高中生物第三章细胞的代谢第二节第1课时扩散和渗透与动植物细胞的吸水和失水教案浙科版必修1文档格式.docx
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水分子通过膜的扩散。
（2）方向：
溶液浓度低的一侧→溶液浓度高的一侧（或水分子由相对较多的一侧→相对较少的一侧）。
（3）结果：
水分子进出平衡。
（4）实例
①红细胞吸水胀破与失水皱缩。
②植物细胞的质壁分离及质壁分离复原。
方法技巧 对渗透现象的分析
（1）图示
（2）原理分析
（3）上述装置图②中漏斗液面上升到一定程度后，不再升高的原理：
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率相等时，液面不再升高。
3．动物细胞的吸水和失水
（1）当细胞内外水分子的相对数相等时，细胞无变化。
（2）当细胞外水分子的相对数较多时，细胞胀破。
（3）当细胞外水分子的相对数较少时，细胞皱缩。
4．植物细胞的吸水和失水
（2）当细胞外水分子的相对数较多时，细胞膨胀。
（3）当细胞外水分子的相对数较少时，细胞质壁分离。
归纳总结 动、植物细胞均符合发生渗透作用的条件
细胞种类
具备条件
动物细胞
成熟植物细胞
半透膜
细胞膜
原生质层（细胞膜、液泡膜以及两者之间的细胞质）
浓度差
细胞质与外界溶液
细胞液与外界溶液
例1 如图1所示的甲、乙、丙三个渗透装置中，三个漏斗颈的内径相等，漏斗内盛有浓度相同的蔗糖溶液，且漏斗内液面高度相同，漏斗口均封以半透膜，置于同一个水槽的清水中。
三个渗透装置的半透膜的面积和所盛蔗糖溶液的体积不同，如下表所示。
装置编号
甲
乙
丙
半透膜面积
S
S/2
蔗糖溶液体积
T
2T
图2中曲线1、2、3表示漏斗液面高度随时间的变化情况。
则曲线1、2、3与甲、乙、丙三个装置的对应关系是（ ）
A．1—丙；
2—甲；
3—乙B．1—乙；
3—丙
C．1—甲；
2—乙；
3—丙D．1—丙；
3—甲
答案 A
解析 甲、乙漏斗内盛有的是浓度相同的蔗糖溶液且体积相同，置于同一个水槽的清水中，故甲、乙漏斗液面高度最终一样高，甲的半透膜面积是乙的两倍，达到同一高度所需时间更短，甲对应曲线2，乙对应曲线3，则丙对应曲线1。
易错警示 有关渗透作用的三个误区
（1）半透膜两侧的水分子进行的是双向运动，而不是单向运动，观测到的现象是由双向水分子运动的差别所导致的液面改变。
（2）当半透膜两侧的溶液达到平衡时，是指两侧的水分子运动达到平衡，而两侧溶液的浓度并不一定相同，两侧的液面高度也不一定相同。
（3）水分子通过半透膜由低浓度溶液向高浓度溶液扩散。
此处的浓度指的是物质的量浓度，是单位体积中微粒的多少，不是质量分数。
例2 （2017·
浙江4月学考）将家兔红细胞置于不同浓度的溶液中，水分子跨膜运输示意图如下（箭头方向表示水分子的进出，箭头粗细表示水分子进出的多少）。
下列叙述正确的是（ ）
A．一段时间后，甲细胞会发生质壁分离
B．能发生渗透作用的是甲细胞和丙细胞
C．光学显微镜下可观察到乙细胞有水分子的进出
D．若将甲、乙和丙细胞同时分别置于蒸馏水中，甲细胞先破裂
答案 B
解析 实验材料用的是家兔细胞，动物细胞不存在细胞壁，不会发生质壁分离，故A错误；
光学显微镜下看不到水分子的进出，故C错误；
甲、乙、丙都来自该家兔的红细胞，浓度应该相同，如果放入蒸馏水中应同时破裂，故D错误；
渗透作用的条件之一是具有浓度差，故选B。
二、观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原
1．实验原理
（1）成熟的植物细胞构成渗透系统可发生渗透作用。
（2）当细胞液浓度<
外界溶液浓度时，细胞失水，发生质壁分离；
当细胞液浓度>
外界溶液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。
2．实验步骤
3．实验现象及分析
（1）质壁分离的表现
①宏观上：
植物由坚挺→萎蔫
②微观上：
质壁分离
（2）质壁分离的原因
①内因：
a.原生质层具有半透性
b．细胞渗透失水
c.
②外因：
外界溶液浓度大于细胞液浓度
4．实验结论
成熟植物细胞能与外界溶液发生渗透作用，当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水；
当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水。
实验拓展 质壁分离及质壁分离复原实验的应用
（1）判断成熟植物细胞的死活
待测成熟植物细胞＋一定浓度的蔗糖溶液
（2）测定成熟植物细胞液浓度
待测细胞＋一系列浓度梯度的蔗糖溶液
细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的蔗糖溶液的浓度之间。
（3）比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度
不同成熟植物细胞＋同一浓度的蔗糖溶液
刚刚发生质壁分离时所需时间的比较―→比较细胞液浓度（判断质壁分离速率）。
（4）比较未知浓度溶液的浓度大小
同一植物的相同成熟细胞＋未知浓度的溶液
镜检记录刚刚发生质壁分离所需时间―→比较所用时间长短―→判断溶液浓度的大小（时间越短，未知溶液的浓度越大）。
（5）验证原生质层和细胞壁伸缩性大小
成熟植物细胞＋蔗糖溶液
发生质壁分离―→细胞壁伸缩性小于原生质层伸缩性。
（6）鉴别不同种类的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液）
同一植物的相同成熟细胞＋不同种类溶液
（7）质壁分离复原需要将发生质壁分离的植物细胞再置于低浓度的溶液或清水中，但如果所用溶液为葡萄糖、KNO3、NaCl、尿素、乙二醇等，质壁分离后因细胞主动或被动吸收溶质微粒而使细胞液浓度增大，植物细胞会吸水引起质壁分离后的自动复原。
例3 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溶胶区域
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
解析 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，较易观察到的是紫色的大液泡，由于此时液泡占整个细胞体积的比例较大，因此观察到的无色的细胞溶胶区域应较小，A项错误；
第二次观察时已经通过引流法使紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞浸润在蔗糖溶液中，可以发现首先从细胞的角隅处开始发生质壁分离，B项正确；
吸水纸的主要作用是吸引蔗糖溶液或清水，使溶液浸润整个标本，C项错误；
第一次显微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进行前后对照，因此不能省略，D项错误。
思维启迪 本实验成功的关键
（1）注意材料的选择：
必须选用活的，且含有大液泡的成熟植物细胞。
洋葱鳞片叶表皮细胞的细胞液为紫色，易于观察，是最佳的实验材料。
（2）使用蔗糖溶液的浓度要适宜：
浓度过小，质壁分离现象不明显，影响观察；
浓度过大，会使细胞在短时间内因失水过多而死亡，无法观察质壁分离复原。
例4 如图是某同学用洋葱紫色鳞片叶表皮细胞做“植物细胞的质壁分离及复原”的实验中所观察到的细胞图，下列叙述正确的是（ ）
A．图中1、2、6组成部分具有选择透性
B．图中细胞处于质壁分离状态，此时6处的浓度一定大于7处的浓度
C．图中1是细胞壁，6中充满了外界溶液
D．图中7是细胞液，在细胞发生质壁分离过程中，其颜色逐渐变浅
答案 C
解析 图中结构1为细胞壁，2为细胞膜，3为细胞核，4为液泡膜，5为细胞质，6为外界溶液，7为细胞液。
其中2、4和5组成部分具有选择透性；
图中的细胞可能处于质壁分离状态，可能处于质壁分离复原状态，也可能处于动态平衡状态；
在发生质壁分离过程中，细胞液颜色逐渐变深。
易错警示 当细胞处于质壁分离状态时，原生质层两侧的溶液浓度大小无法确定，可能为6处>
7处、6处<
7处、6处＝7处。
1．（2017·
杭州期中）哺乳动物红细胞在不同浓度溶液中的形态变化如图，下列分析中不正确的是（ ）
A．动物细胞的细胞膜相当于半透膜
B．外界溶液浓度大于细胞质浓度时细胞失水皱缩
C．外界溶液浓度小于细胞质浓度时细胞吸水但不会胀破
D．外界溶液浓度等于细胞质浓度时水分进出平衡
解析 动物细胞的细胞膜相当于半透膜，A正确；
外界溶液浓度大于细胞质浓度时细胞失水皱缩，B正确；
外界溶液浓度小于细胞质浓度时细胞吸水，若细胞吸水过多则会胀破，C错误；
外界溶液浓度等于细胞质浓度时水分进出平衡，D正确。
2．紫色洋葱表皮细胞发生质壁分离后，在显微镜下观察到的正确图示应为（ ）
解析 发生质壁分离后其液泡紫色应加深（细胞核应位于液泡外、质膜以内），如C选项所示。
3.在“观察洋葱表皮细胞质壁分离及质壁分离复原”的活动中，某同学在显微镜下观察到紫色洋葱表皮细胞正处于如图所示的状态。
A．图中细胞一定在质壁分离
B．图中①表示质膜
C．本实验没有对照
D．图中②的体积可能在变大
答案 D
解析 图示细胞既可能处于质壁分离过程，也可能处于质壁分离复原过程；
图中①为细胞壁；
本实验可形成分离前后的自身对照。
4．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，那么它们三者之间水分渗透的方向表示正确的是（ ）
解析 细胞液浓度越高，吸水能力越强，故选C。
5．（2017·
北仑区校级期中）下列关于渗透作用的应用，叙述正确的是（ ）
A．将红细胞、变形虫细胞放在清水中会出现破裂现象
B．果脯在腌制中慢慢变甜，是细胞主动吸收糖分的结果
C．腌制的蔬菜之所以不容易变质是因为蔬菜脱水后含水量少，从而代谢缓慢
D．质壁分离的过程中植物细胞吸收水分的能力逐渐增强
解析 将红细胞放在清水中，红细胞会因吸水而出现破裂现象，而变形虫细胞放在清水中不会出现破裂现象，A错误；
果脯在腌制中慢慢变甜，是细胞失水过多而死亡，糖分进入细胞的结果，B错误；
腌制的蔬菜之所以不容易变质是因为蔬菜表面的微生物因失水过多而死亡，从而使蔬菜变质速度缓慢，C错误；
质壁分离的过程中植物细胞失水越来越多，细胞液浓度逐渐增大，导致细胞吸收水分的能力逐渐增强，D正确。
[基础达标]
1．下列现象属于渗透作用的是（ ）
①水分子通过植物细胞的细胞壁
②水分子或其他溶剂分子通过细胞膜
③蔗糖分子通过细胞壁
④水分子或其他溶剂分子通过液泡膜
⑤水分子或其他溶剂分子通过原生质层
A．①②③B．③④⑤
C．②④⑤D．①③⑤
解析 水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散叫渗透作用。
2．在质壁分离和复原过程中，洋葱鳞片叶表皮细胞的吸水能力变化示意图正确的是（ ）
解析 在植物细胞质壁分离过程中，细胞不断失水，细胞液浓度不断升高，则细胞吸水能力逐渐增强，失水能力逐渐减弱；
而在质壁分离复原过程中，细胞不断吸水，细胞液浓度逐渐降低，细胞的吸水能力减弱，失水能力增强。
3．在高浓度的蔗糖溶液中，下列细胞的细胞膜会与细胞壁发生分离的是（ ）
A．蛙的红细胞B．牛的肌细胞
C．兔的肝细胞D．洋葱的紫色外表皮细胞
解析 能发生质壁分离的细胞首先要具有细胞壁，蛙的红细胞、牛的肌细胞、兔的肝细胞都是动物细胞，没有细胞壁；
洋葱的紫色外表皮细胞具有细胞壁，且含有大的液泡，细胞液呈紫色，是观察质壁分离的理想实验材料。
4．当根尖成熟区表皮细胞的浓度大于土壤溶液的浓度时，水分子的运动情况是（ ）
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
解析 根据渗透作用原理，当外界溶液浓度高于细胞液浓度时，细胞渗透失水，反之细胞吸水，即水分子由低浓度区域进入高浓度区域。
在细胞渗透作用过程中，水分子的流动是双向的，由于单位时间内进出细胞的水分子数目不相等，从而使得细胞表现为吸水和失水。
浙江瑞安期中）紫色洋葱鳞片叶外表皮浸润在一定浓度的蔗糖溶液中，1min后进行显微观察，结果如下图。
A．图中L是细胞壁，M是细胞质，N是细胞液
B．M中的溶液浓度等于蔗糖溶液浓度
C．M的颜色变深与原生质层的选择透过性有关
D．N空间的大小与L的伸缩性有关
解析 图示中L表示细胞壁，M表示液泡，N表示原生质层与细胞壁之间的空隙，里面填充的是蔗糖溶液，A项错误；
此图是1min后进行显微观察得到的，不能确定M中的溶液浓度等于蔗糖溶液浓度，B项错误；
M中色素是大分子化合物，不能透过原生质层，即液泡中颜色变深与原生质层的选择透过性有关，C项正确；
细胞失水越多，N空间越大，这与原生质层的伸缩性有关，D项错误。
6．在一个新鲜萝卜中挖一凹槽，在凹槽中放入浓盐水。
一段时间后，萝卜变软，凹槽中水分增多。
下列图示的实验与此实验原理差异最大的是（ ）
解析 选项A、C、D都是渗透吸水或失水的实例，而选项B为显色反应。
[能力提升]
7.在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中，某同学在视野中看到生活着的洋葱表皮细胞正处于如图所示的状态。
a、b表示该部位的溶液浓度，由此可推测（ ）
A．a>
b，细胞渗透吸水
B．a＝b，渗透系统保持动态平衡
C．a<
b，细胞渗透失水
D．上述三种情况都有可能
解析 该细胞可能正处于质壁分离过程中，也可能正处于质壁分离后的动态平衡过程中，也可能正处于发生质壁分离复原的过程中。
8．如图甲和乙分别是两种状态下的植物细胞。
下列相关叙述中错误的是（ ）
A．图甲→图乙是质壁分离形成的过程，该过程中细胞需要失水
B．图甲状态的出现，说明细胞壁和原生质层的伸缩性不同
C．将成熟的植物细胞置于一定浓度的KNO3溶液中，会自动发生图甲→图乙过程
D．根尖处只有成熟区的细胞才会发生图甲→图乙的变化
解析 图甲细胞处于质壁分离状态，图甲→图乙是质壁分离复原的过程，该过程中细胞要吸水，A项错误；
植物细胞发生质壁分离，内因是植物细胞的细胞壁伸缩性小于原生质层，B项正确；
由于植物细胞可以吸收K＋和NO
，所以在一定浓度的KNO3溶液中会发生植物细胞质壁分离自动复原的现象，C项正确；
根尖中只有成熟区的细胞才具有中央大液泡，所以只有该处的细胞才会发生质壁分离及复原的现象，D项正确。
9．将大小相同的马铃薯去皮之后，分别置入不同浓度的蔗糖溶液，数小时后取出称其重量，增减的重量与蔗糖溶液的浓度关系如下图。
据图判断，马铃薯细胞液浓度与下列哪项最为接近（ ）
A．0.4B．0.8
C．1.0D．1.6
解析 马铃薯块茎细胞在蔗糖浓度为0.4、0.8的溶液中吸水，重量增加。
在蔗糖浓度为1.2、1.6、2.0的溶液中失水，重量减少，故马铃薯块茎细胞的细胞液浓度在0.8～1.2之间，故C项正确。
10．把数条5cm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
解析 在0.10M蔗糖溶液中马铃薯细胞吸水膨胀。
11.如图为显微镜下某植物细胞在质量分数为30%蔗糖溶液中的示意图。
下列叙述中错误的是（ ）
A．若将细胞置于清水中，a仍保持不变
B．若该细胞处于质量分数为40%蔗糖溶液中，b/a的值将变小
C．b/a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
解析 因为细胞壁的伸缩性很小，故若将该细胞置于清水中，a仍将保持不变；
若在质量分数为40%蔗糖溶液中，与图示相比，a不变，但因失水更多而b变小，所以b/a的值将变小，可见b/a的值能表示细胞失水的程度；
图中a表示的是细胞长度，但b表示的并不是液泡的长度，而是失水后的质膜及其以内部分的长度。
12．在保持细胞存活的条件下，蔗糖溶液浓度与萝卜条质量变化的关系如图。
若将处于B浓度溶液中的萝卜条移入A浓度溶液中，则该萝卜条的质量将（ ）
A．不变B．增大
C．减小D．先增后减
解析 由题图可知：
在保持细胞存活的条件下，萝卜条由B浓度溶液移入A浓度溶液，萝卜条质量将增大。
13．某校研究性学习小组利用如下实验材料做相关实验，请分析回答下列问题：
（1）用上述材料进行质壁分离实验，应选择的最佳实验材料是________（填序号）。
（2）在观察质壁分离实验中，将取自同一材料同一区域的三个细胞分别放在A、B、C三种不同浓度的蔗糖溶液中，实验结果分别如下图1、2、3所示，这三种蔗糖溶液的浓度由大到小依次是________＞________＞________。
（用字母表示）
（3）将图3细胞放入________中，细胞能由图3状态恢复成图1的状态，此过程称为________________。
答案
（1）①
（2）C B A （3）清水 质壁分离复原
解析
（1）紫色洋葱鳞片叶的表皮细胞具有大液泡，在较高浓度的外界溶液中可以发生质壁分离，紫色液泡便于观察。
（2）当蔗糖溶液浓度高于细胞液浓度时，细胞渗透失水，会导致质壁分离，而且蔗糖溶液浓度越高，细胞失水越多，质壁分离越明显；
当蔗糖溶液浓度小于或等于细胞液浓度时，细胞不会发生质壁分离。
据图可知，蔗糖溶液浓度的大小关系是C＞B＞A。
（3）将发生质壁分离的活细胞放入清水中后，细胞会发生渗透吸水，最终完成质壁分离复原。
14．将新鲜萝卜切削成酒杯形，放在两个烧杯中，如图所示。
萝卜的内外有两种液体，只知道其中一种是清水，另一种是30%的蔗糖溶液，开始时两个液面等高。
一段时间以后，液面变化如图所示。
请回答下列问题：
（1）液体A是________________，液体B是________。
（2）图乙中C处的细胞正处于__________状态，此时它的细胞液浓度应该比B溶液的浓度________（填“高”或“低”）。
（3）图乙中D处的细胞正处于________状态，此时它的细胞液浓度应该比A溶液的浓度________（填“高”或“低”）。
（4）萝卜细胞的原生质层包括________________________________________________。
通过上述现象说明萝卜细胞的原生质层相当于____________________。
答案
（1）30%的蔗糖溶液 清水
（2）吸水 高 （3）失水（或质壁分离） 低 （4）细胞膜、液泡膜以及二者之间的细胞质 半透膜
解析
（1）由于A、B开始时液面等高，一段时间后A的液面升高，说明液体A浓度高于细胞液，从细胞液中吸取水分，所以液体A应为30%的蔗糖溶液，液体B为清水。
（2）图乙中C处的细胞处于清水中，所以会吸水，细胞液浓度高于清水。
（3）图乙中D处的细胞处于30%的蔗糖溶液中，细胞液浓度低于蔗糖溶液浓度，所以表现为失水。
（4）萝卜细胞的原生质层包括细胞膜、液泡膜以及二者之间的细胞质，也就是水分子从细胞外运输到细胞液要经过的结构，它相当于半透膜。
15．如图为某同学进行某实验的基本操作步骤，请回答以下问题：
（1）你认为他做该实验的目的是___________________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）B步骤主要观察紫色洋葱鳞片叶表皮细胞中紫色__________的大小及___________的位置。
（3）该实验在B、D、F三者之间形成了自身对照，其中B、D之间属于实验组的是________组，在D、F之间属于对照组的是________组。
（4）该同学通过多次做实验，得出的体会是在两次低倍镜观察之间不宜停留过长时间，否则会导致实验失败，你认为最合理的解释是____________________________________。
（5）若改用小麦的根毛细胞进行上述实验，由于观察的细胞无色透明，为了取得更好的观察效果，调节显微镜的措施是_________________________________________________________
（6）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：
______________________________________________________________________________
答案
（1）观察植物细胞的质壁分离与复原（或探究植物细胞在什么情况下会失水和吸水，或证明原生质层相当于一层半透膜等）
（2）（中央）液泡 原生质层 （3）D D （4）细胞长时间处于高渗溶液中会导致死亡 （5）缩小光圈或换平面反光镜 （6）探究蔗糖溶液浓度对洋葱表皮细胞质壁分离和复原的影响
解析 该实验的目的是观察植物细胞的质壁分离和复原。
B步骤主要是观察紫色液泡的大小及原生质层与细胞壁的位置。
在蔗糖溶液中，成熟植物细胞发生渗透失水，导致其发生质壁分离；
若停留时间过久，细胞会因过度失水而使原生质层脱水变性失去活性，导致细胞死亡，无法再做细胞质壁分离复原实验。
该实验属于自身对照实验（即实验在同一研究对象上进行，是实验前后之间的对照）。
滴加蔗糖溶液的对象组（步骤D），在质壁分离实验（B、D之间）中属于实验组，在质壁分离复原（D、F之间）实验中属于对照组。
由于要观察的细胞无色透明，若视野太明亮，则不易看清楚，所以要将视野调得暗一些，即缩小光圈或换平面反光镜。
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