物质跨膜运输实例

5.鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)
成熟植物细胞＋不同种类溶液 只发生质壁分离→溶质不能通过半透膜的溶液(如蔗糖) 质壁分离后又自动复原→溶质能通过半透膜的溶液 (如 KNO3 尿素)
6.农业生产中的水肥管理 施肥时注意不要浓度太大，引起烧苗 7.生活中杀菌、防腐、腌制食品
【说明】 动物细胞能发生渗透作用，但因无细胞壁，故动物细胞 不会发生质壁分离现象。 什么细胞才能观察质壁分离和复原？ 有中央大液泡的、活的、植物细胞才能进行质壁分离和复原 注意：动物细胞，植物根分生区细胞、形成层细胞、种子细胞， 不能观察到质壁分离现象（无中央大液泡）。 观察质壁分离和质壁分离复原是否一定得用液泡有颜色的植物 细胞？
【例 1】将新鲜的苔藓植物叶片，放入加有少量红墨水的质
量浓度为 0.3 g/mL 的蔗糖溶液中，在显微镜下观察，你会看到
苔藓细胞的状态如右图所示。 此时，部位①和②的颜色分别是(
)
A．无色、绿色 B．红色、绿色 C．红色、无色 D．红色、红色
B
例 1 [2009· 青岛模拟]将同一植物细胞依次浸在蒸馏水、 0.3mol/L 的蔗糖溶液和 0.4mol/L 的 KNO3 溶液中，测得细胞的 体积随时间的变化曲线如图 8－2 所示，则曲线 A、B、C 分别 代表细胞所处的溶液是( )
就是漏斗中溶液的渗透压，溶液越浓，渗透压越高。
（3）.渗透系统的应用
(1)比较不同溶液浓度大小
漏斗内 溶液浓度 M 烧杯内 N
①若漏斗内液面上升，则M＞N 现象及结论 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： A组 烧杯内盛清水， 漏斗内盛蔗糖 溶液 B组 漏斗口密封纱布→漏斗液面不上升 漏斗口密封半透膜→漏斗液面上升
[例1]
(2008· 江苏高考)某同学进行实验，甲图为实验开
始状态，乙图为实验结束状态。请在乙图所示实验结果的
基础上继续实验，探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。
增添的实验材料：蔗糖酶溶液、斐林试剂、试管、滴管、水浴 锅等。 (1)设计出继续实验的简要步骤：① ② (2)预测实验结果并作出结论 。 。 ；
图 8－2
A.清水、蔗糖溶液、KNO3 溶液 B.KNO3 溶液、清水、蔗糖溶液 C.清水、KNO3 溶液、蔗糖溶液 D.蔗糖溶液、KNO3 溶液、清水
【答案】 D
【解析】 在上述几种溶液中，我们容易分析出蒸馏水的 浓度最低，远小于细胞液的浓度，细胞吸水有膨胀的趋势， 所以A是蒸馏水。排除答案BD。在0.3mol/L的蔗糖溶液中， 由于蔗糖是大分子，不会透过原生质层进入细胞中，又比细 胞 液 的 浓 度 大 ， 细 胞 失 水 发 生 质 壁 分 离 。 在 0.4mol/L 的 KNO3 溶液中开始发生质壁分离，后由于细胞吸收 K 离子和 硝酸根离子，使细胞液的浓度增大，细胞再发生渗透吸水， 发生质壁分离复原。所以对应的应该是B曲线。
【点评】 鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液) 可发生下列现象： 成熟植物细胞＋不同种类溶液 只发生质壁分离→溶质不能通过半透膜的溶液(如蔗糖) 质壁分离后又自动复原→溶质能通过半透膜的溶液 (KNO3溶液) 本题的外界溶液有 KNO3 溶液，跟其他的溶质溶液作为外界溶 液有所不同。下列变式演练考查的是一定浓度的溶质是否会发 生质壁分离和复原。
2.植物细胞的渗透吸水和失水
（1）.植物细胞是一个渗透系统
渗透作用模型 植物细胞与外界溶液形成渗透系统
图解
基本 组成 或条件
半透膜 浓度差
半透膜—原生质层 浓度差——细胞液与外界溶液之间
（2）.植物细胞发生质壁分离的原因分析
原生质层和原生质体有什么区别？
细胞渗 细胞壁伸缩性小 透失水 原生质层伸缩性大 (1)原因 外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度 宏观上：植物由坚挺 (2)表现 萎蔫 液泡(大 小) 细胞液颜色(浅 深) 原生质层与细胞壁分离
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，水浴加热(50℃～65℃)，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通过半透膜；如果a、b两管
解析： (1)洋葱鳞片叶外表皮细胞液为紫色，便于观察实验 现象。 (2)由于细胞壁的伸缩性小于原生质层，因此细胞壁与原生
质层不一起收缩。
(3)细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的外 界溶液之间。
(4)欲进一步确定细胞液浓度，应在0.3 mol/L～0.4 mol/L之
间配制一系列浓度梯度更小的蔗糖溶液。
【热点考向】 1.物质跨膜运输方式的判断及实验探究
2.生物膜的结构、功能特点及实验验证
3.举例说出物质跨膜运输的三种方式 4.细胞吸水和失水的原理及实验设计与分析
►
一
细胞的吸水和失水
1.细胞吸水和失水原理：渗透作用
2.渗透系统的组成及应用
（1） 渗透系统的必备条件 一个典型的渗透系统须具备如下两个条件： (1)半透膜 动物的细胞膜，植物的原生质层相当于半透膜
B.右侧较高，且右侧浓度较高 C.左侧较高，且右侧浓度较低
D.两侧高度相等，浓度相等
解析：“与S相比，R溶液浓度较低”，则可导致水分子更多 地由R侧经半透膜渗透进入S侧，从而造成S侧液面升高，但 达到渗透平衡时，浓度原本较高的S侧，其浓度仍旧高于R侧 (因溶质分子不透过半透膜)，故B选项符合题意。 答案：B
原生质层 内因： 具半透性
微观上：质壁分离
（3）实验
①注意材料的选择：选择材料必须是活细胞，因为只有 活细胞的原生质层才具有选择透过性，否则将不会出现质壁 分离及其复原现象。除此之外还要用含有大型液泡的植物细 胞。其中洋葱鳞片叶表皮细胞的细胞液为紫色，易于观察， 是最佳的实验材料。
②使用蔗糖溶液的浓度要适宜：浓度过小，质壁分离现象不 明显，影响观察；浓度过大，会使细胞在短时间内因失水 过多而死亡，无法观察质壁分离复原。 ③ 实验流程图示
• 注意比较选择透过性膜与半透膜的异同： ①相同点：都可以让水分子自由通过，都不允许大分子 物质通过。
②不同点：只要分子比半透膜的孔径小，就能通过；而 对选择透过性膜来说，即便是小分子，只要不是细胞所要 选择吸收的，就不能通过。 ③特别提醒：选择透过性膜是生理学概念，选择透过性 膜具有生物活性。半透膜是物理学概念，物质的透过与不 透过，取决于半透膜孔隙的直径大小。
②具有浓度差： A组 漏斗口密封 半透膜 B组
漏斗内盛蔗糖溶液， →漏斗液面上升 烧杯内盛清水
漏斗和烧杯内盛相 同浓度的蔗糖溶液 →漏斗液面不上升
(1)发生渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达平衡状态， 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。
(2)溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，如10%葡萄糖溶 液和10%蔗糖溶液的质量浓度相等，但10%蔗糖溶液的物 质的量浓度小，故水由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。
(2)半透膜两侧具有浓度差。 渗透装置图示：
（2）.渗透作用的发生 (1)若S1溶液浓度大于S2，则单位时间内由S2→S1的水分 子数多于S1→S2，外观上表现为S1液面上升；若S1溶液 浓度小于S2，则情况相反，外观上表现为S1液面下降。
(2)在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差Δh，
则S1 溶液浓度仍大于S2。液柱的升高所形成的静水压，
图 8
－4
④本实验所用的方法为引流法，采用了自身 前后对照(前测和后测)。 ⑤.植物细胞质壁分离与复原实验的应用 1.判断细胞的死活 2.测定细胞液浓度范围
3.比较不同植物细胞的细胞液浓度 镜检 不同植物细胞＋同一浓度的蔗糖溶液 刚发生质壁 分离时所需时间比较→判断质壁分离速度(或细胞液浓度)。 实验单一变量：不同植物细胞。 镜检 4.比较未知浓度溶液的浓度大小 同一植物的成熟细胞＋未知浓度的溶液 刚刚发生 质壁分离所需时间→比较所用时间长短→判断溶液浓度的大 小(时间越短，未知溶液的浓度越大)。 实验单一变量：未知浓度的溶液。
(5)KNO3中K＋和 可进入细胞，因此植物细胞会发生先
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质壁分离后自动复原现象。
答案：(1)细胞液为紫色，易于观察 (2)细胞壁的伸缩性小于原生质层 (3)0.3 mol/L～0.4 mol/L (4)在0.3 mol/L～0.4 mol/L之间配制浓度梯度更小的蔗糖溶液 (5)不会，因为KNO3溶液中的K＋和 发生质壁分离后的自动复原现象 能通过半透膜，会
请回答： (1)实验时为什么选紫色的洋葱鳞片叶外表皮作实验材 料？ 。
(2)植物细胞发生质壁分离时，细胞壁不能与原生质层一起收缩 的原因是 。
(3)由表中数值可确定该洋葱表皮细胞液的浓度大约
是
。
(4)在此实验的基础上，怎样设计一个更精确的测定方法？ 。 (5)如果不用蔗糖溶液，而改用KNO3溶液进行测定，结果 会相同吗？为什么？ 。
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
一U形管中装有两种不同的溶液R和S，
并为一半透性膜(X)隔开。与S相比，
R溶液浓度较低。图1中阴影的深浅 即代表浓度高低。当U形管内达到平 衡时，溶液表面与浓度的关系是(答 题时参看图2) ( )
A.右侧较高，两溶液浓度相等
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6.用质壁分离方法测定洋葱鳞片叶外表皮细胞细胞液浓度 的实验中，把剪成小块的紫色洋葱鳞片叶外表皮分别(等 量)依次放入下面各组溶液中，并记录结果如下表： 培养皿 蔗糖溶液(mol/L) 开始发生质壁分离 细胞的百分比 0 0 15 40 80 99 1 0.2 2 0.3 3 0.4 4 0.5 5 0.6 6 0.7