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1.水分子是以自由扩散还是经通道蛋白进出细胞呢？
自由扩散是疏水的小分子或小的不带电荷的极性分子进行的跨膜运输方式，顺浓度梯度进行，不需要细胞提供能量，也不需要转运蛋白的协助，例如，O2、N2、苯等物质极易通过细胞质膜，水分子也比较容易通过。极性的水分子能够穿膜，可能是因为水分子非常小，可以通过由膜脂运动产生的间隙。对于某些组织和特殊功能来说，如肾小管对水的重吸收、从脑中排出额外的水、唾液和眼泪的形成等，水分子可以通过水孔蛋白（水通道蛋白）进行快速的跨膜运输。目前发现水孔蛋白都是由4个亚基组成的四聚体，相对分子质量为28000，水孔蛋白形成对水分子高度特异的亲水通道，只允许水分子而不允许离子和其他小分子溶质通过。目前，科学家已经发现水通道蛋白广泛存在于植物、动物和一些微生物中，而且种类很多。
水分子跨膜运输的途径有两种，即跨膜脂双分子层的扩散和跨膜水孔蛋白的扩散。前者是单个水分子通过膜脂双分子层的间隙扩散入细胞内，速率较慢；后者是许多水分子通过膜的水通道呈线形扩散，水分流速快。水通道由水孔蛋白组成，水孔蛋白是膜整合蛋白，组成了水分选择性跨膜运输的孔道。水孔蛋白主要调节细胞中的水分快速流动，70%～90%的水分流动是通过水孔蛋白进行跨膜运输的。
参考文献：
1.翟中和.细胞生物学[M].北京：高等教育出版社
2.如何形成细胞膜内外两侧的电荷差？
不同方式的物质跨膜运动，其结果是产生并维持了膜两侧不同物质特定的浓度分布，对于某些带有电荷的物质，特别是离子来说，就形成了膜两侧的电位差，插入细胞微电极便可测出细胞质膜两侧各种带电物质形成电位差的总和，就是膜电位。细胞在静息状态下的膜电位称之为静息电位，在刺激作用下产生行使通讯功能的快速变化的膜电位称之为动作电位。
膜电位影响带电荷的物质穿过膜，因为膜内侧负而外侧正，所以膜电势有利于阳离子穿膜进入细胞而阴离子被运出细胞。有些主动运输的离子对形成细胞膜内外两侧的电荷差也有影响，例如钠钾泵，将3个钠离子泵出时将2个钾离子泵入，每泵动一次，就有一个正电荷从细胞质被转移至胞外。
参考文献：
1.翟中和.细胞生物学[M].北京：高等教育出版社
3.两种溶液的高度差达到平衡状态后，加酶或取出一侧部分溶液等不同处理方式对半透膜两侧的溶液高度差有什么影响？
加酶或取出一侧部分溶液等不同处理方式对半透膜两侧的溶液高度差会产生不同的影响。
（1）加酶可能会带来某一侧液面上涨、不变或降低。酶将溶液中的溶质微粒分解为更小的微粒（每个原微粒分解为两个成多个，且新形成微粒中不包括水分子）。
①若新形成微粒均不能通过半透膜，那么这侧水势会降低。平衡后液面会上升，高度差增大。
②若新形成微粒均能通过半透膜，那么这一侧水势会升高。若分解完全，最后两液面会等高，即高度差消失。
③若部分新微粒能通过而部分不能通过，问题就比较复杂了，需要具体讨论。
新微粒中包含水，即酶能催化底物（原溶质）脱水。a.只催化了脱水一种反应（相当于在某一侧加了水），那么两侧溶液都会被稀释（其中一侧是水不影响我们的讨论）。而问题4的讨论中我们已知最终两侧溶液的渗透势差的绝对值等于重力势差的绝对值，前者会因稀释减小，那么后者也会减小，高度差会降低。b.不止催化脱水反应，也需要具体讨论。酶不催化任何反应，相当于在一侧加了溶质。酶分子都较大，无法通过半透膜，最终使高度差增大。
（2）若取出高浓度一侧部分溶液，会使这一侧重力势降低，水会向这一侧移动。到平衡时，这一侧溶液实际上被稀释了，另一侧若为溶液则被浓缩了（为水也不影响讨论）。渗透势差的绝对值减小，最终使高度差减小；若取出低浓度一侧部分溶液（是水液同样不影响讨论），与上一情况相反。低浓度被稀释，而高浓度被浓缩。渗透势差的绝对值增大，最终使高度差增大。
参考文献：
1.莫蓓莘.植物生理学[M].北京：高等教育出版社
4.活细胞都能与外界溶液发生渗透作用吗？只有成熟的植物细胞才能发生质壁分离吗？
从生物学功能分析，活细胞的细胞膜具有选择透过性，从物理角度分析，活细胞的细胞膜具有半透性。活细胞的细胞质含有水、无机盐及有机物，可视为有一定浓度的溶液，当活细胞与外界溶液直接接触时，只要与外界溶液之间存在一定的浓度差，可以与外界溶液发生渗透作用吸水或失水。
植物细胞发生质壁分离的条件有：①原生质层相当于一层半透膜，②细胞液浓度小于外界溶液浓度，③细胞壁的伸缩性小于原生质层（原生质体）。没有大液泡的植物细胞在高渗溶液中，由于渗透作用失水也会发生质壁分离，只是原生质体收缩不明显，因而导致植物细胞的质壁分离也不明显，难以用显微镜观察到。细菌和真菌细胞也有细胞壁和原生质体，在高渗溶液中也会发生渗透作用失水进而发生质壁分离，同理，由于细胞失水较慢，质壁分离缓慢难以用显微镜观察到。例如，在生产生活实践中，人们利用高浓度食盐溶液进行防腐，其原理就是使微生物细胞通过渗透作用失水发生质壁分离，严重的将致死。
可见，未成熟的植物细胞、动物细胞和真菌等生物细胞在高渗溶液条件下也会渗透失水发生质壁分离现象，只是失水速率较慢，难以用显微镜观察到。
参考文献：
1.吴相钰，等.陈阅增普通生物学（第4版）[M].北京：高等教有出版社
5.成熟植物细胞通过渗透作用吸水，未成熟的植物细胞通过什么方式吸水呢？
成熟的植物细胞有大液泡，原生质层相当于一层半透膜，当植物细胞置于水势高于细胞水势的溶液时，水会顺梯度向细胞内运动直至细胞内外的水势达到平衡。成熟植物细胞通过代谢改变自身溶质浓度或改变自身膨压从而与外界发生渗透作用吸水。
风干种子和未成熟的植物细胞中没有大液泡，细胞原生质处于凝胶状态，大部分水为束缚水，压力势为零。这些风干种子和未形成液泡的植物细胞能够利用构成细胞壁的果胶和纤维素以及细胞中的蛋白质亲水胶体对水的吸附力吸收水分。这种利用亲水表面进行吸水的现象称为水合或者吸胀作用。
因此，成熟物细胞通过渗透作用吸水，未成熟的植物细胞通过吸胀作用吸水。
参考文献：
1.武维华.植物生理学[M].北京：科学出版社
6.原生质层与原生质体、原生质有何异同？原生质层包括细胞核吗？
植物细胞由原生质体和细胞壁两部分组成。原生质体是由细胞中的生命物质即原生质所构成。在光学显微镜下，原生质体可以明显地区分为细胞核和细胞质。动物细胞可以相当于原生质体。原生质层是细胞膜和液泡膜以及两层之间的细胞质。故原生质体强调为原生质构成的整体结构，原生质为组成生命结构的物质，原生质层是细胞膜和液泡膜以及两层之间的细胞质。
细胞质分为细胞质基质和细胞器。因此，原生质层不包括细胞核。原生质层概念的提出主要是为了描述质壁分离的现象，而不同教材对质壁分离实质描述不同，例如高等教育出版社李合生老师主编的《现代植物生理学》将质壁分离描述为原生质体与细胞壁分离。故建议教师在教学过程中对原生质层描述主要参考所使用的高中教材。
参考文献：
1.马炜梁.植物学[M].北京：高等教育出版社
7.哪些植物组织细胞适用于“探究植物细胞的吸水和失水”实验，为什么？
紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞、苋菜细胞、黑藻细胞、黄藻细胞、水绵细胞等植物细胞都可以用于探究“探究植物细胞的吸水和失水”实验。
用于探究“探究植物细胞的吸水和失水”实验的细胞，首先应该是具备大液泡，即具有细胞壁的活的成熟植物细胞。其次液泡内液体有明显易于区分的颜色，比如紫色洋葱外表皮，或者在细胞质中有指示性的结构【打印本页】【关闭窗口】 |