【细胞基础】4-1细胞的吸水和失水【一轮复习】
喵喵 | 4-1 细胞的吸水和失水
1️⃣细胞的吸水和失水
半透膜
- 概念：某些物质可以透过，而另一些物质不能透过的多孔性薄膜
- 原理：直径小于孔径的分子或离子可透过，其他则不可透过
- 举例：玻璃纸（赛璐纷）、动物膀胱、肠衣等
选择透过性膜
- 概念：水分子、细胞需要的离子和小分子可以通过，而其他离子、小分子和大分子不能通过的生物膜
- 原理：膜上的转运蛋白决定了一些分子可以通过，另一些分子不能通过
- 举例：细胞膜、细胞器膜、核膜
- 总结：选择透过性膜相当于一层半透膜
2. 渗透作用
（1）定义：指水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜从低浓度溶液到高浓度溶液的扩散过程。
（2）条件
- 具有一层半透膜
- 半透膜的两侧有浓度差
（3）现象分析
3. 动物细胞的吸水和失水
4. 成熟植物细胞的吸水和失水
（1）半透膜：细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质构成原生质层，相当于一层半透膜。
（2）浓度差：细胞内的液体环境主要是指植物液泡内部的细胞液，当它和外界溶液有浓度差时，发生吸水或失水。
（3）质壁分离及复原
①原理
- 内因
- 原生质层相当于一层半透膜
- 原生质层比细胞壁的伸缩性大
- 外因
- 外界溶液浓度>细胞液浓度→细胞渗透失水→质壁分离
- 外界溶液浓度<细胞液浓度→细胞渗透吸水→质壁分离复原
②过程
注意：
本实验选用0.3 g/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;若质量浓度过低，则不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢。
若外界溶液的溶质可透过半透膜（如KNO₃、甘油、尿素、乙二醇等），则可发生质壁分离自动复原，因为K⁺、NO₃⁻、尿素、乙二醇等可转运到细胞内，使细胞液浓度升高，细胞渗透吸水而发生自动复原。
③应用
a. 判断成熟植物细胞的死活
b. 测定细胞液浓度范围
c. 比较不同植物细胞的细胞液浓度
d. 鉴别不同种类的溶液（如KNO₃溶液和蔗糖溶液）
易错拓展
- 渗透作用发生时，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致的改变。
- 渗透平衡指半透膜两侧的水分子运动达到平衡，但两侧溶液的浓度并不一定相同。
- 水分子通过半透膜由低浓度溶液向高浓度溶液扩散。此处的浓度指物质的量浓度，即单位体积中微粒的多少，不是质量分数或体积分数。
- 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。细菌细胞也能发生质壁分离，但现象不明显。
考点I 渗透装置
【例1】如图为U型渗透装置，S₁和S₂是两种不同的溶质，起始时两侧液面高度相同，只有水和S₁能透过半透膜，经过一段时间达到渗透平衡，下列说法错误的是
A. 若开始时S₁的物质的量浓度大于S₂的，平衡时右侧高于左侧
B. 若开始时S₁的物质的量浓度小于S₂的，平衡时右侧低于左侧
C. 不论开始时S₁和S₂哪侧物质的量浓度高，平衡时都是右侧低于左侧
D. 达到渗透平衡时水分子依旧移动，且左侧的物质的量浓度大于右侧
考点Ⅱ 动物细胞的吸水和失水
【例2】（2021·湖北卷）红细胞在高渗NaCI溶液（浓度高于生理盐水）中体积缩小，在低渗NaCI溶液（浓度低于生理盐水）中体积增大。下列有关该渗透作用机制的叙述，正确的是
【水分子通过水通道蛋白协助扩散，通透性更大】
A. 细胞膜对Na⁺和Cl⁻的通透性远高于水分子，水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液
B. 细胞膜对水分子的通透性远高于Na⁺和Cl⁻，水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液✓
C. 细胞膜对Na⁺和Cl⁻的通透性远高于水分子，Na⁺和Cl⁻从高渗溶液扩散至低渗溶液
D. 细胞膜对水分子的通透性远高于Na⁺和Cl⁻，Na⁺和Cl⁻从高渗溶液扩散至低渗溶液
考点Ⅲ 质壁分离及复原
【例3】（2022·浙江卷）“观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原”实验中，用显微镜观察到的结果如图所示。下列叙述正确的是
A. 由实验结果推知，甲图细胞是有活性的✓
B. 与甲图细胞相比，乙图细胞的细胞液浓度较低【高】
C. 丙图细胞的体积将持续增大，最终胀破【有细胞壁】
D. 若选用根尖分生区细胞为材料，质壁分离现象更明显【根尖分生区没有大液泡】
【例4】（2022·全国卷）植物成熟叶肉细胞的细胞液浓度可以不同。现将a、b、c三种细胞液浓度不同的某种植物成熟叶肉细胞，分别放入三个装有相同浓度蔗糖溶液的试管中，当水分交换达到平衡时观察到：①细胞a未发生变化；②细胞b体积增大；③细胞c发生了质壁分离。若在水分交换期间细胞与蔗糖溶液没有溶质的交换，下列关于这一实验的叙述，不合理的是
A. 水分交换前，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度
B. 水分交换前，细胞液浓度大小关系为细胞b>细胞a>细胞c【吸水的浓度最高】
C. 水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度大于细胞a的细胞液浓度【水分交换平衡时，并且处于相同的浓度，达到平衡，细胞c的细胞液浓度等于细胞a的细胞液浓度】
D. 水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度
【例5】（2022·湖南卷）原生质体（细胞除细胞壁以外的部分）表面积大小的变化可作为质壁分离实验的检测指标。用葡萄糖基本培养基和NaCI溶液交替处理某假单孢菌，其原生质体表面积的测定结果如图所示。下列叙述错误的是
A. 甲组NaCl处理不能引起细胞发生质壁分离，表明细胞中NaCI浓度≥0.3 mol/L【是细胞中整体溶质的浓度大于细胞外】
B. 乙、丙组NaCl处理皆使细胞质壁分离，处理解除后细胞即可发生质壁分离复原
C. 该菌的正常生长和吸水都可导致原生质体表面积增加
D. 若将该菌先65℃水浴灭活后，再用NaCl溶液处理，原生质体表面积无变化
考点Ⅳ 细胞吸水和失水的应用
【例6】（2023·湖南卷）食品保存有干制、腌制、低温保存和高温处理等多种方法。下列叙述错误的是
A. 干制降低食品的含水量，使微生物不易生长和繁殖，食品保存时间延长
B. 腌制通过添加食盐、糖等制造高渗环境，从而抑制微生物的生长和繁殖
C. 低温保存可抑制微生物的生命活动，温度越低对食品保存越有利【对蔬果的保存不利】
D. 高温处理可杀死食品中绝大部分微生物，并可破坏食品中的酶类
