第4讲水进出细胞的原理（备考课件）-高考生物一轮复习（全国通用）

第4节：蛋白质细胞的物质基础第4讲：物质跨膜运输的实例专题三

细胞的基本结构和物质的运输近三年（2021-2023）考情分析专题考点命题热度关联考点专题三

细胞的基本结构和物质的运输

渗透作用（3年4次全国卷3年1次）★★常结合物质出入细胞的其他知识、光合作用和呼吸作用综合考查水分子进出细胞的实例分析（3年12次，全国卷3年4次）★★★★常结合质壁分离实验、细胞代谢、动物生命活动的调节综合考查实验：观察植物细胞的质壁分离和复原（3年9次，全国卷3年3次）★★★主要考查质壁分离与复原实验的应用、或结合课本其他基础实验考查课本内结本实验知识01.渗透作用02.目录水分子进出细胞的实例分析03.实验：观察植物细胞的质壁分离和复原01.什么是渗透作用？渗透与扩散有何区别？02.浓度差指的是什么？03.半透膜和选择透过性膜一样吗？04.渗透作用水分子的运动方向是怎样的？渗透作用中液面变化的影响因素有哪些？05.植物细胞吸水和动物细胞吸水结果有何不同？06.质壁分离发生的条件有哪些？07.质壁分离实验可做哪些变式分析？重读课本、深度思考一、渗透装置图分析渗透装置分析：单位时间由清水进入蔗糖溶液中的水分子

由蔗糖溶液进入清水中的水分子,导致蔗糖溶液液面上升。在达到渗透平衡后，存在如图所示的液面差Δh，则蔗糖溶液浓度

清水。因为液面高的一侧形成的压强，会阻止溶剂（水分子）由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。仍大于>重难点分析1——物质出入细胞方式的判断(2)发生渗透作用的条件：一是具有半透膜；二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。溶液浓度指物质的量浓度。(1)概念：指水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散过程。半透膜——某些物质可以通过，而另一些物质不能通过的多孔性薄膜。物质能否通过取决于分子的大小，如常见的半透膜有动物的膀胱膜、肠衣、鸡蛋的蛋壳膜等。重难点分析1——不同渗透装置中水分子运动情况及液面变化（1）溶质不能通过半透膜的情况①若S1溶液浓度大于S2溶液浓度，则单位时间内由S2→S1的水分子数多于由S1→S2的，外观上表现为S1溶液液面上升；若S1溶液浓度小于S2溶液浓度，则情况相反，外观上表现为S1溶液液面下降。②在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差Δh，则S1溶液浓度仍大于S2溶液浓度。因为液面高的一侧形成的压强，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。重难点分析1——不同渗透装置中水分子运动情况及液面变化（2）溶质能通过半透膜的情况若S1溶液浓度大于S2溶液浓度，则最初单位时间内由S2→S1的水分子数多于由S1→S2的，随着溶质的扩散，最终S1和S2溶液浓度相等。外观上表现为S1溶液液面先上升后下降，最终S1和S2溶液液面持平；若S1溶液浓度小于S2溶液浓度，则情况相反。重难点分析2——影响渗透作用中液面变化的因素分析(1)半透膜表面积的大小：结果分析：在浓度NB＝NC>NA，其他条件相同的情况下，半透膜的表面积越大，单位时间内进出半透膜的水量越多，液面变化越明显。结果：vB>vC，ΔhB＝ΔhC重难点分析2——影响渗透作用中液面变化的因素分析(2)半透膜两侧的浓度差：结果分析：在其他条件相同的情况下，半透膜两侧的浓度差越大，单位时间内进出半透膜的水量越多，液面变化越明显。结果：vB>vC，ΔhB>ΔhC二、物质的跨膜运输实例动物细胞的吸水和失水植物细胞的吸水和失水(以成熟植物细胞为例)热图分析如图表示正在进行质壁分离的紫色洋葱细胞，请分析：（1）b的颜色和大小如何发生变化？（2）c处的浓度与细胞外的浓度?（3）当停止质壁分离时，b与c的浓度？颜色逐渐加深；b逐渐变小。相等相等1.对动植物细胞来说，单位时间内，水分子进出细胞的数量相等时，细胞内外液体的浓度一定相等吗？并说明理由。拓展

提升科学思维提示不一定。对动物细胞来说，水分子进出细胞的数量相等时，细胞内外溶液的浓度相等；但植物细胞的细胞壁有支持、保护作用，当单位时间内水分子进出植物细胞数量相等时，有可能细胞内溶液浓度大于细胞外溶液浓度。2.如图甲、乙、丙分别表示细胞在不同浓度溶液中水分子的跨膜运输示意图(箭头大小代表水分子数的多少)。请回答下列问题：(1)若将人的成熟红细胞放入清水中，会出现哪幅图中的现象？并分析原因。提示会出现图甲所示的现象。将人的成熟红细胞放入清水中，由于发生渗透作用，从细胞外进入细胞内的水分子多于从细胞内到细胞外的水分子，因此细胞吸水。(2)若将洋葱表皮细胞放在质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液中，会出现哪幅图中的现象？达到平衡时，水分子进出细胞的状况又与哪幅相同？提示将洋葱表皮细胞放在质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液中，细胞外界溶液浓度较大，细胞失水，如图丙所示；达到平衡状态时，水分子进出细胞的速率相等，与图乙所示相同。(3)若某叶肉细胞正处于图甲所示状态，一段时间内细胞体积增大，最终会不会涨破？提示细胞不会涨破，因为植物细胞有细胞壁的保护。(1)源于必修1P60“问题探讨”：渗透与扩散有何区别？提示渗透作用必须有选择透过性膜(半透膜)，扩散则不一定需要；扩散适用于各种物质，渗透仅指溶剂分子；因此，渗透是一种特殊的扩散。(2)源于必修1P61“与生活的联系”：为什么吃比较咸的食物时，口腔和唇感觉比较干？提示这是因为与细胞内液相比，外界溶液浓度高，口腔上皮细胞失水导致的。教材中的隐性知识

(2017·全国Ⅱ卷)将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质A溶液中,发现其原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积变化趋势如图所示。下列叙述正确的是A.0～4h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内B.0～1h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等C.2～3h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压D.0～1h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压A典例分析——2.如图所示，容器A中含0.02(mol·L－1)蔗糖，0.03(mol·L－1)尿素；容器B中含0.01(mol·L－1)蔗糖，0.05(mol·L－1)尿素。A、B间隔一层半透膜。第一种情况：半透膜只允许水分子通过；第二种情况：半透膜允许水分子和尿素分子通过。当达到动态平衡时，这两种情况下的液面高度情况是()A.一样高，A高于B B.B高于A，不能确定C.B高于A，A高于B D.一样高，不能确定C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1a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2a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B典例分析——三、实验：观察植物细胞的质壁分离和复原(1)成熟的植物细胞的原生质层相当于一层

。(2)_________具有一定的浓度，能渗透吸水和失水。（外因）(3)原生质层比细胞壁的伸缩性

。（内因）半透膜细胞液大实验：观察植物细胞的质壁分离和复原2.实验步骤本实验选用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？选用0.3g/mL的蔗糖溶液作试剂，既明显出现质壁分离，又不会杀死细胞。若浓度过高，质壁分离速度快，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。紧贴细胞壁质量浓度为的蔗糖溶液蒸馏水变深变浅逐渐变大逐渐变小不一定。但紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液中含有色素，使液泡呈现紫色，更有利于观察。若用适宜浓度的KNO3溶液进行该实验，结果会发生质壁分离与复原吗？请简述原因。会。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NO3-后，随着细胞液浓度增大，质壁分离又会自动复原。该实验是否为对照实验？为什么？实验现象及结论(1)现象(2)结论成熟植物细胞能与外界溶液构成渗透系统并发生渗透作用。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。质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间的是浓度降低的外界溶液。这是由于细胞壁是全透性。下图表示正在进行质壁分离的紫色洋葱细胞，请分析并回答相关问题：(1)实验时一定要选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞吗？为什么选此细胞？拓展

提升科学思维提示不一定。紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液中含有色素，使液泡呈现紫色，便于观察。(2)该实验无独立的对照组，为什么还叫对照实验？提示该实验中，实验组和对照组在同一装片中先后进行，属于自身对照。(3)c处的溶液是什么？提示浓度降低的外界溶液。易错提醒——关于质壁分离和复原实验的注意点(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。(3)质壁分离与复原过程中水分子的移动是双向的，总结果是单向的。下列有关“探究植物细胞的吸水和失水”实验的分析，正确的是A.“原生质层比细胞壁的伸缩性大”是该实验依据的原理之一B.引流蔗糖溶液时最好把临时装片放在实验桌上进行操作C.滴入蔗糖溶液后可观察到洋葱鳞片叶外表皮细胞体积明显缩小D.把蔗糖溶液换成KNO3溶液一定能观察到质壁分离自动复原现象A典例分析——(2023·北京丰台区高三模拟)用物质的量浓度为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，观察细胞的质壁分离现象，得到其原生质体体积变化情况如图所示。下列叙述错误的是A.2min后，处于蔗糖溶液中的植物细

胞其细胞壁与原生质层之间充满了

蔗糖溶液B.前2min，处于蔗糖溶液中的植物细