜观察主要是观察紫色液泡的相对大小以及细胞质的分布情况
D．用质量浓度为0.5 g/mL的蔗糖溶液完成该实验，效果更好
答案 D
解析 第二次使用吸水纸的主要作用是吸引清水在盖玻片下流动，使植物细胞完全浸润在清水中，使细胞发生质壁分离复原，A正确；若第一次滴加适宜浓度的KNO3溶液，则细胞发生质壁分离后可自动复原，B正确；第一次显微镜观察植物细胞的正常形态，主要是观察紫色液泡的相对大小以及细胞质的分布情况，C正确；质量浓度为0.5 g/mL的蔗糖溶液很有可能会使细胞因失水过多而死亡，D错误。
4．取一红色牡丹的2个大小相同、生理状态相似的花瓣细胞。将它们分别置于Ⅰ和Ⅱ两种溶液中，测得细胞中液泡直径的变化如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A．前2 min溶液Ⅱ中的花瓣细胞失水速率大于溶液Ⅰ中的
B．溶液Ⅰ中约6 min时液泡的颜色最深，细胞吸水能力最强
C．6 min后溶液Ⅰ中液泡直径逐渐恢复是因为此时才有溶质分子进入细胞
D．若溶液Ⅱ中的花瓣细胞长期处于8 min时的状态，细胞可能会死亡
答案 C
解析 根据曲线图可知，前2 min溶液Ⅱ中的花瓣细胞液泡直径比溶液Ⅰ中下降得快，可见，前2 min溶液Ⅱ中的花瓣细胞失水速率大于溶液Ⅰ中的，A正确；溶液Ⅰ中约6 min时，液泡直径达到最小，说明此时失水程度最大，因此，该时刻液泡的颜色最深，细胞吸水能力最强，B正确；6 min后溶液Ⅰ中液泡直径逐渐恢复是因为溶液中的溶质分子不断进入细胞的缘故，C错误；若溶液Ⅱ中的花瓣细胞长期处于8 min时的质壁分离状态，细胞可能会因为缺水死亡，D正确。
三、细胞质膜对不同物质的通透性不同
1．一般来说，气体分子、相对分子质量小的不带电的极性分子、脂溶性分子等容易通过细胞质膜；离子、相对分子质量大的不带电的极性分子和各种带电的极性分子都难以自由通过细胞质膜。
2．细胞内的其他细胞器膜和细胞质膜一样，都是选择透过性膜。
判断正误
(1)科学家认为，植物细胞在乙醇溶液中不发生质壁分离的主要原因是水和乙醇分子都不能通过细胞质膜( )
(2)科学家用含有不同物质的溶液重复质壁分离实验，发现细胞质膜对于不同物质有着不同的通透性( )
(3)气体分子(O2、CO2、N2)、相对分子质量小的不带电的极性分子(如尿素、乙醇)、离子和脂溶性分子等容易通过细胞质膜( )
(4)相对分子质量大的不带电的极性分子(如葡萄糖)和各种带电的极性分子都可以自由通过细胞质膜( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)×
任务五：分析细胞质膜对不同物质的通透性
分析教材知识链接“细胞质膜对不同物质有不同的通透性”，回答下列问题：
1．脂溶性越强的物质，越容易通过细胞质膜，这与细胞质膜的结构有何关系？
提示 细胞质膜的基本支架是磷脂双分子层，因此脂溶性越强的物质越容易通过细胞质膜。
2．其他生物膜对不同物质的通透性是否和细胞质膜相似？为什么？
提示 是；因为所有的生物膜都主要由磷脂和蛋白质组成。
半透膜与选择透过性膜
(1)半透膜：指一些物质可以透过，另一些物质不能透过的多孔性薄膜。从结构上看，生物膜相当于半透膜。但从功能上看，半透膜对物质的通透性取决于它的分子间隙，只要分子直径小于此间隙的物质就可以通过。
(2)选择透过性膜：除一些不带电荷的小分子能够以简单扩散的方式进出细胞外，离子和较小的有机分子(如葡萄糖和氨基酸等)的跨膜运输必须借助于通道蛋白或载体蛋白。细胞质膜上通道蛋白或载体蛋白的种类和数量，或通道蛋白或载体蛋白空间结构的变化，对许多物质的跨膜运输起着决定性的作用，这是细胞质膜具有选择透过性的结构基础。细胞质膜的选择透过性是细胞质膜的功能特点。
5．(多选)科学家研究了细胞质膜对水、尿素、甲脲和甘油等多种物质的通透性，得到如图所示的实验结果。下列相关叙述正确的是( )
注：油/水分配系数能反映物质在油水两相中的分配情况。系数越大，说明物质越亲油，即脂溶性强；系数越小，越亲水，即水溶性强。
A．甘油的脂溶性小于甲醇，细胞质膜对乙醇的通透性高于甲脲
B．水分子的油/水分配系数较低，细胞质膜对其通透性也较低
C．一般来说，油/水分配系数越大的物质，越容易通过细胞质膜
D．据图可知，一般情况下脂溶性越强的物质越容易通过细胞质膜
答案 ACD
解析 水分子的油/水分配系数较低，但细胞质膜对其通透性却很高，B错误。
6．用相同的培养液分别培养水稻和番茄，一段时间后测定培养液中各种养分的含量。如图表示实验结束时培养液中各种养分的浓度占实验开始时浓度的百分比，根据测定的结果可推知( )
A．番茄和水稻对离子的吸收均具有选择性
B．水稻培养液中Mg浓度增加是根细胞分泌的结果
C．植物细胞对离子的吸收和对水的吸收是成正比的
D．番茄吸收Si的量比水稻吸收Si的量多
答案 A
解析 由题图可以看出，番茄和水稻在实验结束时培养液中各种养分的浓度占实验开始时浓度的百分比不同，说明番茄和水稻对矿质离子的吸收都具有选择性，A符合题意；因为根细胞吸收水和吸收矿质元素是两个相对独立的过程，水稻根细胞吸收水的相对量多于根对Ca、Mg吸收的相对量，因此实验结束时，培养液中Mg浓度增加，B不符合题意；分析题图可知，实验结束时培养液中各种养分的浓度与实验开始时不同，因此植物对离子的吸收和对水的吸收不成比例，C不符合题意；分析题图可知，番茄培养液中Si的浓度高于实验开始时，因此番茄对Si的吸收能力低于对水的吸收能力，番茄吸收Si的量比水稻吸收Si的量少，D不符合题意。(共51张PPT)
第1课时
细胞质膜具有选择透过性
第二章 第三节 物质进出细胞的运输方式
学习目标
1.理解渗透作用的条件及原理。
2.结合探究实验，分析理解细胞吸水和失水的过程及原理的应用。
一、植物细胞的质壁分离和复原现象
内容索引
二、观察植物细胞的质壁分离和复原现象
三、细胞质膜对不同物质的通透性不同
课时对点练
一
植物细胞的质壁分离和复原现象
教材梳理
1.渗透作用
(1)渗透现象的分析
烧杯中是质量分数为5%的蔗糖溶
液，溶质分子____(水的相对含量高)；
漏斗中是质量分数为10%的蔗糖溶
液，溶质分子___(水的相对含量低)；所以水分子从_____向_____中扩散。
(2)选择透过性膜：又叫_____膜，对物质进出具有_________的膜。
(3)渗透作用：在半透膜的两侧，水分子从__________________________
________________________扩散，这一现象称为渗透作用。
少
多
烧杯
漏斗
半透
选择作用
溶质分子相对较少的区域向
溶质分子相对较多的区域
2.动物细胞的吸水和失水
(1)动物细胞发生渗透作用的条件：动物细胞的细胞质膜也相当于______
_______。
(2)动物细胞的吸水和失水现象
当细胞质与外界溶液形成_______时，通过渗透作用吸水过多时细胞会_____，失水过多时细胞会______。
一层
半透膜
浓度差
涨破
皱缩
3.植物细胞的吸水或失水
(1)成熟植物细胞的结构
细胞质膜
细胞质
液泡膜
细胞液
过程 条件
吸水 外界溶液的渗透压____细胞液的渗透压
失水 外界溶液的渗透压____细胞液的渗透压
平衡 外界溶液的渗透压____细胞液的渗透压
(2)条件
＜
＞
＝
(1)液面高度不再变化时，即达到渗透平衡状态，此时水分子不再进出半透膜( )
(2)动物细胞和植物细胞放在蒸馏水中会吸水涨破( )
(3)植物细胞吸水停止时，细胞液渗透压等于外界溶液渗透压( )
(4)细胞内的液体统称为细胞液( )
×
×
×
×
任务一：分析渗透现象，概括渗透作用的原理
观察教材中的渗透示意图，思考下列问题：
(1)长颈漏斗内液面会不会一直升高，为什么？
核心探讨
提示 不会；长颈漏斗中的液面升高时，液体产生的静水压也随之变大，当静水压增大到和渗透压相等时(二者的方向相反，静水压向外、渗透压向内)，通过半透膜进出长颈漏斗的水分子数相等，因此，液面就不再升高了。
(2)当液面不再升高时，长颈漏斗内外液体的浓度相等吗，为什么？
提示 不相等；当水分子进出达到动态平衡时，长颈漏斗中溶液浓度仍高于烧杯中的液体浓度。
(3)如果烧杯中是10%蔗糖溶液，结果会怎样？渗透平衡的实质是什么？
提示 漏斗中的液面将保持不变；渗透平衡只意味着半透膜两侧的水分子进出达到平衡状态，既不可看作没有水分子进出，也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。
(4)分析上述装置出现渗透现象的条件有哪些？
提示 具有半透膜且半透膜两侧溶液的浓度存在浓度差。
任务二：植物细胞的吸水和失水
结合教材原生质层示意图及相关内容，回答下列问题：
高等植物细胞吸水或失水取决于什么条件？
提示 取决于细胞液和外界溶液的浓度差，一般情况下，浓度差越大，细胞吸水或失水越多。
核心归纳
1.渗透现象中液面变化的判断方法
半透膜两侧分别为渗透压不同的A、B溶液，有以下三种情况：
(1)若A侧溶液溶质(如葡萄糖等)可以通过半透膜，B侧溶液溶质不能通过半透膜，则B侧液面升高。
(2)若A侧和B侧溶质是同种物质且均不能通过半透膜，则渗透压高的一侧液面升高。
(3)若A、B两侧溶液的溶质均能通过半透膜，则两侧不存在高度差。
核心归纳
2.渗透作用模型与成熟植物细胞和外界溶液形成的渗透系统的比较
项目 渗透作用模型 成熟植物细胞与外界
溶液形成的渗透系统
图解
核心归纳
基本条件 半透膜、浓度差 原生质层——选择透过性膜，浓度差——细胞液与外界溶液之间的渗透压差
原理 水分子通过半透膜的扩散作用 水分子通过原生质层在细胞液与外界溶液之间发生扩散
水扩散总趋势 低浓度溶液→高浓度溶液 1.如图为研究渗透作用的实验装置，漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液，水分子可以透过半透膜，而蔗糖分子则不能。当渗透达到平衡时，液面差为m。下列有关分析错误的是
A.渗透平衡时，烧杯中的水分子仍然能够进入漏斗
B.渗透平衡时，溶液S1的浓度大于溶液S2的浓度
C.若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，再次平衡时
m将增大
D.平衡后若向烧杯中加入适量同初始S2浓度相等的
蔗糖溶液，再次平衡时m将减小
典题应用
√
渗透平衡时，烧杯中的水分子仍然能够进入漏斗，进入漏斗和流出漏斗的水达到动态平衡，A正确；
图中由于漏斗内的溶液浓度高，因此烧杯中
的水分子会通过渗透作用进入漏斗，使漏斗
内液面升高，渗透平衡时液柱会产生静水压，
与漏斗内因溶液浓度差产生的渗透压大小相
等，渗透平衡时，两种溶液的浓度是S1溶液浓度>S2溶液浓度，B正确；
达到渗透平衡时，漏斗内的溶液(S1)浓度下降，漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)浓度差下降，此时若吸出漏斗中
高出烧杯液面的溶液，再次平衡时m将变小，
C错误；
平衡后漏斗外溶液浓度升高，若向烧杯中加
入适量同初始S2浓度相等的蔗糖溶液，会导
致两侧溶液浓度差降低，再次平衡时m将减小，D正确。
2.(2022·江苏盐城高一期末)将动、植物细胞放入清水中会出现如图所示现象。下列有关叙述错误的是
A.过程①②都有渗透作用的发生
B.过程①②中水分子运动都是双向的
C.红细胞破裂，说明红细胞质膜没有选择透过性
D.动物细胞与植物细胞形态变化差异的原因与其
结构有关
√
动物细胞的细胞质膜和植物细胞的原生质层具有选择透过性，过程①②都有渗透作用的发生，A正确；
过程①②中水分子运动都是双向的，只是进
入细胞的水分子数目较多，B正确；
植物细胞的细胞壁具有全透性，不能控制物
质进出细胞，但对植物细胞具有支持和保护
作用，所以植物细胞不会吸水涨破，D正确。
二
观察植物细胞的质壁分离和复原现象
教材梳理
1.材料选择：紫色洋葱鳞片叶___________，其为成熟的植物细胞，且液泡为______，易于观察。
外表皮细胞
紫色
2.实验过程
制作装片：制作紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的临时装片
↓
低倍镜观察：有一个紫色大液泡，_________紧贴细胞壁
↓
滴加蔗糖溶液：在盖玻片的一侧滴加质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸吸引，重复多次
↓
低倍镜和高倍镜观察：观察紫色大液泡的体积以及细胞质膜的变化
原生质层
↓
滴加清水：在盖玻片的一侧滴加______，在另一侧用吸水纸吸引，重复多次
↓
低倍镜和高倍镜观察：观察____________的体积以及细胞质膜的变化
清水
紫色大液泡
3.质壁分离和复原现象的原因分析
(1)原生质层具有____________，水分子能自由通过，蔗糖分子不能通过。
(2)细胞液和外界溶液之间存在渗透压差，且原生质层的_______大于细胞壁。
①当细胞液渗透压______外界溶液渗透压时，细胞失水，原生质层和细胞壁逐渐分离，发生_________现象。
②发生质壁分离的细胞，当细胞液渗透压______外界溶液渗透压时，细胞吸水，发生_____________现象。
选择透过性
伸缩性
小于
质壁分离
大于
质壁分离复原
(1)洋葱鳞片叶内表皮细胞不能发生质壁分离现象( )
(2)动物细胞不能发生质壁分离( )
(3)植物的导管细胞、洋葱根尖分生区细胞也能发生质壁分离现象
( )
(4)质壁分离过程中，细胞失水速率逐渐加快( )
(5)用0.5 g/mL的蔗糖溶液与用0.3 g/mL的蔗糖溶液进行实验，实验现象可能不同( )
×
√
×
×
√
任务三：植物细胞的质壁分离和复原现象的观察和应用
如图所示为某学生利用紫色洋葱鳞片叶外表皮进行的某实验的基本操作步骤。请据图回答下列问题：
核心探讨
(1)你认为他做该实验的目的是什么？该实验有无设置对照？
提示 该实验的目的是观察植物细胞的质壁分离和复原。该实验前后对照。
(2)步骤B主要目的是什么？
提示 观察洋葱鳞片叶外表皮细胞中紫色大液泡的相对大小和细胞质的分布情况。
(3)步骤C中吸水纸的作用是什么？
提示 使细胞浸润在蔗糖溶液中。
(4)若某学生在F步骤没有观察到质壁分离复原现象，最可能的原因是什么？
提示 配制的蔗糖溶液浓度过高，细胞因失水过多而死亡。
(5)浸泡在一定浓度的KNO3溶液中的洋葱鳞片叶外表皮细胞，发生质壁分离后又自动复原的原因是什么？
(6)将同一成熟植物细胞依次浸入蒸馏水、0.3 mol/L的蔗糖溶液和0.4 mol/L的KNO3溶液中，测得液泡的体积随时间的变化曲线如图所示，则曲线A、B、C分别代表细胞所处的溶液。
提示 A代表蒸馏水、B代表KNO3溶液、C代表蔗糖溶液。
任务四：植物细胞的质壁分离和复原的应用
细胞液中物质的浓度对于维持细胞的生命活动非常重要。现提供紫色洋葱鳞片叶表皮细胞，请设计实验，测定该细胞的细胞液的浓度相当于多少质量分数的蔗糖溶液。写出你的实验思路，并分析其中的基本原理。
提示 可以配制出一系列浓度梯度的蔗糖溶液，将紫色洋葱鳞片叶表皮细胞置于配好的各种浓度的蔗糖溶液中，适当时间后用显微镜观察细胞质壁分离情况。记录刚好发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，以及刚好尚未发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，据此推算出细胞液浓度应介于这两个浓度之间。
核心归纳
1.实验现象
外界溶液 中央液泡大小 原生质层的位置 细胞大小 液泡颜色
蔗糖溶液 变小 与细胞壁分离 基本不变 变深
清水 恢复原状 与细胞壁紧贴 基本不变 变浅
核心归纳
2.判断细胞能否发生质壁分离和复原的方法
(1)若溶质分子不能通过细胞质膜，在一定浓度的该种溶液中细胞只发生质壁分离，不能自动复原。
(2)若溶质分子能通过细胞质膜，在一定浓度的该种溶液中，细胞先发生质壁分离，后自动复原，如一定浓度的KNO3溶液、尿素溶液等。
(3)在高浓度溶液中细胞可发生质壁分离，但时间过久或溶液浓度过高，细胞会因过度失水而死亡。
核心归纳
3.植物细胞质壁分离和复原的应用
(1)可以判断细胞死活
(2)可以比较不同植物的细胞液浓度
典题应用
3.(2023·江苏常州高一期中)在“观察植物细胞的质壁分离和复原现象”的实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时玻片进行了三次观察(如图所示)。下列有关叙述错误的是
A.第二次使用吸水纸的作用是
引导清水在盖玻片下流动，
使植物细胞完全浸润在清水中
B.若第一次滴加的液体是适宜浓度的KNO3溶液，不用滴加清水也能观察到质
壁分离的复原
C.第一次显微镜观察主要是观察紫色液泡的相对大小以及细胞质的分布情况
D.用质量浓度为0.5 g/mL的蔗糖溶液完成该实验，效果更好
√
第二次使用吸水纸的主要作用是吸引清水在盖玻片下流动，使植物细胞完全浸润在清水中，使细胞发生质壁分离复原，A正确；
若第一次滴加适宜浓度的
KNO3溶液，则细胞发生质
壁分离后可自动复原，B正确；
第一次显微镜观察植物细胞的正常形态，主要是观察紫色液泡的相对大小以及细胞质的分布情况，C正确；
质量浓度为0.5 g/mL的蔗糖溶液很有可能会使细胞因失水过多而死亡，D错误。
4.取一红色牡丹的2个大小相同、生理状态相似的花瓣细胞。将它们分别置于Ⅰ和Ⅱ两种溶液中，测得细胞中液泡直径的变化如图所示。下列相关叙述错误的是
A.前2 min溶液Ⅱ中的花瓣细胞失水速率大于溶液
Ⅰ中的
B.溶液Ⅰ中约6 min时液泡的颜色最深，细胞吸水能力最强
C.6 min后溶液Ⅰ中液泡直径逐渐恢复是因为此时才有溶质分子进入细胞
D.若溶液Ⅱ中的花瓣细胞长期处于8 min时的状态，细胞可能会死亡
√
根据曲线图可知，前2 min溶液Ⅱ中的花瓣细胞液泡直径比溶液Ⅰ中下降得快，可见，前2 min溶液Ⅱ中的花瓣细胞失水速率大于溶液Ⅰ中的，A正确；
溶液Ⅰ中约6 min时，液泡直径达到最小，说明此时失
水程度最大，因此，该时刻液泡的颜色最深，细胞吸
水能力最强，B正确；
6 min后溶液Ⅰ中液泡直径逐渐恢复是因为溶液中的溶质分子不断进入细胞的缘故，C错误；
若溶液Ⅱ中的花瓣细胞长期处于8 min时的质壁分离状态，细胞可能会因为缺水死亡，D正确。
三
细胞质膜对不同物质的通透性不同
教材梳理
1.一般来说，_________、相对分子质量小的不带电的极性分子、______
_______等容易通过细胞质膜；_____、相对分子质量大的不带电的极性分子和各种带电的极性分子都难以自由通过细胞质膜。
2.细胞内的其他细胞器膜和细胞质膜一样，都是_____________。
气体分子
脂溶
性分子
离子
选择透过性膜
(1)科学家认为，植物细胞在乙醇溶液中不发生质壁分离的主要原因是水和乙醇分子都不能通过细胞质膜( )
(2)科学家用含有不同物质的溶液重复质壁分离实验，发现细胞质膜对于不同物质有着不同的通透性( )
(3)气体分子(O2、CO2、N2)、相对分子质量小的不带电的极性分子(如尿素、乙醇)、离子和脂溶性分子等容易通过细胞质膜( )
(4)相对分子质量大的不带电的极性分子(如葡萄糖)和各种带电的极性分子都可以自由通过细胞质膜( )
×
√
×
×
任务五：分析细胞质膜对不同物质的通透性
分析教材知识链接“细胞质膜对不同物质有不同的通透性”，回答下列问题：
1.脂溶性越强的物质，越容易通过细胞质膜，这与细胞质膜的结构有何关系？
核心探讨
提示 细胞质膜的基本支架是磷脂双分子层，因此脂溶性越强的物质越容易通过细胞质膜。
2.其他生物膜对不同物质的通透性是否和细胞质膜相似？为什么？
提示 是；因为所有的生物膜都主要由磷脂和蛋白质组成。
核心归纳
(1)半透膜：指一些物质可以透过，另一些物质不能透过的多孔性薄膜。从结构上看，生物膜相当于半透膜。但从功能上看，半透膜对物质的通透性取决于它的分子间隙，只要分子直径小于此间隙的物质就可以通过。
(2)选择透过性膜：除一些不带电荷的小分子能够以简单扩散的方式进出细胞外，离子和较小的有机分子(如葡萄糖和氨基酸等)的跨膜运输必须借助于通道蛋白或载体蛋白。细胞质膜上通道蛋白或载体蛋白的种类和数量，或通道蛋白或载体蛋白空间结构的变化，对许多物质的跨膜运输起着决定性的作用，这是细胞质膜具有选择透过性的结构基础。细胞质膜的选择透过性是细胞质膜的功能特点。
半透膜与选择透过性膜
5.(多选)科学家研究了细胞质膜对水、尿素、甲脲和甘油等多种物质的通透性，得到如图所示的实验结果。下列相关叙述正确的是
注：油/水分配系数能反映物质在油水两相中
的分配情况。系数越大，说明物质越亲油，即
脂溶性强；系数越小，越亲水，即水溶性强。
A.甘油的脂溶性小于甲醇，细胞质膜对乙醇的
通透性高于甲脲
B.水分子的油/水分配系数较低，细胞质膜对其
通透性也较低
C.一般来说，油/水分配系数越大的物质，越容易通过细胞质膜
D.据图可知，一般情况下脂溶性越强的物质越容易通过细胞质膜
典题应用
√
√
√
水分子的油/水分配系数较低，但细胞质膜对其通透性却很高，B错误。
6.用相同的培养液分别培养水稻和番茄，一段时间后测定培养液中各种养分的含量。如图表示实验结束时培养液中各种养分的浓度占实验开始时浓度的百分比，根据测定的结果可推知
A.番茄和水稻对离子的吸收均具有选择性
B.水稻培养液中Mg浓度增加是根细胞分泌
的结果
C.植物细胞对离子的吸收和对水的吸收是成正比的
D.番茄吸收Si的量比水稻吸收Si的量多
√
由题图可以看出，番茄和水稻在实验结束时培养液中各种养分的浓度占实验开始时浓度的百分比不同，说明番茄和水稻对矿质离子的吸收都具有选择性，A符合题意；
因为根细胞吸收水和吸收矿质元素是两个
相对独立的过程，水稻根细胞吸收水的相
对量多于根对Ca、Mg吸收的相对量，因此
实验结束时，培养液中Mg浓度增加，B不符合题意；
分析题图可知，实验结束时培养液中各种养分的浓度与实验开始时不同，因此植物对离子的吸收和对水的吸收不成比例，C不符合题意；
分析题图可知，番茄培养液中Si的浓度高于实验开始时，因此番茄对Si的吸收能力低于对水的吸收能力，番茄吸收Si的量比水稻吸收Si的量少，D不符合题意。
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