实验5 通过模拟实验探究膜的透性

实验5通过模拟实验探究膜的透性（渗透作用原理及相关实验）必修一P60、70“问题探讨”解题探究实验解读1.实验原理一．实验目的：1．说明生物膜具有选择透过性2．尝试模拟实验的方法二．实验原理：1、某些半透膜（如动物的膀胱膜、肠衣等），可以让某些物质透过，而另一些物质不能透过。或者（玻璃纸）水分子可以透过，而蔗糖分子因为比较大，不能透过。可以用半透膜将不同浓度的溶液分隔开，然后通过观察溶液液面高低的变化，来观察半透膜的透过特性，进而类比分析得出生物膜的透性。（必修一P60“问题探讨”）2、利用人工膜来模拟生物膜，探究膜的透性；（必修一P70“问题探讨”）实验解读半透膜：一类可以让小分子物质通过而大分子物质不能通过的一类薄膜的总称。玻璃纸，肠系膜，蛋壳膜，鱼鳔等2.实验步骤、结果分析：1．取一个长颈漏斗，在漏斗口外封上一层玻璃纸。2．往漏斗中注入蔗糖溶液。3．将漏斗浸入盛有清水的烧杯中，使漏斗管内外的液面高度一致。4．静置一段时间后，观察烧杯中清水颜色的变化及长颈漏斗的液面变化，并将观察到的结果进行记录。预期上述实验会出现什么现象？（一）渗透系统（必修一P60“问题探讨”）1﹑漏斗管内的液面为什么会上升？2﹑如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升高吗？3﹑如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？讨论：单位时间内透过玻璃纸进入的水分子数多于渗出玻璃纸的水分子数量。不会,因为纱布的孔隙很大,蔗糖分子也可以自由透过.不会，浓度相等时，单位时间内透过玻璃纸进入的水分子数等于渗出玻璃纸的水分子数量条件①具有半透膜②半透膜两侧的溶液浓度具有浓度差渗透作用:水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜从低浓度溶液向高浓度溶液扩散的现象细胞膜细胞内溶液1、如果将装置中的漏斗换成动物细胞还会不会吸水？2、如果吸水会发生什么？如果动物细胞吸水胀破则说明细胞也能渗透吸水、细胞膜相当于。半透膜类比学习12345细胞液液泡膜细胞质细胞膜细胞壁（全透性）原生质层清水?类比学习细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层植物细胞的吸水和失水原生质层是否相当与半透膜？1、什么样的分子能够通过脂双层？什么样的分子不能通过？合成的脂双层较小的分子较大的有机分子离子（二）分析右图实验结果：（必修一P70“问题探讨”）讨论：氧气、二氧化碳，氮气、苯等小分子（苯还是脂溶性的）很容易通过脂双层；水、甘油、乙醇等较小的分子也可以通过；氨基酸、葡萄糖等较大的有机分子和带电荷的离子则不能通过合成的脂双层。2、葡萄糖不能透过无蛋白质的脂双层，但小肠上皮细胞能大量吸收葡萄糖，如何解释？合成的脂双层（二）分析右图实验结果：（必修一P70“问题探讨”）讨论：葡萄糖不能通过人工合成的无蛋白的脂双层，但小肠上皮细胞能大量吸收葡萄糖，推测小肠上皮细胞的细胞膜上有能够转运葡萄糖的蛋白质。3、观察此图，联系已有知识，你还能提出其他的问题吗？能不能对所提出的问题作出尝试性的回答呢？合成的脂双层（二）分析右图实验结果：（必修一P70“问题探讨”）讨论：细胞需要的离子是否也通过细胞膜上的蛋白质来运输。实验拓展渗透与扩散渗透：是指水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜向溶质浓度大的一方做分子运动，使膜两边溶质浓度达到均衡的现象。例如，具有液泡的成熟植物细胞，当细胞液的浓度大于细胞外界溶液浓度时，细胞就通过渗透作用吸水；当细胞液的浓度小于细胞外界溶液浓度时，细胞就通过渗透作用失水。扩散：是指物质从相对含量大的空间向相对含量小的空间运动的现象。例如，水、氧气、二氧化碳、甘油等物质通过半透膜的扩散方式都属于自由扩散。渗透是扩散的一种特殊形式。渗透一定是扩散，但扩散不一定是渗透。渗透相对于扩散有两个要点：①跨膜（扩散可以不跨膜），②作用物质是溶剂分子（扩散是溶质、溶剂和气体分子）。水分子通过半透膜的方式既可说是自由扩散，又可说是渗透；但氧气、二氧化碳，甘油等物质通过膜只能说是自由扩散，而不能说是渗透。实验拓展半透膜与选择透过性膜半透膜：是指某些物质可以透过，而另一些物质不能透过的多孔性薄膜，例如：玻璃纸（又称赛璐玢）、花生种皮、猪肠衣（浆膜层）、离体的膀胱膜、蚕豆种皮、青蛙皮等。它往往只能让小分子物质透过，而大分子物质则不能透过，透过的依据是分子或离子的大小。不具有选择性。选择透过性膜：是指水分子能自由通过，细胞要选择吸收的离子和小分子也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过的生物膜_。如细胞膜、液泡膜和原生质层。这些膜具有选择性的根本原因在于膜上具有运载不同物质的载体。不同的植物对同种离子的吸收量不同，同一植株对不同离子的吸收量也不同，都证明了细胞膜具有选择透过性。当细胞死亡后，膜的选择透过性消失，说明它具有生物活性，所以说选择透过性膜是功能完善的一类半透膜。相同点：都可以让水分子自由通过，都不允许大分子物质通过。不同点：只要分子比半透膜的孔径小，就能通过；而对选择透过性膜来说，即便是小分子，只要不是细胞所要选择吸收的，就不能通过下图为二个渗透装置，溶液a、b为等浓度的同种溶液，液体c为清水。请回答：若要探究溶液浓度对渗透作用的影响，则要调整图中的某一溶液浓度，调整后，a、b、c三种溶液浓度大小顺序最好为：_______________________abc(或bac)题组1解题探究并根据所学知识，在坐标图中用曲线表示实验过程装置l、装置2的液面高度变化趋势(二个渗透装置的起始液面高度定为O)。下图为二个渗透装置，溶液a、b为等浓度的同种溶液，液体c为清水。请回答：题组1解题探究题组2解题探究现有一种由人工膜制成的袋，为检测淀粉和碘能否透过该膜，现提供试剂和用品如下：铁架台、烧杯和人工膜袋各一个，1%的淀粉溶液、稀碘溶液和细棉线。（1）请用上述试剂和用品，设计一个实验装置，探究淀粉溶液中的淀粉和碘溶液中的碘能否通过该膜。请用示意图表示（加图注）。题组2解题探究现有一种由人工膜制成的袋，为检测淀粉和碘能否透过该膜，现提供试剂和用品如下：铁架台、烧杯和人工膜袋各一个，1%的淀粉溶液、稀碘溶液和细棉线。（2）实验结果预测及分析：一段时间后，①__________________________________________②__________________________________________③__________________________________________④______________________________________袋内外液体均不变蓝，表明淀粉和碘均不能通过；袋内外液体均变蓝，表明淀粉和碘均能通过；袋内液体变蓝，袋外液体不变蓝，表明碘能通过，淀粉不能通过；袋外液体变蓝，袋内液体不变蓝，表明碘不能通过，淀粉能通过。1.渗透作用(1)概念：指水分子(或其他溶剂分子)通过的扩散过程。(2)发生渗透作用的条件：一是具有，二是半透膜两侧的溶液具有。(3)常见渗透装置图分析知识梳理半透膜半透膜浓度差①若S1溶液浓度大于S2，则单位时间内由S2→S1的水分子数于S1→S2，外观上表现为S1液面上升；若S1溶液浓度小于S2，则情况相反，外观上表现为S1液面下降。②在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差Δh，则S1溶液浓度仍大于S2。因为液面高的一侧形成的压强，会溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。多阻止1.下图所示的U形管中间被半透膜(体积小于或等于单糖的物质才能通过)隔开，两侧分别加入等量的0.1mol·L－1的蔗糖溶液和麦芽糖溶液。一段时间后左右两侧液面高度变化是怎样的？若向U形管两侧加入等量某种微量物质，最终右侧液面上升，那么加入的这种微量物质最可能是什么()题组3渗透作用的分析与判断解题探究A.右侧液面高度下降；葡萄糖B.两侧液面高度不变；蔗糖酶C.两侧液面高度不变；麦芽糖酶D.右侧液面高度下降；蒸馏水B若向U形管两侧加入的物质是等量的蔗糖酶，则左侧的每个蔗糖分子会被分解成1分子果糖和1分子葡萄糖，溶液浓度增加，左侧液面升高，但随着果糖、葡萄糖不断透过半透膜进入右侧，而麦芽糖不能透过半透膜，这样右侧溶液浓度不断增加，最终右侧液面上升。2.如图是平衡时的渗透装置，烧杯的液面高度为a，漏斗的液面高度为b，液面差m＝b－a，在此基础上继续实验，以渗透平衡时液面差为观测指标，正确的是()A.若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，则平衡时m增大B.若向漏斗中滴入等浓度的蔗糖溶液，则平衡时m不变C.若向漏斗中滴入清水，平衡时m将减小D.若向烧杯中加入适量清水，平衡时m将增大水分渗透进入漏斗，漏斗内液面升高，平衡时漏斗内溶液浓度降低，但仍大于漏斗外。若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，此时漏斗内溶液浓度已经比实验开始时的浓度有所下降，吸水能力也下降，所以再次平衡时m将减小，A项错误；平衡时漏斗内溶液浓度已经降低，若再向漏斗中滴入等浓度的蔗糖溶液，漏斗内溶液浓度增大，再次平衡时m将增大，B项错误；若向漏斗中滴入清水，漏斗内外溶液浓度差减小，吸水能力也下降，再次平衡时m将减小，C项正确；漏斗内外溶液浓度差主要取决于漏斗内蔗糖溶液浓度，若向烧杯中加入适量清水，漏斗内外溶液浓度差不变，平衡时m也不变，D项错误。C易错警示有关渗透作用的5个易错点(1)水分子的移动方向是双向移动，但最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数多。(2)实验中观察指标为漏斗内液面变化，但不能用烧杯液面变化作描述指标，因现象不明显。(3)渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，实质是指渗透压。(4)渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态，既不可看作没有水分子移动，也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。(5)只有活的、成熟的植物细胞才能发生质壁分离和复原。6.某同学进行实验，甲图为实验开始状态，乙图为实验结束状态。请在乙图所示实验结果的基础上继续实验，探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。题组4与渗透作用有关的实验探究增添的实验材料：蔗糖酶溶液、斐林试剂、试管、滴管、水浴锅等。(1)设计出继续实验的简要步骤：①____________________________________________________________________________________________________；②____________________________________________________________________________________________________________________________。向a、b两管分别加入等量蔗糖酶溶液，水浴加热(或隔水加热)U型管至适宜温度，观察a、b两管内液面的变化吸取a、b两管内适量液体，分别加入A、B两试管中，并加入等量的斐林试剂，(50～65℃)水浴加热，观察A、B试管内有无砖红色沉淀(2)预测实验现象并作出结论：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。如果a、b两管液面高度差缩小且A、B试管内均有砖红色沉淀生成，则蔗糖的水解产物能通过半透膜；如果a、b两管液面高度差增大且A试管内无砖红色沉淀生成、B试管内有砖红色沉淀生成，则蔗糖的水解产物不能通过半透膜1.验证渗透作用发生条件的方法(1)具有半透膜归纳提升(2)半透膜两侧溶液具有浓度差2.探究物质能否通过半透膜的方法(以碘和淀粉为例)烧杯内盛淀粉溶液漏斗内盛碘液结论变蓝不变蓝碘能通过半透膜，而淀粉不能不变蓝变蓝淀粉能通过半透膜，而碘不能变蓝变蓝淀粉和碘都能通过半透膜不变蓝不变蓝淀粉和碘都不能通过半透膜