2023届高三生物一轮复习第三讲 物质跨膜运输的实例和方式

第三讲 物质跨膜运输的实例和方式 2022/7/20 考点一 渗透作用与质壁分离 一、渗透实验 1、装置 半透膜：玻璃纸（又叫赛璐玢），水能通过，蔗糖不能，（依据物理性质，孔径或分子大小），可用鸡蛋壳膜（大头有空气），猪肠衣，花生种皮，蛙皮，鱼鳔、蚕豆种皮、动物膀胱、以及其他一些可从生物体上剥离的薄膜类物质等 2、实质：单位时间由清水到蔗糖的水分子>由蔗糖到清水的水分子，导致蔗糖液面上升。（两溶液中的水分子进行双向运动，总结过出现单向） 总水流方向： 水多→水少 （即清水侧水分子比漏斗侧水分子的密度要大） 溶液浓度低→高 （“水往高处流”） （了解：水势：推动水分移动的强度因素。即水移动的趋势。水总是由高水势处自发流向低水势处，直到两处水势相等为止。纯水的水势为零。溶液的浓度越大，水势越低(为负值)。） 3、渗透作用 (1)概念：指水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜从低浓度溶液到高浓度溶液的扩散过程。 【回顾：扩散：物质（溶质或溶剂）从相对含量多的地方到相对含量少的地方的自由运动（与过膜与否无关）】渗透作用是扩散作用的一种特殊形式 (2)原理 ①浓度差为动力，水流动的决定方向和扩散的速度 ②物质的量浓度（单位mol/L）：单位体积中溶质微粒（分子或离子）的数目多少，不考虑溶质微粒的体积大小。 注意（1）相同质量浓度的葡萄糖和蔗糖，葡萄糖的物质的量浓度大（2）渗透压大小：1mol/LNaCl>1mol/L蔗糖（1mol/LNaCl可拆分，溶质微粒浓度为2mol/L） （3）结果：液面不会一直上升。 渗透平衡：动态平衡，只要存在液面差Δh（存在大气压力），就存在膜两侧浓度差（原高浓度溶液的浓度仍大于原低浓度溶液的浓度。）。高度差越大浓度差越大。 若起始浓度S1>S2，平衡时S1”>S2”.并且S1> S1”，S2”>S2（若S2为清水则S2”=S2） 二、动、植物细胞的吸水和失水 (1)动物细胞 ②现象: 低渗：外界溶液浓度<细胞质浓度⇒细胞吸水膨胀(最后吸水涨破) 高渗：外界溶液浓度>细胞质浓度⇒细胞失水皱缩 等渗：外界溶液浓度＝细胞质浓度⇒细胞形态不变 原因:单位时间水分子输入大于/小于/等于输出 (2)植物细胞(以成熟植物细胞为例) ①原理 （成熟的植物细胞构成渗透系统可发生渗透作用。未成熟的植物细胞如根尖分生区、形成层细胞主要靠吸胀作用吸水） ②现象：当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，细胞通过渗透作用失水，植物细胞发生质壁分离（质壁分离是指原生质层与细胞壁的分离。）现象；将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中，此时细胞液的浓度大于外界清水，植物细胞吸水，发生质壁分离复原现象。 ③质壁分离产生的条件：具有大液泡；具有细胞壁 ④质壁分离和复原的原因： 成熟的活植物细胞原生质层相当于半透膜； 内因 细胞壁是全透性的，其伸缩性小于原生质层； 内因 细胞原生质层内外的溶液有浓度差。 外因 （区别：原生质：细胞内的生命物质，分化为细胞质、细胞核、细胞膜。一个动物细胞即为一团原生质。原生质体：植物细胞工程中去掉细胞壁后剩余的植物细胞称为原生质体，实际上就是植物细胞的原生质。原生质层：植物细胞中的特有名词，指的是细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质。） 三、质壁分离与复原实验的操作过程及观察指标 取材：洋葱鳞片叶外表皮，（用刀片划一0.5 cm见方的“井”字）也可用葫芦藓等其他藓类，单层细胞，叶绿体多。不用染色。注意观察位置 【死细胞、动物细胞、种子细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不发生质壁分离及复原现象。】①引流法②低倍镜观察三次（自身前后对照）③整个过程细胞大小基本不变 分析：①质壁分离首先发生在有角处，原生质层与细胞壁间充满的是外界溶液（略小于原外界溶液浓度，）。 ②诱导质壁分离，浓度不能太大，分离时间不要太长，常用的溶液是0.3g/mL（30%）的蔗糖溶液。否则细胞在短时间内失水过多死亡。观察到质壁分离后尽快滴清水使其复原，否则细胞会失水过久而死亡。 ③（1）0.5g/mL的蔗糖溶液：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，导致死亡。（2）0.1mol/LKNO3溶液、质量分数5%食盐溶液、7%尿素溶液、适当浓度的乙醇，乙二醇、甘油等：能质壁分离后能自动复原，因为这些物质主动或者被动运输进入细胞（但比水要慢），使细胞液浓度增大，细胞渗透吸水。（3）1mol/L醋酸溶液、盐酸、酒精等：无质壁分离及复原现象，因为能杀死细胞，使原生质层失去选择透过性。 ④吸水力与细胞液浓度变化呈正相关 四、质壁分离实验的拓展应用及方法 1. 判断细胞的死活 待测细胞＋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