新教材-高中生物学-RJ-必修1第4章- 第1节

【解析】 图中共有三次利用显微镜进行的观察，观察的指标主要是原生质层和细胞壁的位置关系以及液泡的 颜色和大小。三次观察形成对照，以确定是否发生了质壁分离或质壁分离复原， A、B 两项正确。 如果将蔗糖溶液换成浓度适宜的KNO3 溶液，由于细胞在失水的同时，会不断地吸收K+ 和NO3-， 所以细胞液浓度升高， 当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，细胞开始吸水，从而出现质壁分离自动 复原现象，C 项正确。 如果蔗糖溶液浓度过大，会导致细胞因过度失水而死亡，D 项错误。 【答案】D 【点拨】 本实验虽然只设计了一组实验，但是也遵循了实验的对照原则，对照方法为自身对照，即质壁分离 前和质壁分离后的细胞进行了对照。
二 植物细胞质壁分离与复原 • 植物细胞的原生质层相当于一层[8] 半透膜 。当[9] 细胞液 的浓度小于外界溶液的浓度时，
细胞通过[10] 渗透作用 失水，细胞壁和原生质层发生分离，此现象称为[11] 质壁分离 。发生质 壁分离的细胞，当[12] 细胞液 的浓度大于外界溶液的浓度时，细胞通过[13] 渗透作用 吸水， 细胞壁和原生质层慢慢恢复成原来的状态， 此现象称为[14] 质壁分离复原 。
1. 细胞膜相当于半透膜，外界溶液的浓度与细胞质的浓度存在浓度差，共同构成一个渗透 系统。 2. 细胞吸水或失水的多少取决于细胞膜两侧溶液的浓度差。 （1）当外界溶液的浓度< 细胞质的浓度时→细胞吸水膨胀。 （2）当外界溶液的浓度> 细胞质的浓度时→细胞失水皱缩。 （3）当外界溶液的浓度= 细胞质的浓度时→水分子进出细胞处于动态平衡。 • 植物细胞的吸水和失水 1. 成熟的植物细胞是一个渗透系统，如右图所示。 （1）半透膜——原生质层（包括细胞膜、液泡膜以及 两层膜之间的细胞质），相当于一层半透膜。 （2）浓度差——外界溶液与细胞液之间具有一定的浓度差。
例
难度★★★
典型★★☆ຫໍສະໝຸດ ［2020·湖南常德检测］下图为研究渗透作用的实验装置，漏斗内溶液
（S 1 ）和漏斗外溶液（S 2 ）为两种不同浓度的蔗糖溶液，水分子可
以通过半透膜，而蔗糖分子不能。起始时漏斗内外液面相平，当渗
透达到平衡时，液面高度差为 m。下列有关叙述正确的是 （ ）
A. 渗透平衡时，S 1 的浓度等于 S 2 的浓度 B. 若向漏斗中加入蔗糖分子，则平衡时 m 变小 C. 达到渗透平衡时，仍有水分子通过半透膜进出 D. 若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，再次平衡时 m 将增大
高中生物学 必修1
1 第 4 章
第
节
被动运输
学习目标
1. 阐明细胞膜的选择透过性。 2. 进行关于植物细胞吸水和失水的实验探究。 3. 阐明被动运输的原理和特点。
重点难点
重点 1.植物细胞质壁分离和复原。 2.被动运输的特点。 难点 1.渗透作用。 2.观察植物细胞的质壁分离和复原。
课前预习
一 细胞的吸水和失水 • 以哺乳动物细胞为例： 当外界溶液的浓度比细胞质的浓度[1] 低 时，细胞吸水膨胀； 当外界溶液
的浓度比细胞质的浓度[2] 高 时，细胞失水皱缩； 当外界溶液的浓度与细胞质的浓度[3] 相同 时，
水分进出细胞处于动态平衡。 • 在“水进出哺乳动物红细胞”的实验中，红细胞的细胞膜相当于一层[4] 半透膜 。当外界溶液的浓度
低时，红细胞将会发生[5] 持续吸水膨胀 ；当红细胞内外溶液浓度的差值较大时，细胞[6] 吸水 或 [7] 失水 较多。
2. ［2020·江西临川一中高一期末］下图表示扩散作用实验装置，甲、乙两管的口径相同（初始液 面高度相等），半透膜允许水分子和葡萄糖分子通过，淀粉分子则无法通过，当达到渗透平衡时 （）
A. 甲、乙两管中的液面高度相等 B. 甲、乙两管中的葡萄糖溶液的浓度几乎相等 C. 甲、乙两管中的淀粉溶液的浓度相等 D. 两管中葡萄糖溶液的质量分数皆为 8%，淀粉溶液的质量分数皆为 4%
【解析】因为半透膜只允许水分子和葡萄糖分子通过，而淀粉分子不能通过，乙管中的葡萄糖分 子逐渐进入甲管，又由于甲管中的淀粉溶液浓度大于乙管，所以最终会导致甲管溶液的整体浓度 大于乙管，甲管液面上升，乙管液面下降，A 项错误；由于葡萄糖分子能通过半透膜，所以当达 到渗透平衡时，甲、乙两管中葡萄糖溶液浓度几乎相等，B 项正确；淀粉分子不能通过半透膜， 渗透平衡时，甲、乙两管中淀粉溶液的浓度不相等，C、D 项错误。 【答案】D
【即时练】 1. ［2020·吉林毓文中学高三模拟］若半透膜允许水 分子通过，不允许蔗糖分子通过，下列关于渗透现象 的说法，正确的是 （ ） A. 初始状态半透膜一侧是蔗糖溶液，一侧是清水， 渗透平衡时，半透膜两侧溶液浓度相等 B. 初始状态半透膜一侧是蔗糖溶液，一侧是清水， 渗透平衡时，半透膜两侧溶液浓度不可能相等 C. 初始状态半透膜两侧是不同浓度的蔗糖溶液，渗 透平衡时，半透膜两侧溶液浓度不可能相等 D. 初始状态半透膜两侧是不同浓度的蔗糖溶液，渗 透平衡时，半透膜两侧溶液浓度一定相等
【解析】由于纱布的孔径较大，蔗糖分子可 自由通过，A 项正确；渗透平衡时，水分子 仍然能够通过半透膜进出，并且达到动态平 衡，B 项错误；如果将S2 浓度适当降低，则 半透膜两侧溶液的浓度差更大，渗透平衡时△ h 更大，C 项正确； 分析图解可知，漏斗内 溶液（S1）液面上升，说明水分子由低浓度 一侧向高浓度一侧进行了渗透，因此实验开 始时S1 浓度大于S2 浓度，渗透平衡时，由于 升高的水柱产生了压力， S1 浓度仍然大于S2 浓度，D 项正确。 【答案】B
4. 下图为渗透作用装置图，其中半透膜为膀胱膜，图1、3 装 置溶液A、B、a、b 浓度分别用MA、MB、Ma、Mb 表示，图 2、4 表示一段时间后，图1、3 液面上升的高度分别为h1、h2。 如果A、B、a、b 均为蔗糖溶液，且MA>MB、Ma=Mb>MA， 则达到平衡后 （ ）
【解析】 由题干所给条件可知Ma=Mb>MA>MB， 水分子通过半透膜进入漏斗内，液面都 升高，由于图3 中溶液的浓度差大于图 1 中溶液的浓度差，渗透进入b 的水分
➢ 实验步骤
➢ 结论 植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁 分离；当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。 【易错提醒】 （1）质壁分离中的“质”指的是原生质层，而不是细胞质；“壁”指的是细胞壁。 （2）发生质壁分离后，细胞膜与细胞壁的间隙内充满了外界溶液（因为细胞壁具有全透性）。 （3）本实验是自身对照，用显微镜观察三次，第二次（质壁分离状态）与第一次（正常植物细胞） 对照， 第三次（质壁分离复原）与第二次（质壁分离状态） 对照。
2. 植物细胞的吸水和失水 （1）当外界溶液浓度> 细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离。 （2）当外界溶液浓度< 细胞液浓度时，细胞吸水，液泡体积变大，细胞坚挺。 （3）当外界溶液浓度= 细胞液浓度时，细胞吸水和失水达到动态平衡。 【特别提示】 （1）满足动植物细胞渗透吸水的两个条件：半透膜（ 动 物细胞膜、植物原生质层）、浓度差（动 物细胞质和外界溶液的浓度差、植物的细胞液和外界溶液的浓度差）。 （2）细胞吸水和失水速率的大小和多少，取决于细胞膜（或原生质层）内外两侧的溶液浓度差。浓 度差越大，细胞吸水和失水的速率越大；反之，越小。
【解析】 起始时漏斗内外液面相平，液面高度差 m 的形成与漏斗内外的渗透压不同有关，渗透平衡时，S 1 的浓度大于S 2 的浓度，A 项错误；向漏斗中加入蔗糖分子，半透膜两侧浓度差变大，则平衡时 m 变大，B 项错误；吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，会导致漏斗内的蔗糖溶液的渗透压减小，再次 平衡时 m 将减小，D 项错误。 【答案】C
【解析】 细胞形态的改变是 细胞通过渗透作用 失水或吸水造成的， 不需要细胞提供能 量。 【答案】D
2. 将家兔红细胞甲、乙、丙分别置于三种不同浓度（a、b、c）的溶液中，水分子的跨膜运输示意图 如下图所示（箭头方向表示水分子的进出方向，箭头粗细表示水分子出入的多少，已知实验前甲、乙、 丙细胞内部溶液浓度相等）。下列叙述正确的是 （ ）
【解析】初始状态半透膜一侧是蔗糖溶 液，一侧是清水，膜两侧溶液水分子进 出的速率相等即渗透平衡时，半透膜两 侧溶液浓度不可能相等，仍然是蔗糖溶 液一侧的浓度较大，A 项错误，B 项正 确；初始状态半透膜两侧是不同浓度的 蔗糖溶液，半透膜只允许水分子通过， 不允许蔗糖分子通过，渗透平衡时，半 透膜两侧溶液浓度可能相等，C、D 项错 误。 【答案】B
3. 漏斗内溶液（S1）和漏斗外溶液（S2）为两种不同浓度 的蔗糖溶液，漏斗内外起始液面高度一致，渗透平衡时的 液面差为Δh。下列叙述错误的是 （ ）
A. 用纱布代替半透膜，蔗糖分子可自由通过 B. 达到渗透平衡时，水分子不会通过半透膜 C. 如果将S2 的浓度适当降低，则渗透平衡时△ h 会更大 D. 实验开始时S1 浓度大于S2 浓度，渗透平衡时S1 浓度仍 大于S2 浓度
A. 据图可知，三种溶液浓度的大小关系为 a<b<c B. 当甲细胞水分子的进出达到动态平衡后，细胞内部液体浓度甲> 乙 C. 若丙换成洋葱表皮细胞，则其会涨破 D. 光学显微镜下可观察到乙细胞有水分子的进出
内容精解
一 渗透作用的原理及应用分析
➢ 半透膜 • 半透膜是指允许一些小分子物质通过，而不允许大分子物质通过的多孔性薄膜。 ➢ 渗透现象 • 在下图所示的渗透系统中，由于单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子数多于由蔗糖溶液进入
清水的水分子数，漏斗内液面上升。
➢ 渗透作用 • 概念：水分子或其他溶剂分子通过半透膜，从低浓度溶液向高浓度溶液扩散的现象。
子比进入a 的多，所以达到平衡后
hl<h2，Ma>Mb。 【答案】B
A. h1>h2 C. h1<h2
Ma>Mb Ma<Mb
B. h1<h2 D. h1>h2
Ma>Mb Ma<Mb
二 探究：植物细胞的吸水和失水
➢ 实验原理 • 成熟的植物细胞与外界溶液共同构成渗透系统，可发生渗透吸水或渗透失水。 ➢ 实验材料的选择标准 • 一是成熟的活的植物细胞，保证细胞具有中央大液泡和细胞壁。 • 二是细胞液最好有颜色，易于观察。紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞是理想的实验材料。
例
难度★★☆ 典型★★★
下图为某同学利用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞作为实验材料，观察植物细胞质壁分离与质壁分离复
原的基本操作步骤。下列相关叙述中，错误的是（ ）
A. 第二次观察（D）和第一次观察（B）形成对照，第三次观察（F）和第二次观察（D）形成对照 B. 该实验用显微镜主要观察原生质层和细胞壁的位置关系、液泡的颜色和大小等 C. 如果将蔗糖溶液换成浓度适宜的KNO3 溶液，则可以省略E 过程 D. 增大蔗糖溶液的浓度，实验效果会更明显且不影响细胞的活性
•
【易错提醒】有关渗透作用的三个易错点 （1）渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度，而非质量分数，其实质是单位体积内溶质分子数的 “多少”。 （2）渗透平衡意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态，这种平衡是动态平衡。 （3）图4-1-1 所示的渗透系统达到渗透平衡时，漏斗内溶液的浓度仍高于漏斗外。
➢ 细胞的吸水和失水 • 动物细胞的吸水和失水
判断题 1. 红细胞在低浓度的溶液中会因吸水而涨破，在高浓度的溶液中会因失水而皱缩 （ √ ） 2. 渗透作用的发生必须依靠半透膜和膜两侧的浓度差 （ √ ） 3.“质壁分离”中的“质”是指细胞质，“壁”是指细胞壁 （ × ） 4. 细胞膜和液泡膜都是选择透过性膜 （ √ ） 5. 当外界溶液的浓度高于细胞液的浓度时，植物细胞就会发生质壁分离 （ × ） 6. 当外界溶液的浓度高于细胞内液体的浓度时，显微镜下的细胞没有发生质壁分离，则该细 胞一定是死细胞 （ × ）
【即时练】 1. 将a、b、c 三组红细胞分别置于不同浓度的氯化钠溶液中进行实验，浸 泡一段时间后其细胞形态如下图所示。下列叙述错误的是 （ ）
A. 图中所示细胞内液的渗透压，a 组的比b 组的高 B. 浸泡过程中a 组细胞失水量小于c 组细胞失水量 C. 若向a 组烧杯中加入少量葡萄糖，则其细胞可能会皱缩后恢复原状 D. 上述实验中引起细胞形态的改变而消耗细胞提供的能量的比较是c>b>a