【易错易混】 渗透作用中分子的微观变化
（1）从微观水平分析，两溶液间的水分子进行双向流动，我们只是观察到水分子双向运动的差异所导致的液面变化。
（2）当液面高度不再变化时，半透膜两侧的水分子仍进出，且进出速度相同。
（3）若溶质分子能通过半透膜，则先是浓度高的一侧液面升高，随后另一侧液面上升，最后达到渗透平衡。
[对点演练]
1．如图中的渗透装置，开始时的液面高度为a，停止上升时的高度为b，若每次停止上升后都将玻璃管中高出烧杯液面的部分吸出，则ab液面间的高度差与吸出蔗糖溶液的次数之间的关系是（ ）
解析：
选B 由于蔗糖溶液中单位体积内水分子的数量要少于清水中单位体积内水分子的数量，所以导致蔗糖溶液的液面上升。
当用吸管吸走高出的蔗糖溶液从而使蔗糖分子数量减少，造成蔗糖溶液浓度下降，使蔗糖溶液和清水之间的浓度差逐渐变小，ab段产生的压强变小，即ab液面间的高度差随着吸出蔗糖溶液次数的增加而减小。
[共研探究]
细胞也具有类似于渗透装置的结构，也能发生渗透作用，结合动植物细胞结构特点，探究以下内容：
1．哺乳动物的成熟红细胞在不同浓度的溶液中会发生下列变化，根据图示回答下列问题：
（1）动物细胞没有细胞壁，也没有大液泡，动物细胞的细胞膜相当于半透膜。
①当外界溶液浓度大于细胞质浓度时，细胞失水皱缩。
②当外界溶液浓度小于细胞质浓度时，细胞吸水膨胀，直至涨破。
③当外界溶液浓度等于细胞质浓度时，水分子进出细胞处于动态平衡，细胞形态基本不变。
（2）细胞吸水和失水的多少取决于红细胞内外溶液的浓度差，一般情况下，差值越大，细胞吸水或失水越多。
2．观察下图，试从细胞结构及渗透作用的条件分析，植物细胞发生吸水和失水的原因。
（1）植物细胞的细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层，原生质层具有选择透过性，相当于一层半透膜。
（2）从原生质层的概念出发，原生质层包含细胞核吗？
包含核糖体、线粒体、叶绿体和液泡吗？
提示：
不包含细胞核，但包含除液泡外的细胞器。
（3）植物细胞内的液体环境主要是指液泡内部的细胞液。
当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，植物细胞会失水；当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，植物细胞会吸水。
3．植物细胞吸水和失水的实验探究
（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→设计实验→进行实验→分析结果，得出结论→表达和交流→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，在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变小，发生质壁分离。
（4）装片制作示意图及实验流程
①装片制作示意图
②实验流程
（5）结论：
实验结果与预期结果相同，说明“原生质层相当于一层半透膜”的假设是正确的。
（6）实验分析与思考
①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外表皮细胞的状态，以便与处理后的状态形成对照。
②为什么用紫色洋葱鳞片叶外表皮作为实验材料？
提示：
紫色洋葱鳞片叶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。
③如果没有细胞壁，细胞会发生质壁分离现象吗？
提示：
不会发生质壁分离现象，只发生渗透吸水或失水。
④动物细胞会不会出现质壁分离？
提示：
不会，因为动物细胞没有细胞壁。
⑤你认为什么细胞可发生质壁分离？
提示：
具有中央大液泡的成熟植物细胞。
⑥本实验选用0.3g/mL的蔗糖溶液作试剂，若浓度过高或过低对实验有何影响？
提示：
选用0.3g/mL的蔗糖溶液作试剂，既明显出现质壁分离现象，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。
⑦若用合适浓度的KNO3溶液进行该实验，结果会发生质壁分离与复原吗？
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。
⑧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，所以洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是蔗糖溶液。
[总结升华]
1．植物细胞发生质壁分离的原因和表现
（1）原因
（2）表现
2．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）防腐杀菌：
在高浓度的溶液中，细菌等微生物将因失水过多而死亡，从而有效防止了食品腐烂变质。
（3）判断细胞壁和原生质层伸缩性的大小。
（4）验证具有液泡的植物细胞能发生渗透作用，原生质层相当于半透膜。
（5）观察植物细胞膜（光镜下）：
发生质壁分离的细胞，其细胞膜与细胞壁之间发生不同程度的分离，此时则可用光学显微镜观察到细胞膜。
【易错易混】
（1）实验成功的关键是实验材料的选择，必须选择有大液泡并有颜色的植物细胞，便于在显微镜下观察。
（2）质壁分离和质壁分离复原中水分子的移动是双向的，结果是双向水分子运动的差别所导致的。
（3）质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间充满的是浓度降低的外界溶液，因为细胞壁是全透性的，且有水分子通过原生质层渗出来。
（4）若用质量分数为50%的蔗糖溶液做实验，能发生质壁分离但不能复原，因为细胞过度失水而死亡。
（5）若用尿素、乙二醇、KNO3、NaCl做实验，会出现自动复原现象，因为外界物质会转移到细胞内而引起细胞液浓度升高。
[对点演练]
2．以紫色洋葱鳞片叶外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．滴加质量分数为30%的蔗糖溶液比质量分数为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，说明细胞仍然保持活性
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
解析：
选D 以紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料观察植物细胞质壁分离现象，是因为细胞液呈紫色，便于观察其变化情况。
用高浓度的NaCl溶液代替蔗糖溶液也会引起细胞质壁分离。
[共研探究]
细胞的吸水和失水是水分子顺相对含量的梯度跨膜运输的过程，其他物质的跨膜运输有什么特点呢？
结合下列材料分析：
1．观察水稻和番茄对无机盐的吸收示意图，分析：
（1）据图，番茄吸收Ca2＋、Mg2＋多，吸收SiO4－4少；水稻吸收SiO
多，而吸收Ca2＋、Mg2＋少。
说明不同植物细胞对同一无机盐离子吸收不同，同一植物细胞对不同无机盐离子的吸收不同，植物细胞对无机盐离子的吸收具有选择性。
（2）水稻培养液中的Ca2＋、Mg2＋的浓度有所上升，对此下列的两种解释哪种合理（ ）
A．水稻根细胞不吸收Ca2＋、Mg2＋，而且分泌了大量的Ca2＋、Mg2＋，使其浓度升高
B．水稻根细胞吸收Ca2＋、Mg2＋的速率较吸收水的速率低，使这两种离子的浓度升高
答案：
B
2．甲状腺细胞内的碘浓度比外界高很多，但甲状腺细胞仍能从外界吸收碘，这一事实说明了什么？
提示：
物质的跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的，有时也可以逆相对含量梯度进行运输。
3．根据以上实例可以看出，细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜，主要体现在：
（1）水分子可以自由通过。
（2）被细胞选择吸收的小分子也可以通过。
（3）不被细胞选择吸收的离子和小分子、大分子不能通过。
4．细胞吸水和对无机盐的吸收不是同一过程，二者是两个相对独立的过程。
5．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，原因：
植物对无机盐的吸收具有选择性。
6．蔗糖不能穿过半透膜，但用蔗糖和醋却能腌制糖醋蒜，请分析原因。
提示：
醋和高浓度蔗糖溶液使细胞过度失水而死亡，原生质层失去选择透过性，故蔗糖分子能进入细胞内。
[总结升华]
1．选择透过性膜具有选择性的原因
不同细胞膜上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
续表
概念范畴
特点
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
[对点演练]
3．用相同的培养液分别培养植物甲和植物乙的幼苗，一段时间后分别测定培养液中各种成分的百分含量，并与原培养液（各成分相对含量为100%）中相应成分作比较，结果如图所示。
下列有关叙述错误的是（ ）
A．不同种植物对同种离子的吸收量不同
B．同一种植物对不同离子的吸收量不同
C．植物甲对水分子和Mg2＋的吸收量不成比例，吸收水的量大于吸收Mg2＋的量
D．植物乙根细胞吸收SiO
的能力比植物甲根细胞吸收Mg2＋的能力强
解析：
选D 由题图分析可知，植物甲和植物乙对Mg2＋和SiO
的吸收量不同，A、B项正确。
分析图可知，植物甲对水分子的吸收大于对Mg2＋的吸收量，C项正确。
此题比较的是百分比含量，不是数量，因此无法判断甲、乙两种植物对SiO
的吸收能力与对Mg2＋的吸收能力哪个更强，D项错误。
1．下列哪项不是发生质壁分离的必备条件（ ）
A．细胞壁与原生质层的伸缩性不同
B．液泡的有无
C．原生质层两侧的溶液具有浓度差
D．细胞核的多少
解析：
选D 细胞发生质壁分离的内因是原生质层伸缩性大于细胞壁伸缩性；液泡内的细胞液是产生浓度差的原因；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，即原生质层两侧的溶液具有浓度差；细胞核的多少与质壁分离无关。
2．将下列细胞或细胞器置于蒸馏水中，不会破裂的是（ ）
A．红细胞 B．肝细胞
C．线粒体D．洋葱表皮细胞
解析：
选D 红细胞、肝细胞和线粒体三者都没有细胞壁的保护，放在蒸馏水中会吸水涨破；洋葱表皮细胞有细胞壁的保护，放在蒸馏水中不会涨破。
3．下列有关洋葱表皮细胞质壁分离及复原实验的叙述，错误的是（ ）
A．发生质壁分离时观察到的现象是液泡体积较小，颜色较深
B．在原生质层与细胞壁之间的溶液为外界溶液
C．在质壁分离复原过程中细胞液浓度减小，细胞吸水能力下降
D．发生质壁分离后的细胞，若放在清水中一定能发生复原
解析：
选D 若外界溶液浓度过高，或质壁分离时间过长，洋葱表皮细胞可能会死亡，死亡后则不能发生质壁分离复原。
4．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0.3g/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____________，是由于细胞______________的结果。
（5）在滴加质量分数为0.3g/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，此处的溶液浓度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。
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0.3g/mL （4）变大 渗透吸水 （5）C
【基础题组】
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，那么它们三者之间水分渗透的方向表示正确的是（ ）
解析：
选C 细胞液的浓度高，则吸水能力强，a细胞液浓度最高，c细胞液浓度最低，b介于a、c之间，因此选C。
2．将人体血液置于质量分数为9%的食盐溶液中制成装片后，用显微镜观察，可以发现血细胞呈现（ ）
A．质壁分离B．正常状态
C．细胞膜破裂D．皱缩
解析：
选D 血细胞所处的环境相当于质量分数为0.9%的食盐溶液，现将其放入9%的食盐溶液中，红细胞会失水皱缩。
3．将盛有一定浓度蔗糖溶液的透析袋口扎紧后浸于蒸馏水中，如图表示透析袋中蔗糖溶液浓度与时间的关系（纵坐标表示蔗糖溶液浓度），正确的是（ ）
解析：
选B 将盛有一定浓度的蔗糖溶液的透析袋放在蒸馏水中后，蒸馏水将不断向透析袋中扩散，蔗糖溶液浓度不断下降，但受到透析袋容积的限制，到一定时间水分子进出达到动态平衡，此时蔗糖溶液浓度下降到一定程度便保持相对稳定。
4．通过对植物细胞质壁分离和复原实验进行分析，下列不能证实的是（ ）
A．原生质层具有选择透过性
B．细胞处于生活状态或已死亡
C．细胞液浓度和周围溶液浓度的关系
D．蔗糖可自由进入细胞
解析：
选D 原生质层具有选择透过性，水分子可以自由通过，蔗糖等不能通过，A可以证实。
植物细胞质壁分离和复原实验的前提是活细胞，即细胞处于生活状态，B可以证实；要实现植物细胞质壁分离，细胞液的浓度要小于外界溶液的浓度。
要实现植物细胞质壁分离复原，则细胞液的浓度大于外界溶液的浓度，C可以证实。
此过程探究的是水分子进出细胞的方式，不能证实蔗糖等溶质分子进出细胞的方式，D不能证实。
5．最能证明植物细胞发生渗透作用原理的实验是（ ）
A．将萎蔫的青菜放入清水中会变得硬挺
B．将根尖细胞放入清水中会吸水
C．将土豆放入盐水中会变软
D．观察洋葱表皮细胞的质壁分离和复原
解析：
选D A项和B项是吸胀作用，不是渗透作用；C项只能证明植物细胞渗透失水；D项能证明植物细胞通过渗透作用失水和吸水。
6．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所示。
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：
选B 从题图中可以看出：
a点表示水分进出细胞达到平衡状态，b点细胞处于失水状态。
当把b浓度溶液中的萝卜条移入a浓度溶液中后，细胞吸水，该萝卜条的质量将增大。
7．一次施肥过多，作物会变得枯萎发黄，俗称“烧苗”，其原因是（ ）
A．根系细胞呼吸过强，影响根对水分的吸收
B．土壤溶液浓度大于细胞液浓度
C．土壤溶液浓度小于细胞液浓度
D．土壤溶液浓度等于细胞液浓度
解析：
选B 根系对水分的吸收是自由扩散，不需要消耗能量，与呼吸作用无关；一次施肥过多，土壤溶液浓度大于细胞液浓度，根细胞不能通过渗透作用吸水。
8．（2015·宿迁高一期中）将新鲜的紫色洋葱表皮细胞放入质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液中，在显微镜下观察，你会看到细胞的状态如图所示，此时部位①和部位②的颜色分别是（ ）
A．①无色，②无色 B．①无色，②紫色
C．①紫色，②无色D．①紫色，②紫色
解析：
选A 图中部位①是指原生质层和细胞壁之间的间隙，由于细胞壁具有全透性，蔗糖溶液通过细胞壁进入间隙，因此部位①无色；图中部位②是洋葱表皮细胞的细胞质，由于紫色的色素存在于液泡中，因此部位②也呈无色。
【能力题组】
9．将洋葱表皮放入一定浓度的KNO3溶液中，其细胞便发生质壁分离，不久这些细胞又逐渐发生质壁分离复原。
其原因是（ ）
A．细胞液的溶质透出细胞
B．质壁分离后的细胞只允许水分子进入
C．K＋和NO
可通过细胞膜进入细胞液
D．水和溶质自由地进出细胞
解析：
选C 将洋葱表皮细胞放入一定浓度的KNO3溶液中后，由于外界KNO3溶液浓度大于细胞液浓度，细胞渗透失水，细胞发生质壁分离。
由于细胞吸收K＋和NO
，离子进入细胞液，使细胞液浓度上升。
当细胞液浓度大于外界KNO3溶液浓度时，细胞又渗透吸水，发生质壁分离复原。
10．用2mol/L的乙二醇溶液和2mol/L的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞，得到其原生质体变化情况的一些数据。
下列叙述正确的是（ ）
A．该细胞是根尖分生区的细胞
B．AB段曲线表明细胞液浓度在逐渐增大
C．a处状态表明该细胞处于BD段
D．EC段表明细胞丧失选择透过性
解析：
选B 图中的植物细胞有中央大液泡，故不是根尖分生区细胞；AB段曲线细胞失水逐渐增多，细胞液浓度逐渐增大；a处状态表明细胞处于质壁分离状态，但不确定发生在哪个阶段；EC段原生质体体积相对值又增大，说明细胞吸水，但不是细胞死亡，而是乙二醇进入细胞，使细胞液浓度增大，导致细胞吸水。
11．某同学拟选择一种半透性的膜材料，用于自制渗透计。
他采用如图1所示的装置（示意图），对收集到的四种材料甲、乙、丙和丁进行实验，得到了倒置漏斗中的液面高度随时间变化的曲线（如图2）。
据图分析，该同学应选择的膜材料是（ ）
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
解析：
选A 用甲、乙、丙、丁四种膜材料进行实验，由题中图2可知，只有甲材料一定是只允许水分子通过，为半透膜的理想材料。
12．（2016·大连二十中高一期末）若向鱼鳔内注入适量的20%的蔗糖溶液，排出鱼鳔内的空气，扎紧开口，将其浸没在盛有质量分数为10%的蔗糖溶液的烧杯中，下列能正确表示鱼鳔内的蔗糖溶液浓度随时间变化趋势的示意图是（ ）
A B C D
解析：
选C 鱼鳔内注入适量的20%的蔗糖溶液比烧杯内10%的蔗糖溶液的浓度高，故10%的蔗糖溶液中的水分子会流向20%的蔗糖溶液，导致烧杯内蔗糖溶液浓度越来越高，而鱼鳔内蔗糖溶液浓度越来越低，当二者浓度达到相等时，水分子出入达到动态平衡，二者浓度不再变化。
13．将某一洋葱鳞片叶放在某一浓度的蔗糖溶液中，制成装片，放在显微镜下观察，有3种状态的细胞，如图所示：
（1）图B细胞处于何种生理状态？
___________________________________。
（2）这3个细胞在未发生上述情况之前吸水能力大小关系是________________。
（3）图中标号①中的物质是_________________________________________。
（4）假设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________________________（用图中字母表示）。
（
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