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“渗透作用”疑问解析  

2013-06-17 08:46:51|  分类: 1膜与运输 |  标签: |举报 |字号 订阅

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一、渗透作用只发生在有中央大液泡的植物细胞中吗?

不是。渗透作用是水分或其它溶剂分子通过半透膜的扩散现象,渗透作用的产生必须具备两个条件:一是具有半透膜,二是半透膜两侧具有溶液浓度差。只要具备这两个条件的任何活细胞都可以进行渗透作用。如人体细胞虽然没有液泡,但具有细胞膜,将人体细胞放在一定浓度的外界溶液中,细胞内液与外界溶液存在浓度差时,也会发生渗透作用,引起细胞失水或吸水。例如,制作人口腔上皮细胞装片时,要把取出的细胞放在人体的等渗溶液(0.9%的生理盐水),目的就是为了防止渗透作用导致细胞失水或吸水,从而失去正常的形态。当然人体细胞没有细胞壁,渗透作用不会发生质壁分离和质壁分离复原现象。此外,微生物中如细菌、放线菌也没有液泡,但同样可以进行渗透作用,利用高渗溶液进行防腐的原理就是使微生物细胞通过渗透作用失水而死亡。

二、在课本渗透作用的演示实验中,当液面不再升高了,那么渗透计内外液体的浓度相等吗?

不会相等。在渗透吸水的演示实验中要用到渗透计,当把装30%蔗糖溶液的渗透计放入盛有清水的烧杯中,水分子便通过半透膜向渗透计中渗透,渗透计中的液面升高,当液面升高到一定程度后不再升高时;通过半透膜进出渗透计的水分子相等,处于动态平衡状态。此时,如果认为液面不升高是渗透计内外液体的浓度相等,这显然是错误的。原因是:蔗糖分子的体积大于半透膜上的小孔,它是不可能到渗透计外面来的,所以渗透计内外的液体浓度是不可能相等的。正确的解释是:渗透计中的液面升高时,液体产生的静水压也随之变大,当静水压增大到和渗透压相等时(二者的方向相反,静水压向外、渗透压向内),通过半透膜进出渗透计的水分子相等,因此,液面就不再升高了。

三、将一个细胞放入与其细胞液浓度相同的液体中,则细胞既不吸水也不失水吗?

不一定。课本中的结论:当细胞液浓度大于土壤溶液浓度时,细胞吸水;当细胞液浓度小于土壤溶液浓度时,细胞失水;当细胞液浓度等于土壤溶液浓度时,细胞既不吸水,也不失水。课本上的这个结论是在溶质分子不能透过半透膜,只允许溶剂通过半透膜的前提下得出的。如果允许溶质分子也通过半透膜的话,那就是另一番现象了。例如,把一个细胞液浓度为10%的植物活细胞放入浓度为15%的KNO3溶液中,刚开始时,细胞外液大于细胞内液,细胞失水,出现质壁分离现象。但由于K+和NO3-是植物细胞中所需要的,细胞膜为选择透过性膜,离子可以通过主动运输进入到植物细胞中,从而使细胞内的浓度增大,造成细胞外液小于细胞内液的情境,细胞转而吸水。也就是说,细胞出现质壁分离复原现象。由此可见,细胞吸水还是失水除了与细胞内外溶液的浓度差有关外,还与溶液的性质,以及溶液中物质出入细胞的方式有关。

例1、如图所示的渗透装置中,玻璃缸中为清水,大小不等的透析袋中为等浓度的蔗糖溶液,上端分别接上口径相同的小玻璃管。初始时,左右玻璃管内液面高度相同,当玻璃管中液面不再上升时,下面的描述正确的是()。

A. 两玻璃管中液面高度一致

B. 最终两透析袋中蔗糖溶液浓度相等

C. 左边玻璃管中液面较高

D. 右边玻璃管中液面较高

解析:很多学生认为通过渗透作用两透析袋中的蔗糖溶液浓度相等,没有注意两透析袋大小不等,而错选了A或B项。试想,此装置中半透膜两侧的溶液始终存在着浓度差,小玻璃管内液面能一直上升吗?不能。玻璃管内的液面上升到一定高度就会停止,此时,半透膜内外两侧溶液的浓度差产生的吸水力等于玻璃管内液柱产生的压力,达到平衡状态,液柱不再升高。题目中左右两透析袋内外溶液浓度差相等,产生的吸水力相等,即单位时间、单位体积吸水量相等。右边透析袋体积大,故吸水多,液柱上升较高,故排除A、C。由课本演示实验可知,在达到平衡时,左侧透析袋两侧溶液的浓度差产生的吸收力等于左侧液柱产生的压力;右侧透析袋两侧溶液的浓度差产生的吸水力等于右侧液柱产生的压力;且右侧液柱比左侧液柱高,透析袋外皆为清水,故右侧透析袋内溶液浓度高。

答案:D。

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