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
阐明细胞质膜具有选择透过性。 1．生命观念——结构与功能相适应，细胞的结构决定细胞通过渗透作用吸水或失水。 2．科学思维——分析与综合，对渗透现象进行分析，理解渗透作用原理。 3．科学探究——探究植物细胞的吸水与失水。
一、植物细胞的吸水和失水
1．渗透作用
(1)渗透现象的分析
渗透示意图
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：在细胞质膜等结构的两侧，较多的水分子从__________________向________________________扩散，这一现象称为渗透作用。
2．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
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，其液泡为______，易于观察。
2．实验过程
制作装片：制作______________________的临时玻片标本
↓
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_________________________________，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______，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
3．质壁分离和复原现象的原因分析
(1)原生质层具有____________，能让水分子自由通过，而蔗糖分子不能通过。
(2)细胞液和外界溶液之间的渗透压差，以及原生质层和细胞壁的________不同，都会影响__________的质壁分离与复原。
①当细胞液渗透压______外界溶液渗透压时，细胞失水，原生质层和细胞壁分离，发生__________。
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______________。
三、细胞质膜对不同物质的通透性不同
1．一般来说，______分子(如O2、CO2、N2)、相对分子质量____的不带电的______分子(如尿素、乙醇)、________分子等容易通过细胞质膜。
2．______(如Na＋、K＋)因与水的结合而________大大降低；相对分子质量____的不带电的______分子(如葡萄糖)和各种______的______分子都__________通过细胞质膜。
3．细胞内的其他细胞器膜和__________一样，都是______________。
(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．动物细胞的细胞质膜相当于半透膜。 ( )
2．在半透膜两侧的水分子会从溶质相对较少的区域向溶质相对较多的区域扩散。
( )
3．细胞质膜和液泡膜称为原生质层。 ( )
4．植物细胞内的液体环境就是指液泡中的细胞液。 ( )
5．细胞壁的伸缩性比原生质层大。 ( )
6．气体分子、脂溶性分子以及极性分子等容易通过细胞质膜。 ( )
渗透现象的原理及条件
1．渗透现象的分析
(1)图示
(2)原理分析
(3)分析上图②可知：Δh产生的压强与水和蔗糖溶液产生的渗透压达到平衡，使半透膜两侧水分子的交换速率相等时，液面不再升高。
2．半透膜、选择透过性膜以及生物膜的区别
类型 概念范畴 特点
半透膜 物理学上 的概念 物质能否通过半透膜取决于半透膜孔隙直径的大小
选择透 过性膜 生物学上 的概念 具有生物活性，即使是小分子，只要不是细胞选择吸收的，都不能通过。选择透过性膜可以看成是功能完善的一类半透膜
生物膜 活的生物膜属于选择透过性膜。当细胞死亡后，细胞质膜等生物膜变为全透性
1．如果渗透实验中，烧杯内不是清水，而是同浓度的蔗糖溶液，漏斗管内液面还会升高吗？
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2．渗透实验中，液面高度差Δh会不会一直升高，为什么？
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3．如果渗透实验中，半透膜的面积增大一倍，其他条件不变，液面高度差Δh会不会变化？达到Δh的时间会不会变化？
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
1．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中加入适量稀碘液。下列叙述正确的是( )
A．一段时间后B处取出的液体含有还原糖
B．静置12 h后D处的颜色变化是棕色变蓝色
C．12 h内C处的颜色变化是蓝色越来越浅
D．烧杯2中颜色发生变化的原因是碘无法通过透析膜
2．将生鸡蛋的大头保持壳膜完好去掉蛋壳，小头开个小孔让蛋清和蛋黄流出。向蛋壳内灌入质量分数为15%的蔗糖溶液，然后将蛋壳放在烧杯内的清水中并用铅笔标上吃水线。下列分析错误的是( )
A．壳膜相当于渗透装置中的半透膜
B．半小时后吃水线低于烧杯的水面是由清水通过壳膜渗入蛋壳所致
C．若将清水换为质量分数为15%的NaCl溶液，则蛋壳先上浮后下沉
D．水分子进出壳膜达到平衡后，水分子将不再发生移动
有关渗透现象的两点提醒
(1)两溶液间的水分子进行双向运动，实际观察到的只是水分子双向运动差异所导致的液面变化。
(2)当液面高度不再变化时，水分子仍进出半透膜，但进出达到平衡。
植物细胞的质壁分离和复原现象
1．观察植物细胞的质壁分离和复原现象
(1)实验流程图示
(2)实验注意的问题
①实验成功的关键之一是实验材料的选择。要选取成熟的、液泡带有一定颜色的植物组织进行实验，便于观察实验现象。
②滴加蔗糖溶液或清水时，应在载物台上操作。
③选用的蔗糖溶液浓度要适宜。过低，不足以引起质壁分离或质壁分离所需时间过长；过高，可能造成植物细胞失水过多、过快而死亡。
④当用可吸收的物质作溶质时(如甘油、尿素、KNO3溶液、乙二醇等)，可出现质壁分离及自动复原现象。
2．动植物细胞都是渗透系统
3．渗透作用的应用
将动植物细胞放在不同浓度的溶液中，观察细胞的吸水和失水状态，可以根据细胞的形态判断细胞液浓度或细胞质浓度的大小。
4．质壁分离的原因分析
原因
表现
5．细胞能否发生质壁分离及复原的判断方法
(1)从细胞角度分析
判断依据：活的且有大液泡和细胞壁的细胞。
①死细胞、动物细胞不发生质壁分离现象。
②成熟且具有中央大液泡的植物细胞易发生质壁分离现象，而未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞等)不具有大液泡，则不易发生。
③细菌细胞能发生质壁分离现象，但现象不明显。
(2)从溶液角度分析
判断依据：能保持细胞活性且能与细胞液形成浓度差的溶液。
①在一定浓度的溶液(溶质不能穿膜)中只发生质壁分离现象。
②在一定浓度的溶液(溶质能穿膜)中发生质壁分离后可自动复原，如甘油、尿素、乙二醇、KNO3溶液等。
③在高浓度溶液中质壁分离现象明显，但溶液浓度过高时不能发生质壁分离复原，因为溶液浓度过高，细胞会因过度失水而死亡。
④盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适于用作质壁分离实验的溶液。
1．细胞质壁分离过程中，细胞液的浓度和细胞的吸水能力有什么变化？质壁分离复原过程中，两者又有什么变化？
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2．本实验选用0.3 g/mL的蔗糖溶液作试剂，若浓度过高或过低分别对实验有何影响？
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3．若用合适浓度的KNO3溶液进行实验，结果发现细胞质壁分离后，没有滴加清水，出现了自动质壁分离复原现象。请分析原因是什么？
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3．(2024·江苏卷)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．如表为甲同学用某浓度KNO3溶液进行质壁分离实验时所测得的数据，下图为乙同学用另一浓度的
KNO3溶液进行质壁分离实验时所绘制的曲线图，下列分析正确的是( )
时间/min 2 4 6 8 10
原生质体相对大小 90% 60% 30% 30% 30%
A．乙同学的实验进行到T2时观察不到质壁分离现象，此时细胞液浓度一定等于外界溶液浓度
B．乙同学在实验进行到T1时可观察到质壁分离现象，此时细胞液浓度大于外界溶液浓度
C．甲同学实验进行到8 min时质壁分离达到平衡，滴加清水后发生质壁分离复原
D．甲同学所用溶液浓度要小于乙同学所用溶液浓度
生活中经常出现下列情况：(1)吃较咸的食物，如连续嗑带盐的瓜子，口腔和唇的黏膜感觉干涩；(2)白菜剁碎做馅时常常要放一些盐，稍等一会儿可见有水分渗出；(3)卖菜的阿姨往青菜上喷水，使已经萎蔫的蔬菜变得硬挺、新鲜。
通过对情景材料的分析可知，生活中好多现象与细胞的吸水和失水有关，那么这些生活现象为什么会出现，由此可形成科学思维的学科素养。
(1)为什么连续嗑带盐的瓜子，口腔和唇的黏膜感觉干涩？(科学思维)
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
(2)卖菜的阿姨往菜上喷水，使已经萎蔫的蔬菜变得硬挺、新鲜的原因是什么？(科学思维)
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
[课堂小结]
1．在半透膜两侧的水分子会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．对物质进出具有选择作用的膜，称为选择透过性膜。
3．细胞质膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层。原生质层能选择性地控制物质的进出。
4．植物细胞发生质壁分离及复原现象的原因：
(1)原生质层具有选择透过性。
(2)原生质层和细胞壁的伸缩性不同。
(3)细胞液和外界溶液之间的渗透压差。
5．细胞质膜对不同物质的通透性不同。
1．猫的红细胞置于质量分数为0.9%的NaCl溶液中，能维持细胞的正常形态，原因是( )
A．细胞被固定
B．细胞质膜的选择透过性被改变
C．水分不再出入细胞
D．水分进出细胞达到平衡
2．图1表示两种物质扩散的图解，图2为甲、乙两个实验装置，则实验结果应是( )
图1 图2
A．图2的甲中水柱a将持续上升
B．图2的甲中水柱a将先上升后下降
C．图2的乙中水柱b将上升到一定高度后维持不变
D．图2的乙中水柱b将先上升后下降
3．(多选)下列有关原生质层的叙述，正确的是( )
A．植物细胞去掉细胞壁后的部分是原生质体
B．植物细胞的原生质层包括细胞质膜、液泡膜及两者之间的细胞质
C．植物细胞原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大
D．植物细胞的原生质层相当于一层半透膜
4．以紫色洋葱鳞片叶外表皮为实验材料观察植物细胞质壁分离现象，下列叙述正确的是( )
A．细胞在发生质壁分离时能观察到紫色中央液泡逐渐增大
B．滴加质量浓度为0.5 g/mL的蔗糖溶液比滴加质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液引起细胞质壁分离所需时间长
C．滴加清水后，质壁分离的细胞又复原，说明此细胞是活细胞
D．用任何浓度的NaCl溶液代替蔗糖溶液都不能引起细胞质壁分离
5．某学生用紫色洋葱鳞片叶表皮作实验材料，观察到甲、乙两个图像。请回答下列问题：
(1)撕取洋葱__________(填“内”或“外”)表皮，置于滴加清水的载玻片上制成临时装片，用显微镜可观察到的是图__________。
(2)在盖玻片的一侧滴加0.3 g/mL的蔗糖溶液，用吸水纸从另一侧吸引，重复几次后，可观察到的是图__________，图示细胞发生了__________现象。该现象是指__________和__________发生分离。
(3)甲、乙两图所示细胞的细胞液分别存在于______(填图中字母)中。
1 / 12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
阐明细胞质膜具有选择透过性。 1．生命观念——结构与功能相适应，细胞的结构决定细胞通过渗透作用吸水或失水。 2．科学思维——分析与综合，对渗透现象进行分析，理解渗透作用原理。 3．科学探究——探究植物细胞的吸水与失水。
一、植物细胞的吸水和失水
1．渗透作用
(1)渗透现象的分析
渗透示意图
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：在细胞质膜等结构的两侧，较多的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．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
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的临时玻片标本
↓
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，能让水分子自由通过，而蔗糖分子不能通过。
(2)细胞液和外界溶液之间的渗透压差，以及原生质层和细胞壁的伸缩性不同，都会影响植物细胞的质壁分离与复原。
①当细胞液渗透压小于外界溶液渗透压时，细胞失水，原生质层和细胞壁分离，发生质壁分离。
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。
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(如O2、CO2、N2)、相对分子质量小的不带电的极性分子(如尿素、乙醇)、脂溶性分子等容易通过细胞质膜。
2．离子(如Na＋、K＋)因与水的结合而脂溶性大大降低；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难以自由通过细胞质膜。
3．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。
(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．动物细胞的细胞质膜相当于半透膜。 ( )
2．在半透膜两侧的水分子会从溶质相对较少的区域向溶质相对较多的区域扩散。
( )
3．细胞质膜和液泡膜称为原生质层。 ( )
4．植物细胞内的液体环境就是指液泡中的细胞液。 ( )
5．细胞壁的伸缩性比原生质层大。 ( )
6．气体分子、脂溶性分子以及极性分子等容易通过细胞质膜。 ( )
提示：1．√ 2．√
3．× 细胞质膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层。
4．× 植物细胞内的液体环境主要是指液泡中的细胞液。
5．× 细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性。
6．× 相对分子质量小的不带电的极性分子容易通过细胞质膜，而其他的极性分子都难以自由通过细胞质膜。
渗透现象的原理及条件
1．渗透现象的分析
(1)图示
(2)原理分析
(3)分析上图②可知：Δh产生的压强与水和蔗糖溶液产生的渗透压达到平衡，使半透膜两侧水分子的交换速率相等时，液面不再升高。
2．半透膜、选择透过性膜以及生物膜的区别
类型 概念范畴 特点
半透膜 物理学上 的概念 物质能否通过半透膜取决于半透膜孔隙直径的大小
选择透 过性膜 生物学上 的概念 具有生物活性，即使是小分子，只要不是细胞选择吸收的，都不能通过。选择透过性膜可以看成是功能完善的一类半透膜
生物膜 活的生物膜属于选择透过性膜。当细胞死亡后，细胞质膜等生物膜变为全透性
1．如果渗透实验中，烧杯内不是清水，而是同浓度的蔗糖溶液，漏斗管内液面还会升高吗？
提示：漏斗管内液面不会升高，因为半透膜两侧溶液没有浓度差。
2．渗透实验中，液面高度差Δh会不会一直升高，为什么？
提示：不会。漏斗管中的液面升高时，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(以半透膜为界，二者的方向相反，静水压向外、渗透压向内)，单位时间内透过半透膜进出长颈漏斗的水分子数相等。因此，液面高度差Δh不会一直升高。
3．如果渗透实验中，半透膜的面积增大一倍，其他条件不变，液面高度差Δh会不会变化？达到Δh的时间会不会变化？
提示：半透膜两侧溶液的浓度差不变，液面高度差Δh不会变，但是由于半透膜面积增大，因此达到Δh的时间会变短。
1．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中加入适量稀碘液。下列叙述正确的是( )
A．一段时间后B处取出的液体含有还原糖
B．静置12 h后D处的颜色变化是棕色变蓝色
C．12 h内C处的颜色变化是蓝色越来越浅
D．烧杯2中颜色发生变化的原因是碘无法通过透析膜
A [由于葡萄糖可以通过透析膜进入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，无法通过透析膜，静置12 h后，D处无淀粉，所以D处不能变为蓝色，B错误；碘可以通过透析膜，从D进入C，而淀粉遇碘变蓝色，所以12 h内C处的颜色变化是蓝色越来越深，C错误；烧杯2中颜色发生变化的原因是碘能够通过透析膜，D错误。]
2．将生鸡蛋的大头保持壳膜完好去掉蛋壳，小头开个小孔让蛋清和蛋黄流出。向蛋壳内灌入质量分数为15%的蔗糖溶液，然后将蛋壳放在烧杯内的清水中并用铅笔标上吃水线。下列分析错误的是( )
A．壳膜相当于渗透装置中的半透膜
B．半小时后吃水线低于烧杯的水面是由清水通过壳膜渗入蛋壳所致
C．若将清水换为质量分数为15%的NaCl溶液，则蛋壳先上浮后下沉
D．水分子进出壳膜达到平衡后，水分子将不再发生移动
D [根据题意和图示分析可知，生鸡蛋壳膜具有半透膜的特性，蔗糖分子不能通过。当壳膜内溶液的浓度大于外界溶液的浓度时，壳膜外的水分子就透过壳膜进入壳膜内的蔗糖溶液中；当壳膜内溶液的浓度小于外界溶液的浓度时，壳膜内的水分子就透过壳膜进入壳膜外的溶液中。本实验中壳膜相当于渗透装置中的半透膜，A正确。由于壳膜内溶液的浓度大于外界溶液的浓度，外界溶液中的水分子会透过壳膜进入壳膜内的蔗糖溶液中，导致蛋壳下沉，吃水线低于烧杯的水面，B正确。若将清水换为质量分数为15%的NaCl溶液，由于15%的NaCl溶液的物质的量浓度大于15%的蔗糖溶液的物质的量浓度，因此单位时间内进入壳膜的水分子少于从壳膜出来的水分子，导致蛋壳上浮；由于Na＋和Cl－都可以通过壳膜，因此壳膜两侧的浓度差很快消失，壳膜外的水就透过壳膜进入到壳膜内，导致蛋壳下沉，C正确。水分子进出壳膜达到平衡后，水分子仍可发生移动，D错误。]
有关渗透现象的两点提醒
(1)两溶液间的水分子进行双向运动，实际观察到的只是水分子双向运动差异所导致的液面变化。
(2)当液面高度不再变化时，水分子仍进出半透膜，但进出达到平衡。
植物细胞的质壁分离和复原现象
1．观察植物细胞的质壁分离和复原现象
(1)实验流程图示
(2)实验注意的问题
①实验成功的关键之一是实验材料的选择。要选取成熟的、液泡带有一定颜色的植物组织进行实验，便于观察实验现象。
②滴加蔗糖溶液或清水时，应在载物台上操作。
③选用的蔗糖溶液浓度要适宜。过低，不足以引起质壁分离或质壁分离所需时间过长；过高，可能造成植物细胞失水过多、过快而死亡。
④当用可吸收的物质作溶质时(如甘油、尿素、KNO3溶液、乙二醇等)，可出现质壁分离及自动复原现象。
2．动植物细胞都是渗透系统
3．渗透作用的应用
将动植物细胞放在不同浓度的溶液中，观察细胞的吸水和失水状态，可以根据细胞的形态判断细胞液浓度或细胞质浓度的大小。
4．质壁分离的原因分析
原因
表现
5．细胞能否发生质壁分离及复原的判断方法
(1)从细胞角度分析
判断依据：活的且有大液泡和细胞壁的细胞。
①死细胞、动物细胞不发生质壁分离现象。
②成熟且具有中央大液泡的植物细胞易发生质壁分离现象，而未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞等)不具有大液泡，则不易发生。
③细菌细胞能发生质壁分离现象，但现象不明显。
(2)从溶液角度分析
判断依据：能保持细胞活性且能与细胞液形成浓度差的溶液。
①在一定浓度的溶液(溶质不能穿膜)中只发生质壁分离现象。
②在一定浓度的溶液(溶质能穿膜)中发生质壁分离后可自动复原，如甘油、尿素、乙二醇、KNO3溶液等。
③在高浓度溶液中质壁分离现象明显，但溶液浓度过高时不能发生质壁分离复原，因为溶液浓度过高，细胞会因过度失水而死亡。
④盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适于用作质壁分离实验的溶液。
1．细胞质壁分离过程中，细胞液的浓度和细胞的吸水能力有什么变化？质壁分离复原过程中，两者又有什么变化？
提示：细胞质壁分离过程中，随着质壁分离程度增大，细胞液的浓度增大，植物细胞吸水能力增强；质壁分离复原过程中，随着质壁分离复原的进行，细胞液的浓度变小，植物细胞吸水能力减弱。
2．本实验选用0.3 g/mL的蔗糖溶液作试剂，若浓度过高或过低分别对实验有何影响？
提示：选用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。若浓度过高，质壁分离速度过快，细胞会因失水过多而死亡，不能再进行质壁分离复原；若浓度过低，不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢。
3．若用合适浓度的KNO3溶液进行实验，结果发现细胞质壁分离后，没有滴加清水，出现了自动质壁分离复原现象。请分析原因是什么？
提示：开始时外界溶液浓度较大，细胞发生质壁分离；细胞主动吸收K＋和后，随着细胞液浓度增大，质壁分离又会自动复原。
3．(2024·江苏卷)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
D [制作临时装片时，通常是先滴一滴清水在载玻片上，然后将撕下的表皮放在清水上，再盖上盖玻片，A错误；用低倍镜观察刚制成的临时装片时，细胞核通常位于细胞的一侧，而不是中央，B错误；用吸水纸引流使蔗糖溶液替换清水，可以观察到质壁分离现象，但要观察复原现象需要重新用清水替换蔗糖溶液，C错误；当液泡体积变大，说明细胞吸水，液泡体积变小，说明细胞失水，所以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，D正确。]
4．如表为甲同学用某浓度KNO3溶液进行质壁分离实验时所测得的数据，下图为乙同学用另一浓度的
KNO3溶液进行质壁分离实验时所绘制的曲线图，下列分析正确的是( )
时间/min 2 4 6 8 10
原生质体相对大小 90% 60% 30% 30% 30%
A．乙同学的实验进行到T2时观察不到质壁分离现象，此时细胞液浓度一定等于外界溶液浓度
B．乙同学在实验进行到T1时可观察到质壁分离现象，此时细胞液浓度大于外界溶液浓度
C．甲同学实验进行到8 min时质壁分离达到平衡，滴加清水后发生质壁分离复原
D．甲同学所用溶液浓度要小于乙同学所用溶液浓度
B [乙同学在实验进行到T2时观察不到质壁分离现象，但此时细胞液浓度可能大于外界溶液浓度，只是由于细胞壁的作用，原生质体不能继续增大，A错误；乙同学在实验进行到T1时，观察到细胞质壁分离正在复原，所以可观察到质壁分离现象，此时细胞液浓度大于外界溶液浓度，B正确；甲同学实验进行到4～6 min时，质壁分离达到平衡，滴加清水后，可能发生质壁分离复原，但如果KNO3溶液浓度过高，将导致甲同学所做实验中的细胞死亡，不能发生质壁分离复原，C错误；甲同学所做实验中没有发生质壁分离复原，而乙同学所做实验中发生了质壁分离复原，所以甲同学所用溶液浓度要大于乙同学所用溶液浓度，D错误。]
生活中经常出现下列情况：(1)吃较咸的食物，如连续嗑带盐的瓜子，口腔和唇的黏膜感觉干涩；(2)白菜剁碎做馅时常常要放一些盐，稍等一会儿可见有水分渗出；(3)卖菜的阿姨往青菜上喷水，使已经萎蔫的蔬菜变得硬挺、新鲜。
通过对情景材料的分析可知，生活中好多现象与细胞的吸水和失水有关，那么这些生活现象为什么会出现，由此可形成科学思维的学科素养。
(1)为什么连续嗑带盐的瓜子，口腔和唇的黏膜感觉干涩？(科学思维)
提示：连续嗑带盐的瓜子使细胞外液浓度升高，导致口腔上皮细胞失水。
(2)卖菜的阿姨往菜上喷水，使已经萎蔫的蔬菜变得硬挺、新鲜的原因是什么？(科学思维)
提示：卖菜的阿姨往青菜上喷水，青菜细胞周围水溶液的浓度小于青菜细胞液的浓度，青菜细胞吸水。
[课堂小结]
1．在半透膜两侧的水分子会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．对物质进出具有选择作用的膜，称为选择透过性膜。
3．细胞质膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层。原生质层能选择性地控制物质的进出。
4．植物细胞发生质壁分离及复原现象的原因：
(1)原生质层具有选择透过性。
(2)原生质层和细胞壁的伸缩性不同。
(3)细胞液和外界溶液之间的渗透压差。
5．细胞质膜对不同物质的通透性不同。
1．猫的红细胞置于质量分数为0.9%的NaCl溶液中，能维持细胞的正常形态，原因是( )
A．细胞被固定
B．细胞质膜的选择透过性被改变
C．水分不再出入细胞
D．水分进出细胞达到平衡
D [红细胞置于生理盐水中，因细胞质的浓度等于外界溶液的浓度，水分进出细胞达到平衡，细胞形态维持正常。]
2．图1表示两种物质扩散的图解，图2为甲、乙两个实验装置，则实验结果应是( )
图1 图2
A．图2的甲中水柱a将持续上升
B．图2的甲中水柱a将先上升后下降
C．图2的乙中水柱b将上升到一定高度后维持不变
D．图2的乙中水柱b将先上升后下降
D [由于图2甲中的淀粉不能透过半透膜，所以图2甲中的水柱a高度先上升，达到一定高度后保持不变；图2乙装置漏斗中葡萄糖溶液浓度大于清水，导致水柱b上升，由于葡萄糖分子能够通过半透膜，导致半透膜两侧浓度差降低，所以漏斗中水柱b又会降低，最后水柱b在一定高度维持不变。]
3．(多选)下列有关原生质层的叙述，正确的是( )
A．植物细胞去掉细胞壁后的部分是原生质体
B．植物细胞的原生质层包括细胞质膜、液泡膜及两者之间的细胞质
C．植物细胞原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大
D．植物细胞的原生质层相当于一层半透膜
ABCD [植物细胞去掉细胞壁后的部分是原生质体，A正确；植物细胞的原生质层包括细胞质膜、液泡膜及两者之间的细胞质，B正确；原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大，C正确；植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，D正确。]
4．以紫色洋葱鳞片叶外表皮为实验材料观察植物细胞质壁分离现象，下列叙述正确的是( )
A．细胞在发生质壁分离时能观察到紫色中央液泡逐渐增大
B．滴加质量浓度为0.5 g/mL的蔗糖溶液比滴加质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液引起细胞质壁分离所需时间长
C．滴加清水后，质壁分离的细胞又复原，说明此细胞是活细胞
D．用任何浓度的NaCl溶液代替蔗糖溶液都不能引起细胞质壁分离
C [质壁分离和复原实验能证明细胞是否是活的，C正确。A项在细胞发生质壁分离时能观察到紫色中央液泡逐渐变小，颜色变深。B项0.5 g/mL 的蔗糖溶液比0.3 g/mL的蔗糖溶液引起细胞质壁分离所需时间短。D项中一定浓度的NaCl溶液能引起细胞质壁分离，故选C。]
5．某学生用紫色洋葱鳞片叶表皮作实验材料，观察到甲、乙两个图像。请回答下列问题：
(1)撕取洋葱__________(填“内”或“外”)表皮，置于滴加清水的载玻片上制成临时装片，用显微镜可观察到的是图__________。
(2)在盖玻片的一侧滴加0.3 g/mL的蔗糖溶液，用吸水纸从另一侧吸引，重复几次后，可观察到的是图__________，图示细胞发生了__________现象。该现象是指__________和__________发生分离。
(3)甲、乙两图所示细胞的细胞液分别存在于______(填图中字母)中。
[解析] (1)观察植物细胞的质壁分离现象，适宜使用紫色洋葱鳞片叶的外表皮，由于细胞内具有紫色的大液泡，便于观察。将撕取的洋葱外表皮置于滴加清水的载玻片上，由于清水的浓度小于细胞液的浓度，细胞吸水，液泡变大，即图甲所示细胞。(2)滴加0.3 g/mL的蔗糖溶液后，由于蔗糖溶液的浓度大于细胞液的浓度，细胞失水，发生质壁分离，即细胞壁与原生质层分离，同时液泡变小，即图乙所示细胞。(3)细胞液存在于液泡内，图甲中a表示液泡，图乙中b表示原生质层与细胞壁之间的空隙，c表示液泡。
[答案] (共12分，每空2分)(1)外 甲 (2)乙 质壁分离 原生质层 细胞壁 (3)a、c
课时分层作业(10) 细胞质膜具有选择透过性
题组一 水进出细胞的原理
1．下列有关红细胞吸水和失水的分析，正确的是( )
A．当外界溶液的浓度比细胞质的浓度低时，红细胞一定会吸水涨破
B．当外界溶液的浓度比细胞质的浓度高时，红细胞可能会失水皱缩
C．当外界溶液的浓度与细胞质的浓度相同时，没有水分子进出红细胞
D．红细胞吸水或失水的多少取决于细胞质膜的选择透过性
B [当外界溶液的浓度比细胞质的浓度低时，红细胞一定会吸水，但是不一定会涨破，A错误；当外界溶液的浓度比细胞质的浓度高时，红细胞可能会失水皱缩，B正确；当外界溶液的浓度与细胞质的浓度相同时，水分子进出红细胞处于动态平衡，C错误；红细胞吸水或失水的多少取决于细胞质膜内外两侧的浓度差，D错误。]
2．下列关于扩散和渗透作用的叙述，错误的是( )
A．分子的热运动是无规则的，而分子的扩散是有方向的
B．红墨水将一杯清水染红是溶质分子在水中扩散的结果
C．半透膜两侧溶液的浓度差决定了渗透作用的速率
D．水分子通过细胞质膜和细胞壁的扩散都可称为渗透作用
D [扩散是物质微粒由相对含量高的地方向相对含量低的地方移动，直到均匀分布的现象，扩散具有方向性，而分子的热运动无规则，A正确；红墨水将一杯清水染红是溶质分子在水中扩散的结果，B正确；渗透作用的速率取决于半透膜两侧溶液的浓度差，C正确；渗透作用是水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散，细胞壁是全透的，不是半透膜，水分子通过细胞壁的扩散不属于渗透作用，D错误。]
3．设计渗透装置如图所示(开始时状态)，烧杯中盛放有蒸馏水，图中牛膀胱膜允许单糖透过。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(该酶能将蔗糖催化分解为葡萄糖和果糖)。该实验过程中最可能出现的是( )
A．漏斗中液面开始时先上升，加酶后即下降
B．漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后下降
C．加酶前后，在烧杯中都可以检测出蔗糖
D．加酶后可以在烧杯中检测出葡萄糖、果糖和蔗糖酶
B [加酶前，漏斗内溶液浓度高于漏斗外，水分子向漏斗内部扩散得较多，漏斗内液面上升；加酶后，蔗糖水解为单糖，物质的量浓度增大，使液面继续上升，后随着单糖逐渐进入烧杯，而使漏斗内外溶液浓度差减小，漏斗液面下降。]
4．取生理状态相同的某种植物新鲜叶片若干，去除主叶脉后剪成大小相同的小块，随机分成三等份，之后分别放入三种不同浓度的蔗糖溶液(甲、乙、丙)中，一定时间后测得甲的浓度变小，乙的浓度不变，丙的浓度变大。已知实验过程中蔗糖分子不进出该植物细胞，下列说法正确的是( )
A．实验前，丙的浓度>乙的浓度>甲的浓度
B．乙的浓度不变是因为细胞内蔗糖浓度与乙的浓度相等
C．实验中，细胞与蔗糖溶液间水分子是单向移动的
D．甲、丙的浓度变化是由水分子在细胞与蔗糖溶液间的移动引起的
D [分析题意可知，生理状态相同的叶片叶肉细胞的细胞液浓度几乎是相同的，甲的浓度变小，说明叶肉细胞失水，即甲的浓度>细胞液的浓度，乙的浓度不变，说明乙的浓度＝细胞液的浓度，丙的浓度变大，说明叶肉细胞吸水，则丙的浓度<细胞液的浓度，A错误；乙的浓度不变是因为细胞液的浓度与乙的浓度相等，B错误；实验中，细胞与蔗糖溶液间水分子是双向移动的，C错误；甲、丙的浓度变化是细胞渗透失水和渗透吸水造成的，由水分子在细胞与蔗糖溶液间移动引起的，D正确。]
题组二 植物细胞的质壁分离和复原现象
5．在紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞发生质壁分离后，为了进一步观察其质壁分离的复原现象，可从盖玻片的一侧滴入( )
A．质量分数为15%的盐酸
B．清水
C．体积分数为50%的酒精溶液
D．质量浓度为0.3 g/L的蔗糖溶液
B [质量分数为15%的盐酸会使细胞死亡，A不符合题意；紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞发生质壁分离后，滴加清水，细胞会发生渗透吸水，最终会发生质壁分离的复原现象，B符合题意；酒精能使细胞死亡，C不符合题意；质量浓度为0.3 g/L的蔗糖溶液可以使正常紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞发生质壁分离，D不符合题意。]
6．将动植物细胞放入清水中，现象如图所示，相关叙述错误的是( )
红细胞 细胞涨破 植物细胞 细胞膨胀
A．人的红细胞破裂，说明红细胞没有类似半透膜的结构
B．过程①②中既有水分子进细胞也有水分子出细胞
C．过程①②中都会发生渗透作用且方向都是由外到内
D．动物细胞与植物细胞变化差异是由于二者结构不同
A [红细胞的细胞质膜相当于渗透装置的半透膜，细胞质膜的弹性是有一定限度的，故红细胞在低渗溶液中会大量吸水导致细胞质膜破裂，A错误；渗透作用中水分子的运动是双向的，过程①②中既有水分子进细胞也有水分子出细胞，B正确；发生渗透作用的条件是有半透膜和半透膜两侧具有浓度差，动物细胞的细胞质膜和植物细胞的原生质层可看成半透膜，由于红细胞细胞质的浓度和植物细胞液的浓度均大于清水，过程①②中都会发生渗透作用且方向都是由外到内，C正确；动物细胞与植物细胞变化差异是由于植物细胞有细胞壁，而动物细胞没有细胞壁，D正确。]
7．某同学将洋葱表皮细胞置于某种溶液M中能发生质壁分离，但不能自动复原，然后将发生质壁分离的洋葱表皮细胞置于清水中依然不能发生质壁分离复原。下列关于该实验的叙述，错误的是( )
A．使用的洋葱表皮细胞是活细胞
B．溶液M的渗透压比洋葱表皮细胞的渗透压高
C．处理后的洋葱表皮细胞已经死亡
D．将溶液M稀释，重复该实验，洋葱表皮细胞也不能自动复原
D [由于洋葱表皮细胞在溶液M中能发生质壁分离，说明使用的洋葱表皮细胞是活细胞，且溶液M的渗透压比洋葱表皮细胞的渗透压高，A、B均正确；由于处理后的洋葱表皮细胞置于清水中不能发生质壁分离复原，说明处理后的洋葱表皮细胞已经死亡，C正确；若溶液M的溶质可以进入洋葱表皮细胞且溶液M渗透压(渗透压不是太高)高于洋葱表皮细胞的渗透压，则洋葱表皮细胞可以发生质壁分离复原，D错误。]
8．如图为质壁分离及复原实验模式图，据图分析，下列说法正确的是( )
① ②
A．质壁分离过程中，①是②的对照组，质壁分离复原过程中，②是①的对照组
B．该实验不能选用紫色洋葱内表皮细胞
C．用紫色洋葱鳞片叶外表皮进行质壁分离及复原实验，若观察到b处变为紫色，说明细胞质膜破裂
D．用黑藻叶肉细胞进行图示质壁分离实验，可观察到a、b、c处的颜色分别为无色、无色、绿色
A [本实验包括两组对照实验，质壁分离过程中对照组是自然状态下的细胞，质壁分离复原过程中对照组是发生质壁分离后的细胞，A正确；紫色洋葱内表皮细胞的细胞液无色，不易观察细胞的质壁分离和复原现象，但并非不可用，B错误；用紫色洋葱鳞片叶外表皮进行质壁分离及复原实验，若观察到b处变为紫色，说明液泡膜破裂，C错误；黑藻叶肉细胞细胞质内有大而清晰的叶绿体，细胞液无色，因此用黑藻叶肉细胞进行图示质壁分离实验，可观察到a、b、c处的颜色分别为无色、绿色、无色，D错误。]
9．(12分)取洋葱的少量组织细胞制成图A的临时玻片，再用0.3 g/mL的蔗糖溶液和清水按照如图所示流程研究植物细胞的失水和吸水，整个实验过程保证细胞始终为生活状态。据图回答下列问题：
(1)实验室一般选用洋葱鳞片叶__________(填“内”或“外”)表皮细胞作为实验材料。
(2)与B过程相比，D过程观察到的植物细胞的体积变化是__________；D过程中植物细胞所处外界溶液的浓度变化是__________。
(3)E过程是在盖玻片一侧滴加__________，在另一侧用吸水纸吸引，使溶液浸润整个标本。
(4)F过程中细胞吸水能力逐渐__________(填“增强”或“减弱”)，液泡体积__________(填“变大”或“变小”)。
(5)若将蔗糖溶液换为一定浓度的KNO3溶液，则D过程观察到的现象是细胞_____________________________________________________________________。
[解析] (1)紫色的洋葱鳞片叶外表皮细胞带有颜色，便于观察，因此实验室一般选用洋葱鳞片叶外表皮细胞作为实验材料。(2)B过程观察的是正常的细胞，D过程观察的是发生质壁分离的细胞，由于植物细胞最外面是细胞壁，且其伸缩性很小，因此发生质壁分离时整个植物细胞体积基本不变；细胞质壁分离过程中水分子从细胞液进入外界溶液中，导致外界溶液浓度减小。(3)E 过程是在盖玻片一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸吸引，使溶液浸润整个标本。(4)加清水后，植物细胞发生质壁分离复原，在此过程中，细胞内的渗透压变小，导致植物细胞的吸水能力减弱，水分子由外界溶液进入液泡中，导致液泡体积变大。(5)把洋葱鳞片叶外表皮细胞放在一定浓度的KNO3溶液中，细胞先失水，发生质壁分离。当钾离子和硝酸根离子进入细胞后，导致细胞液浓度升高，细胞吸水，发生质壁分离的复原。因此若将蔗糖溶液换为一定浓度的KNO3溶液，则D过程观察到的现象是细胞先质壁分离，然后质壁分离自动复原。
[答案] (共12分，除注明外，每空2分)(1)外 (2)基本不变(或略微变小) 减小 (3)清水 (4)减弱(1分) 变大(1分) (5)先质壁分离，然后质壁分离自动复原
题组三 细胞质膜对不同物质的通透性不同
10．下列关于选择透过性膜的叙述，正确的是( )
A．细胞质膜是选择透过性膜，主要由磷脂和糖类组成
B．植物细胞的质壁分离现象体现了细胞壁和原生质层的选择透过性
C．气体分子、不带电的极性分子难通过细胞质膜
D．细胞质膜具有选择透过性是活细胞的重要特征
D [细胞质膜是选择透过性膜，主要由磷脂和蛋白质组成，A错误；植物细胞的细胞壁是全透性的，B错误；气体分子、相对分子质量小的不带电的极性分子容易通过细胞质膜，C错误；细胞质膜具有选择透过性是活细胞的重要特征，D正确。]
11．如图为渗透装置示意图，开始状态如图1所示，A代表清水，B、C代表蔗糖溶液，一段时间后，漏斗管内液面不再发生变化，结果如图2所示，H1、H2表示漏斗管内液面与清水液面的高度差。下列说法错误的是( )
A．图1中B的浓度大于C的浓度
B．图2中B的浓度等于C的浓度
C．图1中A中水分子扩散到B的速率大于A中水分子扩散到C的速率
D．图2中A中水分子扩散到B的速率等于B中水分子扩散到A的速率
B [分析题图，由于实验结束时，漏斗管内液面不再发生变化，且H1＞H2，因此图1和图2中B的浓度均大于C的浓度，A正确，B错误；由于与C相比，B的浓度较高，与清水之间的浓度差更大，因此图1中A中水分子扩散到B的速率大于A中水分子扩散到C的速率，C正确；图2中液面高度不再变化，处于动态平衡状态，故A中水分子扩散到B的速率等于B中水分子扩散到A的速率，D正确。]
12．将高浓度的蔗糖溶液装入一个人工半透膜制成的小袋中，就制成了一个“人造细胞”。如图所示，把它沉在装有低浓度蔗糖溶液的容器底部，其上放一适当质量(m)的砝码，细胞高度为H。如果砝码质量m不变，当逐渐增大容器中蔗糖溶液的浓度(保持梯度变化)时，细胞高度H与容器中蔗糖溶液浓度之间的关系可能是(注：横坐标为容器中蔗糖溶液浓度)( )
A B C D
A [刚放入时，由于袋中蔗糖溶液浓度大于袋外蔗糖溶液浓度，水由于渗透作用进入袋中，H增大，随着袋外蔗糖溶液浓度不断增加，透析小袋吸水能力逐渐减弱，到袋内外蔗糖浓度相同时，水进出达到动态平衡，H不再增加；之后随袋外蔗糖溶液浓度的增加，袋外蔗糖溶液浓度大于袋内蔗糖溶液浓度，袋内水外流增多，H减小。]
13．以紫色洋葱鳞片叶为材料进行细胞质壁分离和复原的实验，原生质层长度和细胞长度分别用b和a表示(如图)，下列叙述正确的是( )
A．a、b分别表示细胞和液泡的长度
B．若将图中所示状态的细胞放入清水中，a基本保持不变
C．同一细胞用不同浓度蔗糖溶液处理，b/a的值越小，则紫色越浅
D．图中b/a的值越大，则所用蔗糖溶液浓度越高
B [图中a是从细胞的两端测量的，代表的是细胞的长度，b是细胞内缩小的原生质层，代表的是原生质层的长度，A项错误；将图中所示状态的细胞放入清水中，细胞壁的伸缩性很小，细胞长度基本保持不变，B项正确；同一细胞用不同浓度蔗糖溶液处理，b/a的值越小，由于a一般是不变的，则b越小，原生质层与细胞壁之间的距离越大，质壁分离程度越大，细胞失水越多，紫色越深，C项错误；图中b/a的值越大，由于a一般是不变的，则b越大，原生质层与细胞壁之间的距离越小，质壁分离程度越小，所用蔗糖溶液浓度越低，D项错误。]
14．将生理状况完全相同的两个紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞分别放置在A、B溶液中，对细胞失水量进行统计后绘制出如图所示曲线。以下叙述正确的是( )
A．A溶液中细胞的细胞液渗透压逐渐减小
B．若B溶液的渗透压稍减小，则曲线中的b点会右移
C．在0～4 min内，两条曲线的差异不可能是细胞内外的渗透压差导致的
D．图中放入A溶液的细胞发生质壁分离后，再将其放入清水中有可能会复原
D [据图分析，A溶液中的细胞失水量持续增加，即A溶液中细胞的细胞液渗透压逐渐增加，A错误；若B溶液的渗透压稍减小，则细胞内外的渗透压差减小，相同时间内细胞失水量减小，从细胞发生质壁分离到复原所需要的时间变短，即b点左移，B错误；在0～4 min内，两种溶液中细胞的失水程度不同，有可能是细胞内外的渗透压差不同引起的，C错误；若A溶液中发生质壁分离后的细胞仍有生物活性，则将其放入清水中，会发生复原，D正确。]
15．(12分)如图是探究渗透作用的实验装置，请回答下列问题：
(1)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，漏斗内外起始液面一致。渗透平衡时液面差为Δh，此时S1和S2浓度的大小关系为__________。
(2)图中半透膜模拟的是成熟植物细胞中的_________________，两者在物质透过功能上的差异是____________________________________________________。
(3)为进一步探究两种膜的特性，某兴趣小组做了以下实验。
实验材料：紫色洋葱。
实验器具：如图所示的渗透装置(不含溶液)，光学显微镜，载玻片，盖玻片，镊子，刀片，吸水纸，擦镜纸，滴管，记号笔等。
实验试剂：清水、质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液和与其等渗的KNO3溶液。
部分实验步骤和结果如下：
①选两套渗透装置，标上代号X和Y。在两个烧杯里均加入一定量的蒸馏水，分别在装置X和Y的漏斗内加入适量的蔗糖溶液和KNO3溶液，均调节漏斗内外液面高度一致。渗透平衡时出现液面差的装置有__________(填代号)。
②选两片洁净的载玻片，__________，在载玻片中央分别滴加__________，制作洋葱鳞片叶外表皮临时玻片并分别观察玻片中细胞的初始状态。
③观察临时玻片中浸润在所提供的蔗糖溶液和KNO3溶液中的洋葱鳞片叶外表皮细胞发生的变化，两者都能出现的现象是_____________________________
_____________________________________________________________________。
(4)上述实验中最能体现两种膜功能差异的实验现象是______________________
_____________________________________________________________________。
[解析] (1)一般两侧溶液的浓度并不相等，因为液面高的一侧形成的静水压，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散，故两者浓度关系仍是S1＞S2。
(2)图中半透膜模拟成熟植物细胞的原生质层，从功能上，半透膜只是利用孔径大小控制物质进出；原生质层是选择透过性膜，靠能量和载体控制物质出入，具有生物活性，可以完成逆浓度梯度的主动运输。
(3)①蔗糖分子不能通过半透膜，而KNO3溶液能够通过半透膜，渗透平衡时装置X能出现液面差，装置Y不能出现液面差。
②洋葱鳞片叶外表皮细胞为成熟植物细胞，能够发生质壁分离和复原现象，选洁净的载玻片分别编号，在载玻片中央分别滴加清水，制作临时玻片后观察洋葱鳞片叶外表皮细胞的初始状态。
③蔗糖分子不能透过原生质层，蔗糖溶液中的细胞质壁分离后不会自动复原，KNO3溶液能被细胞吸收，导致细胞液和外界溶液的浓度差的逆转，从而发生质壁分离自动复原的现象。
[答案] (1)S1＞S2
(2)原生质层 原生质层有选择透过性，半透膜没有
(3)①X(1分) ②编号(1分) 清水(1分) ③质壁分离(1分)
(4)KNO3溶液中的细胞质壁分离后会自动复原
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