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渗透作用
第12讲
△h
S1溶液
S2溶液
半透膜
一轮复习
知识点23：渗透作用
渗透原理
水分进出动物细胞的原理
水分进出植物细胞的原理
实验：探究植物细胞的吸水和失水
△h
一、渗透原理
1.渗透装置
①烧杯-漏斗
②U型管
清水
清水
蔗糖溶液
蔗糖溶液
半透膜
半透膜
一、渗透原理
2.渗透作用
水分子(或其他溶 剂分子)通过半透膜的扩散，称为渗透作用。
△h
一、渗透原理
2.渗透作用
水分子(或其他溶 剂分子)通过半透膜的扩散，称为渗透作用。
△h
半透膜两侧的溶液存在浓度差
一、渗透原理
3.发生渗透作用的条件
△h
半透膜
低浓度
高浓度
水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。
一、渗透原理
4.渗透的方向
水的相对含量高
水的相对含量低
△h
两溶液间的水分子进行双向运动，观察到的只是由水分子双向运动的差所导致的液面改变。
渗透方向是宏观方向，不是单个水分子的运动方向。
单位时间内水分子数多
单位时间内水分子数少
一、渗透原理
5.渗透平衡
△h
①如图：液面高度不发生变化，水分子在半透膜处双向运动速率相等，即达到渗透平衡。
溶液S1
溶液S2
S1与S2的浓度差逐渐减小
水分从S1进入S2的动力逐渐减小
S1与S2液面的高度差逐渐增大
水分从S1进入S2的阻力逐渐增大
②渗透平衡的原因
动力=阻力
渗透平衡
一、渗透原理
△h
溶液S1
溶液S2
S1与S2的浓度差逐渐减小
水分从S1进入S2的动力逐渐减小
S1与S2液面的高度差逐渐增大
水分从S1进入S2的阻力逐渐增大
②渗透平衡的原因
动力=阻力
渗透平衡
渗透开始时，S2的浓度＞S1的浓度
渗透平衡时，S2的浓度＞S1的浓度
只是S1与S2的浓度差缩小了。
渗透平衡的形成与静息电位的形成类似
S1与S2的浓度差逐渐减小
水分从S1进入S2的动力逐渐减小
S1与S2液面的高度差逐渐增大
水分从S1进入S2的阻力逐渐增大
动力=阻力
渗透平衡
钾离子的浓度差逐渐减少
外正内负的电位差逐渐增大
钾离子外流的动力逐渐下降
钾离子外流的阻力逐渐增大
动力=阻力
静息电位
达到
达到
渗透开始时，S2的浓度＞S1的浓度
渗透平衡时，S2的浓度＞S1的浓度
只是S1与S2的浓度差缩小了。
开始时，膜内K+浓度高
静息时，膜内K+浓度高
只是膜内外K+浓度差缩小了。
下图表示渗透作用装置图，其中半透膜为膀胱膜，甲、丙装置中A、B、a、b溶液浓度分别用MA、MB、Ma、Mb表示，乙、丁装置分别表示一段时间后甲、丙装置的状态，液面上升的高度分别为h1、h2。如果A、B、a、b均为蔗糖溶液，且MA>MB，Ma＝Mb>MA，则达到平衡后(　　)
A.h1>h2、Ma>Mb B.h1>h2、MaC.h1Mb
D
6.影响渗透作用的因素
①浓度差
如图：一段时间后，U型管液面如何变化？
浓度差是指：溶液中溶质的物质的量浓度，即单位体积中溶质分子的微粒数，微粒数多的溶液吸水力强。
只比较单位体积内的微粒数，与微粒的大小与种类无关。
葡萄糖和蔗糖分子都不能通过半透膜
②溶质分子能否通过半透膜
葡萄糖分子可通过半透膜而蔗糖分子不能通过半透膜。
如图，一段时间后，U型管液面如何变化？
右侧液面先上升后下降，
最终左侧液面高于右侧液面。
大部分水分子
大部分水分子和葡萄糖分子
1.如右图实验装置，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，加酶后再上升后又下降
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
A
2.如图P1、P2为半透膜制成的结构(单糖无法通过P1但可以通过P2),实验开始时锁定不动，A室内为0.4mol/L蔗糖溶液,B室内为0.2mol/L葡萄糖溶液C室内为0.3mol/L葡萄糖溶液,达到平衡状态后打开开关让其可自由滑动, P1、P2分别如何移动（ ）
A.P1向左、P2不动 B.P1向左、P2向左
C.P1向右、P2不动 D.P1不动、P2不动
P1
A
B
C
P2
C
3.如图所示，容器 A 中含 0.02 mol / L 蔗糖、0.06 mol / L 葡萄糖，容器 B 中含 0.03 mol / L 蔗糖、0.04 mol / L 葡萄糖，A、B 间隔一层半透膜。第一种情况：半透膜只允许水分子通过；第二种情况：半透膜允许水分子和葡萄糖分子通过。当达到动态平衡时，这两种情况下的液面高度情况是（ ）
半透膜
0.02
0.06
0.03
0.04
蔗糖
葡萄糖
A
B
A.一样高；B 高于 A
B.A 高于 B；B 高于 A
C.B 高于 A；A 高于 B
D.A 高于 B；一样高
B
③溶液体积
如图，一段时间后，两个漏斗液面高度如何？
溶液体积大，吸收水多，液面高度大。
△h
S1溶液
S2溶液
半透膜
下图为研究渗透作用的实验装置，半透膜只允许水分子和单糖分子通过，漏斗内(S1)和漏斗外(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液，实验开始时漏斗内外液面相平，达到渗透平衡时液面差为△h。下列说法正确的是（ ）
A.达到渗透平衡时，S1和S2溶液浓度的大小关系为S2>S1
B.若吸出漏斗管内△h以内的液体，则重新平衡时，△h的高度保持不变
C.若在漏斗管内加入少量蔗糖酶(对实验的影响忽略不计)，
则重新平衡时，△h=0
D.内外液面达到平衡时，水分子从S1到S2的扩散速率大于从S2到S1的扩散速率
C
④半透膜的面积
如图，一段时间后，两个漏斗液面高度如何？
A、B两个漏斗中液体体积和浓度相同，所以最终液面高度相同，但是A漏斗的半透膜面积大，吸水快。
如图A所示的甲、乙、丙三个渗透装置中，三个漏斗颈的内径相等，漏斗内盛有浓度相同的蔗糖溶液，且漏斗内液面高度相同，漏斗口均封以半透膜，置于同一个水槽的清水中。三个渗透装置半透膜的面积和所盛蔗糖溶液的体积不同，如下表所示。图B中曲线1、2、3表示漏斗液面高度随时间的变化情况。曲线1、2、3 与甲、乙、丙三个装置的对应关系应是（ ）
装置编号 甲 乙 丙
半透膜面积 S S/2 S
蔗糖溶液体积 T T 2T
A.1—乙；2—甲；3—丙 B.1—丙；2—甲；3—乙
C.1—甲；2—乙；3—丙 D.1—丙；2—乙；3—甲
B
下图中E、F、G为3个半透膜制成的透析袋，透析袋E中装有溶液甲，透析袋F和G中装有溶液乙。E、F、G3个透析袋的上端分别与口径相同的小玻璃管e、f、g连接。开始时3个小玻璃管内的液面高度与烧杯里的相同。透析袋E和F的容积相同，但G的容积较大。3个透析袋均置于盛有溶液丙的大烧杯中。已知3种溶液的浓度高低顺序为甲<乙<丙。下列判断正确的是（ ）
A.f管内液面下降比g快
B.最终液面不再下降时，F和G液面平
C.最终液面不再下降时，F和G内溶液浓度相等
D.最终液面不再下降时，F内溶液浓度大于E内溶液浓度
D
液面
e
f
g
E
F
G
溶液甲
溶液乙
溶液丙
二、水分进出动物细胞的原理
细胞吸水膨胀
外界溶液浓度
细胞质的浓度
外界溶液浓度
细胞质的浓度
外界溶液浓度
细胞质的浓度
＜
＞
＝
细胞失水皱缩
细胞形态不变
1.实验现象：将哺乳动物的红细胞放入不同浓度的氯化钠溶液中。一段时间后，红细胞将会发生以下变化。
二、水分进出动物细胞的原理
外界溶液浓度
细胞质的浓度
＜
外界溶液浓度=细胞质浓度
细胞吸水
细胞膨胀
细胞胀破
细胞不再吸水
无法达到渗透平衡
相当于
2.实验结论
①动物细胞与外界溶液组成了一个渗透系统
②动物细胞的细胞膜相当于一层半透膜，水分通过渗透进出细胞
外界溶液
蔗糖溶液
细胞质
相当于
半透膜
细胞膜
(蔗糖)
(血红蛋白)
相当于
原生质层
外界溶液
蔗糖溶液
相当于
细胞液
细胞膜
细胞质
液泡膜
半透膜
相当于
细胞壁
三、水分进出植物细胞的原理
②成熟植物细胞与外界溶液组成一个渗透系统
1.原理
①植物细胞的细胞壁是全透性的，水分子可以自由通过
③原生质层相当于一层半透膜，水分主要通过原生质层进出细胞
③原生质
原生质是细胞内生命物质的总称。它的主要成分是糖类、蛋白质、核酸、脂质等
原生质层、原生质体、原生质
①原生层质
成熟的植物细胞内相当于半透膜的结构，由细胞膜、液泡膜以及两膜之间的细胞质组成，不包括细胞核和液泡内的细胞液。此结构仅存在于成熟植物细胞中。
②原生质体
去除了植物细胞壁后所剩下的具有生物活性的植物细胞结构，包括细胞膜、细胞质、细胞核三部分，常用作植物细胞融合的材料。一个动物细胞就是一个原生质体。
2.实验步骤及结果
制作临时装片
低倍镜观察
滴加蔗糖溶液
滴加清水
取紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞
0.3g/mL
滴加清水
盖上盖玻片
低倍镜观察
低倍镜观察
中央液泡的大小 有紫色的 中央大液泡 中央液泡逐渐变小(紫色加深) 中央液泡
逐渐胀大
原生质层的位置 原生质层 紧贴细胞壁 原生质层与 细胞壁逐渐分离 原生质层逐渐
贴近细胞壁
试剂 中央液泡大小 原生质层的位置 细胞大小
0.3g/mL 蔗糖溶液
清水
逐渐变小
原生质层与细胞壁逐渐分离
基本不变
逐渐恢复原来大小
逐渐恢复原来位置
实验结果
基本不变
以紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料进行细胞质壁分离和复原的实验，图中X和Y分别表示原生质体长度和细胞长度，在处理时间相同的前提下，下列相关叙述正确的是(　　)
A.同一细胞用不同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越小，则细胞液的紫色越浅
B.同一细胞用不同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值最大时，则细胞液浓度与外界溶液浓度相等
C.不同细胞都用0. 3 g/mL的蔗糖溶液处理，X/Y值变化越快，细胞液浓度与外界溶液浓度差越大
D.不同细胞都用0. 3 g/mL的蔗糖溶液处理，X/Y值越大，则细胞的正常细胞液浓度越低
C
3.实验过程分析
选择成熟植物组织，如：表皮、根毛区等。
最好选择有颜色的植物组织，如:紫色洋葱鳞片叶外表皮。没有颜色的成熟组织(如:紫色洋葱鳞片叶内表皮)也可以观察到质壁分离，需要将视野调暗。
实验过程中在形成了自身对照
实验中使用的是0.3g/mL的蔗糖溶液，如果换成0.5g/mL的蔗糖溶液，植物细胞会失水过多而死亡，无法完成质壁分离后的复原。
选材
对照
蔗糖溶液浓度
三次低倍镜观察，分别形成两次自身对照。
4.实验结果分析
外界溶液浓度
大于细胞液浓度
原生质层相当于半透膜
细胞渗透失水
细胞壁伸缩性小
原生质层伸缩性大
质壁分离
细胞渗透吸水
滴加0.3g/mL蔗糖溶液
滴加清水
外界溶液浓度
小于细胞液浓度
原生质层相当于半透膜
质壁分离复原
5.实验结论
植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，
植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。
细胞膜
细胞质
液泡膜
原生质层
细胞壁
细胞液
失水
吸水
质壁分离
质壁分离复原
1.某同学观察一定浓度的蔗糖溶液中，紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞发生质壁分离与复原实验时，拍摄的显微照片如图。
图中细胞膜和细胞壁之间充满了___________，此时细胞液浓度与外界溶液浓度的大小关系是_____________。
蔗糖溶液
不能确定
若是发生质壁分离过程中的某一阶段
若是发生质壁分离复原过程中的某一阶段
若达到渗透平衡
细胞液浓度=外界溶液浓度
细胞液浓度＜外界溶液浓度
细胞液浓度＞外界溶液浓度
2.如图是在不同浓度溶液中成熟植物细胞的细胞液浓度随时间变化而变化的曲线。下列关于甲、乙、丙、丁四图的叙述正确的是（ ）
A.甲图中A～B时间内植物细胞逐渐发生质壁分离，c点时细胞液浓度等于外界溶液的浓度
B.乙图中b点之后细胞液浓度下降速度减慢的原因可能是细胞壁的限制
C.丙图中A～B时间内细胞液浓度大于外界溶液浓度
D.丁图可表示植物细胞质壁分离自动复原的过程，c点后水分子开始进入细胞
B
3.原生质体（细胞除细胞壁以外的部分）表面积大小的变化可作为质壁分离实验的检测指标。用葡萄糖基本培养基和NaCl溶液交替处理某假单孢菌，其原生质体表面积的测定结果如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A.甲组NaCl处理不能引起细胞发生质壁分离，表明细胞中NaCl浓度≥0.3 mol/L
A
3.原生质体（细胞除细胞壁以外的部分）表面积大小的变化可作为质壁分离实验的检测指标。用葡萄糖基本培养基和NaCl溶液交替处理某假单孢菌，其原生质体表面积的测定结果如图所示。下列叙述错误的是（ ）
B.乙、丙组NaCl处理皆使细胞质壁分离，处理解除后细胞即可发生质壁分离复原
3.原生质体（细胞除细胞壁以外的部分）表面积大小的变化可作为质壁分离实验的检测指标。用葡萄糖基本培养基和NaCl溶液交替处理某假单孢菌，其原生质体表面积的测定结果如图所示。下列叙述错误的是（ ）
C.该菌的正常生长和吸水都可导致原生质体表面积增加
D.若将该菌先65℃水浴灭活后，再用 NaCl溶液处理，原生质体表面积无变化
4.下图表示以洋葱表皮为材料及清水、0.3 g/mL蔗糖溶液、0.5 g/mL蔗糖溶液、0.3 g/mL尿素溶液进行相关实验（时间1表示开始用四种溶液分别处理洋葱表皮；时间2表示开始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（ ）
A.a B.b C.c D.d
B

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