4.动植物细胞能通过渗透作用吸水或失水
动物细胞
植物细胞
条件
①细胞膜具选择透过性，相当于半透膜
②细胞内溶液与细胞外溶液具有浓度差
①细胞壁是全透性的
②原生质层（由细胞膜、液泡膜及两者之间的细胞质组成）相当于半透膜
③细胞液与外界溶液具有浓度差
水分子运动方向
低浓度溶液→高浓度溶液
低浓度溶液→高浓度溶液
现象
皱缩或涨破
质壁分离、质壁分离复原
易混易错]
走出渗透作用发生的5个误区
（1）水分子的移动方向是双向移动，但最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数多。
（2）实验中观察指标为漏斗内液面变化，但不能用烧杯液面变化作描述指标，因现象不明显。
（3）渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，实质是指渗透压。
（4）如果溶质分子不能透过半透膜，在达到渗透平衡时，一般两侧溶液的浓度并不相等，因为液面高的一侧形成的静水压，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。
（5）并非所有细胞都可发生质壁分离。
具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离及复原现象。
死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞（如根尖分生区细胞）不发生质壁分离及复原现象。
题组突破演练]
题组一分析渗透作用发生的条件及过程
1．按如图所示安装渗透作用装置，将半透膜袋缚于玻璃管下端，半透膜袋内部装有50mL质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液。
下列有关说法不正确的是（）
A．若换用较大表面积的半透膜，达到平衡所用时间会缩短
B．若将质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液换为质量浓度为0.5g/mL的，玻璃管内的液面高度会增加
C．达到平衡后，向烧杯中加适量清水，玻璃管中的液面也会上升
D．将玻璃管及缚于其上的半透膜袋适当向上提升一段，玻璃管内的液面位置相对于上端管口的位置不变
解析：
半透膜表面积越大，与外界溶液的接触面积就越大，水分子进入半透膜袋的速率就越快；将质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液换为质量浓度为0.5g/mL的，其吸水量增加，玻璃管内的液面高度会增加；如果在平衡后的烧杯中加入适量水，那么烧杯中液面上升，两液面间高度差减小，由高度差形成的压力变小，但浓度差不变，即渗透压不变，则玻璃管中的液面会上升，使由高度差形成的压力等于渗透压从而达到平衡；将玻璃管及缚于其上的半透膜袋适当向上提升一段，玻璃管中液面与烧杯中液面间的高度差增大，而内外浓度差不变，平衡被打破，重新达到平衡时玻璃管内液面位置相对于上端管口的位置降低。
答案：
D
2．如图为渗透作用实验，开始时如图1，A代表清水，B、C代表蔗糖溶液（蔗糖不能透过半透膜），过一段时间后结果如图2，漏斗管内的液面不再发生变化，H1、H2表示漏斗管内液面与清水的高度差。
下列说法错误的是（）
A．图1中B的浓度大于C的浓度
B．图2中B的浓度等于C的浓度
C．图1中A中水分子扩散到B的速率大于A中水分子扩散到C的速率
D．图2中A中水分子扩散到B的速率等于B中水分子扩散到A的速率
解析：
图2漏斗中的液面不再变化，处于平衡状态，H1高于H2，所以图2中B的浓度大于C的浓度。
答案：
B
题组二细胞的吸水和失水的结果分析
3．（2017·辽宁沈阳监测）将a、b、c三组红细胞分别置于不同浓度的氯化钠溶液中进行实验，浸泡一段时间后其细胞形态如模式图所示。
下列叙述错误的是（）
A．图中所示细胞内液的渗透压，a组的比b组的高
B．浸泡过程中a组细胞失水量小于c组细胞失水量
C．若向a组烧杯中加入少量葡萄糖，则其细胞可能先皱缩后恢复原状
D．上述实验中引起细胞形态的改变而消耗ATP的数量比较：
c>b>a
解析：
根据图中信息，a组细胞基本可以维持原状，b组细胞吸水膨胀，c组细胞皱缩，细胞失水较多；与a组相比，b组细胞吸水，细胞内液渗透压较低；向a组烧杯中加入少量葡萄糖后，刚开始外界溶液渗透压大于细胞内液渗透压，细胞失水皱缩，后来葡萄糖通过协助扩散方式进入细胞内，造成细胞内液渗透压大于外界溶液，细胞吸水恢复原状；细胞形态的改变是细胞通过自由扩散方式失水或吸水造成的，不消耗ATP。
答案：
D
4．将若干生理状况基本相同，长度为3cm的鲜萝卜条分为四组，分别置于三种浓度相同的溶液（实验组）和清水（对照组）中，测量每组萝卜条的平均长度，结果如图。
据图分析，下列叙述错误的是（）
A．对照组中萝卜条长度增加较少的原因是细胞壁的伸缩性较小
B．实验说明萝卜细胞膜上运载甘油的载体比葡萄糖载体数量多
C．蔗糖溶液中的萝卜条不能恢复原长度是因为细胞不吸收蔗糖
D．实验结束后，实验组中的萝卜条的细胞液浓度都比实验前大
解析：
植物细胞壁的伸缩性较小，导致对照组萝卜条吸水后增加的长度较少；甘油进入植物细胞的方式为自由扩散，不需要载体；由于蔗糖是二糖，不能进入植物细胞，因此当细胞失水达到平衡后，萝卜条的长度不变；甘油通过自由扩散进入细胞，葡萄糖通过主动运输方式进入细胞，而实验前后细胞大小几乎不变，故这两组细胞液浓度比实验前增大，而蔗糖溶液中植物细胞通过渗透作用失水从而导致细胞液浓度增大。
答案：
B
考点二物质出入细胞的方式的影响因素及实验设计
核心考点通关]
1．影响物质跨膜运输的因素
（1）物质浓度（在一定的范围内）
（2）氧气浓度（哺乳动物成熟红细胞的主动运输与O2无关）
（3）温度
2．物质跨膜运输方式的判断与实验设计
（1）据物质浓度判断跨膜运输方式
①顺浓度梯度（溶质）⇒被动运输。
②逆浓度梯度（溶质）⇒主动运输。
③水分子的运输方式为自由扩散，从溶液角度分析，是从低浓度溶液（水的相对含量多）→高浓度溶液（水的相对含量少）。
（2）物质跨膜运输方式的实验设计与分析
①探究是主动运输还是被动运输
②探究是自由扩散还是协助扩散
题组突破演练]
题组一物质出入细胞的方式及特点
5．如图是物质进出细胞方式的概念图。
下列分析不正确的是（）
A．兴奋沿神经纤维传导过程中，Na＋过膜方式有①也有②
B．⑤、⑥两种过膜方式不都需要载体
C．神经递质可以通过③胞吐的方式被释放到内环境
D．胰岛素通过④胞吞的方式被细胞吸收
解析：
由图分析可知①为主动运输，②为被动运输，⑤、⑥分别为自由扩散和协助扩散（顺序可颠倒），③、④分别为胞吞和胞吐（顺序可颠倒）。
选项A，兴奋沿神经纤维传导过程中，Na＋过膜运输有从细胞外进入细胞内的，即顺浓度梯度进行，为方式②，也有从细胞内到细胞外，逆浓度梯度运输的，此时为方式①，正确。
选项B，只有协助扩散需要载体，自由扩散不需要，正确。
选项C，神经递质可以通过③胞吐的方式被释放到内环境，正确。
选项D，胰岛素通过与细胞膜上的受体结合来传递信息，其不进入细胞，错误。
答案：
D
6．盐碱地中生活的某种植物，其细胞的液泡膜上有一种载体蛋白，能将细胞质基质中的Na＋逆浓度梯度运入液泡，降低Na＋对细胞质基质中酶的伤害。
下列有关叙述不正确的是（）
A．Na＋进入液泡的方式属于主动运输
B．Na＋进入液泡的过程体现了液泡膜的选择透过性
C．该载体蛋白作用的结果降低了细胞的吸水能力
D．该载体蛋白作用的结果提高了植物的耐盐性
解析：
Na＋逆浓度梯度进入液泡的方式属于主动运输，该过程体现了液泡膜的选择透过性，Na＋通过主动运输进入液泡可以提高植物的耐盐性。
Na＋进入液泡后细胞液的浓度增大，细胞的吸水能力增强。
答案：
C
题组二影响物质跨膜运输的原因分析
7．下列关于物质X跨膜运输的描述，错误的是（）
A．如果X跨膜运输的方式是自由扩散，则在一定范围内，其运输速率与物质浓度成正比
B．如果X是葡萄糖，则在顺浓度梯度的情况下可通过协助扩散进入细胞
C．如果X（氧气除外）跨膜运输的方式是被动运输，则其运输速率与氧气浓度无关
D．如果X是脂溶性的物质，其跨膜运输的方式一般是协助扩散
解析：
如果X跨膜运输的方式是自由扩散，其运输速率取决于膜两侧的浓度差，即在一定范围内，其运输速率与物质浓度成正比；葡萄糖进入细胞的方式有协助扩散和主动运输两种，在顺浓度梯度的情况下可通过协助扩散进入细胞；被动运输不消耗能量，其运输速率与氧气浓度无关；脂溶性物质的跨膜运输方式一般是自由扩散。
答案：
D
8．下图为物质出入细胞的四种方式的示意图，请判断下列相关说法中正确的是（）
A．影响a、b方式的因素分别是浓度差和载体蛋白数量
B．向细胞中注入某种呼吸抑制剂，则c、d方式受影响最大
C．氨基酸和葡萄糖进入红细胞的方式相同，都是c方式
D．上述4种运输方式的实现均能体现细胞膜的流动性
解析：
根据图示特点，可以判断a方式是自由扩散、b方式是协助扩散、c方式是主动运输、d方式是胞吐。
选项A，自由扩散受膜两侧浓度差的影响，浓度差越大，物质出入细胞的速率就越快，而协助扩散受浓度差和载体蛋白数量共同影响；选项B，主动运输和胞吐都需要能量，呼吸抑制剂能够抑制细胞呼吸，影响能量来源；选项C，氨基酸进入红细胞的方式是主动运输，葡萄糖进入红细胞的方式是协助扩散；选项D,4种方式中只有d方式能够体现细胞膜的流动性。
答案：
B
题组三物质跨膜运输方式的判断与实验设计
9．（2017·江西五校联考）如图为一实验装置，甲、乙两个小室由一小孔相连通，小孔上覆盖着一个双层磷脂分子薄膜。
在两室中分别插入电极，使离子做定向移动。
甲室内盛K＋或Na＋溶液，乙室内盛水。
仔细看图后回答问题：
（1）图一中，甲、乙两室中水面上升的是________，原因是_____________________。
（2）图二实验中，甲室中的K＋进入乙室，说明加入的缬氨霉素起到了________的作用。
（3）图三实验中，Na＋不能进入乙室，说明____________________。
（4）上述实验间接地说明了双层磷脂分子薄膜具有____________特点。
解析：
本题主要考查物质跨膜运输的相关知识点。
图一实验，不加缬氨霉素，K＋不能通过，这时水通过自由扩散通过膜，导致甲室中水面上升；图二实验，加入缬氨霉素，K＋从甲室运输到乙室；图三实验，加入缬氨霉素，Na＋（离子半径和电性与K＋相似）不能从甲室运输到乙室。
通过比较、分析和综合，可以说明缬氨霉素充当了运载K＋的载体，且载体具有专一性（选择性）。
这一事实间接地说明了双层磷脂分子薄膜对不同物质运输具有选择透过性。
答案：
（1）甲单位时间内乙中的水分子通过膜扩散到甲比甲扩散到乙的多
（2）载体
（3）载体具有专一性
（4）选择透过性
“三步法”判断物质出入细胞的方式
考点三植物细胞的吸水与失水（实验探究）
实验考什么]
典例]成熟的植物细胞在较高浓度的外界溶液中，会发生质壁分离现象，下图a是发生质壁分离的植物细胞，图b是显微镜下观察到的某一时刻的图像。
图c是将另外一种植物的细胞依次浸于蒸馏水、物质的量浓度为0.3mol/L的蔗糖溶液和0.5mol/L的尿素溶液中，原生质层的体积随时间变化的曲线图，请据图回答：
（1）图a中细胞的质壁分离指的是细胞壁和__________的分离，后者的结构包括________和________以及二者之间的细胞质。
（2）植物细胞发生质壁分离所需的外界条件是___________________________，植物细胞自身应具备的结构特点是________________________________________________。
（3）图b是某同学观察植物细胞质壁分离与复原实验时拍下的显微照片，此时细胞液浓度与外界溶液浓度的关系是____________________________________________________。
（4）图c的A、B、C三曲线中，表示细胞在蒸馏水中的是______，表示在0.3mol/L的蔗糖溶液中的是______。
试简要分析B、C两曲线存在差异的原因：
B曲线是在0.5mol/L的尿素溶液中，细胞先因渗透失水而发生质壁分离，后由于________能进入细胞，使得质壁分离后的细胞因吸水而自动复原；C曲线是由于________不能进入细胞，因此质壁分离后细胞不能发生自动复原。
（5）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
答案]
（1）原生质层2]4]
（2）外界溶液浓度高于细胞液浓度原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性
（3）细胞液的浓度大于、等于或小于外界溶液的浓度（4）AC尿素蔗糖（5）B
解题用什么]
1.考查实验原理对应题干第
（1）题]
成熟的植物细胞构成渗透系统可发生渗透作用。
2．考查质壁分离的条件对应题干第
（2）题]
（1）
：
→
→
→
（2）外因：
外界溶液浓度大于细胞液浓度。
3.考查实验的操作过程及观察指标对应题干第（3）题]
4．考查溶液种类与质壁分离的关系对应题干第（4）题]
（1）在溶质可穿膜的溶液中（如KNO3、尿素、甘油等）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。
5．考查实验过程中的对照原则对应题干第（5）题]
该实验的对照类型为自身前后对照，第一次观察对照组，第二、三次观察为实验组，分别观察质壁分离状态和复原状态。
特别提醒]
（1）将发生质壁分离的植物细胞置于低浓度的溶液或蒸馏水中植物细胞会发生质壁分离复原，但如果所用溶液为葡萄糖、KNO3、NaCl、尿素、乙二醇等，发生质壁分离后因细胞主动或被动吸收溶质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。
（2）质壁分离后，在原生质层和细胞壁之间，充斥的液体为外界溶液（如蔗糖溶液）。
（3）质壁分离过程中，外界溶液浓度大于细胞液浓度，质壁分离程度越大，植物细胞吸水能力越强；质壁分离复原过程中，外界溶液浓度小于细胞液浓度。
－－－－－－－－－－－－－题组突破演练]－－－－－－－－－－－－－－－－－－
题组植物细胞的吸水和失水实验分析及应用
10．（2017·江西南昌调研）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．实验时要观察细胞的大小、中央液泡的大小和原生质层的位置
B．紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同
C．已发生质壁分离的细胞放入清水中又能复原，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：
在观察植物细胞质壁分离和质壁分离复原的实验中，要观察细胞的大小、中央液泡的大小和原生质层的位置发生的变化，A项正确。
紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位细胞的细胞液浓度可能不同，放在相同浓度的蔗糖溶液中，失水程度可能不同，故观察到的质壁分离程度可能不同，B项正确。
只有细胞保持活性才能发生质壁分离复原，C项正确。
洋葱鳞片叶外表皮细胞在高浓度的NaCl溶液中也可以发生渗透作用，引起质壁分离，D项错误。
答案：
D
11．撕取细胞生理状态一致的紫色洋葱外表皮，制成甲、乙、丙三组临时装片，置于显微镜下观察，移动装片，使视野全为紫色，然后分别用质量浓度为0.2g/mL、0.3g/mL、0.5g/mL的蔗糖溶液处理，一段时间后都用清水再处理。
实验过程中视野里紫色部分的面积占整个视野面积的比例变化如图所示，则下列说法错误的是（）
A．a曲线说明细胞既可以发生质壁分离，又可以发生质壁分离复原
B．c曲线表明细胞可能由于过度失水而死亡
C．实验结果说明洋葱外表皮细胞的细胞液浓度小于0.2g/mL
D．a、b、c三曲线分别代表乙组、甲组和丙组
解析：
a曲线代表的细胞紫色部分的面积占整个视野面积的比例先减小后增大，说明细胞发生了质壁分离和质壁分离的复原，故A正确。
用清水处理后，c曲线代表的细胞紫色部分的面积占整个视野面积的比例基本不变，原因可能是细胞在高浓度蔗糖溶液中过度失水而死亡，故B正确。
三条曲线刚开始都下降，表明细胞都发生了质壁分离，则细胞液浓度应该比三组蔗糖溶液浓度都小，故C正确。
a、b、c三曲线应分别代表甲组、乙组和丙组，故D错误。
答案：
D
质壁分离及复原实验的拓展应用
（1）判断成熟植物细胞的死活
待测成熟植物细胞＋较高浓度的蔗糖溶液
（2）测定细胞液的浓度范围
待测细胞＋一系列浓度梯度的蔗糖溶液
细胞液浓度介于未使细胞发生质壁分离和刚刚使细胞发生质壁分离的蔗糖溶液的浓度之间。
（3）比较不同植物细胞的细胞液浓度
不同植物的细胞＋同一适宜浓度的蔗糖溶液
比较刚刚发生质壁分离所需时间―→判断比较细胞液浓度（即所需时间越短，细胞液浓度越小）。
（4）鉴别不同种类的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液）相同成熟植物细胞＋不同种类溶液（适宜浓度）
练全国高考真题——知考查重点
1．（2016·高考全国卷Ⅰ）离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子。
下列叙述正确的是（）
A．离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散
B．离子通过离子泵的跨膜运输是顺着浓度梯度进行的
C．动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率
D．加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率
解析：
由题意知，离子泵参与的跨膜运输方式属于主动运输，需要载体蛋白协助，需要消耗能量，是逆浓度梯度进行的，A、B错误；动物一氧化碳中毒会影响血液中氧气的运输，影响有氧呼吸产生ATP，从而降低离子泵跨膜运输离子的速率，C正确；蛋白质变性剂可使离子泵变性失活，会降低离子泵跨膜运输离子的速率，D错误。
答案：
C
2．（·高考全国卷Ⅱ）下列过程中，不属于胞吐作用的是（）
A．浆细胞分泌抗体到细胞外的过程
B．mRNA从细胞核到细胞质的过程
C．分泌蛋白从胰腺的腺泡细胞到胞外的过程
D．突触小泡中的神经递质释放到突触间隙的过程
解析：
A项，抗体是分泌蛋白，浆细胞分泌抗体到细胞外的过程，属于胞吐作用；B项，mRNA通过核孔从细胞核进入到细胞质，不属于胞吐作用；C项，分泌蛋白从胰腺的腺泡细胞到胞外的过程，属于胞吐作用；D项，突触小泡与突触前膜融合将神经递质释放到突触间隙，属于胞吐作用。
答案：
B
3．（·高考全国卷Ⅱ）将三组生理状态相同的某植物幼根分别培养在含有相同培养液的密闭培养瓶中，一段时间后，测定根吸收某一矿质元素离子的量。
培养条件及实验结果见下表：
培养瓶中气体
温度（℃）
离子相对吸收量（%）
空气
17
100
氮气
17
10
空气
3
28
下列分析正确的是（）
A．有氧条件有利于该植物幼根对该离子的吸收
B．该植物幼根对该离子的吸收与温度的变化无关
C．氮气环境中该植物幼根细胞吸收该离子不消耗ATP
D．与空气相比，氮气环境有利于该植物幼根对该离子的吸收
解析：
题中实验的自变量有两个：
有无氧气和温度。
在17℃时，培养瓶中气体为空气的培养条件下离子相对吸收量比氮气大，可以得出结论：
有氧条件有利于该植物幼根对该离子的吸收，A项正确；培养瓶中气体均为空气时，3℃条件下离子相对吸收量远远小于17℃条件下离子相对吸收量，可以得出结论：
该植物幼根对该离子的吸收与温度的变化有关，B项错误；该植物幼根吸收该离子的过程是主动运输，需要载体和ATP水解释放的能量，C项错误；从实验结果可知，与空气相比，氮气环境不利于该植物幼根对该离子的吸收，D项错误。
答案：
A
4．（2014·高考新课标全国卷Ⅰ）下列关于植物细胞质壁分离实验的叙述，错误的是（）
A．与白色花瓣相比，采用红色花瓣有利于实验现象的观察
B．用黑藻叶片进行实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察
C．用紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同
D．紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡中有色素，有利于实验现象的观察
解析：
红色花瓣的色素存在于液泡中，便于观察细胞的质壁分离现象，A项正确。
用黑藻叶片进行质壁分离实验时，能够以叶绿体为标志观察到原生质体的收缩，有利于实验现象的观察，B项错误。
由于不同部位的细胞液浓度不同，故用同一浓度的蔗
升级会员 