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1、第6讲细胞的物质输入和输出一水分进出细胞的原理1.渗透作用（1）概念：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散作用。半透膜与选择透过性膜的区别：半透膜是无生物活性的物理性膜，物质能否通过取决于分子的大小。选择透过性膜是具有生物活性的生物膜，转运蛋白的存在决定了其对不同物质是否吸收的选择性。（2） 发生条件指物质的量浓度不是质量分数浓度（3） 方向水的角度：水相对含量高的-水相对含量低的一侧溶液角度：低浓度-高浓度渗透压角度：渗透压低-渗透压高 （指溶液中溶质微粒对水的吸引力。大小取决于单位体积溶液中溶质微粒数目）（4） 常见渗透装置分析当溶液浓度S1S2时，流向S1的水分子多于流向S2的水分子
2、，水分子总体趋势是通过半透膜由S2流向S1；当溶液浓度S1S2时，流向S2的水分子多于流向S1的水分子，水分子总体趋势是通过半透膜由S1流向S2渗透达到平衡时，h不再变化，半透膜两侧的水分子运动速度相同，此时水分子不是静止不动的。平衡前：S2S1 渗透过程：S2 S1 平衡后：S2S1液面高度不发生变化，水分子双向运动速率相等， 即动态平衡。平衡后S1与S2的浓度差产生的吸水力与高度差的重力相等，S1与S2的浓度差越大，高度差就越大。当漏斗内液面升到一定高度时，漏斗内的液面会对半透膜产生一定强度的静水压，这一强度的静水压使得单位时间内，透过半透膜渗入漏斗水分子的数量与渗出漏斗水分子的数量相等（
3、渗透平衡）h的液体重力=漏斗中溶液的吸水力（5） 渗透作用实验装置的拓展应用1)验证渗透作用发生的条件2)比较不同溶液浓度的大小比较项目漏斗内烧杯内溶液浓度MN现象及结论若漏斗内液面上升，则MN若漏斗内液面不变，则MN若漏斗内液面下降，则MN3)探究物质能否通过半透膜的方法(以碘和淀粉为例)烧杯内盛淀粉溶液漏斗内盛碘液结论变蓝不变蓝碘能通过半透膜，而淀粉不能不变蓝变蓝淀粉能通过半透膜，而碘不能变蓝变蓝淀粉和碘都能通过半透膜不变蓝不变蓝淀粉和碘都不能通过半透膜图1 图2 图34） 半透膜只允许水分子通过图1：中两边分子数目相同，液面不变图2：10%葡萄糖溶液的物质的量浓度大，因此水分子由10%蔗
4、糖溶液10%葡萄糖溶液移动，右侧液面升高图3：蔗糖被水解为两分子单糖，导致左侧浓度升高，水分子由10%的葡萄糖溶液10%的蔗糖溶液移动，则左侧液面升高，最终高于右侧（分解后的单糖可以通过半透膜再分析液面变化）5） 溶质能通过半透膜的渗透装置a. S1和S2是同种溶质且能透过半透膜，S1浓度S2S1液面先上升后下降，最终两液面等高原因：S1侧吸水同时溶质进入S2使浓度差减少为零b . S1和S2是两种不同的溶质且只有水和S1能透过半透膜S1的物质的量浓度大于S2的物质的量浓度 S2液面先下降当S1中的溶质透过半透膜进入S2 S2液面升高，最终高于S1S1的物质的量浓度小于S2的物质的量浓度 S1
5、液面始终低于S2液面 2. 动物细胞的吸水和失水现象3. 植物细胞的吸水和失水(以成熟植物细胞为例) 注意：原生质层原生质体原生质层在成熟的植物细胞内相当于半透膜。由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质组成。原生质体是去除了植物细胞壁以后所剩下的植物细胞结构。二 实验：观察植物细胞的质壁分离和复原1实验原理(1)成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。(2)细胞液具有一定的浓度，细胞能渗透吸水和失水。(3)原生质层比细胞壁的伸缩性大。2实验步骤3.现象与结论现象 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4. 实验分析(1)选材时应注意选用细胞液与原生质层的
6、颜色对比度较大的材料，以便观察。(2)单独观察处于质壁分离的静态图像，不能判断细胞是正在发生质壁分离还是质壁分离复原。(3)质壁分离过程中，外界溶液浓度大于细胞液浓度，质壁分离程度越大，植物细胞吸水能力越强；质壁分离复原过程中，外界溶液浓度小于细胞液浓度。(4)质壁分离与复原过程中水分子的移动是双向的，表现为进比出的水分子多。(5)质壁分离发生的条件从细胞角度分析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。成熟的叶肉细胞也可观察
7、质壁分离。c细菌细胞也能观察细胞的吸水和失水，但现象不明显。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0.3 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。(6)本实验存在两组对照实验 (7)不同外界溶液中植物细胞的变化分析将成熟的植物细胞依次浸于蒸馏水、物质的量浓度为0.3 mol/L的蔗糖溶液和0.5 mol/L的尿
8、素溶液中，原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积随时间变化如图，分析如下：A曲线表示细胞在蒸馏水中：细胞略膨胀，但是由于细胞壁的存在，原生质体的体积不能无限膨胀。B曲线表示细胞在0.5 mol/L的尿素溶液中：细胞先因渗透失水而发生质壁分离，后由于尿素能进入细胞，使得质壁分离后的细胞因吸水而自动复原。细胞在KNO3、甘油、乙二醇等溶液中也可发生质壁分离后自动复原现象。C曲线表示细胞在0.3 mol/L的蔗糖溶液中：蔗糖不能进入细胞，因此质壁分离后细胞不能发生自动复原。5. 质壁分离实验拓展应用(1)判断成熟植物细胞的死活(2)测定细胞液浓度范围(3)比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度(4)鉴别不同种类的溶液(如乙二醇溶液和蔗糖溶液) 7学科网（北京）股份有限公司