学年高中生物苏教版必修1教学案第三章 第三节 第2课时 探究植物细胞的吸水和失水 Word版含答案Word格式.docx

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（3）当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，植物细胞一定会发生质壁分离（×

（4）植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成，相当于半透膜（×

2．下列现象属于渗透作用的是（　　）

A．水通过细胞壁　B．蔗糖通过细胞壁　C．水通过细胞膜

解析：

选C　渗透作用指的是水分子等溶剂分子通过细胞膜的自由扩散。

3．组成洋葱表皮细胞的原生质层的生物膜包括（　　）

①细胞膜　②细胞质　③溶酶体膜　④液泡膜

A．①②B．①④C．②③

选B　原生质层包括细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质。

因此组成洋葱表皮细胞的原生质层的生物膜包括细胞膜和液泡膜。

4．紫色洋葱表皮细胞发生质壁分离后，在显微镜下观察到（　　）

选C　色素存在于液泡中，随着失水增多，细胞液浓度增大，紫色变深。

核心要点

渗透及渗透作用的验证

1．渗透实验的典型装置

（1）条件：

具有半透膜，且半透膜两侧溶液具有浓度差。

对于漏斗型而言，漏斗内的溶液浓度大于外界溶液，即S1溶液浓度＞S2溶液的浓度。

（2）结果（实验现象）：

S1溶液液面上升，S2溶液液面下降，漏斗内外的高度差是Δh。

（3）结果分析：

①因S1溶液浓度＞S2溶液的浓度，即单位体积的S1溶液中水分子数少于S2溶液中的水分子数，导致水分子从S2溶液进入S1溶液中的较多，产生Δh，但最终进出半透膜的水分子会达到动态平衡。

②当通过半透膜的水分子达到动态平衡时，因为存在液面差，所以半透膜两侧溶液浓度并不相等。

2．细胞渗透系统的组成

项目

动物细胞

成熟植物细胞

半透膜

细胞膜

原生质层

浓度差

外界溶液与细胞质浓度比较

外界溶液与细胞液浓度比较

结果

高渗溶液

细胞失水皱缩

细胞质壁分离

等渗溶液

细胞状态不变

低渗溶液

细胞吸水膨胀

细胞质壁分离复原

[名师点拨]

（1）使用长颈漏斗或U形管的优点是管径小，液体量的变化能够显示明显，易于观察。

（2）一般是长颈漏斗内装高渗溶液且溶质分子不能通过半透膜。

（3）操作开始时半透膜两侧的溶液要保持液面相平。

3．质壁分离与质壁分离复原

（1）发生的结构基础

①原生质层相当于半透膜，与半透膜不同的是原生质层具有选择透过性。

②外界溶液与细胞液之间浓度大小的比较有三种情况，分别是大于、等于和小于，对应的外界溶液依次称为高渗、等渗和低渗溶液。

（2）原因及观察指标分析

质壁分离

质壁分离复原

内因

原生质层的伸缩性大，细胞壁的伸缩性小

外因

外界溶液的浓度大于细胞液的浓度

外界溶液的浓度小于细胞液的浓度

观察

指标

个体

坚挺→萎蔫

萎蔫→坚挺

细胞

①原生质层与细胞壁分离

②液泡由大变小

③液泡颜色由浅变深

①原生质层与细胞壁分离复原，相互贴近

②液泡由小变大

③液泡颜色由深变浅

（3）实验操作流程

（4）数学模型的建构

①曲线A表示质壁分离后又复原：

ab表示质壁分离，bc表示质壁分离复原，如放在一定浓度的乙二醇或KNO3溶液中就会发生该变化。

②曲线B表示质壁分离：

如紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞放入0.3g/mL的蔗糖溶液中的细胞变化。

[名师点拨]　本实验中的对照设置

本实验中的对照属于自身对照。

显微镜观察了三次，第二次（质壁分离）与第一次（正常植物细胞）形成对照，第三次（质壁分离复原）与第二次形成对照。

[思考探究]

（1）质壁分离与质壁分离复原的实验原理是什么？

提示：

①原生质层相当于半透膜。

②细胞液与外界溶液之间存在浓度差。

③原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大。

（2）为什么选用紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞？

因为其液泡是紫色而且大，便于观察。

（3）为什么选用0.3g/mL的蔗糖溶液进行实验？

能不能使用更高浓度的蔗糖溶液进行

实验？

用0.3g/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；

质壁分离后放入清水或蒸馏水中能够发生质壁分离复原。

若浓度过高，质壁分离速度快，细胞会因失水过多而死亡，不能再进行质壁分离复原。

[题组冲关]

1．下图一中a、b、c为不同浓度的同种溶液，图二是一段时间后装置1与装置2的液面高度变化曲线，a、b起始液面高度均为h。

则图一中a、b、c浓度的关系是（　　）

A．a>

b>

c　　　　　　　　　B．c>

a

C．b>

a>

cD．c>

b

选D　图二中a、b液面高度都下降，说明装置1、2中的水分渗出，c浓度最高；

b下降比a下降更快更多，说明b与c的浓度差更大，b浓度最低。

2．下图为某学生所进行实验的基本操作步骤，下列相关叙述错误的是（　　）

A．②步骤是观察细胞质的大小及细胞壁的位置

B．⑤步骤滴加的是清水

C．该实验是观察植物细胞的质壁分离与复原

D．实验前后的处理形成了自身对照

选A　步骤②是在显微镜下观察液泡的大小和原生质层的位置；

步骤③是进行质壁分离处理的实验操作；

步骤⑤是进行质壁分离复原处理的实验操作，一侧滴加的是清水，另外一侧用吸水纸引流，使得细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中的水分就透过原生质层进入到细胞液中，液泡逐渐变大，整个原生质层就会慢慢地恢复成原来的状态，既发生了质壁分离复原；

步骤④、⑥分别是观察质壁分离和质壁分离复原的现象，与步骤②观察的现象形成前后对照。

植物细胞质壁分离和复原实验的拓展应用

外界溶液

结论

应用1

判定成熟植物细胞是否有活性

待测成熟植物细胞

较高浓度的蔗糖溶液

发生质壁分离

活细胞

不发生质壁分离

死细胞

应用2

测定细胞液浓度范围

待测细胞

一系列浓度梯度的蔗糖溶液

未发生质壁分离与刚发生质壁分离

细胞液的浓度处于两者浓度之间

应用3

比较不同植物细胞的细胞液浓度

不同植物细胞

同一浓度蔗糖溶液

发生质壁分离时间的长短

时间越短细胞液浓度越小

应用4

鉴别蔗糖溶液和硝酸钾溶液

A溶液

只发生质壁分离

A是蔗糖溶液

B溶液

质壁分离后复原

B是硝酸钾溶液

应用5

比较未知溶液浓度大小

同一植物的细胞

未知浓度的溶液

刚发生质壁分离所需时间的长短

时间越短，未知溶液的浓度越大

应用6

验证原生质层和细胞壁的伸缩性大小

成熟的植物细胞

一定浓度的溶液

细胞壁的伸缩性小于原生质层的

细胞壁伸缩性等于或大于原生质层的

[题组冲关]

1．某植物体三个相邻细胞，细胞液浓度为a>

c，则三个细胞之间水分渗透的方向表现是（　　）

选C　渗透作用过程中水分子表现为由低浓度溶液到高浓度溶液，所以b→a，c→b，c→a。

2．质壁分离和复原实验可以说明或证明（　　）

①植物细胞的死活；

②原生质层的伸缩性比细胞壁伸缩性大；

③当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞渗透失水，反之，细胞则渗透吸水；

④原生质层具有选择透过性；

⑤细胞壁的主要成分是纤维素

A．①③④⑤　　　　　　　B．①②③④

C.②③④⑤D．①④⑤

选B　质壁分离和复原实验可以证明②、③，说明原生质层具有选择透过性，从而可以判断细胞的死活；

质壁分离与复原实验与细胞壁有关，但不能说明细胞壁的组成成分。

一、选择题

1．把哺乳动物成熟的红细胞置于清水中是获取细胞膜的最佳方法，根据渗透作用的原理，请分析在此过程中，细胞的吸水能力的变化情况是（　　）

A．逐渐增强　　　　　　　B．逐渐降低

C．保持不变D．先升高后降低

选B　成熟红细胞放到清水中吸水，吸水过程中细胞质基质浓度下降，因此其吸水能力下降。

2．在“探究植物细胞的吸水和失水”的实验中，常用紫色洋葱做材料，这是因为（　　）

A．细胞液呈紫色便于观察B．细胞膜呈紫色便于观察

C．液泡有机物多便于观察D．紫色洋葱容易质壁分离

选A　紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞内液泡中的细胞液呈紫色，细胞质无色，便于观察。

3．假药亮菌甲素注射液，其溶剂二甘醇进入人体后导致急性肾衰竭，临床上用血液透析治疗。

血透机工作原理如图，所用的透析管膜应具有的特点是（　　）

A．全透性B．半透性

C．膜上有载体蛋白D．允许蛋白质通过

选B　利用血透机进行血液透析的目的是使血液中的代谢废物排出体外，而人体中的代谢废物属小分子物质，而对于人体比较重要的大分子不能通过，所以透析管膜应具有半透膜性质；

透析管膜是人工膜，膜上没有载体蛋白。

4．洋葱内表皮细胞液浓度很高，但却不是紫色的。

取洋葱内表皮细胞制成临时装片，从盖玻片一侧滴入添加了含红墨水的质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液，另一侧用吸水纸吸引，重复几次后进行观察。

观察到的实验结果及分析正确的是（　　）

A．细胞发生质壁分离，红色部分为液泡的细胞液

B．细胞发生质壁分离，无色部分为原生质层与细胞壁之间的外界溶液

C．视野中红色部分逐渐缩小，颜色逐渐加深

D．视野中无色部分逐渐缩小，浓度逐渐升高

选D　洋葱内表皮细胞的细胞液没有色素，颜色为无色，细胞发生质壁分离，红色部分为外界的含红墨水蔗糖溶液；

细胞发生质壁分离，无色部分为细胞膜以内的部分；

细胞发生质壁分离，原生质层与细胞壁分离，两者之间为外界溶液，红色部分逐渐扩大，颜色逐渐变浅；

细胞发生质壁分离，细胞失水，液泡体积减小，细胞液的浓度逐渐升高。

5.将紫色洋葱表皮细胞放入一定浓度的硝酸钾溶液中，某同学在视野中看到生活着的紫色洋葱表皮细胞正处于如右图所示状态，a、b表示该部位的溶液，不久该细胞又逐渐发生质壁分离复原。

关于该过程的说法，不正确的是（　　）

A．a为细胞液

B．细胞膜相当于半透膜

C．发生质壁分离复原，是因为K＋和NO

离子进入了细胞

D．原生质层包括液泡膜、细胞膜和两层膜之间的细胞质

选B　据图可知，a为细胞液，b为硝酸钾溶液；

图中的细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层，原生质层相当于半透膜；

洋葱表皮细胞可以吸收K＋和NO

，离子进入细胞后使细胞液浓度逐渐增大，最终导致发生质壁分离复原。

6．将同一植物的细胞分别放在0.3g/mL的蔗糖溶液、0.5g/mL的甘油溶液和清水中，测得细胞体积随时间的变化曲线如右图所示，则a、b、c依次代表（　　）

A．蔗糖溶液、甘油溶液、清水

B．甘油溶液、蔗糖溶液、清水

C．清水、蔗糖溶液、甘油溶液

D．清水、甘油溶液、蔗糖溶液

选D　细胞液浓度大于清水，所以植物细胞放入清水中吸水涨大，为曲线a；

细胞液浓度小于蔗糖溶液，所以植物放进去会失水皱缩，为曲线c；

由于植物会以自由扩散的形式吸收甘油溶液，所以开始细胞失水皱缩，之后复原，直到细胞内外浓度平衡为止，为曲线b。

7．将新鲜的苔藓植物叶片放入含有少量红墨水、浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液中，在显微镜下观察，细胞的状态如右图所示，此时部位①②的颜色分别是（　　）

A．①无色②绿色B．①红色②绿色

C．①红色②无色D．①红色②红色

选B　新鲜的苔藓植物叶片放入有少量红墨水、浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液中，细胞失水发生质壁分离过程；

由于细胞壁是全透性的，细胞膜具有选择透过性，红墨水中的溶质能穿过细胞壁不能穿过细胞膜，所以①处为红色；

②中含有叶绿体，所以为绿色。

8．用0.3g/mL的蔗糖溶液浸泡下列细胞，可能发生质壁分离的是（　　）

A．根尖分生区细胞B．根尖成熟区细胞

C．干燥的种子细胞D．小鼠的肝细胞

选B　细胞发生质壁分离的条件：

有细胞壁、有大液泡且细胞液浓度小于外界溶液浓度的活细胞。

满足这些条件的细胞只有根尖成熟区细胞。

根尖分生区细胞和干燥的种子细胞内无大液泡，小鼠的肝细胞无细胞壁。

二、非选择题

9．成熟的植物细胞具有大液泡，可与外界溶液构成渗透系统进行渗透吸水或渗透失水。

下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：

（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________b。

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________b。

（2）图丙中相当于图甲中c结构的是________（填序号），结构②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________。

（填选项）

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

图丙中①～⑤分别是细胞壁、细胞壁与原生质层间的间隙、细胞膜、细胞质、液泡膜。

图甲中c是半透膜。

（1）当a液浓度小于b液浓度时，水由a进入b，导致图甲漏斗液面上升；

随着水分的渗透，半透膜两侧液体浓度差减小，漏斗中溶液吸水速率下降；

当液面不再上升时，由于要维持液面的高度差，c两侧浓度大小是a小于b。

（2）原生质层包括细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质；

处于质壁分离状态的细胞如果液泡继续变小，则外界浓度大于细胞液浓度，如液泡大小不变，则外界浓度等于细胞液浓度，如液泡逐渐变大，则外界浓度小于细胞液浓度；

由于细胞壁是全透性的，质壁分离时，细胞壁和原生质层之间充满了外界溶液。

答案：

（1）小于　下降　小于

（2）③④⑤　外界溶液　D

10．下图为某学生进行某实验的基本操作步骤，请回答下列有关问题：

（1）你认为他做该实验的目的是________________________________________________。

（2）B步骤主要观察洋葱鳞片叶表皮细胞中紫色____________的大小以及____________的位置。

（3）请描述C步骤的操作方法：

______________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）某学生在F步骤观察时，发现质壁分离不能复原，最可能的原因是____________

_______________________________________________________________________。

（5）通过实验发现，蔗糖溶液浓度不适宜会造成实验失败。

请据此拟定一个相关的研究课题：

________________________________________________________________________

（1）通过观察植物细胞的吸水和失水，观察质壁分离与复原。

（2）紫色的色素在液泡中，正常植物细胞原生质层紧贴细胞壁。

（3）C步骤是引流法：

从盖玻片的一侧滴入蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸吸引，重复几次。

（4）只有活细胞才能发生质壁分离及复原，若质壁分离时间过长，细胞失水过多而死亡。

（5）探究蔗糖溶液浓度对洋葱鳞片叶表皮细胞质壁分离和复原的影响。

（1）观察植物细胞的质壁分离与复原　

（2）液泡　原生质层　（3）从盖玻片的一侧滴入蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸吸引，重复几次　（4）质壁分离时间过长，细胞失水过多而死亡　（5）探究蔗糖溶液浓度对洋葱鳞片叶表皮细胞质壁分离和复原的影响

1．用半透膜制成的小袋，E、F体积相同，G体积较大。

开始时3个小玻璃管内的液面高度相同，且三种溶液的浓度关系为溶液甲<

溶液乙<

溶液丙，则1小时后，管e和管f的液面升降变化是（　　）

A．管e下降，管f下降　　　　B．管e下降，管f上升

C．管e上升，管f上升D．管e上升，管f下降

选A　由于三种溶液的浓度关系为溶液甲<

溶液丙，所以各管液面均下降。

2．将紫色洋葱鳞片叶表皮细胞浸润在0.3g/mL的蔗糖溶液中，1分钟后进行显微观察，结果如右图。

下列叙述错误的是（　　）

A．图中L是细胞壁，M是细胞质，N是液泡

B．将视野中的细胞浸润在清水中，原生质层会逐渐复原

C．实验说明细胞膜与细胞壁在物质透过性上存在显著差异

D．原生质层比细胞壁的伸缩性大

选A　图示细胞处于质壁分离状态，L是细胞壁，M是进入到细胞壁和细胞膜间的蔗糖溶液，不是细胞质。

3.右图为显微镜下紫色洋葱细胞在0.3g/mL蔗糖溶液中的示意图。

A．若将细胞置于清水中，a大小基本保持不变

B．观察b部分，紫色逐渐加深

C．b/a比值能表示细胞失水的程度

D．a、b分别表示细胞和液泡的长度

选D　由图可知a是细胞的长度，植物细胞有细胞壁，无论在清水中还是较高的蔗糖溶液中，其变化不会太大。

在0.3g/mL的蔗糖溶液中该细胞会发生质壁分离，原生质层收缩，液泡中的颜色加深。

b/a的比值越小细胞失水越多。

b代表的是原生质层长度而不是液泡长度。

4．关于“观察紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离和复原”实验的叙述，正确的是（　　）

A．原生质层的伸缩性和通透性均大于细胞壁

B．随着质壁分离的进行，液泡的颜色变浅

C．用盐酸处理表皮细胞，更容易观察到质壁分离现象

D．实验过程中，至少需要对装片进行三次观察并记录结果

选D　原生质层的伸缩性大于细胞壁，而通透性小于细胞壁。

随着质壁分离的进行，细胞由于失水导致细胞液浓度上升，液泡的颜色变深。

盐酸处理表皮细胞，细胞死亡，不能观察到质壁分离现象。

第一次观察原生质层紧贴细胞壁，第二次观察质壁分离，第三次观察质壁分离复原。

5．以洋葱表皮细胞为材料，分别用不同的溶液加以处理。

m时开始用不同溶液分别处理洋葱表皮细胞，n时再用清水处理之前被处理过的洋葱表皮细胞，测得洋葱表皮细胞原生质体体积的变化如图所示，下面说法正确的是（　　）

A．加入溶液后，发生d曲线的变化，则液泡的颜色逐渐变浅

B．对于a曲线加入溶液后，再用清水处理没有变化，证明细胞已经死亡了

C．发生b曲线变化，加入的溶液中溶质可能是尿素

D．c曲线表明经m时加入的溶液处理后细胞已死亡

选C　加入溶液后，发生d曲线的变化，表明细胞失水，则液泡的颜色逐渐变深；

a曲线表示加入溶液后细胞吸水，表示外界溶液浓度低于细胞液浓度，由于植物细胞存在细胞壁，限制了细胞的进一步吸水，故原生质体体积增加一段时间后不再变化；

如果溶液是尿素溶液，刚开始由于外界溶液浓度高于细胞液浓度，细胞失水，但尿素分子可以进入细胞内，故一段时间后，由于尿素进入导致细胞液浓度加大，细胞又开始吸水；

c曲线与b曲线相似，不能说明细胞已死亡。

6．质壁分离实验除了可以证明细胞能吸水和失水之外，还有多种用途。

下列各项中，质壁分离实验所不能证明的是（　　）

A．测定细胞液的浓度大小

B．原生质层相当于半透膜

C．水分子进出细胞的方式

D．测定细胞是否为活细胞

选C　质壁分离实验不能证明水分子进出细胞的方式。

7．当新鲜的洋葱表皮细胞在a浓度的蔗糖溶液中，刚好发生质壁分离现象，并且原生质层不再继续收缩时，对该洋葱表皮细胞进行下面处理可能使其复原的是（　　）

A．转入0.25a浓度的蔗糖溶液中

B．转入3a浓度的蔗糖溶液中

C．转入2a浓度的蔗糖溶液中

D．转入4a浓度的蔗糖溶液中

选A　对于发生质壁分离的植物细胞使其发生复原，通常是把其放入清水或浓度低于细胞液的溶液中。

8．为探究某植物生长调节剂对离体培养的成熟水杉细胞质壁分离的影响，将细胞分别移至不同的培养液中继续培养3天，结果如下表。

组别

培养液中另添加的成分

NaCl

植物生长调节剂

①

＋

－

部分细胞质壁分离

②

细胞正常，无质壁分离

③

注：

“＋”表示有添加，“－”表示无添加。

A．水杉细胞可与外界溶液发生渗透作用

B．NaCl为自变量，植物生长调节剂为因变量

C．质壁分离的水杉细胞液泡体积变小

D．植物生长调节剂对NaCl引起的水杉细胞质壁分离有抑制作用

选B　成熟水杉细胞具有相当于半透膜的原生质层，将其置于低浓度或高浓度溶液中，就会通过渗透作用吸水或失水。

据表格中实验处理可知，该探究实验的自变量是培养液中另添加的成分NaCl和植物生长调节剂，因变量是细胞是否发生质壁分离。

发生质壁分离时，由于外界溶液浓度高，细胞不断失水，导致液泡的体积变小。

由对照实验①②可得，植物生长调节剂对NaCl引起的水杉细胞质壁分离有抑制作用。

9.[实验探究]下图中甲、乙两图是渗透装置示意图，丙图是根毛细胞示意图，请根据甲、乙、丙三图（甲图是发生渗透作用的初始状态，乙图是发生了较长时间的渗透作用之后的状态）回答下列问题：

（1）比较甲图中①和②处溶液浓度的大小：

____________________。

丙图中④结构的名称为________________。

（2）若把根毛细胞放在0.3g/mL的蔗糖溶液中，它的液泡体积将会逐渐________（填“变大”“变小”或“不变”），吸水能力逐渐________（填“变大”“变小”或“不变”）。

（3）若把根毛细胞先放在质量分数为8%的盐酸中一段时间后，再放在0.3g/mL的蔗糖溶液中，根毛细胞会发生质壁分离吗？

________，为什么？

__________________________

（4）土壤中的矿质元素离子以________________方式进入根毛细胞，该方式需要能量和__________________。

（1）据乙图漏