第1节 物质跨膜运输的实例
（湘—RJ）
1.渗透系统的组成(如图)及特点
渗透系统的组成分析及其应用
渗透系统装置
1、渗透吸水的原理
通过膜上孔径的大小决定物质分子是否通过
半透膜
蔗糖液
清水
低浓度溶液
水分渗透方向：
高浓度溶液
“水往高处流”
2.渗透作用的概念：渗透作用是指水分子（或）其他溶剂分子通过半透膜的扩散
3．发生渗透作用的条件：
一是具有半透膜；
二是半透膜两侧的溶液具有 浓度差。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，即摩尔浓度而不是质量浓度。
即一个完整的渗透系统由两
种溶液(A和B)，以及隔在两
者中间的半透膜这三者构成。
渗透作用的发生（溶质分子不能通过半透膜）
（1）当S1浓度>S2浓度时，由S2→S1的
水分子数多于由S1→S2的水分子数，
漏斗（S1）液面上升。
（2）当S1浓度的水分子数多于由S2→S1的水分子数，
漏斗（S1）液面下降。
注意：
①若溶质分子能通过半透膜，则先是浓度高的一侧液面升高，随后另一侧液面上升，最后达到渗透平衡。
②上图中，在达到渗透平衡后，只要存在液面Δh，则S1溶液的浓度仍大于S2溶液的浓度。
③水分子的移动方向：双向移动，水分子数多（低浓度）溶液流向水分子数少（高浓度）溶液。
达到平衡时，水分子出入两种溶液体系的量相等。
④渗透系统适用于比较溶质不能透过半透膜的溶液浓度的大小。
4.渗透系统的应用
①比较不同溶液浓度大小
②验证渗透作用发生的条件：a.具有半透膜；b.半透膜两侧的溶液具有浓度差。
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M③ 探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例)
【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，一段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，加蔗糖酶后又下降
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，加蔗糖酶后一直上升
D．在玻璃槽中会测到葡萄糖、果糖和蔗糖酶
A
【例2】　(2009·海南高考·T5)已知鱼鳔是一种半透膜。若向鱼鳔内注入适量的20%蔗糖溶液、排出鱼鳔内的空气，扎紧开口，将其浸没在盛有10%蔗糖溶液的烧杯中，下列能正确表示烧杯内蔗糖溶液浓度随时间变化趋势的示意图是(　　)
B
1. 水分移动方向是从溶液低浓度流向高浓度。
2. 半透膜两侧浓度变化分别为：
高→低和低→高。
3. 水分移动速度随浓度差减小而减慢。
4. 渗透压大小与溶质微粒数目有关。
1、如图为渗透作用实验，开始时如图(一)，A代表清水，B、C代表蔗糖溶液，过一段时间后结果如图(二)，漏斗管内液面不再变化，H1、H2表示漏斗管内液面与清水的液面差。下列说法错误的是（ ）
A．图(二)中B的浓度等于C的浓度
B．图(一)中A中水分子扩散到B的速度大于A中水分子扩散 到C的速度
C．图(二)中A中水分子扩散到B的速度等于B中水分子扩散 到A的速度
D．图(一)中B浓度大于C的浓度
2、如图表示渗透作用装置图，其中半透膜为膀胱膜（蔗糖分子不能通过，水分子可以自由通过）。图中溶液A、B、a、b均为蔗糖溶液，其浓度分别用MA、MB、Ma、Mb表示，且MA＞MB，Ma=Mb＞MA。一段时间达到平衡后，甲装置、乙装置液面上升的高度分别为h1、h2，a、b的浓度分别为M1、M2，则
A.h1＞h2，M1＜M2 B.h1＜h2，M1=M2
C.h1＞h2，M1＞M2 D.h1＜h2，M1＞M2
对相近易混淆概念理解辨析模糊
1.扩散作用和渗透作用的关系
物质从高浓度区域向低浓度区域的运动称为扩散作用。
渗透作用是一种特殊方式的扩散，它是指水或其他溶剂分子通过半透膜（或选择透过性膜）进行的扩散。
2.半透膜、选择透过性膜
（1）区别
①半透膜可以是生物性的选择透过性膜，也可以是无生命的物理性膜，即指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小。
②选择透过性膜是具有生命的生物膜，载体的存在决定了其对不同物质是否吸收的选择性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。
（2）共性
都允许水分子自由通过，而不允许大分子物质通过。
1.动物细胞的吸水和失水
外界溶液浓度
<
细胞质浓度

细胞吸水膨胀
外界溶液浓度
=
细胞质浓度

水分进出细胞
处于平衡状态
外界溶液浓度
>
细胞质浓度

细胞失水皱缩
动植物细胞的吸水和失水
2、植物细胞的吸水和失水
细胞壁（全透性）
细胞膜
细胞质
液泡膜
细胞液
原生质层
（选择透过性）
水或一定浓度的溶液
对比分析植物细胞的结构与渗透吸水装置
半透膜
蔗糖液
清水
结论：
成熟的植物细胞与外界溶液能够组成一个渗透装置，通过渗透作用的方式吸水和失水
细胞质
细胞膜
液泡膜
原生质层
细胞壁
细胞液
一个成熟的植物细胞可构成一个渗透系统
半透膜
外界溶液
浓度差
动植物细胞吸失水比较
【例3】 (2010·济南一模)右图表示多种植物成熟细胞在不同浓度的蔗糖溶液内质壁分离的百分率，图中曲线表明这些植物细胞(　　)
A．细胞液浓度>蔗糖溶液浓度
B．细胞液浓度<蔗糖溶液浓度
C．有不同浓度的细胞液
D．有不同的选择透过性
C
【解析】本题考查对质壁分离实验的理解。读图可知，在不同浓度的蔗糖溶液中质壁分离的细胞数量是不同的，说明这些植物细胞有不同浓度的细胞液。
1.（2008·上海卷，20）在保持
细胞存活的条件下，蔗糖溶液
浓度与萝卜条质量变化的关系
如右图。若将处于b浓度溶液中
的萝卜条移入a浓度溶液中，
则该萝卜条的质量将
A.不变 B.增大
C.减小 D.先增后减
观察植物细胞的质壁分离与复原
一、实验原理
成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，细胞液具有一定的浓度，能够渗透失水和吸水。
二、实验流程
(1)制作洋葱鳞片叶表皮临时装片。
(2)低倍显微镜下观察(①有一个紫色的中央大液泡②原生质紧贴细胞壁)
流程
外界溶液浓度 ＞细胞液浓度
质壁分离
洋葱紫色表皮
外界溶液浓度＜细胞液浓度
质壁分离复原
细胞壁
液 泡
原生质层
间 隙
（充满外界溶液）
植物细胞吸水和失水的条件
质壁分离的原因分析
（1）原因
观察质壁分离的三个指标
特别提醒
1、质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间充满的是浓度降低的外界溶液，因细胞壁是全透性且有水分通过原生质层渗出来。

2、若用50%蔗糖溶液做实验，能发生质壁分离但不能复原，因细胞过度失水而死亡。

3、若用尿素、乙二醇、KNO3、NaCl做实验会出现自动复原现象，因外界物质会转移到细胞内而引起细胞液浓度升高。
4、实验成功的关键是实验材料的选择，必须选择有大液泡的植物细胞(最好有颜色)，便于在显微镜下观察现象。

5、滴加蔗糖溶液和清水，要在载物台的载玻片上进行，否则不容易对比观察某个细胞的失水和吸水情况。
区别：原生质层、原生质体
（1）原生质层是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的植物细胞中。

（2）原生质体是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，常作为植物细胞融合的材料。
下列哪些细胞能发生质壁分离并总结发生质壁分离的条件。
a.叶肉细胞 b.根毛成熟区细胞 c.分生区细胞 d.洋葱表皮细胞 e.干种子细胞 f.动物细胞 g.导管细胞
答案 （1）能发生质壁分离的细胞：a、b、d
（2）有大液泡（成熟）的活的植物细胞，才能发生质壁分离。动物细胞、无大液泡的或死的植物细胞不能发生质壁分离。
提醒 ①分生区细胞和干种子细胞因无大液泡，
不能发生渗透作用，无质壁分离和复原现象。
②若有细胞壁的存在，不管失水还是吸水，细胞体
积变化不大。但动物细胞体积会发生明显变化。
【例4】用洋葱鳞片叶表皮制备“观察细胞质壁分离实验”的临时装片，观察细胞的变化，下列有关实验操作和结果的叙述，正确的是(　　)
A．将装片放在酒精灯上加热后，再观察细胞质壁分离现象
B．在盖玻片一侧滴入清水，细胞吸水膨胀但不会破裂
C．用不同浓度的硝酸钾溶液处理细胞后，均能观察到质壁分离复原现象
D．当质壁分离不能复原时，细胞仍具有正常的生理功能
B
1. 在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中，某同学在视野中看到生活着的洋葱表皮细胞正处于如图所示状态，a，b表示该部位溶液的浓度，由此可以推测(　　)

A. 可能a＞b，细胞渗透吸水
B. a＝b，渗透系统保持动态平衡
C. a＜b，细胞渗透失水
D. 上述三种情况都可能存在
【答案】D
2.将新鲜的苔藓植物叶片放入有少
量红墨水、含量为30%的蔗糖溶
液中，在显微镜下观察，你会看
到细胞的状态如图所示，此时部
位①②的颜色分别是
A.①无色②绿色 B.①红色②绿色

C.①红色②无色 D.①红色②红色
细胞膜选择透过性实验探究
1．判断成熟植物细胞的死活
待测成熟植物细胞＋适宜浓度的蔗糖溶液
2．测定细胞液浓度范围
　 待测细胞＋一系列浓度梯度的蔗糖溶液 细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的蔗糖溶液的浓度之间。
分别镜检
3．比较不同植物细胞的细胞液浓度
不同植物细胞＋同一浓度的蔗糖溶液 刚刚发生质壁分离时所需时间的比较 判断细胞液浓度(即时间越短，细胞液浓度越小)。
4．鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)
相同成熟植物细胞＋不同种类溶液
镜检
5．比较一系列溶液的浓度大小
同一植物的相同成熟细胞＋未知浓度的溶液 记录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)
6．验证原生质层和细胞壁伸缩性大小
成熟植物细胞＋分离剂
1.番茄和水稻吸收无机盐离子的比较
科学家将番茄和水稻分别放在含有Ca2+、Mg2+和Si4+的培养液中培养，结果及分析如下：
考点三：植物对离子的选择性吸收
（1）水稻吸收水的相对速度比吸收Ca2+、Mg2+ ,
造成培养液中Ca2+、Mg2+浓度 ；番茄吸收水
的相对速度比吸收Si4+ ，造成培养液中Si4+浓
度 。
大
上升
大
上升
（2）不同植物对 的吸收有差异,
同一种植物对 的吸收也有差异,
说明植物细胞膜对无机盐离子的吸收具有 。
同一种无机盐离子
不同种无机盐离子
选择性
（3）.吸水为 ，吸收离子为 ，且无
机盐离子必须溶于水后才能被吸收，所以吸水和
吸收无机盐离子是两个 的过程。
自由扩散
主动运输
相对独立
2、微生物吸收无机盐离子的特点
不同微生物对不同无机盐离子的吸收表现出较大
的差异：
（1）不同微生物对无机盐离子的吸收有 。
（2）不同微生物对各种无机盐离子的 不同。
选择性
需要量
一、选择性吸收的原因分析
（1）内因 遗传因素
不同生物DNA不同 载体
种类差异
数目差异
选择性吸收
表现
①植物吸收的离子的种类和数量与溶液中离子的种类和数量不成比例
②植物对同一种盐的阴阳离子的吸收存在差异
（2）外因 影响呼吸的外界因素

氧气含量
温度 呼吸酶的活性
呼吸作用
ATP的生成
主动运输
二、植物对水分和离子吸收的关系相对独立
1. 区别
2. 联系
(1)矿质元素必须溶解在水中呈离子状态，才能被细胞吸收。
(2)吸收矿质元素离子的多少可以调节细胞液的浓度，影响对水分的吸收。
【例4】 (2010·南通一模)用完全相同的培养液，在相同条件下分别培养水稻和番茄幼苗。在两者吸水速率几乎相同的情况下，72小时后培养液中部分离子浓度发生了如下表的变化(表中数据为72小时后溶液中部分离子浓度占开始时的百分比)。分析下表能不得出的结论是(　　)
A．不同植物对矿质元素的吸收量是不同的
B．不同植物根尖细胞膜上载体的种类和数量是不同的
C．与番茄相比，水稻对 吸收量大，对Ca2＋吸收量小
D．植物对各种离子的吸收速率与溶液中离子的浓度呈正相关
D
根对离子吸收的曲线模型
1. 土壤中氧气的含量与无机盐吸收的关系
氧分压与根吸收离子速率的关系
(1)AB段表示在一定范围内，根吸收离子的速率随氧分压的升高而加快。
(2)BC段表示当氧分压增大到一定值时，根吸收离子的速率不再随氧分压升高而加快，这是由于根吸收离子还与根细胞膜上载体的数量有关。
(1)曲线AB段表示在一定离子浓度范围内，根吸收离子的速率随离子浓度的增大而加快。
(2)曲线BC段表示当离子浓度增大到一定数值时，根的吸收速度不再增加，这是由根细胞膜上载体的数量决定的。
(3)曲线CD段表示当离子浓度过高时，将会使根细胞失水，从而影响根细胞正常的代谢活动，使离子吸收速率下降。
2. 根吸收离子与溶液中离子浓度的关系
2. 某学生将3%的KNO3溶液滴加在载玻片上的洋葱表皮上，观察到了植物细胞的质壁分离现象，2小时后企图再次观察时却发现细胞质壁分离自动复原了。下列相关叙述错误的是(　　)
A. 发生质壁分离的细胞能自动复原说明了该细胞仍保持活性
B. 发生质壁分离的原因是KNO3溶液浓度大于细胞液浓度
C. 与细胞质壁分离自动复原相关的细胞器是线粒体和液泡
D. 从质壁分离到自动复原的过程细胞的吸水能力逐渐增强

【答案】D
(2008江苏生物)33.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
实例点拨
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
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，（60～65℃）水浴加热，观察A、B试管内有无砖红色沉淀
(2008江苏生物)33.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。 （2）预测实验现象并作出结论
实例点拨
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