喵喵 | 4-1 細(xì)胞的吸水和失水

1??細(xì)胞的吸水和失水

半透膜

• 概念：某些物質(zhì)可以透過，而另一些物質(zhì)不能透過的多孔性薄膜
• 原理：直徑小于孔徑的分子或離子可透過，其他則不可透過
• 舉例：玻璃紙（賽璐紛）、動物膀胱、腸衣等

選擇透過性膜

• 概念：水分子、細(xì)胞需要的離子和小分子可以通過，而其他離子、小分子和大分子不能通過的生物膜
• 原理：膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白決定了一些分子可以通過，另一些分子不能通過
• 舉例：細(xì)胞膜、細(xì)胞器膜、核膜
• 總結(jié)：選擇透過性膜相當(dāng)于一層半透膜

2. 滲透作用

（1）定義：指水分子（或其他溶劑分子）通過半透膜從低濃度溶液到高濃度溶液的擴(kuò)散過程。

（2）條件

• 具有一層半透膜
• 半透膜的兩側(cè)有濃度差

（3）現(xiàn)象分析

3. 動物細(xì)胞的吸水和失水

4. 成熟植物細(xì)胞的吸水和失水

（1）半透膜：細(xì)胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)構(gòu)成原生質(zhì)層，相當(dāng)于一層半透膜。

（2）濃度差：細(xì)胞內(nèi)的液體環(huán)境主要是指植物液泡內(nèi)部的細(xì)胞液，當(dāng)它和外界溶液有濃度差時，發(fā)生吸水或失水。

（3）質(zhì)壁分離及復(fù)原

①原理

• 內(nèi)因
• 原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜
• 原生質(zhì)層比細(xì)胞壁的伸縮性大
• 外因
• 外界溶液濃度>細(xì)胞液濃度→細(xì)胞滲透失水→質(zhì)壁分離
• 外界溶液濃度<細(xì)胞液濃度→細(xì)胞滲透吸水→質(zhì)壁分離復(fù)原

②過程

注意：

本實驗選用0.3 g/mL的蔗糖溶液。若質(zhì)量濃度過高，質(zhì)壁分離速度雖快，但會使細(xì)胞在短時間內(nèi)因失水過多而死亡，質(zhì)壁分離后不能復(fù)原;若質(zhì)量濃度過低，則不能引起質(zhì)壁分離或質(zhì)壁分離速度太慢。

若外界溶液的溶質(zhì)可透過半透膜（如KNO?、甘油、尿素、乙二醇等），則可發(fā)生質(zhì)壁分離自動復(fù)原，因為K?、NO??、尿素、乙二醇等可轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞內(nèi)，使細(xì)胞液濃度升高，細(xì)胞滲透吸水而發(fā)生自動復(fù)原。

③應(yīng)用

a. 判斷成熟植物細(xì)胞的死活

b. 測定細(xì)胞液濃度范圍

c. 比較不同植物細(xì)胞的細(xì)胞液濃度

d. 鑒別不同種類的溶液（如KNO?溶液和蔗糖溶液）

易錯拓展

1. 滲透作用發(fā)生時，水分子進(jìn)行的是雙向運(yùn)動，而不是單向運(yùn)動，觀測到的現(xiàn)象是由雙向水分子運(yùn)動的差別所導(dǎo)致的改變。
2. 滲透平衡指半透膜兩側(cè)的水分子運(yùn)動達(dá)到平衡，但兩側(cè)溶液的濃度并不一定相同。
3. 水分子通過半透膜由低濃度溶液向高濃度溶液擴(kuò)散。此處的濃度指物質(zhì)的量濃度，即單位體積中微粒的多少，不是質(zhì)量分?jǐn)?shù)或體積分?jǐn)?shù)。
4. 死細(xì)胞、動物細(xì)胞及未成熟的植物細(xì)胞（如根尖分生區(qū)細(xì)胞）不發(fā)生質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象。細(xì)菌細(xì)胞也能發(fā)生質(zhì)壁分離，但現(xiàn)象不明顯。

考點(diǎn)I 滲透裝置

【例1】如圖為U型滲透裝置，S?和S?是兩種不同的溶質(zhì)，起始時兩側(cè)液面高度相同，只有水和S?能透過半透膜，經(jīng)過一段時間達(dá)到滲透平衡，下列說法錯誤的是

A. 若開始時S?的物質(zhì)的量濃度大于S?的，平衡時右側(cè)高于左側(cè)

B. 若開始時S?的物質(zhì)的量濃度小于S?的，平衡時右側(cè)低于左側(cè)

C. 不論開始時S?和S?哪側(cè)物質(zhì)的量濃度高，平衡時都是右側(cè)低于左側(cè)

D. 達(dá)到滲透平衡時水分子依舊移動，且左側(cè)的物質(zhì)的量濃度大于右側(cè)

考點(diǎn)Ⅱ 動物細(xì)胞的吸水和失水

【例2】（2021·湖北卷）紅細(xì)胞在高滲NaCI溶液（濃度高于生理鹽水）中體積縮小，在低滲NaCI溶液（濃度低于生理鹽水）中體積增大。下列有關(guān)該滲透作用機(jī)制的敘述，正確的是

【水分子通過水通道蛋白協(xié)助擴(kuò)散，通透性更大】

A. 細(xì)胞膜對Na?和Cl?的通透性遠(yuǎn)高于水分子，水分子從低滲溶液擴(kuò)散至高滲溶液

B. 細(xì)胞膜對水分子的通透性遠(yuǎn)高于Na?和Cl?，水分子從低滲溶液擴(kuò)散至高滲溶液?

C. 細(xì)胞膜對Na?和Cl?的通透性遠(yuǎn)高于水分子，Na?和Cl?從高滲溶液擴(kuò)散至低滲溶液

D. 細(xì)胞膜對水分子的通透性遠(yuǎn)高于Na?和Cl?，Na?和Cl?從高滲溶液擴(kuò)散至低滲溶液

考點(diǎn)Ⅲ 質(zhì)壁分離及復(fù)原

【例3】（2022·浙江卷）“觀察洋蔥表皮細(xì)胞的質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復(fù)原”實驗中，用顯微鏡觀察到的結(jié)果如圖所示。下列敘述正確的是

A. 由實驗結(jié)果推知，甲圖細(xì)胞是有活性的?

B. 與甲圖細(xì)胞相比，乙圖細(xì)胞的細(xì)胞液濃度較低【高】

C. 丙圖細(xì)胞的體積將持續(xù)增大，最終脹破【有細(xì)胞壁】

D. 若選用根尖分生區(qū)細(xì)胞為材料，質(zhì)壁分離現(xiàn)象更明顯【根尖分生區(qū)沒有大液泡】

【例4】（2022·全國卷）植物成熟葉肉細(xì)胞的細(xì)胞液濃度可以不同?，F(xiàn)將a、b、c三種細(xì)胞液濃度不同的某種植物成熟葉肉細(xì)胞，分別放入三個裝有相同濃度蔗糖溶液的試管中，當(dāng)水分交換達(dá)到平衡時觀察到：①細(xì)胞a未發(fā)生變化；②細(xì)胞b體積增大；③細(xì)胞c發(fā)生了質(zhì)壁分離。若在水分交換期間細(xì)胞與蔗糖溶液沒有溶質(zhì)的交換，下列關(guān)于這一實驗的敘述，不合理的是

A. 水分交換前，細(xì)胞b的細(xì)胞液濃度大于外界蔗糖溶液的濃度

B. 水分交換前，細(xì)胞液濃度大小關(guān)系為細(xì)胞b>細(xì)胞a>細(xì)胞c【吸水的濃度最高】

C. 水分交換平衡時，細(xì)胞c的細(xì)胞液濃度大于細(xì)胞a的細(xì)胞液濃度【水分交換平衡時，并且處于相同的濃度，達(dá)到平衡，細(xì)胞c的細(xì)胞液濃度等于細(xì)胞a的細(xì)胞液濃度】

D. 水分交換平衡時，細(xì)胞c的細(xì)胞液濃度等于外界蔗糖溶液的濃度

【例5】（2022·湖南卷）原生質(zhì)體（細(xì)胞除細(xì)胞壁以外的部分）表面積大小的變化可作為質(zhì)壁分離實驗的檢測指標(biāo)。用葡萄糖基本培養(yǎng)基和NaCI溶液交替處理某假單孢菌，其原生質(zhì)體表面積的測定結(jié)果如圖所示。下列敘述錯誤的是

A. 甲組NaCl處理不能引起細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離，表明細(xì)胞中NaCI濃度≥0.3 mol/L【是細(xì)胞中整體溶質(zhì)的濃度大于細(xì)胞外】

B. 乙、丙組NaCl處理皆使細(xì)胞質(zhì)壁分離，處理解除后細(xì)胞即可發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原

C. 該菌的正常生長和吸水都可導(dǎo)致原生質(zhì)體表面積增加

D. 若將該菌先65℃水浴滅活后，再用NaCl溶液處理，原生質(zhì)體表面積無變化

考點(diǎn)Ⅳ 細(xì)胞吸水和失水的應(yīng)用

【例6】（2023·湖南卷）食品保存有干制、腌制、低溫保存和高溫處理等多種方法。下列敘述錯誤的是

A. 干制降低食品的含水量，使微生物不易生長和繁殖，食品保存時間延長

B. 腌制通過添加食鹽、糖等制造高滲環(huán)境，從而抑制微生物的生長和繁殖

C. 低溫保存可抑制微生物的生命活動，溫度越低對食品保存越有利【對蔬果的保存不利】

D. 高溫處理可殺死食品中絕大部分微生物，并可破壞食品中的酶類