有关渗透作用的实验教学探究.doc

有关渗透作用的探究实验教学 东台市新曹农场中学 潘粉英 摘 要：结合多年的生物教学，对渗透作用这一节的实验教学作了一些总结。本文从渗透装置的构成条件半透膜和半透膜两侧的溶液有浓度差，来寻找半透膜的最佳材料，对半透膜与生物膜进行比较；对半透膜两侧的溶液从溶质的组成、浓度来作进一步探究、分析渗透作用的实质。从生产和生活实践中总结渗透作用的应用，解决实际问题。 关键词：渗透作用 实验探究 渗透作用的应用 有关细胞的吸水和失水原理方面的知识是高中生物教学的重点和难点，在生产和生活实践中有着极其广泛的应用，经过十多年的高中生物教学，本人就这一节的教学作了一些探究并作出了一些总结。 一、渗透系统的组成： 1、半透膜 渗透作用是水分子通过半透膜从溶液浓度低扩散到溶液浓度高的过程，因此，渗透装置的组成条件首先必须具备半透膜。 半透膜是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。小分子和大分子的界定依膜的种类不同而划分范围不同。例如：对鸡蛋膜来说，葡萄糖分子就是大分子物质，而对透吸管来说葡萄糖是小分子物质；对肠衣来说，碘及葡萄糖是小分子物质，而淀粉是大分子物质。在日常生活中，常见的半透膜有鸡蛋膜、鸡的嗉囊、鱼鳔、蚕豆种皮、玻璃纸、动物膀胱、肠衣、蛋白质胶囊，以及一些可从生物体上剥离的薄膜类物质。笔者对常见膜材料进行了比较，寻找了最佳半透膜材料。 材料来源 学生接触 材料频度 感性 直观程度 是否 方便易得 是否耐用 赛璐酚 （医用半透膜） 购买直接应用 几乎为零 很低 易 是 猪肠衣或膀胱膜 将猪肠衣或膀胱膜剥离 低 较低 很困难 是 鹅卵壳膜 盐酸溶去蛋壳后得膜 低 较低 易 是 鸡卵壳膜 盐酸溶去蛋壳后得膜 非常高 很高 易 是 花生种皮 温水泡胀花生仁外皮剥离 非常高 很高 易 否 由上表可知在做渗透装置中鸡卵壳膜是我们选择的最佳半透膜材料。 半透膜与选择透过性膜有一定的区别。半透膜是无生命的物理性膜，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，物质能否通过取决于分子的大小 ，而选择透过性膜是具有生命的生物膜，载体的存在决定了其对不同物质是否吸收的选择性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。在活细胞内的生物膜只允许水分子自由通过，它所选择的离子，小分子物质可以通过，而其他的离子、小分子和大分子不能透过，是选择透过性膜。它们的相同点：都可以让水分子自由通过，都不允许大分子物质通过。它们的不同点：只要分子比半透膜的孔径小，就能通过半透膜；而对选择透过性膜来说，即使是小分子，只要不是细胞所要选择吸收的，也不能通过。因此在教学中应让学生明确半透膜与生物膜在功能上的区别。 2、半透膜两侧的溶液存在浓度差 半透膜两侧的溶液存在浓度差也是发生渗透作用不可缺少的条件，因为只有浓度不同才会有水分子的扩散速度不同从而导致细胞的吸水或失水。对动物细胞来说，当外界溶液浓度大于细胞质浓度时，细胞失水皱缩；当外界溶液浓度小于细胞质浓度时，动物细胞会吸水胀破，当细胞浓度与外界溶液浓度相等时，水分进出平衡，细胞维持正常形态。对于成熟的植物细胞来说，原生质层是一层选择透过性膜，当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，植物细胞会吸水但不会胀破，原因是植物细胞有细胞壁，或发生质壁分离复原；当细胞液浓度小于外界溶液浓度时，植物细胞会的失水，发生质壁分离现象。因此对活的动物细胞和植物细胞来说可以发生渗透作用。在教学中应让学生明确原生质层与原生质的区别，原生质是细胞膜、细胞质、细胞核的总称，而原生质层是细胞膜、液泡膜及两膜之间的细胞质，它不包括细胞核。 二、渗透作用实验进一步探究 假设如下简易渗透装置： （一）有关渗透装置的实验探究 1、半透膜两侧的溶液中溶质分子不能透过半透膜，只有水分子进出。 （1）若S1 为水，S2为30%蔗糖溶液，一段时间后将会看到右侧的液面会上升。 （2）若S1为10%蔗糖溶液，S2为30%蔗糖溶液，一段时间后同样会看到右侧液而会上升。 这两种情况出现的现象原因都是半透膜两侧的溶液浓度不同，且溶质分子不能透过半透膜只有水分子扩散作用。 2、半透膜两侧的溶液为浓度相等的不同溶质的溶液。 （1）当质量浓度相同时，若S1为10%葡萄糖溶液，S2为10%的蔗糖溶液一段时间后将会有什么现象呢？有的同学会回答：液面不变化，而事实上我们在分析渗透作用水分子的扩散方向，不仅仅是看浓度，根本上是看水分子的多少，虽然两种溶液的质量浓度相同，由于蔗糖相对分子质量大于葡萄糖的相对分子质量，在体积相同的溶液中，蔗糖分子数小于葡萄糖溶液中分子数，因而两溶液中蔗糖溶液中水分子多，总体来说水分子由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动多，应是左侧液面上升。 （2）当摩尔浓度相同时，若S1为1mol/L葡萄糖溶液，S2为1mol/L蔗糖溶液，一段