全章复习与测试教案评析

高考生物一轮复习

第4章细胞物质的输入输出教案

新人教版必修1 考纲：1.通过模拟实验探究膜的透性 b 2.观察植物细胞的质壁分离和复原 b 3.物质出入细胞的方式 B 知识网络：

知识梳理：

一、渗透系统和渗透作用

1.渗透装置的两个条件 具有半透膜：选择透过性的生物膜或物理性的过滤膜，如玻璃纸

半透膜两侧具有浓度差：浓度差实质是单位体积溶液中溶质分子数的差

注意:1、水分子可自由通过半透膜，而溶质分子不能通过半透膜

2、即物质的量浓度的差，即摩尔浓度而不是质量浓度 3、渗透平衡时Δh大小取决于半透膜两侧的浓度差

渗透作用：水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散（水分子通过细胞膜等结构向分子稀少区域的扩散）

方向： 低溶液浓度-高浓度溶液

水分子顺相对含量的梯度

注意：

①半透膜和选择透过性膜：

区别：

A、半透膜无生物活性的物理性薄膜，是指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小；

B、选择透过性膜具有生命的生物膜，载体的存在决定了其对不同物质是否吸收的选择性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，选择透过性丧失。

共性：都允许水分子自由通过，而不允许大分子物质通过

②渗透作用过称中两溶液间的水分移动是双向的，而观察到的总结果是单向的，是由双向水分子运动的差所导致的液面改变。

③扩散作用和渗透作用的关系：物质从高浓度区域向低浓度区域的运动称为扩散作用。渗透作用是一种特殊方式的扩散，它是指水分子或其他溶剂分子通过半透膜（或选择透过性膜）进行的扩散。

注意：溶质分子不能通过半透膜

④如果溶质分子不能通过半透膜，渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到动态平衡，既不可看作没有水分子移动也不可看作两侧溶液浓度相等。

⑤在达到渗透平衡时，一般两侧溶液的浓度并不相等，因为液面高的一侧会形成静水压，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。

渗透作用的现象

1

A、溶质分子不能通过半透膜

①当漏斗内浓度

﹥

烧杯内浓度，由烧杯→漏斗的水分子数多于漏斗→烧杯的水分子数，漏斗液面上升；

②当漏斗内浓度

﹤

烧杯内浓度，由烧杯→漏斗的水分子数少于漏斗→烧杯的水分子数，漏斗液面下降

B、溶质分子能通过半透膜

思考：若溶质分子也能通过半透膜，则实验现象？

（先是浓度高的一侧液面升高，随后另一侧液面上升，最后达到渗透平衡。在达到渗透平衡后，只要两侧存在液面差，则两侧仍然存在浓度差）

4.渗透作用原理的应用

（1）比较不同溶液浓度的大小

溶液浓度

现象及结论

漏斗内

M 烧杯内

N ①若漏斗内液面上升，则M ﹥ N；

②若漏斗内液面不变，则M = N；

③若漏斗内液面下降，则M ﹤ N （2）验证渗透作用发生的条件

①具有半透膜：烧杯内盛清水，漏斗内盛蔗糖溶液；A组漏斗口密封半透膜，B组漏斗口密封纱布。结果：A组的漏斗液面上升，B组漏斗液面不上升

②半透膜两侧具有浓度差：漏斗口密封半透膜；A组漏斗内盛蔗糖溶液，烧杯内盛清水，B组漏斗和烧杯内盛相同浓度的蔗糖溶液。结果：A组液面上升，B组液面不上升

（3）探究物质能否通过半透膜（以碘和淀粉为例）

烧杯内盛淀粉溶液

漏斗内盛碘液

变蓝

不变蓝

变蓝

不变蓝

不变蓝

变蓝

变蓝

不变蓝

结论

碘能通过半透膜，而淀粉不能

淀粉能通过半透膜，而碘不能

碘和淀粉都能通过半透膜

碘和淀粉都不能通过半透膜

探究：（1）由甲、乙两图判断，蔗糖 不能

（能/否）通过半透膜

若已确定蔗糖的水解产物能通过半透膜，则加入蔗糖酶后，a、b两管内液面变化过程是怎样的？

A侧液面先下降，然后开始上升，b侧液面变化相反。最终两管液面相平。 。

答案

：（1）①向a、b两管分别加入等量蔗糖酶溶液，水浴加热（或隔水加热）U型管至适宜温度，观察a、b两管内液面的变化 ②吸取a、b两管内适量液体，分别加入A、B两试管中，并加入斐林试剂，（60～65℃）水浴加热，观察A、B试管内有无砖红色沉淀

（2）如果a、b两管液面高度差缩小且A、B试管内均有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物能

2

通过半透膜；

如果a、b两管液面高度差增大且A试管内无砖红色沉淀、B试管内有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物不能通过半透膜

解析：

该实验类型为探究型，因此预测实验现象有两种可能，即蔗糖水解产物能通过或不能通过半透膜。

2）该实验原理为渗透原理，即小分子物质如水、蔗糖水解产物葡萄糖、果糖可以通过半透膜，而大分子物质如蔗糖、蔗糖酶则不能通过半透膜。

3）该实验材料中蔗糖酶溶液是水解蔗糖的；斐林试剂为检测蔗糖水解产物葡萄糖、果糖的；水浴锅是水浴加热用的，这里涉及两次加热，酶促反应时要加热，斐林试剂检测时要加热；材料中给了试管说明斐林试剂检测半透膜两侧溶液是否有蔗糖水解产物应在试管中进行；滴管是滴加溶液用的。

4）自变量是蔗糖水解产物葡萄糖、果糖。无关变量的控制有为不影响渗透作用，两侧均要加等量的蔗糖酶溶液；为促进酶促反应，应将U形管水浴加热至适宜温度。因变量的检测依图示信息先要观察两管液面的高度差变化，后利用斐林试剂检测两管溶液是否有砖红色沉淀产生。

二、细胞的吸水和失水

1.动物细胞的吸水和失水原理：渗透作用

（原因：红细胞膜相当于一层半透膜：水分子通过，而血红蛋白（大分子物质）不能通过）

当外界溶液的浓度

﹤

细胞质浓度时，细胞吸水膨胀；

当外界溶液的浓度

﹥

细胞质浓度时，细胞失水皱缩；

当外界溶液的浓度 = 细胞质浓度时，水分进出平衡，细胞形态不变。

注意：红细胞吸水或失水的多少取决于细胞内外的浓度差

植物细胞的吸水和失水 未成熟植物细胞（未形成液泡的细胞）：吸胀吸水（主要）

注意：亲水物质蛋白质》淀粉》脂肪 ，不论死细胞还是活细胞均能吸胀吸水。 （2）成熟的植物细胞是一个渗透系统：渗透作用吸水（主要）、代谢性吸水

原生质层（细胞膜、细胞质、液泡膜）：

相

当于半透膜

细胞壁：全透性的

细胞液与外界溶液存在浓度差

注意：区分原生质层与原生质体：

原生质层：是成熟的植物细胞内相当于半透膜的结构，由细胞膜、液泡膜及两层膜之间的 细胞质组成。不包括细胞核和液泡内的细胞液。

原生质体：是除去了植物细胞壁后所剩下的具有生物活性的植物细胞结构，包括细胞

膜、细胞质、细胞核三部分，常作为植物细胞融合的材料。

（2）质壁分离 概念：原生质层与细胞壁相分离的现象

原因 外因：外界溶液浓度

﹥

细胞液浓度

内因：①原生质层的伸缩性

﹥

细胞壁的伸缩性 细胞渗透失水 ②活细胞的原生质层相当于一层半透膜

3

表现：宏观: 坚挺-萎蔫； 微观： 液泡：大-小

细胞液颜色：浅-深

原生质层：与细胞壁分离

注意：质壁分离产生的条件：

①具有大液泡

②具有细胞壁

③细胞内外溶液具有浓度差④活细胞（死细胞、动物细胞无细胞壁，不会发生质壁分离；分生区细胞、干种子细胞无大液泡，也不能进行质壁分离）

思考：下列哪些细胞能发生质壁分离？（叶肉细胞、根成熟区细胞、洋葱表皮细胞）

叶肉细胞、根成熟区细胞、分生区细胞、形成层细胞、干种子细胞、动物细胞、导管细胞、纤维细胞、洋葱表皮细胞、动物细胞

（3）植物质壁分离和复原实验

①原理：A、成熟植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，

B、原生质层的伸缩性大于细胞壁

C、细胞液具有一定的浓度，能渗透失水和吸水

②选材：紫色的洋葱鳞片叶细胞（细胞比较大、易撕取、液泡大有颜色便于观察）→

植物成熟的活细胞

③过程： 制作洋葱鳞片叶表皮细胞临时装片

有一个紫色的中央大液泡

低倍镜观察 原生质层紧贴细胞壁

在载玻片一侧滴加0.3g/ml蔗糖溶液，另一侧用吸水纸吸引，重复几次(引流法）

中央液泡逐渐变小，紫色加深

低倍镜观察 原生质层与细胞壁逐渐分离

细胞大小基本不变

在载玻片一侧滴加清水，另一侧用吸水纸吸引，重复几次

中央液泡逐渐变大，紫色变浅

低倍镜观察 原生质层逐渐贴近细胞壁

细胞大小基本不变

④结论：成熟的植物细胞能与外界溶液发生渗透作用：外界溶液的浓度 > 细胞液浓度时，细胞渗透失水，质壁分离；反之，细胞渗透吸水，质壁分离的细胞发生复原。

思考：植物细胞失水过程中水分子依次经过哪些结构？

图中⑤处是什么溶液？质壁分离后又出现质壁分离复原，与此过程密切相关的细胞器有？

注意：

A.选材：洋葱表皮细胞有紫色液泡，而且表皮容易撕取获得。实验过程中细胞应 处于生活状态。

B.本实验用显微镜观察了三次，有两次对照：第一次（自然状态）与第二次（质壁分离状态）形成对照，第三次（复原后状态）与第二次（质壁分离状态）形成对照，该对照方法为自身对照（即实验组和对照组在同一实验对象上进行，不另设对照组。实验操作前的为对照组，实验操作后的对象为实验组。）

4

C.在质壁分离时，所用的蔗糖溶液的浓度不宜过高，如50%的蔗糖溶液会引起植物细胞因过度失水而死亡；当质壁分离现象出现后，观察时间也不宜过长，以免质壁分离时间过长导致细胞因长时间处于失水状态而死亡，影响质壁分离复原现象的观察。

D.植物细胞发生质壁分离后，细胞液浓度增大，吸水能力增强；

E. 植物细胞由于有细胞壁的存在，不管失水还是吸水，细胞体积变化不大；但动物细胞体积会发生明显变化。

F.植物细胞由于有细胞壁的存在，且细胞壁的弹性是有限的，因此，细胞不可能无限吸水，当细胞因吸水体积增大到细胞壁所能膨大的最大限度时，细胞浆不再吸水。此时，细胞液浓度不一定和外界溶液的浓度相等。

G.若用可吸收的物质做溶质时，如葡萄糖、5%的NaCl、0.1g/ml的KNO3、7%的尿素、乙二醇等溶液做实验时，会出现：先发生质壁分离后又自动复原。

（原因：这些物质可以转运到细胞内使细胞液浓度增大，一段时间后，细胞重新吸水，质壁分离自动复原）

⑤应用

：

A.判断植物细胞的死活：观察植物细胞能否发生质壁分离与复原

B.大致测定细胞液浓度的范围

方法：待测细胞 + 一系列浓度梯度的蔗糖溶液

→

分别镜检

结果：细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的蔗糖溶液的浓度之间；

细胞液浓度 = 在一个视野中有50%的细胞发生质壁分离时的外界溶液浓度

C.比较不同植物细胞的细胞液浓度大小

不同植物细胞 + 同一浓度的蔗糖溶液

→

镜检刚发生质壁分离时所需时间比较→判断细胞液浓度的大小（时间越短，细胞液浓度越小）

D.比较未知浓度的溶液的浓度大小

（渗透装置）

同一植物的成熟细胞 + 未知浓度的溶液

→

镜检刚发生质壁分离时所需时间比较→

比较所用时间的长短

→

判断溶液浓度的大小

（时间越短，未知溶液的浓度越大）

E.鉴别不同种类的溶液（如KNO3和蔗糖溶液）

方法：相同成熟植物细胞 + 不同种类溶液

→

分别镜检

结果：只发生质壁分离的是蔗糖溶液（蔗糖不能通过原生质层）

发生质壁分离后又自动复原的是KNO3溶液（KNO3溶液能通过原生质层）

F.验证原生质层和细胞壁伸缩性的大小

5

（4）植物吸水和失水原理在生产、生活中的应用：

①、对农作物合理灌溉，既满足作物对水稻需要，又降低了土壤溶液的浓度，促进作物对水分的吸收。

②、盐碱地中植物更易缺水或不易存活；一次施肥过多，会造成“烧苗”现象。这是因为土壤溶液浓度过高，甚至超过根细胞液浓度，导致根不易吸水或因失水而造成“烧苗”现象。

③、农民在移栽大白菜时往往去掉一些大叶片，是因为刚载的白菜根不能很快从土壤中吸水，去掉几片大叶片可以减少因叶的蒸腾作用而造成的水分散失，避免造成刚载的白菜体内失水过多死亡，从而提高成活率。

④

、糖渍、盐渍食品不易变质是因为食品的外面形成很高浓度的溶液，使微生物不能在上面生存、繁殖，所以能较长时间地保存。

⑤

、用较高浓度的糖或盐溶液腌制食品，细胞大量失水死亡，细胞膜失去选择透过性，糖或Na+、Cl-大量进入死细胞，使腌制食品具有甜味和咸味。

巩固练习：

1.将人类的红血球置于不同浓度蔗糖液中，浸泡半小时之后的结果如图。依照血球外形的变化判断蔗糖液的浓度，由高到低排列正确的是

A.甲>乙>丙>丁 B.丁>甲>乙>丙

C.丙>丁>甲>乙 D.丙>乙>丁>甲

2.将一张洋葱鳞片叶放在某一浓度的蔗糖溶液中,制成装片,放在显微镜下观察,有3种状态的细胞,如图,你认为这3个细胞（均为正常的活细胞）在未发生上述情况之前,其细胞液的浓度依次是：

A．A﹥B>C B．AA>C D．B

A．漏斗中液面开始时先上升，加酶后再上升后又下降

B．在玻璃槽中会测出蔗糖和蔗糖酶

C．漏斗中液面开始时先下降，加酶后一直上升

6

D．在玻璃槽中会测出葡萄糖、果糖和蔗糖酶

4.下图表示多种植物成熟细胞在不同浓度的蔗糖溶液内质壁 分离的百分率，图中曲线说明这些植物细胞

A．细胞液浓度>蔗糖溶液浓度

B．细胞液浓度<蔗糖溶液浓度

C．有不同浓度的细胞液 D．组胞膜有不同的选择透过性

5.家庭养花，一次施肥过浓，引起花卉萎蔫，可采取的措施是 ①加强光照

②改善空气流通

③适当浇灌清水

④更换盆中泥土

A．①③ B．②④ C．①② D．③④

6．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

7．

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。经过一段时间后，实验结果将是 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

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

8.以紫色洋葱鳞茎表皮为材料观察植物细胞质壁分离现象，下列叙述错误的是 A.在发生质壁分离的细胞中能观察到紫色中央液泡逐渐缩小

B.滴加30%的蔗糖溶液比10%蔗糖溶液引起细胞质壁分离所需时间短

C.发生质壁分离的细胞放入清水中又复原，说明细胞保持活性

D用高浓度的NaCl溶液代替蔗糖溶液不能引起细胞质壁分离

9.把哺乳动物成熟的红细胞置于清水中是获取细胞膜的最佳方法，根据渗透作用的原理，请分析在此过程中，细胞的吸水能力的变化情况是(

) A．逐渐增强 B．逐渐降低

C．保持不变 D．先升高后降低

10．与质壁分离与复原实验的实验材料及外界溶液有关的正确叙述分别是(

) ①实验材料必须是成熟的植物活组织细胞

②细胞液最好有颜色，便于观察和判断细胞质壁分离和复原的程度

③细胞液必须有颜色，否则不能发生质壁分离和复原实验

④外界溶液的浓度应适中，不能过低或过高

⑤外界溶液必须对细胞无毒害

⑥外界溶液的浓度无特殊要求，任何浓度均可以

A．①②，④⑤ B．①③，④⑤

C．①②，⑤⑥ D．①③，⑤⑥

11.下图是某同学在观察植物细胞的质壁分离与复原实验中的基本操作步骤，其中步骤D在质壁分离和质壁分离复原实验中分别属于(

)

A．实验组，对照组 B．实验组，实验组

C．对照组，对照组 D．对照组，实验组

7

12.人体组织细胞从组织液中吸收甘油的量主要取决于(

) A．组织液中甘油的浓度 B．细胞膜上甘油载体蛋白的数量

C．细胞呼吸强度 D．细胞膜上载体蛋白的种类

13.在“观察植物细胞质壁分离和复原的实验”过程中，可以观察到细胞内液泡体积随时间的变化情况是

14.回答下列与细胞有关的实验问题。

(1)下列4项实验中，需保持细胞生理活性的有 (填序号)。

①观察叶绿体和原生质的流动

②观察洋葱鳞片叶内表皮细胞中DNA的分布 ③探究酵母菌的呼吸方式 ④红细胞中血红蛋白的提取和分离

(2)按下面步骤进行质壁分离实验。 步骤一：在洁净的载玻片中央加一滴清水，取一片藓类小叶，盖上盖玻片。

步骤二：从盖玻片-N滴入0.3 g／mL的蔗糖溶液，在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引。

这样重复几次，使盖玻片下面的藓类小叶浸润在0.3g／mL的蔗糖溶液中。

步骤三：在显微镜下观察，结果如图所示。

①图中A、B处的颜色分别是 。

②如果上述实验步骤二中从盖玻片的一侧滴入的是加有伊红(植物细胞不吸收的红色染料)的0.3 g／mL的蔗糖溶液，则在显微镜下观察到A、B处颜色分别是 。

③如果将步骤二中浸润在0.3g／mL的蔗糖溶液中的藓类小叶的装片，放在80℃条件下处理一段时间(装片中的藓类小叶保持在0.3g／mL的蔗糖溶液中)。在显微镜下清晰地观察到细胞结构后，为更准确地判断A处颜色，对显微镜的操作方法是 、 。如果A处呈绿色，可能的原因是 。

答案⑴①③；⑵①无色、绿色

②红色、绿色

③改变光圈大小

调节反光镜（电光源亮度）

高温下细胞膜、叶绿体膜失去选择透过性，叶绿素等色素进入A处

15.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，在蛋内灌上清水，把它放在O.3 g／mL的蔗糖溶液中，并且用铅笔在鸡蛋壳上标上最初的吃水线，半小时后，他发现鸡蛋上浮，原吃水线高出水面。请分析：

(1)鸡蛋壳上浮的原因是 (2)如果里面是蔗糖溶液，外面是清水，蛋壳将会 。 (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有 。

答案： (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)

8

壳膜 动物膀胱，鸡嗉子等

16.请回答下列有关生命科学实验的问题。

(1)在低倍镜及高倍镜下看到以下洋葱根尖细胞图，做“观察植物细胞的有丝分裂”实验时，主要观察图____处的细胞；图B细胞所在区域称为__________区。

(2)某同学按下表所示制成临时装片进行有关实验。

组别

A B 材料

紫色洋葱鳞片叶外表皮

紫色洋葱鳞片叶外表皮

实验条件

观察内容

清水、解离液、0.3 g /mL蔗糖溶质壁分离

液

0.3 g/mL蔗糖溶液

质壁分离

请回答以下问题：

①上述实验中用引流法滴加蔗糖溶液，目的是__________________________________。

②在A组实验中，显微镜下看不到质壁分离现象，原因是______被破坏，失去了选择透过性。

(3)利用(2)中B组实验方法测定某种植物叶表皮细胞液的浓度。分别将8片相同的叶表皮置于不同浓度的蔗糖溶液中，10分钟后，分别将每一叶片表皮制成临时装片并在显微镜下观察。在约20个细胞的视野范围内，对呈现质壁分离现象的细胞进行计数，所得结果如下表：

蔗糖浓度

(mol/dm3) 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 质壁分离细胞的数目

0 0 0 1 3 16 视野范围内观察到的细胞总数

22 20 18 20 20 20 0.30 0.35 19 21 19 21 利用上表在下列坐标中绘出曲线图，表示呈现质壁分离细胞的百分率与蔗糖溶液浓度的关系。

答案：(1)C 成熟区(根毛区) (2)①使蔗糖溶液渗入盖玻片下方，浸润洋葱表皮(使蔗糖溶液浸润洋葱表皮) ②原生质层

(3)如下图

9