【生物】2019届一轮复习人教版专题13渗透作用的原理及应用教案 17页

考点13 渗透作用的原理及应用 高考频度：★★★☆☆ 难易程度：★★★☆☆‎ ‎1．渗透作用原理 ‎（1）发生渗透作用的条件 ‎①具有半透膜。‎ ‎②膜两侧溶液具有浓度差。‎ ‎（2）渗透作用的实质：单位时间内由清水进入蔗糖溶液中的水分子数多于由蔗糖溶液进入清水中的水分子数，导致蔗糖溶液液面上升。‎ ‎2．动植物细胞的渗透吸水和失水 ‎（1）‎ ‎（2）成熟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，发生质壁分离现象。‎ ‎②当外界溶液浓度＜细胞液浓度时，细胞吸水，失水的细胞发生质壁分离复原现象。‎ ‎3．观察植物细胞的质壁分离和复原 ‎（1）实验原理 ①成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。‎ ②细胞液具有一定的浓度，能渗透吸水和失水。‎ ③原生质层比细胞壁的伸缩性大得多。‎ ‎（2）实验步骤 考向一 渗透作用的发生 ‎1．某同学设计了如图所示的渗透作用实验装置，实验开始时长颈漏斗内外液面平齐，记为零液面。实验开始后，长颈漏斗内部液面的变化趋势为 ‎【参考答案】B ‎【试题解析】仔细观察图示，长颈漏斗内为蔗糖溶液，实验开始后长颈漏斗内部液面将上升，由于实验初始阶段半透膜内外溶液浓度差较大，所以液面上升速率较大。随着液面高度的增大，液柱抑制水分渗入的作用力逐渐增大，当与浓度差促进水分渗入的作用力达到平衡时，液面不再上升。此时，水分子通过半透膜的渗入与渗出达到平衡。‎ 易错警示 走出渗透作用发生的“4”个误区 ‎（1）水分子的移动方向是双向移动，但最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数多。‎ ‎（2）实验中观察指标为漏斗内液面变化，但不能用烧杯液面变化作描述指标，因为现象不明显。‎ ‎（3）渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，实质是指渗透压。‎ ‎（4）如果溶质分子不能透过半透膜，在达到渗透平衡时，一般两侧溶液的浓度并不相等，因为液面高的一侧形成的静水压，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。‎ ‎2．把体积与质量百分比浓度相同的葡萄糖和蔗糖溶液用半透膜(允许溶剂和葡萄糖通过，不允许蔗糖通过)隔开(如图)，一段时间后液面的情况是 A．甲高于乙 B．乙高于甲 C．先甲高于乙，后乙高于甲 D．先甲低于乙，后乙低于甲 ‎【答案】C ‎【解析】在体积与质量百分比浓度相同的情况下，因为葡萄糖分子是单糖，蔗糖分子是二糖，所以同样的体积内葡萄糖分子数目多于蔗糖分子，即单位体积内半透膜甲侧的水分子数少于乙侧，水分整体表现为由乙侧向甲侧流动，导致甲侧液面越来越高，后来甲侧的葡萄糖通过半透膜进入乙侧，导致乙侧溶液浓度越来越高，水分子又从甲侧流向乙侧，最终表现为乙液面高于甲液面。‎ 考向二 细胞吸水与失水的实验结果分析 ‎3．如图曲线表示完全相同的两个植物细胞分别放置在A、B溶液中，细胞失水量的变化情况。相关叙述不正确的是 A．该实验可选取绿色植物成熟的叶肉细胞来进行 B．若B溶液的浓度稍减小，则曲线中b点左移 C．两条曲线的差异是由于A、B溶液浓度不同导致的 D．6 min时取出两个细胞用显微镜观察，均可看到质壁分离现象 ‎【参考答案】C ‎【试题解析】该实验可选取绿色植物成熟的叶肉细胞来进行，有大液泡，故A正确；若B溶液的浓度稍减小，细胞失水变慢变少，a点下降，质壁分离越慢，复原就越快，所以b点应左移，故B正确；两条曲线的差异可能是由于两种溶液溶质的差异导致的，A溶液溶质不能被细胞吸收，细胞一直处于失水状态，B溶液溶质可能为小分子溶质如KNO3，可被细胞吸收造成质壁分离复原，故C错误；6 min时两个细胞都处于失水状态，均可看到质壁分离现象，故D正确。‎ 规律总结 细胞吸水和失水的特点 ‎（1）运输方向：细胞的吸水和失水是水分子顺相对含量梯度的跨膜运输过程。‎ ‎（2）运输特点：细胞吸水时，水分子也有从细胞出来的，细胞失水时，水分子也有进入细胞的，即无论细胞吸水还是失水，水分子通过原生质层的扩散都是双向进行的。学&科*网 ‎4．将若干生理状况基本相同，长度为4 cm的鲜萝卜条分为四组，分别置于清水（对照组）和浓度相同的三种溶液中（实验组），尿素溶液、KNO3溶液和蔗糖溶液分别编号 为1、2、3组。测量每组萝卜条的平均长度，结果如图。据图分析，下列叙述正确的是 A．实验组中都发生了质壁分离和复原现象 B．对照组中水分子在前15 min进入了细胞，15 min之后不再进入 C．1组中的尿素分子和2组中的K+、NO3-都进入了细胞，但进入的方式不同 D．3组中，如果一直增大蔗糖溶液浓度，萝卜条会一直缩短 ‎【答案】C ‎【解析】据图分析：在清水中，细胞吸水，萝卜条长度先稍微变长一点，然后保持不变，说明细胞吸收了少量的水；在尿素溶液中，萝卜条长度先变短，再变长，最后保持原来的长度不变，说明细胞先失水，后来由于尿素以自由扩散的方式进入细胞内，细胞吸水复原；在KNO3溶液中，萝卜条长度先变短，再变长，最后保持原来的长度不变，说明细胞先失水，后来由于硝酸钾以主动运输的方式进入细胞内，细胞吸水复原；在蔗糖溶液中，萝卜条长度因失水而变短。实验组3中将萝卜条置于蔗糖溶液中，细胞只能发生质壁分离，A错误；对照组中在前15min进入细胞的水分子多于出细胞的水分子，15 min之后水分进出细胞处于动态平衡，B错误；1组中的尿素分子和2组中的K+、NO3-都进入了细胞，尿素的运输方式是自由扩散，而K+、NO3-进入细胞的方式是主动运输，C正确；3组中，如果一直增大蔗糖溶液浓度，萝卜条会缩短，但由于细胞壁的支持和保护作用，不可能无限缩短，D错误。‎ 考向三 探究膜的透性 ‎5．某渗透装置如图所示，烧杯中盛有蒸馏水，已知图中猪膀胱膜允许单糖透过。在倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液，一段时间后再加入蔗糖酶。从理论上分析，该实验过程中最可能出现的实验现象是 A．漏斗中液面开始时先上升，加酶后即下降 B．漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后开始下降 C．加酶前后，在烧杯中都可以检测出蔗糖 D．加酶后，可以在烧杯中检测出葡萄糖、果糖和蔗糖酶 ‎【参考答案】B ‎【试题解析】开始时，因烧杯中水分子通过半透膜进入漏斗内的速度大于漏斗内水分子进入烧杯中的速度，漏斗中液面上升，加酶后漏斗内液面继续上升，A错误；加酶后漏斗内液面继续上升，但一段时间后因蔗糖酶催化蔗糖水解形成单糖，而单糖能通过猪膀胱膜进入烧杯中，故会引起水分子进入烧杯中，漏斗内的液面下降，B正确；加酶前后，烧杯中都不能检测出蔗糖，因为蔗糖是二糖，不能通过半透膜，C错误；蔗糖能在蔗糖酶的作用下水解为可通过半透膜的葡萄糖和果糖，但蔗糖酶不能通过半透膜进入烧杯中，D错误。‎ 解题必备 验证渗透作用发生条件的方法 ‎（1）具有半透膜 ‎（2）半透膜两侧溶液具有浓度差 ‎6．如图为常见的两套渗透装置图（图中S1为30%蔗糖溶液、S2为蒸馏水、S3为30%葡萄糖溶液；已知葡萄糖能通过半透膜，但蔗糖不能通过半透膜），有关叙述错误的是 A．装置A漏斗中溶液液面上升速率逐渐下降 B．装置A渗透过程中水分子通过半透膜的方向是S2→S1‎ C．装置A达到渗透平衡后，S1溶液浓度仍大于S2溶液浓度 D．装置B的现象是S3溶液液面先上升后下降，最终S3和S2溶液液面持平 ‎【答案】B 达到渗透平衡后，由于漏斗中溶液存在势能，所以S1溶液浓度仍大于S2溶液浓度，C正确；由于葡萄糖能通过半透膜，所以装置B的现象是S3溶液液面先上升后下降，最终S3和S2溶液液面持平，D正确。‎ 考向四 质壁分离实验的选材、原理与操作 ‎7．在“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察(如图所示)。下列有关叙述正确的是 A．第一次观察时容易看到紫色大液泡和较大的无色细胞质基质区域 B．第二次观察时可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处 C．吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体，以免污染镜头 D．为了节约实验时间，通常可以省略第一次显微观察步骤 ‎【参考答案】B 因此不能省略，D错误。‎ 解题必备 关于细胞质壁分离和复原实验的注意点 ‎（1）本实验存在两组对照实验 ‎（2）引发质壁分离的两种原因学科*网 ‎（3）本实验是教材中涉及“显微观察”实验中唯一的一个“只在低倍镜下”观察(不曾换“高倍镜”)的实验。‎ ‎8．以紫色洋葱鳞片叶外表皮来观察植物细胞质壁分离现象，下列叙述正确的是 A．细胞在发生质壁分离时能观察到紫色中央液泡逐渐增大 B．滴加质量浓度为0.5 g/mL的蔗糖溶液比0.3 g/mL的蔗糖溶液引起细胞质壁分离所需时间长 C．用任何浓度的NaCl溶液代替蔗糖溶液都不能引起细胞质壁分离 D．滴加清水后，质壁分离的细胞又复原，说明此细胞是活细胞 ‎【答案】D 胞是活细胞，D正确。‎ 考向五 质壁分离与复原的应用 ‎9．取生理状态相同的某植物新鲜叶片若干，去除主脉后剪成大小相同的小块，随机分成三等份，分别放入甲、乙、丙三种不同浓度的蔗糖溶液中，一段时间后，甲的浓度变小，乙的浓度不变，丙的浓度变大。有关推测错误的是 A．实验前，甲的浓度＞乙的浓度＞丙的浓度 B．实验后，丙的浓度＞乙的浓度＞甲的浓度 C．实验中，水分进出细胞不需要载体和能量 D．实验中，甲中叶片细胞吸水能力逐渐增强 ‎【参考答案】B ‎【试题解析】根据试题分析，生理状态相同的叶片的细胞液浓度是相同的，放入甲、乙、丙三种不同浓 逐渐增强，D项正确。‎ 解题必备 植物细胞质壁分离及质壁分离复原的拓展应用 ‎（1）判断成熟植物细胞是活细胞还是死细胞 ‎（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和蔗糖溶液)‎ ‎10．根据“探究洋葱表皮细胞外界溶液浓度与质壁分离关系”的实验经历与如图信息，判断下列叙述正确的是 A．A、B分别表示细胞和液泡的长度 B．若将如图所示状态的细胞放入清水中，A仍保持不变 C．同一细胞用不同浓度蔗糖溶液处理，B/A值越小，则紫色越浅 D．图中B/A值越大，则所用蔗糖溶液浓度越高 ‎【答案】B 越深，C、D项错误。‎ ‎1．研究发现，水分子进出细胞膜需要一种称为“水通道”的蛋白质。若设法专一性地关闭离体肾小管壁细胞的水通道蛋白，则将导致细胞 ‎ A．在浓溶液中皱缩 ‎ B．在蒸馏水中涨破 C．形态基本不变 ‎ D．在生理盐水中迅速死亡 ‎2．下列关于植物细胞质壁分离的叙述，正确的是 A．质壁分离就是指细胞质与细胞壁分离的现象 B．质壁分离自动复原现象中，细胞膜失去选择透过性 C．质壁分离中的细胞经龙胆紫染色后可观察到成对的染色体 D．将质壁分离中的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于清水中，液泡颜色将变浅 ‎3．下列与植物吸水或失水的相关叙述中，不正确的是 A．水分子在根毛细胞的细胞液与土壤溶液之间的运动是单向的 B．可以根据相邻细胞的细胞液的浓度判断细胞间水分流动的总体方向 C．蔗糖浸渍冬瓜导致细胞脱水死亡，蔗糖分子再进入细胞 D．发生质壁分离的细胞一段时间后，某些情况下可以发生质壁分离自动复原 ‎4．将蚕豆植株放在湿润的空气中光照一段时间后，取蚕豆叶下表皮制作临时装片。先在清水中观察到气孔开放，然后用0.3 g/mL蔗糖溶液取代清水，继续观察，结果气孔关闭。下列有关叙述正确的是 A．在清水中，保卫细胞发生渗透失水而导致气孔开放 B．蔗糖分子扩散进入保卫细胞后，细胞渗透吸水导致气孔关闭 C．只有将保卫细胞置于0.3 g/mL蔗糖溶液中时，才存在渗透作用 D．当从清水转入0.3 g/mL蔗糖溶液中时，保卫细胞细胞液浓度将增加 ‎5．在紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的失水和吸水实验中，显微镜同一视野下可依次观察到如图所示的甲、乙、丙三种细胞状态。下列叙述错误的是 A．由视野甲到视野乙需将低倍物镜转换成高倍物镜 B．甲、乙、丙三种状态可以在一个细胞内依次发生 C．与甲状态的细胞相比，乙状态下细胞液浓度更高 D．乙状态细胞滴加清水引流后可变化为丙状态细胞 ‎6．将某植物花冠切成大小和形状相同的细条，分为a、b、c、d、e和f组(每组的细条数相等)，取上述6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的长度，结果如图所示。假如蔗糖溶液与花冠细胞之间只有水分交换，则 A．实验后，a组液泡中的溶质浓度比b组的高 B．浸泡导致f组细胞中液泡的失水量小于b组 C．a组细胞在蔗糖溶液中失水或吸水所耗ATP大于b组 D．使细条在浸泡前后长度不变的蔗糖浓度介于0.4~0.5 mol·L－1之间 ‎7．将新鲜的苔藓植物的绿色叶片放入含有少量红墨水（色素分子不能进入活细胞）、浓度为30%的蔗糖溶液中，一段时间后在显微镜下观察，细胞的状态如图所示，此时部位①②的颜色分别是 A．①绿色②绿色 ‎ B．①红色②绿色 C．①绿色②红色 ‎ D．①红色②红色 ‎8．除下列哪项外其余各项都可以通过质壁分离与复原实验加以鉴定 A．成熟植物细胞的死活 B．蛋白质、淀粉、纤维素的亲水性依次递减 C．植物细胞能进行渗透吸水 D．原生质层和细胞壁伸缩性大小 ‎9．用2 mol·L－1的乙二醇溶液和2 mol·L－1的蔗糖溶液分别浸润某种植物细胞，观察质壁分离现象，得到其原生质体相对体积变化情况如图所示。学&科.网下列表述不正确的是 A．该细胞不可能是根尖分生区的细胞 B．AB段曲线表明细胞液浓度在逐渐增大 C．BC段表明该细胞开始因失水过多而逐渐死亡 D．用一定浓度的KNO3溶液代替乙二醇溶液，可得到类似的结果 ‎10．成熟的植物细胞具有中央大液泡，可与外界溶液构成渗透系统进行渗透吸水或渗透失水。图甲表示渗透装置吸水示意图，图乙表示图甲中液面上升的高度与时间的关系，图丙表示成熟植物细胞在某外界溶液中的一种状态(此时细胞有活性)。请回答下列问题：‎ ‎（1）由图甲漏斗液面上升可知，实验初始c两侧浓度大小关系是a_______b。当液面不再上升时，c两侧浓度大小关系是a_______b。‎ ‎（2）图丙中相当于图甲中c结构的是________（填序号），此时细胞液的浓度与外界溶液的浓度大小关系是______________。‎ A．细胞液>外界溶液 B．细胞液<外界溶液 C．细胞液=外界溶液 D．以上情况都有可能 ‎（3）把一个已经发生质壁分离的细胞浸入低浓度的蔗糖溶液中，发现细胞液体积也在增大。当液泡体积不再增大时，细胞液浓度是否一定和外界溶液浓度相等？___________________________。‎ ‎11．（2017·新课标II卷）将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质A溶液中，发现其原生质体（即植物细胞中细胞壁以内的部分）的体积变化趋势如图所示。下列叙述正确的是 A．0~4 h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内 B．0~1 h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等 C．2~3 h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压 D．0~1 h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压 ‎1．【答案】C ‎【解析】根据题干信息“设法专一性地关闭离体肾小管细胞的水通道蛋白”，可知水分无法进出细胞，即细胞不会吸水或失水，导致细胞形态保持基本不变，故选C。‎ ‎2．【答案】D ‎【解析】质壁分离指的是原生质层与细胞壁分离的现象，A错误；质壁分离自动复原现象中，水分进入液泡，而溶质分子不能进出，说明细胞膜具有选择透过性，B错误；发生质壁分离的植物细胞是高度分化的细胞，不能分裂，所以没有染色体，C错误；将质壁分离中的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于清水中，细胞吸水，所以液泡颜色将变浅，D正确。‎ ‎3．【答案】A ‎【解析】水分子在根毛细胞液与土壤溶液之间的运动是双向的，A错误；可以根据相邻细胞的细胞液的浓度判断细胞间水分流动的总体方向，B正确；蔗糖浸渍冬瓜导致细胞因过度失水而死亡，蔗糖分子再进入细胞，C正确；发生质壁分离的细胞一段时间后，某些情况下可以发生质壁分离自动复原，如细胞外液是硝酸钾溶液时，D正确。‎ ‎4．【答案】D ‎ 5．【答案】A ‎【解析】由图可知，乙的放大倍数和甲相同，只是乙的质壁分离程度比甲大，所以由观察甲到观察乙放大倍数不变，A错误；在细胞失水发生质壁分离和复原过程中，甲、乙（逐步发生质壁分离）、丙（发生质壁分离的复原）可在同一个细胞内依次发生，B正确；甲细胞失水较少，乙细胞失水较多，与甲相比，乙所示细胞的细胞液浓度较高，C正确；由乙转变为丙的过程中，细胞发生质壁分离的复原，所以乙状态细胞滴加清水引流后可变化为丙状态细胞，D正确。‎ ‎6．【答案】D ‎【解析】通过图示可以看出，a组和b组实验前长度/实验后长度的值都小于1，表明细胞吸水导致细条变长；由于a组实验前长度/实验后长度的值小于b组实验前长度/实验后长度的值，说明a组吸水较多，b组吸水较少，所以实验后a组液泡中的溶质浓度比b组的低，A错误。分析柱状图可知，f组细胞失水，而b组细胞吸水，因此浸泡导致f组细胞中液泡的失水量大于b组，B错误。水分进出细胞的方式是自由扩散，不消耗ATP，C错误。根据柱状图可知，在浓度为0.4 mol·L－1的蔗糖溶液中的c组细胞吸水，而在浓度为0.5 mol·L－1‎ 的蔗糖溶液中的d组细胞失水，所以使细条在浸泡前后长度不变的蔗糖浓度介于0.4~0.5 mol·L－1之间，D正确。‎ ‎7．【答案】B ‎【解析】由图可知，①是细胞膜与细胞壁之间的液体，即含有少量红墨水的蔗糖溶液，呈红色；②是原生质层，苔藓绿色叶片细胞含有叶绿体，会使②呈现绿色。综上所述，B项正确，A、C、D项均错误。‎ ‎8．【答案】B ‎【解析】质壁分离与复原实验是利用渗透作用的原理来进行的，而渗透作用的进行必须满足两个条件，一是有半透膜，二是半透膜两侧的溶液存在浓度差。成熟植物细胞若能发生质壁分离与复原，则为活细胞，否则为死细胞，A项不符合题意；蛋白质、淀粉和纤维素的亲水性大小只能利用吸胀吸水作用来进行鉴定，B项符合题意；通过质壁分离与复原实验可以鉴定植物细胞能进行渗透吸水，C项不符合题意；质壁分离与复原实验能鉴定出原生质层的伸缩性大于细胞壁，D项不符合题意。‎ ‎9．【答案】C ‎ 10．【答案】（1）小于 小于 ‎ ‎（2）③④⑤ D ‎ ‎（3）不一定 ‎【解析】（1）据图甲分析，漏斗液面上升，水分从低浓度溶液流向高浓度溶液，故a小于b。据图乙曲线分析，漏斗液面上升高度随时间推移越来越小，故漏斗中溶液吸水的速率在下降。当液面不再上升时，半透膜两侧压力相等，渗透作用平衡，但因为水柱的压力，a仍然小于b。（2）细胞的原生质层(主要包括③细胞膜、④细胞质和⑤液泡膜)相当半透膜。图丙细胞原生质层和细胞壁分离，可能处于质壁分离状态或者复原状态，也可能处于平衡状态，所以细胞液的浓度与外界溶液的浓度大小关系无法确定，故本题选D。（3）因为细胞壁对原生质层有支持和保护的作用，故细胞不会无限吸水，液泡体积不会一直增大，这时细胞液浓度不一定和外界溶液的浓度相等，可能相等，也可能大于外界溶液。‎ ‎11．【答案】C ‎【解析】由图可知，原生质体的相对体积先下降后上升，所以该植物细胞发生了质壁分离后复原。0~4 h内细胞发生自动复原，说明物质A能进入细胞，A错误；0~1 h内细胞发生质壁分离，细胞失水，原生质体伸缩性比细胞壁的伸缩性大，所以细胞体积与原生质体体积的变化量不等，B错误；2~3 h内为质壁分离复原过程，细胞吸水，物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压，C正确；0~1h内发生质壁分离，细胞失水，液泡中液体的渗透压小于细胞质基质的渗透压，D错误。‎