第7讲 物质跨膜运输的实例

第7讲物质跨膜运输的实例、方式

考点1物质跨膜运输的实例1．渗透作用

2．动物细胞的吸水和失水

(1)动物细胞发生渗透作用的条件

(2)现象

①当外界溶液的浓度<细胞质的浓度，细胞吸水膨胀。

②当外界溶液的浓度>细胞质的浓度，细胞失水皱缩。

③当外界溶液的浓度＝细胞质的浓度，细胞形态正常。

3.植物细胞的吸水和失水

原理和现象：

①外界溶液浓度>细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离现象。

②外界溶液浓度<细胞液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原现象。

特别提醒

(1)能发生质壁分离的细胞是成熟的含有中央大液泡的植物细胞，并且液泡中有颜色便于观察；动物细胞无细胞壁，不可能发生质壁分离。

(2)由于细胞壁是全透性的，质壁分离时，细胞壁与细胞膜之间充满的是外界溶液。

(3)蔗糖溶液浓度不能过高(如0.5 g/mL)，否则会因为失水过多而死亡。

(4)如果用可穿膜的物质(尿素、脂肪酸、甘油、乙二醇、KNO3等)溶液实验时，会出现质壁分离并自动复原(因为细胞失水质壁分离的同时，会通过自由扩散或主动运输吸收该类物质；当细胞液浓度大于外界溶液时，细胞开始吸水，质壁分离复原)。

(5)细胞液浓度越大，细胞吸水能力越强(细胞随着质壁分离的进

行，吸水能力不断增强)。部分植物为抵抗外界高浓度的不良环境，细胞会通过增加细胞液浓度，从而增加吸水能力。

(6)当植物吸水时，由于外面有细胞壁，不会因吸水而涨破。

拓展辨析

原生质：a.泛指细胞内的全部生命物质，不包括细胞壁；

b.包括细胞膜、细胞质和细胞核三部分，其主要成分为核酸、蛋白质和脂类；

c.动物细胞可以看作一团原生质。

细胞质：指细胞中细胞膜以内、细胞核以外的全部物质。

原生质层：成熟的植物细胞的细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质，可看作一层半透膜。

判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

1．细胞膜对膜两侧物质的进出具有选择性。(√)

2．植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成。(×)

3．发生渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态，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。(√) 4．将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中，不能发生渗透作用。(×)

5．质壁分离过程中，细胞液浓度增大，细胞吸水能力减弱。(×)

6．质壁分离过程中，细胞膜与细胞壁之间、细胞膜与液泡膜之间的液体均为外界溶液。(×)

(必修1P60图4－1改编)将人的红细胞放入4 ℃蒸馏水中，一段时间后红细胞破裂，主要原因是(C)

A．红细胞膜具有水溶性

B．红细胞的液泡体积增大

C．蒸馏水大量进入红细胞

D．低温时红细胞膜流动性增大

解析：将人的红细胞放入 4 ℃蒸馏水中，红细胞会因大量蒸馏水进入而破裂；红细胞膜是脂溶性的；人的红细胞没有液泡；因低温时分子运动减慢而导致细胞膜的流动性降低。

常见渗透装置图分析

(1)图1中，若S1溶液的浓度大于S2溶液的浓度，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溶液的浓度小于S2溶液的浓度，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2所示的液面差Δh，则S1溶液的浓度仍大于S2溶液的浓度。因为液面高的一侧形成的压强，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。

●考向突破1渗透作用的原理及应用

1．(2020·广西南宁三中高三开学考试)某同学设计的实验如图所示，实验开始时，U形管两侧液面相等，图中半透膜允许单糖通过。据图分析，下列说法错误的是(A)

A．若U形管中加入两种浓度不等的蔗糖溶液，当液面停止上升时，半透膜两侧溶液浓度一定是相等的

B．若U形管中加入两种浓度不等的蔗糖溶液，则实验现象为高浓度一侧的液面上升

C．若U形管中加入两种浓度不等的葡萄糖溶液，则实验现象为高浓度一侧液面先上升，随后另一侧液面上升，最后两侧液面持平D．若U形管中加入两种浓度不等的蔗糖溶液，当液面停止上升时，半透膜两侧水分子移动达到平衡状态

解析：由题干可知，实验开始时，U形管两侧液面等高，当U 形管中加入两种浓度不等的蔗糖溶液时，水分子从低浓度一侧流向高浓度一侧的较多，即高浓度一侧的液面上升，低浓度一侧的液面下降，直至液面不再变化，此时半透膜两侧浓度差产生的渗透压力与液面差产生的压力达到平衡，所以半透膜两侧溶液浓度不会相等，A错误，B正确；当液面停止上升时，半透膜两侧水分子移动达到平衡状态，D正确；若U形管中加入两种浓度不等的葡萄糖溶液，开始时水分子总体表现为由低浓度一侧向高浓度一侧扩散，因此高浓度一侧液面先上升，但随着葡萄糖分子通过半透膜进入低浓度一侧，最后两侧液面会持平，C正确。

2．取生理状态相同的某种植物新鲜叶片若干，去除主脉后剪成大小相同的小块，随机分成三等份，之后分别放入三种浓度的蔗糖溶液(甲、乙、丙)中，一定时间后测得甲的浓度变小，乙的浓度不变，丙的浓度变大。假设蔗糖分子不进出细胞，则关于这一实验结果，下列说法正确的是(D)

A．实验前，丙的浓度＞乙的浓度＞甲的浓度

B．乙的浓度不变是因为细胞内蔗糖浓度与乙的浓度相等

C．实验中，细胞与蔗糖溶液间的水分移动属于协助扩散

D．甲、丙的浓度变化是由水分在细胞与蔗糖溶液间移动引起的

解析：甲的浓度变小说明细胞失水，甲的浓度大于细胞液的浓度，乙的浓度不变说明乙的浓度与细胞液浓度相等，丙的浓度变大说明细胞吸水，丙的浓度小于细胞液浓度，故实验前，浓度大小关系为甲>乙>丙，A错误；乙浓度不变是因为细胞液的浓度和乙的浓度相等，B错误；水分子的移动属于自由扩散，C错误；渗透作用是由于水分子的移动引起的，D正确。

3．(2020·湖北咸宁二中模拟)半透膜对淀粉和葡萄糖的通透性不同(如图Ⅰ)，预测图Ⅱ(开始时漏斗内外液面相平)的实验结果最可能的是(D)

A．图甲中水柱a将持续上升

B．图甲中水柱a将保持不变

C．图乙中水柱b将保持不变

D．图乙中水柱b将先上升后下降

解析：因淀粉不能透过半透膜，故图甲中的水柱a上升到最大高度后将静止；因葡萄糖可以透过半透膜，故图乙漏斗内液体先表现吸水，水柱b上升，因葡萄糖的外渗，最终扩散平衡时内外葡萄糖浓度相等，即内外液面相平。

技巧点拨

渗透方向及浓度大小的判断

(1)判断溶剂渗透的总方向

①若半透膜两侧是同种溶液，根据质量浓度或物质的量浓度判定。

②若半透膜两侧是不同的溶液，物质的量浓度才能体现溶质或溶剂分子数的多少，如半透膜两侧为质量分数相同的葡萄糖溶液和蔗糖溶液，则葡萄糖溶液一侧单位体积中葡萄糖分子数多(水分子数少)，水分子由蔗糖溶液一侧通过半透膜向葡萄糖溶液一侧扩散。