高中生物苏教版必修一学案3.3.2探究植物细胞的吸水和失水

第2课时探究植物细胞的吸水和失水[学习导航]1.结合教材P53～54课题研究，探究植物细胞的吸水和失水。2.概述质壁分离和复原的原理及过程。[重难点击]质壁分离和复原的原理及过程。一、渗透1．渗透：在细胞膜等结构的两侧，较多的水分子从________________向________________扩散，这一现象称为渗透。2．选择透过性膜：又叫________膜，对进出的物质具有________的膜。________和其他生物膜都是选择透过性膜。3．渗透作用具备的条件(1)具有________。(2)半透膜两侧的溶液具有________。4．蔗糖溶液液面上升的原因分析上图可知：由于半透膜上侧10%蔗糖溶液中单位体积中水分子的数量________，而半透膜下侧5%蔗糖溶液中单位体积中水分子的数量________，所以水分子由________进入________的数量多于由________进入________的数量，从而使上侧的液面上升。结合教材P53图3－31渗透示意图分析1．液面高度差会不会一直升高，为什么？2．当液面不再升高时，长颈漏斗内外液体的浓度相等吗？3．如果增加蔗糖溶液的浓度差，最终形成的液面高度差会如何变化？1．小明用玻璃槽、饱和蔗糖溶液和清水做成如图所示的实验装置，进行生物膜通透性的模拟实验。甲、乙两槽间的隔板中央圆圈为玻璃纸，玻璃纸是一种半透膜，蔗糖分子不能透过，而水分子能自由通过。几小时后，发现()A．甲槽内水的体积减少B．乙槽内溶液的体积减少C．甲槽内水的体积无变化D．乙槽内水的体积无变化2．如图，甲、乙为两个渗透装置。甲图是发生渗透作用时的初始状态，乙图是较长时间之后，长颈漏斗内外的水分子达到动态平衡时的状态。判断下列有关叙述错误的是()A．图甲中③为半透膜，水分子能自由通过B．图甲中溶液②的浓度大于溶液①的浓度C．图乙中溶液①的浓度与溶液②的浓度相等D．图甲中溶液①和②浓度差越大，则图乙中的水柱越高易错警示有关渗透作用的三个误区(1)半透膜两侧的水分子进行的是双向运动，而不是单向运动，观测到的现象是由双向水分子运动的差别所导致的液面改变。(2)当半透膜两侧的溶液达到平衡时，是指两侧的水分子运动达到平衡，而两侧溶液的浓度并不一定相同，两侧的液面高度也不一定相同。(3)水分子通过半透膜由低浓度溶液向高浓度溶液扩散。此处的浓度是指物质的量浓度，是单位体积中微粒的多少，不是质量分数。二、细胞的吸水和失水1．动物细胞的吸水和失水(1)动物细胞没有细胞壁，也没有大液泡，动物细胞的________相当于半透膜。(2)现象①当外界溶液浓度>细胞液浓度时，细胞________。②当外界溶液浓度<细胞液浓度时，细胞________，甚至________。③当外界溶液浓度＝细胞液浓度时，水分子进出细胞处于________，细胞形态基本不变。2．植物细胞的渗透系统(1)植物细胞的细胞膜、________膜以及两层膜之间的________，称为________，具有选择透过性，相当于一层半透膜。(2)植物细胞内的液体环境主要是指________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________；当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，植物细胞会________。3．质壁分离与复原是植物细胞吸水和失水的实验证据(1)实验材料：紫色的洋葱鳞片叶外表皮细胞。(2)实验原理①成熟的植物细胞的________相当于一层半透膜。②细胞液具有一定的浓度，与外界溶液形成浓度差。③原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性________。(3)实验过程(4)实验结论①当细胞液浓度<外界溶液浓度时，细胞失水，原生质层和细胞壁分离，发生________。②发生质壁分离的细胞，当细胞液浓度>外界溶液浓度时，细胞吸水，发生________。特别提醒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若用0.5g/mL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。3若用适当浓度的尿素、乙二醇、KNO3、NaCl做实验，会出现自动复原现象，因为这些物质会转移到细胞内而引起细胞液浓度升高。如图是将紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞先放到0.3g/mL的蔗糖溶液中(甲)，再放到清水中(乙)的实验过程的图解，请分析回答下列问题：1．该细胞的原生质层包括图中的哪些部分(请用图中数字回答)?2．甲过程中，5的颜色如何变化？其吸水能力又如何变化？3．甲过程中，进入[1]和[4]的物质分别是什么液体？4．有位同学错取了3g/mL的蔗糖溶液，发现做完甲过程后，再做乙过程几乎没有观察到相关现象，分析原因可能是什么？知识整合原生质层不包括全透性的细胞壁；在质壁分离的过程中，洋葱鳞片叶的外表皮细胞的细胞液浓度逐渐升高，颜色加深，吸水能力增强；若外界溶液浓度太高，会导致细胞过度失水死亡。3．在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中，某同学在视野中看到生活着的洋葱表皮细胞正处于如图所示的状态。a、b表示该部位的溶液浓度，由此可推测()A．a>b，细胞渗透吸水B．a＝b，渗透系统保持动态平衡C．a<b，细胞渗透失水D．上述三种情况都有可能4．用0.5g/mL蔗糖溶液、0.3g/mL蔗糖溶液、一定浓度的尿素溶液分别处理洋葱鳞片叶外表皮细胞10min，三组细胞体积变化如图所示。下列有关分析不正确的是()A．a曲线为0.5g/mL蔗糖溶液处理组B．a、b、c三组洋葱细胞失水的方式相同C．若将细胞转移到蒸馏水中，有两组能够发生质壁分离复原D．若实验持续，只有一组细胞能够发生质壁分离复原知识拓展植物细胞质壁分离与复原实验的拓展应用(1)判断细胞的死活能发生质壁分离和复原→活细胞；不能发生质壁分离→死细胞。(2)测定细胞液浓度范围待测细胞＋一系列浓度梯度的分离剂→细胞液浓度范围介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的外界溶液的浓度范围之间。(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度不同植物细胞＋同一浓度的分离剂→刚发生质壁分离所需时间比较判断质壁分离速度(或细胞液浓度)。1．下列现象中属于渗透作用的是()A．水分子通过细胞壁 B．葡萄糖分子通过细胞膜C．K＋通过原生质层 D．水分子通过原生质层2．如图甲烧杯中是5%的淀粉液，乙烧杯中是5%葡萄糖液，将装有蒸馏水的透析袋分别放入图甲、乙烧杯中(水和葡萄糖分子能通过透析袋的膜)放置一小时后()A．图甲烧杯中透析袋外的淀粉液浓度不变B．图乙烧杯中透析袋外的葡萄糖液浓度降低C．图甲烧杯中透析袋内的液体加入稀碘液后呈蓝色D．图乙烧杯中透析袋内的液体加入斐林试剂后即呈砖红色3．将洋葱鳞片叶放在0.45mol/L蔗糖溶液中，细胞发生质壁分离；放在0.35mol/L蔗糖溶液中，细胞有胀大趋势；放在0.4mol/L蔗糖溶液中，细胞似乎不发生什么变化。这表明()A．洋葱表皮细胞已经死亡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0.4mol/L左右4．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．细胞皱缩5．某校研究性学习小组利用如下实验材料做相关实验，请分析回答下列问题：(1)用上述材料进行质壁分离实验，应选择的最佳实验材料是________(填序号)。(2)在观察质壁分离实验中，将取自同一材料同一区域的三个细胞分别放在A、B、C三种不同浓度的蔗糖溶液中，实验结果分别如下图1、2、3所示，这三种蔗糖溶液的浓度由大到小依次是________＞________＞__________(用字母表示)。(3)将图3细胞放入________中，细胞能由图3恢复成图1的状态，此过程称为________________________________________________________________________。

答案精析一、基础梳理1．溶质分子相对较少的区域溶质分子相对较多的区域2．半透选择作用细胞膜3．(1)半透膜(2)浓度差4．少多下侧上侧上侧下侧问题探究1．不会。长颈漏斗中的液面升高时，液体产生的静水压也随之变大，当静水压增大到和渗透压相等时(二者的方向相反，静水压向外、渗透压向内)，通过半透膜进出长颈漏斗的水分子数相等，因此，液面就不再升高了。2．不相等。当水分子进出达到动态平衡时，长颈漏斗中溶液浓度仍高于烧杯中的液体浓度。3．高度差会增大。拓展应用1．A[玻璃纸是半透膜，水分总体由清水向饱和蔗糖溶液渗透，所以甲槽内水的体积减少，乙槽内溶液的体积增多。]2．C[在图乙中，高出液面的水柱所产生的压力应与渗透压平衡。水柱产生的压力向下，而渗透压的方向应向上，即漏斗内液体浓度高。]二、基础梳理1.(1)细胞膜(2)①失水皱缩②吸水膨胀涨破③动态平衡2．(1)液泡细胞质原生质层(2)液泡失水吸水3．(2)①原生质层③大(3)变小加深分离变大变浅贴近(4)①质壁分离②质壁分离复原问题探究1.包括2、3、4。2．颜色变深，吸水能力逐渐增强。3．细胞壁是全透性的，进入[1]的有水和蔗糖，而进入[4]细胞质的只有水。4．溶液浓度太高，细胞过度失水而死亡，不能再发生质壁分离复原了。拓展应用3．D[该细胞可能正处于质壁分离过程中，也可能处于质壁分离后的动态平衡过程中，也可能正处在发生质壁分离复原的过程中。此状态下一步可以是液泡继续增大，也可以是液泡继续变小，也可以是液泡不发生变化。]4．A[图示可知，a、b、c的细胞体积依次减小，说明失水量依次增大，0.5g/mL蔗糖溶液中的洋葱表皮细胞比0.3g/mL中的失水多，故a曲线不是0.5g/mL蔗糖溶液的处理组；在较高浓度的外界溶液中，洋葱细胞失水的方式都是渗透失水；将细胞转移到蒸馏水中，0.3g/mL蔗糖溶液、一定浓度的尿素溶液处理的细胞，能够吸收外界的水分发生质壁分离复原，而0.5g/mL蔗糖溶液浓度过高，细胞失水过多而死亡；尿素是小分子，可进入细胞，从而发生质壁分离后自动复原，蔗糖不能被吸收进入细胞，细胞不会自动复原。]课堂小结半透膜浓度差膨胀涨破皱缩质壁分离质壁分离复原原生质层小当堂检测1．D[渗透作用是指水分子在细胞膜等结构的两侧，较多的水分子从溶质分子相对较少的区域向溶质分子相对较多的区域扩散，称为渗透。原生质层可以看作半透膜。]2．B[图甲烧杯中透析袋外的淀粉液浓度大于透析袋内蒸馏水的浓度，由于淀粉不可以通过透析袋，所以水分子从透析袋出来进入烧杯，导致透析袋外的淀粉液浓度降低，A错误；图乙烧杯中透析袋外的葡萄糖可以进入透析袋，而透析袋内的水分子可以出来进入烧杯，所以烧杯中水分子增多，葡萄糖分子减少，则图乙烧杯中透析袋外的葡萄糖液浓度降低，B正确；由于淀粉不可以通过透析袋，所以图甲烧杯中透析袋内没有淀粉，加入稀碘液后不会出现蓝色，C错误；图乙烧杯中葡萄糖可以进入透析袋，葡萄糖是还原性糖，所以图乙烧杯加入斐林试剂后需水浴加热才可以变成砖红色，D错误。]3．D[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，吸水、失水达到平衡。]4．D[血细胞所处的环境相当于浓度为0.9%的生理盐水，现将其放入质量分数为9%的