4.1水进出细胞的原理导学案（含解析）-2024-2025学年高一上学期生物人教版必修1

第4章　细胞的物质输入和输出
第1节　被动运输
第1课时　水进出细胞的原理
课时学习目标:
　(1)阐明细胞膜的选择透过性(结构与功能观)。
(2)举例说出细胞吸水、失水的原理(演绎与推理能力)。
渗透作用
1.概念
指____________分子(或其他溶剂分子)通过____________的扩散。
2.渗透作用
实验装置、发生条件及现象
实验前：漏斗管内外液面高度相等； 实验后：漏斗管内液面________。
3.渗透作用的方向
若半透膜两侧存在浓度差，水分子从水的相对含量________的一侧向相对含量________的一侧渗透。
思考:
当漏斗内液面达到稳定后，是否还有水分子进出半透膜？　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
[辨正误]
(1)具有浓度差的溶液之间一定会发生渗透作用。(　　)
(2)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。(　　)
(3)渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量百分比浓度。(　　)
(4)渗透作用是扩散的一种特殊形式。(　　)
用半透膜封住长颈漏斗的口部，在长颈漏斗内注入蔗糖溶液，然后把漏斗放到清水中，使内外液面相平，一段时间后会出现液面上升的现象，这就是渗透现象，结合下图分析渗透现象发生的条件和原理。
(1)如果用纱布代替玻璃纸(半透膜)，漏斗管内液面还会升高吗？　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(2)如果烧杯内不是清水，而是同浓度的蔗糖溶液，漏斗液面还会升高吗？　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(3)漏斗管内的液面为什么会升高？　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(4)如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(5)渗透装置中，当漏斗内溶液不再上升时，半透膜两侧的溶液浓度相同吗？　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【学以致用】
1.下列现象中属于渗透作用的是(　　)
A.水分子通过细胞壁渗出细胞
B.K＋通过细胞膜进入细胞
C.水分子通过细胞膜进入细胞
D.葡萄糖分子通过细胞膜进入细胞
2.将水和一定浓度的淀粉溶液置于如图所示渗透装置。下列说法正确的是(　　)
A.淀粉分子可以从乙侧扩散到甲侧
B.水分子只能从甲侧进入乙侧
C.甲侧液面下降，乙侧液面上升
D.液面静止时，甲、乙两侧的浓度相等
二、细胞的吸水和失水
1.动物细胞的吸水和失水
(1)原理
①动物细胞的________相当于一层半透膜；当外界溶液与细胞质存在浓度差时，细胞会发生吸水或失水。
②水是通过________________进出动物细胞的。
(2)条件及现象
过程 条件 现象
吸水 外界溶液浓度____细胞质浓度 膨胀
失水 外界溶液浓度大于细胞质浓度 ____
平衡 外界溶液浓度____细胞质浓度 不变
2.植物细胞的吸水和失水
(1)原生质层：指细胞膜、________膜以及两层膜之间的__________。原生质层具有选择透过性，相当于一层__________。
(2)浓度差：细胞内的液体环境主要是指液泡里面的____________，当它和外界溶液有浓度差时，细胞发生吸水或失水。
(3)植物细胞也是通过____________吸水和失水的。
[微思考]
1.从原生质层的概念出发，原生质层包含细胞核吗？包含核糖体、线粒体、叶绿体和液泡吗？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
2.质壁分离的“质”和“壁”分别代表什么？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
[辨正误]
(1)植物细胞壁是全透性的，其作用是保护和支持细胞。(　　)
(2)植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成。(　　)
(3)将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中，不能发生渗透作用。(　　)
(4)动物细胞和植物细胞放在蒸馏水中会吸水涨破。(　　)
(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。(　　)
1.下图为哺乳动物成熟红细胞放在不同浓度外界溶液中的变化，据图回答问题：
(1)红细胞的细胞膜________(填“是”或“不是”)半透膜，红细胞发生失水或吸水取决于________________________。水分子通过____________进出红细胞。
(2)结合此图分析，医生常给脱水的病人注射0.9%的生理盐水，原因是__________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)当外界溶液的浓度低时，红细胞一定由于吸水而涨破吗？　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
2.试从细胞结构及渗透作用的条件分析，植物细胞发生吸水和失水的原因。
动植物之间的区别
(1)结构：植物细胞的细胞膜外有一层________，是全透性的，________比较小。
(2)吸水后对细胞的影响：动物细胞会吸水涨破，植物细胞吸水过多________(填“会”或“不会”)涨破。
(3)对于成熟的植物细胞，当外界溶液的浓度高于细胞液的浓度时，细胞就会________，发生____________；当外界溶液的浓度低于细胞液的浓度时，细胞就会____________，发生____________。
[微思考]
榨菜是重庆有名的美食，涪陵榨菜远销全国各地。在榨菜制作过程中，通过盐的腌渍，榨菜可以更加入味且不易腐败变质，这其中的生物学原理是___________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
【学以致用】
3.当根尖成熟区表皮细胞细胞液的浓度大于土壤溶液的浓度时，水分子的运输情况是(　　)
A.水分子只进不出
B.水分子只出不进
C.单位时间内进入细胞的水分子数多于从细胞中出来的水分子数
D.单位时间内从细胞内出来的水分子数多于进入细胞的水分子数
4.人体正常红细胞是两面凹陷的圆饼状，现将人的红细胞分别浸入下列装有a、b、c三种不同浓度溶液的烧杯内，一段时间后，实验结果如图所示。则a、b、c溶液初始浓度大小的比较，正确的是(　　)
A.a＞b＞c B.a＞c＞b C.a＜c＜b D.a＜b＜c
参考答案
自主梳理
1.水半透膜
2.浓度差半透膜 升高
3.高低
微思考
提示:有。此时水分子进出半透膜的速率达到平衡，故液面不再变化。
辨正误
(1)×提示：发生渗透作用需要具备两个条件：具有半透膜和膜两侧存在浓度差。
(2)×提示：水分子仍会通过半透膜，只是进出水分子数相等。
(3)× 提示：渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是物质的量浓度。
(4)√
合作探究
(1)提示：不会，因为纱布是全透性的，水分子和蔗德分子都能通过。
(2)提示：液面不会升高，因为半透膜两侧溶液的浓度相等，单位时间内由漏斗外进入漏斗内的水分子数等于由漏斗内进入漏斗外的水分子数。
(3)提示：单位体积的清水中水分子数大于蔗糖溶液中的水分子数，单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子多于由蔗德溶液进入清水的水分子。
(4)提示：不会，由于烧杯中与漏斗中的液体具有浓度差，即渗透压，所以水分子有进入漏斗的趋势；但是液面差△H会产生相应的压强，当△H产生的压强与渗透压平衡时，半透膜两侧水分子的交换速率相同，液面将不再升高。
(5)提示：不同。漏斗内液面不再上升，水分子通过半透膜的双向扩散速率相等，但漏斗内溶液浓度仍高于烧杯中溶液浓度，这是漏斗内液面升高产生的作用力加大，阻止烧杯中水分子向漏斗扩散的缘放。
学以致用
1.C「细胞壁由纤维素和果胶组成，具有全透性，所以不属于渗透作用，A错误；K 不是溶剂分子，所以不属于渗透作用，B错误；水分子是溶剂分子，所以通过细胞膜进入细胞属于渗透作用，C正确：葡萄糖分子不是溶剂分子，所以不属于渗透作用，D错误。7
2.C 「淀粉是大分子物质，不能通过半透膜，A错误；水分子可以从甲侧进入乙侧，也可以从乙侧进入甲侧，B错误；甲侧为水，乙侧为淀粉溶液，因此一段时间后乙侧液面会升高，甲侧液面会下降，C正确；淀粉分子不能透过半透膜，液面静止时，甲、乙两侧的浓度仍不相等，D错误。了
二、
自主梳理
1.(1)①细胞膜 ②)渗透作用 (2)小于 皱缩 等于
全透性
原生质层
小
2. 细胞壁
大
胞质半透膜 (2)细胞液 (3)渗透作用 细胞液 (1)液泡细微思考
1.提示：不包含细胞核。但包含除液泡外的细胞器。
2.提示：“质”代表原生质层，“壁”代表细胞壁。
辨正误
(1)√
(2)× 提示：原生质层由细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质组成。
(3)×提示：动物细胞的细胞膜相当于一层半透膜，当细胞质与外界溶液存在浓度差时，会发生渗透作用。
(4)× 提示：植物细胞有细胞壁的保护作用而不会吸水涨破。
(5)× 提示:探究人体红细胞因失水而发生的形态变化时,需用显微镜观察。
合作探究
1.(1)提示：是 红细胞内外溶液的浓度差渗透作用
(2)提示：生理盐水(质量分数为0.9%的NaCI溶液)的浓度与血浆的浓度基本一致，血细胞不会因为过度吸水或失水而出现形态和功能上的异常
(3)提示：不一定，如果外界溶液浓度不是极低，有可能细胞质浓度下降后与外界溶液的浓度达到平衡，此时细胞不会涨破。
2.(1)提示 细胞壁 伸缩性
(2)提示 不会
(3)提示 失水 质壁分离吸水 质壁分离复原微思考
提示：渗透作用使细菌失水死亡，还能使细胞膜丧失选择透过性，有利于榨菜入味
学以致用
3.C [当根尖成熟区表皮细胞细胞液的浓度大于土壤溶液的浓度时，会通过渗透作用吸水，但此时水分子有进有出，只是单位时间内进入细胞的水分子数多于从细胞中出来的水分子数，故A、B、D错误，C正确。」
4.C L红细胞漫入a溶液中吸水膨胀，a溶液浓度小干细胞质浓度；红细胞浸入b溶液中失水皱缩，b溶液浓度大于细胞质浓度；红细胞浸入c溶液中保持正常形态，c溶液浓度等于细胞质浓度，所以a、b、c溶液浓度大小是a