物质跨膜运输的实例

物质跨膜运输的实例

讲课人：韩丽

导入新课：同学们，在我们日常生活中，有没有哪些现象说明生物体失去水分或者失去水分

呢？

①平常我们吃比较咸的食物（腌制的咸菜、瓜子）时，口腔和唇的黏膜会有干燥难受的感觉；

②在日常生活中，苹果放置时间长了，果皮会变得皱巴巴的；白菜、空心菜等青菜放置时间长了叶子会萎焉，而卖菜的阿姨经常向青菜上洒水，青菜就会变得硬挺，那是因为水分进入了菜叶细胞内，再如泡在盐水中的萝卜条会软缩，泡在清水中的萝卜条会更加硬挺。

★任何一个生命系统都不是孤立封闭的，都与外界有物质的交换，包括从外界摄取物质，同时也及时地把代谢废物排出体外。那么物质是如何进出细胞的呢？首先我们来分析一下水是如何进出细胞的。

一、渗透作用

★P60问题探讨：

⑴漏斗管内的液面为什么会升高？key：蔗糖不能透过玻璃纸，水分子可自由通过。由于单位体积蔗糖溶液中的水分子比单位体积清水中的水分子少，所以单位时间内通过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数目多于从长颈漏斗渗出的水分子数量，因此漏斗内的液面会上升。

⑵漏斗内液面是否会无限上升？如不会，什么时候会停止上升？key：不会无限上升，当单位时间内透过半透膜进入漏斗内的水分子数量从漏斗中渗出的水分子数量相同时，液面则将停止上升。

⑶如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升高吗？key：用纱布代替玻璃纸时，因为纱布的孔隙比较大，蔗糖分子也可以自由通过，因而液面不会升高。

⑷如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？key：半透膜两侧溶液的浓度相等，

单位时间内通过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数目等于从长颈漏斗渗出的水分子数量，液面不会上

升。

★通过以上问题，可得出发生渗透现象的条件：①具有半透膜；②半透膜两侧的溶液存在浓度差。

1、定义：指水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜，从相对含量高的地方向相对含量低的地方流动。

【水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜，从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散。】

发生渗透现象的条件：①具有半透膜；②半透膜两侧的溶液存在浓度差。

★半透膜：指一类可以让小分子物质通过而大分子物质不能通过的一类薄膜的总称。在日常生活中，常见的半透膜可

以是生物性的选择透过性膜，如鸡蛋膜、鸡的嗉囊、鱼鳔、蚕豆种皮、青蛙皮、动物的膀胱、肠衣，也可以是物理性

的过滤膜，如玻璃纸。小分子和大分子的界定是依据膜的种类不同而划分范围的。例如，对于鸡蛋膜来说，葡萄糖分

子就是大分子物质，而对于透析管来说葡萄糖是小分子物质；对于肠衣来说，碘和葡萄糖是小分子物质，而淀粉是大

分子物质。

★这里的浓度指的是溶质物质的量浓度（分子数目的多少），而不是质量浓度，更不是溶剂的浓度，质量浓度相同的情

况下，溶质的相对分子质量越大，其浓度越低。浓度差的实质是单位体积溶液中溶质分子数的差，即物质的量浓度之

差。如10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液的质量浓度相同，但摩尔浓度是10%蔗糖溶液的小，故水由蔗糖向葡萄糖溶液移

动。

★水分子的移动方向：双向移动，但最终结果是单位体积内水分子数多(低浓度)的溶液流向单位体积内水分子数少(高浓度)的溶液。★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、渗透原理：蔗糖溶液中单位体积内的水分子比清水中单位体积内的水分子少，在单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子数比由蔗糖进入清水的水分子数多，因此，一段时间后，漏斗管内的液面会上升。

★特别提醒：分析渗透作用时常犯的一个错误是认为水分子只是从低浓度向高浓度移动，其实水分子既从低浓度向高浓度溶液移动，同时也由高浓度溶液向低浓度溶液移动，只有由低浓度溶液向高浓度溶液移动的水分子数量相对较多。

3、如何确定溶剂的渗透方向

溶剂的渗透方向应根据单位体积溶剂分子数多少判断，即溶剂分子从单位体积溶剂分子数多(溶质分子数少)的一侧向单位体积溶剂分子数少(溶质分子数多)的一侧扩散(对于溶质而言，只考虑溶质分子数目而不考虑溶质分子的体积)。若半透膜两侧是同种溶液，根据质量分数或物质的量浓度判定都可以；若半透膜两侧是不同的溶液，物质的量浓度才能体

现溶质或溶剂的分子数多少，如半透膜两侧为质量分数相同的葡萄糖溶液和蔗糖溶液，葡萄糖溶液

一侧单位体积葡萄糖分子数多(水分子数少)，水分子由蔗糖溶液一侧透过半透膜向葡萄糖溶液一侧

渗透。

§典型例题：如果将质量分数为10%的蔗糖溶液和质量分数为10%的葡萄糖溶液分别置于“U”形管

的左右两侧，中间用半透膜隔开(允许水分子和葡萄糖分子通过半透膜，不允许蔗糖通过)，使两者

的液面相平，如下图所示。开始和一段时间后液面情况是( ) ①左侧高于右侧②右侧高于左

侧③左右两侧一样④无法确定

A．①② B．③④ C．①③④ D．①②③

思路点拨：渗透压的高低与溶质颗粒的多少有关，与溶质分子的质量无关。在比较不同溶液的渗透压的大小时，不能用质量分数的大小来比较，而应用物质的量的浓度来比较。

方法技巧：读图析图

(1)

(2)两侧溶液中的溶质是否能通过半透膜，若不能，则只是高浓度一侧液面升高；若能，则先是高浓度一侧液面升高，随后另一侧液面升高，最后两侧液面相平。

(3)在达到渗透平衡时，一般两侧溶液的浓度并不相等，因为液面高的一侧形成的静水压，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧

(4) B图中若浸在烧杯低浓度溶液中的是透析袋，由于透析袋内的溶质分子不能透过，吸收一定水分后，膨胀到一定程度，受到透析袋的束缚力，水分子进出达到动态平衡。此时透析袋内外的溶液浓度是不相等的，透析袋内溶液浓度仍高于烧杯中的液体浓度。

§★§验证渗透作用的发生

⑴验证渗透作用的发生需具半透膜

⑵验证发生水分子的移动需具浓度差

⑶探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例)

4.渗透装置的应用——可用于确认与比较两种不同溶液的浓度(或渗透压)大小

二．细胞的吸水和失水

1、动物细胞的吸水和失水（以红细胞为例）

★动物细胞的吸水和失水的条件：①细胞的细胞膜相当于渗透装置中的一层半透膜；②细胞质具有一定浓度，与外界溶液形成一定的浓度差。