第1节　第2课时　探究植物细胞的吸水和失水

第4章第1节被动运输细胞的物质输入和输出第2课时探究植物细胞的吸水和失水知识目标素养目标通过探究植物细胞的吸水和失水，掌握观察植物细胞的质壁分离和复原的步骤和方法(重难点)科学探究：通过植物细胞吸水和失水的实验，培养提出问题、作出假设和实验设计能力，提高动手能力新知导学一、实验原理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，细胞能渗透吸水和失水。3．原生质层比细胞壁的伸缩性______(填“小”或“大”)。实验：探究植物细胞的吸水和失水半透膜细胞液大目标二、探究植物细胞的吸水和失水过程1．假设：____________相当于一层半透膜。2．预期结果：由于原生质层相当于一层半透膜，水分子可以自由透过，而蔗糖分子不能透过。因此，在蔗糖溶液中，植物细胞的中央液泡会________，发生____________。原生质层变小质壁分离3．实验步骤紫色洋葱鳞片叶紫色吸水纸原生质层吸水纸液泡4．实验结果试剂中央液泡变化原生质层位置变化细胞大小蔗糖溶液________脱离细胞壁____________清水逐渐恢复恢复原位基本不变5．结论：实验结果与预期结果相同，说明“原生质层相当于一层半透膜”的假设是成立的。变小基本不变[思考]1．该实验选择紫色洋葱鳞片叶的__________作为实验材料，原因是____________________________________________________________________________________________________________(提示：从实验原理和观察的角度分析)。2．实验时一定要选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞吗？提示：不一定。如还可以选用洋葱鳞片叶内表皮细胞和红墨水进行此实验，也能通过颜色对比，观察质壁分离和复原的现象。3．实验中共涉及三次显微镜观察，其中第一次观察的目的是__________________________________________________________________。外表皮紫色洋葱鳞片叶细胞是成熟的植物细胞，具有中央大液泡；且其外表皮细胞的细胞液中有花青素，呈紫色，有利于观察观察正常洋葱鳞片叶外表皮细胞的状态，以便与处理后的状态形成对照4．实验中存在两组前后对照，分别是________________前后和____________前后。5．有位同学错取了质量浓度为3g·mL－1的蔗糖溶液，发现细胞发生了质壁分离，给临时装片滴加清水并引流后几乎没有观察到质壁分离复原现象，原因可能是蔗糖溶液浓度过高，细胞会因_________________，不能再发生质壁分离复原。6．某同学用KNO3溶液替代蔗糖溶液进行此实验，细胞发生质壁分离后自动复原了，原因可能是KNO3溶液会主动进入细胞而导致细胞液浓度升高，细胞________而发生质壁分离后自动复原。(尿素、甘油、乙二醇等进入细胞的物质，现象同上)滴加蔗糖溶液滴加清水过度失水而死亡吸水◄方法规律►质壁分离与复原实验的应用(1)判断成熟植物细胞的死活(2)测定细胞液浓度范围(3)比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)

(2025·广州期末)有同学以紫色洋葱为实验材料，进行“探究植物细胞的吸水和失水”实验。下列叙述错误的是 (

)A．制作临时装片时，在载玻片上先滴一滴清水，后将撕下的表皮放在水滴中展平B．观察到质壁分离现象发生时，推测其原因之一是原生质层的收缩性大于细胞壁C．通过观察紫色中央液泡体积大小的变化，推测表皮细胞是处于吸水还是失水状态D．用吸水纸引流使质量浓度为0.3g·mL－1的蔗糖溶液替换清水，可先后观察到质壁分离和复原现象D解析：用吸水纸引流使质量浓度为0.3g·mL－1的蔗糖溶液替换清水，只能观察到质壁分离的现象，D错误。随堂内化一、知识构建评价半透膜小浓度差清水二、概念诊断评价1．细胞内外溶液存在浓度差是发生质壁分离的条件之一。 (

)2．质壁分离的过程中，细胞的体积逐渐变小，细胞的吸水能力逐渐减小。 (

)提示：成熟植物细胞因有细胞壁的保护和支撑作用，在质壁分离过程中，细胞的体积基本不变，是原生质层变小。细胞因失水而导致渗透压增加，吸水能力变强。√×3．质壁分离是指细胞质和细胞壁分离。 (

)提示：质壁分离是指原生质层和细胞壁分离。4．质壁分离后的细胞都能复原。 (

)5．实验观察时间不宜过长，以免细胞长期处于失水状态而死亡。 (

)6．发生质壁分离的洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间的液体是外界溶液。 (

)××√√三、学情随堂评价1．下列关于“观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原”实验的叙述，错误的是 (

)A．该实验用清水制备装片并观察的第一步实验操作可以省去B．细胞处在质壁分离状态时，细胞液浓度可能大于外界溶液浓度C．若采用洋葱鳞片叶内表皮细胞进行该实验，应调暗视野D．如果适当增大外界蔗糖溶液的浓度，则细胞的质壁分离程度可能更大A解析：该实验需要用显微镜分别在用清水制备的装片、装片滴加蔗糖溶液后、装片滴加清水后进行观察，以形成质壁分离与复原细胞的自身前后对照，该实验用清水制备装片并观察的第一步实验操作作为对照，不可以省去，A错误；洋葱表皮细胞处于质壁分离状态时，可能继续失水分离，也可能吸水复原，如果处于质壁分离复原过程中，则外界溶液浓度小于细胞液浓度，B正确；若改用洋葱内表皮进行实验，由于液泡无色，所以应把视野亮度调暗，C正确；如果适当增大蔗糖溶液的浓度，则原生质层两侧的浓度差增大，细胞的质壁分离程度可能更大，发生分离的时间更短，D正确。2．(2025·深圳宝安区期末)某学生用新鲜的紫色洋葱鳞片叶为实验材料，制作临时装片，先在清水中观察(图甲)，然后将清水换成质量浓度为0.3g·mL－1的蔗糖溶液并观察(图乙)。下列叙述最合理的是 (

)D甲

乙A．上述现象需要在高倍显微镜下才能观察B．图甲中a为细胞膜和液泡膜构成的原生质层C．图乙细胞液浓度和细胞周围溶液浓度相等D．从图甲到图乙是由于细胞周围溶液浓度高于细胞液浓度解析：观察植物细胞的质壁分离与复原现象在低倍显微镜下就可以，不需要高倍显微镜，A错误；原生质层由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质构成，而不仅仅是细胞膜和液泡膜，B错误；图乙细胞处于质壁分离状态，细胞液浓度低于细胞周围溶液浓度，细胞才会失水发生质壁分离，达到渗透平衡后，二者浓度也不相等，C错误；从图甲到图乙，细胞发生了质壁分离，原因就是细胞周围溶液(质量浓度为0.3g·mL－1的蔗糖溶液)浓度高于细胞液浓度，细胞失水，D正确。3．(2024·佛山顺德质检)用物质的量浓度为2mol·L－1的乙二醇溶液和同物质的量浓度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(植物细胞除去细胞壁后剩余的部分)体积变化情况，如右图所示。下列相关叙述正确的是 (

)BA．在蔗糖溶液中，植物细胞体积明显逐渐减小B．在d点时，蔗糖溶液中仍有水分子进出植物细胞C．在0～240s内，乙二醇没有通过细胞膜进入细胞内D．在c点与a点代表体积相等时，推测植物细胞液浓度相同解析：在蔗糖溶液中，由于细胞失水，原生质体的体积明显缩小，但细胞壁伸缩性较小，故细胞体积没有明显变化，A错误；水分子进出细胞的行为任何时刻都可发生，只是在d点达到进出平衡，B正确；0～240s内，乙二醇通过细胞膜进入细胞内，导致细胞液浓度增大，细胞吸水导致质壁分离自动复原，C错误；与a点相比，c点有部分乙二醇进入了细胞，c点的原生质体体积和a点的相等，但这只是由于细胞壁的限制，二者的细胞液浓度未必相等，D错误。教材参考答案及详解问题探讨(P62)1．烧杯中的水分子进入漏斗中导致漏斗液面升高。事实上半透膜两侧的水分子都能够通过扩散作用自由进出，但由于蔗糖溶液中水的相对含量(单位体积中的水分子数)比烧杯中的水的相对含量低，因此，烧杯中的水扩散到漏斗中的速度比漏斗中的水扩散到烧杯中的速度相对更快些，导致漏斗中水量增加，液面上升。如果漏斗管足够长，当管内的液面上升到一定高度之后，管中的水柱产生的压力将加快漏斗中水分向外扩散的速度，最终达到平衡，液面将不再上升。2．不会，因为纱布不是半透膜，孔隙很大，可溶于水的物质都能够自由通过，包括水分子和蔗糖分子。3．漏斗管中的液面将保持不变。思考·讨论(P63)1．红细胞内的血红蛋白等大分子物质一般不能透过细胞膜。这些物质相当于“问题探讨”所示装置中的蔗糖。2．红细胞的细胞膜相当于一层半透膜。(注意是“相当于”，不是“等同”。)3．不一定。因为红细胞吸水膨胀后细胞内液浓度也会下降，如果外界溶液浓度不是很低，细胞内液浓度下降后有可能与外界溶液的浓度达到平衡，此时，红细胞将不再吸水。4．红细胞吸水或失水主要取决于红细胞内外溶液的浓度差。一般情况下，浓度差越大，红细胞吸水或失水越多。5．生理盐水为质量分数为0.9%的氯化钠溶液，其浓度与人体血浆浓度基本一致，用生理盐水，血细胞不会因过度吸水或失水而出现形态和功能上的异常。旁栏思考题(P66)因为甘油、乙醇等都是脂溶性物质，与磷脂分子有较强的亲和力，容易通过磷脂双分子层出入细胞。练习与应用(P67)一、概念检测1．(1)√(2)×

解析：水分子进入细胞的方式是自由扩散或协助扩散。(3)×

解析：载体蛋白在转运分子和离子时与分子或离子结合，并且自身构象发生改变；通道蛋白不与所转运的分子或离子结合。2．D3．B

解析：由于两种溶液的浓度均比细胞液的浓度高，甲、乙两细胞都会失水发生质壁分离，

但由于甘油能进入细胞，引起乙细胞液浓度升高而吸水，所以乙细胞随后又发生质壁分离复原。二、拓展应用1．可以配制出一系列浓度梯度的蔗糖溶液，将紫色洋葱鳞片叶表皮细胞置于配好的各种浓度的蔗糖溶液中，适当时间后用显微镜观察细胞质壁分离情况。记录刚好发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，以及刚好尚未发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，据此推算出细胞液溶质浓度应介于这两个浓度之间。2．假设：温度变化会影响水分通过半透膜的扩散速率。设计的实验思路可以借用本节“问题探讨”中的渗透装置进行实验。将该渗透装置置于不同温度的环境中，通过比较不同温度下漏斗管液面上升速度的快慢，判定温度是否影响水分子的扩散速率。实验中要注意排除各种无关变量的干扰，如置于不同温度中的漏斗内的蔗糖溶液的量和浓度必须相等，以确保实验的准确性。课时作业1．(2025·广东名校联盟期中)下列有关探究植物细胞的吸水和失水实验的说法，正确的是 (

)A．可用黑藻叶肉细胞作为实验材料B．质壁分离过程中，没有水分子进入细胞C．质壁分离过程中，细胞的体积明显减小D．质壁分离复原过程中，细胞液的浓度逐渐增大A解析：黑藻叶肉细胞为成熟的植物细胞，含有叶绿体，细胞质为绿色，可用于观察植物细胞的吸水和失水，A正确；质壁分离过程中，水分子进入细胞速率小于水分子出细胞速率，表现为失水，B错误；质壁分离过程中，由于细胞壁的伸缩性小，所以细胞的体积不会明显变小，C错误；质壁分离复原过程中，由于细胞吸水，细胞液的浓度逐渐减小，D错误。2．滴加质量分数为30%的蔗糖溶液到紫色洋葱鳞茎外表皮细胞临时装片中，显微镜下可以观察到 (

)A．液泡变大、紫色加深 B．液泡变小、紫色加深C．液泡变大、紫色变浅 D．液泡变小、紫色变浅B3．将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞浸入一定浓度的蔗糖溶液中，一段时间后，显微镜下观察到细胞呈现如右图现象。下列叙述错误的是 (

)DA．图示细胞发生了质壁分离，说明蔗糖溶液浓度大于细胞液浓度B．观察到④内紫色加深而⑤处无色，说明②与④具有选择透过性C．若将图示细胞浸入清水能发生复原现象，说明该细胞是有活性的D．用紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞重复上述操作，细胞不发生质壁分离解析：由图可知，该细胞发生了质壁分离，说明蔗糖溶液浓度大于细胞液浓度，细胞失水，A正确；观察到④内紫色加深而⑤处无色，说明④中水可以透过半透膜而色素不可以透过，说明②与④具有选择透过性，B正确；具有活性的细胞才可以发生质壁分离复原，C正确；紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞是成熟植物细胞，具有中央大液泡，可以发生质壁分离，D错误。4．(2025·佛山期末)某同学在探究植物细胞的吸水和失水实验中，观察到的现象如下图所示。下列叙述错误的是 (

)A．该图说明细胞壁比原生质层的伸缩性小B．视野中的细胞处于质壁分离过程中C．水分子可从①流向②，也可从②流向①D．无法判断细胞内外溶液浓度的大小B解析：图中原生质层与细胞壁分离，说明原生质层的伸缩性比细胞壁的大，A正确；图中细胞处于质壁分离状态，可能处于质壁分离过程、质壁分离平衡状态或质壁分离复原过程，无法判断细胞内外溶液浓度大小，B错误，D正确；若②细胞液浓度＞①细胞外液浓度，水分子从①流向②，若此时②细胞液浓度＜①细胞外液浓度，水分子从②流向①，C正确。5．(2025·广东江门期末)某兴趣小组用4种不同浓度的蔗糖溶液处理洋葱鳞片叶外表皮细胞，观察质壁分离现象，统计结果见表。推测各组蔗糖溶液浓度的大小关系是 (

)

A．①＜②＜③＜④ B．②＜①＜③＜④C．③＜④＜①＜② D．④＜③＜②＜①A解析：根据质壁分离细胞个数占比可知，④浓度最大，③次之，②再次，①最小，即各组蔗糖溶液浓度的大小关系是①＜②＜③＜④。组别①②③④细胞总数/个104103106105质壁分离细胞数/个32142556．下图是植物细胞某种生理实验过程的图解，下列说法不正确的是 (

)

A．萝卜条放在盐水中变软的现象与图中甲过程相似B．2、3、4构成了该细胞的原生质层C．细胞在图中乙变化过程中吸水能力逐渐降低D．甲变化过程中5的浓度逐渐减小D解析：萝卜条放在盐水中变软的原因是外界溶液浓度高，植物细胞失水，相当于甲，A正确；原生质层包括2(细胞膜)、4(液泡膜)和3(两层膜间的细胞质)，B正确；细胞在图中乙变化过程中，细胞吸水，细胞液浓度下降，吸水能力逐渐降低，C正确；甲变化为质壁分离，5细胞液的浓度逐渐增大，D错误。7．(2024·广州越秀期中)下列有关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．若用黑藻叶片进行实验，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．若用紫色洋葱鳞片叶外表皮做实验，只要用低倍镜观察，可不必用高倍镜B解析：红色花瓣细胞的液泡呈现红色，比白色花瓣更便于观察质壁分离现象，A正确；黑藻叶片的叶肉细胞中，液泡无色，叶绿体的存在使原生质层呈现绿色，有利于实验现象的观察，B错误；紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位的细胞，其细胞液浓度不一定相同，用相同浓度的外界溶液进行质壁分离实验时，观察到的质壁分离程度可能不同，C正确；紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞体积较大，低倍镜下即可观察到质壁分离现象，不需要用高倍显微镜，D正确。8．(2025·广州番禺期末)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．泡菜制作过程也会出现质壁分离现象C．可以通过设计质壁分离和复原实验来探究细胞液浓度D．萎蔫的叶片放入清水中，过一段时间变得坚挺，该过程细胞发生了质壁分离D解析：施肥过多使外界溶液浓度过高，大于细胞液的浓度，细胞发生质壁分离导致植物过度失水而死亡，引起“烧苗”现象，A正确；泡菜制作过程中需要用盐水对蔬菜进行腌制，细胞内细胞液浓度小于细胞外界的盐水浓度，从而出现质壁分离，B正确；细胞在不同浓度的溶液中吸水或失水情况不同，在高渗溶液中失水皱缩，在等渗溶液中保持原状，在低渗溶液中吸水膨胀，所以可以通过设计质壁分离和复原实验来探究细胞液浓度，C正确；萎蔫的叶片放入清水中，过一段时间变得坚挺，细胞发生了质壁分离的复原，D错误。9．将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞浸入低浓度的KNO3溶液中，显微镜观察发现细胞吸水膨胀。每隔一段时间测定KNO3溶液的浓度，结果如右图。下列有关叙述错误的是 (

)A．B～C段发生质壁分离复原，原生质层逐渐恢复原状B．A点时可观察到细胞中紫色区域比B点小C．A～B段变化是细胞吸水速率大于吸收离子速率的结果D．B点时细胞液浓度可以大于或等于外界溶液浓度A解析：实验整个过程没有发生质壁分离，A错误；A～B段细胞吸水，A点时可观察到细胞中紫色区域比B点小，B正确；将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞浸入低浓度的KNO3溶液中，A～B段细胞吸水速率大于吸收离子的速率，硝酸钾溶液浓度升高，C正确；B点时细胞液浓度可以大于或等于外界溶液浓度，D正确。10．(2025·广东八校联盟质检改编)某生物兴趣小组将洋葱鳞片叶外表皮均分为两组，分别在常温与低温(4℃)下处理适宜时间后，再在常温下用0.3g·mL－1的蔗糖溶液进行质壁分离实验，实验结果如下图所示。下列说法正确的是 (

)A．质壁分离的外因是细胞壁和原生质层伸缩性不同B．常温下发生质壁分离的细胞占比达100%时，不同细胞质壁分离的程度相同C．质壁分离时水分子只进入细胞D．低温降低了细胞膜的流动性，使部分细胞质壁分离受阻D解析：质壁分离的内因是细胞壁和原生质层伸缩性不同，质壁分离的外因是外界溶液的浓度大于细胞液的浓度，A错误；质壁分离的细胞占比达到100%时，由于不同的细胞的细胞液浓度大小不同，不同细胞质壁分离的程度不一定相同，B错误；在质壁分离过程中，既有水分子从细胞液进入蔗糖溶液，又有水分子从蔗糖进入细胞液，只是水分子从细胞液进入蔗糖溶液的量大于水分子从蔗糖进入细胞液的量，C错误；通过柱形图可知，低温降低了细胞膜的流动性，使部分细胞质壁分离受阻，D正确。11．(2025·广东部分学校期中)实验小组将生理状态和初始细胞液浓度等相同的三组洋葱表皮细胞，分别置于不同浓度的蔗糖溶液中静置一段时间后，再取出细胞置于清水中，甲、乙、丙三组细胞在清水中的初始吸水速率大小关系为V丙＞V乙＞V甲，若整个过程中无溶质分子进出细胞，据此不能做出的推断是 (

)A．置于清水中，三组细胞的渗透吸水能力都会减弱B．三组蔗糖溶液中丙组的浓度最高，甲组浓度最低C．三组细胞在蔗糖溶液中都发生了不同程度的失水D．置于清水中最终状态下三组细胞的细胞液浓度相等C解析：置于清水中，三组细胞随着吸水过程的进行，细胞液浓度会逐渐降低，渗透吸水能力都会减弱，A不符合题意；细胞在蔗糖溶液中失水越多(蔗糖浓度越大，且大于初始细胞液浓度)或吸水越少(蔗糖浓度越大，且小于初始细胞液浓度)，取出后细胞液浓度就越大，在清水中的初始吸水速率就越大，甲、乙、丙三组细胞在清水中的初始吸水速率大小关系为V丙＞V乙＞V甲，说明三组蔗糖溶液中丙组的浓度最高，甲组浓度最低，B不符合题意；若在低渗的蔗糖溶液中，洋葱表皮细胞不会失水，C符合题意；三组洋葱表皮细胞初始的生理状态和初始细胞液浓度相同，最终置于清水中，三组洋葱表皮细胞均吸收水分至最大限度，最终状态下三组细胞的细胞液浓度相等，D不符合题意。12．某生物兴趣小组将红色玫瑰花冠切成大小和形状相同的细条，分为a、b、c、d和e组(每组的细条数目相等)，取上述5组细条分别置于不同浓度的蔗糖溶液中，浸泡相同时间后测量各组花冠细条长度在实验前后的比值，结果如下表所示。请回答下列问题：组别abcde蔗糖溶液浓度/(mol·L－1)0.20.30.40.50.6实验前长度/实验后长度0.720.790.911.081.18(1)假如蔗糖溶液与花冠细胞之间只存在水分交换，使细条浸泡前后长度保持不变的蔗糖溶液浓度在_____________________范围内(填写具体浓度)，实验结束时