（2）验证渗透作用发生的条件
①具有半透膜
②具有浓度差
（1）对农作物的合理灌溉，既满足了作物对水分的需要，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或一次施肥过多造成“烧苗”现象，都是因为土壤溶液浓度过高，甚至超过了根细胞液浓度，导致根细胞不易吸水甚至失水造成的。
（3）糖渍、盐渍食品不易变质的原因是在食品外面和内部形成很高浓度的溶液，使微生物不能在其中生存和繁殖，所以能较长时间的保存。
（4）医用的生理盐水浓度为0.9%，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。
1.半透膜两侧水分子移动方向及浓度差
（1）水分子总是由溶液浓度低的部位向浓度高的部位渗透。
（2）半透膜两侧溶液浓度差是渗透作用发生的动力，既决定着渗透的方向，又决定着渗透的速度，
即浓度差越大，渗透越快。
当渗透装置达到平衡后，虽然存在液面差△h，但是S1溶液浓度
仍不等于S2溶液浓度，且△h的高低决定于起始S1与S2的浓度差。
2.植物细胞吸水方式
（1）未形成液泡的细胞靠吸胀作用吸水：
这样的细胞主要靠细胞内的蛋白质、淀粉和纤维素等亲水性物质吸收水分，叫做吸胀作用。
干燥的种子和根尖分生区的细胞，主要靠吸胀作用吸收水分。
注意：
蛋白质、淀粉和纤维素的亲水性依次减弱。
（2）液泡形成以后，细胞主要靠渗透作用吸水：
细胞液浓度>外界溶液浓度—细胞吸水；细胞液浓度<外界溶液浓度—细胞失水。
3.判断细胞是否发生质壁分离及复原
（1）从细胞角度分析
①具有中央大液泡的成熟植物细胞才可发生质壁分离现象。
②死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞不发生质壁分离现象。
（2）从溶液角度分析
①在溶质可穿膜的溶液中细胞会发生先质壁分离后自动复原现象。
②在溶质不能穿膜的溶液中细胞只会发生质壁分离现象，不能自动复原。
③在高浓度溶液中细胞可发生质壁分离现象，但会因过度失水而死亡不再复原。
【典例1】（2011·天津卷）将紫色洋葱鳞片叶表皮浸润在0.3g/mL的蔗糖溶液中，1分钟后进行显
微观察，结果见右图。
下列叙述错误的是（ ）
A．图中L是细胞壁，M是液泡，N是细胞质
B．将视野中的细胞浸润在清水中，原生质会逐渐复原
C．实验说明细胞膜与细胞壁在物质透过性存在显著差异
D．洋葱根尖分生区细胞不宜作为该实验的实验材料
选项
正误
判断理由
A
×
图中M代表的是原生质层，N是蔗糖溶液
B
√
将发生质壁分离的细胞置于清水中，细胞会发生质壁分离复原
C
√
细胞膜是选择透过性膜，而细胞壁是全透性的。
二者存在很大差异
D
√
洋葱根尖细胞无液泡，不能发生质壁分离和复原
答案：
A
1.渗透系统适用于比较溶质不能透过半透膜的溶液浓度的大小。
2.两溶液间的水分子进行双向运动，我们只是观测出由水分子双向运动的差所导致的液面改变。
3.溶液浓度指摩尔浓度而非质量浓度，如10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液的质量浓度相同，但摩尔浓度是10%蔗糖溶液的小，故水由蔗糖向葡萄糖溶液移动。
【典例2】（2012·济宁市第一中学第一次检测）如右实验装置，玻璃槽中是蒸馏水，半透膜不允许
大于单糖的分子透过。
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。
最可能的
实验现象是（ ）
A．漏斗中液面开始时先上升，加酶后，再上升后又下降
B．在玻璃槽中会测出蔗糖和蔗糖酶
C．漏斗中液面开始时先下降，加酶后一直上升
D．在玻璃槽中会测出葡萄糖、果糖和蔗糖酶
解析：
加酶后，漏斗内溶液的浓度会增大，液面上升，随后
单糖由漏斗进入烧杯，浓度降低，液面又下降。
答案：
A
1．新鲜的叶类蔬菜表面常残留水溶性有机农药。
现取同一新鲜蔬菜若干浸入一定量的纯水中，每
隔一定时间测定细胞液浓度，结果如图所示。
以下叙述正确的是（ ）
A．AB段细胞吸水，细胞体积明显增大
B．B点细胞液浓度与外界溶液浓度相等
C．BC段细胞质壁分离复原，原生质层恢复到原来位置
D．此曲线说明有机农药溶于水中容易被植物细胞吸收
解析：
由于有细胞壁的存在，即使植物细胞吸水，体积也不会明显增大；B点说明在单位时间内，进出植物细胞的水分子相等，而不是细胞液浓度与外界溶液浓度相等；AB段细胞吸水，不发生质壁分离，故BC段也就不发生质壁分离复原。
答案：
D
2.（2012·南京二模）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：
题干所述是发生了渗透失水，A、C、D三项都发生了渗透失水。
B项用来测定酵母菌的呼吸方式。
答案：
B
物质跨膜运输的其他实例
1.番茄和水稻吸收矿质离子的比较科学家将番茄和水稻分别放在含有Ca2＋、Mg2＋和Si4＋的培养液中培养，结果及分析如下：
（1）不同植物细胞对同一无机盐离子、同一植物细胞对不同无机离子的吸收均有差异，说明植物细
胞膜对无机盐离子的吸收具有选择性。
（2）番茄吸收Ca2＋、Mg2＋多，吸收Si4＋少；水稻吸收Si4＋多，而吸收Ca2＋、Mg2＋少，从营
养学角度讲番茄的补钙效果比水稻好。
（3）水稻吸收水的相对速度比吸收Ca2＋、Mg2＋的大，造成培养液中Ca2＋、Mg2＋浓度上升；番茄
吸收水的相对速度比吸收Si4＋的大，造成培养液中Si4＋浓度上升。
（4）植物细胞在同一时间吸收离子和吸水的量不同，即吸收离子和吸收水是两个不同的过程。
2．人体甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘的特点
人体甲状腺滤泡上皮细胞内碘的浓度比血液高20～25倍，说明碘进入甲状腺滤泡上皮细胞是从低浓度→高浓度，即逆浓度梯度。
3．微生物吸收矿物质的特点：
不同微生物对不同矿物质的吸收表现出较大的差异。
（1）不同微生物的细胞膜结构有一定的差异。
（2）不同微生物对矿物质的吸收有选择性。
（3）不同微生物对各种矿物质的需要量不同。
4．实例分析结论
（1）细胞膜和其他生物膜一样都是选择透过性膜。
它具有的特点是：
①水分子可以自由通过。
②一些需要的离子和小分子也可以通过。
③其他的离子、小分子和大分子则不能通过。
（2）物质通过生物膜的跨膜运输，有的是顺相对含量梯度的，有的是逆相对含量梯度的。
（3）细胞对于物质输入和输出及选择性是通过细胞膜实现的。
1.生物膜的结构特点：
具有一定的流动性，因为构成生物膜的磷脂分子和蛋白质分子都是可移动的。
2．生物膜的功能特性：
具有选择透过性，原因是膜上载体的种类和数量不同。
【典例3】将等量的、微量的NH
、PO
、K＋、Ca2＋共同置于100mL蒸馏水中，再放入一些新鲜的水稻根尖，一段时间后，测定溶液中上述四种离子和水的含量变化（见下表）。
实验结果可以说明（ ）
①根对水的吸收和对矿质离子的吸收是两个相对独立的过程
②根对矿质离子的吸收不是等比例进行的
③根细胞吸收矿质离子的方式是主动运输
④根吸收矿质离子的过程不受温度的影响
A．只有①② B．只有①③C．只有①②③D．都正确
解析：
本题考查植物细胞吸收水分和无机盐的关系，以及理解应用能力、数据分析与判断能力等。
从表中可以看出：
水没有减少，而矿质离子不同程度的减少，所以吸收水和吸收矿质离子是两个相对独立的过程，且不同矿质离子的吸收不成比例。
表中不能看出根尖对矿质离子的吸收是主动运输方式，以及是否受温度的影响。
答案 A
3.水溶性染色剂（PI）能与核酸结合而使细胞核着色，可将其应用于细胞死活的鉴别。
细胞浸泡于一定浓度的PI中，仅有死亡细胞的核会被染色，活细胞则不着色，但将PI注射到活细胞中，则细胞核会着色。
利用PI鉴别细胞死活的基本原理是（ ）
A．死细胞与活细胞的核酸结构不同B．死细胞与活细胞的核酸含量不同
C．活细胞能分解染色剂PID．活细胞的细胞膜阻止PI的进入
解析 本题旨在考查细胞膜的功能特点——选择透过性以及阅读能力、知识迁移能力、理解分析能力。
活细胞的细胞膜具有选择透过性以保证物质选择性地出入细胞，维持正常的生命活动。
水溶性染色剂（PI）不是细胞所需物质，因而不能通过活细胞的细胞膜。
细胞死亡后，细胞膜及其他生物膜的选择透过性丧失，溶于水中的物质（如PI）都可以通过，而使细胞核着色。
答案 D
观察植物细胞的质壁分离及复原
1.探究性实验的一般过程：
根据观察到的现象，提出问题→作出假设→预测结果→进行实验→分析结果得出结论→表达交流→进一步探究。
2．假设：
原生质层相当于一层半透膜。
3．预期结果：
由于原生质层相当于一层半透膜，水分子可以自由透过，而蔗糖分子不能透过，因此，在清水中植物细胞的中央液泡会变大，细胞膨胀。
4．实验流程：
5．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，发生质壁分离；当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。
6．质壁分离的原因分析
质壁分离和复原实验及拓展应用
1．在实验中始终保持细胞活性的有
（1）观察植物细胞的质壁分离和复原。
（2）用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体。
（3）探究酵母菌的呼吸方式。
（4）探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用。
2．植物细胞质壁分离与复原实验的拓展
（1）判断细胞的死活
待测细胞＋分离剂
实验单一变量：
待测细胞的生活状态。
（2）测定细胞液浓度范围
待测细胞＋一系列浓度梯度的分离剂
细胞液浓度范围介于未发生质壁分离和刚刚发生质
壁分离的外界溶液的浓度范围之间。
实验单一变量：
不同浓度的分离剂。
（3）比较不同植物细胞的细胞液浓度
不同植物细胞＋同一浓度的分离剂
刚发生质壁分离所需时间比较→判断质壁分离速度（或
细胞液浓度）
实验单一变量：
不同植物细胞。
（4）比较未知浓度溶液的浓度大小
同一植物的成熟细胞＋未知浓度的溶液
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＋分离剂
实验单一变量：
植物细胞原生质层和细胞壁的伸缩性差异。
（6）鉴别不同种类的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液）
成熟植物细胞＋不同种类溶液→
实验单一变量：
不同种类的溶液。
（1）选择有大的液泡且最好液泡带有颜色的细胞作实验材料。
（2）滴加蔗糖溶液和清水时，必须在实验桌上进行，不能在显微镜的载物台上进行。
（3）本实验选用0.3g/mL的蔗糖溶液（此浓度下既明显出现质壁分离，又不致杀死细胞）。
浓度过高，
质壁分离速度虽快，但不久细胞会因失水过多而死亡，不能再进行质壁分离复原；浓度过低不能
引起质壁分离或质壁分离速度太慢。
此外，8%的食盐溶液，5%的硝酸钾溶液等也可使用。
盐酸、
酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适于做质壁分离的溶液。
【典例3】利用紫色的洋葱外表皮细胞和不同浓度的蔗糖溶液，可以探究细胞质壁分离复原。
下列有关该实验的叙述正确的是（ ）
A．该实验只是观察了质壁分离和复原现象，没有设计对照实验
B．在逐渐发生质壁分离的过程中，细胞的吸水能力逐渐增强
C．将装片在酒精灯上加热后，再观察质壁分离现象
D．不同浓度蔗糖溶液下发生质壁分离的细胞，滴加清水后都能复原
解析 该实验中多组实验（不同浓度的蔗糖溶液）之间已进行了相互对照，且每组实验前、后又进行了对照，故有对照实验；在发生质壁分离过程中，细胞液的浓度逐渐增大，故细胞的吸水能力逐渐增强；该实验不需加热，否则细胞会受热死亡，观察不到质壁分离及复原现象；若蔗糖溶液的浓度过大，细胞会因失水过多而死亡，将不会再复原。
答案 B
1．如图所示U形管中间被一种允许水分子通过而单糖、二糖不能透过的半透膜隔开，现在两侧分别
加入0.1mol/L的蔗糖溶液和麦芽糖溶液，一段时间后左右两侧液面高度变化是怎样的？
若向U形管右侧加入某种微量物质（不影响溶液浓度），右侧液面高度上升，那么加入的这种微量物质最可能是（ ）
A．右侧液面高度下降；麦芽糖酶
B．右侧液面高度下降；蔗糖酶
C．两侧液面高度不变；麦芽糖酶
D．两侧液面高度不变；蔗糖酶
2.某同学在实验室中做“植物细胞的吸水和失水”实验时，在老师的帮助下，进行了一系列的创新
实验，实验步骤和现象如下表所示：
实验组
5min的现象
再过5min
滴加清水5min
①
0.3/（g·mL－1）蔗糖溶液
x
无变化
质壁分离复原
②
0.5/（g·mL－1）蔗糖溶液
质壁分离
y
无变化
③
1/（mol·L－1）KNO3溶液
质壁分离
质壁分离复原
z
④
1/（mol·L－1）醋酸溶液
无变化
无变化
无变化
对上表的推断或解释不正确的是（ ）
A．x为质壁分离，因为细胞壁的伸缩性小于原生质层B．z为细胞稍增大，细胞液颜色逐渐变浅
C．y为质壁分离，可能导致细胞失水过多而死亡D．④组无变化是因为细胞吸水量等于失水量
3.下图为一个渗透装置，半透膜小袋内充满0.3g/mL的蔗糖溶液，用不同表面积的半透膜小袋做实
验，开始一段时间内玻璃管内液面高度变化速率的相关曲线最可能是（横坐标表示表面积）（ ）
4．将马铃薯块切成两半，各在其上挖个凹穴，穴内外分别放两种溶液，一种是清水，另一种是0.3g/mL的蔗糖溶液，液面一样高。
一段时间后液面变化如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．a是蔗糖溶液，b是清水B．a是清水，b是蔗糖溶液
C．甲中c处细胞吸水D．乙中c处细胞失水
5.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，其上放一适当重量（W）的砝码，细胞高度为H。
如果砝码重量W不变，当逐步增大容器中蔗糖溶液的浓度（保持呈梯度变化）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）（ ）
6.（2011·温州）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浓液，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
S
蔗糖溶液体积
T
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；2－甲；3－丙
C．1－甲；2－乙；3－丙D．1－丙；2－乙；3－甲
8．如图所示为处于不同生理状态的三个洋葱鳞片叶表皮细胞，请回答下列问题：
（1）图A所处的生理状态是__________________________________。
（2）如果A、B、C三个细胞处于同一浓度的溶液中，图中各细胞的细胞液浓度依次是________。
（3）如果图中A、B、C三个细胞（开始时三个细胞的细胞液浓度相同）处于不同浓度的溶液中，A细胞和B细胞所处的外界溶液浓度是________。
（4）图中各细胞抵抗失水能力大小依次是________。
（5）三个细胞中最有可能先死亡的是________。
（6）将洋葱鳞片叶表皮细胞制成装片并使之处于高渗溶液中而发生质壁分离，用显微镜观察一个细胞的质壁分离发生过程，发现该细胞形态的变化顺序是图中的________→________→________。
9．某同学进行实验，甲图为实验开始状态，乙图为实验结束状态。
请在乙图所示实验结果的基础上继续实验，探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。
增添的实验材料：
蔗糖酶溶液、斐林试剂、试管、滴管、水浴锅等。
（1）设计出继续实验的简要步骤：
①_______________________________________________________；
②______________________________________________________。
（2）预测实验现象并作出结论。
_________________________________________________________
_________________________________________________________
__________________________________________________________。
1.C解析：
蔗糖和麦芽糖都是二糖，两种溶液加入U形管后，由于浓度无差别，故两侧液面高度不变。
当加入某种物质后，右侧液面高度升高，说明右侧溶液浓度升高，很可能是右侧麦芽糖被水解成单糖导致的，故C项正确。
2.D解析 放在0.3g/mL蔗糖溶液中的植物细胞5min后发生质壁分离，因为细胞壁的伸缩性小于原生质层；植物细胞放在0.5g/mL蔗糖溶液中，由于外界溶液浓度过大，可能导致细胞失水过多而死亡；放在KNO3溶液中的植物细胞发生质壁分离后可自动复原，滴加清水后细胞因吸水体积增大、细胞液颜色变浅；④组无变化可能是因为细胞已死亡。
3.B解析：
随半透膜表面积的增大，单位时间内进入到玻璃管内的水量增多，所以玻璃管内液面的
升高也越快。
4.A
5.A解析：
刚放入时，由于袋中溶液浓度大于袋外溶液浓度，水由于渗透作用进入袋中，H增大，随着袋外溶液浓度不断增加，透析小袋吸水能力逐渐减弱，到袋内外浓度相同时，水分进出达到动态平衡，H不再增加；以后随袋外溶液浓度的增加，袋外溶液浓度大于袋内溶液浓度，袋内水分外流增多，H减小。
6.A解析：
根据表格信息，乙的半透膜的面积比甲小，单位时间水渗透的分子数相对少，漏斗液面高度升高的相对较慢，但最终到达的平衡点甲、乙应该相同，故图2中曲线3代表乙，曲线2代表甲。
甲和丙比较，半透膜的面积相同，蔗糖溶液体积丙多于甲，漏斗液面高度丙应该比甲高，曲线1应代表丙。
7.（2011·常
升级会员 