第2单元　第9讲　细胞膜具有选择透过性

第9讲细胞膜具有选择透过性第二单元细胞的结构和物质运输1.阐明细胞膜具有选择透过性；2.实验：观察植物细胞的质壁分离和复原。壹考点通过模拟实验探究膜的透性1.

渗透作用的概念：水分子(或其他溶剂分子)通过_________从_______________的一侧向_______________的一侧扩散。2.

渗透条件：①具有_________；②膜两侧具有_________。3.

渗透装置1水通过渗透作用进出细胞半透膜相对含量高相对含量低半透膜浓度差

解

疑

释

惑渗透装置中，漏斗内液面升高的原因Δh产生的压强与水和蔗糖溶液产生的渗透压达到平衡，使半透膜两侧水分子的交换速率______时，液面不再升高，但此时半透膜两侧溶液浓度仍然不相同，蔗糖溶液的浓度仍然______清水的浓度。相等大于1.

动物细胞的吸水和失水(1)动物细胞的细胞膜相当于_________。(2)条件及现象2水进出动植物细胞过程条件现象吸水外界溶液的浓度___细胞质的浓度膨胀失水外界溶液的浓度___细胞质的浓度皱缩平衡外界溶液的浓度___细胞质的浓度无明显变化半透膜＜＞＝2.

植物细胞的吸水和失水(1)成熟植物细胞的结构(2)原理和现象①外界溶液浓度___细胞液浓度时，发生____________现象。②外界溶液浓度___细胞液浓度时，发生________________现象。＞质壁分离＜质壁分离复原

深

度

指

津原生质层这一概念只限于成熟的植物细胞，要区别于“原生质体”，后者指细胞膜、细胞质和细胞核构成的系统，比如一个动物细胞，以及植物细胞除去细胞壁剩下的结构。思辨小练1.

判断下列说法的正误：(1)渗透作用中膜两侧的溶液比较的是它们物质的量浓度。(

)(2)在渗透作用中，当半透膜两侧溶液浓度相等时，水分子不再通过半透膜。(

)(3)成熟的哺乳动物红细胞放入一定浓度的外界溶液中，也能发生渗透作用和质壁分离。(

)(4)渗透作用过程中水分移动是单向的。(

)提示：渗透作用过程中，水分子移动是双向的，总结果是单向的。√×××提示：因为生理盐水的渗透压与血浆的渗透压基本一致，血细胞不会因为过度吸水或失水而出现形态和功能上的异常。2.

临床上输液为什么要用生理盐水？考向

水分进出细胞的原理

(2025·盐城八校联考)将某藻类叶片放入一定浓度的溶液中，细胞的变化趋势如图所示，y为相应参数。下列叙述错误的是(

)A.若y表示液泡体积，则a点时细胞吸水能力最弱B.若y表示液泡体积，则该溶液不可能是蔗糖溶液C.若y表示液泡体积，则b点时发生质壁分离复原D.若将藻类叶片置于清水中，细胞也不会吸水涨破A【解析】若y表示液泡体积，a点时液泡体积最小，此时细胞失水量最多，细胞液浓度最大，细胞吸水能力最强，A错误；若y表示液泡体积，液泡体积先减小后增加，说明细胞发生了质壁分离以及质壁分离的自动复原，故该溶液不可能是蔗糖溶液，B正确；若y表示液泡体积，液泡体积先减小后增大，说明细胞先失水，a～b段细胞吸水，因此b点时发生了质壁分离复原，C正确；将藻类叶片置于清水中，由于植物细胞壁的支持和保护，细胞不会吸水涨破，D正确。

(2024·山东卷)仙人掌的茎由内部薄壁细胞和进行光合作用的外层细胞等组成，内部薄壁细胞的细胞壁伸缩性更大。水分充足时，内部薄壁细胞和外层细胞的渗透压保持相等；干旱环境下，内部薄壁细胞中单糖合成多糖的速率比外层细胞快。下列说法错误的是(

)A.细胞失水过程中，细胞液浓度增大B.干旱环境下，外层细胞的细胞液浓度比内部薄壁细胞的低C.失水比例相同的情况下，外层细胞更易发生质壁分离D.干旱环境下内部薄壁细胞合成多糖的速率更快，有利于外层细胞的光合作用1B【解析】细胞失水过程中，水从细胞液流出，细胞液浓度增大，A正确；依题意，干旱环境下，内部薄壁细胞中单糖合成多糖的速率比外层细胞快，则外层细胞的细胞液单糖多，且外层细胞还能进行光合作用合成单糖，故外层细胞液浓度比内部薄壁细胞的细胞液浓度高，B错误；内部薄壁细胞细胞壁的伸缩性比外层细胞的细胞壁伸缩性更大，失水比例相同的情况下，外层细胞更易发生质壁分离，C正确；干旱环境下，内部薄壁细胞中单糖合成多糖的速率比外层细胞快，有利于外层细胞光合作用产物向内部薄壁细胞转移，可促进外层细胞的光合作用，D正确。

(2025·仪征中学)透析袋是一种半透膜，水、葡萄糖等小分子和离子可以通过，而蔗糖、淀粉、蛋白质等则无法通过。某实验小组搭建了如图所示的实验装置验证上述结论。A是袋内溶液，烧杯中B是蒸馏水。下列叙述错误的是(

)2A.若A是蛋白质溶液，B中加入苏丹Ⅲ试剂，则不会发生紫色反应B.若A是淀粉溶液，B中加入碘—碘化钾溶液，则A会变蓝C.若A是葡萄糖溶液，则透析袋的体积会先增大后减小D.若A是质量分数为10%的蔗糖溶液，B中加入质量分数为10%的葡萄糖溶液，则透析袋体积不变D【解析】苏丹Ⅲ试剂不能检测蛋白质，蛋白质和双缩脲试剂反应生成紫色，且苏丹Ⅲ试剂为大分子，不能透过半透膜，所以若A是蛋白质溶液，B中加入苏丹Ⅲ试剂，不会发生紫色反应，A正确；若A是淀粉溶液，B中加入碘—碘化钾溶液，碘—碘化钾可透过半透膜，与淀粉发生反应，则A会变蓝，B正确；若A是葡萄糖溶液，B中为蒸馏水，刚开始时A浓度＞B浓度，因此水分子会进入A中，即透析袋的体积会增大，一段时间后A中浓度下降，葡萄糖会透过半透膜，B中浓度上升，水分子又会进入B中，即透析袋的体积会减小，C正确；若A是质量分数为10%的蔗糖溶液，B中为质量分数为10%的葡萄糖溶液，葡萄糖会通过半透膜，而蔗糖分子不能通过半透膜，最终渗透袋两侧出现浓度差，则透析袋体积会发生改变，D错误。贰实验4观察植物细胞的质壁分离和复原1.

实验原理2.

实验材料(1)选择材料必须是活细胞，原因是活细胞的原生质层才具有_______________，否则将不会出现质壁分离及质壁分离复原现象。(2)要用具有____________的成熟植物细胞。(3)紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡是______的，易于观察。选择透过性中央液泡紫色3.实验过程及现象4.

实验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______；当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞______。失水吸水1.

质壁分离和复原实验的注意点(1)并非所有细胞都可以发生质壁分离。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。(2)滴加蔗糖溶液或清水时，应在实验台上操作。该实验在低倍镜下观察即可，可有效防止蔗糖溶液污染物镜镜头。(3)选用的蔗糖溶液浓度要适宜。过低，不足以引起质壁分离或质壁分离所需时间过长；过高，可能造成植物细胞失水过多、过快而死亡。2.

质壁分离及复原实验的拓展应用(1)判断成熟植物细胞是活细胞还是死细胞(2)测定细胞液浓度范围(3)比较不同植物成熟细胞的细胞液浓度(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)实验素养一、

实验基本理论——对照思想(1)本实验用显微镜观察了三次，存在___组对照实验，均为______对照。(2)自身对照指对照组和实验组在__________________上进行，是实验前后之间的对照。两自身同一研究对象二、

实验结果的异常分析1.

从溶液角度分析，为什么有的细胞发生质壁分离后不能复原？提示：在一定浓度(溶质不能透过膜)的溶液中只会发生质壁分离现象，不能发生质壁分离后自动复原现象(只有用清水或低渗溶液处理，方可复原)。但在一定浓度的某些溶液(如KNO3溶液、甘油等)中，若因溶质可透过膜进入细胞，使细胞液浓度增大，可发生质壁分离后自动复原现象。2.

从溶液角度分析，发生质壁分离自动复原的原因是什么？提示：①在较高浓度溶液中发生质壁分离，因细胞过度失水死亡而不会发生质壁分离复原现象。②在对细胞有害的溶液中如使用1mol·L－1的醋酸溶液，细胞不发生质壁分离及复原现象，因为细胞死亡而失去了选择透过性。1.(2024·江苏卷)有同学以紫色洋葱为实验材料，进行“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验。下列相关叙述合理的是(

)A.制作临时装片时，先将撕下的表皮放在载玻片上，再滴一滴清水，盖上盖玻片B.用低倍镜观察刚制成的临时装片，可见细胞多呈长条形，细胞核位于细胞中央C.用吸水纸引流使0.3g·mL－1蔗糖溶液替换清水，可先后观察到质壁分离和复原现象D.通过观察紫色中央液泡体积大小变化，可推测表皮细胞是处于吸水还是失水状态D【解析】制作临时装片时，通常是先滴一滴清水在载玻片上，然后将撕下的表皮放在清水上，再盖上盖玻片，A不合理；用低倍镜观察刚制成的临时装片时，细胞核通常位于细胞的一侧，而不是中央，B不合理；用吸水纸引流蔗糖溶液替换清水，可以观察到质壁分离现象，但要观察复原现象需要重新用清水替换蔗糖溶液，C不合理；当液泡体积变大，说明细胞吸水，液泡体积变小，说明细胞失水，所以通过观察紫色中央液泡体积大小变化，可推测表皮细胞是处于吸水还是失水状态，D合理。2.(2021·广东卷)保卫细胞吸水膨胀使植物气孔张开。适宜条件下，制作紫鸭跖草叶片下表皮临时装片，观察蔗糖溶液对气孔开闭的影响，下图为操作及观察结果示意图。下列叙述错误的是(

)A.比较保卫细胞细胞液浓度，③处理后＞①处理后B.质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中C.滴加③后有较多水分子进入保卫细胞D.推测3种蔗糖溶液浓度高低为②＞①＞③A【解析】保卫细胞经过蔗糖溶液①处理后，气孔开度变化不大，说明蔗糖溶液①的浓度与细胞液浓度差距不大，细胞吸水量不大，经过蔗糖溶液③处理后，气孔开度变大，细胞吸水量变多，保卫细胞细胞液浓度①处理后＞③处理后，A错误，C正确；②处气孔关闭，细胞失水，故质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中，B正确；经以上分析，推测3种蔗糖溶液浓度为②＞①＞③，D正确。3.(2021·江苏卷)采用紫色洋葱鳞片叶外表皮进行质壁分离实验，下列相关叙述正确的是(

)A.用镊子撕取的外表皮，若带有少量的叶肉细胞仍可用于实验B.将外表皮平铺在洁净的载玻片上，直接用高倍镜观察细胞状态C.为尽快观察到质壁分离现象，应在盖玻片四周均匀滴加蔗糖溶液D.实验观察到许多无色细胞，说明紫色外表皮中有大量细胞含无色液泡A【解析】叶肉细胞是成熟植物细胞，也可进行质壁分离，不影响实验，A正确；在洁净的载玻片上滴一滴清水，将外表皮放在水滴中展平，盖上盖玻片后应先用低倍镜观察，B错误；观察质壁分离时，应在盖玻片一侧滴加蔗糖溶液，C错误；实验观察到许多无色细胞，说明紫色外表皮中可能有大量细胞破损了，D错误。叁配套精练一、

单项选择题1.

“观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原”实验中，用显微镜观察到的结果如图所示。下列叙述正确的是(

)A．由实验结果推知，甲图细胞有活性B．与甲图细胞相比，乙图细胞的细胞液浓度较低C．丙图细胞的体积将持续增大，最终涨破D．若选用根尖分生区细胞为材料，质壁分离现象更明显A【解析】乙图所示细胞发生质壁分离，该过程中细胞失水，故与甲图相比，乙图细胞的细胞液浓度较高，B错误；由于有细胞壁的限制，丙图细胞体积不会持续增大，且不会涨破，C错误；根尖分生区细胞无中央大液泡，不能发生质壁分离，D错误。2.(2024·南通期中)下图表示青菜叶下表皮在不同浓度蔗糖溶液中，保卫细胞构成的气孔开闭情况(图中a、b、c分别表示用蔗糖溶液①②③浸润后的保卫细胞)。相关叙述错误的是(

)A．蔗糖溶液的浓度，②>①>③B．保卫细胞的细胞液浓度，a>bC．保卫细胞吸水能力，b>cD．保卫细胞原生质层的颜色，a>cB【解析】保卫细胞壁外侧较薄而内侧较厚，其吸水时，细胞膨胀，据分析可知，①时细胞形态不变，为保卫细胞的等渗溶液，②时细胞失水，为保卫细胞的高渗溶液，③时细胞吸水，为保卫细胞的低渗溶液，3种蔗糖溶液浓度高低为②＞①>③，A正确；据图可知，b细胞发生了渗透失水，因此b细胞细胞液浓度大于a细胞细胞液浓度，B错误；保卫细胞的吸水能力大小与其细胞液浓度呈正相关，b细胞发生渗透失水，细胞液浓度增大，c细胞发生渗透吸水，细胞液浓度减小，b细胞细胞液浓度＞c细胞细胞液浓度，因此b细胞的吸水能力＞c细胞的吸水能力，C正确；c细胞液发生渗透吸水，原生质层面积增大，因此a细胞原生质层面积＜c细胞原生质层面积，a细胞中物质和结构分布相对c细胞来说更集中，因此a细胞中原生质层颜色＞c细胞原生质层颜色，D正确。3.

质壁分离和质壁分离复原是某些生物细胞响应外界水分变化而发生的渗透调节过程。下列叙述错误的是(

)A．施肥过多引起的“烧苗”现象与质壁分离有关B．质壁分离过程中，细胞膜可局部或全部脱离细胞壁C．质壁分离复原过程中，细胞的吸水能力逐渐降低D．1mol·L－1NaCl溶液和1mol·L－1蔗糖溶液的渗透压大小相等【解析】1mol·L－1的NaCl溶液和1mol·L－1的蔗糖溶液的渗透压不相同，因NaCl溶液中含有Na＋和Cl－，故其渗透压高于蔗糖溶液，D错误。D4.

(2024·连云港期末)黑藻是多年生沉水草本植物，叶片小而薄，叶绿体大，是生物实验的理想材料。下图表示利用黑藻进行“探究植物细胞的吸水和失水”的部分实验步骤和观察结果。下列分析正确的是(

)A．黑藻不同部位的细胞用同一浓度的外界溶液处理后，质壁分离程度相同B．图中B处溶液是蔗糖，观察到A处的颜色是绿色C．若观察到细胞正处于质壁分离状态，说明细胞正在失水D．为了节约实验时间，通常可以省略第一次显微观察步骤B【解析】黑藻不同部位的细胞，细胞液浓度不同，用同一浓度的外界溶液处理后，质壁分离程度一般不同，A错误；由图可知，A是原生质层，内含叶绿体，颜色是绿色，B为蔗糖溶液，B正确；若观察到细胞正处于质壁分离状态，此时细胞可能正在失水，也有可能处于动态平衡，C错误；第一次观察正常的细胞是作为对照，不能省略，D错误。5.(2024·南通一调)中性红是一种活细胞染料，在酸性条件下解离出大量阳离子而呈樱桃红色。某同学将撕取的洋葱鳞片叶内表皮置于中性红染液中浸泡染色，然后用清水进行漂洗，再用30%的蔗糖溶液进行质壁分离，在显微镜下观察看到如图结果，下列判断正确的是(

)A．此时细胞正在吸水

B．液泡被染成樱桃红色C．不同细胞的细胞液浓度相同

D．一段时间后细胞会发生自动复原B【解析】由图判断，细胞发生了质壁分离，此时细胞正在失水或水分动态平衡，A错误；液泡中细胞液呈酸性，所以被染成樱桃红色，B正确；不同细胞的质壁分离程度不同，说明不同细胞的细胞液浓度不同，C错误；由于蔗糖分子不能通过细胞膜，所以细胞不会发生自动复原，D错误。6.

将家兔红细胞置于不同浓度的溶液中，水分子的跨膜运输示意图如下(箭头方向表示水分子的进出，箭头粗细表示水分子出入的多少)。下列叙述正确的是(

)A．一段时间后，甲细胞的吸水能力会增强B．一段时间后，丙细胞必然会吸水涨破C．甲、乙、丙三个细胞所处的初始溶液浓度从大到小依次为丙＞乙＞甲D．甲、乙、丙三个细胞均发生了渗透作用A【解析】由题图可知，甲细胞外流水分子多于进入细胞的水分子，细胞发生渗透失水，细胞浓度变大，故一段时间后，甲细胞的吸水能力逐渐增强，A正确；丙细胞处于低渗溶液中，细胞吸水膨胀，但不一定会涨破，B错误；图示为家兔红细胞处于不同浓度的溶液中，甲细胞失水，乙细胞吸水失水处于平衡，丙细胞吸水，故甲、乙、丙三个细胞所处的初始溶液浓度从大到小依次为甲>乙>丙，C错误；渗透作用发生的条件是具有半透膜和半透膜两侧的溶液具有浓度差，甲细胞和丙细胞与外界溶液存在浓度差，能发生渗透作用，D错误。7.(2024·无锡期中)用物质的量浓度为2mol·L－1的乙二醇溶液和2mol·L－1的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞，观察质壁分离现象，其原生质体体积变化情况如图所示。下列表述错误的是(

)A．乙二醇溶液中的植物细胞发生质壁分离，随后很快发生质壁分离复原B．A～B段时间内细胞失水，细胞液的浓度逐渐增大C．蔗糖溶液中的植物细胞，滴加清水可能发生质壁分离复原D．该细胞可能是某种植物根尖分生区的细胞D【解析】由图可知，当某种植物细胞处于2mol·L－1的乙二醇溶液中，一段时间内原生质体体积变小，说明该植物细胞发生了质壁分离；随后原生质体体积增大，说明该植物细胞发生了质壁分离复原，A正确。A～B段时间内，原生质体相对体积变小，说明在这段时间内细胞失水，细胞液的浓度逐渐增大，B正确。通过图示可知，植物细胞处于2mol·L－1的蔗糖溶液中，原生质体的体积变小，说明发生了质壁分离，若细胞没有失水过多死亡，则滴加清水可能发生质壁分离复原，C正确。根尖分生区的细胞是不断分裂的细胞，属于未成熟细胞，无大液泡，一般不会发生质壁分离，D错误。二、

多项选择题8.

某兴趣小组的同学开展植物细胞吸水和失水的探究实验时，先将紫色洋葱鳞片叶的外表皮放在蒸馏水中，直到细胞中的水分不再增加；然后用浓度为0.3g·mL－1的蔗糖溶液处理(蔗糖分子不进出细胞)，一段时间后表皮细胞中的水分不再减少，此时表皮细胞仍具有活性。下列叙述错误的有(

)A．该实验过程中，可直接用低倍镜观察表皮细胞状态B．经蒸馏水处理后，表皮细胞的体积发生了明显变化C．经蔗糖溶液处理后，表皮细胞的细胞液浓度大于蔗糖溶液浓度D．表皮细胞在蒸馏水中的水分增加量等于在蔗糖溶液中的水分减少量BCD【解析】液泡体积较大，该实验过程中，可直接用低倍镜观察表皮细胞状态，A正确；由于植物细胞壁的支持作用，经蒸馏水处理后，表皮细胞的体积不会发生明显变化，B错误；经蔗糖溶液处理后，表皮细胞处于失水状态，表皮细胞的细胞液浓度小于蔗糖溶液浓度，C错误；由于无法明确蒸馏水和表皮细胞液之间的浓度差与蔗糖溶液和表皮细胞液的浓度差大小，故无法判断表皮细胞在水中的水分增加量是否等于在蔗糖溶液中的水分减少量，D错误。9.(2024·仪征中学)科研人员将A、B两种植物的成熟叶片(细胞形态正常)置于不同浓度的蔗糖溶液中，培养相同时间后检测其重量变化，结果如图所示。下列相关描述错误的有(

)A．甲浓度下，A叶片细胞的吸水能力变小B．戊浓度下培养一段时间后，B植物细胞液浓度可能依然与外界溶液浓度不相等C．实验前两种叶片细胞液浓度的大小关系为B>AD．在甲溶液中加入适量蔗糖酶，在最初一段时间，B植物细胞液浓度将减小AD【解析】甲浓度条件下，A植物的成熟叶片细胞重量减小，细胞失水，则A叶片细胞液浓度升高，吸水能力变大，A错误；由于细胞壁的限制，植物细胞不会无限吸水，戊浓度下培养一段时间后，B植物细胞液浓度可能依然大于外界溶液浓度，B正确；在甲溶液中，A植物失水比B植物多，则细胞液浓度的大小关系为B＞A，C正确；蔗糖酶可将一分子蔗糖分解为两分子单糖，溶液浓度增大，在最初一段时间，B植物细胞可能失水，细胞液浓度将增大，D错误。10.

(2024·徐州模拟)耐盐碱水稻是指能在盐浓度0.3%以上的盐碱地生长的水稻品种。现有普通水稻和耐盐碱水稻若