备课素材知识点：渗透、渗透作用和渗透压 高中生物人教版必修1

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试题中也经常会出现渗透有关的试题，教材中也有类似的试题，在教学中也是应该引起重视的知识点，渗透作用有关的试题，得分率不高。因为涉及渗透压和静水压的问题，属于物理流体力学范畴，学生理解起来有一定的难度。
那么，什么是渗透？什么是渗透作用？渗透和渗透作用有什么关系？
对渗透作用的理解存在两种不同的观点：一种是只要在半透膜两侧存在浓度差就会出现渗透作用；另一种是只要有水进出半透膜，就存在渗透作用。对渗透作用的理解哪种是正确的？且看考试真题（有老师认为此题有错误）。
将家兔红细胞置于不同浓度的溶液中，水分子的跨膜运输示意图如下（箭头方向表示水分子的进出，箭头粗细表示水分子出入的多少）。下列叙述正确的是（ ）
甲 乙 丙
A．一段时间后，甲细胞会发生质壁分离
B．能发生渗透作用的是甲细胞和丙细胞
C．光学显微镜下可观察到乙细胞有水分子的进出
D．若将甲、乙和丙细胞同时分别置于蒸馏水中，甲细胞先破裂
解析：动物细胞没有细胞壁，不会发生质壁分离，光学显微镜下观察不到乙细胞有水分子的进出，若将甲、乙和丙细胞同时分别置于蒸馏水中，应该同时破裂。发生渗透作用的条件之一要有浓度差，所以是甲细胞和丙细胞发生渗透作用。故选B。
从以下资料的分析来看，支持第一种观点，也就是试题没有问题。
渗透作用（smsis）是水分依水势梯度而移动。也即是水流通过膜的方向和速度不只是决定于水的浓度梯度或压力梯度，而是决定于这两种驱动力的和。渗透是指溶剂分子通过半透膜而移动的现象。
潘瑞炽主编《植物生物学》（第七版 P10-13）：
在一个渗透系统中，水的移动方向决定于半透膜两边溶液的水势高低。水势高的溶液中的水，流向水势低的溶液。
水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象，称为渗透作用。
《中学生物教学》互动稿（2010年12期P61-62）：
膜两侧有浓度差时的渗透为渗透作用。 渗透系统，渗透装置，渗透作用，渗透都与半透膜和浓度差相关，在系统或装置中发生作用，可能看到宏观的现象。水分子的运动是绝对的，半透膜两侧的水分子对等运动时，达到平衡状态，不称为渗透作用为好。
综合专业资料：
（1）渗透作用必须具备的的两个条件：①半透膜；②半透膜两侧有浓度差。
（2）表现出水分子的移动方向：浓度低→浓度高（顺着水分子的相对含量的梯度）。
原理：
① 渗透压
π=cRT，其中c为溶液中溶质的浓度，R是气体常数，T为热力学温度。由公式可以看出，渗透压只与单位体积中溶质的分子或离子个数有关，而与其大小无关，比如0.3ml/L的葡萄糖溶液与0.3ml/L蔗糖溶液的渗透压是相同的，而0.3ml/L的氯化钠溶液的渗透压约是0.3ml/L的葡萄糖溶液的渗透压的两倍。
② 浓度
浓度高的溶液渗透压大，浓度低的溶液渗透压小，水分子由渗透压低的地方往渗透压高的方向移动。
③ 水势
水势是推动水分移动的强度因素。可通俗地理解为水移动的趋势。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。任何含水体系的水势，要受到能改变水自由能的诸因素（如溶质、压力等）的影响，使体系的水势有所增减。
例如，溶于水的溶质能降低体系的自由能，使水势降低。纯水的水势被规定：在标准状况下（在一个大气压下，与体系同温度时）为零。这里说的纯水是指不以任何方式（物理或化学）与其他物质结合的纯的自由水。它无牵无挂"所含自由能最高，所以纯水的水势最高。当纯水中溶有任何物质时，由于溶质（分子或离子）与水分子相互作用，消耗了部分自由能，所以任何溶液的水势比纯水低。溶液的溶质越多，溶液的水势越低。
渗透作用原理示意图
在做题时，经常会碰到渗透压这个名词，很多学生不知道它的真正意思，其实这应该是一个物理概念。由于我们教学中涉及到的都是溶液，所以我们说的渗透压是溶液渗透压，我在教学中经常让学生用浓度来理解，其实，还是有必要让学生知道这个概念的真正含义。
溶液渗透压：在半透膜将纯液体与含有溶质的液体分开情况下，纯液体的化学势高于含有溶质的溶液的化学势，而物质移动规律是从化学势高移动到化学势低的，因此溶剂分子经半透膜移向另外一边的溶液。如果在溶液的上方施加一个压力，其大小恰好使两边液体保持平衡，这个压力产生的压强数值就是该溶液在该浓度下的渗透压（smtic pressure）。
简单地说，是指溶液中溶质微粒对水的吸引力。定性理解渗透压就是溶液浓度越大，渗透压越大。溶液渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目：溶质微粒越多，即溶液浓度越高，对水的吸引力越大，溶液渗透压越高；反过来，溶质微粒越少，即与无机盐、蛋白质的含量有关。
细胞外液渗透压：在组成细胞外液的各种无机盐离子中，含量上占有明显优势的是Na+和Cl-，细胞外液渗透压的90%以上来源于Na+和Cl-。
血浆渗透压：血浆渗透压有两部分构成：一部分是血浆中的无机盐、葡萄糖、尿素等小分子晶体物质形成的血浆晶体渗透压；另一部分是血浆蛋白等大分子物质所形成的血浆胶体渗透压。由于血浆中小分子晶体物质非常多，因此血浆渗透压主要是晶体渗透压。
在37℃时，人的血浆渗透压约为770kPa，相当于细胞内液的渗透压。

例1、下图中，A、B、C为半透膜制成等体积的透析袋，分别装有等体积的甲、乙、丙溶液。已知溶液浓度高低依次为甲＞乙＞丙。一段时间后小玻璃管中的液面不再变化，此时，A、B、C透 析袋中的溶液浓度高低依次是 （ ）
A．A＞B＞C B．A＝B＝C
C．A＜B＜C D．无法判断
解析：由于浓度甲＞乙＞丙，外面是清水，渗透吸水，A、B、C内的液面上升，液面差△A＞△B＞△C，静水压△A＞△B＞△C（方向向下），一段时间后，液面不再改变时，静水压＝渗透压，渗透压A＞B＞C（方向向上），所以浓度差由高到低，A正确。故选A。
例2、下图中E、F、G为3个用半透膜制成的透析袋，E中装有溶液甲，F和G中装有溶液乙。E、F、G三个透析袋的上端分别与口径相同的小玻璃管e、f、g连接。E和F体积相同，G体积较大，三者置于盛有溶液丙的大容器内。起初3个小玻璃管内的液面高度相同。已知3种溶液的浓度高低顺序为溶液甲＜溶液乙＜溶液丙。请回答：1小时后，右图中能显示f管和g管内液面变化的是哪组曲线？（ ）
解析：根据题意，三种溶液的浓度高低顺序为溶液丙＞溶液乙＞溶液甲。那么溶液水势高低顺序为溶液甲＞溶液乙＞溶液丙。对于E、F、G三个小袋来说，半透膜外侧溶液浓度都大于半透膜内侧溶液浓度，三个小袋都会通过渗透作用向外散失水分，因此，e、f、g三支小玻璃管内的液面都会下降。
先比较E、F两个小袋，单位时间内E失水多余F，△e＞△f，再比较F、G两个小袋，虽然二者内含溶液都是乙溶液，浓度大小相同，袋外溶液都是丙溶液，浓度也相同。但是，由于G小袋体积大于F小袋，所以在相同时间内G小袋向外散失水分更多一些，g玻管中液面下降更快，下降幅度比f玻管更大，A正确。故选A。