第1节 物质跨膜运输的实例
学习目标
核心素养
1．掌握渗透作用发生的条件。(重点)
2.描述质壁分离与复原的过程。(重点)
3.理解植物细胞的失水和吸水在实验中的应用。(难点)
1．通过对渗透作用和动植物细胞的吸水和失水的学习，养成模型与建模的科学思维方式。
2.通过实验观察植物细胞的质壁分离和复原，提高实验设计和实验结果分析的能力。
一、渗透作用与细胞的吸水和失水
1．渗透作用具备的两个条件
(1)具有③半透膜。
(2)膜两侧①②具有浓度差。
2．动物细胞的吸水和失水
(1)动物细胞的细胞膜相当于半透膜。
(2)条件及现象
过程
条件
现象
吸水
外界溶液的浓度＜细胞质的浓度
失水
外界溶液的浓度＞细胞质的浓度
平衡
外界溶液的浓度＝细胞质的浓度
3.植物细胞的吸水和失水
(1)成熟植物细胞的结构
(2)原理和现象
①外界溶液浓度大于细胞液浓度时，发生质壁分离现象。
②外界溶液浓度小于细胞液浓度时，发生质壁分离复原现象。
二、植物细胞的质壁分离和复原
1．实验原理
成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，细胞液具有一定的浓度，能够渗透失水和吸水。
2．实验步骤及现象
3．发生质壁分离的原因
(1)外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度。
(2)内因：原生质层比细胞壁的伸缩性大。
三、物质跨膜运输的实例
1．实例
(1)番茄和水稻吸收无机盐离子的比较
科学家将番茄和水稻分别放在含有Ca2＋、Mg2＋和SiO的培养液中培养，结果及分析如下：
①不同植物对同一种无机盐离子的吸收有差异，同一种植物对不同种无机盐离子的吸收也有差异，说明植物细胞膜对无机盐离子的吸收具有选择性。
②水稻吸收水的相对速率比吸收Ca2＋、Mg2＋的大，造成培养液中Ca2＋、Mg2＋浓度上升；番茄吸收水的相对速率比吸收SiO的大，造成培养液中SiO浓度上升。
(2)人体甲状腺滤泡上皮细胞中碘含量明显高于血液中碘的含量。
(3)不同微生物对不同矿物质的吸收表现差异较大。
2．特点
(1)物质跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的。
(2)细胞对物质的输入和输出有选择性。
3．结论
细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜。
1．动物细胞的细胞膜相当于半透膜。 ( )
2．当外界溶液与细胞质浓度相同时，水分不进不出。 ( )
3．植物细胞的原生质层指去掉细胞壁的部分。 ( )
4．物质跨膜运输都是顺相对含量梯度。 ( )
5．细胞对于物质的输入和输出具有选择性。 ( )
提示：1．√
2．× 外界溶液与细胞质浓度相等时，水分进出达到平衡。
3．× 植物细胞去掉细胞壁叫原生质体，原生质体包含细胞液。
4．× 物质运输可以逆相对含量梯度进行。
5．√
渗透现象及原理分析
[问题探究]
1．根据材料P60“问题探讨”，思考讨论下列问题：
漏斗内液面升高的原因是什么？漏斗内的液面会一直上升吗？为什么？
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糖溶液进入清水的水分子。但漏斗内的液面不会一直上升。因为随着漏斗内液面的上升，漏斗内液面与烧杯内液面差产生的静水压会增大，由于静水压的作用，漏斗内的水分子向烧杯扩散的速度会加快，当水分子由蔗糖溶液向清水扩散的速度与由清水向蔗糖溶液扩散的速度相等时，扩散达到平衡状态，漏斗内的液面不再上升。
2．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？
提示：不同。渗透作用达到平衡时，水分子通过半透膜的双向扩散速率相等，漏斗内蔗糖溶液的浓度仍高于烧杯中清水的浓度。
3．如果用纱布代替玻璃纸，漏斗液面还会升高吗？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？
提示：不会，因为纱布是全透性的，水分子和蔗糖溶液都能通过。如果烧杯内是同浓度的蔗糖溶液则液面不会升高，因为半透膜两侧溶液没有浓度差。
4．根据以上的探讨，思考发生渗透作用需要具备哪些条件？
提示：半透膜和浓度差。
[归纳总结]
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差达到平衡，使半透膜两侧水分子的交换速率相等时，液面不再升高。
2．动植物细胞都是渗透系统
3．渗透作用的应用
(1)比较不同溶液浓度的大小
漏斗内
烧杯内
溶液浓度
M
N
现象及结论
①若漏斗内液面上升，则M>N
②若漏斗内液面不变，则M＝N
③若漏斗内液面下降，则M(2)判断细胞质浓度或者细胞液浓度
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或细胞质浓度的大小。
易错提醒：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。
1．右图为渗透装置示意图，a、b分别为不同浓度的蔗糖溶液。据图判断，下列叙述错误的是( )
A．若c为一层纱布，则不会发生此现象
B．实验开始时，c两侧的溶液浓度大小是a>b
C．实验过程中漏斗管内的液面先上升后保持稳定
D．当漏斗管内的液面停止上升时，水分子进出漏斗达到动态平衡
B [纱布不能作为半透膜，则漏斗内的蔗糖会扩散到外界溶液中，浓度差无法维持，液面不会上升，A项正确；由图知，b漏斗液面上升，故实验开始时溶液浓度大小是b>a，B项错误；实验过程中漏斗管内的溶液浓度较大，水分子进入漏斗内的多于从漏斗出来的，液面先上升，达到一定高度后液面不再上升，水分子进出漏斗达到动态平衡，C、D项正确。]
(1)漏斗管内的液面保持稳定后，若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，则达到平衡时，漏斗中液面上升的高度与原来相比有什么变化？
提示：吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，由于渗透作用液面会继续上升，上升的时候将漏斗中的溶液稀释，因此上升的高度会下降。
(2)若向漏斗中滴入清水，漏斗中液面的高度有什么变化？
提示：向漏斗中滴入清水，漏斗内溶液的浓度降低，漏斗内的溶液面会降低。
(3)若向烧杯内加入适量的清水，漏斗内的液面有什么变化？
提示：向烧杯内加入清水，烧杯内溶液的浓度降低，漏斗内液面会上升。
2．图1表示两种物质扩散的图解，图2两个实验装置，实验结果应是( )
图1 图2
A．图甲中水柱a将持续上升
B．图甲中水柱a将先上升后下降
C．图乙中水柱b上升到一定高度后维持不变
D．图乙中水柱b将先上升后下降
D [由于图甲中的淀粉不能透过半透膜，所以图甲中的液面高度先上升，达到一定高度后保持不变；图乙装置漏斗中葡萄糖溶液浓度大，导致液面上升，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，所以漏斗中液面又会降低，最后液面平衡。]
植物细胞的质壁分离和复原实验
[问题探究]
1．为什么要用紫色洋葱外表皮作为实验材料？根尖分生区细胞会不会出现质壁分离？
提示：紫色洋葱外表皮细胞的细胞液中有花青素，使液泡中的细胞液呈紫色，有利于观察。根尖分生区细胞不会发生质壁分离，因为它无大液泡。
2．实验中共涉及三次显微镜观察，其中第一次观察的目的是什么？
提示：观察正常洋葱鳞片叶表皮细胞的状态，以便与处理后的状态形成对照。
3．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：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。
4．发生质壁分离的洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是何物质？
提示：因为细胞壁是全透性的，所以洋葱表皮细胞原生质层与细胞壁之间是蔗糖溶液。
5．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。
6．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：开始外界溶液浓度较大，细胞发生质壁分离；细胞主动吸收K＋和NO后，随着细胞液浓度增大，质壁分离又会自动复原。
[归纳总结]
1．质壁分离的原因及表现分析
2．实验需要注意的问题
(1)实验成功的关键之一是实验材料的选择。要选取成熟的、活的且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)当以可吸收的物质作溶质时(如甘油、尿素、KNO3、乙二醇等)，可出现质壁分离及自动复原现象。
3．质壁分离实验的拓展应用
(1)判断细胞的生活情况：只有活的植物细胞才能发生质壁分离。
(2)比较不同植物细胞的细胞液浓度
＋发生质壁分离
所需时间越短，细胞液浓度越小，反之细胞液浓度越大。
(3)测定细胞液浓度范围
＋细胞液浓度
介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的蔗糖溶液浓度之间。
1．紫色洋葱表皮细胞发生质壁分离后，在显微镜下观察到( )
C [解此题的关键是观察图中细胞核的位置及液泡颜色深浅。紫色洋葱表皮细胞色素分布在液泡中，细胞质无色；洋葱表皮细胞的细胞核在细胞质中，不在液泡内；发生质壁分离的细胞，液泡紫色变深，故C正确。]
2．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是( )
A．蒸馏水、蔗糖溶液、KNO3溶液
B．KNO3溶液、蒸馏水、蔗糖溶液
C．蒸馏水、KNO3溶液、蔗糖溶液
D．蔗糖溶液、KNO3溶液、蒸馏水
C [浸入蒸馏水，细胞吸水膨胀，一段时间达到平衡，为A曲线。浸入0.3 mol/L的蔗糖溶液，细胞失水发生质壁分离，细胞体积缩小，一段时间后达到平衡，为C曲线。浸入0.4 mol/L的KNO3溶液，开始一段时间细胞失水发生质壁分离，细胞体积缩小，后来由于K＋、NO离子进入细胞液，导致细胞液浓度增加，重新吸水，发生质壁分离复原，为B曲线。故C正确。]
物质跨膜运输的其他实例
[问题探究]
1．细胞对水的吸水和对无机盐的吸收是同一过程吗？
提示：不是同一过程，但无机盐必须溶解在水中才能被吸收。
2．在农业生产中，不同作物及同一作物在不同生长发育时期要施用不同的肥料，其中的生物学原理是什么？
提示：植物对无机盐的吸收具有选择性。
3．蔗糖和醋酸分子都不能被细胞吸收，不能通过细胞膜，但糖和醋能把大蒜腌成糖醋蒜，原因是什么？
提示：醋和高浓度蔗糖溶液使细胞因过度失水而死亡，原生质层失去选择透过性，故蔗糖分子能进入细胞内。
[归纳总结]
1．选择透过性膜具有选择性的原因
不同细胞膜上运输物质的载体蛋白的种类和数量不同，从而使细胞膜对物质透过表现出高度的选择性。
2．半透膜、选择透过性膜及生物膜比较
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只取决于半透膜孔隙直径的大小
选择透过性膜
生理学上的概念
具有生物活性，即使是小分子，只要不是细胞选择吸收的，也不能通过。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。当细胞死亡时，细胞膜等生物膜的选择透过性就变为全透性
1．下列关于物质跨膜运输实例的叙述中，不正确的是( )
A．细胞吸水和失水是水分子顺相对含量的梯度跨膜运输的过程
B．水分子跨膜运输的方向是由低浓度溶液向高浓度溶液
C．无机盐离子可以逆相对含量的梯度进行跨膜运输
D．生物膜是选择透过性膜，小分子物质都能通过，而大分子物质则不能通过
D [生物膜是选择透过性膜，水分子可自由通过，一些离子和小分子可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过；水分子的跨膜运输方向是顺相对含量梯度，即由低浓度溶液向高浓度溶液扩散；细胞对于物质的输入和输出具有选择性，对于所需要的无机盐离子可以逆相对含量梯度运输。]
2．用完全培养液在两个相同的容器内分别培养水稻和番茄幼苗，假设水稻和番茄幼苗的吸水速率相同，一段时间后，测定培养液中各种离子浓度与实验前之比如下图所示。该实验的结果不能说明( )
A．植物根对水分的吸收和对离子的吸收是两种不同的跨膜运输方式
B．与番茄相比，水稻对Si离子需要量大
C．同一植物吸收不同离子的数量是不同的
D．植物对各种离子的吸收速率与溶液中离子的浓度有关
D [由图中植物对离子的吸收情况对比可知，不同植物对同一离子的吸收量不同，同一植物对不同离子的吸收量不同。水稻吸收Si离子多，吸收Ca、Mg离子少，而番茄吸收Ca、Mg离子相对较多，吸收Si离子相对较少。这体现了植物对无机盐离子的吸收具有选择性，这些与植物生命活动的需要有关，而与溶液中离子的浓度无关。]
[课堂小结]
知识网络构建
核心语句背诵
1．渗透作用发生的两个条件：一是半透膜，二是浓度差。
2.原生质层包括细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。
3.植物细胞发生质壁分离的原因：
(1)外界溶液浓度大于细胞液浓度。
(2)原生质层的伸缩性大于细胞壁。
4.只有活的成熟植物细胞才可发生质壁分离，动物细胞和根尖分生区细胞不能发生质壁分离。
5.细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜，选择透过性是活细胞的功能特性。
6.生物膜具有选择透过性的原因是膜上运输物质的载体蛋白的种类和数目不同。
1．疟原虫可以寄生在红细胞内，使人患疟疾，要判断一个人是否患疟疾，应取血样放在什么溶液中制片检查( )
A．0.9%的盐水 B．清水
C．浓盐水 D．0.1%葡萄糖溶液
B [疟原虫寄生在红细胞内不易检查，因此要判断一个人是否患疟疾，应取血样放在清水中，使红细胞吸水涨破，释放出疟原虫，B项正确，A、C、D三项均错误。]
2．U形管中装有两种不同的溶液R及S，并被一半透膜(X)隔开(如图a)。与S相比，R为低渗溶液(即浓度较低)。当图a中的U形管达到平衡时(参看图b)，U形管两侧溶液的高度及浓度分别是怎样的(注：溶质不能透过半透膜)( )
图a 图b
A．甲中右侧较高，两溶液等渗，即浓度相等
B．乙中右侧较高，且右侧为高渗，即浓度较高
C．丙中左侧较高，且右侧为低渗，即浓度较低
D．丁中两侧高度相等，且为等渗
B [达到平衡时，高浓度的一侧溶液的浓度仍较高，因为高度差会形成一定的静水压。]
3．人体正常红细胞是呈两面凹陷的圆饼状，现将人体的红细胞分别浸入下列a、b、c三个不同浓度溶液的烧杯内，一段时间后，实验结果如图所示。则关于a、b、c溶液浓度大小比较正确的是( )
A．a>b>c B．aC．a>c>b D．aB [由于a、b和c内的细胞分别处于膨大、皱缩和保持相对稳定状态，因此a、b、c溶液浓度大小比较是a4．在不染色的条件下，下列实验材料中，最适合观察细胞质壁分离现象的是( )
A．紫色洋葱鳞片叶叶肉细胞
B．紫色洋葱根尖分生区细胞
C．紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞
D．紫色洋葱根尖伸长区细胞
C [紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞具有大型的紫色液泡，最适合观察质壁分离现象。]
5．用2 mol/L的乙二醇溶液和2 mol/L的蔗糖溶液分别浸浴某种植物细胞，观察质壁分离现象，得到其原生质体体积的变化情况如图所示，据图回答：
(1)原生质体体积在A→B段的变化说明：在该段时间内水分从原生质体________，细胞液浓度________。
(2)在60 s后，处于2 mol/L蔗糖溶液中的细胞，其细胞液浓度将________，此时，在细胞壁与原生质层之间充满了________。要使该细胞复原，应将其置于________________________中。
(3)在100 s后，处于2 mol/L乙二醇溶液中的细胞，其原生质体体积的变化是由于________逐渐进入细胞中，引起细胞液浓度________引起的。
(4)并不是该植物的所有活细胞均可发生质壁分离，能发生质壁分离的细胞必须具有________。
[解析] (1)A→B段，原生质体体积缩小，说明细胞渗透失水。
(2)60 s后，2 mol/L蔗糖溶液中的细胞原生质体体积不变，说明细胞质壁分离达到最大限度。
(3)100 s后，处于2 mol/L乙二醇溶液中的细胞，原生质体体积逐渐变大，说明细胞又发生了质壁分离复原。
[答案] (1)渗出 增大 (2)不变 蔗糖溶液 清水或低于细胞液浓度的其他溶液
(3)乙二醇 增大 (4)大液泡
课件73张PPT。第4章 细胞的物质输入和输出第1节 物质跨膜运输的实例半透膜浓度差半透膜＜＞＝细胞液 细胞壁全透性小液泡膜原生质层选择透过性半透膜大大于质壁分离小于质壁分离复原原生质层细胞液紫色 蔗糖溶液 逐渐变小 加深 逐渐分离 逐渐变大 变浅 大于伸缩性同一种无机盐离子不同种无机盐离子选择性大上升大上升高于差异顺相对含量梯度的选择性选择透过性膜渗透现象及原理分析 植物细胞的质壁分离和复原实验 物质跨膜运输的其他实例 点击右图进入…Thank you for watching !课时分层作业(十二) 物质跨膜运输的实例
(建议用时：35分钟)
[合格基础练]
1．下列现象不属于渗透作用的是( )
A．水分子或蔗糖分子通过植物细胞的细胞壁
B．水分子或其他溶剂分子通过细胞膜
C．水分子或其他溶剂分子通过液泡膜
D．水分子或其他溶剂分子通过原生质层
A [水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散叫渗透作用。]
2．甲、乙两图表示两个渗透装置。甲图是发生渗透作用时的初始状态，乙图是较长时间之后，通过漏斗内外的水分子达到动态平衡时的状态。下列有关叙述不正确的是( )
图甲 图乙
A．甲图③为半透膜，水分子能自由通过
B．图甲中溶液②的浓度大于溶液①的浓度
C．图乙中溶液①的浓度与溶液②的浓度相等
D．图甲中溶液①和②浓度差越大，则图乙中的水柱越高
C [达到渗透平衡后，②中溶液的浓度仍大于①中溶液的浓度。]
3．一个成熟的植物细胞可以看成是一个渗透装置，是因为( )
①细胞膜是选择透过性膜 ②细胞质具有一定浓度 ③原生质层类同于半透膜 ④细胞液具有一定浓度
A．①② B．①④
C．②③ D．③④
D [渗透作用的条件是具有半透膜和膜两侧具有浓度差，细胞液具有一定浓度，原生质层相当于半透膜。]
4．在一个新鲜萝卜中挖一凹槽，在凹槽中放入浓盐水，过一段时间，结果是( )
A．萝卜变硬，凹槽中水分减少
B．萝卜变硬，凹槽中水分增多
C．萝卜变软，凹槽中水分减少
D．萝卜变软，凹槽中水分增多
D [萝卜细胞失水变软，凹槽中水分增多。]
5．将水稻培养在有各种营养元素的培养液中，发现水稻吸收硅多，吸收钙少。这说明( )
A．水稻培养液中硅和钙的浓度不同
B．水稻根细胞对于物质的输入和输出具有选择性
C．水稻根细胞吸收硅的能力弱，吸收钙的能力强
D．硅是小分子，钙是大分子
[答案] B
6．为研究植物细胞质壁分离现象，某同学将某植物的叶表皮放入一定浓度的甲物质溶液中，一段时间后观察到叶表皮细胞发生了质壁分离现象。下列说法错误的是( )
A．该植物的叶表皮细胞是具有液泡的活细胞
B．细胞内甲物质的浓度高于细胞外甲物质的浓度
C．细胞液中的H2O可以经扩散进入甲物质溶液中
D．甲物质和H2O能自由通过该叶表皮细胞的细胞壁
B [据实验结果可知该植物的叶表皮细胞是具有中央大液泡的活细胞，A正确；细胞发生质壁分离的外界条件是外界溶液浓度大于细胞液浓度，B错误；水分子进出细胞是双向的并且通过自由扩散进出，C正确；细胞壁具有全透性，甲物质和H2O能自由通过该叶表皮细胞的细胞壁，D正确。]
7．把数条5 cm长的马铃薯条分别浸在蒸馏水和不同浓度的蔗糖溶液中，每隔一段时间测量马铃薯条的长度。如图显示马铃薯条在不同浓度溶液中长度改变的百分率。下列相关叙述错误的是( )
A．马铃薯条通过渗透吸(失)水改变其长度
B．在0.10M蔗糖溶液中马铃薯细胞质壁分离
C．马铃薯细胞液浓度相当于0.30M的蔗糖溶液
D．在0.40M蔗糖溶液中马铃薯细胞失水皱缩
B [在0.10M蔗糖溶液中马铃薯细胞吸水膨胀。]
8．以紫色洋葱鳞茎表皮为材料观察植物细胞质壁分离现象，下列叙述错误的是( )
A．在发生质壁分离的细胞中能观察到紫色中央液泡逐渐缩小
B．滴加30%的蔗糖溶液比10%的蔗糖溶液引起细胞质壁分离所需时间短
C．发生质壁分离的细胞放入清水中又复原，说明细胞保持活性
D．用高浓度的NaCl溶液代替蔗糖溶液不能引起细胞质壁分离
D [植物细胞发生质壁分离的外因是：外界溶液浓度大于细胞液浓度，细胞失水，液泡变小，颜色加深，A正确；浓度差越大，细胞失水速度越快，B正确；发生质壁分离的细胞放入清水中又复原，说明是活细胞，C正确；用高浓度的NaCl溶液代替蔗糖溶液一样可以引起细胞质壁分离，还能发生质壁分离的自动复原，D错误。]
9．假设将标号为甲、乙、丙的同一个植物同一部位细胞分别放在a、b、c三种不同浓度的蔗糖溶液中一段时间后得到如下所示状态(原生质层不再变化)。据图分析下列叙述不正确的是( )
A．实验前蔗糖溶液浓度为：c>b>a
B．实验后蔗糖溶液浓度为：c＝b≥a
C．实验后细胞的吸水能力：丙>乙>甲
D．实验后细胞液浓度：丙>乙>甲
B [由于外界溶液和植物细胞液浓度差越大植物细胞发生质壁分离的程度就越大，所以c蔗糖溶液浓度最高，b次之，a最低；实验后a、b、c中的细胞均已处于平衡状态，由于此时细胞液浓度丙>乙>甲，所以细胞吸水能力：丙>乙>甲。]
10．成熟的植物细胞具有中央大液泡，可与外界溶液构成渗透系统进行渗透吸水或渗透失水。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：
甲 乙 丙
(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侧________b侧。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侧________b侧。
(2)图丙中相当于图甲中c结构的是________(填序号)，结构②当中充满的液体是________。此时细胞液的浓度与外界溶液的浓度大小关系是________。
A．细胞液＞外界溶液 B．细胞液＜外界溶液
C．细胞液＝外界溶液 D．都有可能
(3)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入清水当中，发现细胞液泡体积增大，说明细胞在渗透吸水，细胞能否无限吸水？________。原因是___________________________________________________。
[解析] (1)漏斗内液面的上升是由吸水引起的，水从浓度低的一侧向浓度高的一侧移动，因此，由图甲中漏斗内液面上升可知，b侧液体的浓度大于a侧；图乙反映的是随吸水时间的延长，漏斗内液面升高的速度逐渐下降，这是由浓度差缩小造成的。考虑到漏斗内液柱压力的作用，当液面不再上升时，a侧的浓度小于b侧。
(2)图甲中c为半透膜，在图丙中可将细胞膜③、液泡膜⑤和两层膜之间的细胞质④视作一层半透膜，结构②当中充满的液体是外界溶液；由于无法判断细胞是在吸水还是失水，因此，无法确定此时细胞液的浓度与外界溶液的浓度大小关系。
(3)对植物细胞而言，由于细胞壁的存在，且细胞壁的弹性有限，因此，细胞不可能无限吸水，当细胞因吸水体积增大到细胞壁所能膨大的最大限度时，细胞将不再吸水。
[答案] (1)小于 下降 小于
(2)③④⑤ 外界溶液 D
(3)不能 细胞壁对原生质层有支持和保护的作用
11．在紫色洋葱表皮细胞临时装片的盖玻片一侧滴加质量分数为0.3 g/mL的蔗糖溶液后，出现了如图所示的情形，请回答：
(1)此细胞发生了________现象，是细胞________的结果。
(2)图中②的结构名称是______，②④⑤共同构成了____________。
(3)图中⑦充满了________，其浓度______________。
(4)将此细胞置于清水中，⑥的体积会________，这是由于细胞________的结果。
(5)在滴加质量分数为0.3 g/mL的蔗糖溶液后的过程中，显微镜下不可能观察到的现象是( )
A．液泡缩小 B．细胞壁与原生质层分离
C．液泡颜色变浅 D．细胞核位于原生质层内
[解析] (1)由图示可知，图中原生质层与细胞壁发生了分离，这是由于细胞发生渗透失水的结果。(2)图中②是细胞膜，④是细胞质，⑤是液泡膜，三者共同构成了原生质层。(3)图中⑦是原生质层与细胞壁分离后形成的空间，充满了外界的蔗糖溶液，由于细胞液中水分依次经过液泡膜、细胞质、细胞膜进入⑦处，所以此处的溶液浓度应稍低于外界蔗糖溶液。(4)将已发生质壁分离的植物细胞置于清水中，由于细胞液浓度高于外界的清水浓度，细胞渗透吸水，液泡体积变大。(5)用显微镜观察植物细胞的质壁分离过程中，由于细胞渗透失水，液泡体积逐渐变小，液泡颜色变深，细胞壁与原生质层分离，细胞核位于原生质层内，不会看到液泡颜色变浅现象。
[答案] (1)质壁分离 渗透失水
(2)细胞膜 原生质层
(3)蔗糖溶液 略小于0.3 g/mL
(4)变大 渗透吸水 (5)C
12．将洋葱鳞片叶的紫色外表皮细胞分别浸入等量蒸馏水、0.3 mol/L蔗糖溶液、0.5 mol/L KNO3溶液中，观察液泡的体积随时间的变化，结果如甲图所示：
甲 乙
(1)甲图曲线1、2、3中，表示在0.3 mol/L蔗糖溶液中的是__________，由于细胞壁的伸缩性比原生质层的伸缩性小，植物细胞会发生__________现象。
(2)若甲图曲线3中e～f段的细胞如乙图所示，Ⅰ处是________(填溶液)，若甲图曲线2中b～c段的细胞如乙图所示，则Ⅰ、Ⅱ两处的溶液浓度的大小比较：Ⅰ________Ⅱ(填“<”“＝”或“>”)。
(3)简要分析甲图中曲线2、3的差异的原因：
______________________________________________________
______________________________________________________
______________________________________________________
______________________________________________________。
[答案] (1)3 质壁分离 (2)蔗糖溶液 <
(3)蔗糖不能透过细胞膜，而K＋和NO被吸收进入细胞，导致细胞液浓度变大，当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，细胞吸水，所以在KNO3溶液中，细胞发生质壁分离后会自动复原，从而造成曲线2、3的差异
[等级过关练]
13．在“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察(如下图所示)。下列有关叙述正确的是( )
A．第一次观察时容易看到紫色大液泡和较大的无色细胞质基质区域
B．第二次观察时可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处
C．吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体，以免污染镜头
D．为了节约实验时间，通常可以省略第一次显微观察步骤
B [第一次观察时由于未滴加蔗糖溶液，细胞还没有发生质壁分离，只能看到紫色大液泡，故A错误；第二次观察时滴入少量的蔗糖溶液，细胞开始发生质壁分离，可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处，故B正确；吸水纸的主要作用是吸引蔗糖溶液从盖玻片的一侧流到另一侧，使全部洋葱鳞片叶浸润在蔗糖溶液中，C错误；第一次显微镜观察是为了获得实验前的现象，以便于和实验中的现象变化作对比，因此不可省略，故D错误。]
14．为探究植物A能否移植到甲地生长，某生物研究性学习小组通过实验测定了植物A细胞液的浓度，实验结果如下表。为保证植物A移植后能正常生存，则甲地土壤溶液的浓度应( )
浓度(mol/L)
0.15
0.2
0.25
0.3
质壁分离状态
不分离
刚分离
显著分离
显著分离
A．≤0.15 mol/L B．≤0.2 mol/L
C．≥0.2 mol/L D．≥0.3 mol/L
A [当植物细胞液的浓度小于周围土壤溶液的浓度时，细胞会失水发生质壁分离，植物将不能正常生存。由表中信息可知，该植物细胞液的浓度介于0.15 mol/L和0.2 mol/L之间。因此，为保证植物移植后能正常生存，甲地土壤溶液的浓度应≤0.15 mol/L。]
15．以紫色洋葱鳞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X和Y表示(如图)，在处理时间相同的前提下( )
A．同一细胞用不同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越小，则紫色越浅
B．同一细胞用不同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越大，则所用蔗糖溶液浓度越高
C不同细胞用相同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越小，则越易复原
D．不同细胞用相同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越大，则细胞的正常细胞液浓度越高
D [同一细胞用不同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越小，表示失水越多，质壁分离越明显，紫色越深，X/Y值越大，失水越少，所用蔗糖溶液浓度越小，故A、B错误；不同细胞用相同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越小，表示失水越多，越不易复原，故C错误；而X/Y值越大，表示该
细胞失水越少，则该细胞的正常细胞液浓度越高，故D正确。]
16．根据“质壁分离和复原实验”回答下列问题：
(1)实验室一般选用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞作为实验材料，其原因是_________________________________________________。
细胞在清水中发生质壁分离的复原过程中，吸水能力逐渐__________(填“增强”或“减弱”)。质壁分离中的原生质层指的是______________________________。
(2)某同学将同一马铃薯块茎切成4根粗细相同、长为5 cm的条，再将这4根马铃薯条分别放在不同浓度KNO3溶液中，30 min和4 h后测量每一根的长度，结果如图所示：
四组实验中，能够观察到细胞质壁分离和质壁分离自动复原过程的是__________组，d组4 h后细胞外的KNO3溶液的浓度将__________(填“升高”或“降低”)。
[解析] (1)紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞作为质壁分离及复原的实验材料原因是该细胞含有紫色的中央大液泡，便于观察，当外界溶液大于细胞液的浓度时，植物细胞原生质层和细胞壁会发生质壁分离。
(2)a条马铃薯的初始长度为5 cm，放在20 g·L－1的KNO3溶液中，细胞通过渗透作用吸水，使得长度大于初始的5 cm，b条马铃薯在30分钟时，长度小于5 cm，说明细胞渗透失水，发生质壁分离，但由于细胞能主动吸收K＋和NO离子，使得细胞液浓度大于外界溶液浓度，细胞开始吸水，故逐渐复原，c条马铃薯长度小于初始的5 cm，说明细胞质壁分离；d条马铃薯长度减小，说明细胞失水，浸泡液浓度降低。
[答案] (1)紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞为成熟的植物细胞，有大液泡且细胞液呈紫色便于观察 减弱 细胞膜和液泡膜以及两者之间的细胞质
(2)b 降低
