实验5-通过模拟实验探究膜的透性.ppt

实验实验5通过模拟实验探究膜的透性（渗通过模拟实验探究膜的透性（渗透作用原理及相关实验）透作用原理及相关实验）必修一必修一P60、70“问题探讨问题探讨”2021/5/271解解题探究探究实验解解读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，鱼鳔等玻璃纸，肠系膜，蛋壳膜，鱼鳔等2.实验步骤实验步骤、结果分析：结果分析：1 1取一个取一个长颈长颈漏斗，在漏斗漏斗，在漏斗口外封上一口外封上一层层玻璃玻璃纸纸。2 2往漏斗中注入蔗糖溶液。往漏斗中注入蔗糖溶液。3 3将漏斗浸入盛有清水的将漏斗浸入盛有清水的烧烧杯中，使漏斗管内外的液面杯中，使漏斗管内外的液面高度高度一致一致。4静置一段时间后，观察烧静置一段时间后，观察烧杯中清水颜色的变化及长颈杯中清水颜色的变化及长颈漏斗的液面变化，并将观察漏斗的液面变化，并将观察到的结果进行记录。到的结果进行记录。预期上述实验会出现预期上述实验会出现什么现象？什么现象？（一）（一）渗透系统（必修一渗透系统（必修一 P60“问题探讨问题探讨”）1漏斗管内的液面为什么会上升？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，漏斗管内的液面还如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升高吗？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，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？结果会怎样？讨论：讨论：单位时间内透过玻璃纸进入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多于渗出玻璃纸的水分子数量。的水分子数量。不会不会,因为纱布的孔隙很大因为纱布的孔隙很大,蔗糖分子也蔗糖分子也可以自由透过可以自由透过.不会，不会，浓度相等时，单位时间内透过玻璃纸进入浓度相等时，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的水分子数等于渗出玻璃纸的水分子数量条件条件 具有具有半透膜半透膜 半透膜两侧的溶液浓度具有半透膜两侧的溶液浓度具有浓度差浓度差渗透作用渗透作用:水分子水分子(或其他溶剂分子或其他溶剂分子)通过半透膜从通过半透膜从低浓度溶液向高浓度溶液扩散的现象低浓度溶液向高浓度溶液扩散的现象细胞膜细胞膜细胞内溶液细胞内溶液1、如果将装、如果将装置中的漏斗置中的漏斗换成动物细换成动物细胞还会不会胞还会不会吸水？吸水？2、如果吸水、如果吸水会发生什么会发生什么？如果动物细胞吸水如果动物细胞吸水胀破则说明细胞也胀破则说明细胞也能渗透吸水、细胞能渗透吸水、细胞膜相当于膜相当于 。半透膜半透膜类比学习类比学习12345细胞液细胞液液泡膜液泡膜细胞质细胞质细胞膜细胞膜细胞壁细胞壁（全透性）（全透性）原原生生质质层层清水清水?类比学习类比学习w细胞膜细胞膜和和液泡膜液泡膜以及以及两层膜之间的细胞质两层膜之间的细胞质称为称为原生质层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？原生质层是否相当与半透膜？1 1、什么样的分子能够通过脂双、什么样的分子能够通过脂双层？什么样的分子不能通过？层？什么样的分子不能通过？O2、CO2、水、水、N2乙醇、甘油乙醇、甘油苯苯葡萄糖葡萄糖氨基酸氨基酸核苷酸核苷酸H+、K+Na+、Ga2+Mg2+、HCO3合成的脂双层合成的脂双层较小的分子较小的分子较大的有机分子较大的有机分子离子离子（二）分析右（二）分析右图实验结图实验结果：（必修一果：（必修一P70“P70“问题问题探探讨讨”）讨论：讨论：氧气、二氧化碳，氮气、苯氧气、二氧化碳，氮气、苯等小分子（苯还是脂溶性的）等小分子（苯还是脂溶性的）很容易通过脂双层；很容易通过脂双层；水、甘油、乙醇等较小的分水、甘油、乙醇等较小的分子也可以通过；子也可以通过；氨基酸、葡萄糖等较大的有氨基酸、葡萄糖等较大的有机分子和带电荷的离子则不机分子和带电荷的离子则不能通过合成的脂双层。能通过合成的脂双层。2 2、葡萄糖不能透过无蛋白质的、葡萄糖不能透过无蛋白质的脂双层，但小肠上皮细胞能大脂双层，但小肠上皮细胞能大量吸收葡萄糖，如何解释？量吸收葡萄糖，如何解释？O2、CO2、水、水、N2乙醇、甘油乙醇、甘油苯苯葡萄糖葡萄糖氨基酸氨基酸核苷酸核苷酸H+、K+Na+、Ga2+Mg2+、HCO3合成的脂双层合成的脂双层（二）分析右（二）分析右图实验结图实验结果：（必修一果：（必修一P70“P70“问题问题探探讨讨”）讨论：讨论：葡萄糖不能通过人工合成的无葡萄糖不能通过人工合成的无蛋白的脂双层，但小肠上皮细蛋白的脂双层，但小肠上皮细胞能大量吸收葡萄糖，推测小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肠上皮细胞的细胞膜上有能够转运葡萄糖的蛋白质。转运葡萄糖的蛋白质。3 3、观察此图，联系已有知识，、观察此图，联系已有知识，你还能提出其他的问题吗？能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不能对所提出的问题作出尝试性的回答呢？性的回答呢？O2、CO2、水、水、N2乙醇、甘油乙醇、甘油苯苯葡萄糖葡萄糖氨基酸氨基酸核苷酸核苷酸H+、K+Na+、Ga2+Mg2+、HCO3合成的脂双层合成的脂双层（二）分析右（二）分析右图实验结图实验结果：（必修一果：（必修一P70“P70“问题问题探探讨讨”）讨论：讨论：细胞需要的离子是否也通过细细胞需要的离子是否也通过细胞膜上的蛋白质来运输。胞膜上的蛋白质来运输。实验拓展渗透与扩散渗透与扩散渗透：渗透：是指水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜向溶质浓是指水分子（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。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。于细胞外界溶液浓度时，细胞就通过渗透作用失水。扩散：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。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：定是渗透。渗透相对于扩散有两个要点：跨膜（扩散可以不跨膜（扩散可以不跨膜），跨膜），作用物质是溶剂分子（扩散是溶质、溶剂和气体分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。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与选择透过性膜 半透膜：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。大小。不具有选择性。选择透过性膜：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。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。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：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。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：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，就不能通过通过下下图为图为二个渗透装置，溶液二个渗透装置，溶液a a、b b为为等等浓浓度的同种溶液，液体度的同种溶液，液体c c为为清水。清水。请请回答：回答：若要探究溶液若要探究溶液浓浓度度对对渗透作用的影响，渗透作用的影响，则则要要调调整整图图中中的某一溶液的某一溶液浓浓度，度，调调整后，整后，a a、b b、c c三种溶液三种溶液浓浓度大小度大小顺顺序最好序最好为为：_abc(或或bac)题组题组1解题探究解题探究并根据所学知并根据所学知识识，在坐，在坐标标图图中用曲中用曲线线表示表示实验过实验过程程装置装置l l、装置、装置2 2的液面高度的液面高度变变化化趋势趋势(二个渗透装置二个渗透装置的起始液面高度定的起始液面高度定为为O)O)。下下图为图为二个渗透装置，溶液二个渗透装置，溶液a a、b b为为等等浓浓度的同种溶液，液体度的同种溶液，液体c c为为清水。清水。请请回答：回答：题组题组1解题探究解题探究题组题组2解题探究解题探究现有一种由人工膜现有一种由人工膜制成的袋，制成的袋，为检测为检测淀粉和碘能否透淀粉和碘能否透过该过该膜，膜，现现提供提供试剂试剂和用品如下：和用品如下：铁铁架台、架台、烧烧杯和人工杯和人工膜袋各一个，膜袋各一个，1%的淀粉溶液、稀碘溶液和的淀粉溶液、稀碘溶液和细细棉棉线线。（1）请请用上述用上述试剂试剂和用品，和用品，设计设计一个一个实验实验装置，探装置，探究淀粉溶液中的淀粉和碘溶液中的碘能否通究淀粉溶液中的淀粉和碘溶液中的碘能否通过该过该膜。膜。请请用示意用示意图图表示（加表示（加图图注）。注）。题组题组2解题探究解题探究现有一种由人工膜现有一种由人工膜制成的袋，制成的袋，为检测为检测淀粉和碘能否透淀粉和碘能否透过该过该膜，膜，现现提供提供试剂试剂和用品如下：和用品如下：铁铁架台、架台、烧烧杯和人工杯和人工膜袋各一个，膜袋各一个，1%的淀粉溶液、稀碘溶液和的淀粉溶液、稀碘溶液和细细棉棉线线。（2）实验结实验结果果预测预测及分析：及分析：一段一段时间时间后，后，_ 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，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；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，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。淀粉能通过。1.渗透作用渗透作用(1)概念：指水分子概念：指水分子(或其他溶剂分子或其他溶剂分子)通过通过 的的扩扩散散过过程。程。(2)发发生生渗渗透透作作用用的的条条件件：一一是是具具有有 ，二二是是半半透透膜膜两侧的溶液具有两侧的溶液具有 。(3)常见渗透装置图分析常见渗透装置图分析知识梳理知识梳理半透膜半透膜半透膜半透膜浓度差浓度差若若S1溶液浓度大于溶液浓度大于S2，则单位时间内由，则单位时间内由S2S1的水分子数的水分子数 于于S1S2，外外观观上上表表现现为为S1液液面面上上升升；若若S1溶溶液液浓浓度度小小于于S2，则情况相反，外观上表现为，则情况相反，外观上表现为S1液面下降。液面下降。在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差h，则，则S1溶液浓度仍大于溶液浓度仍大于S2。因为液面高的一侧形成的压强，会。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。溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。多多阻止阻止1.下图所示的下图所示的U形管中间被半透膜形管中间被半透膜(体积小于或等于单糖的物质才能通过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隔开，两侧分别加入等量的0.1 molL1的蔗糖溶液和麦芽糖溶液。一段时间后的蔗糖溶液和麦芽糖溶液。一段时间后左左右右两两侧侧液液面面高高度度变变化化是是怎怎样样的的？若若向向U形形管管两两侧侧加加入入等等量量某某种种微微量量物物质质，最最终终右右侧侧液液面面上上升升，那那么么加加入入的的这这种种微微量量物质最可能是什么物质最可能是什么()题组题组3 3渗透作用的分析与判断渗透作用的分析与判断解题探究解题探究A.右侧液面高度下降；葡萄糖右侧液面高度下降；葡萄糖 B.两侧液面高度不变；蔗糖酶两侧液面高度不变；蔗糖酶C.两侧液面高度不变；麦芽糖酶两侧液面高度不变；麦芽糖酶 D.右侧液面高度下降；蒸馏水右侧液面高度下降；蒸馏水B若若向向U形形管管两两侧侧加加入入的的物物质质是是等等量量的的蔗蔗糖糖酶酶，则则左左侧侧的的每每个个蔗蔗糖糖分分子子会会被被分分解解成成1分分子子果果糖糖和和1分分子子葡葡萄萄糖糖，溶溶液液浓浓度度增增加加，左左侧侧液液面面升升高高，但但随随着着果果糖糖、葡葡萄萄糖糖不不断断透透过过半半透透膜膜进进入入右右侧侧，而而麦麦芽芽糖糖不不能能透透过过半半透透膜膜，这这样样右右侧侧溶溶液液浓浓度度不断增加，最终右侧液面上升。不断增加，最终右侧液面上升。2.如图是平衡时的渗透装置，烧杯的液面高度如图是平衡时的渗透装置，烧杯的液面高度为为a，漏斗的液面高度为，漏斗的液面高度为b，液面差，液面差mba，在此基础上继续实验，以渗透平衡时液面差为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，则平衡时若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，则平衡时m增大增大B.若向漏斗中滴入等浓度的蔗糖溶液，则平衡时若向漏斗中滴入等浓度的蔗糖溶液，则平衡时m不变不变C.若向漏斗中滴入清水，平衡时若向漏斗中滴入清水，平衡时m将减小将减小D.若向烧杯中加入适量清水，平衡时若向烧杯中加入适量清水，平衡时m将增大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。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，所以再次平有所下降，吸水能力也下降，所以再次平衡时衡时m将减小，将减小，A项错误；项错误；平平衡衡时时漏漏斗斗内内溶溶液液浓浓度度已已经经降降低低，若若再再向向漏漏斗斗中中滴滴入入等等浓浓度度的的蔗蔗糖糖溶溶液液，漏漏斗斗内内溶溶液液浓浓度度增增大大，再再次次平平衡衡时时m将将增增大大，B项错误；项错误；若若向向漏漏斗斗中中滴滴入入清清水水，漏漏斗斗内内外外溶溶液液浓浓度度差差减减小小，吸吸水水能能力力也也下下降降，再再次次平平衡衡时时m将减小，将减小，C项正确；项正确；漏漏斗斗内内外外溶溶液液浓浓度度差差主主要要取取决决于于漏漏斗斗内内蔗蔗糖糖溶溶液液浓浓度度，若若向向烧烧杯杯中中加加入入适适量量清清水水，漏漏斗斗内内外外溶溶液液浓浓度度差差不不变变，平平衡衡时时m也不变，也不变，D项错误。项错误。C易错警示有关渗透作用的有关渗透作用的5个易错点个易错点(1)水水分分子子的的移移动动方方向向是是双双向向移移动动，但但最最终终结结果果是是由由低低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数多。浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数多。(2)实实验验中中观观察察指指标标为为漏漏斗斗内内液液面面变变化化，但但不不能能用用烧烧杯杯液面变化作描述指标，因现象不明显。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，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。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。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只有活的、成熟的植物细胞才能发生质壁分离和复原。原。6.某某同同学学进进行行实实验验，甲甲图图为为实实验验开开始始状状态态，乙乙图图为为实实验验结结束束状状态态。请请在在乙乙图图所所示示实实验验结结果果的的基基础础上上继继续续实实验验，探探究究蔗蔗糖糖的水解产物能否通过半透膜。的水解产物能否通过半透膜。题组题组4 4与渗透作用有关的实验探究与渗透作用有关的实验探究增增添添的的实实验验材材料料：蔗蔗糖糖酶酶溶溶液液、斐斐林林试试剂剂、试试管管、滴滴管管、水水浴锅等。浴锅等。(1)设计出继续实验的简要步骤：设计出继续实验的简要步骤：_；_。向向a、b两两管管分分别别加加入入等等量量蔗蔗糖糖酶酶溶溶液液，水水浴浴加加热热(或或隔隔水加热水加热)U型管至适宜温度，观察型管至适宜温度，观察a、b两管内液面的变化两管内液面的变化 吸吸取取a、b两两管管内内适适量量液液体体，分分别别加加入入A、B两两试试管管中中，并并加加入入等等量量的的斐斐林林试试剂剂，(5065)水水浴浴加加热热，观观察察A、B试管内有无砖红色沉淀试管内有无砖红色沉淀(2)预测实验现象并作出结论：预测实验现象并作出结论：_。如如果果a、b两两管管液液面面高高度度差差缩缩小小且且A、B试试管管内内均均有有砖砖红红色色沉沉淀淀生生成成，则则蔗蔗糖糖的的水水解解产产物物能能通通过过半半透透膜膜；如如果果a、b 两两管管液液面面高高度度差差增增大大且且A试试管管内内无无砖砖红红色色沉沉淀淀生生成成、B试试管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验证渗透作用发生条件的方法(1)具有半透膜具有半透膜归纳提升(2)半透膜两侧溶液具有浓度差半透膜两侧溶液具有浓度差