课程解读
一、学习目标：
1.
举例说出细胞膜是选择透过性膜。
2.
尝试提出问题，作出假设。
3.
掌握植物细胞吸水和失水的实验设计和操作。
二、重点、难点：
重点：举例说出细胞膜是选择透过性膜；进行探究实验的基本方法和过程；渗透作用。
难点：尝试提出问题，作出假设；理解细胞膜不仅是半透膜，还是选择透过性膜。
三、考点分析：
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知识内容 |
要求 |
说明 |
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细胞的代谢、物质出入细胞的方式 |
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Ⅰ：对所列知识点要知道其含义，能够在试题所给予的相对简单的情境中识别和使用它们。 Ⅱ：理解所列知识和其他相关知识之间的联系和区别，并能在较复杂的情境中综合运用其进行分析、判断、推理和评价。 |
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细胞的吸水和失水 物质跨膜运输的其他实例 |
I II |
“物质跨膜运输实例”以水为例讲述细胞的运输功能即膜的功能特性——选择透过性。通过对膜功能的体验过渡到对膜结构的认识，理解结构与功能的统一性，为后续学习作铺垫。
知识梳理
一、渗透作用：
1.
定义：水（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散作用，叫做渗透作用。
2、渗透现象发生的条件：半透膜、细胞内外浓度差（即：溶剂分子含量不同）
3、渗透作用的平衡：动态平衡。即单位时间内透过半透膜进入的水分子数量等于渗出的水分子数量。（※不一定是两侧溶液浓度相等）
4、结果：表现为水从溶液浓度低（水含量高）→溶液浓度高（水含量低）的方向。
二、动物细胞的吸水和失水（以哺乳动物的红细胞为例）
吸水：细胞外液的浓度＜细胞内液的浓度（膨胀甚至胀破）
失水：细胞外液的浓度＞细胞内液的浓度（皱缩）
※1. 红细胞内的血红蛋白等有机物一般不能透过细胞膜。
2. 红细胞的细胞膜相当于半透膜，但不等同于半透膜。
3. 红细胞吸水或失水的多少取决于红细胞内外浓度的差值。
三、成熟植物细胞（有大液泡）的吸水和失水
1、原生质层：细胞膜＋液泡膜＋两层膜之间的细胞质≈半透膜
失水：细胞外液的浓度＞细胞内液的浓度（质壁分离）
吸水：细胞外液的浓度＜细胞内液的浓度（质壁分离复原）
2、植物细胞吸水和失水实验探究
实验设计的一般步骤：
观察现象：①白菜剁碎后放一些盐，有水分渗出。（失水）②农作物施肥过多会烧苗。（失水）③蔫了的青菜放入清水中浸泡一会儿，菜叶变得硬挺。（吸水）
提出问题：比如：细胞在什么条件下吸水和失水？
作出假设：细胞在高浓度溶液中会失水，在低浓度溶液中会吸水。
设计实验：选用紫色洋葱鳞片叶，用一定浓度的蔗糖溶液处理后，再用清水处理，观察现象。
开展实验：1. 制作临时装片。2. 低倍镜观察。3. 蔗糖溶液处理。4. 观察现象。5. 清水处理。6. 观察现象。
结果：
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中央液泡大小 |
原生质层的位置 |
细胞大小 |
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蔗糖溶液 |
变小 |
原生质层脱离细胞壁 |
基本不变 |
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清水 |
逐渐恢复到原来大小 |
原生质层恢复到原来位置 |
基本不变 |
分析结果，得出结论：上面的实验结果与预期吻合，由于植物细胞有细胞壁，且原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性，所以植物细胞不会有明显的缩小和膨胀，但出现了原生质层与细胞壁的分离和复原。由此，我们可以得出结论：原生质层相当于一层半透膜。水分子通过原生质层顺着相对含量梯度跨膜运输。
实验知识应用：
1、鉴定不同浓度的细胞液
2、验证细胞的生存状态
四、物质跨膜运输的其他实例
结论：1、同种植物，吸收不同种离子具有选择性；
2、不同植物吸收同种离子的量不同；
3、实验前后离子浓度的变化体现了V吸水与V离子之间的关系
从以上实例可以看出，物质跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的，而且细胞对于物质的输入和输出是有选择性的。即：细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜。生物膜的这一特性，与细胞的生命活动密切相关，是活细胞的一个重要特征。
知识应用：植物为什么难在盐碱地成活？
典型例题
知识点一：渗透作用
例1：将盛有一定浓度蔗糖溶液的透析袋口扎紧后浸于蒸馏水中，下图表示透析袋中蔗糖溶液浓度与时间的关系，其中正确的是（ ）
思路分析：半透膜两侧分别是蔗糖溶液和蒸馏水，水分就会从相对含量多的蒸馏水一侧流入到相对含量低的蔗糖溶液中，导致其浓度和体积都发生变化
答案：B
解题后的思考：水分透过半透膜扩散的方向是：从相对含量多到相对含量少
例2：如图所示的渗透装置中，玻璃缸中为清水，A、B为大小不同的透析袋，并接上口径相同的小玻璃管，在A、B中分别加入浓度相同的蔗糖溶液，初始时，左右玻璃管内液面与大烧杯中液面相同。问：
（1）当液面不再上升时_____________（选A或B）玻璃管内液面高，___________（选A或B）袋内的浓度高。
（2）A装置中从开始到液面不再上升的过程中玻璃管内液面高度的变化是（ ）
思路分析：（1）开始时A1浓度=B1浓度，但B内的溶液多，半透膜表面积相对较大，在相同时间，吸收的水较多，接上口径相同的小玻璃管，则B液面高。
根据平衡时B液面高度>A液面高度，即B内上升的液柱产生的静水压力>A内上升的液柱产生的静水压力，进入B内的水分子阻力>A内的阻力，导致水分进入B袋的速度迅速降低，则进入B袋的水分相对含量少，故B袋内的浓度高。
（2）此题问的是液面高度的变化，开始时膜内、外浓度差大，液面上升较快，随浓度差减小，液面上升慢，到动态平衡，故选B。
答案：B B
B
解题后的思考：渗透作用的平衡实质是水分子的出入速率相等，所有影响这个速率的外力都会导致平衡时溶液浓度的变化。
小结：当半透膜两侧具有浓度差的时候，溶剂分子（一般是水）会发生渗透作用。渗透作用平衡时，水分子透过膜的出入速率相等，不是两侧浓度相等。
知识点二：活细胞的失水和吸水
例1：浓盐水有杀菌防腐的作用，其原因是（ ）
A. 由于渗透作用，使细菌失水死亡
B. 浓盐水中含养料少，细菌迅速死亡
C. 浓盐水中没有细菌所需要的酶，细菌不能产生毒素
D. 浓盐水中含有较多的氯离子，使细菌毒素失效
思路分析：活细菌的膜结构是选择透过性膜，外界溶液（浓盐水）浓度过大，细菌体内的水分流出，造成细胞失水过多而死亡。
答案：A
解题后的思考：题目的关键词语，往往揭示解题的思路。浓盐水——提示外界溶液浓度的信息；细菌——膜结构的选择透过性。因此得出结论——此题考查渗透作用。注意题干的叙述。
例2：在植物细胞发生质壁分离的过程中，水分子通过细胞结构的顺序是（ ）
①细胞壁 ②细胞膜 ③细胞质 ④液泡膜 ⑤液泡
A. ①②③④⑤ B. ①②④⑤③ C. ⑤④②③① D. ⑤④③②①
思路分析：发生质壁分离，水分从液泡渗出，根据植物细胞的结构，得知它通过的结构依次是液泡、液泡膜、细胞质、细胞膜、细胞壁，也就是⑤④③②①。
答案：D
解题后的思考：植物细胞的质壁分离主要是细胞液中的水分与外界溶液水分的出入差异造成的。
例3：用普通光学显微镜观察植物叶肉细胞时，如果要进一步确认这些细胞是否为活细胞，请你根据今天学习的知识设计一种判断方法并预期实验结果及结论。
（1）实验设计思路：
（2）可能的结果及结论：
思路分析：题干信息——叶肉细胞是成熟细胞；活细胞能够发生质壁分离和复原。因此，实验设计可以利用一定浓度的外界溶液来进行。
答案：（1）用一定浓度的蔗糖溶液处理叶肉细胞，观察是否发生质壁分离。
（2）若发生质壁分离现象，说明是活细胞；如果不发生质壁分离现象，说明是死细胞。
解题后的思考：解题中都在强调“一定浓度”，联系例1可以知道，当浓度过大时，细胞死亡，就会失去质壁分离和复原的能力。
小结：成熟植物细胞的吸水和失水是物质运输知识点的重点考查项目。1、水分的运输路径；2、水分渗透的应用都是常见的题目。需要注意的是，活细胞才能发生这个过程。
知识点三：细胞对其他物质的吸收（吸收无机盐离子等）
例1：将洋葱表皮放入一定浓度的KNO3溶液中，首先细胞发生了质壁分离，但很快又自动复原，其原因是
A.
细胞液的溶质渗出细胞
B.
质壁分离后的细胞只允许水分进入
C.
K+和
进入了液泡内
D.
水分和细胞液自由地进出细胞
思路分析：发生质壁分离——KNO3溶液浓度大于细胞液浓度，细胞失水
发生自动复原——一定是细胞液浓度大于外界溶液，判断出有新的溶质进入细胞液，改变浓度
答案：C
解题后的思考：当外界溶液的溶质能够进入细胞液的时候，质壁分离的细胞能够发生自行复原。
例2：将某植物细胞置于大于该细胞细胞液浓度的硝酸钾溶液中，一段时间后在显微镜下观察发现该细胞未发生质壁分离，其原因可能是该细胞
①是死细胞 ②是根尖分生区细胞 ③大量吸水
④大量失水 ⑤质壁分离后又自行复原
（ ）
A. ①②③
B. ①②⑤
C. ②③⑤
D. ②④⑤
思路分析：植物细胞——成熟会发生质壁分离，不成熟则无明显质壁分离现象；大于该细胞细胞液浓度的硝酸钾溶液——会导致细胞失水，随着离子的吸收会复原；未观察到质壁分离——死细胞和分生区等不成熟细胞不发生质壁分离；自行复原后看不到分离状态。
答案：B
解题后思考：熟练掌握细胞发生质壁分离的条件，和发生自行复原的原因与实例。
小结：外界溶液浓度大于细胞液浓度，发生质壁分离
溶质可进入细胞，则发生自行复原
溶质不可进入细胞，换为清水后，可以复原
外界溶液浓度过大，细胞死亡，不会再发生质壁分离复原现象。
提分技巧
这一节内容重点讲解的是细胞膜作为系统边界及物质跨膜运输能力的具体实例。
1、关于水——需要记住几个与质壁分离有关的蔗糖溶液质量浓度，
2、关于无机盐离子等其他物质——透彻理解哪些溶液能够使细胞发生质壁分离和自行复原。比如常见的：甘油，KNO3，KCl等。记忆的技巧是：细胞生活需要的，小分子，会选择吸收。同时因为与水的吸收速度的差异，会导致外界溶液本身浓度也有改变。
预习导学
一、预习新知
细胞膜的流动镶嵌模型的探究过程，细胞选择吸收的物质透过膜的方式。
二、预习点拨
阅读教材后，你能尝试绘制出细胞膜的流动镶嵌模型吗？
人的红细胞中K+的浓度比血浆中
的浓度高出30倍，但是还能够继续吸收，这说明什么呢？
提出一个问题比解决一个问题更重要！亲爱的同学们，你还能在预习过程中发现哪些问题？
同步练习
（答题时间：25分钟）
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+离子通过原生质层
D. 水分子通过原生质层
2、放在
A. 人的口腔上皮细胞
B. 干种子细胞
C. 洋葱分生区的细胞
D. 洋葱表皮细胞
*3、甜菜块根细胞的液泡中有花青素，使块根变为红色。将块根切成小块放在蒸馏水中，水无明显的颜色变化。但用盐酸处理这些根后，则能使水变红。其原因是（ ）
A. 花青素不溶于水而溶于盐酸
B. 盐酸破坏了细胞膜的选择透过性
C. 盐酸破坏了原生质层的选择透过性
D. 细胞壁被盐酸破坏
4、植物细胞的质壁分离过程中，与细胞壁分离的是（ ）
A. 细胞核 B. 原生质层 C. 细胞质 D. 液泡膜
5、盐碱地栽种植物，其出苗率和成活率均较低，原因是（ ）
A. 土壤溶液pH太小
B. 土壤中缺肥
C. 土壤溶液的浓度高于植物细胞液的浓度
D. 土壤溶液的浓度低于细胞液的浓度
6、将人类的红血球置于不同浓度蔗糖溶液中，浸泡半小时之后的结果如下图。依照红血球外形的变化判断蔗糖溶液的浓度，由高到低排列，正确的是（ ）
A. 甲>乙>丙>丁 B. 丁>甲>乙>丙
C. 丙>丁>甲>乙 D. 丙>乙>丁>甲
7、在做质壁分离和复原实验时，将复原后的植物细胞置于清水中，植物细胞也不会再吸水了；可当把因失水皱缩的红细胞置于清水中时，红细胞复原后会因继续吸水而胀破。产生这种现象的原因是（ ）
A. 植物细胞的细胞膜比动物细胞的坚韧
B. 植物细胞有液泡，红细胞没有
C. 植物细胞能对吸水进行调节
D. 植物细胞有细胞壁，红细胞没有
8、将菠菜叶表皮细胞和人的口腔上皮细胞制成装片，从盖玻片的一侧滴入0.
A. 前者发生质壁分离，后者也发生质壁分离
B. 前者发生质壁分离，后者破裂
C. 前者发生细胞破裂，后者发生质壁分离复原
D. 前者发生质壁分离，后者皱缩
*9、假如将甲乙两个植物细胞分别放入蔗糖溶液和甘油溶液中，两种溶液均比细胞液的浓度高，蔗糖分子不能透过细胞膜，甘油分子可以较快地透过细胞膜，在显微镜下连续观察甲乙两细胞的变化是（ ）
A. 甲乙两细胞发生质壁分离后，不发生质壁分离复原
B. 甲乙两细胞发生质壁分离，但乙细胞随后又发生质壁分离复原
C. 甲乙两细胞发生质壁分离，但甲细胞随后发生质壁分离复原
D. 甲乙两细胞均发生质壁分离，随后又均发生质壁分离复原
10、下图是某同学在用洋葱紫色鳞片叶的外表皮做《植物细胞的质壁分离及复原》的实验中所观察到的细胞图，下列叙述正确的是（ ）
A. 图中1，2，6组成了细胞的原生质层
B. 图中细胞处于质壁分离状态，此时6处的浓度一定大于7处的浓度
C. 图中1是细胞壁，6中充满了蔗糖溶液
D. 图中7是细胞液，在细胞发生质壁分离过程中，其颜色逐渐变浅
*11、当植物细胞吸水时，一定会发生的现象是（ ）
A. 质壁分离 B.
质壁分离的复原
C. 细胞液颜色变浅 D.
液泡变大，原生质层变薄
*12、下列细胞用于做质壁分离实验时，能成功的是（ ）
A. 人的口腔上皮细胞 B.
洋葱根尖分生区细胞
C. 叶的下表皮细胞 D.
用开水煮过的洋葱鳞片叶紫色外表皮细胞
13、与质壁分离与复原实验的实验材料及外界溶液有关的正确叙述分别是（ ）
①实验材料必须是成熟的植物活组织细胞②细胞液最好有颜色，便于观察和判断细胞质壁分离和复原的程度③细胞液必须有颜色，否则不能发生质壁分离和复原④外界溶液的浓度应适中，不能过低或过高⑤外界溶液必须对细胞无毒害⑥外界溶液的浓度无特殊要求，任何浓度均可
A. ①②，④⑤ B.
①③，④⑤ C. ①②，⑤⑥ D.
①③，⑤⑥
14、请根据下述条件设计一实验，鉴别两种不同浓度的蔗糖溶液，写出实验步骤并分析实验结果。
一瓶10%的蔗糖溶液。一瓶30％的蔗糖溶液，250mL烧杯1个，半透膜制成的透析袋一个，刻度玻璃管一支。细线一根，支架一个。
（1）实验步骤：
①__________________________
②__________________________
③__________________________
④__________________________
（2）实验分析：____________________________
试题答案
1. D
2. D
3. C 解析：盐酸能够杀死甜菜的块根细胞，破坏了细胞的原生质层，所以经盐酸处理后的甜菜块根细胞的原生质层不再具有选择透过性，花青素就可以从细胞液中出来而使水变红。
4. B
5. C
6. D
7. D
8. D
9. B 解析：外界溶液浓度高，细胞失水，发生质壁分离。甘油进入细胞后，改变细胞液浓度和水的相对含量，导致细胞吸水，发生质壁分离复原。
10. C
11.
D 解析：A. 质壁分离 ——成熟的植物细胞失水
B. 质壁分离的复原——质壁分离的细胞吸水才发生复原
C. 细胞液颜色变浅——不是所有植物细胞液都有颜色
D. 液泡变大. 原生质层变薄——水分进入，导致细胞液增多，液泡变大
12. C 解析：质壁分离发生的条件：成熟的、活的、植物细胞、细胞内外有浓度差
A. 人的口腔上皮细胞——动物细胞
B. 洋葱根尖分生区细胞——不成熟
D. 用开水煮过的洋葱鳞片叶紫色外表皮细胞——死细胞
13. A
14. （1）实验步骤：①将一瓶中的溶液倒人烧杯中；②将另一瓶中的溶液装满透析袋，刻度玻璃管插入袋内溶液中，用线将袋口和玻璃管扎紧。③将插有刻度玻璃管的透析袋放入有溶液的烧杯中，垂直固定于支架上，记录玻璃管液面刻度。④一段时间后，观察玻璃管液面刻度，确定液面是升还是降。
（2）结果分析：如液面升高，则透析袋中的溶液是30％的蔗糖溶液，烧杯中的溶液为10％的蔗糖溶液；反之，可推知透析袋中是10％蔗糖溶液，烧杯中的溶液为30％的蔗糖溶液。