渗透作用(M)

4．实验流程 观察指标：液泡大小、颜色及原生
质层位置的变化
原生质层紧贴细胞壁 （引流法）
低
思考：
植物细胞质 壁复原后， 仍将细胞继 续放置水中， 细胞会涨破 吗？
蔗糖 溶液
清水
中央液 泡大小
原生质层 的位置
细胞 大小
变小
逐渐恢复到 原来的位置
脱离细胞壁
逐渐恢复到 原来的位置
基本 不变
基本 不变
(1)植物细胞的结构特点
细胞壁（全透性，伸缩性小）
细胞膜 细胞质 液泡膜
原生质层（选择透过性，伸缩性大）
?
细胞液
（具有一定的浓度）
考点二、观察植物细胞的质壁分离与复原
（1）选择实验材料： 选择有大液泡且最好液泡带有颜色的细胞做实验。 紫色洋葱鳞片细胞
①选择有紫色大液泡的洋葱鳞片叶外表皮细胞。 ②若选择洋葱鳞片叶内表皮（无紫色大液泡）进行实验，采用的外界溶液是一 定浓度的大分子有颜色溶液，如胭脂红（水溶性大分子食用色素，呈红色）。 ③不能选择动物细胞，它无细胞壁，不能发生质壁分离现象。
当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。
问
1.如果没有细胞壁，实验结果会有什么不同？
题
不会发生质壁分离现象，只发生渗透作用的吸水或失水
讨
2.如果滴加的是0.5g/ml的蔗糖溶液，实验结果会有什么不同？
论:
高浓度的蔗糖溶液导致植物细胞严重失水而死亡，不可能发
生质壁分离复原
3.为什么植物细胞失水时,原生质层与细胞壁不是一起变化,而是发 生质壁分离?
实
1.探究性实验的一般过程：根据观察到的现象，提出问
验
题→作出假设→预测结果→进行实验→分析结果得出结论
探
究
→表达交流→进一步探究。
2．假设：原生质层相当于一层半透膜。
3．预期结果：由于原生质层相当于一层半透膜，水分
子可以自由透过，而蔗糖分子不能透过，因此，在清水中植
物细胞的中央液泡会变大，细胞膨胀。
高浓度溶液中:由于外界溶液浓度＞细胞质的浓度 红细胞—失——水—皱—缩——。
在等渗溶液中:由外界溶液浓度=细胞质的浓度 红细胞——吸—水—和—失—水——动。态平衡
分析结果、得出结论： 红细胞的细胞膜相当于一层半透膜
其它动物细胞吸水和失水和原理与红细胞的是一样的。
二、动物细胞的吸水和失水
（1）人成熟红细胞中发生渗透作用的条件： ①_细__胞__膜__相当于半透膜； ②_细__胞__质__与__外__界__溶__液__之间存在浓度差。
1.为探究植物A能不能移植到甲地生长，某生物学研究 性学习小组通过实验测定了植物A细胞液的浓度，实验结 果如表。为保证植物A移植后能正常生存，则甲地土壤溶
液的浓度应( A )
浓度 （mol/L）
质壁分离 状态
0.15 不分离
0.2
0.25
0.3
刚分离 显著分离 显著分离
A.≤0.15 mol/L C.≥0.2 mol/L
②两溶液间的水分子进行双向运动，我们只是观测出由水分子双向运动 的差所导致的液面改变。
③达到渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到动态平衡，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溶液浓度指摩尔浓度而非质量浓度，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。
有( )
A.液泡
B.线粒体、液泡
C.线粒体
D.线粒体、高尔基体
【解析】选B。质壁分离与水分的流失有关，水分的流失与
液泡有关。质壁分离的自动复原与细胞吸收K+和NO3-有关， 细胞吸收K+是主动运输过程，需要消耗能量，故该过程与线
粒体有关。
4.下图表示以洋葱表皮为材料，0.3g·mL-1蔗糖溶液、0.5g·mL-1蔗糖溶液、 0.3g·mL-1尿素溶液及清水进行相关实验(时间m表示开始用四种溶液分别处理洋 葱表皮；时间n表示都用清水处理洋葱表皮)，测得该细胞原生质体体积变化， 图中代表尿素溶液处理结果的是（ ）
(4)医用的生理盐水浓度为0.9%，其渗透压与人体细胞外液的渗透压相当， 可以使人体细胞保持正常的形态和功能。
五、渗透作用原理的运用 （1）判断植物细胞的生活状况； （2）判断植物细胞的细胞液浓度的大小； （3）判断外界溶液浓度的大小； （4）验证生物膜的选择透过性； （5）验证细胞膜与细胞壁的伸缩性不同； （6）判断外界溶解的成分； （7）生活中杀菌、防腐、腌制食品。
b过程：第二次对照 操作：低浓度溶液处理 对照：复原后状态与质壁分离状态
注意事项：
如果使用质量浓度为KNO3溶液，原生质层具有选择透过性，K+和NO3-可 被细胞吸收，使细胞液浓度增大，水分子进入细胞，所以细胞先发生质壁分 离后又自动复原。 （尿素、甘油、乙二醇等现象同上）
总结：植物细胞吸水方式
原生质层比细胞壁的伸缩性大
4、动植物细胞在吸水与失水方面的差异
动物细胞没有细胞壁，因此不会有质壁分离现象。植物细胞 由于有细胞壁的限制和保护不会因持续吸水而涨破。
实验原则：实验的对照原则——自身对照
对照组：实验处理前对象的状态、现象； 实验组：实验处理后对象的状态、现象。
本 实验有两次对照:
a过程：第一次对照 操作：高浓度溶液处理 对照：自然状态与质壁分离状态
胞对不同无机盐离子的吸收均有差异，说明植物细
胞膜对无机盐离子的吸收具有选择性。
0 Mg2＋
Ca2+
Si4+ 离子
1、水稻培养液中的钙、镁两种离子浓度为什么会增高？ 2、不同作物对无机盐离子的吸收有差异吗？
结论：
(1)不同植物细胞对同一无机盐离子、同一植物细胞对不同无机离子的 吸收均有差异，说明植物细胞膜对无机盐离子的吸收具有选择性。 （番茄吸收Ca2＋、Mg2＋多，吸收Si4＋少；水稻吸收Si4＋多，而吸收 Ca2＋、Mg2＋少，从营养学角度讲番茄的补钙效果比水稻好。）
结论：细胞相当于渗透装置
问题探讨：
1、红细胞内的血红蛋白等有机物能透过细胞膜吗？ 一般不能
2、当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？
不一定，浓度差很大时会涨破 浓度差不是很大时不会涨破
3、食物较咸时，口腔和唇粘膜有什么感觉？为什么？
干燥难受的感觉，外界浓度高， 口腔和唇粘膜细胞失水
三、成熟的植物细胞的吸水和失水
时和一段时间后液面情况是（ C ）
A．甲高于乙 B．乙高于甲 C．甲先高于乙，乙后高于甲 D．乙先高于甲，甲后高于乙
（标出右装置划部分名称，并找出两装置中 构成上的相似性）
二、动物细胞吸水或失水
细胞质 2
?1
细胞膜
清生水水理盐
人的红细胞
低浓度 溶液
高浓度 溶液
生理盐水
实验现象记录
人的红细胞
低浓度溶液中:由于外界溶液浓度＜细胞质的浓度 红细胞——吸—水—膨—胀——。
（半透膜允许水分子可以通过，而蔗糖等大分子不能通过膜）
水扩散的方向：低浓度溶液 高浓度溶液பைடு நூலகம்
4、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。
B.≤0.2 mol/L D.≥0.3 moL/L
2. 将人类的红血球置于不同浓度蔗糖液中，浸泡半小时之后 的结果如图。依照血球外形的变化判断蔗糖液的浓度，由高到低
排列，正确的是（ D ）
A. 甲＞乙＞丙＞丁 B. 丁＞甲＞乙＞丙 C. 丙＞丁＞甲＞乙 D. 丙＞乙＞丁＞甲
3.浸泡在一定浓度KNO3溶液中的洋葱表皮细胞，发生质 壁分离后又出现质壁分离复原，与此过程直接相关的细胞器
5、植物细胞质壁分离的现象与原因：
①现象：__细__胞__壁____与___原__生__质__层__分离；
液泡：大
小
细胞液颜色：浅
深
②外因：_外__界__溶__液__浓度＞__细__胞__液__浓度，导致细胞 __失__水___； ③内因：__细__胞__壁__的__伸__缩__性__小__于__原__生__质__层___。
对 1、已知鱼鳔是一种半透膜。若向鱼鳔内注入适量的20%蔗
位 训 练
糖溶液、排出鱼鳔内的空气，扎紧开口，将其浸没在盛有 10%蔗糖溶液中，下列能正确表示烧杯内蔗糖溶液浓度随
B 时间变化趋势的示意图是( )
2、如图所示，把体积与质量浓度相同的葡萄糖与蔗糖溶液用 半透膜(允许溶剂和葡萄糖通过，不允许蔗糖通过)隔开，开始
感悟拓展：
细胞吸水和失水原理在生产生活中的应用
(1)对农作物的合理灌溉，既满足了作物对水分的需要，同时也降低了土 壤溶液的浓度，有利于水分的吸收。
(2)盐碱地中的植物不易存活或一次施肥过多造成“烧苗”现象，都是因 为土壤溶液浓度过高，甚至超过了根细胞液浓度，导致根细胞不易吸水 甚至失水造成的。
(3)糖渍、盐渍食品不易变质的原因是在食品外面和内部形成很高浓度的 溶液，使微生物不能在其中生存和繁殖，所以能较长时间的保存。
(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。
5、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
现象及结 论
①若漏斗内液面上升，则：M>N ②若漏斗内液面不变，则：M＝N ③若漏斗内液面下降，则：M<N
烧杯内 N
（2）验证渗透作用发生的条件： ①具有半透膜：
4.如果烧杯中不是清水，而是同 样浓度的蔗糖溶液，结果又会 怎样？
一、渗透作用
1．渗透系统的组成(如图) 2、渗透作用发生条件：
(1)半透膜：可以是生物性的选择透过性膜，如 细胞膜，也可以是物理性的过滤膜，如玻璃纸。
(2)半透膜两侧的溶液具有浓度差。
3、渗透作用的原理： 水分子通过半透膜的扩散作用。
②膜两侧具有浓度差：
（3）探究物质能否通过半透膜（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
变蓝 不变蓝
不变蓝 变蓝 变蓝
不变蓝
碘能通过半透膜，而淀粉不能 淀粉能通过半透膜，而碘不能
淀粉和碘都能通过半透膜 淀粉和碘都不能通过半透膜
【高考警示钟】
①渗透作用模型中特别强调溶质分子不能通过半透膜.
总结：
质壁分离产生的条件：
（1）具有大液泡 （2）具有细胞壁 (3)活细胞
质壁分离产生的原因： 内因：原生质层伸缩性大于细胞壁伸缩性 外因：外界溶液浓度>细胞液浓度
6．实验结论
植物细胞原生质层相当于一层半透膜,成熟的植物细胞靠渗透作用吸水。 细胞液与细胞外界溶液发生了渗透作用。
当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离；
（2）实验试剂使用：
实验材料在实验过程中必须保持一定的生理活性，高浓度溶液的浓度不能过高。
①使用浓度过高的蔗糖溶液（0.5 g/mL），质壁分离现象明显，但不能复原，因 为溶液浓度过高，细胞过度失水而死亡。浓度过低不能引起质壁分离或质壁分 离速度太慢 ②使用质量浓度为1 mol·L-1的醋酸溶液，则不发生质壁分离及复原现象。因为醋 酸能杀死细胞，使原生质层失去选择透过性。(盐酸、酒精） 蔗糖溶液（0.3 g/mL）：能使洋葱鳞茎细胞发生质壁分离，对细胞的伤害也较小。 清水：可使质壁分离复原
①未形成液泡的细胞： 靠吸胀作用吸水
吸胀作用：未形成液泡的细胞（干燥的种子和根尖分生区的细胞）主要
靠细胞内的蛋白质、淀粉和纤维素等亲水性物质吸收水分。
注意：亲水性：蛋白质>淀粉>纤维素 ②液泡形成以后的细胞：细胞主要靠渗透作用吸水
细胞液浓度>外界溶液浓度—-----细胞吸水； 细胞液浓度<外界溶液浓度—-----细胞失水。
A．a 清水 B．b 尿素 C．c 0.3g·mL-1蔗糖溶液 D．d 0.5g·mL-1蔗糖溶液
物质跨膜运输的其他实例 实例一
培养液中的离子浓度
•水初稻始吸收浓水度分及其Si4+较多，吸收Ca2+、Mg2+较少， 结果导水致稻水稻培养液离得Ca2+、Mg2+浓度增高。 •不同番植茄物细胞对同一种无机盐离子、同一种植物细
典例1 如图实验装置，玻璃槽中是蒸馏水，半透膜允许单糖
透过。倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液，一定时间后再
A 加入蔗糖酶。最可能的实验现象是( )
A．漏斗中液面开始时先上升，加酶后又下降 B．在玻璃槽中会测到蔗糖和蔗糖酶 C．漏斗中液面开始时先下降，加酶后一直上升 D．在玻璃槽中会测到葡萄糖、果糖和蔗糖酶
第四章 第一节、物质的跨膜运输实例
考点一、细胞的吸水和失水 考点二、观察植物细胞的质壁分离与复原 考点三、物质跨膜运输的其他实例
渗透现象演示
高 30%
蔗糖 溶液
清 水
低
溶液浓度
渗透现象
1.渗透作用进行时，蔗糖分子是 否通过半透膜？
2. 漏斗的液面会无限上升吗？
3.如果用一纱布代替半透膜，结 果会怎样？原因？