備課素材：滲透作用教材問題- 高中生物人教版必修1

滲透作用教材問題1.擴(kuò)散（作用）、滲透（作用）與自由擴(kuò)散有什么關(guān)系？擴(kuò)散指由分子隨機(jī)熱運(yùn)動(dòng)造成的物質(zhì)從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域移動(dòng)的過程。雖然單個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)無明顯的方向，但宏觀上我們可以觀察到物質(zhì)順著濃度梯度進(jìn)行擴(kuò)散，驅(qū)動(dòng)力是濃度差。當(dāng)相鄰兩區(qū)域被一層選擇性滲透膜分別隔開時(shí)，水分子和小的不帶電的物質(zhì)可跨膜移動(dòng)，而大分子和帶電物質(zhì)被阻隔，這種運(yùn)輸方式稱為滲透作用。滲透作用由水勢(shì)梯度驅(qū)動(dòng)。自由擴(kuò)散則是指物質(zhì)從濃度高的區(qū)域向濃度較低的區(qū)域的凈移動(dòng)過程。2.什么是半透膜？哪些材料有半透性？半透膜即只允許某些分子和離子擴(kuò)散的薄膜。一般來說，半透膜允許小分子物質(zhì)和離子通過，而阻擋生物大分子。這也很好理解，是由半透膜孔徑?jīng)Q定的。半透膜可以用生物材料（如雞蛋卵殼膜、動(dòng)物膀胱、腸衣，蠶豆種皮等），也可以用非生物材料（如玻璃紙，處理過的蠟紙等）。注意不同種半透膜的孔徑是不完全相同的。但在高中學(xué)習(xí)階段，無特殊說明時(shí)一般認(rèn)為常見的陰陽離子，二氧化碳、氧氣、單糖（葡萄糖）、甘油、氨基酸等可通過半透膜，而二糖（蔗糖、麥芽糖）和多糖、蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子不能通過。3.什么是水勢(shì)？水分子在相鄰兩種不同水勢(shì)之間的流動(dòng)方向怎樣？水勢(shì)即每偏摩爾體積水（1mol水所占的有效體積）在一個(gè)系統(tǒng)中的化學(xué)勢(shì)，代表的是每單位體積水所含的自由能。由上述定義可知，水勢(shì)的單位應(yīng)是焦耳每立方米。利用高中物理知識(shí)可做以下推導(dǎo)：1J/m3=1N·m/m3=1N/m2=1Pa，即水勢(shì)與壓強(qiáng)的單位是相同的?？偹畡?shì)受到多種不同因素的影響，其中最主要的因素是濃度、壓力、基質(zhì)及重力，可用下式表示。ψ=ψs+ψp+ψg+ψm

式中ψ為總水勢(shì)，ψs為溶質(zhì)勢(shì)或滲透勢(shì),ψm為襯質(zhì)勢(shì),ψp為壓力勢(shì)，ψg為重力勢(shì)。滲透勢(shì)：溶質(zhì)的存在消耗水分的能量使水勢(shì)降低，即溶液滲透勢(shì)小于純水且濃度越大水勢(shì)越低?？烧J(rèn)為與溶質(zhì)種類無關(guān)。壓力勢(shì)：水的靜水壓力，可正可負(fù)。細(xì)胞吸水膨脹壓力勢(shì)為正值，質(zhì)壁分離時(shí)幾乎為0，木質(zhì)部導(dǎo)管運(yùn)水時(shí)還有負(fù)壓力勢(shì)存在?？赡蒙钪鞋F(xiàn)象舉例，擠壓開口牛奶袋，牛奶會(huì)噴出。重力勢(shì)：?jiǎn)挝惑w積水在重力場(chǎng)中具有的能量。在討論細(xì)胞間運(yùn)輸水分時(shí)往往可以忽略，但是高大樹木需要計(jì)算，因?yàn)檩斔v向距離大，輸水量也大。水往低處流即是重力勢(shì)的典型現(xiàn)象。襯質(zhì)勢(shì)：表示當(dāng)水分以一個(gè)薄層吸附在相對(duì)干燥的土壤顆?；蛑参锛?xì)胞壁表面時(shí)水分自由能的降低。無吸水物質(zhì)時(shí)一般可以忽略。襯質(zhì)勢(shì)在干種子的吸脹吸水中使水勢(shì)降低，發(fā)揮重要作用。在實(shí)際操作中，測(cè)量壓力的變化要比測(cè)量驅(qū)動(dòng)水分運(yùn)動(dòng)所需的能量簡(jiǎn)單得多。因此在初學(xué)階段用壓強(qiáng)來表示水勢(shì)，但要知道水勢(shì)本身并不是壓強(qiáng)。滲透作用中水分運(yùn)動(dòng)的方向取決于水勢(shì)梯度，一般從水勢(shì)高的區(qū)域流向水勢(shì)低的區(qū)域。4.滲透作用的條件和質(zhì)壁分離的條件完全相同嗎？滲透作用是指水分通過選擇性透過膜生的凈移動(dòng)，質(zhì)壁分離在高中階段一般指由于細(xì)胞失水造成原生質(zhì)層與細(xì)胞壁分離。發(fā)生滲透作用的條件是有半透膜和半透膜兩側(cè)具有濃度差，而發(fā)生質(zhì)壁分離的條件必須滿足原生質(zhì)層相當(dāng)于半透膜、細(xì)胞液濃度小于外界溶液濃度，還要具備細(xì)胞壁的伸縮性小于原生質(zhì)層的伸縮性等條件。因此滲透作用的條件和質(zhì)壁分離的條件不完全相同。5.發(fā)生滲透作用后，半透膜兩側(cè)的高度差與兩側(cè)溶液的濃度差有什么關(guān)系？其他因素?zé)o差異時(shí)，水會(huì)通過半透膜向高濃度側(cè)移動(dòng)。高濃度側(cè)液柱上升重力勢(shì)升高，而溶液被稀釋后滲透勢(shì)升高；低濃度側(cè)液柱下降重力勢(shì)降低，而溶液被濃縮后滲透勢(shì)降低。體系穩(wěn)定后，兩側(cè)水勢(shì)相等（兩側(cè)溶液的滲透勢(shì)差的絕對(duì)值等于重力勢(shì)差的絕對(duì)值），存在高度差。6.不同溶質(zhì)分子與膜的透性對(duì)半透膜兩側(cè)的液面高度變化有影響嗎？高中階段可認(rèn)為無影響，但要注意溶液中微粒濃度是否相同。如向兩份盛有1L水的容器中分別加入1mol氫氧化鈉和1mol氫氧化鈣，溶液內(nèi)微粒濃度是不同的，因?yàn)闅溲趸}只有少部分能以離子形態(tài)存在于水中，氫氧化鈉溶液一側(cè)的滲透勢(shì)是較低的。7.如果半透膜兩側(cè)存在濃度差，滲透的方向是水分子從水的相對(duì)含量高的一側(cè)向相對(duì)含量低的一側(cè)滲透。水分子只能從水的相對(duì)含量高的一側(cè)向相對(duì)含量低的一側(cè)移動(dòng)嗎？錯(cuò)，半透膜不能限制水分子的移動(dòng)，水分子進(jìn)出半透膜同時(shí)存在，只是兩個(gè)方向上水分子在單位時(shí)間內(nèi)的移動(dòng)數(shù)量或者說移動(dòng)速率有區(qū)別。滲透的方向是指水分子跨過半透膜的凈流動(dòng)方向。水分子在大部分細(xì)胞中自由進(jìn)出。有時(shí)候水分子進(jìn)細(xì)胞和出細(xì)胞的數(shù)量相同（半透膜兩側(cè)溶液濃度相同時(shí)），也就沒有水分子的凈流動(dòng)。而其他時(shí)候，相較另一側(cè)而言，會(huì)有更多水分子向某側(cè)移動(dòng)。例如，將細(xì)胞置于與細(xì)胞液等滲的環(huán)境中時(shí)，就不會(huì)有水分子跨過細(xì)胞膜的凈流動(dòng)。水分子穿過細(xì)胞膜擴(kuò)散，但兩個(gè)方向的擴(kuò)散速率相同。將細(xì)胞置于高滲溶液中，水分子向胞外凈流動(dòng)，即水分子向胞外移動(dòng)比向胞內(nèi)移動(dòng)得多，細(xì)胞會(huì)失水皺縮，基至死亡，將細(xì)胞置于低滲溶液中，水分子進(jìn)入細(xì)胞比離開細(xì)胞更快，細(xì)胞會(huì)吸水膨脹（動(dòng)物細(xì)胞還可能裂解）。8.什么是人工膜？它對(duì)物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸有何影響？人工膜是根據(jù)磷脂分子可在水相中形成穩(wěn)定的脂雙層膜的趨勢(shì)而制備的膜結(jié)構(gòu)。現(xiàn)在常用的人工膜模型為平板雙層磷脂膜和球形脂質(zhì)體。組成這種脂雙層的分子若是天然磷脂，則形成的結(jié)構(gòu)就稱為脂質(zhì)體；若由合成類脂或人工合成的表面活性劑組成，則稱之為表面活性劑囊泡，或簡(jiǎn)稱囊泡。（1）人工膜的幾種存在形式單層脂分子鋪展在水面上時(shí)，其極性頭部插入水相而非極性尾部面向空氣界面，攪動(dòng)后形成乳濁液，即形成極性端向外而非極性端向內(nèi)的脂分子團(tuán)，或形成雙層脂分子的球形脂質(zhì)體，還可以在薄膜的孔隙上制備平面的脂質(zhì)體膜。（2）人工膜的特點(diǎn)和應(yīng)用人工脂雙層膜具有一定的流動(dòng)性和有限的透性，脂溶性等非極