2014年高考生物大一轮复习教案 第二单元 第8讲（全国通用）

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第8讲 物质跨膜运输的实例

[考纲要求] 1.实验：通过模拟实验探究膜的透性。2.实验：观察植物细胞的质壁分离和复原。

一、细胞的吸水和失水 1．渗透作用

(1)概念：指水分子(或者其他溶剂分子)透过半透膜，从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散。

(2)渗透作用发生的条件

①具有半透膜；②半透膜两侧的溶液存在浓度差。 2．细胞的吸水和失水 (1)动物细胞的吸水和失水

①细胞膜相当于半透膜；浓度差由外界溶液浓度与细胞质的浓度来体现。 ②细胞吸水或失水的多少取决于细胞膜两侧溶液中水的相对含量的差值。 (2)植物细胞的吸水和失水

①原生质层相当于半透膜；细胞液与外界溶液之间存在浓度差。 ②植物细胞吸水和失水的原理如下：

[判一判]

1．K通过细胞膜属于渗透作用

＋

( × ) ( × ) ( × ) ( × )

2．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 3．细胞液就是细胞内的液体

4．当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，植物细胞就会发生质壁分离 提示 有大液泡的活的植物细胞才能发生质壁分离。 5．动物细胞在任何情况下都不会发生质壁分离 二、物质跨膜运输的其他实例

( √ )

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1．不同物质的跨膜运输特点

(1)水分子：顺相对含量梯度(高→低)。

(2)离子和小分子：依据细胞生命活动需要进行选择吸收。 2．水稻和番茄吸收不同离子的特点

(1)同种生物细胞对不同物质的吸收具有选择性，与其含有离子载体蛋白的种类和数量有关。

(2)不同种生物细胞对同种物质吸收具有差异性。 3．生物膜的功能特性

(1)细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜，水分子、一些离子和小分子可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。 (2)生物膜的选择透过性是活细胞的一个重要特征。

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考点 聚焦渗透系统及其应用

1．对比分析成熟植物细胞是一个渗透系统

渗透作用模型 植物细胞与外界溶 液形成的渗透系统 图解 原理 水扩散 的方向 2.渗透作用原理的拓展应用 (1)比较不同溶液浓度大小

溶液浓度 现象及 结论 漏斗内 M ①若漏斗内液面上升，则M>N ②若漏斗内液面不变，则M＝N ③若漏斗内液面下降，则M

(3)探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例)

烧杯内盛 淀粉溶液 漏斗内 盛碘液 结论 第 - 3 - 页 www.ewt360.com 升学助考一网通 变蓝 不变蓝 变蓝 不变蓝 不变蓝 变蓝 变蓝 不变蓝 碘能通过半透膜，而淀粉不能 淀粉能通过半透膜，而碘不能 淀粉和碘都能通过半透膜 淀粉和碘都不能通过半透膜 易错警示 关于渗透系统中的3个“比较” (1)渗透平衡与溶液浓度的内涵

发生渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达平衡状态，既不可看作没有水分子移动也不可看作两侧溶液浓度相等。溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度。 (2)半透膜与选择透过性膜的比较

区别：①半透膜是无生命的物理性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小。 ②选择透过性膜是具有生命的生物膜，载体蛋白的存在决定了其对不同物质吸收的选择性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。 共性：都允许水分子自由通过，而不允许生物大分子物质通过。 (3)原生质层与原生质体的比较

①原生质层在成熟的植物细胞内相当于半透膜的结构，由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质组成，不包括细胞核和液泡内的细胞液。此结构仅存在于成熟的植物细胞中。

②原生质体是去除了植物细胞壁后所剩下的具有生物活性的植物细胞结构，包括细胞膜、细胞质、细胞核三部分。

1.如图所示的渗透装置中，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a、b液面间的高度差与吸出蔗糖溶液的次数之间的 关系是

( )

答案 B

解析 每吸出一次，蔗糖溶液浓度就减小一次，而a、b液面的高度差是由半透膜内外溶液浓度差决定的，随着吸出次数的增加内外浓度差越来越小，所以a、b液面高度差也越来越小。

[互动探究] (1)当液面上升且停止于b处时，水分子进出情况如何？(2)经过无数次如题中所列的操作后，液面升高的高度差接近0，此时半透膜两侧的浓度相等吗？

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提示 (1)水分子出入量相等 (2)相等

2.某同学设计渗透装置如右图所示(开始时状态)，烧杯中盛放有 蒸馏水，图中猪膀胱膜允许单糖透过。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。该实验过程中最可能 出现的是

( )

A．漏斗中液面开始时先上升，加酶后即下降 B．漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后下降 C．加酶前后，在烧杯中都可以检测出蔗糖

D．加酶后可以在烧杯中检测出葡萄糖、果糖和蔗糖酶 答案 B

解析 加酶前，漏斗内溶液浓度高于漏斗外，水分子向漏斗内部扩散的较多，漏斗液面上升；加酶后，蔗糖水解为单糖，摩尔浓度增大，使液面继续上升，后随着单糖逐渐进入烧杯，而使漏斗内溶液浓度下降，液面下降。

“U”型管中水分子移动方向的分析

1．膜两侧溶液中浓度高的一侧渗透压高，低的一侧渗透压低，水分子 由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。

2．两侧溶液中的溶质是否能通过半透膜，若不能，则只是高浓度一侧 液面升高；若能，则先是高浓度一侧液面升高，随后另一侧液面升 高，最后两侧液面持平。

3．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。

实验六 观察植物细胞的质壁分离及复原

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，失水，质壁分离；当细胞液浓度>外界溶液浓度时，吸水，质壁分离复原。 2．实验流程

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易错警示 与细胞质壁分离及复原有关的5个总结 (1)实验材料的选择

①一般不选择细菌细胞，它能发生质壁分离，但现象不明显。 ②不能选择动物细胞，它无细胞壁，不能发生质壁分离现象。 (2)实验试剂使用

①使用浓度过高的蔗糖溶液(0.5 g/mL)，质壁分离现象明显，但不能复原，因为溶液浓度过高，细胞过度失水而死亡。 ②使用质量浓度为1 mol·L

－1

的KNO3溶液，因为K和NO3可被细胞吸收，使细胞

＋－

液浓度增大，所以细胞先发生质壁分离后又自动复原。(尿素、甘油、乙二醇等现象同上)

(3)发生质壁分离时在细胞壁和细胞膜之间充满的是外界溶液，原因是细胞壁具有全透性。

(4)质壁分离与复原过程中水分移动是双向的，总结果是单向的。

(5)本实验用显微镜观察了三次，第一次与第二次形成对照，第三次与第二次形成对照，该对照方法为自身对照。

3．把数条5 cm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

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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 答案 B

解析 据图分析，马铃薯条浸在0.30M的蔗糖溶液中其长度基本不变，说明马铃薯细胞液浓度相当于0.30M的蔗糖溶液。浸在低于0.30M的蔗糖溶液中，马铃薯细胞通过渗透作用吸水膨胀，其长度增加；浸在高于0.30M的蔗糖溶液中，马铃薯细胞通过渗透作用失水皱缩，质壁分离，其长度缩短。

4．为探究植物A能否移植到甲地生长，某生物学研究性学习小组通过实验测定了植物A细胞液的浓度，实验结果如下表。为保证植物A移植后能正常生存，则甲地土壤溶液的浓度应

0.15 不分离

0.2 刚分离

0.25 显著分离

0.3 显著分离 ( )

浓度(mol/L) 质壁分离状态 A.≤0.15 mol/L C．≥0.2 mol/L 答案 A

B．≤0.2 mol/L D．≥0.3 mol/L

解析 当植物细胞液浓度小于周围土壤溶液浓度时，细胞会失水发生质壁分离，植物将不能正常生存。由表中信息可知，该植物细胞液的浓度介于0.15 mol/L和0.2 mol/L之间。因此，为保证植物移植后能正常生存，甲地土壤溶液的浓度应≤0.15 mol/L。

质壁分离实验的拓展应用

1．判断成熟植物细胞是否有生物活性

待测成熟植物细胞＋一定浓度的蔗糖溶液 ?

?发生质壁分离→有生物活性?

镜检?

?不发生质壁分离→无生物活性?

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 镜检?

细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的蔗糖溶液浓度之间 3．比较不同植物细胞的细胞液浓度

不同植物细胞＋同一浓度的蔗糖溶液

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镜检?

发生质壁分离所需时间越短，细胞液浓度越小，反之则细胞液浓度越大 4．鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)

成熟植物细胞＋不同种类溶液 ?

??只发生质壁分离→蔗糖溶液

镜检?

?质壁分离后自动复原→KNO3溶液?

5．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) 实验单一变量：未知浓度的溶液。 6．验证原生质层和细胞壁伸缩性大小 成熟植物细胞＋分离剂――→

发生质壁分离→细胞壁伸缩性小于原生质层伸缩性??

?不发生质壁分离→细胞壁伸缩性大于或等于原生质 ?? 层的伸缩性

实验单一变量：植物细胞原生质层和细胞壁的伸缩性差异。

镜检

镜检

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序号 错因分析 正确答案 活的成熟植物细胞原生质层相当于一层半透膜，细胞液和外界表述不完① 整，没有答出检测原理 溶液存在浓度差时，就会发生质壁分离和复原现象，而死的植物细胞的原生质层已失去选择透过性变为全透性，不能发生质壁分离和复原现象 ③ 不能简化答案 质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液 ④ 观察目标不对 质壁分离 结果：活的紫色洋葱鳞片叶表皮细分别从两载玻片的盖玻片一侧滴入清水，没有选择⑤ 正确的观察目标 用吸水纸从另一侧吸引，这样重复几次。在高倍镜下观察两装片中细胞的质壁分离复原情况 ⑥ 该实验为验证性实验，对实验的结果和结论不需要分类讨论 胞在0.3 g/mL的蔗糖溶液中能发生质壁分离，在清水中又能复原；死的紫色洋葱鳞片叶表皮细胞在0.3 g/mL的蔗糖溶液中不能发生质壁分离，在清水中也不能复原。结论：活的植物细胞能发生质壁分离和复原现象，而死的植物细胞不能发生质壁分离和复原现象 ② 表述不具体，没有指出观察目标是什么 紫色的中央液泡 序号 错因分析 正确答案 第 - 9 - 页 www.ewt360.com 升学助考一网通

题组一 渗透作用与细胞的吸水和失水

1．(2012·上海卷，22)相对细菌和植物细胞而言，动物细胞离体培养更需关注培养基的渗透压，这是因为动物细胞

( )

A．没有细胞壁，对培养基的渗透压更敏感 B．渗透压远高于细菌或植物细胞的渗透压 C．没有成熟大液泡，渗透压调节能力差

D．生长缓慢，各生长阶段对环境的渗透压要求不同 答案 A

解析 动物细胞无细胞壁，培养液渗透压较低，动物细胞会吸水涨破，而植物细胞和细菌细胞含有细胞壁，则不会出现涨破的情况，所以动物细胞培养基要特别关注渗透压，选A。

2.(2011·天津卷，2)将紫色洋葱鳞片叶表皮浸润在0.3 g/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是液泡，N是细胞质

B．将视野中的细胞浸润在清水中，原生质体会逐渐复原 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．洋葱根尖分生区细胞不宜作为该实验的实验材料 答案 A

解析 题干所示图像为洋葱鳞片叶表皮细胞发生质壁分离后的图像，L为细胞壁，M为液泡，N为细胞壁和细胞膜之间的物质，不是细胞质，A项错误。将该细胞浸润在清水中，清水浓度小于细胞液浓度，则细胞吸水，发生质壁分离复原现象，B项正确。质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液可透过细胞壁进入细胞，但不透过细胞膜，说明二者在物质透过性上存在显著差异，C项正确。洋葱根尖分生区细胞无大液泡，不能发生质壁分离现象，故不能作为该实验的实验材料，D项正确。

3．(2011·新课标全国卷，4)撕取紫色洋葱外表皮，分为两份，假定两份外表皮细胞的大小、数目和生理状态一致，一份在完全营养液中浸泡一段时间，浸泡后的外表皮称为甲组；另一份在蒸馏水中浸泡相同的时间，浸泡后的外表皮称为乙组。然后，两组外表皮都用浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液处理，一段时间后表皮细胞中的水分不再减少。此时甲、乙两组细胞水分渗出量的大小，以及水分运出细胞的方式是( ) A．甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞的相等，主动运输

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B．甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的高，主动运输 C．甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的低，被动运输 D．甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞的相等，被动运输 答案 C

解析 将两份完全相同的紫色洋葱外表皮细胞分别放入完全营养液和蒸馏水中浸泡相同时间，放入蒸馏水中的外表皮细胞因吸水较多，而使甲组细胞的细胞液浓度大于乙组细胞的细胞液浓度。由于甲组细胞的细胞液与0.3 g/mL蔗糖溶液的浓度差小于乙组细胞的细胞液与0.3 g/mL蔗糖溶液的浓度差，所以乙组细胞水分渗出量多；水分是通过渗透作用进出细胞的，不需要载体蛋白协助也不消耗能量，为被动运输中的自由扩散。

4.(经典高考题)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 C．减小 答案 B

解析 b浓度溶液中，萝卜条质量减小，说明萝卜条在失水，重新放在浓度小于b的a浓度溶液中，萝卜条会吸水，质量将增大。 题组二 与渗透作用有关的实验设计

5．(经典高考题)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。

B．增大 D．先增后减

( )

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：

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

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答案 (1)①向a、b两管分别加入等量蔗糖酶溶液，水浴加热(或隔水加热)U型管至适宜温度，观察a、b两管内液面的变化 ②吸取a、b两管内适量液体，分别加入A、B两试管中，并加入斐林试剂，60～65 ℃水浴加热，观察A、B试管内有无砖红色沉淀 (2)如果a、b两管液面高度差缩小且A、B试管内均有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物能通过半透膜；如果a、b两管液面高度差增大且A试管内无砖红色沉淀、B试管内有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物不能通过半透膜

解析 目前乙图处于渗透平衡状态，在此结果的基础上继续实验，可能出现以下两种情形：情形1，a管蒸馏水因得到溶质而浓度升高，渗透平衡被打破，b管内的溶剂(水)分子就会通过半透膜扩散到a管中，则a管液面上升；情形2，b管蔗糖溶液因得到溶质而浓度升高，渗透平衡被打破，a管内的溶剂(水)分子就会通过半透膜扩散到b管中，则b管液面上升。根据添加的实验材料可知，本实验要用蔗糖酶水解蔗糖，产生还原糖，还原糖可用斐林试剂进行检测，由蔗糖(二糖)水解成还原糖(单糖)后，溶质的量会增加。如果蔗糖的水解产物能够通过半透膜，符合上述情形1，如果蔗糖的水解产物不能通过半透膜，符合上述情形2。

【组题说明】

考 点 渗透作用分析 质壁分离与质壁分离复原 实验与探究 题 号 1、2、3 4、5、6、7、8、9、10、11、12、13 14、15 错题统计 错因分析

1．某同学设计了如图所示的渗透作用实验装置，实验开始时长颈 漏斗内外液面平齐，记为零液面。实验开始后，长颈漏斗内部 液面的变化趋势为

( )

答案 B

解析 掌握渗透作用发生的条件(半透膜和膜两侧存在浓度差)、水分子扩散的方向(顺浓度梯度扩散)和扩散的速率是解题的关键。仔细观察图示，长颈漏斗内为蔗糖溶液，实验开始后长颈漏斗内部液面将上升，由于实验初始阶段半透膜内外溶液浓度差较

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大，液面上升速率较大。

2．如图表示一中间隔以半透膜(只允许水分子通过)的水槽，两侧分别加入等质量浓度的葡萄糖溶液和麦芽糖溶液。然后在半透膜两侧加入等质量的麦芽糖酶，在加入麦芽糖酶前后A、B两侧液面的变化是

( )

A．加酶前A侧液面上升，加酶后B侧液面上升并等于A侧的 B．加酶前A侧液面上升，加酶后B侧液面上升并高于A侧的 C．加酶前后A、B两侧液面不变

D．加酶前A、B两侧液面不变，加酶后B侧液面上升并高于A侧的 答案 B

解析 加酶前两侧溶液的质量浓度相同，由于葡萄糖的相对分子质量小于麦芽糖的，葡萄糖溶液的物质的量浓度大，即B侧水分子的浓度大于A侧，水分子由B侧向A侧移动(净移动)，A侧液面上升；加入麦芽糖酶后B侧葡萄糖溶液的物质的量浓度大于A侧的，水分子向B侧移动(净移动)，B侧液面上升并高于A侧的。

3．如图所示，图乙是图甲发生渗透作用之后的示意图，图丙是根毛细胞示意图，图丁表示细胞体积随时间变化的曲线。下列叙述错误的是

( )

A．图甲中①处溶液浓度小于②处溶液浓度

B．图甲和图丙中都有半透膜，两者的本质区别是图丙细胞膜上有载体蛋白，使其具

有选择透过性

C．若把图丙所示细胞放在质量分数为5%的NaCl溶液中，在显微镜下连续观察一段

时间发现其发生了质壁分离

D．若把图丙所示细胞放在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，则图丁表示细胞体积

随时间推移而变化的曲线 答案 C

解析 由图乙可知，图甲的渗透装臵内部溶液浓度高于外部溶液浓度，即①处溶液浓度小于②处的。载体蛋白的存在使得细胞膜具有选择透过性。植物细胞可以吸收Na、Cl，使细胞液浓度升高，所以根毛细胞处于质量分数为5%的NaCl溶液中时会先发生质壁分离，后发生质壁分离复原。将图丙所示根毛细胞放在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中时，细胞渗透失水，体积逐渐缩小，但由于细胞壁的伸缩性有限，体积不

－

＋

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会无限收缩，则图丁表示细胞体积随时间推移而变化的曲线。 4.将新鲜的紫色洋葱鳞片叶外表皮放入含少量红墨水且质量分数为30% 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①②的颜色分别是 A．①无色、②紫色 C．①红色、②紫色 答案 B

解析 新鲜紫色洋葱表皮细胞的细胞壁具有全透性，含有红墨水的蔗糖进入①，①呈现红色；原生质层具有选择透过性，含有红墨水的蔗糖不能进入到原生质层，②呈现无色。

5．用洋葱鳞片叶外表皮做质壁分离实验，下列图示符合实验结果的是

( )

( )

B．①红色、②无色 D．①无色、②红色

答案 D

解析 用洋葱鳞片叶外表皮做质壁分离实验时，细胞的体积略微减小，细胞液浓度逐渐升高，液泡体积逐渐减小，细胞液色素浓度逐渐升高。

6．(2012·西城区期末)把蚕豆植株放在湿润的空气中照光一段时间后，取蚕豆叶下表皮制作临时装片，先在清水中观察，然后用质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液取代清水，继续观察，结果如图所示。对此现象的推断最合理的是

( )

A．清水中的保卫细胞失水导致气孔开放 B．蔗糖进入保卫细胞后，细胞吸水导致气孔关闭 C．清水中的保卫细胞很快出现质壁分离并自动复原 D．蔗糖溶液中的保卫细胞失水导致气孔关闭 答案 D

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解析 由图可以看出，在清水中气孔开放，在蔗糖溶液中气孔关闭，推测可能是蔗糖溶液中的保卫细胞失水导致气孔关闭。

7．将洋葱鳞片叶放在浓度为0.45 mol/L蔗糖溶液中，细胞发生质壁分离；放在浓度为 0.35 mol/L蔗糖溶液中，细胞有胀大趋势；放在浓度为0.4 mol/L蔗糖溶液中，细胞

似乎不发生什么变化。这表明 A．洋葱鳞片叶细胞已经死亡 B．细胞膜不允许水分子自由通过 C．蔗糖分子进入细胞导致渗透平衡 D．细胞液浓度为0.4 mol/L左右 答案 D

解析 成熟植物细胞的细胞液通过原生质层与外界溶液构成了渗透系统。当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，细胞吸水，反之细胞失水；当二者浓度接近时，水分子进出达到平衡。

8．将从同一新鲜马铃薯块茎上取得的形状、质量相同的马铃薯条分为数量相等的4组，分别浸入Ⅰ～Ⅳ4种不同浓度的蔗糖溶液中，1 h后，溶液的质量变化百分率如表1所示。从4个不同的新鲜马铃薯块茎上，取得形状相同，质量、数量相等的马铃薯条，分成①～④组，分别浸入相同浓度的蔗糖溶液中，1 h后，马铃薯条的质量变化百分率如表2所示。则表1所列的4种不同浓度的蔗糖溶液中开始时浓度最低的，以及表2所列的4组不同马铃薯条中开始时细胞液浓度最低的分别是

表1

溶液 质量变化(%) Ⅰ ＋4 表2 马铃薯条 质量变化(%) ① ＋4 ② 0 ③ －2 ④ －3 Ⅱ 0 Ⅲ －2 Ⅳ －3

( )

( )

A.Ⅰ、① B．Ⅰ、④ C．Ⅳ、① D．Ⅳ、④ 答案 D

解析 表1中数据的含义：正值为溶液量增加、马铃薯条失水，负值为溶液量减少、马铃薯条吸水，故Ⅳ的溶液浓度最低。表2中数据的含义：正值为马铃薯条吸水、质量增加，负值为马铃薯条失水、质量减少，故④的细胞液浓度最低。

9．在一定气候条件下，运用植物细胞质壁分离的实验原理，测试田间作物的细胞液浓度，以此法获得作物代谢情况的必要数据。在此项测试中，自变量是 A．制备的系列浓度梯度的检测液 B．作物的细胞液浓度

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( )

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C．作物细胞质壁分离状态

D．一定的环境温度或其他气候数据 答案 A

解析 变量是实验过程中可以变化的因素，其中由实验者操纵或给定的量称做自变量，选项中制备的系列浓度梯度的检测液属于自变量。植物细胞质壁分离的状态属于因变量。一定的环境温度或其他气候数据属于无关变量。

10．将一新鲜马铃薯块茎切成4根粗细相同且长为5.0 cm的小条，再将这4根马铃薯小

条分别放在不同浓度的KNO3溶液中，分两次(浸入30分钟和4小时)测量每一根的长度，结果如图所示，下列结论错误的是

( )

A．a中马铃薯细胞通过渗透作用吸水 B．b中马铃薯细胞质壁分离后逐渐复原 C．c中马铃薯细胞质壁分离

D．d中马铃薯细胞外KNO3溶液的浓度增加 答案 D

解析 由图示可以看出，马铃薯小条a的长度增加，说明细胞通过渗透作用吸水，A正确；马铃薯小条b的长度先缩短后复原，说明细胞失水后又吸水，即发生质壁分离后逐渐复原，B正确；马铃薯小条c的长度变短，说明细胞失水，细胞发生质壁分离，C正确；马铃薯小条d的长度变短，说明细胞失水，细胞外KNO3溶液的浓度降低，D错误。

11．将不同植物的三个未发生质壁分离的细胞置于同一蔗糖溶液中，形态不再变化后的细

胞图像如图所示。则有关各细胞液浓度的判断正确的是

( )

①实验前BA>C ③实验后B≥A＝C ④实验后B>A>C A．①③ C．①④ 答案 D

B．②③ D．②④

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解析 细胞A和C发生质壁分离，细胞B未发生质壁分离，说明实验前细胞液B的浓度大于或等于外界蔗糖溶液的浓度。细胞液A和C的浓度均小于外界蔗糖溶液的浓度，又因细胞C失水较多，所以质壁分离前细胞液A的浓度大于细胞液C的浓度，故实验前细胞液浓度大小为B>A>C。实验后，细胞液A和C的浓度均等于外界蔗糖溶液的浓度，但由于细胞失水使外界蔗糖溶液浓度下降，且细胞失水越多，平衡时外界蔗糖溶液浓度越低，故A>C。又因实验后细胞液B的浓度大于或等于原蔗糖溶液浓度，所以实验后B>A>C。

12．取一段长5 cm的葱茎，将其纵切到4 cm处，由于纵切的葱茎使薄壁的皮层细胞摆脱

了厚壁的表皮细胞的束缚，皮层细胞扩张得更快，从而使葱茎向表皮外弯曲，切后的形状如图甲所示，将它作为对照。再取另外四段葱茎做同样的处理，将它们分别置于a～d不同浓度的蔗糖溶液中，30分钟后，葱茎形状记录如图乙。据此判断蔗糖溶液浓度的大小为

( )

甲

蔗糖溶液 葱茎形态 A．a>b>c>d C．b>d>c>a 答案 B

解析 由题意可知，细胞吸水后皮层细胞扩张得更快，从而向表皮外弯曲；失水后皮层细胞收缩得更快，从而向表皮内弯曲。a、c中葱茎在渗透失水，其中a中失水程度超过c；b中葱茎在渗透吸水；d中基本未变。

13．成熟的植物细胞具有中央大液泡，可与外界溶液构成渗透系统进行渗透吸水或渗透

失水。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)。请据图回答下列问题：

乙 a b c d B．a>c>d>b D．b>a>c>d

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(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(大于、小于、等于)。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当中充满的液体是________。此时细胞液的浓度与外界溶液的浓度大小关系是________。 A．细胞液>外界溶液 C．细胞液＝外界溶液

B．细胞液<外界溶液 D．都有可能

(3)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入清水当中，发现细胞液泡体积增大，说明细胞在渗透吸水，细胞能否无限吸水？________，原因是______________________。 (4)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入低浓度的蔗糖溶液中，发现细胞液泡体积在增大。当液泡体积不再增大时，细胞液浓度是否一定和外界溶液浓度相等？______________________________________________________________________。 答案 (1)小于 下降 小于 (2)③④⑤ 外界溶液 D (3)不能 细胞壁对原生质层有支持和保护的作用 (4)不一定

解析 (1)漏斗内液面的上升是由细胞吸水引起的，水从溶液浓度低的一侧向浓度高的一侧移动，因此，由图甲中漏斗内液面上升可知，a侧液体的浓度小于b侧；图乙反映的是随吸水时间的延长，漏斗内液面升高的速率逐渐下降，这是由浓度差缩小造成的。考虑到漏斗内液柱压力的作用，当液面不再上升时，a侧的浓度小于b侧。(2)图甲中c为半透膜，在图丙中可将细胞膜③、液泡膜⑤和两层膜之间的细胞质④视作一层半透膜，结构②当中充满的液体是外界溶液；由于无法判断图丙的细胞是在吸水还是失水，因此，无法确定此时细胞液的浓度与外界溶液的浓度大小关系。(3)对于植物细胞而言，由于细胞壁的存在，且细胞壁的弹性有限，因此，细胞不可能无限吸水，当细胞因吸水体积增大到细胞壁所能膨大的最大限度时，细胞将不再吸水。(4)液泡体积不再增大时，细胞液浓度不一定和外界溶液的浓度相等，原因与(3)小题相同。

14．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：

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(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与复原。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臵。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。

15．某校生物实验小组要对动物细胞是否也能通过渗透作用吸水和失水进行实验探究，

假如你是其中的一员，请分析回答下列问题：

(1)若作出的实验假设是动物细胞能通过渗透作用吸水或失水，请你说出作出该假设的理论依据：_________________________________________________________

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_____________________________________________________________________。 (2)把下面的实验方案补充完整。

实验仪器、试剂：显微镜、载玻片、取材工具、食盐等。

实验材料：为了便于取材和观察，最好选用人的________(填细胞名称)作为实验材料。 实验步骤：

①配制并选用生理盐水、蒸馏水、9%的食盐溶液。

②在载玻片的中央滴加一滴________，放入所选细胞，盖上盖玻片，制成临时装片。制备同样装片若干个，分别放在显微镜下观察。

③取一张临时装片，在盖玻片的一侧滴加蒸馏水，另一侧____________________；另取一张临时装片，在盖玻片的一侧滴加9%的食盐溶液，另一侧操作同上。 ④用显微镜观察。观察指标是____________________________________________。 (3)预期结果及结论：如果你的假设成立，则实验的预期结果是在滴加蒸馏水的实验中，__________________；在滴加9%食盐溶液的实验中，____________________。 答案 (1)动物细胞的细胞膜有选择透过性，当细胞与外界溶液接触时，膜两侧溶液可能具有浓度差 (2)红细胞(或口腔上皮细胞) ②生理盐水 ③用吸水纸吸引，并重复几次 ④细胞的体积(或形态)变化 (3)细胞体积变大甚至破裂 细胞体积变小皱缩

解析 (1)动物细胞的细胞膜是一种选择透过性膜，相当于一层半透膜，当细胞与外界溶液接触时，膜两侧溶液可能具有浓度差，所以能利用动物细胞来探究渗透作用。(2)在制备人的红细胞(或口腔上皮细胞)装片时，需在载玻片的中央滴一滴生理盐水，以便观察细胞正常的形态。取一张临时装片，在盖玻片的一侧滴加蒸馏水，另一侧用吸水纸吸引，并重复几次，目的是使盖玻片下的细胞能浸在蒸馏水中，以便观察细胞的渗透吸水。动物细胞在吸水时，细胞体积会增大甚至破裂，失水时，细胞体积会缩小，所以可以以细胞的体积(或形态)变化作为观察细胞吸水和失水的指标。(3)在滴加蒸馏水的实验中，由于外界溶液的浓度小于细胞内液的浓度，细胞吸水，导致细胞体积变大甚至破裂。在滴加9%食盐溶液的实验中，由于外界溶液的浓度大于细胞内液的浓度，细胞失水，细胞体积变小皱缩。

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教师备课资源(教师用书独具)

1．渗透系统的组成条件

如图所示，作为一个渗透系统，须同时具备以下两个条件：

?1?具有半透膜

种类：可以是生物性的选择透过性膜，也可以是物理?? 性的过滤膜

?特性：允许水分子及小分子通过，不允许蔗糖等较大?? 的分子通过

(2)半透膜两侧为溶液体系(S1、S2)，且两侧溶液具有浓度差。 2．渗透作用的发生

(1)若S1浓度>S2浓度，单位时间内由S2→S1的水分子数多于S1→S2，外观上表现为S1液面上升。

(2)若S1浓度

(3)Δh到达一定高度时，由半透膜进出漏斗的水分子数相等，渗透系统达到平衡状态，液面不再变化。

3．外界溶液浓度与质壁分离关系的读图、析图技巧及表格设计 [命题示例] 某小组确定研究课题：探究植物细胞外界溶液浓度与 质壁分离的关系。该小组选用水生植物黑藻作为实验材料，并作 实验假设：如果将其叶片分别置于不同浓度的蔗糖溶液中，其细 胞失水量随着外界溶液浓度增加而增加。该小组学生设计实验步

骤如下：配制10%、20%、30%蔗糖溶液，分别盛于培养皿中。从黑藻茎上取下叶片， 用吸水纸吸干叶片上的水分，并制成装片，显微镜下观察，选取5个细胞测量其A、 B(如图A为细胞的长度，B为原生质体长度)。在此基础上，请你参与设计、分析与 讨论。

(1)请你设计一表格，用于记录数据，计算并记录B/A值。

(2)该小组同学根据记录数据作曲线如图。请你就该结果作分析并得出结论： ①_____________________________________________________________________； ②______________________________________________________________________。 结论：______________________________________________________________。

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(3)讨论：如果要说明上述质壁分离现象是由相应浓度的外界溶液引起的，而非细胞本身的原因，应如何设计实验？

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1) 细胞 1 2 3 4 5 平均值 10%蔗糖溶液 B(μm) A(μm) 20%蔗糖溶液 B/A B(μm) A(μm) B/A 30%蔗糖溶液 B(μm) A(μm) B/A (2)①B/A值越小，说明质壁分离程度越大 ②随着溶液浓度的增大，B/A值下降，说明质壁分离程度随外界溶液浓度增大而增大 结论：质壁分离程度(细胞失水量)随着外界溶液浓度的增大而增大 (3)设置清水对照组，观察清水中的黑藻细胞，确认细胞形态正常，无质壁分离现象

[方法点拨] (1)正确的结论来源于准确的读图与析图

为了增加实验结果的直观性，对表格数据进行坐标曲线格式转化，得到的B/A(%)值绘制成曲线，通过曲线不难看出：①B/A值越小，说明质壁分离程度越大。②随着外界溶液浓度的增大，B/A值下降，说明质壁分离程度随溶液浓度增大而增大。从而得出结论：细胞失水量随着外界溶液浓度的增大而增大。 (2)分析实验材料确定表格设计项目

①根据题干提供的信息，探究“植物细胞外界溶液浓度与质壁分离的关系”实验的自变量是不同蔗糖浓度，因变量是“由细胞的长度A和原生质体长度B计算得出的B/A(%)值”，由此推出表格应体现B、A、B/A值。

②实验材料是“选取5个细胞”，是为了避免实验中的偶然性，必须对其测量项取平均值，由此推出表格应体现5个细胞及平均值。

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③蔗糖溶液要求配制“10%、20%、30%”三种，因此表格应体现三种蔗糖溶液的浓度。 (3)排除细胞本身对实验的影响

排除细胞本身对实验的影响的方法是设置对照实验，只要增加“清水对照组”，观察清水中的黑藻细胞，确认细胞形态正常，无质壁分离现象，就可排除细胞本身的原因。 第 - 23 - 页

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