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苏教版生物必修1《3.3.2 探究植物细胞的吸水和失水》学案(含答案)

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。