学案 必修1-4.1

二、细胞的吸水和失水

（一）动物细胞的吸水和失水

自主学习： 动物细胞相当于一个渗透系统。 1．当外界溶液的浓度比细胞质的浓度 时，细胞吸水膨胀；当外界溶液的浓度比细胞质的浓度 时，吸水：外界溶液浓度 细胞质的浓度。 细胞失水皱缩；当外界溶液的浓度比细胞质的浓度 时，水分进出细胞处于动态平衡。（溶液浓度失水：外界溶液浓度 细胞质的浓度。 是指mol/L）。 平衡：外界溶液浓度 细胞质的浓度。 2．活细胞吸水或失水的多少取决于 。 吸水、失水的多少取决于 3．根据“水分进出哺乳动物红细胞”实验，请回答： （二）植物细胞的吸水和失水 (1)红细胞内的血红蛋白等有机物 (能/不能)透过细胞膜。 条件：无大液泡 (2)红细胞的细胞膜相当于一层 。 吸胀吸水 原理：依靠亲水性物质吸水（蛋白质＞淀粉＞纤维素） (3)当外界溶液的浓度低时，红细胞将会发生 。 1．植物细胞的吸水方式 实例：干种子、根分生区细胞 (4)红细胞内外溶液浓度的差值较大时， 或 较多。 渗透吸水 实例：成熟的植物细胞 4．植物细胞的原生质层由 、 和 三层构成。 条件：有大液泡 5．植物细胞的原生质层相当于一层 。当 浓度小于外界溶液浓度时，细胞通过 失（思考：质量相同的大豆种子、玉米种子、花生种子哪种吸水多？） 水，细胞壁和原生质层发生分离，此现象称为 。发生质壁分离的细胞，当 浓度大于2．成熟植物细胞相当于一个渗透系统 外界溶液浓度时，细胞通过 吸水，细胞壁和原生质层慢慢地恢复成原来的状态，此现象称吸水失水情况与动物细胞相同 为 。 3．实验证明：质壁分离和质壁分离复原 6．植物细胞的质壁分离和复原证明水分子是可以出入 的物质；而且水分子进出细胞的方向取决（1）质壁分离： 与 分离 于 两边溶液的浓度，细胞吸水和失水是水分子顺 进行跨膜运输的过程。同时也证明 （2 ）质壁分离复原：已发生质壁分离的的细胞， 与 恢复原状 是选择透过性膜，这种膜可以让 自由通过，一些 和 也可以通过，而其他 ※（细胞壁的伸缩性有限，原生质层的伸缩性较大） 的 、 和 则不能通过。这是或细胞的一个重要特性（功能特性）。 （3）质壁分离和质壁分离复原的应用 要点讲解： ①判断细胞死活 ②判断细胞有无液泡 ③测定细胞液的浓度 ④观察细胞界膜 ⑤生活中杀菌、防腐、一、渗透现象 腌制食品 （一）渗透装置 （三）结论：细胞的吸水和失水是水分子顺 跨膜运输的过程。 （二）渗透作用的概念： 或其他溶剂的分子通过 的扩散。 思考：1.把植物细胞和动物细胞放到清水里，结果是否相同？说明理由。 （三）发生条件： 2.解释：为什么一次施肥过多会造成“烧苗”？ 半透膜两侧具有 （浓度为mol/L） 3.剁完菜后加些盐，为什么会出现许多水？ 水分的流动方向： 浓度──────→ 浓度 例4：放在0.3 g／mL的蔗糖溶液中，不会发生质壁分离的一组细胞是 ( )

（单位体积水分子数 ──→单位体积水分子数 .） ①洋葱根尖分生区细胞 ②人的口腔上皮细胞 ③洋葱鳞片叶表皮细胞

（半透膜：一些物质能通过，而另一些物质不能通过的多孔性薄膜。） ④干种子细胞 ⑤蛔虫卵细胞 ⑥洋葱根尖的根冠细胞 例1：下列现象中属于渗透作用的是（ ） A．①②④⑤ B．①④⑤⑥ C．①②④⑥ D．②③④⑤

+

A．水分子通过细胞壁 B．葡萄糖分子通过半透膜 C．K通过半透膜 D．水分子通过半透膜 例5：植物细胞发生质壁分离复原时，水分子依次通过的结构是( ) 例2：如图，在U形管中部c处装有半透膜，在a侧加入红色的细胞色素(相对分子A．细胞壁、细胞膜、细胞质、液泡膜 B．细胞膜、细胞质、液泡膜 质量为13000的蛋白质)的水溶液，b侧加入清水，并使a、b 两侧液面高度一致。经C．液泡膜、细胞质、细胞膜、细胞壁 D．细胞膜、液泡膜、细胞质 过一段时间后，实验结果将是( ) 例6：对植物细胞质壁分离和复原实验进行分析，下列叙述中得不到证实的是( ) A．a、b 两液面高度一致，b侧为无色 B．a、b两液面高度一致，b侧为红色 A．原生质层具有选择透过性 B．细胞处于生活状态或已死亡 C．a液面低于b液面，b侧为红色 D．a液面高于b液面，b侧为无色 C．细胞液和周围溶液的关系 D．溶质分子进出细胞的方式 例3：某同学在缺少实验仪器的情况下，做了这样一个实验，将生鸡蛋大头的蛋壳去三、物质跨膜运输的其他实例 掉，保留壳膜完好，将小头打破，让蛋清和蛋黄流出，如图所示。然后，在蛋内灌上 如：对无机盐的吸收 清水，把它放在0.3 g／mL的蔗糖溶液中，并且用细胞对水分的吸收和对无机盐的吸收是两个 的过程。 铅笔在鸡蛋壳上标上最初的吃水线，半小时后，他结论：物质跨膜运输并不都是 ，而且细胞对物质的输入和输出有 。 发现鸡蛋上浮，原吃水线高出水面。请分析： 四、生物膜的功能特性：选择透过性 (1)鸡蛋壳上浮的原因是 其特点是： 自由通过， 也可以 。 通过， 、 、 则不可以通过。 (2)如果里面是蔗糖溶液，外面是清水，蛋壳将资料分析：将番茄和水稻分别放在含Mg2+、Ca2+和Si4+会 。 的培养液中，过一段时间测得培养液中的离子浓度如图所示。(3)本实验中相当于渗透装置中的半透膜的是 ，还可用作半透膜的材料请根据图回答： 有 。 (1)不同植物细胞对同一无机盐离子、同一植物细胞对不同无

第4章 第1节 物质跨膜运输的实例

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机盐离子的吸收均有差异，说明植物细胞膜对无机盐离子的吸收具有 。

(2)水稻培养液里的Mg2+和Ca2+浓度增高的原因 。 (3)水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物质的跨膜运输并不都是这样， 这取决于 的需要。

(4)植物细胞在同一时间吸收离子和吸收水的量不同，说明了吸收离子和吸收水是 的过程。 五、探究实验的一般步骤：

（一）提出问题(有探究价值)→ （二）作出假设(是或不是)→（三）设计实验(写出实验步骤) → （四）进行实验→（五）分析结果，得出结论→（六）表达和交流→（七）进一步探究： 例7：关于科学探究活动的叙述不正确的是( )

A．科学探究活动的正确顺序是提出问题→作出假设→设计实验→进行实验 B．所谓假设就是根据已有的知识和生活经验对提出的问题作出尝试性的回答

C．所谓提出问题就是对实验设计提出问题，对实验设计中有可能出现的问题作出判断 D．设计实验是紧紧围绕假设进行的，是对假设的检验。

拓展延伸： 一、选择题

1．能在30％蔗糖溶液中发生质壁分离的细胞是 ( )

A．动物的上皮细胞 B．人的红细胞 C．根尖的分生组织 D．成熟的植物细胞

2．将菠菜叶表皮细胞和人的口腔上皮细胞制成装片，从盖玻片的一侧滴人30％的蔗糖溶液，另一侧用吸水纸吸，重复几次后，分别放在显微镜下观察，其结果是 ( )

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．前者发生质壁分离，后者质壁分离复原 D．前者发生质壁分离，后者皱缩

3．观察植物细胞质壁分离和复原实验时，为了便于观察到明显的实验现象，一般用紫色洋葱的鳞片叶或紫色美人蕉叶表皮而不用白色洋葱和普通美人蕉作材料，原因是 ( ) A．前者的液泡大 B．前者的细胞膜呈紫色 C．前者的细胞壁薄 D．前者的细胞液呈紫色

4．右图所示为在植物细胞吸水和失水的实验中，植物细胞经过了0.3g/mL蔗糖溶液的处理后的变化示意图，正确的变化顺序是（ ）

A．①②③ B．②③① C．③②① D．①③② 5．植物细胞的质壁分离是指( )

A．原生质层与细胞膜分离 B．原生质层与细胞壁分离 C．细胞质与细胞壁分离 D．细胞质与细胞膜分离 6．撕取洋葱鳞片叶表皮时，应选( )

A．鳞片叶内侧的白色表皮 B．鳞片叶外侧的白色表皮 C．鳞片叶外侧的紫色表皮 D．鳞片叶外侧的干皱表皮

7．用紫色洋葱鳞片叶表皮细胞做质壁分离的实验，若发生质壁分离前观察的细胞如下图甲，则发生质壁分离时所观察到的细胞是乙图中的( )

8．将洋葱鳞片叶放在0.45mol蔗糖溶液中，细胞发生质壁分离；放在0.35mol的蔗糖溶液中，细胞有胀大趋势；放在0.4mol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0.4 mol左右

9．将同一植物细胞依次浸入蒸馏水、0.3mol／L的蔗糖溶液和0.4 mol／L的KNO 3溶液中，测得细胞的体积随时间的变化曲线如右图所示，则曲线A、B、C分别代表细胞所处的溶液是( )

A．清水、蔗糖溶液、KNO3 B．KNO3、清水、蔗糖溶液 C．清水、KNO3、蔗糖溶液 D．蔗糖溶液、KNO3、清水

10．某同学为观察渗透现象，设计如下实验：在玻璃漏斗口处密封上一层猪的膀胱膜，往玻璃漏斗内注入清水，然后将其倒置浸在盛有10％的NaCl溶液的烧杯中。反复观察该装置，看不到烧杯中的水向漏斗中渗透而使漏斗液面升高的现象，应如何改进该实验( )

A．把猪的膀胱膜换成鸡的嗉囊 B．把NaCl溶液放在漏斗里，清水放在烧杯里 C．把NaCl溶液的浓度增至30％ D．把10％的NaCl溶液换成10％的蔗糖溶液 11．成熟的甜瓜遇到连续下雨时常会崩裂，原因是( )

A细胞壁伸缩性差 B．热胀冷缩 C．甜瓜细胞大量吸水膨胀而胀裂 D．雨水刺激细胞胀裂 12．在马铃薯上用打孔器打出两个圆柱体P和Q，P在蒸馏水中放lh，Q在与马铃薯细胞液等浓度的盐溶液中放l h。处理后的圆柱体是否与原来的孔刚好合适( )

A．P不合适，Q刚好合适 B．P和Q都不合适 C．P和Q都刚好合适 D．P刚好合适，Q不合适 13. 能证明植物细胞渗透吸水原理的最佳实例是( )

A．将萎蔫的青菜放入清水中会变得硬挺 B．将根尖细胞放人清水中会吸水 C．将土豆块放入盐水中会失水变软 D．细胞的呼吸作用 14.一次施肥过多，作物会变得枯萎发黄，俗称“烧苗”，其原因是（ ）

A.根系细胞呼吸过强，影响根对水分的吸收 B.土壤溶液浓度大于细胞液浓度 C.土壤溶液浓度小于细胞液浓度 D.土壤溶液浓度等于细胞液浓度 15．与细胞的生命活动密切相关，是活细胞的一个重要特征的生物膜特征是( )

A．选择透过性 B．全透性 C．大分子不能通过，小分子可以通过 D．逆相对含量梯度跨膜运输 二、非选择题

16．下图是处于不同生理状态的3个洋葱鳞片叶表皮细胞，请据图回答：

(1)图A细胞处于何种状态? 。 (2)图中各细胞的细胞液浓度依次是 > > 。 (3)如上图A、B、C 3个细胞处于不同浓度的溶液中，则A图与B图细胞所处的外界溶液浓度是 > 。

(4)如果将洋葱鳞片叶表皮细胞制成装片，并使之处于高渗溶液中而发生质壁分离。用显微镜观察一个细胞质壁分离的发展过程，发现该细胞形态的变化顺序将如上图所示的 → → 。 (5)图中标号①所指的物质是 。 17．右图表示某同学画的几个植物细胞的示意图，请回答：

(1)注明图中各标号所指构造的名称： 1 2 3 (2)表示质壁分离的正确图解是 。 (3)发生质壁分离的外因是 。

(4)发生质壁分离的结构基础 。

(5)将发生了质壁分离的细胞置于清水中，如果不能复原，则说明 。

18．给你洋葱、蔗糖、蒸馏水及必要的工具，请你设计一个测定洋葱表皮细胞液浓度范围的实验方案。 (1)原理：水分的 作用。

(2)①配制 蔗糖溶液。② 洋葱表皮细胞装片。③用显微镜按 观察装片。 (3)结论：该洋葱表皮细胞液的浓度介于 两种相邻溶液浓度之间。 19．如图是渗透装置示意图，请依图说明：

(1)典型的渗透装置必须：①具有[ ] ；②在其两侧的溶液具有 。 (2)设开始时内外液面齐平，一段时间后如图所示，溶液浓度[ ]>[ ]。

(3)假如［1］为清水，［2]为稀淀粉糊，［1］与［2］的液面相同。过一段时间后，

[1]的液面高度比[2]的 ；若分别向[1]与[2]中各滴3滴碘液，则[1]显 色，[2]显 色。

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第1节 物质跨膜运输的实例答案

自主学习：

1．低 高 相同 2．细胞液和外界溶液之间的浓度差 3. (1)能 (2)半透膜 (3)因持续吸水而涨破 （4）吸水 失水4．细胞膜 液泡膜 两层膜之间的细胞质 5．半透膜 细胞液 渗透作用 质壁分离 细胞液 渗透作用 质壁分离复原 6. 细胞膜(原生质层) 细胞膜 相对含量梯度 细胞膜(原生质层)

要点讲解：

例1：D例2：D例3：(1)因壳内清水通过壳膜渗透进入蔗糖溶液，壳内水减少，重量减轻 (2)下沉 (3)壳膜 动物膀胱，鸡嗉子等。例4：C例5：A例6：D例7：C

拓展延伸：

1.D 2.D 3.D 4.A 5.B 6.C 7.A 8.D 9.C 10.B 11.C 12.A 13.A 14.B 15.A 16．(1)质壁分离 (2)C A B(3)A B (4)B A C (5)细胞外溶液

17．(1)细胞壁 细胞核 液泡 (2)b (3)外界溶液的浓度大于细胞液的浓度 (4)原生质层的伸缩性大而细胞壁的伸缩性小，以及具有一定浓度的细胞液 (5)细胞失水过多而死亡(6)当植物细胞与外界溶液接触时，细胞液 原生质层(细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质) 渗透吸水

18．(1)渗透 (2)①一系列不同浓度的 ②按不同浓度梯度制作一系列 ③顺序逐个 (3)使细胞发生质壁分离和未发生质壁分离的。

19．(1)① [3] 半透膜 ② 浓度差 (2)[2] [1] (3) 低 碘液的颜色 蓝

答案和提示

（一）问题探讨

1.由于单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量多于从长颈漏斗渗出的水分子数量，使得管内液面升高。

2.用纱布替代玻璃纸时，因纱布的孔隙很大，蔗糖分子也可以自由通透，因而液面不会升高。 3.半透膜两侧溶液的浓度相等时，单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量等于渗出的水分子数量，液面也不会升高。

（二）思考与讨论

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“问题探讨”中的半透膜。

3.当外界溶液的浓度低于红细胞内部的浓度时，红细胞一般会因持续吸水而涨破。

4.红细胞吸水或失水的多少主要取决于红细胞内外浓度的差值。一般情况下，差值较大时吸水或失水较多。

（三）资料分析

1.在培养过程中，水稻吸收水分及其他离子较多，吸收Ca2+、Mg2+较少，结果导致水稻培养液里的Ca2+、Mg2+浓度增高。

2.不同作物对无机盐的吸收是有差异的。

3.水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物质的跨膜运输并不都是这样，这取决于细胞生命活动的需要。

4.细胞对物质的吸收是有选择的。这种选择性具有普遍性。 （四）练习 基础题

1.√。 2.√。 3.×。 拓展题

提示：农业生产上的轮作正是针对不同作物根系对矿质元素的选择性吸收而采取的生产措施。如果长期在同一块田里种植同种作物，地力就会下降（俗称伤地），即某些元素含量下降，这样就会影响作物的产量。

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