教育學習中心

(一)擴散作用

A、 細胞的門戶：
由於細胞膜主要由【磷脂質】構成，細胞內、外的水溶性物質便自然地被隔開，形成細胞的屏障，有效率地管控物質的進出。

B、接收與傳遞訊息：
來自身體其他細胞的訊息分子藉由【血液循環】運送至特定的目標細胞後，必須將訊息傳遞至細胞內，此時【細胞膜】便扮演訊息接收與傳遞的重要角色。

(二)物質進出細胞的方式：

A、 可以利用擴散作用進出細胞的物質：

(1)      小分子物質，例如：【氧氣】、【二氧化碳】、【葡萄糖】、【水分子】、【礦物質】(如：鈉離子)。

(2)      大分子物質，如【澱粉】、【蛋白質】、【肝糖】常需先被分解成較小的分子才能擴散進入細胞內。

B、 擴散作用進行的必要條件：

(1)      有些物質只要細胞膜內外兩側有【濃度】上的差異，就能以【擴散作用】的方式，
由濃度【高】→濃度【低】移動，直接穿過細胞膜。
如：【氧氣】和【二氧化碳】等氣體分子。

(2)      由於分子濃度【高】的一側彼此碰撞機率較高，分子【動能】大於濃度低的一側。
因此淨移動方向：濃度高ﺙ濃度低。

(3)      提高【溫度】、【攪拌】等可以提高分子動能的方式皆可加快擴散作用的進行。

(4)      有些物質則須透過【細胞膜】上的特殊構造才能以擴散方式進入或離開細胞。
擴散方式仍舊是濃度【高】→濃度【低】。
如：【葡萄糖】、【礦物質】(鈉離子。鉀離子、鈣離子)。

A、 物質通過細胞膜的方式比較：

【註】：由於細胞膜的主要成分為脂質，因此水分子不容易直接通過細胞膜而進出細胞，西元2003年諾貝爾化學獎得主阿格雷發現：細胞膜上有某種特殊的蛋白質，可行成類似通道的構造，讓水分子藉擴散作用進出細胞。

(三)滲透作用對動物細胞(如：紅血球)的影響：

A、 水分子以【擴散】作用進出細胞膜的現象，稱為【滲透】作用。

B、 滲透作用對動物細胞(紅血球)的影響：

(四)滲透作用對植物細胞和植物細胞的影響：

(五)擴散作用與滲透作用比較：

    【比較】：細胞浸在不同溶液中，水分的滲透方向以「水分比例」作為判斷的依據。

(   )1.     下列何者為控制物質進出植物細胞的重要構造？
(A) 細胞壁 (B) 細胞膜 (C) 細胞核 (D) 細胞質。

【解答】：【B】

【解析】：細胞膜為控制物質進出的重要構造，又稱為細胞的門戶。

(   )2.     將紅血球置於生理食鹽水中，紅血球不會脹破的原因為
(A) 紅血球有細胞壁支持 (B) 紅血球只會萎縮 (C) 生理食鹽水和紅血球的細胞質濃度接近 (D) 水分會由紅血球的細胞膜滲透出來。

【解答】：【C】

【解析】：生理食鹽水為等張溶液，將紅血球置於其中，因細胞質的濃度與生理食鹽水的濃度大約相等，因此細胞形狀保持不變，所以紅血球不會脹破。

【題組】如圖甲為正常的水蘊草葉細胞，請利用此圖來回答下列問題：

(   )3.     Ⅰ的構造名稱為何？
(A) 細胞核 (B) 細胞質 (C) 液胞 (D) 細胞膜。

【解答】：【B】

【解析】：甲圖為正常的水蘊草細胞，Ⅰ的構造為細胞質。

(   )4.     若將水蘊草葉細胞放於濃糖水中，則其形狀改變如圖乙，請問Ⅱ的構造名稱為何？
(A) 細胞核 (B) 細胞膜 (C) 液胞 (D) 細胞壁。

【解答】：【B】

【解析】：濃糖水為高張溶液，細胞外的糖分濃度大於細胞內的糖分濃度，使得細胞萎縮，由於有細胞壁的支撐，因此細胞膜與細胞壁分離，乙圖中的圖Ⅱ為細胞膜。

(   )5.     圖乙細胞發生什麼狀況？
(A) 細胞萎縮 (B) 細胞膨脹 (C) 細胞膜緊貼細胞壁 (D) 細胞膜與細胞壁分離。

【解答】：【D】

【解析】：濃糖水為高張溶液，細胞外的糖分濃度大於細胞內的糖分濃度，使得細胞萎縮，由於有細胞壁的支撐，因此細胞膜與細胞壁分離。

(   )6.     如欲將乙細胞恢復成甲細胞，可以如何處理？
(A) 加入濃鹽水 (B) 加入蒸餾水 (C) 加入更濃的糖水 (D) 加熱。

【解答】：【B】

【解析】：乙圖是由於細胞內的水分滲出所造成膜壁分離的現象，將細胞重新置於低張溶液中(低濃度糖水或是蒸餾水中)，由於細胞外的糖份濃度較小，因此水分能滲透入細胞中，使細胞內的物質重新充水飽和，恢復成為原來甲圖的形狀。

(   )7.     小明的紅血球在不同濃度的蔗糖液中，浸泡半小時之後的結果如圖，依血球外形的變化。判斷蔗糖的濃度，由高而低排列，何者正確？

(A)甲＞乙＞丙＞丁 (B) 丙＞乙＞丁＞甲 (C) 丙＞丁＞甲＞乙 (D) 丁＞甲＞乙＞丙。

【解答】：【B】

【解析】：高濃度的糖水會使細胞萎縮，低濃度的糖水會使細胞膨脹，紅血球可能脹破，因此細胞體積愈大的，代表溶液的濃度愈小，圖中：甲＜丁＜乙＜丙。

(   )8.     甲、乙、丙是三種不同濃度的蔗糖溶液。將2%的蔗糖溶液置於用半透性膜做成的袋子中，綁緊後再分別置於甲、乙、丙三種蔗糖溶液中，一段時間後，觀察其情形如右圖。試推測甲、乙、丙溶液濃度的高低順序為何？
(A) 甲＞乙＞丙 (B) 甲＞丙＞乙 (C) 乙＞甲＞丙 (D) 乙＞丙＞甲。

【解答】：【D】

【解析】：線段長度愈長，代表擴散移動的量愈大，
甲圖中：移入＞移出，所以細胞膨脹，所以甲溶液濃度小，為低張溶液。
乙圖中：移出＞移入，所以細胞萎縮，所以乙溶液濃度大，為高張溶液。
丙途中：移入＝移出，所以細胞形狀不變，為等張溶液。
溶液的濃度大小為：乙＞丙＞甲。

(   )9.     長頸漏斗底部圍有半透性膜，漏斗內盛滿水。將長頸漏斗放入盛有蔗糖溶液的燒杯中(如右圖)。若干時間後，長頸漏斗內的液面與原來液面比較，會出現下列何種情形？
(A) 上升 (B) 不變 (C) 下降 (D) 先升後降。

【解答】：【C】

【解析】：長頸漏斗內相當於細胞，半透膜內盛水，漏斗外盛糖水，因此半透膜外為高張溶液，半透膜內為低張溶液，依擴散作用的原理，由高濃度移動至低濃度，則半透膜內的水會滲出，使長頸漏斗內的水位下降，

【題組】下圖為葉的下表皮細胞置於四種蔗糖溶腋中形狀的改變情形，請回答下列問題：

(   )10.  四種溶液的濃度由大而小依序為何？
(A) 甲乙丙丁 (B) 丁丙乙甲 (C) 乙丙丁甲 (D) 丙丁乙甲。

【解答】：【B】

【解析】：由於葉的下表皮有細胞壁的支撐，因此細胞不會脹破，依圖所見，甲圖細胞最飽滿，代表甲圖外的溶液濃度最小，為低張溶液；丁圖的細胞膜與細胞壁分離，表示丁圖的溶液濃度最大，所以細胞內的水分滲出，依序，溶液的濃度大小，丁＞丙＞乙＞甲。

(   )11.  下表皮在何種溶液中，最接近原來的正常形狀？
(A) 甲 (B) 乙 (C) 丙 (D) 丁。

【解答】：【B】

【解析】：最接近正常形狀的溶液是等張溶液，細胞內外濃度接近，細胞維持原狀，因此乙圖最合適。

(   )12.  下表皮細胞因為具有何種構造，使細胞不致有脹破之危險？
(A) 細胞壁 (B) 細胞質 (C) 細胞膜 (D) 液胞。

【解答】：【A】

【解析】：由於葉的下表皮有細胞壁的支撐，因此細胞不會脹破。

(   )13.  何種溶液可能是蒸餾水？
(A) 甲 (B) 乙 (C) 丙 (D) 丁。

【解答】：【A】

【解析】：蒸餾水為低張溶液，細胞置於其中會有膨脹的現象，這是由於細胞外的水分進入細胞內，因此只有甲圖是膨脹，所以甲圖可能為蒸餾水。

【題組】右圖為物質擴散進出細胞之簡圖，試回答下列問題：

(   )14.  擴散作用需要耗費能量嗎？
(A) 需耗能 (B) 不需耗能 (C) 不一定 (D) 視運輸物質而定。

【解答】：【B】

【解析】：擴散作用為正常的物質移動現象，不會消耗能量。

(   )15.  (A) 蛋白質； (B) 葡萄糖； (C) 二氧化碳； (D) 氧；(E)水；(F)蔗糖；則可代表中甲物質的有：
(A) ABF  (B) CDE  (C) ABE  (D) CDEF。

【解答】：【B】

【解析】：甲圖代表可以自由進出細胞內外，因此為一般的小分子，包含氣體分子(氧氣、二氧化碳)及水分子，皆可利用擴散移動物質。

(   )16.  植物根部細胞在土壤中吸取大量水分，可是因具有圖中的哪一種構造，所以不致因吸水過度膨脹而破裂？
(A) 甲 (B) 乙 (C) 丙 (D) 丁。

【解答】：【D】

【解析】：植物細胞吸收水分及外界物質，幸虧有細胞膜的阻擋，才使得細胞能吸收適量的物質，並且避免細胞內的物質流失。
圖中丁是細胞膜，為細胞內外物質進出的門戶。

(   )17.  下列何者無法藉由簡單的擴散作用，使物質進出細胞？
(A) 脂肪酸 (B) 氧氣 (C) 二氧化碳 (D) 水。

【解答】：【A】

【解析】：一般的氣體及水分子能藉由擴散作用進出細胞，但是葡萄糖、胺基酸、脂肪酸等物質，必須藉由細胞膜上的特殊蛋白質，才能進出細胞。

(   )18.  有關擴散作用的敘述，下列何者錯誤？
(A) 需藉外力才能使物質移動 (B) 分子由高濃度地區移動到低濃度地區 (C) 單細胞生物藉此作用與外界進行物質交換 (D) 外力可使物質擴散加速。

【解答】：【A】

【解析】：擴散作用為自然的物理現象，由高濃度物質直接移動至低濃度物質，不需消耗能量，不需藉助外力，若有外力協助，可以使擴散作用更迅速。
水中的單細胞生物(如：草履蟲、變形蟲等小生物)直接藉由擴散作用進出細胞，得以吸收養分，排除廢物。

【題組】有些物質可藉擴散作用進出細胞，有些物質則需藉細胞膜上的特殊構造協助，才能順利進出細胞，試回答下列問題：

(   )19.  (甲)氧氣；(乙)蛋白質；(丙)葡萄糖；(丁)二氧化碳；(戊)胺基酸。上述哪些物質需要靠細胞膜上的特殊構造才能通過細胞膜？
(A) 甲乙丙丁戊 (B) 甲乙丁 (C) 丙戊 (D) 丁戊。

【解答】：【C】

【解析】：葡萄糖、胺基酸、脂肪酸不能直接進出細胞，必需藉由細胞膜上的特殊蛋白質，才能進出細胞。
因此為(丙)、(戊)。

(   )20.  有關細胞膜上特殊構造的作用，下列敘述何者錯誤？
(A) 使細胞主動攝取養分 (B) 本身合成的養分，不會因擴散作用流失到細胞外 (C) 分子濃度較細胞外高時，養分仍可能由外向內運送 (D) 二氧化碳藉此方法進入細胞。

【解答】：【D】

【解析】：二氧化碳進出細胞是直接經由簡單的擴散作用，將氣體直接由高濃度運送至低濃度，不需經由細胞膜上的特殊蛋白質。

(   )21.  有關物質進出細胞的方式，何者正確？
(A) 葡萄糖可自由進出細胞 (B) 水可藉著擴散作用進出細胞 (C) 氧氣需經過分解後才能進出細胞 (D) 二氧化碳需藉助細胞膜上特殊的蛋白質才能進出細胞。

【解答】：【B】

【解析】：氧氣和二氧化碳可以直接自由地進出細胞，水份可以藉由擴散作用或者細胞膜上的特殊白質進出細胞，葡萄糖必須藉助細胞膜上的特殊蛋白質才能進出細胞。

(   )22.  下列何者與簡單的擴散作用無關？
(A) 肺泡和微血管進行氧氣與二氧化碳的交換 (B) 葡萄糖進出微血管與肝細胞 (C) 一家烤肉萬家香 (D) ㄧ滴紅墨水將整杯水染成紅色。

【解答】：【B】

【解析】：簡單的擴散作用指氣體的擴散或是水分子的滲透，因此
(A) 氧氣及二氧化碳的擴散作用；(C)一家烤肉萬家香的氣體擴散；
(D) 紅墨水染色的液體擴散，都屬於簡單的擴散作用。
葡萄糖進出細胞，需要藉由細胞膜上的特殊蛋白質才能進出細胞，不屬於簡單的擴散作用，需要消耗能量，又稱為主動運輸。

(   )23.  有關甲、乙、丙、丁四個圖，均表示物質進出細胞情形，試選出擴散進行方向正確者：

(A) 甲丙 (B) 甲丁 (C) 乙丙 (D) 乙丁。

【解答】：【B】

【解析】：物質移動的方向遵守擴散作用的原則，都是由高濃度移動到低濃度，
養分：細胞外濃度＞細胞內濃度，因此養份運送至細胞內。
廢物：細胞內濃度＞細胞外濃度，因此廢物運送至細胞外。

(   )24.  右圖為物質通過細胞膜的圖形。請問下列哪一組物質，皆需藉由細胞膜上特殊構造的幫忙進入細胞？
(A)氧氣、礦物質  (B)二氧化碳、礦物質  (C)葡萄糖、礦物質  (D)葡萄糖、二氧化碳。

【解答】：【C】

【解析】：葡萄糖、胺基酸、礦物質等小分子進出細胞，需藉由細胞膜上的特殊蛋白質，才能進出細胞，且依然遵守擴散作用的原則，濃度移動到低濃度。

【題組】水是生物體內含量最多的分子。水分子會經由擴散方式通過細胞膜，這樣的現象稱為擴散。當細胞置於不同濃度的溶液時，由於細胞內外的水分子濃度不同，水分子便經由滲透的方式進出細胞，造成細胞形狀改變。

(   )25.  下列與滲透作用有關的敘述有那些？
(甲)水分藉著擴散作用穿透細胞膜；  (乙)泡菜的製作過程；
(丙)動物細胞置於清水中會膨脹以致破裂；  (丁)胺基酸能進出細胞。
(A) 甲乙丙 (B) 甲乙丁 (C) 甲丙丁 (D) 甲乙丙丁。

【解答】：【A】

【解析】：(甲)水分進出細胞的擴散作用，稱為滲透作用。
(乙)泡菜的製作，是使水分滲出細胞外，因此細胞會萎縮；
(丙)動物細胞置於清水中，會使水分進入細胞，導致細胞膨脹。
(丁)胺基酸藉由細胞膜上的特殊蛋白質進出細胞，與滲透作用無關。
因此選擇甲乙丙。

(   )26.  航行在海面上的船員因為飲水不足，有些人直接飲用海水，可能會發生下列何種結果？
(A) 使體內細胞的水分滲透出來，導致細胞萎縮  (B) 使體內細胞的水分過多，細胞脹破  (C) 能充分解渴  (D) 充滿礦物質，有益身體健康。

【解答】：【A】

【解析】：海水為高張溶液，引用海水會使得細胞內的水分滲出，使得細胞缺水萎縮，反而會愈喝愈渴，完全無法解渴。

(   )27.  軒華將雞血與菠菜一起丟入蒸餾水中，經一段時間後，軒華用顯微鏡觀察血球細胞與菠菜細胞，下列何者可能是她所見到的現象？
(A) 動物血球細胞萎縮，植物細胞雖膨脹但未破裂 (B) 動物血球細胞脹破，植物細胞雖脹破但未破裂 (C) 動物血球細胞萎縮，植物血球細胞雖膨脹但也同樣萎縮 (D) 動物血球細胞脹破，植物血球細胞卻萎縮。

【解答】：【B】

【解析】：雞血為動物細胞，波菜葉為植物細胞，將兩者都投入蒸餾水(低張溶液)中，水分會進入細胞中，紅血球會脹破，波菜葉會充水膨脹，但是因為有細胞壁的支撐，因此細胞不會撐破。

(   )28.  若有某種化學藥品會導致細胞膜溶解，則將小麥草植物浸泡於此化學藥品後，最後可能發生何種情形？
(A) 植物細胞將由細胞壁控制物質的進出 (B) 將有大量物質湧入細胞中，提供細胞養分 (C) 細胞將因細胞質流失而死亡 (D) 細胞質流失，但細胞核仍再，所以細胞仍不致失去生機。

【解答】：【C】

【解析】：某化學物質能溶解細胞膜，則細胞膜的控制物質進出功能破壞消失，細胞膜內的各項物質將無法保留在細胞內，最後細胞質流失，細胞逐漸死亡。

(   )29.  將胡蘿蔔的細胞浸在清水中，會發生下列哪一種現象？
(A) 細胞壁萎縮  (B) 細胞壁形狀不變，其他萎縮  (C) 細胞膨脹，最後破裂  (D) 細胞略為膨脹，但不會破裂。

【解答】：【D】

【解析】：胡蘿蔔為植物細胞，浸泡於清水中，相當於置於低張溶液中，因此水分會進入細胞中，由於有細胞壁的支撐，因此細胞會膨脹，但是不會破裂。

(   )30.  有關物質進出細胞的作用，下列何者錯誤？
(A) 細胞膜可以控制細胞內外物質的進出  (B) 胺基酸可以藉著擴散作用進入細胞內 (C) 水分子進出細胞的現象，稱為滲透作用  (D) 氧氣能經由擴散作用進入細胞。

【解答】：【B】

【解析】：氣體可以直接藉由擴散作用，進出細胞；胺基酸、葡萄糖只能藉由細胞膜上的特殊蛋白質才能進出細胞，無法藉由擴散作用進出細胞。

(   )31.  霖華將一個細胞放在3％的食鹽水(氯化鈉水溶液)中，發現細胞膨脹，放在5％的食鹽水中，發現細胞萎縮，則此細胞內的食鹽水濃度可能為下列何者？
(A) 1％  (B) 4％  (C) 6％  (D) 以上皆有可能。

【解答】：【B】

【解析】：細胞置於3 ％的溶液中，發現細胞膨漲，表示水分進入細胞，因此溶液為低張溶液，細胞內的濃度＞細胞外的濃度。
細胞置於5 ％的溶液中，發現細胞萎縮，表示水分滲出細胞外，因此溶液為高張溶液，細胞內的濃度＜細胞外的濃度。
所以細胞內的濃度可能大於3 ％，但是小於5 ％，所以4 ％最合理。

(   )32.  湘琳在枯水期，引進海水灌溉，結果發現被灌溉的植物會發生下列何種現象？
(A) 根部細胞的水分滲透出來，導致枯萎  (B) 植物根部的水分過多，細胞脹破而死 (C) 植物吸收水分過慢，影響光合作用的進行  (D) 植物吸收礦物質過多，影響呼吸作用的進行。

【解答】：【A】

【解析】：以海水灌溉植物，由於海水為高張溶液，因此細胞內會發生水分滲出，細胞萎縮的現象，因此會導致植物枯萎死亡。

(   )33.  霜華將小黃瓜切成邊長1公分的小塊切片，並分別以下列方式處理，靜置1小時後，那一種處理方式的小黃瓜有嚴重脫水的現象？
(A) 用保鮮膜包裹  (B) 浸泡在清水中  (C) 放在培養皿中，加入生理食鹽水  (D) 加入濃食鹽水浸泡。

【解答】：【D】

【解析】：小黃瓜脫水，表示細胞內的水分滲出細胞外，將小黃瓜置於高張溶液中，能達到細胞內水分滲出的效果。

(   )34.  小玉搭乘類似葡萄糖的迷你探險船，要進入細胞中探險。則她將如何通過細胞膜？
(A) 經由細胞的縫隙穿入細胞內  (B) 先將細胞膜穿洞，進入細胞中。  (C) 經由細胞膜上特殊蛋白質進入細胞內  (D) 經由擴散作用直接通過細胞膜，進入細胞內。

【解答】：【C】

【解析】：葡萄糖進入細胞，必須藉由細胞膜上的特殊蛋白質才能進入細胞中。

1.      水分子以擴散作用進出細胞膜的現象，稱為【[滲透】作用。

2.      葡萄糖、脂肪酸等小分子需要透過細胞膜上的特殊【蛋白質】構造才能進出細胞，二氧化碳和氧氣則可直接藉由【擴散】作用進出細胞。

3.      將紅血球細胞與植物細胞放入水中，發現紅血球會破裂，但是植物細胞卻不會破裂，這是由於植物細胞多了【細胞壁】的構造所致。

4.      植物的根部在土壤裡吸取大量的水分，這是利用【滲透】作用。

5.      在枯水期引進海水灌溉，會導致植物【枯萎】，這是由於根部細胞內的鹽分濃度【小於】海水的食鹽濃度，因此使得水分【離開】細胞(進入或離開)。

6.      蜜餞醃製得以長期保存，是利用大量的糖分，使得蜜餞細胞內的水分【減少】(增加或減少)。

7.      (甲)濃食鹽水  (乙)生理食鹽水  (丙)蒸餾水，比較三種溶液的差別，請回答下列各題：

(1)   甲溶液會使動物細胞【萎縮】，乙溶液會使動物細胞【保持不變】，丙溶液會使動物細胞【脹破】。

(2)   甲溶液會使植物細胞【膜壁分離】，乙溶液會使植物細胞【保持不變】，丙溶液會使植物細胞【膨脹】。

(3)   欲觀察植物細胞的細胞膜，可將植物細胞置於【甲】溶液中。

(4)   海帶又稱為昆布，賣昆布的人將它浸在淡水中，會發現昆布有【膨脹】的現象。

(5)   已知人體細胞的食鹽水濃度為0.9％，醫院用的生理食鹽水也是這個濃度，今將一隻死青蛙放入醫院的生理食鹽水中，結果發現死青蛙膨脹了，由此可知青蛙細胞的食鹽水濃度【小於】0.9％。