文档介绍：第四章细胞与细胞膜
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细胞和周围环境进行物质交换的性质,称为细胞的通透性。
细胞的通透性与细胞膜的结构和性质密切相关。
细胞膜对物质的通透性的最显著特点是其选择性。这一特征,保证了细胞内生理条件的相对稳定,保证了细胞内各种第四章细胞与细胞膜
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细胞和周围环境进行物质交换的性质,称为细胞的通透性。
细胞的通透性与细胞膜的结构和性质密切相关。
细胞膜对物质的通透性的最显著特点是其选择性。这一特征,保证了细胞内生理条件的相对稳定,保证了细胞内各种生命活动的进行。
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选择通透性,即有选择地进行物质交换,是细胞最基本的生命活动之一。选择通透性的异常,会导致病理状态。。
不同的细胞,,通透性的大小有所不同。
通透的物质,包括水、非电解质和电解质,如糖、氨基酸、钾和钠等离子。
研究细胞对各种物质的通透性,通常采用体积大、结构较简单的分散细胞,如细菌、粗大的神经轴突等。
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水能透过细胞膜,各种细胞对水的通透性的大小不同。
生物膜又称半透膜(semipermeable)—— 半透膜是一种只允许某些物质透过,而不允许另一些物质透过的薄膜,如动物的膀胱膜、细胞膜、毛细血管壁、人工制备的火棉胶膜等,不同的半透膜通透性不同。
水分子易于从溶质浓度低的一侧经过半透膜运动到溶质浓度高的一侧,这个过程称为渗透。
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渗透(osmosis)是一种物理现象。产生渗透现象和渗透压必须具备两个条件:
在溶剂(例如水)中必须有溶质存在,构成溶液;
需存在只能透过溶剂而不能透过溶质或只能透过小分子而不能透过大分子的半透膜。
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水的渗透速率决定于细胞膜内外的渗透压。
将半透膜M(只能透过溶剂的纤维素膜、膀胱膜)隔开,当注入溶剂于I,注入溶液(溶剂加溶质)于II时,I中的溶剂将通过M向II渗入,II的液位h升高,最后达到平衡。设d为溶液密度,g为重力加速度,II比I承受的静液压要大π:
π=pII-pI=dgh
这个π就是渗透压,在生理学上它也是重要的物理化学常数之一。
II
I
M
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渗透压(osmoticpressure)的定义是:将纯溶剂与溶液用半透膜隔开,为了维持渗透平衡所需要施加于溶液的额外压力。符号为П,单位为Pa或kPa。
半透膜的存在和膜两侧单位体积内溶剂分子数不相等是产生渗透现象的两个必要条件。渗透的方向总是溶剂分子从纯溶剂向溶液,或是从稀溶液向浓溶液一方迁移。
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1886年范特荷甫(van’tHoff)根据实验数据得出一条规律:对稀溶液来说,渗透压与溶液的浓度和温度成正比,它的比例常数就是气体状态方程式中的常数R。这条规律称为范特荷甫定律。用方程式表示如下:
πV=nRT
π=cRT
式中π为稀溶液的渗透压,V为溶液的体积,c为溶液的浓度,R为气体常数,n为溶质的物质的量,T为绝对温度。常数R的数值与π和V的单位有关,当π的单位为kPa,V的单位为升(L)时,•L•K-1•mol-1。
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范特霍甫定律的数学表达式表明,在一定温度下,难挥发非电解质稀溶液的渗透压与单位体积溶液中溶质的物质的量成正比,而与溶质的本性无关。
对于稀溶液,其物质的量浓度(c)近似地等于质量摩尔浓度(bB),又可写成
П=bBRT
定义:溶液中某溶质B的物质的量除以溶剂的质量,称为该溶质的质量摩尔浓度
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•L-1葡萄糖(C6H12O6)。
解:葡萄糖(C6H12O6)•mol-1,则
C==•L-1
П=cRT
=××
=×102(kPa)
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例2:,,,求此蛋白质的摩尔质量。
解:设此蛋白质的摩尔质量为MB(g•mol-1),已知蛋白质质量mB=,溶液体积V=。
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对于相同C的非电解质溶液,在一定温度下,因为单位体积溶液中所含溶质的粒子(分子)数目相等,所以渗透压是相同的。•L-•L-1蔗糖溶液的渗透压相同。
但是,相同C的电解质溶液和非电解质溶液的渗透压则不相同。例如,--1葡萄糖溶液渗透压的2倍。这是由于在NaCl溶液中,每个NaCl粒子可以离解成1个Na+和1个Cl-。而葡萄糖溶液是非电解质溶液,