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第1节 被动运输
第1课时 水进出细胞的原理、探究植
物细胞的吸水和失水
任务一 渗透现象及原理分析
任务二 动植物细胞的吸水和失水
任务三 探究·实践——探究植物细胞的吸
水和失水
一、渗透作用
(1)概念:水分子(或其他溶剂分子)通过________的扩散。
(2)渗透方向:水分子(或其他溶剂分子)从水(或其他溶剂)的相对含量
____的一侧向相对含量____的一侧渗透。
半透膜
高
低
(3)发生条件：具有半透膜，半透膜两侧溶液存在浓度差。
二、水进出动物细胞
(1)动物细胞是一个渗透系统
①半透膜:细胞膜具有____________,相当于半透膜。
②浓度差:________和__________存在浓度差。
选择透过性
细胞质
外界溶液
(2)动物细胞的吸水和失水的条件及现象
①外界溶液浓度 细胞质浓度,细胞__________。
②外界溶液浓度 细胞质浓度,细胞__________。
③外界溶液浓度 细胞质浓度,水分子进出平衡,细胞形态______。
失水皱缩
吸水膨胀
不变
三、水进出植物细胞
(1)成熟植物细胞是一个渗透系统
①半透膜:________和________以及两层膜之间的细胞质称为______
_____,相当于________。
②浓度差:________和__________存在浓度差。
细胞膜
液泡膜
原生
质层
半透膜
细胞液
外界溶液
(2)成熟植物细胞的吸水和失水的条件及现象
①外界溶液浓度 细胞液浓度 细胞______,发生__________;
②外界溶液浓度 细胞液浓度 细胞______,发生______________。
失水
质壁分离
吸水
质壁分离复原
(1)具有浓度差的溶液之间一定会发生渗透作用。( )
×
[解析] 具有浓度差的两种溶液间要有半透膜才能发生渗透作用。
(2)教材P62所展示的渗透装置中，水分子通过半透膜后使漏斗中的液
面上升到一定高度后不再变化。( )
√
(3)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。( )
×
[解析] 渗透作用中,当半透膜两侧溶液浓度相等时,水分子双向运动达
到动态平衡。
(4)外界溶液浓度大于细胞液浓度时,紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞发生
质壁分离,细胞液颜色变浅。( )
×
[解析] 外界溶液浓度大于细胞液浓度时,紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞
失水,发生质壁分离,液泡变小,细胞液颜色变深。
(5)质壁分离过程中,细胞膜与细胞壁之间、细胞膜与液泡膜之间的液
体均为外界溶液。( )
×
[解析] 由于细胞壁具有全透性,所以质壁分离过程中在细胞膜和细胞
壁之间充斥的液体为外界溶液,而细胞膜具有选择透过性,细胞膜与液
泡膜之间的液体为细胞内的液体。
(6)细胞核属于原生质层的成分。( )
×
[解析] 原生质层指细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质，细胞核
不属于细胞质，故细胞核不属于原生质层。
任务一 渗透现象及原理分析
【情境1】如图所示为扩散和渗透现象示意图。
如图所示,扩散是分子从____(填“高”或“低”)浓度一侧向____
(填“高”或“低”)浓度一侧运动的现象。渗透作用是________________
_______通过半透膜的扩散。
高
低
水分子或其他溶
剂分子
【情境2】 阅读教材P62“问题探讨”,观察渗透现象的示意图。
为了验证渗透作用发生所需要的条
件，某同学对实验进行了如下改动：
①将密封漏斗口的玻璃纸换成纱布：
现象：一段时间后，漏斗内液面
________(填“升高”或“不升高”)。
不升高
全透性
都能
半透膜
分析：纱布是________的，水分子和蔗糖分子______通过。
结论：渗透作用的发生要具有_________。
②将烧杯内的清水换成同浓度的蔗糖溶液：
现象：一段时间后，漏斗内的液面______
___(填“升高”或“不升高”)。
分析：______________________________
___。
不升高
水分子双向通过半透膜的速率相等
浓度差
具有半透膜
半透膜两侧溶液存在浓度差
结论：渗透作用发生时半透膜两侧溶液应具有________。
［小结］结合上述分析可知，渗透作用发生的条件是 .____________；
.___________________________。
③若将烧杯中的清水换为低浓度的蔗糖溶液，液面不再变化时，漏
斗内溶液的浓度___(填“ ”“”或“ ”)初始漏斗内溶液的浓度。
<
渗透作用的原理分析
(注:溶质分子不能通过半透膜)
(1)若溶液浓度大于溶液浓度,则单位时间内 的水分子数大
于的水分子数，外观上表现为液面上升;若 溶液浓度小于
溶液浓度,则情况相反,外观上表现为 液面下降。
(2)在达到渗透平衡后,若存在如图所示的液面差,则 溶液浓度仍
大于 溶液浓度。因为液面高的一侧形成的水柱压强会抑制水分子
由低浓度一侧向高浓度一侧的扩散。
例1 ［2025·山东青岛高一期中］ 如图为达到平衡
状态的渗透装置，和 为不同浓度的蔗糖溶液，
只有水分子能通过半透膜，其他分子不能通过。
下列说法错误的是( )
A.的浓度大于 的浓度
B.若往漏斗内加入少量的蔗糖分子，则平衡时 会变大
C.若往漏斗内加入少量的蔗糖酶，则平衡时 会变大
D.若吸出漏斗内高出烧杯液面的溶液，再次平衡时 会变大
√
[解析] 当达到渗透平衡时，液面高的一侧形成的
水柱压强会抑制水分子由低浓度溶液一侧向高浓
度溶液的一侧扩散，因此，溶液 的浓度大于溶
液 的浓度，A正确；若向漏斗中加入蔗糖分子，
半透膜两侧浓度差变大，则中水分子渗透到中，平衡时 变大，B
正确；若往漏斗内加入少量的蔗糖酶，使蔗糖分解生成单糖，半透膜两
侧浓度差变大，中水分子渗透到中，则平衡时 会变大，C正确；
若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，则与初始状态相比，漏斗内溶液浓
度下降，烧杯内溶液浓度上升，即半透膜两侧浓度差减小，因此再次平
衡时 将变小，D错误。
例2 ［2025·贵州六盘水高一期中］ 如图为 形渗透装置，起始时甲、
乙两侧液面高度相同，只有水和单糖能透过该半透膜，经过一段时
间达到渗透平衡，下列叙述正确的是( )
A.乙侧液面先上升后下降
B.初始阶段水分子通过半透膜只能从甲
侧向乙侧扩散
C.达到渗透平衡时两侧液面高度相同
D.达到渗透平衡后两侧溶液浓度相等
√
[解析] 甲侧为 的蔗糖溶液，乙
侧为 的葡萄糖溶液，乙侧溶液
物质的量浓度较高，液面先上升，又因
为水和单糖能透过半透膜，导致甲侧浓
度升高，乙侧液面又下降，A正确；整
个实验过程中，半透膜两侧的水分子始终双向移动，B错误；达到渗透
平衡时，由于甲侧蔗糖不能透过半透膜，甲侧溶液浓度更大，液面高于
乙侧，C、D错误。
［警示］(1)研究渗透作用时，溶液浓度是指物质的量浓度而非质量
浓度：如质量分数为的葡萄糖溶液和质量分数为 的蔗糖溶
液，质量浓度相同,但葡萄糖溶液的物质的量浓度大，故水由蔗糖溶
液向葡萄糖溶液渗透。
(2)半透膜两侧水分子是双向移动的，但单位时间内由物质的量浓度
低的溶液流向物质的量浓度高的溶液的水分子数多。
(3)渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态,既不可看
作没有水分子移动,也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。
任务二 动植物细胞的吸水和失水
【情境1】哺乳动物的成熟红细胞在不同浓度的溶液中的形态变化如
图所示，根据图示回答下列问题：
(1)红细胞的细胞膜____(填“是”或“不是”)半透膜,红细胞在高浓度盐
溶液中失水而在清水中吸水，这取决于________________________。
水分子通过______作用进出红细胞。
是
红细胞内外溶液的浓度差
渗透
(2)结合此图分析,医生常给脱水的病人注射 的生理盐水,原因是_
___________________________________________________________
____________________________。
的生理盐水与血浆浓度基本一致,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)当外界溶液的浓度低于细胞质浓度时，红细胞一定会由于吸水而
涨破吗？
___________________________________________________________
____________________________________________。
不一定。如果浓度差较小,红细胞吸水使细胞质浓度与外界溶液浓度
相等时，进入红细胞的水分少,细胞可能不会涨破
【情境2】 观察成熟的植物细胞的结构。
(1)植物细胞壁具有全透性,原生质层相当
于________，成熟植物细胞内的液体环境
主要是指________。
半透膜
细胞液
(2)植物细胞吸水后______(填“会”或“不会”)
涨破。质壁分离的“质”代表__________，
“壁”代表________。
不会
原生质层
细胞壁
项目 渗透作用模型 植物细胞与外界溶液构成渗透系统
图解 ____________________________________________________________________________ 基本条件 ①半透膜 ②浓度差 ①半透膜——原生质层
②浓度差——细胞液与外界溶液之间
原理 渗透作用 水扩散方向 例3 ［2024·广东广州高一期末］ 甲、乙、丙分别是三种哺乳动物
的红细胞，将它们分别置于同一浓度的某水溶液中，水分子的跨膜
运输示意图如图(箭头方向表示水分子的进出方向，箭头粗细表示单
位时间内水分子出入的多少)。下列叙述正确的是( )
A.甲、乙、丙三种红细胞在该溶液中都能发生渗透作用
B.若将甲、乙、丙细胞分别置于蒸馏水中，最终均会涨破
C.在高倍显微镜下可观察到单位时间内进出乙细胞的水分子数相等
D.一段时间后,丙细胞吸水能力增加
√
[解析] 分析题图可知，甲、丙两种红细胞在该溶液中都能发生渗透
作用，乙细胞水分子进出达到动态平衡，细胞内外浓度差为零，没
有发生渗透作用，A错误；若将甲、乙、丙细胞分别置于蒸馏水中，
三种细胞会过度吸水而涨破，B正确；单位时间内进出乙细胞的水分
子数相等，但光学显微镜观察不到水分子的扩散，C错误；丙细胞吸
水大于失水,说明该细胞处于低渗溶液中,随着吸水量增加,其细胞质浓
度逐渐降低，吸水能力逐渐下降,D错误。
例4 若下图表示植物细胞渗透作用的图解，下列说法中错误的是
( )
A.植物细胞的原生质层相当于一层半透膜
B.一定条件下，活的、成熟的植物细胞能发生渗透失水或吸水
C.当溶液浓度甲 乙时，细胞发生渗透失水，当细胞液浓度乙 甲
时，细胞发生渗透吸水
D.当溶液浓度甲 乙时，水分子进出细胞处于动态平衡状态，能发生
渗透作用
√
[解析] 当溶液浓度甲 乙时，不存在浓度差，不发生渗透作用，此
时水分子进出细胞处于动态平衡状态，D错误。
［归纳］细胞吸水和失水原理在生产生活中的应用
(1)对农作物的合理灌溉,既满足了作物对水分的需求,同时也降低了土
壤溶液的浓度,有利于水分的吸收。
(2)盐碱地中的植物不易存活、一次施肥过多造成“烧苗”现象,都是由
于土壤溶液浓度过高,甚至超过了根细胞的细胞液浓度,导致根细胞不
易吸水甚至失水。
(3)糖渍、盐渍食品不易变质的原因是高浓度的溶液使微生物(细菌)
不能生存和繁殖,从而能较长时间保存食物。
(4)医用生理盐水浓度为 ,其渗透压与人体细胞外液的渗透压相当,
可以使人体细胞保持正常的形态和功能。
任务三 探究·实践——探究植物细胞的吸水和失水
1.观察现象
观察植物细胞吸水和失水的相关现象。
2.提出问题
水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？原生质层是否相当于一层
________
半透膜
3.作出假设(根据渗透作用原理)
____________________________，原生质层相当于一层半透膜。
水分子通过渗透作用进出细胞
4.设计实验
(1)基本思路：将植物细胞浸润在______________________________
中，观察中央液泡大小的变化；再将植物细胞浸润在______中，观
察中央液泡大小的变化。
浓度高于细胞液浓度的蔗糖溶液
清水
(2)预期结果:在蔗糖溶液中，植物细胞的中央液泡会______、原生质
层逐渐与________分离开来、细胞体积略有______，细胞发生_____
_____；在清水中，植物细胞的中央液泡会______、原生质层逐渐与
________紧贴在一起、细胞体积略有______，细胞发生___________
_____。
缩小
细胞壁
减小
质壁
分离
增大
细胞壁
增大
质壁分离的
复原
5.进行实验
清水
6.分析结果、得出结论
(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
蔗糖溶液 ______ ____________________ ___________
___________
清水 ______ ____________________ _______ ___________
___________
变小
原生质层脱离细胞壁
略变小或基本不变
变大
原生质层恢复到原来位置
略变大或基本不变
(2)实验结论
水分子通过渗透作用进出细胞，__________________________。
原生质层相当于一层半透膜
7.表达与交流
探究植物细胞的吸水和失水的实验分析
(1)实验材料
①能发生质壁分离和复原的细胞：活的、有大液泡、有细胞壁的植
物细胞。
②紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液为紫色,便于观察。但是颜色
并不是发生质壁分离及复原现象的必要条件，只是便于观察。
③若使用根尖成熟区(或洋葱鳞片叶内表皮)细胞进行实验，可将显微
镜视野调暗或使用有颜色的外界溶液。根尖分生区细胞无中央大液
泡，不适宜进行该实验。
④黑藻叶肉细胞的液泡无色，细胞质基质中分布有绿色的叶绿体，
也可用作“探究植物细胞的吸水和失水”实验的材料。
(2)实验试剂
①若蔗糖溶液浓度过低，则不足以引起质壁分离。若蔗糖溶液浓度
过高，可能造成植物细胞因失水过多而死亡。
②若外界溶液中的离子或分子能主动进入细胞，细胞发生质壁分离
后会自动复原，此类溶液较常见的有 溶液、尿素、乙二醇等。
(3)质壁分离的原因分析
(4)质壁分离后不能复原的原因分析
①细胞因失水时间过长而死亡。
②外界溶液浓度过大，细胞因失水过多而死亡。
该实验存在两组对照实验，均为自身对照。自身对照指对照组和实
验组在同一研究对象上进行，是实验前后之间的对照。
(5)“探究植物细胞的吸水和失水”实验的对照分析
例5 ［2024·山西大同高一月考］ 如图为某同学在显微镜下观察到
的一种细胞状态，下列分析正确的是( )
A.该实验的材料取自紫色洋葱鳞片叶的外表皮
B.若该细胞能在清水中复原，说明该细胞为活细胞
C.此时细胞所处的外界溶液浓度大于细胞液的浓度
D.此状态下的细胞与正常细胞相比吸水能力相当
√
[解析] 若该实验材料取自紫色洋葱鳞片叶的外表皮，
则大液泡应为紫色，与题图不符，A错误；只有活
细胞才可能发生质壁分离及复原，若该细胞能在清
水中复原，可说明该细胞为活细胞，B正确；根据
题图无法判断此时细胞正在发生质壁分离还是质壁分离复原，或者处于
渗透平衡状态，因此无法确定此时外界溶液与细胞液浓度的高低，C错
误；与正常细胞相比，此状态下的细胞(已经失水)的细胞液浓度高，故
吸水能力强，D错误。
例6 图甲是图乙实验过程中显微镜下观察到的处于质壁分离状态的
紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞图像，图乙为探究植物细胞失水和吸水
时的操作步骤。下列说法错误的是 ( )
A.滴加蔗糖溶液后，图甲洋葱细胞的紫色可能会逐渐加深
B.图甲细胞此时的细胞液浓度可能大于外界溶液浓度
C.图乙操作步骤D的观察结果可能是图甲细胞状态
D.图乙所示操作因缺乏分组设置故不属于对照实验
√
[解析] 滴加蔗糖溶液后，细胞会发生质壁分离，则细胞失水导致洋葱
细胞的紫色逐渐加深，A正确；若图甲细胞此时处于质壁分离复原过程，
则细胞液浓度大于外界溶液浓度，B正确；步骤C滴加蔗糖溶液后细胞
渗透失水，会出现质壁分离现象，故步骤D的观察结果可能是题图甲细
胞状态，C正确；该实验虽未分组，但利用的是植物细胞分别处于清水、
蔗糖溶液和清水的自身前后对照，属于对照实验，D错误。
［拓展］质壁分离和复原实验的拓展应用
(1)判断成熟植物细胞的死活
注：所用蔗糖溶液浓度大于细胞液浓度。
(2)比较不同植物细胞的细胞液浓度
(3)比较未知浓度溶液的浓度大小
(4)测定细胞液浓度范围
(5)鉴别不同种类的溶液(如 溶液和蔗糖溶液)
备用习题
1.植物体内有三个相邻的细胞a、b、c,已知它们的细胞液浓度大小关系
是a>b>c,那么它们之间水分渗透的方向表示正确的是( )
A. B. C. D.
[解析] 已知三个细胞的细胞液浓度大小关系为a>b>c,根据渗透原理,水
分子总是从低浓度溶液向高浓度溶液扩散,可知它们间的水分渗透方向是
b→a、c→b、c→a,C正确。
√
2.假定将甲、乙两个同种植物的成熟细胞分别放入蔗糖溶液和甘油溶
液中,两种溶液浓度均比细胞液的高,蔗糖分子不能透过原生质层,甘油
分子可以较快地透过原生质层。在显微镜下连续观察,甲、乙两细胞的
变化是( )
A.甲、乙两细胞发生质壁分离后,不再发生质壁分离复原
B.甲、乙两细胞发生质壁分离,随后乙细胞又发生质壁分离复原
C.甲、乙两细胞发生质壁分离,随后甲细胞又发生质壁分离复原
D.甲、乙两细胞均发生质壁分离,后又均发生质壁分离复原
√
[解析] 由于两种溶液均比植物细胞的细胞液的浓度高,因此甲、乙细胞
都会发生质壁分离,而蔗糖分子不能透过原生质层,细胞只能发生失水,因
此甲细胞只能发生质壁分离而不会发生质壁分离的复原。甘油分子可
以较快地透过原生质层,可导致细胞液浓度升高,故乙细胞先发生质壁分
离后又发生质壁分离复原现象。即B正确,A、C、D错误。
3.红细胞溶血是指红细胞破裂后，血红蛋白渗出的现象。某科研人员
将人的成熟红细胞分别置于除蒸馏水以外的六种等渗溶液中，测定红
细胞溶血所需的时间，得到如下图所示结果。下列有关分析正确的是
( )
A.乙醇、甘油、丙酮进入红细胞的
速度大小关系为丙酮＜乙醇＜甘油
B.红细胞溶血现象发生时，原生质
层的结构被破坏
C.红细胞在蒸馏水中溶血时间最短
是因为红细胞与蒸馏水的浓度差最大
D.不同溶液中红细胞溶血时间长短与物质通过红细胞膜的速度无关
√
[解析] 进入红细胞的速度越快，红细胞越快破裂，从红细胞放入甘油、
乙醇、丙酮溶液中溶血时间分别为7.17min、2.04min、1.65min可知：
甘油、乙醇、丙酮扩散进入红细胞的速度大小关系为丙酮＞乙醇＞甘
油，A、D错误；红细胞溶血现象发生时，细胞膜结构被破坏，而原生
质层是存在于植物细胞中的结构，B错误；红细胞在蒸馏水中溶血时间
最短是因为红细胞与蒸馏水的浓度差最大，水分子进入红细胞的速度
快，导致红细胞破裂，C正确。
4.生物体内的水势是指水的化学势，是推动水在生物体内移动的分子
势能。在生物体内由单位体积水分子多的地方向少的地方移动，即由
水势高的地方向水势低的地方移动。下列关于水势的说法正确的是
( )
A.红细胞失水时是由于细胞外水势高
B.溶液中溶质微粒数量影响水势高低
C.溶液质量百分比浓度相同水势相同
D.根细胞渗透吸水一般导致水势降低
√
[解析] 题干信息“水由水势高的地方向水势低的地方移动”，红细胞失
水，说明细胞外水势低，A错误；溶液水势高低与溶液的物质量浓度
有关，溶液浓度越高，水势越低，故溶液中溶质微粒数量影响水势高
低，B正确；溶液质量百分比浓度相同，溶质的物质量浓度不一定相
同，即溶液质量百分比浓度相同的两溶液水势不一定相同，C错误；
根细胞渗透吸水，使细胞内溶液浓度降低，导致水势升高，D错误。
5.将新鲜的黑藻植物叶片放入其中加有少量红墨水的质量浓度为0.3 g/
mL的蔗糖溶液中,在显微镜下观察,会看到黑藻细胞的状态如右图所示。
此时,部位①和②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] 将新鲜的黑藻植物叶片置于加有少量红墨水的质量浓度为0.3 g/
mL的蔗糖溶液中,由于蔗糖溶液的浓度大于细胞液的浓度,细胞发生质
壁分离现象。而原生质层具有选择透过性,细胞壁具有全透性,使得原生
质层和细胞壁之间充满了红墨水溶液,细胞质中含有的叶绿体使之呈现
绿色，故选B。
6.某同学利用成熟植物细胞会发生质壁分离的原理，探究两种不同品
种的红心萝卜幼根的吸水能力。取形状、大小相同的红心萝卜A和红
心萝卜B幼根各5段，分别放在不同浓度的蔗糖溶液（甲～戊）中，一
段时间后，取出红心萝卜的幼根称重，结果如图所示。请回答下列问
题：
(1)据图分析，甲和戊两种蔗糖溶液中， 的溶液浓度较高，你做出
判断的主要证据是
。
在自然状态下， 红心萝卜A和红心萝卜B相比， 的细胞
液浓度较高。
甲
红心萝卜 A 在甲溶液中重量不变化，在戊溶液中重
量增大（或红心萝卜 B 在戊溶液中重量不变化，在甲溶液中重量减小）
红心萝卜 A
[解析] 柱形图显示：红心萝卜 A 在甲溶液中的重量没有变化，在戊溶
液中的重量增大（或红心萝卜 B 在戊溶液中重量不变化，在甲溶液中
重量减小），据此可知，在甲和戊两种蔗糖溶液中，甲的溶液浓度较
高。柱形图显示：在相同的蔗糖浓度下，红心萝卜A增加的重量大于
红心萝卜B，说明红心萝卜A的细胞吸水能力大于红心萝卜B的细胞吸
水能力，进而说明在自然条件下，红心萝卜A和红心萝卜B相比，红心
萝卜 A的细胞液浓度较高。
(2)将处于丁状态的红心萝卜A和红心萝卜B同时放入清水中，二者将会
出现状态复原的现象。在复原过程中，二者的吸水能力将 。
植物细胞不能无限吸水说明细胞壁对细胞具有 作用。
逐渐减小
保护
[解析] 处于丁状态的红心萝卜A和红心萝卜B，因细胞失水处于质壁
分离状态，若同时放入清水中，二者将会出现质壁分离复原的现象。
在复原过程中，二者的吸水能力将逐渐减小。植物细胞不能无限吸水，
说明细胞壁对细胞具有支持和保护作用。
(3)某课外活动小组在进行野外调查时，发现某盐碱地中央一小片洼地
长有少量某种周围非盐碱地常见植物，据此考察小组成员推测：该洼
地植物已适应盐碱地环境，其细胞液浓度比周围非盐碱地同种植物细
胞液浓度高。请利用已学知识设计实验加以验证，写出设计思路和预
期实验结果。
。
设计思路：配制较高浓度的蔗糖溶液，将长势相同的
洼地植物与非盐碱地同种植物相同部位的成熟细胞分别置于配制好的
蔗糖溶液中，相同时间后用显微镜观察细胞质壁分离的程度。预期结
果：洼地植物细胞质壁分离程度小于非盐碱地植物细胞质壁分离程度
[解析] 要验证该洼地植物细胞液浓度比周围非盐碱地同种植物细胞液
浓度高，可以配制较高浓度的蔗糖溶液，将长势相同的洼地植物与非
盐碱地同种植物相同部位的成熟细胞分别置于配制好的蔗糖溶液中，
相同时间后用显微镜观察细胞质壁分离的程度。因该实验为验证性实
验，其结论是已知的，即该洼地植物细胞液浓度比周围非盐碱地同种
植物细胞液浓度高，所以预期的实验结果为：洼地植物细胞质壁分离
程度小于非盐碱地植物细胞质壁分离程度。
练习册
［1~13题，每题2分，共26分］
知识点一 渗透现象及原理分析
1.下列现象属于渗透现象的是( )
A.水分子通过细胞壁 B.蔗糖分子通过细胞壁
C.人的红细胞吸水膨胀 D.暑天新鲜蔬菜在空气中萎蔫
[解析] 细胞壁具有全透性，不属于半透膜，水分子和蔗糖分子通过
细胞壁属于扩散，A、B错误；人的红细胞膜相当于半透膜，故人的
红细胞吸水膨胀属于渗透作用，C正确；暑天新鲜蔬菜在空气中萎蔫
是细胞内的水分子蒸发所致，D错误。
√
2.［2024·河南郑州高一月考］如图甲是渗透装置示意图，乙、丙两
曲线图的横坐标代表时间，下列叙述不正确的是( )
A.半透膜内溶液A的浓度变化可用图丙曲线表示
B.水分子由半透膜外进入半透膜内的速率变化可用图乙曲线表示
C.玻璃管内的液面高度变化可用图丙曲线表示
D.半透膜内外溶液浓度差的变化可用图乙曲线表示
√
[解析] 半透膜内溶液A的浓度大于蒸馏水，所以水分子通过半透膜
进入漏斗，则半透膜内溶液A的浓度越来越低，直至达到渗透平衡，
溶液A的浓度变化可用图乙曲线表示，水分子进入半透膜的速率也越
来越低，直至达到渗透平衡，也可用图乙曲线表示，A错误，B正确；
水分子通过半透膜进入漏斗，则玻璃管内的液面逐渐升高直至达到
渗透平衡，其液面高度随时间变化的曲线可以用图丙曲线表示，C正
确；水分子通过半透膜进入漏斗，半透膜内溶液A的浓度越来越低，
所以半透膜内外溶液浓度差越来越小直至达到渗透平衡，半透膜内
外溶液浓度差随时间变化的曲线可用图乙曲线表示，D正确。
3.［2024·山东济南高一期中］如图是一个利用 形管和两种不同浓度
的麦芽糖溶液建立的渗透装置，半透膜只允许水分子通过。实验开
始时，液面、 齐平。下列叙述错误的是( )
A.若最初甲浓度高于乙，则液面 将上升
B.渗透平衡时，半透膜两侧的浓度一定相等
C.渗透平衡时，依然有水分子通过半透膜
D.渗透平衡后，两侧液面高度差越大，说明
最初甲和乙的浓度差越大
√
[解析] 如果甲的浓度更高，那么水向甲侧扩
散更多，液面上升，液面 下降，A正确；
当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，液面
较高的一侧压强较大，两侧的浓度不相等，
B错误；当半透膜两侧的渗透作用达到平衡
时，依然有水分子通过半透膜，只是进出的速率相同，C正确；甲和乙
的浓度差越大，水分向高浓度溶液一侧运输的就越多，渗透平衡时两侧
液面高度差就越大，D正确。
知识点二 动植物细胞的吸水和失水
4.［2024·辽宁辽阳高一期末］将哺乳动物的红细胞放入一定浓度的
溶液中，一段时间后，观察到红细胞处于膨胀状态。据此分析，
下列叙述错误的是( )
A.红细胞膜相当于半透膜
B.红细胞吸水导致细胞膨胀
C. 溶液浓度有所升高
D. 溶液的浓度大于红细胞的细胞质浓度
√
[解析] 红细胞膜具有选择透过性，相当于一层半透膜，A正确；红
细胞放在低渗溶液中，细胞外渗透压低于细胞内渗透压，红细胞吸
水、膨胀，导致细胞外的 溶液浓度有所升高，B、C正确，D错误。
5.取生理状态相同的某种植物新鲜叶片若干,去除主脉后剪成大小相
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。假设蔗糖分子不进出细胞,则关于这一实验结果,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在细胞与蔗糖溶液间移动引起的
√
[解析] 根据题干分析，甲的浓度 细胞液浓度，乙的浓度 细胞液
浓度，丙的浓度 细胞液浓度，故实验前甲的浓度 乙的浓度 丙
的浓度，A错误；乙的浓度不变是因为细胞内细胞液浓度与乙的浓度
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、丙的浓度变化分别是细胞渗透失水和渗透吸水造成的，
是由水分子在细胞与蔗糖溶液间移动引起的，D正确。
6.下列现象中，哪项是由于细胞液浓度高于外界溶液浓度而出现的现
象( )
A.盐碱地栽种植物，其出苗率和成活率均较低
B.对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象
C.连续嗑带盐的瓜子，口腔和唇黏膜有干涩的感觉
D.萎蔫的蔬菜浸泡在清水中，一段时间后会变得坚挺
√
[解析] 盐碱地栽种植物，其出苗率和成活率均较低是因为细胞液浓
度低于外界溶液浓度导致细胞失水，A不符合题意；对农作物施肥过
多，会导致土壤溶液浓度高于细胞液浓度，引起农作物的根细胞失
水而造成“烧苗”现象，B不符合题意；连续嗑带盐的瓜子，外界溶液
的浓度高于口腔和唇黏膜细胞的细胞质的浓度，进而引起细胞失水，
产生干涩的感觉，C不符合题意；萎蔫的蔬菜浸泡在清水中，因细胞
液浓度高于外界溶液(清水)浓度，导致细胞吸水，所以一段时间后蔬
菜会变得坚挺，D符合题意。
7.［2025·四川达州高一月考］将
来自同一紫色洋葱鳞片叶外表皮
且生理状态相同的细胞分别放置
在甲、乙两种溶液中，对细胞失
A.甲溶液的初始浓度比乙溶液的初始浓度高
B. 点，洋葱细胞开始从乙溶液中吸收溶质分子
C. 时，甲、乙两种溶液中的细胞均有活性
D.乙溶液中洋葱细胞的细胞液颜色在 点时最深
水量进行测量，所得结果如图所示。下列相关叙述错误的是( )
√
[解析] 起始时，甲溶液中的洋葱
细胞失水速率(曲线斜率)大于乙溶
液，说明甲溶液的初始浓度高于
乙溶液的初始浓度，A正确；处于
乙溶液中的洋葱细胞失水量先增大后减小，说明洋葱细胞先失水，然后
又吸水，故乙溶液中的洋葱细胞先发生质壁分离，然后发生质壁分离自
动复原，说明洋葱细胞可以从乙溶液中吸收溶质分子，并且从刚开始就
能吸收，B错误； 时，甲溶液中的洋葱细胞继续通过渗透作用失
水， 之间乙溶液中的
洋葱细胞处于质壁分离复原过程
中，说明 时，甲、乙两种溶
液中的洋葱细胞均有活性，C正确；
由题图可知，乙溶液中的洋葱细
胞在 点时失水量最大，液泡的颜
色最深，D正确。
知识点三 探究·实践——探究植物细胞的吸水和失水
8.［2024·江苏宿迁高一期末］如图为以紫色洋葱鳞片叶外表皮作为实验材料，
观察植物细胞质壁分离和复原实验的主要步骤。下列有关叙述不正确的是
( )
A.实验可以证明原生质层相当于一层半透膜
B.B步骤主要观察细胞中紫色液泡的大小以及原生质层的初始状态
C.C步骤中用吸水纸引流，使细胞浸润在蔗糖溶液中
D.实验设计不科学，没有设置对照实验
√
[解析] 原生质层相当于一
层半透膜，这是本实验得
以完成的理论依据，A正
确；B步骤在低倍显微镜下主要观察洋葱鳞片叶外表皮细胞中紫色的中
央液泡的大小，以及原生质层的初始位置，B正确；C步骤吸水纸的主
要作用是加速外界溶液的更换速度，使细胞浸润在蔗糖溶液中，C正确；
本实验没有另外单独设置其他组别，本实验中的对照为实验组的前后自
身对照，但仍然遵循对照原则，D错误。
9.如图表示某种实验状态的细胞。下列有关说法不合理的是( )
A.对照组和实验组都在同一个细胞先后进行，
属于自身对照
B.当该细胞停止质壁分离同时仍保持生物活
性时，⑥与⑦中溶液的浓度相等
C.若⑥中的溶质可以被吸收，则该细胞可能
会发生自动复原
D.处于⑤和⑦中的葡萄糖、氨基酸以及各种
细胞器不属于原生质层
√
[解析] 对照组和实验组都在同一个细胞先后
进行，属于自身对照，A正确；⑥中是外界
溶液，⑦是细胞液，当该细胞停止质壁分离
的时刻，且细胞未丧失活性，水分进出细胞
达到平衡，⑥与⑦中溶液的浓度相等，B正确；
若⑥中的溶质可以被吸收，则该细胞吸收溶质导致细胞液浓度升高，可
能会发生自动复原，C正确；细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质
称为原生质层，故处于⑤细胞质中的葡萄糖、氨基酸以及各种细胞器属
于原生质层，D错误。
10.［2023·全国甲卷］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( )
A. B.
C. D.
√
[解析] 用 蔗糖溶液处理紫色洋葱鳞片叶外表皮之后，细胞失水，
原生质体和液泡的体积均会减小，细胞液浓度上升；用清水处理之
后，细胞吸水，原生质体和液泡体积均会增大，细胞液浓度下降，A、
B错误。随着所用蔗糖溶液浓度的上升，当蔗糖溶液浓度超过细胞液
浓度之后，细胞会开始失水，原生质体和液泡体积下降，细胞液浓
度上升，C正确，D错误。
11.［2025·福建泉州高一月考］质壁分离和质壁分离复原是某些生物
细胞响应外界水分变化而发生的渗透调节过程。下列叙述错误的是
( )
A.可用高浓度蔗糖溶液处理成熟植物细胞观察质壁分离
B.用黑藻叶片进行质壁分离实验时，叶绿体的存在有利于实验现象
的观察
C.用不同浓度的硝酸钾溶液处理细胞后，均能观察到质壁分离复原
现象
D.质壁分离复原过程中，细胞的吸水能力逐渐降低
√
[解析] 用高浓度蔗糖溶液处理成熟植物细胞会导致细胞失水发生质
壁分离，因此可用高浓度蔗糖溶液处理成熟植物细胞观察质壁分离，
A正确；用黑藻叶片作材料观察质壁分离时，利用叶绿体作为标志物
可更好地观察质壁分离现象，B正确；若硝酸钾溶液浓度过低，不一
定能发生质壁分离现象，若硝酸钾溶液浓度过高，细胞可能因失水
过多而死亡，不一定能观察到质壁分离复原现象，C错误；植物细胞
在发生质壁分离复原的过程中，因不断吸水导致细胞液的浓度逐渐
降低，与外界溶液浓度差减小，细胞的吸水能力逐渐降低，D正确。
12.［2025·黑龙江鸡西高一期中］用物质的量浓度为 的乙二
醇溶液和 的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞，观察细胞的质
壁分离现象，得到其原生质体体积变化情况如图所示。下列叙述不
正确的是( )
A.A到B段原生质体体积的变化，
说明细胞失水，细胞液浓度增大
B.2分钟后乙二醇开始逐渐进入
细胞，引起细胞液浓度增大
C.D阶段之后要使处于蔗糖溶液
中的细胞快速复原，应将其置于
清水中
D.活细胞能发生质壁分离与复原
还必须具有大液泡等结构
√
[解析] A到B段原生质体体积逐渐下降，
说明外界溶液浓度大于植物细胞细胞液
浓度，引起细胞失水，水分从原生质体
渗出，原生质体体积变小，发生质壁分
离，细胞液浓度变大，A正确；在乙二醇溶液中植物细胞发生质壁分离
和质壁分离后的自动复原，说明乙二醇可以经过原生质层进入细胞液，
而且实验一开始就有乙二醇进入细胞，B错误； 的蔗糖溶液的坐
标曲线，在 后保持不变，且一直小于初始状态时的体积，说明细
胞的失水达到最大限度，此后细胞液浓
度将趋于稳定，要使该细胞复原，应将
其置于清水中，使其吸水发生质壁分离
复原，C正确；活的植物细胞要发生质壁
分离必须要有大液泡，如植物的根尖分
生区细胞没有大液泡，不出现质壁分离
现象，D正确。
13.植物成熟叶肉细胞的细胞液浓度可以不同。现将、、 三种细胞
液浓度不同的某种植物成熟叶肉细胞,分别放入三个装有相同浓度蔗
糖溶液的试管中,当水分交换达到平衡时观察到①细胞 未发生变化;
②细胞体积略有增大;③细胞 发生了质壁分离。若在水分交换期间
细胞与蔗糖溶液没有溶质的交换,下列关于这一实验的叙述,不合理的
是( )
A.水分交换前,细胞 的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度
B.水分交换前,细胞液浓度大小关系为细胞 细胞 细胞
C.水分交换平衡时,细胞的细胞液浓度大于细胞 的细胞液浓度
D.水分交换平衡时,细胞 的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度
√
[解析] 由题干信息可知,水分交换达到平衡时,细胞 未发生变化,则其
细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度;细胞 体积略有增大,则其细胞
液初始浓度大于外界蔗糖溶液的浓度;细胞 发生了质壁分离,则其细
胞液初始浓度小于外界蔗糖溶液的浓度。因此水分交换前,细胞液浓
度大小关系为细胞 细胞 细胞 ,A、B项合理。由题意可知,水
分交换达到平衡时,细胞 未发生变化,说明其细胞液浓度与外界蔗糖
溶液的浓度相等；细胞 水分交换达到平衡时,细胞内外溶液浓度相等,
且细胞失水后外界蔗糖溶液的浓度减小,因此,水分交换平衡时,细胞
的细胞液浓度小于细胞的细胞液浓度,C项不合理。细胞 发生了质
壁分离,水分交换达到平衡时,其细胞液浓度与外界蔗糖溶液的浓度相
等,D项合理。
14.(11分)血液中的红细胞源源不断地为人体组织细胞输送氧气。血
浆中无机盐含量的相对稳定对于维持红细胞正常的形态与功能至关
重要，为患者静脉注射治疗时为什么常用质量分数为的 溶
液？请设计实验进行探究。
(1)实验材料：略。
(2)(2分)方法步骤：
①取5支洁净的试管，编号为，分别加入 质量分数为
、、、、的 溶液并各加入2滴抗凝剂
(防止血液凝固)。
②向号试管中分别滴入1滴血液，摇匀，静置 。
③分别取5支试管中的混合液各1滴，置于5个洁净的已编号的载玻片
上制成临时装片，在显微镜下观察________________。
红细胞形态变化
[解析] ③人体细胞的细胞质浓度与的 溶液相当，二者为等
渗溶液。低于该浓度，红细胞会因吸水而体积变大，甚至会破裂，
高于该浓度，红细胞会失水皱缩，所以分别取5支试管中的混合液各
1滴，置于5个洁净的已编号的载玻片上制成临时装片，在显微镜下
观察红细胞形态变化。
(3)(4分)请完善下列预期结果及结论：
试管 红细胞形态
1 ①体积变大或破裂
2 ②__________
3 ③______________
4 ④体积缩小
5 ⑤体积缩小、细胞皱缩
相应的结论：_______________________________________________
___。
体积变大
维持正常形态
质量分数为的溶液能够维持红细胞的正常形态
[解析] 由于细胞膜相当于一层半透膜，当红细胞处于低渗溶液中时，
水分从外界溶液渗入红细胞内，红细胞体积变大，甚至涨破。当其
处于高渗溶液中时，水分从红细胞渗入外界溶液，红细胞体积变小。
当其处于质量分数为的 溶液中时，水分子进出红细胞达到
平衡，红细胞维持正常形态；置于质量分数为的 溶液中，
红细胞会吸水，体积增大。
(4)讨论：
①(1分)某学生配制 溶液时，由于操作不规范使溶液质量分数偏
低，他的结论中，能维持红细胞正常形态的 溶液的质量分数会
偏____。
大
[解析] 某学生配制 溶液时，由于操作不规范使溶液浓度偏低，
则他的探究结果会偏大。
②(2分)为了使实验结果更精确，可采取什么样的实验措施？_______
_______________________________。
缩小溶液浓度梯度，使分组更精细
[解析] 为了使实验结果更精确，可使分组更精细一些， 溶液浓
度梯度更小一些。
③(2分)实验过程中，水分子进出细胞的原理是__________。
渗透作用
[解析] 实验过程中，水分子通过渗透作用进出细胞。
15.(11分)［2025·江苏扬州高一期中］ 成熟的植物细胞在较高浓度的
外界溶液中，会发生质壁分离现象，图甲是在 蔗糖溶液中
发生质壁分离的某种植物细胞示意图，图乙是显微镜下观察到的某
一时刻的图像。请回答下列问题。
(1)(4分)图甲中质壁分离指的是细胞壁与__________分离，后者可用
图中数字表示为_________。某同学向上述蔗糖溶液中加入适量的红
墨水(含红色染料)，同时利用黑藻作为材料进行实验，则5、6处的颜
色分别是______、______。
原生质层
2、4、5
绿色
红色
[解析] 细胞的质壁分离指的是细胞壁和原生质层的分离；原生质层
包括2(细胞膜)、4(液泡膜)及5(两者之间的细胞质)。由于细胞膜有选
择透过性，红墨水不能进入，但黑藻有叶绿体，故5细胞质呈绿色；
由于细胞壁具有全透性，故6处为外界溶液，呈红色，即5、6处的颜
色分别是绿色、红色。
(2)(2分)某同学将 蔗糖溶液换成浓度略大于细胞液浓度的
溶液，用显微镜持续观察，图甲细胞表现出的现象是________
_____________________________。
先出现
质壁分离，后出现质壁分离复原
[解析] 将蔗糖溶液换成浓度略大于细胞液浓度的 溶液，
细胞甲会先发生质壁分离，由于和 被吸收进细胞，使细胞液
的浓度不断地增加，从而使细胞吸水，会发生质壁分离后的自动复
原，故图甲细胞表现出的现象是先出现质壁分离，后出现质壁分离
的复原。
(3)(1分)图乙细胞此时细胞液浓度可能__________________外界溶液
浓度。
大于、等于或小于
[解析] 图乙中的细胞可能处于质壁分离过程中，可能处于失水平衡
状态，也可能处于质壁分离复原过程中，所以此时细胞液浓度与外
界溶液浓度的关系有细胞液的浓度大于、等于或小于外界溶液的浓
度三种可能。
(4)某兴趣小组用一系列浓度梯度的蔗糖溶液分别处理相同生理状况
的某种植物的根部细胞，用显微镜观察不同浓度蔗糖溶液下根部细
胞质壁分离的情况，实验结果如下表所示。
实验结果 - - - - -
注：“-”表示未发生质壁分离，“”表示有质壁分离，“ ”越多表示分
离程度越高。
①(2分)该种植物的根部细胞液浓度介于___组和__组溶液浓度之间。
[解析] 由实验结果分析可知， 组溶液中细胞未发生质壁分离，而相
邻的浓度组溶液中细胞刚刚发生质壁分离，所以细胞液浓度介于
组溶液浓度和 组溶液浓度之间。
②(2分)满足该植物生长需求的土壤相对含水量应______(填“大于”“小
于”或“等于”)刚好使根部细胞发生质壁分离的蔗糖溶液的相对含水量。
大于
[解析] 该植株需要从土壤中吸收水分，因此满足该植物生长需求的
土壤相对含水量应大于刚好使根部细胞发生质壁分离的蔗糖溶液的
相对含水量。
【预习梳理】
一、(1)半透膜
(2)高 低
二、(1)①选择透过性 ②细胞质 外界溶液
(2)①失水皱缩 ②吸水膨胀 ③不变
三、(1)①细胞膜 液泡膜 原生质层 半透膜 ②细胞液 外界溶液
(2)①失水 质壁分离 ②吸水 质壁分离复原
【预习检测】
(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)×
【任务活动】
任务一
[情境1]
高 低 水分子或其他溶剂分子
[情境2]
(1)①不升高 全透性 都能 半透膜
②不升高 水分子双向通过半透膜的速率相等 浓度差
[小结]
具有半透膜 半透膜两侧溶液存在浓度差 ③<
反馈评价
例1 D 例2 A
任务二
[情境1]
(1)是 红细胞内外溶液的浓度差 渗透
(2)0.9%的生理盐水与血浆浓度基本一致,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)不一定。如果浓度差较小,红细胞吸水使细胞质浓度与外界溶液浓度相等时,进入红细胞的水分少,细胞可能不会涨破
[情境2]
(1)半透膜 细胞液 (2)不会 原生质层 细胞壁
反馈评价
例3 B 例4 D
任务三
2.半透膜
3.水分子通过渗透作用进出细胞
4.(1)浓度高于细胞液浓度的蔗糖溶液 清水
(2)缩小 细胞壁 减小 质壁分离 增大 细胞壁 增大 质壁分离的复原
5.清水
6.(1)变小 原生质层脱离细胞壁 略变小或基本不变 变大 原生质层恢复到原来位置 略变大或基本不变
(2)原生质层相当于一层半透膜
反馈评价
例5 B 例6 D
【练习册】
1.C 2.A 3.B 4.D 5.D 6.D 7.B 8.D 9.D 10.C 11.C 12.B 13.C
14.(2)红细胞形态变化
(3)体积变大 维持正常形态 质量分数为0.9%的NaCl溶液能够维持红细胞的正常形态
(4)①大 ②缩小NaCl溶液浓度梯度,使分组更精细 ③渗透作用
15.(1)原生质层 2、4、5 绿色 红色
(2)先出现质壁分离,后出现质壁分离复原 (3)大于、等于或小于
(4)e f 大于第4章 细胞的物质输入和输出
第1节 第1课时 水进出细胞的原理、探究植物细胞的吸水和失水
【预习梳理】
一、(1)半透膜
(2)高 低
二、(1)①选择透过性 ②细胞质 外界溶液
(2)①失水皱缩 ②吸水膨胀 ③不变
三、(1)①细胞膜 液泡膜 原生质层 半透膜
②细胞液 外界溶液
(2)①失水 质壁分离
②吸水 质壁分离复原
【预习检测】
(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)×
[解析] (1)具有浓度差的两种溶液间要有半透膜才能发生渗透作用。
(3)渗透作用中,当半透膜两侧溶液浓度相等时,水分子双向运动达到动态平衡。
(4)外界溶液浓度大于细胞液浓度时,紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞失水,发生质壁分离,液泡变小,细胞液颜色变深。
(5)由于细胞壁具有全透性,所以质壁分离过程中在细胞膜和细胞壁之间充斥的液体为外界溶液,而细胞膜具有选择透过性,细胞膜与液泡膜之间的液体为细胞内的液体。
(6)原生质层指细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质,细胞核不属于细胞质,故细胞核不属于原生质层。
【任务活动】
任务一
[情境1] 高 低 水分子或其他溶剂分子
[情境2] (1)①不升高 全透性 都能 半透膜
②不升高 水分子双向通过半透膜的速率相等 浓度差
[小结] 具有半透膜 半透膜两侧溶液存在浓度差
③<
反馈评价
例1 D [解析] 当达到渗透平衡时,液面高的一侧形成的水柱压强会抑制水分子由低浓度溶液一侧向高浓度溶液的一侧扩散,因此,溶液S1的浓度大于溶液S2的浓度,A正确;若向漏斗中加入蔗糖分子,半透膜两侧浓度差变大,则S2中水分子渗透到S1中,平衡时m变大,B正确;若往漏斗内加入少量的蔗糖酶,使蔗糖分解生成单糖,半透膜两侧浓度差变大,S2中水分子渗透到S1中,则平衡时m会变大,C正确;若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液,则与初始状态相比,漏斗内溶液浓度下降,烧杯内溶液浓度上升,即半透膜两侧浓度差减小,因此再次平衡时m将变小,D错误。
例2 A [解析] 甲侧为0.3 g/mL的蔗糖溶液,乙侧为0.3 g/mL的葡萄糖溶液,乙侧溶液物质的量浓度较高,液面先上升,又因为水和单糖能透过半透膜,导致甲侧浓度升高,乙侧液面又下降,A正确;整个实验过程中,半透膜两侧的水分子始终双向移动,B错误;达到渗透平衡时,由于甲侧蔗糖不能透过半透膜,甲侧溶液浓度更大,液面高于乙侧,C、D错误。
任务二
[情境1] (1)是 红细胞内外溶液的浓度差 渗透
(2)0.9%的生理盐水与血浆浓度基本一致,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)不一定。如果浓度差较小,红细胞吸水使细胞质浓度与外界溶液浓度相等时,进入红细胞的水分少,细胞可能不会涨破
[情境2] (1)半透膜 细胞液
(2)不会 原生质层 细胞壁
反馈评价
例3 B [解析] 分析题图可知,甲、丙两种红细胞在该溶液中都能发生渗透作用,乙细胞水分子进出达到动态平衡,细胞内外浓度差为零,没有发生渗透作用,A错误;若将甲、乙、丙细胞分别置于蒸馏水中,三种细胞会过度吸水而涨破,B正确;单位时间内进出乙细胞的水分子数相等,但光学显微镜观察不到水分子的扩散,C错误;丙细胞吸水大于失水,说明该细胞处于低渗溶液中,随着吸水量增加,其细胞质浓度逐渐降低,吸水能力逐渐下降,D错误。
例4 D [解析] 当溶液浓度甲=乙时,不存在浓度差,不发生渗透作用,此时水分子进出细胞处于动态平衡状态,D错误。
任务三
2.半透膜
3.水分子通过渗透作用进出细胞
4.(1)浓度高于细胞液浓度的蔗糖溶液 清水
(2)缩小 细胞壁 减小 质壁分离 增大 细胞壁 增大 质壁分离的复原
5.清水
6.(1)变小 原生质层脱离细胞壁 略变小或基本不变 变大 原生质层恢复到原来位置 略变大或基本不变
(2)原生质层相当于一层半透膜
反馈评价
例5 B [解析] 若该实验材料取自紫色洋葱鳞片叶的外表皮,则大液泡应为紫色,与题图不符,A错误;只有活细胞才可能发生质壁分离及复原,若该细胞能在清水中复原,可说明该细胞为活细胞,B正确;根据题图无法判断此时细胞正在发生质壁分离还是质壁分离复原,或者处于渗透平衡状态,因此无法确定此时外界溶液与细胞液浓度的高低,C错误;与正常细胞相比,此状态下的细胞(已经失水)的细胞液浓度高,故吸水能力强,D错误。
例6 D [解析] 滴加蔗糖溶液后,细胞会发生质壁分离,则细胞失水导致洋葱细胞的紫色逐渐加深,A正确;若图甲细胞此时处于质壁分离复原过程,则细胞液浓度大于外界溶液浓度,B正确;步骤C滴加蔗糖溶液后细胞渗透失水,会出现质壁分离现象,故步骤D的观察结果可能是题图甲细胞状态,C正确;该实验虽未分组,但利用的是植物细胞分别处于清水、蔗糖溶液和清水的自身前后对照,属于对照实验,D错误。第4章 细胞的物质输入和输出
第1节 第1课时 水进出细胞的原理、探究植物细胞的吸水和失水
1.C [解析] 细胞壁具有全透性,不属于半透膜,水分子和蔗糖分子通过细胞壁属于扩散,A、B错误;人的红细胞膜相当于半透膜,故人的红细胞吸水膨胀属于渗透作用,C正确;暑天新鲜蔬菜在空气中萎蔫是细胞内的水分子蒸发所致,D错误。
2.A [解析] 半透膜内溶液A的浓度大于蒸馏水,所以水分子通过半透膜进入漏斗,则半透膜内溶液A的浓度越来越低,直至达到渗透平衡,溶液A的浓度变化可用图乙曲线表示,水分子进入半透膜的速率也越来越低,直至达到渗透平衡,也可用图乙曲线表示,A错误,B正确;水分子通过半透膜进入漏斗,则玻璃管内的液面逐渐升高直至达到渗透平衡,其液面高度随时间变化的曲线可以用图丙曲线表示,C正确;水分子通过半透膜进入漏斗,半透膜内溶液A的浓度越来越低,所以半透膜内外溶液浓度差越来越小直至达到渗透平衡,半透膜内外溶液浓度差随时间变化的曲线可用图乙曲线表示,D正确。
3.B [解析] 如果甲的浓度更高,那么水向甲侧扩散更多,液面a上升,液面b下降,A正确;当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时,液面较高的一侧压强较大,两侧的浓度不相等,B错误;当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时,依然有水分子通过半透膜,只是进出的速率相同,C正确;甲和乙的浓度差越大,水分向高浓度溶液一侧运输的就越多,渗透平衡时两侧液面高度差就越大,D正确。
4.D [解析] 红细胞膜具有选择透过性,相当于一层半透膜,A正确;红细胞放在低渗溶液中,细胞外渗透压低于细胞内渗透压,红细胞吸水、膨胀,导致细胞外的NaCl溶液浓度有所升高,B、C正确,D错误。
5.D [解析] 根据题干分析,甲的浓度>细胞液浓度,乙的浓度=细胞液浓度,丙的浓度<细胞液浓度,故实验前甲的浓度>乙的浓度>丙的浓度,A错误;乙的浓度不变是因为细胞内细胞液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、丙的浓度变化分别是细胞渗透失水和渗透吸水造成的,是由水分子在细胞与蔗糖溶液间移动引起的,D正确。
6.D [解析] 盐碱地栽种植物,其出苗率和成活率均较低是因为细胞液浓度低于外界溶液浓度导致细胞失水,A不符合题意;对农作物施肥过多,会导致土壤溶液浓度高于细胞液浓度,引起农作物的根细胞失水而造成“烧苗”现象,B不符合题意;连续嗑带盐的瓜子,外界溶液的浓度高于口腔和唇黏膜细胞的细胞质的浓度,进而引起细胞失水,产生干涩的感觉,C不符合题意;萎蔫的蔬菜浸泡在清水中,因细胞液浓度高于外界溶液(清水)浓度,导致细胞吸水,所以一段时间后蔬菜会变得坚挺,D符合题意。
7.B [解析] 起始时,甲溶液中的洋葱细胞失水速率(曲线斜率)大于乙溶液,说明甲溶液的初始浓度高于乙溶液的初始浓度,A正确;处于乙溶液中的洋葱细胞失水量先增大后减小,说明洋葱细胞先失水,然后又吸水,故乙溶液中的洋葱细胞先发生质壁分离,然后发生质壁分离自动复原,说明洋葱细胞可以从乙溶液中吸收溶质分子,并且从刚开始就能吸收,B错误;8 min时,甲溶液中的洋葱细胞继续通过渗透作用失水,5~10 min之间乙溶液中的洋葱细胞处于质壁分离复原过程中,说明8 min时,甲、乙两种溶液中的洋葱细胞均有活性,C正确;由题图可知,乙溶液中的洋葱细胞在a点时失水量最大,液泡的颜色最深,D正确。
8.D [解析] 原生质层相当于一层半透膜,这是本实验得以完成的理论依据,A正确;B步骤在低倍显微镜下主要观察洋葱鳞片叶外表皮细胞中紫色的中央液泡的大小,以及原生质层的初始位置,B正确;C步骤吸水纸的主要作用是加速外界溶液的更换速度,使细胞浸润在蔗糖溶液中,C正确;本实验没有另外单独设置其他组别,本实验中的对照为实验组的前后自身对照,但仍然遵循对照原则,D错误。
9.D [解析] 对照组和实验组都在同一个细胞先后进行,属于自身对照,A正确;⑥中是外界溶液,⑦是细胞液,当该细胞停止质壁分离的时刻,且细胞未丧失活性,水分进出细胞达到平衡,⑥与⑦中溶液的浓度相等,B正确;若⑥中的溶质可以被吸收,则该细胞吸收溶质导致细胞液浓度升高,可能会发生自动复原,C正确;细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层,故处于⑤细胞质中的葡萄糖、氨基酸以及各种细胞器属于原生质层,D错误。
10.C [解析] 用30%蔗糖溶液处理紫色洋葱鳞片叶外表皮之后,细胞失水,原生质体和液泡的体积均会减小,细胞液浓度上升;用清水处理之后,细胞吸水,原生质体和液泡体积均会增大,细胞液浓度下降,A、B错误。随着所用蔗糖溶液浓度的上升,当蔗糖溶液浓度超过细胞液浓度之后,细胞会开始失水,原生质体和液泡体积下降,细胞液浓度上升,C正确,D错误。
11.C [解析] 用高浓度蔗糖溶液处理成熟植物细胞会导致细胞失水发生质壁分离,因此可用高浓度蔗糖溶液处理成熟植物细胞观察质壁分离,A正确;用黑藻叶片作材料观察质壁分离时,利用叶绿体作为标志物可更好地观察质壁分离现象,B正确;若硝酸钾溶液浓度过低,不一定能发生质壁分离现象,若硝酸钾溶液浓度过高,细胞可能因失水过多而死亡,不一定能观察到质壁分离复原现象,C错误;植物细胞在发生质壁分离复原的过程中,因不断吸水导致细胞液的浓度逐渐降低,与外界溶液浓度差减小,细胞的吸水能力逐渐降低,D正确。
12.B [解析] A到B段原生质体体积逐渐下降,说明外界溶液浓度大于植物细胞细胞液浓度,引起细胞失水,水分从原生质体渗出,原生质体体积变小,发生质壁分离,细胞液浓度变大,A正确;在乙二醇溶液中植物细胞发生质壁分离和质壁分离后的自动复原,说明乙二醇可以经过原生质层进入细胞液,而且实验一开始就有乙二醇进入细胞,B错误;2 mol/L的蔗糖溶液的坐标曲线,在2 min后保持不变,且一直小于初始状态时的体积,说明细胞的失水达到最大限度,此后细胞液浓度将趋于稳定,要使该细胞复原,应将其置于清水中,使其吸水发生质壁分离复原,C正确;活的植物细胞要发生质壁分离必须要有大液泡,如植物的根尖分生区细胞没有大液泡,不出现质壁分离现象,D正确。
13.C [解析] 由题干信息可知,水分交换达到平衡时,细胞a未发生变化,则其细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度;细胞b体积略有增大,则其细胞液初始浓度大于外界蔗糖溶液的浓度;细胞c发生了质壁分离,则其细胞液初始浓度小于外界蔗糖溶液的浓度。因此水分交换前,细胞液浓度大小关系为细胞b>细胞a>细胞c,A、B项合理。由题意可知,水分交换达到平衡时,细胞a未发生变化,说明其细胞液浓度与外界蔗糖溶液的浓度相等;细胞c水分交换达到平衡时,细胞内外溶液浓度相等,且细胞c失水后外界蔗糖溶液的浓度减小,因此,水分交换平衡时,细胞c的细胞液浓度小于细胞a的细胞液浓度,C项不合理。细胞c发生了质壁分离,水分交换达到平衡时,其细胞液浓度与外界蔗糖溶液的浓度相等,D项合理。
14.(2)红细胞形态变化
(3)体积变大 维持正常形态 质量分数为0.9%的NaCl溶液能够维持红细胞的正常形态
(4)①大 ②缩小NaCl溶液浓度梯度,使分组更精细 ③渗透作用
[解析] (2)③人体细胞的细胞质浓度与0.9%的NaCl溶液相当,二者为等渗溶液。低于该浓度,红细胞会因吸水而体积变大,甚至会破裂,高于该浓度,红细胞会失水皱缩,所以分别取5支试管中的混合液各1滴,置于5个洁净的已编号的载玻片上制成临时装片,在显微镜下观察红细胞形态变化。(3)由于细胞膜相当于一层半透膜,当红细胞处于低渗溶液中时,水分从外界溶液渗入红细胞内,红细胞体积变大,甚至涨破。当其处于高渗溶液中时,水分从红细胞渗入外界溶液,红细胞体积变小。当其处于质量分数为0.9%的NaCl溶液中时,水分子进出红细胞达到平衡,红细胞维持正常形态;置于质量分数为0.7%的NaCl溶液中,红细胞会吸水,体积增大。(4)①某学生配制NaCl溶液时,由于操作不规范使溶液浓度偏低,则他的探究结果会偏大。②为了使实验结果更精确,可使分组更精细一些,NaCl溶液浓度梯度更小一些。③实验过程中,水分子通过渗透作用进出细胞。
15.(1)原生质层 2、4、5 绿色 红色
(2)先出现质壁分离,后出现质壁分离复原
(3)大于、等于或小于
(4)e f 大于
[解析] (1)细胞的质壁分离指的是细胞壁和原生质层的分离;原生质层包括2(细胞膜)、4(液泡膜)及5(两者之间的细胞质)。由于细胞膜有选择透过性,红墨水不能进入,但黑藻有叶绿体,故5细胞质呈绿色;由于细胞壁具有全透性,故6处为外界溶液,呈红色,即5、6处的颜色分别是绿色、红色。(2)将0.3 g/mL蔗糖溶液换成浓度略大于细胞液浓度的KNO3溶液,细胞甲会先发生质壁分离,由于K+和N被吸收进细胞,使细胞液的浓度不断地增加,从而使细胞吸水,会发生质壁分离后的自动复原,故图甲细胞表现出的现象是先出现质壁分离,后出现质壁分离的复原。(3)图乙中的细胞可能处于质壁分离过程中,可能处于失水平衡状态,也可能处于质壁分离复原过程中,所以此时细胞液浓度与外界溶液浓度的关系有细胞液的浓度大于、等于或小于外界溶液的浓度三种可能。(4)①由实验结果分析可知,e组溶液中细胞未发生质壁分离,而相邻的浓度f组溶液中细胞刚刚发生质壁分离,所以细胞液浓度介于e组溶液浓度和f组溶液浓度之间。②该植株需要从土壤中吸收水分,因此满足该植物生长需求的土壤相对含水量应大于刚好使根部细胞发生质壁分离的蔗糖溶液的相对含水量。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、探究植物细胞的吸水和失水
一、渗透作用
(1)概念:水分子(或其他溶剂分子)通过 的扩散。
(2)渗透方向:水分子(或其他溶剂分子)从水(或其他溶剂)的相对含量 的一侧向相对含量 的一侧渗透。
(3)发生条件:具有半透膜,半透膜两侧溶液存在浓度差。
二、水进出动物细胞
(1)动物细胞是一个渗透系统
①半透膜:细胞膜具有 ,相当于半透膜。
②浓度差: 和 存在浓度差。
(2)动物细胞的吸水和失水的条件及现象
①外界溶液浓度>细胞质浓度,细胞 。
②外界溶液浓度<细胞质浓度,细胞 。
③外界溶液浓度=细胞质浓度,水分子进出平衡,细胞形态 。
三、水进出植物细胞
(1)成熟植物细胞是一个渗透系统
①半透膜: 和 以及两层膜之间的细胞质称为 ,相当于 。
②浓度差: 和 存在浓度差。
(2)成熟植物细胞的吸水和失水的条件及现象
①外界溶液浓度>细胞液浓度→细胞 ,发生 ;②外界溶液浓度<细胞液浓度→细胞 ,发生 。
(1)具有浓度差的溶液之间一定会发生渗透作用。 ( )
(2)教材P62所展示的渗透装置中,水分子通过半透膜后使漏斗中的液面上升到一定高度后不再变化。 ( )
(3)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。 ( )
(4)外界溶液浓度大于细胞液浓度时,紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞发生质壁分离,细胞液颜色变浅。 ( )
(5)质壁分离过程中,细胞膜与细胞壁之间、细胞膜与液泡膜之间的液体均为外界溶液。 ( )
(6)细胞核属于原生质层的成分。 ( )
任务一 渗透现象及原理分析
【情境1】如图所示为扩散和渗透现象示意图。
如图所示,扩散是分子从 (填“高”或“低”)浓度一侧向 (填“高”或“低”)浓度一侧运动的现象。渗透作用是 通过半透膜的扩散。
【情境2】阅读教材P62“问题探讨”,观察渗透现象的示意图。
为了验证渗透作用发生所需要的条件,某同学对实验进行了如下改动:
①将密封漏斗口的玻璃纸换成纱布:
现象:一段时间后,漏斗内液面 (填“升高”或“不升高”)。
分析:纱布是 的,水分子和蔗糖分子 通过。
结论:渗透作用的发生要具有 。
②将烧杯内的清水换成同浓度的蔗糖溶液:
现象:一段时间后,漏斗内的液面 (填“升高”或“不升高”)。
分析: 。
结论:渗透作用发生时半透膜两侧溶液应具有 。
[小结]结合上述分析可知,渗透作用发生的条件是a. ;b. 。
③若将烧杯中的清水换为低浓度的蔗糖溶液,液面不再变化时,漏斗内溶液的浓度 (填“<”“=”或“>”)初始漏斗内溶液的浓度。
渗透作用的原理分析
(注:溶质分子不能通过半透膜)
(1)若S1溶液浓度大于S2溶液浓度,则单位时间内S2→S1的水分子数大于S1→S2的水分子数,外观上表现为S1液面上升;若S1溶液浓度小于S2溶液浓度,则情况相反,外观上表现为S1液面下降。
(2)在达到渗透平衡后,若存在如图所示的液面差Δh,则S1溶液浓度仍大于S2溶液浓度。因为液面高的一侧形成的水柱压强会抑制水分子由低浓度一侧向高浓度一侧的扩散。
例1[2025·山东青岛高一期中]如图为达到平衡状态的渗透装置,S1和S2为不同浓度的蔗糖溶液,只有水分子能通过半透膜,其他分子不能通过。下列说法错误的是 ( )
A.S1的浓度大于S2的浓度
B.若往漏斗内加入少量的蔗糖分子,则平衡时m会变大
C.若往漏斗内加入少量的蔗糖酶,则平衡时m会变大
D.若吸出漏斗内高出烧杯液面的溶液,再次平衡时m会变大
例2[2025·贵州六盘水高一期中]如图为U形渗透装置,起始时甲、乙两侧液面高度相同,只有水和单糖能透过该半透膜,经过一段时间达到渗透平衡,下列叙述正确的是 ( )
A.乙侧液面先上升后下降
B.初始阶段水分子通过半透膜只能从甲侧向乙侧扩散
C.达到渗透平衡时两侧液面高度相同
D.达到渗透平衡后两侧溶液浓度相等
任务二 动植物细胞的吸水和失水
【情境1】哺乳动物的成熟红细胞在不同浓度的溶液中的形态变化如图所示,根据图示回答下列问题:
(1)红细胞的细胞膜 (填“是”或“不是”)半透膜,红细胞在高浓度盐溶液中失水而在清水中吸水,这取决于 。水分子通过 作用进出红细胞。
(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于细胞质浓度时,红细胞一定会由于吸水而涨破吗
。
【情境2】观察成熟的植物细胞的结构。
(1)植物细胞壁具有全透性,原生质层相当于 ,成熟植物细胞内的液体环境主要是指 。
(2)植物细胞吸水后 (填“会”或“不会”)涨破。质壁分离的“质”代表 ,“壁”代表 。
项目 渗透作用模型 植物细胞与外界 溶液构成渗透系统
图解
基本 条件 ①半透膜 ②浓度差 ①半透膜——原生质层 ②浓度差——细胞液与外界溶液之间
原理 渗透作用
水扩散 方向 水的相对含量高的一侧→水的相对含量低的一侧,即溶液浓度低的一侧→溶液浓度高的一侧
例3[2024·广东广州高一期末]甲、乙、丙分别是三种哺乳动物的红细胞,将它们分别置于同一浓度的某水溶液中,水分子的跨膜运输示意图如图(箭头方向表示水分子的进出方向,箭头粗细表示单位时间内水分子出入的多少)。下列叙述正确的是 ( )
A.甲、乙、丙三种红细胞在该溶液中都能发生渗透作用
B.若将甲、乙、丙细胞分别置于蒸馏水中,最终均会涨破
C.在高倍显微镜下可观察到单位时间内进出乙细胞的水分子数相等
D.一段时间后,丙细胞吸水能力增加
例4若下图表示植物细胞渗透作用的图解,下列说法中错误的是 ( )
A.植物细胞的原生质层相当于一层半透膜
B.一定条件下,活的、成熟的植物细胞能发生渗透失水或吸水
C.当溶液浓度甲>乙时,细胞发生渗透失水,当细胞液浓度乙>甲时,细胞发生渗透吸水
D.当溶液浓度甲=乙时,水分子进出细胞处于动态平衡状态,能发生渗透作用
任务三 探究·实践——探究植物细胞的吸水和失水
1.观察现象
观察植物细胞吸水和失水的相关现象。
2.提出问题
水分进出植物细胞是通过渗透作用吗 原生质层是否相当于一层
3.作出假设(根据渗透作用原理)
,原生质层相当于一层半透膜。
4.设计实验
(1)基本思路:将植物细胞浸润在 中,观察中央液泡大小的变化;再将植物细胞浸润在 中,观察中央液泡大小的变化。
(2)预期结果:在蔗糖溶液中,植物细胞的中央液泡会 、原生质层逐渐与 分离开来、细胞体积略有 ,细胞发生 ;在清水中,植物细胞的中央液泡会 、原生质层逐渐与 紧贴在一起、细胞体积略有 ,细胞发生 。
5.进行实验
6.分析结果、得出结论
(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
蔗糖 溶液
清水
(2)实验结论
水分子通过渗透作用进出细胞, 。
7.表达与交流
探究植物细胞的吸水和失水的实验分析
(1)实验材料
①能发生质壁分离和复原的细胞:活的、有大液泡、有细胞壁的植物细胞。
②紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液为紫色,便于观察。但是颜色并不是发生质壁分离及复原现象的必要条件,只是便于观察。
③若使用根尖成熟区(或洋葱鳞片叶内表皮)细胞进行实验,可将显微镜视野调暗或使用有颜色的外界溶液。根尖分生区细胞无中央大液泡,不适宜进行该实验。
④黑藻叶肉细胞的液泡无色,细胞质基质中分布有绿色的叶绿体,也可用作“探究植物细胞的吸水和失水”实验的材料。
(2)实验试剂
①若蔗糖溶液浓度过低,则不足以引起质壁分离。若蔗糖溶液浓度过高,可能造成植物细胞因失水过多而死亡。
②若外界溶液中的离子或分子能主动进入细胞,细胞发生质壁分离后会自动复原,此类溶液较常见的有KNO3溶液、尿素、乙二醇等。
(3)质壁分离的原因分析
(4)质壁分离后不能复原的原因分析
①细胞因失水时间过长而死亡。
②外界溶液浓度过大,细胞因失水过多而死亡。
(5)“探究植物细胞的吸水和失水”实验的对照分析
该实验存在两组对照实验,均为自身对照。自身对照指对照组和实验组在同一研究对象上进行,是实验前后之间的对照。
例5[2024·山西大同高一月考]如图为某同学在显微镜下观察到的一种细胞状态,下列分析正确的是 ( )
A.该实验的材料取自紫色洋葱鳞片叶的外表皮
B.若该细胞能在清水中复原,说明该细胞为活细胞
C.此时细胞所处的外界溶液浓度大于细胞液的浓度
D.此状态下的细胞与正常细胞相比吸水能力相当
例6图甲是图乙实验过程中显微镜下观察到的处于质壁分离状态的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞图像,图乙为探究植物细胞失水和吸水时的操作步骤。下列说法错误的是 ( )
A.滴加蔗糖溶液后,图甲洋葱细胞的紫色可能会逐渐加深
B.图甲细胞此时的细胞液浓度可能大于外界溶液浓度
C.图乙操作步骤D的观察结果可能是图甲细胞状态
D.图乙所示操作因缺乏分组设置故不属于对照实验第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、探究植物细胞的吸水和失水
[1~13题,每题2分,共26分]
知识点一 渗透现象及原理分析
1.下列现象属于渗透现象的是 ( )
A.水分子通过细胞壁
B.蔗糖分子通过细胞壁
C.人的红细胞吸水膨胀
D.暑天新鲜蔬菜在空气中萎蔫
2.[2024·河南郑州高一月考] 如图甲是渗透装置示意图,乙、丙两曲线图的横坐标代表时间,下列叙述不正确的是 ( )
A.半透膜内溶液A的浓度变化可用图丙曲线表示
B.水分子由半透膜外进入半透膜内的速率变化可用图乙曲线表示
C.玻璃管内的液面高度变化可用图丙曲线表示
D.半透膜内外溶液浓度差的变化可用图乙曲线表示
3.[2024·山东济南高一期中] 如图是一个利用U形管和两种不同浓度的麦芽糖溶液建立的渗透装置,半透膜只允许水分子通过。实验开始时,液面a、b齐平。下列叙述错误的是 ( )
A.若最初甲浓度高于乙,则液面a将上升
B.渗透平衡时,半透膜两侧的浓度一定相等
C.渗透平衡时,依然有水分子通过半透膜
D.渗透平衡后,两侧液面高度差越大,说明最初甲和乙的浓度差越大
知识点二 动植物细胞的吸水和失水
4.[2024·辽宁辽阳高一期末] 将哺乳动物的红细胞放入一定浓度的NaCl溶液中,一段时间后,观察到红细胞处于膨胀状态。据此分析,下列叙述错误的是 ( )
A.红细胞膜相当于半透膜
B.红细胞吸水导致细胞膨胀
C.NaCl溶液浓度有所升高
D.NaCl溶液的浓度大于红细胞的细胞质浓度
5.取生理状态相同的某种植物新鲜叶片若干,去除主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。假设蔗糖分子不进出细胞,则关于这一实验结果,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在细胞与蔗糖溶液间移动引起的
6.下列现象中,哪项是由于细胞液浓度高于外界溶液浓度而出现的现象 ( )
A.盐碱地栽种植物,其出苗率和成活率均较低
B.对农作物施肥过多,会造成“烧苗”现象
C.连续嗑带盐的瓜子,口腔和唇黏膜有干涩的感觉
D.萎蔫的蔬菜浸泡在清水中,一段时间后会变得坚挺
7.[2025·四川达州高一月考] 将来自同一紫色洋葱鳞片叶外表皮且生理状态相同的细胞分别放置在甲、乙两种溶液中,对细胞失水量进行测量,所得结果如图所示。下列相关叙述错误的是 ( )
A.甲溶液的初始浓度比乙溶液的初始浓度高
B.a点,洋葱细胞开始从乙溶液中吸收溶质分子
C.8 min时,甲、乙两种溶液中的细胞均有活性
D.乙溶液中洋葱细胞的细胞液颜色在a点时最深
知识点三 探究·实践——探究植物细胞的吸水和失水
8.[2024·江苏宿迁高一期末] 如图为以紫色洋葱鳞片叶外表皮作为实验材料,观察植物细胞质壁分离和复原实验的主要步骤。下列有关叙述不正确的是 ( )
A.实验可以证明原生质层相当于一层半透膜
B.B步骤主要观察细胞中紫色液泡的大小以及原生质层的初始状态
C.C步骤中用吸水纸引流,使细胞浸润在蔗糖溶液中
D.实验设计不科学,没有设置对照实验
9.如图表示某种实验状态的细胞。下列有关说法不合理的是 ( )
A.对照组和实验组都在同一个细胞先后进行,属于自身对照
B.当该细胞停止质壁分离同时仍保持生物活性时,⑥与⑦中溶液的浓度相等
C.若⑥中的溶质可以被吸收,则该细胞可能会发生自动复原
D.处于⑤和⑦中的葡萄糖、氨基酸以及各种细胞器不属于原生质层
10.[2023·全国甲卷] 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 ( )
A B
C D
11.[2025·福建泉州高一月考] 质壁分离和质壁分离复原是某些生物细胞响应外界水分变化而发生的渗透调节过程。下列叙述错误的是 ( )
A.可用高浓度蔗糖溶液处理成熟植物细胞观察质壁分离
B.用黑藻叶片进行质壁分离实验时,叶绿体的存在有利于实验现象的观察
C.用不同浓度的硝酸钾溶液处理细胞后,均能观察到质壁分离复原现象
D.质壁分离复原过程中,细胞的吸水能力逐渐降低
12.[2025·黑龙江鸡西高一期中] 用物质的量浓度为2 mol/L的乙二醇溶液和2 mol/L的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞,观察细胞的质壁分离现象,得到其原生质体体积变化情况如图所示。下列叙述不正确的是 ( )
A.A到B段原生质体体积的变化,说明细胞失水,细胞液浓度增大
B.2分钟后乙二醇开始逐渐进入细胞,引起细胞液浓度增大
C.D阶段之后要使处于蔗糖溶液中的细胞快速复原,应将其置于清水中
D.活细胞能发生质壁分离与复原还必须具有大液泡等结构
13.植物成熟叶肉细胞的细胞液浓度可以不同。现将a、b、c三种细胞液浓度不同的某种植物成熟叶肉细胞,分别放入三个装有相同浓度蔗糖溶液的试管中,当水分交换达到平衡时观察到①细胞a未发生变化;②细胞b体积略有增大;③细胞c发生了质壁分离。若在水分交换期间细胞与蔗糖溶液没有溶质的交换,下列关于这一实验的叙述,不合理的是 ( )
A.水分交换前,细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度
B.水分交换前,细胞液浓度大小关系为细胞b>细胞a>细胞c
C.水分交换平衡时,细胞c的细胞液浓度大于细胞a的细胞液浓度
D.水分交换平衡时,细胞c的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度
14.(11分)血液中的红细胞源源不断地为人体组织细胞输送氧气。血浆中无机盐含量的相对稳定对于维持红细胞正常的形态与功能至关重要,为患者静脉注射治疗时为什么常用质量分数为0.9%的NaCl溶液 请设计实验进行探究。
(1)实验材料:略。
(2)(2分)方法步骤:
①取5支洁净的试管,编号为1~5,分别加入2 mL质量分数为0.5%、0.7%、0.9%、1.1%、1.3%的NaCl溶液并各加入2滴抗凝剂(防止血液凝固)。
②向1~5号试管中分别滴入1滴血液,摇匀,静置5 min。
③分别取5支试管中的混合液各1滴,置于5个洁净的已编号的载玻片上制成临时装片,在显微镜下观察 。
(3)(4分)请完善下列预期结果及结论:
试管 NaCl溶液质量分数 红细胞形态
1 0.5% ①体积变大或破裂
2 0.7% ②
3 0.9% ③
4 1.1% ④体积缩小
5 1.3% ⑤体积缩小、细胞皱缩
相应的结论: 。
(4)讨论:
①(1分)某学生配制NaCl溶液时,由于操作不规范使溶液质量分数偏低,他的结论中,能维持红细胞正常形态的NaCl溶液的质量分数会偏 。
②(2分)为了使实验结果更精确,可采取什么样的实验措施 。
③(2分)实验过程中,水分子进出细胞的原理是 。
15.(11分)[2025·江苏扬州高一期中] 成熟的植物细胞在较高浓度的外界溶液中,会发生质壁分离现象,图甲是在0.3 g/mL蔗糖溶液中发生质壁分离的某种植物细胞示意图,图乙是显微镜下观察到的某一时刻的图像。请回答下列问题。
(1)(4分)图甲中质壁分离指的是细胞壁与 分离,后者可用图中数字表示为 。某同学向上述蔗糖溶液中加入适量的红墨水(含红色染料),同时利用黑藻作为材料进行实验,则5、6处的颜色分别是 、 。
(2)(2分)某同学将0.3 g/mL蔗糖溶液换成浓度略大于细胞液浓度的KNO3溶液,用显微镜持续观察,图甲细胞表现出的现象是 。
(3)(1分)图乙细胞此时细胞液浓度可能 外界溶液浓度。
(4)某兴趣小组用一系列浓度梯度的蔗糖溶液分别处理相同生理状况的某种植物的根部细胞,用显微镜观察不同浓度蔗糖溶液下根部细胞质壁分离的情况,实验结果如下表所示。
具一定浓度梯度的 蔗糖溶液/(g/mL) a b c d e f g h
实验结果 - - - - - + ++ +++
注:“-”表示未发生质壁分离,“+”表示有质壁分离,“+”越多表示分离程度越高。
①(2分)该种植物的根部细胞液浓度介于 组和 组溶液浓度之间。
②(2分)满足该植物生长需求的土壤相对含水量应 (填“大于”“小于”或“等于”)刚好使根部细胞发生质壁分离的蔗糖溶液的相对含水量。
