2023高考生物知识点归纳总结-水进出细胞的原理

2023高考生物知识点归纳总结一水进出细胞的原理

【课标要求】阐明质膜具有选择透过性。

考点一动植物细胞的吸水和失水

■梳理归纳夯实必备知识

1.渗透作用

⑴概念：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。

（2）渗透作用产生的条件

有一层半透膜

半透膜两侧的溶液具有返度差

（3）渗透作用现象分析

A、B分别表示渗透作用装置，据图回答下列问题:

S,

s2溶

溶

液

液

、

一

①A图中渗透达到平衡，半透膜两侧有（填“有”或“没有”）水分子的进出。

I、

②A图中A/z不变时，Si、S2溶液浓度的大小关系为：SNS2（填或“="；SiS2

中溶质不能通过半透膜）。

③在B图所示的U形玻璃管内，左右管内分别装入质量分数相等的葡萄糖、麦芽糖溶液。初

始时两管中液面相平，假设溶质分子不能透过半透膜。

a.一段时间后，两管中液面的变化为：左管液面升高,右管液面降低。（均填“升高”“降

低”或“不变”）

b.液面高度稳定后再同时向两管内加入等量的麦芽糖酶，两管中液面的变化分别为：左管液

面下降,右管液面上升,最后稳定在一定高度。

归纳提升不同渗透装置中水分子运动情况及液面变化

（1）溶质不能通过半透膜的情况

①若S1溶液浓度大于S2溶液浓度，则单位时间内由S2-S1的水分子数多于由S1-S2的，表

现为S1溶液液面上升。

②若S1溶液浓度小于S2溶液浓度，则情况相反，表现为S1溶液液面下降。

③在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差A〃，则S1溶液浓度仍大于S2溶液浓度。

(2)溶质能通过半透膜的情况

①若S1溶液浓度大于S2溶液浓度，则最初单位时间内由S2-S1的水分子数多于由Si-S2的,

随着溶质的扩散，最终Si和S2溶液浓度相等，表现为Si溶液液面先上升后下降，最终Si和

S2溶液液面持平。

②若S1溶液浓度小于S2溶液浓度，则情况相反。

2.细胞的吸水和失水

(1)动物细胞的吸水和失水

半透膜二细胞膜

①原理—

述度邕细胞质与外界溶液间具有浓度差

②现象

当外界溶液浓当外界溶液浓当外界溶液浓

度小于细胞质度大于细胞质度等于细胞质

浓度时，细胞浓度时，细胞浓度时，细胞

吸水膨胀失水皱缩形态不变

(2)植物细胞的吸水和失水(以成熟植物细胞为例)

①原理

1蔗糖一细胞液细

胞

-二一溶液斓「细胞膜」

核

洛至一半透膜一强5始出

半透膜细胞质

■三寻洁7k股-液泡膜

Jt恒细胞壁-

外界溶液

②现象

当外界溶液浓度

当外界溶液小于细胞液浓度

浓度狂细时.细胞吸水膨当外界溶液浓

胞液浓度时，胀，由于存在细度等于细胞液

细胞发生质胞壁，细胞不会浓度时，细胞

壁分离现象涨破维持正常形态

提醒当在显微镜下观察到细胞处于质壁分离状态时，细胞可能正在失水，可能正在吸水,

可能处于平衡状态，也可能已死亡。

■教材隐性知识

源于必修1P63”思考・讨论”：红细胞的细胞膜相当于半透膜。习惯上说的半透膜是天生

命的物理性薄膜,物质能否通过取决于微粒的大小;选择透过性膜是具有活性的生物膜,其

对不同物质的通过性不仅取决于分子大小,还与细胞的需求有关。因此细胞膜和半透膜类似，

又有所不同。

■考向突破强化关键能力

考向一渗透作用的原理及应用分析

1.如图是平衡时的渗透装置，二糖不能通过半透膜，在此基础上继续实验。下列判断正确的

是（）

U身呈t工t蔗：糖溶液

A.若向漏斗中滴入清水，平衡时m将不变

B.若向漏斗中加入蔗糖分子，则平衡时m不变

C.若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，则平衡时m减小

D.向烧杯中加入适量清水，平衡时m将增大

答案C

解析向漏斗内滴入清水，漏斗内溶液浓度降低，平衡时m将减小，A错误；若向漏斗中加

入蔗糖分子，漏斗内溶液浓度升高，水分子进入漏斗更多，平衡时m增大，B错误；若吸出

漏斗中高出烧杯液面的溶液，则其中溶质也被吸出，其漏斗中溶质减少，渗透压降低，吸水

能力也减弱，则平衡时m将减小，C正确；向烧杯中加入适量清水，a增大，b也增大，但

小于a的增加值，m将减小，D错误。

2.下图装置中，甲、乙、丙中分别放置了相等物质的量浓度的蔗糖溶液、麦芽糖溶液和乳糖

溶液（溶液体积关系：V甲=丫丙＜丫乙），a、b表示用半透膜（水分子和单糖可以自由通过，但二

糖不能通过）将它们分隔开，对装置进行相关处理。下列说法正确的是（）

甲乙一J丙

ab

A.若向甲、丙中分别加入等体积相同物质的量浓度的蔗糖酶和乳糖酶，稳定后液面高度：

乙＞甲＞丙

B.若向乙中加入一定量麦芽糖酶溶液，稳定后液面高度：乙＜甲=丙

C.若向丙中加入一定量的半乳糖后，稳定后液面高度：甲=乙=丙，并且甲、乙、丙中半

乳糖含量相同

D.本实验中半乳糖等单糖分子从浓度高的一侧向浓度低的一侧通过半透膜的扩散称为渗透

作用

答案B

解析向甲、丙中分别加入等体积相同物质的量浓度的蔗糖酶和乳糖酶，甲中的蔗糖水解成

两分子单糖，丙中的乳糖分解为两分子单糖，都可通过半透膜进入乙中，引起乙液面升高，

稳定后液面高度乙＞甲=丙，A错误；向乙中加入一定量麦茅糖酶溶液后，乙中的麦茅糖水

解为两分子的葡萄糖，会通过半透膜分别进入甲和丙，稳定后液面高度乙＜甲=丙，B正确；

向丙中加入一定量的半乳糖后，由于半乳糖可以通过半透膜，因此稳定后液面高度甲=乙=

丙，但因为乙体积最大，所以乙中半乳糖含量最多，C错误；渗透作用是指水分子或其他溶

剂分子通过半透膜的扩散，本实验中水分子是溶剂分子，故本实验中半乳糖等单糖分子从浓

度高的一侧向浓度低的一侧通过半透膜的扩散，不能称为渗透作用，D错误。

考向二动植物细胞吸水与失水的分析

3.（2022•天津高三模拟预测）科研人员将人的成熟红细胞分别置于蒸储水和几种等渗溶液中，

测定红细胞溶血（溶血是指红细胞破裂后血红蛋白渗出的现象）所需时间，实验结果如图所示。

以下叙述错误的是（）

9.67

7.17□溶血时间/min

蒸播水氯化铁甘油乙醇丙酮

不同物质的等渗溶液造成人的红细胞溶血所需的时间

A.红细胞膜主要由磷脂和蛋白质构成

B.处于等渗溶液中的红细胞吸水涨破是由于溶质分子进入细胞导致细胞质浓度升高

C.氯化镂、甘油、乙醇、丙酮进入红细胞的速度依次减小

D.上述实验可以证明脂溶性物质更易通过细胞膜

答案C

解析分析题图可知，氯化铁、甘油、乙醇、丙酮扩散进入红细胞的速度大小关系为丙酮〉

乙醇〉甘油〉氯化铁，c错误。

4.在无任何相反压力时，渗透吸水会使细胞膨胀甚至破裂，不同的细胞用不同的机制解决这

种危机。下图表示高等动物、高等植物与原生生物细胞以三种不同的机制避免渗透膨胀，据

此推断下列说法正确的是（）

动物细胞植物细胞原生生物

A.动物细胞避免渗透膨胀需要转运蛋白的协助

B.植物细胞吸水达到渗透平衡时，细胞内外溶液浓度相等

C.若将原生生物置于高于其细胞质浓度的溶液中，其收缩泡的伸缩频率会增加

D.三种细胞发生渗透吸水的原理均为细胞膜相当于半透膜

答案A

解析动物细胞避免渗透膨胀需要转运蛋白将离子转运到细胞外，以减小细胞内液的渗透压，

防止细胞渗透吸水涨破，A正确；植物细胞在低浓度溶液中会发生吸水，但是由于细胞壁的

支撑作用，吸水到一定程度后达到平衡，但此时细胞外溶液浓度仍可能小于细胞液浓度，B

错误；原生动物生活在低渗溶液中，会通过收缩泡将多余的水排到细胞外，若将原生动物置

于高于其细胞质浓度的溶液中，其收缩泡的伸缩频率会降低，C错误；动物细胞和原生动物

发生渗透吸水的原理均为细胞膜相当于半透膜，而植物细胞发生渗透吸水的原理是原生质层

相当于半透膜，D错误。

考点二观察植物细胞的质壁分离和复原

■基础提炼通读实验内容

1.实验原理

①成熟的植物细胞的原生质层相当

内因

于一层半透膜

②原生质层比细胞壁的伸缩性大

外因细胞液和外界溶液存在浓度差，细

胞能渗透吸水和失水

2.实验步骤

制作紫色洋葱鳞片叶外表皮的临时装片

I「①有一个紫色的中央大

用低倍显微镜观察液泡

盖玻片I②原生质层紧贴细胞壁

质量浓度为.吸水纸吸引

0.3g/mL的良

糖溶液|「①中央液泡逐渐变小,

用低倍显微镜观察颜色变迷

主研修I②原生质层与细胞壁逐

皿圾上清水渐分离

吸水纸吸引卡/

（①中央液泡逐渐变大,

用低倍显微镜观察颜色变选

[②原生质层逐渐贴近细

胞壁

3.现象与结论

（1）现象

质壁分离（质量浓度为

0.3g/mL的蔗糖溶液）.

'~质壁分离复原

（清水）

（2）结论：植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，植物细胞是通过渗透作用吸水和失水的。

■核心诠释剖析实验要点

1.质壁分离和复原实验分析

（1）质壁分离发生的条件

①从细胞角度分析

a.死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞（如根尖分生区细胞）不发生质壁分离及复原现象。

b.具有中央大液泡的成熟的植物活细胞可发生质壁分离及复原现象,且细胞液最好带有一定

的颜色，便于观察，以活的紫色洋葱鳞片叶外表皮最佳。

c.细菌细胞也能发生质壁分离，但现象不明显。

②从溶液角度分析

a.在一定浓度（溶质不能透过膜）的溶液中只会发生质壁分离现象。

b.在一定浓度（溶质可透过膜）的溶液（如KNO3、乙二醇、甘油等）中可发生质壁分离后自动

复原现象;盐酸、酒精、醋酸等溶液会杀死细胞,不适于做质壁分离实验的溶液。

c.本实验选用质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液。若质量浓度过高，质壁分离速度虽快，但

会使细胞在短时间内因失水过多而死亡,质壁分离后不能复原。

（2）质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间的是浓度隆低的外界溶液。

（3）本实验无对立的对照组，为什么还叫对照实验？

提示本实验中，实验组和对照组在同一装片中先后进行，属于自身对照。

2.质壁分离和复原实验的拓展应用

(1)判断成熟植物细胞的死活

待测成熟植

物细胞镜_「发生质壁分离一活细胞

检一1不发生质壁分离一死细胞

一定浓度的

蔗糖溶液

(2)测定细胞液浓度范围

待测成熟植物

细胞/细胞液浓度介于未发生质

微一壁分离和刚发生质壁分离

一系列浓度梯〔的两蔗糖溶液浓度之间

度的蔗糖溶液

(3)比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度

不同成熟植物

,发生质壁分离所需

.细胞

镜一时间越短，细胞液浓

检一度越小，反之则细

’同一浓度的蔗'〔胞液浓度越大

.糖溶液

(4)比较未知浓度溶液的浓度大小

同一植物的相

.发生质壁分离所需时

同成熟细胞fl

----------------镜间越短，未知溶液的

--------------检浓度越大,反之，未

未知浓度的_

.知溶液的浓度越小

溶液

(5)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)

溶质不能透过

成熟植「只发生质壁

一半透膜(如蔗

.物细胞

糖溶液)

‘不同种'溶质能透过半

质壁分离后

一透膜(如KNO：,

.类溶液,.自动复原

溶液)

■考向突破强化关键能力

考向一实验原理和基本步骤分析

5.在观察某植物细胞的质壁分离及质壁分离复原实验中，依次观察到的结果示意图如下，其

中①、②指细胞结构。下列叙述正确的是()

甲

A.甲状态时不存在水分子跨膜运输进出细胞的现象

B.乙状态时①和②之间为水，②的伸缩性比①的要大

C.乙一丙的变化是由于外界溶液浓度小于细胞液浓度所致

D.丙状态时细胞液浓度与外界溶液浓度相等

答案C

解析甲状态时，水分子仍然以跨膜运输的形式进出细胞，A错误；乙状态时①和②之间应

为蔗糖溶液，B错误；乙一丙的变化表示细胞在发生质壁分离复原，其变化的原因是外界溶

液浓度小于细胞液浓度，细胞吸水所致，C正确；丙状态时，由于细胞壁的保护作用，细胞

液浓度可能仍大于外界溶液的浓度，D错误。

6.图1为洋葱鳞片叶外表皮质壁分离及复原实验流程图，图2为某同学根据该实验中某时刻

观察到的图像绘制的模式图。下列说法正确的是（）

蔗糖溶液皿，X清水

制低倍镜2箕低倍镜吸低倍镜

片f下观察f匡7i下观察f袅下观察

abcd

质壁分离实验质壁分离复原实验

图1

图2

A.图1中d过程不能观察到图2所示的细胞状态

B.显微镜下观察到的不同细胞质壁分离的程度完全相同

C.该细胞可能正在同时进行DNA分子复制、呼吸作用和光合作用

D.若用适宜浓度的KNCh溶液替换蔗糖溶液，则有可能观察不到图2所示的细胞

答案D

解析图2细胞正处于质壁分离状态，图1中的d、f过程都可能观察到图2所示的细胞状态，

A错误；不同细胞的状态、体积大小、细胞液浓度不总是完全一致，所以显微镜下观察到的

质壁分离程度不可能完全相同，B错误；洋葱鳞片叶外表皮细胞高度分化且无叶绿体，不能

进行DNA分子复制和光合作用，C错误；细胞置于KN03溶液中，细胞发生质壁分离自动复

原，所以有可能观察不到图2所示的细胞，D正确。

考向二实验的拓展和应用

7.小液流法是测定植物组织细胞的细胞液浓度的一种实验方法。当把植物组织细胞放在溶液

中时，两者便会发生水分交换。如果植物组织细胞的细胞液浓度高于溶液的浓度，细胞吸水,

使溶液浓度增大，比重也增大；若植物组织细胞的细胞液浓度低于溶液的浓度时，细胞则失

水，使溶液的浓度变小，比重也变小；如果植物组织细胞的细胞液浓度与溶液的