1、第第 2 课时课时 探究植物细胞的吸水和失水探究植物细胞的吸水和失水 学习目标 1.探究植物细胞的吸水和失水。2.概述质壁分离和复原的原理及过程。 一一、渗透渗透 1.渗透：在细胞膜等结构的两侧，较多的水分子从溶质分子相对较少的区域向溶质分子相对 较多的区域扩散，这一现象称为渗透。 2.选择透过性膜：又叫半透膜，对进出的物质具有选择作用的膜。细胞膜和其他生物膜都是 选择透过性膜。 3.渗透作用具备的条件 (1)具有半透膜。 (2)半透膜两侧的溶液具有浓度差。 4.蔗糖溶液液面上升的原因 分析上图可知：由于半透膜上侧 10%蔗糖溶液中单位体积中水分子的数量少，而半透膜下 侧 5%蔗糖溶液中单位体
2、积中水分子的数量多，所以水分子由下侧进入上侧的数量多于由上 侧进入下侧的数量，从而使上侧的液面上升。 结合上面渗透示意图分析： 1.液面高度差会不会一直升高，为什么？ 答案 不会。长颈漏斗中的液面升高时，液体产生的静水压也随之变大，当静水压增大到和 渗透压相等时(二者的方向相反，静水压向外、渗透压向内)，通过半透膜进出长颈漏斗的水 分子数相等，因此，液面就不再升高了。 2.当液面不再升高时，长颈漏斗内外液体的浓度相等吗？ 答案 不相等。 当水分子进出达到动态平衡时， 长颈漏斗中溶液浓度仍高于烧杯中的液体浓 度。 3.如果增加蔗糖溶液的浓度差，最终形成的液面高度差会如何变化？ 答案 高度差会增大
3、。 1.如图， 甲、 乙为两个渗透装置。 甲图是发生渗透作用时的初始状态， 乙图是较长时间之后， 长颈漏斗内外的水分子达到动态平衡时的状态。判断下列有关叙述错误的是( ) A.图甲中为半透膜，水分子能自由通过 B.图甲中溶液的浓度大于溶液的浓度 C.图乙中溶液的浓度与溶液的浓度相等 D.图甲中溶液和浓度差越大，则图乙中的水柱越高 答案 C 解析 在图乙中，高出液面的水柱所产生的压力应与渗透压平衡。水柱产生的压力向下，而 渗透压的方向应向上，即漏斗内液体浓度高。 易错警示 有关渗透作用的三个误区 (1)半透膜两侧的水分子进行的是双向运动，而不是单向运动，观测到的现象是由双向水分 子运动的差别所导
4、致的液面改变。 (2)当半透膜两侧的溶液达到平衡时，是指两侧的水分子运动达到平衡，而两侧溶液的浓度 并不一定相同，两侧的液面高度也不一定相同。 (3)水分子通过半透膜由低浓度溶液向高浓度溶液扩散。此处的浓度是指物质的量浓度，是 单位体积中微粒的多少，不是质量分数。 2.(2019 西安高一检测)将盛有一定浓度的蔗糖溶液的透析袋的袋口扎紧后浸于蒸馏水中， 如 图表示透析袋中蔗糖溶液浓度与时间的关系(纵坐标表示蔗糖溶液浓度)，正确的是( ) 答案 B 解析 将盛有一定浓度的蔗糖溶液的透析袋放在蒸馏水中后， 蒸馏水将不断向透析袋中扩散， 蔗糖溶液浓度不断降低， 但受到透析袋容积的限制， 到一定时间后
5、水分子进出达到动态平衡， 此时蔗糖溶液浓度下降到一定程度，并保持相对稳定。 二二、细胞的吸水和失水细胞的吸水和失水 1.动物细胞的吸水和失水 (1)动物细胞没有细胞壁，也没有大液泡，动物细胞的细胞膜相当于半透膜。 (2)现象 当外界溶液浓度细胞液浓度时，细胞失水皱缩。 当外界溶液浓度细胞液浓度时，细胞吸水膨胀，甚至涨破。 当外界溶液浓度细胞液浓度时，水分子进出细胞处于动态平衡，细胞形态基本不变。 2.植物细胞的渗透系统 (1)植物细胞的细胞膜、 液泡膜以及两层膜之间的细胞质， 称为原生质层， 具有选择透过性， 相当于一层半透膜。 (2)植物细胞内的液体环境主要是指液泡内部的细胞液。当外界溶液浓
6、度大于细胞液浓度时， 植物细胞会失水；当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，植物细胞会吸水。 3.质壁分离与复原是植物细胞吸水和失水的实验证据 (1)实验材料：紫色的洋葱鳞片叶外表皮细胞。 (2)实验原理 成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。 细胞液具有一定的浓度，与外界溶液形成浓度差。 原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大。 (3)实验过程 (4)实验结论 当细胞液浓度外界溶液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。 特别提醒 (1)实验成功的关键是实验材料的选择，必须选择有大液泡并有颜色的植物细胞， 便于在显微镜下观察。 (2)若用 0.5 g/mL 蔗糖溶液做实验， 能发生质壁分离但不能复原，
7、 因为细胞过度失水而死亡。 (3)若用适当浓度的尿素、乙二醇、KNO3、NaCl 做实验，会出现自动复原现象，因为这些物 质会转移到细胞内而引起细胞液浓度升高。 如图是将紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞先放到0.3 g/mL的蔗糖溶液中(甲)， 再放到清水中(乙) 的实验过程的图解，请分析回答下列问题： 1.该细胞的原生质层包括图中的哪些部分(请用图中数字回答)? 答案 包括 2、3、4。 2.甲过程中，5 的颜色如何变化？其吸水能力又如何变化？ 答案 颜色变深，吸水能力逐渐增强。 3.甲过程中，进入1和4的物质分别是什么液体？ 答案 细胞壁是全透性的，进入1的有水和蔗糖，而进入4细胞质的只有水。
8、4.有位同学错取了 3 g/mL 的蔗糖溶液，发现做完甲过程后，再做乙过程几乎没有观察到相 关现象，分析原因可能是什么？ 答案 溶液浓度太高，细胞过度失水而死亡，不能再发生质壁分离复原了。 归纳提升 原生质层不包括全透性的细胞壁；在质壁分离的过程中，洋葱鳞片叶的外表皮 细胞的细胞液浓度逐渐升高，颜色加深，吸水能力增强；若外界溶液浓度太高，会导致细胞 过度失水死亡。 3.(2018 榆林质检)以紫色洋葱鳞片叶为材料进行细胞质壁分离和复原的实验，原生质层长度 和细胞长度分别用 X 和 Y 表示(如图)，在处理时间相同的前提下( ) A.同一细胞用不同浓度蔗糖溶液处理，X/Y 值越小，则紫色越浅 B
9、.同一细胞用不同浓度蔗糖溶液处理，X/Y 值越大，则所用蔗糖溶液浓度越高 C.不同细胞用相同浓度蔗糖溶液处理，X/Y 值越小，则越易复原 D.不同细胞用相同浓度蔗糖溶液处理，X/Y 值越大，则细胞的正常细胞液浓度越高 答案 D 解析 同一细胞用不同浓度蔗糖溶液处理，X/Y 值越小，说明质壁分离程度越大，失水越 多，则紫色越深，A 错误；同一细胞用不同浓度蔗糖溶液处理，X/Y 值越大，说明质壁分 离程度越小，失水越少，则所用蔗糖溶液浓度越低，B 错误；不同细胞用相同浓度蔗糖溶液 处理，X/Y 值越小，说明质壁分离程度越大，则越难以复原，C 错误；不同细胞用相同浓 度蔗糖溶液处理，X/Y 值越大，
10、说明质壁分离程度越小，失水越少，则细胞的正常细胞液 浓度越高，D 正确。 4.(2019 南京金陵中学模拟)在“植物细胞的吸水和失水”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和两次处理。下列有关叙述正确的是( ) A.第一次观察为低倍镜观察，后两次为高倍镜观察 B.第一次用吸水纸吸引时滴加的液体为清水， 第二次用吸水纸吸引时滴加的液体为质量浓度 为 0.3 g/mL 的蔗糖溶液 C.若将紫色洋葱鳞片叶的外表皮换成内表皮，则不会发生质壁分离 D.若将质量浓度为 0.3 g/mL 的蔗糖溶液换成适宜浓度的 KNO3溶液，不用滴加清水也能观 察到质壁分离的复原 答案 D 解析 该实验
11、只需用低倍镜观察即可，A 错误；该实验过程中，第一次用吸水纸吸引时滴加 的是质量浓度为 0.3 g/mL 的蔗糖溶液，目的是观察质壁分离，第二次用吸水纸吸引时滴加 的是清水，目的是观察质壁分离复原，B 错误；紫色洋葱鳞片叶的内表皮细胞中几乎不含紫 色色素，实验现象观察不明显，并非不发生质壁分离，C 错误；若将质量浓度为 0.3 g/mL 的蔗糖溶液换成适宜浓度的 KNO3溶液，开始时，外界 KNO3溶液浓度大于细胞液浓度，植 物细胞渗透失水而出现质壁分离现象。由于 K 和 NO 3能够被植物细胞吸收，随着离子不断 进入细胞液中，细胞液的浓度逐渐增大，当细胞液的浓度大于外界溶液浓度时，细胞又会因
12、 吸水而出现质壁分离复原现象，D 正确。 思维启迪 从溶液角度分析质壁分离及复原 (1)在一定浓度的溶液(溶质不能穿膜)中只发生质壁分离现象。 (2)在一定浓度的溶液(溶质可穿膜)中发生质壁分离后可自动复原，如甘油、尿素、乙二醇、 KNO3溶液等。 (3)在高浓度溶液中质壁分离现象明显，但溶液浓度过高时不能发生质壁分离复原，因为溶 液浓度过高，细胞会因过度失水而死亡。 (4)盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适于做质壁分离实验的溶液。 1.下列叙述，正确的打“”，错误的打“”。 (1)渗透作用发生的条件，一是半透膜，二是半透膜两侧具浓度差( ) (2)原生质层就是半透膜( ) (3)可用根尖
13、分生区做质壁分离及复原的实验材料( ) (4)原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性小( ) (5)当细胞液浓度外界溶液浓度时，植物细胞失水( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) 2.将人体血液置于质量分数为 9%的食盐溶液中制成装片后，用显微镜观察，可以发现血细 胞呈现( ) A.质壁分离 B.正常状态 C.细胞膜破裂 D.细胞皱缩 答案 D 解析 血细胞所处的环境相当于浓度为 0.9%的生理盐水， 现将其放入质量分数为 9%的食盐 溶液中，血细胞会失水皱缩。 3.下列有关紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞质壁分离过程的叙述中，不符合事实的是( ) A.液泡的紫色会逐渐变深 B.细胞的吸水能力
14、逐渐变小 C.蔗糖分子可自由地透过细胞壁 D.原生质层和细胞壁发生不同程度的收缩 答案 B 解析 将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞放在浓度较大的溶液中， 因外界溶液的浓度大于细胞液 的浓度，细胞会失水发生质壁分离，液泡中液体变少，液泡的体积变小，色素的浓度变大， 紫色变深，A 符合事实；因细胞失水，细胞液的浓度逐渐变大，吸水能力逐渐变强，B 不符 合事实； 植物细胞壁是一层全透性的结构， 因此蔗糖分子可以自由透过细胞壁， C 符合事实； 原生质层和细胞壁的伸缩性不同，发生不同程度的收缩，导致原生质层和细胞壁发生分离， D 符合事实。 4.如图为植物细胞吸水和失水的原理图，其中表示外界溶液浓度与细胞液
15、浓度的大小关 系(前者大于或小于后者)，表示细胞结构，则处依次是( ) A. 原生质层 B. 原生质体 C. 原生质层 D. 细胞膜 答案 A 解析 植物细胞失水的条件是外界溶液浓度细胞液浓度， 吸水的条件是外界溶液浓度细 胞液浓度；植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。 5.某校研究性学习小组利用如下实验材料做相关实验，请分析回答下列问题： (1)用上述材料进行质壁分离实验，应选择的最佳实验材料是_(填序号)。 (2)在观察质壁分离实验中，将取自同一材料同一区域的三个细胞分别放在 A、B、C 三种不 同浓度的蔗糖溶液中，实验结果分别如下图 1、2、3 所示，这三种蔗糖溶液的浓度由大到小 依次是_(用字母表示)。 (3)将图 3 细胞放入_中，细胞能由图 3 恢复成图 1 的状态，此过程称为 _。 答案 (1) (2)C B A (3)清水 质壁分离复原 解析 (1)紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞具有大液泡，在较高浓度的外界溶液中可以发生质 壁分离，紫色液泡便于观察。(2)当蔗糖溶液浓度高于细胞液浓度时，细胞渗透失水，会导 致质壁分离，而且蔗糖溶液浓度越高，细胞失水越多，质壁分离越明显；当蔗糖溶液浓度小 于或等于细胞液浓度时，细胞不会发生质壁分离。据图可知，蔗糖溶液浓度的大小关系是 C BA。(3)将发生质壁分离的活细胞放入清水中后，细胞会发生渗透吸水，最终完成质壁 分离复原。