2027届高三生物一轮复习课件：第2单元　第6讲　第一课时　水进出细胞的原理

第6讲第一课时水进出细胞的原理课标要求1.活动:通过模拟实验探究膜的透性2.活动:观察植物细胞的质壁分离和复原命题趋势1.渗透作用原理与应用:重分析、辨条件——渗透作用的发生条件与液面变化、渗透平衡的本质2.水跨膜运输的方式与特点:熟方式、析特性——水分子两种运输方式的比较与水通道蛋白的特点3.动植物细胞的吸水和失水:明原理、辨差异——动植物细胞吸水和失水的条件与结果、原理的应用4.植物细胞质壁分离与复原实验:懂操作、善应用——考查范围涵盖实验原理、操作、现象分析及拓展应用考点一考点二目录索引

高考真题•演练考点一渗透作用与细胞的吸水和失水必备知识•精读教材1.渗透作用

水溶剂半透膜浓度差多少低高2.细胞的吸水和失水(1)动物细胞的吸水和失水

细胞膜细胞质吸水膨胀失水皱缩动态平衡(2)成熟植物细胞的吸水和失水①原理

②现象

大于小于等于易错排查(1)原生质体失去细胞全能性。(2024·北京卷)(

)(2)1

mol/L

NaCl溶液和1

mol/L蔗糖溶液的渗透压大小相等。(

)(3)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。(

)(4)在渗透装置中,从实验开始到实验平衡过程中,水分子进入漏斗的速率越来越快。(

)(5)红细胞在高渗NaCl溶液中体积缩小,在低渗NaCl溶液中体积增大的原因是细胞膜对水分子的通透性远高于Na+和Cl-,水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液。(2021·湖北卷)(

)××××√关键能力•练透考法命题角度一

渗透作用的原理及应用分析1.(2025·重庆卷)某兴趣小组利用图1装置,分别使用等体积2.5mol/L葡萄糖溶液和1.2mol/L蔗糖溶液,室温下观察渗透现象。图2是两种溶液在垂直管中一段时间内溶液高度变化,图1图2下列说法正确的是(

)A.X表示葡萄糖溶液在垂直管中的高度变化B.t1~t3由X液面快速上升推测水分子不会从漏斗进入烧杯C.t2~t5取Y对应烧杯中液体能检测到还原糖D.t5后两种溶液在垂直管中液面高度将不变C解析

葡萄糖可通过玻璃纸,蔗糖不能通过玻璃纸,当漏斗内是葡萄糖溶液时,水分子进出玻璃纸的同时,漏斗内的葡萄糖分子进入烧杯中,玻璃纸两侧溶液的浓度差大大减小,因此垂直管内液面高度变化较蔗糖溶液小,推出Y表示葡萄糖溶液,X表示蔗糖溶液,A项错误。水分子可通过玻璃纸进出漏斗,B项错误。Y中的葡萄糖是还原糖,可进入烧杯中被检测到,C项正确。t5后,葡萄糖溶液(Y)因葡萄糖透过玻璃纸,最终液面会下降并稳定,蔗糖溶液(X)液面上升后稳定,即最终保持动态平衡,D项错误。2.(2026·黑龙江哈尔滨模拟)下图展示了渗透与反渗透过程。在渗透过程里,相同体积的浓溶液和稀溶液(纯水)被半透膜分隔,因半透膜允许溶剂(水)通过,纯水侧的水分子会向浓溶液侧运输。而反渗透技术是指人为施加大于渗透压的压力使浓溶液中的水分子通过半透膜向稀溶液(纯水)侧流动,但其他物质不能通过的技术。注:溶质不能通过半透膜。

下列叙述正确的是(

)A.在施加人为压力前,题图装置达到渗透平衡时,半透膜两侧溶液的浓度相等B.若不施加人为压力,则水分子只能从低浓度溶液一侧向高浓度溶液一侧运输C.若处于图中液面状态时去掉人为压力,则图中两侧的液面高度不会发生变化D.利用反渗透技术可进行海水淡化,水分子的运动是多种作用力综合作用的结果D解析

在施加人为压力前,题图装置达到渗透平衡时,半透膜两侧溶液的浓度并不相等,浓溶液的浓度高于纯水,A项错误。不施加人为压力,水分子可以在低浓度溶液与高浓度溶液之间双向运输,B项错误。若处于图中液面状态时去掉人为压力,则图中左侧的液面上升,右侧液面下降,C项错误。反渗透技术中,人为施加的压力使浓溶液(海水)中的水分子通过半透膜向纯水侧流动,从而实现海水淡化。这一过程中,水分子的运动受到压力、渗透压等多种作用力的综合影响,D项正确。命题角度二

动、植物细胞吸水与失水的分析3.(2025·四川绵阳模拟)在无任何相反压力时,渗透吸水会使细胞膨胀甚至破裂,高等动物、高等植物与原生生物细胞以三种不同的机制来解决这种危机(如图),比如淡水中生活的草履虫,能通过收缩泡排出细胞内过多的水,以防止细胞涨破。据此推断,下列说法正确的是(

)A.动物细胞通过自由扩散的方式将离子排出以避免渗透膨胀B.动物细胞渗透吸水时原生质层充当发生渗透所需的半透膜C.植物细胞吸水达到渗透平衡状态时细胞内外溶液浓度相等D.若将草履虫放入海水中,推测其收缩泡的伸缩频率会减慢D解析

由题图可知,动物细胞调节渗透压可以通过离子的转运机制实现,离子的排出通常是逆浓度梯度进行的,需要消耗能量,属于主动运输,A项错误。细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质称为原生质层,植物细胞渗透吸水时原生质层充当发生渗透所需的半透膜,而动物细胞没有原生质层,B项错误。植物细胞吸水达到渗透平衡状态时细胞内外的水分子数相等,但细胞内外溶液浓度不一定相等,C项错误。据题图可以看出原生生物通过收缩泡释放多余的水分,若将原生生物置于低于其细胞质浓度的溶液中时,其收缩泡的伸缩频率会升高;若将原生生物置于高于其细胞质浓度的溶液中时,其收缩泡的伸缩频率会降低,可见若将草履虫放入海水中,推测其收缩泡的伸缩频率会减慢,D项正确。考点二实验:植物细胞的质壁分离及其复原必备知识•精读教材1.实验原理

半透膜大细胞液2.实验步骤

紫色紧贴逐渐变小加深逐渐变大3.质壁分离和复原实验的拓展应用(1)判断成熟植物细胞的死活(2)测定细胞液浓度范围

活细胞死细胞一系列浓度梯度未发生质壁分离和刚发生质壁分离(3)比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度

(4)比较未知浓度溶液的浓度大小

同一浓度越小越大(5)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)质壁分离后自动复原易错排查(1)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。(2024·江苏卷)(

)(2)“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。图丙细胞的体积将持续增大,最终涨破。(2022·浙江卷)(

)(3)质壁分离复原过程中,细胞的吸水能力逐渐降低。(2021·湖南卷)(

)××√(4)质壁分离过程中,黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小。(

)(5)在“探究植物细胞的吸水和失水”实验操作中,共涉及三次显微镜观察,第一次用低倍镜观察,第二、三次用高倍镜观察。(

)(6)质壁分离与复原实验中吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体,以免污染显微镜镜头。(

)(7)利用洋葱根尖分生组织和添加胭脂红的蔗糖溶液进行实验,现象更加明显。(

)(8)选用黑藻成熟叶片进行实验时,叶绿体的存在会干扰实验现象的观察。(

)×××××科学思维•教考衔接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。(1)施肥过多引起的“烧苗”现象与质壁分离

(填“有”或“无”)关,理由是

。

(2)质壁分离复原过程中,细胞的吸水能力逐渐

(填“降低”或“升高”),理由是

。

有

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萎蔫,引起“烧苗”现象降低植物细胞在发生质壁分离复原的过程中,因不断吸水导致细胞液的浓度逐渐降低,与外界溶液浓度差减小,细胞的吸水能力逐渐降低(3)下图是某同学观察到的植物细胞质壁分离与复原实验的某一时刻的图像,此时细胞液浓度与外界溶液浓度的关系是

。

(4)将质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液换成一定浓度的KNO3溶液,细胞发生质壁分离与自动复原,自动复原的原因是什么?细胞液浓度可能大于、等于或小于外界溶液浓度

关键能力•练透考法命题角度一

质壁分离与复原实验分析1.(2025·北京卷)“探究植物细胞的吸水和失水”实验中,在清水和0.3g/mL蔗糖溶液中处于稳定状态的细胞如图。以下叙述错误的是(

)A.图1,水分子通过渗透作用进出细胞B.图1,细胞壁限制过多的水进入细胞C.图2,细胞失去的水分子是自由水D.与图1相比,图2中细胞液浓度小图1

清水

图2

蔗糖溶液

D解析

因为成熟的植物细胞原生质层相当于一层半透膜,细胞液与外界溶液一般具有浓度差,符合渗透作用发生的条件,所以植物细胞是通过渗透作用吸水和失水的,A项正确。图1为在清水中处于稳定状态的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞,此状态下细胞液的浓度(或渗透压)远远高于清水,但细胞壁的保护作用限制了过多的水分子进入细胞而引起细胞体积的进一步膨胀,B项正确。结合水是不能自由流动的水,是细胞的组成成分。自由水具有流动性、溶解性,能进出细胞,C项正确。图2为在0.3

g/mL蔗糖溶液中处于稳定状态的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞,此时处于质壁分离状态,其细胞液的渗透压与外界蔗糖溶液的渗透压相等,比图1中细胞的细胞液浓度(渗透压)大,D项错误。

2.(2026·黑龙江牡丹江模拟)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(不包括细胞壁的植物细胞)体积变化情况如图所示。下列说法正确的是(

)A.该细胞可能是解离后的根尖分生区细胞B.曲线AC段表明细胞液浓度先减小后增大C.实验表明原生质层对乙二醇和蔗糖的通透性一样D.曲线BD段表明水分子进出细胞处于平衡状态D解析

根尖分生区细胞没有大液泡,且解离后的细胞已经死亡,不能发生质壁分离,A项错误。曲线AC段原生质体相对体积先减小,说明细胞在失水,细胞液浓度正在逐渐增大,然后原生质体相对体积增大,说明细胞在吸水,细胞液浓度正在逐渐减小,B项错误。实验表明原生质层对乙二醇和蔗糖的通透性不一样,其中乙二醇能进入原生质层,蔗糖不能,C项错误。曲线BD段细胞原生质体相对体积基本保持不变,表明水分子进出细胞处于平衡状态,D项正确。命题角度二

质壁分离与复原实验的拓展应用3.(2025·湖北武汉一模)某研究小组利用洋葱鳞片叶外表皮细胞,开展了如下连续实验:用蔗糖溶液①处理细胞一段时间,原生质体体积减小(甲组);接着将甲组细胞放在蔗糖溶液②中,原生质体体积进一步减小(乙组);随后将乙组细胞用蔗糖溶液③处理,原生质体体积增大,较初始状态明显膨胀(丙组)。若在处理过程中细胞和蔗糖溶液间没有溶质交换,下列叙述正确的是(

)A.三组蔗糖溶液初始浓度高低为③>②>①B.溶液处理后细胞大小关系变为丙>乙>甲C.处理后细胞液的浓度高低变为乙>甲>丙D.处理后蔗糖溶液浓度高低变为①=②=③C解析

细胞在蔗糖溶液①中处理一段时间后失水皱缩,说明蔗糖溶液①初始浓度>细胞液初始浓度;随后将其放在蔗糖溶液②中,原生质体体积进一步减小,说明蔗糖溶液②初始浓度>蔗糖溶液①初始浓度>细胞液初始浓度;接着用蔗糖溶液③处理,细胞吸水且原生质体体积大于初始状态,说明处理前三组蔗糖溶液的浓度高低为②>①>③,A项错误。洋葱鳞片叶外表皮细胞有细胞壁,细胞壁伸缩性小,细胞大小变化不明显,不会出现丙>乙>甲的情况,B项错误。因为细胞失水会使细胞液浓度升高,细胞吸水会使细胞液浓度降低。乙组细胞失水最多,细胞液浓度最高;甲组细胞失水较少,细胞液浓度次之;丙组细胞吸水,细胞液浓度最低,所以处理后细胞液的浓度高低为乙>甲>丙,C项正确。由于细胞与蔗糖溶液间没有溶质交换,且细胞在不同蔗糖溶液中的失水或吸水情况不同,所以处理后蔗糖溶液浓度不相等,D项错误。高考真题•演练1.(2025·浙江卷)某同学利用幼嫩的黑藻叶片完成“观察叶绿体和细胞质流动”实验后,继续进行“质壁分离”实验,示意图如下。下列叙述正确的是(

)A.实验过程中叶肉细胞处于失活状态B.①与②的分离,与①的选择透过性无关C.与图甲相比,图乙细胞吸水能力更强D.与图甲相比,图乙细胞体积明显变小C解析

实验过程中该叶肉细胞处于失水状态,并非失活状态,A项错误。①细胞膜与②细胞壁的分离,与①的选择透过性有关,原因是细胞壁具有全透性,蔗糖可通过细胞壁,但不能通过具有选择透过性的细胞膜,B项错误。与图甲相比,图乙细胞处于失水状态,细胞液渗透压升高,吸水能力更强,C项正确。与图甲相比,图乙细胞体积几乎不变,D项错误。2.(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B解析

细胞失水过程中,细胞液浓度增大,渗透压升高,A项正确。干旱环境下进行光合作用的外层细胞主要合成的是单糖,内部薄壁细胞中单糖合成多糖的速率比外层细胞快,一方面可以使外层细胞的光合产物迅速转移到内部薄壁细胞,减少外层细胞单糖的积累,减弱产物对光合作用的