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通过模拟实验探究膜的透性

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1白话原理

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,来观察半透膜的选择透过特性,进而类比分析得出生物膜的透性。

2拨云见日

1)发生渗透作用的条件是:有半透膜将溶液分开,且半透膜两侧存在浓度差。

2)这里的“浓度”实际上指的是“物质的量浓度”,而不是生物学科中常用的质量百分比,质量百分比相同的情况下,溶质的相对分子质量越大,其浓度越低。

3)溶质分子的直径大于半透膜孔径的时候才能发生渗透作用,也就是说,发生渗透作用时,溶质颗粒是不能穿过半透膜的。

1. 已知鱼鳔是一种半透膜。若向鱼鳔内注入适量的20%蔗糖溶液、排出鱼鳔内的空气,扎紧开口,将其浸没在盛有10%蔗糖溶液的烧杯中,下列能正确表示烧杯内蔗糖溶液浓度随时间变化趋势的示意图是

 

答案B

 

2. 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。

 

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:

                                                                     

                                                                     

2)预测实验现象并作出结论。

答案:(1ab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ab两管内液面的变化  吸取ab两管内适量液体,分别加入AB两试管中,并加入斐林试剂,(6065℃)水浴加热,观察AB试管内有无砖红色沉淀  2)如果ab两管液面高度差缩小且AB试管内均有砖红色沉淀,则蔗糖的水解产物能通过半透膜;如果ab两管液面高度差增大且A试管内无砖红色沉淀、B试管内有砖红色沉淀,则蔗糖的水解产物不能通过半透膜

 

1. 如图所示,在U形管中部c处装有半透膜,在a侧加入血红蛋白,水溶液为红色。b侧加入清水,并使两侧液面高度一致。经过一段时间后,实验结果是(   

 

Aab两液面高度一致,b侧为无色     Bab两液面高度一致,b侧为红色

Ca液面低于b液面,b侧为红色       Da液面高于b液面,b侧为无色

 

2. 将盛有一定浓度蔗糖溶液的半透膜袋口扎紧后浸于蒸馏水中,下图表示半透膜袋中蔗糖溶液浓度与时间的关系,正确的是(   

 

 

3. 下图,EF为体积相同的半透膜小袋,ef为相同的玻璃管。最初ef管内液面高度一样,三种浓度不同的同溶质溶液的浓度关系为甲<乙<丙。下列能正确表示管内液面变化的曲线是(   

 

 

 

4. “人造细胞”是用羊皮纸或火棉胶等半透性膜材料做成的一个密闭的囊,囊里面装了等量的不同浓度的蔗糖溶液。假设有三个这样的“人造细胞”,分别用ABC表示,他们的蔗糖溶液浓度分别是10%、20%和30. 其中AB细胞的外面套一金属网笼,C细胞的外面没有套金属网笼,如下图。

 

把三个“人造细胞”同时放在蔗糖溶液的浓度为15%的玻璃槽中,经过一段时间后,三个“细胞”的变化分别是

A. A变大,B稍微变小,C不变           B. A变小,B稍微变大,C不变

C. A变小,B稍微变大,C变大            D. A变大,B稍微变小,C变大

 

5. 下图表示的是渗透作用的实验装置,当漏斗内蔗糖液的液面不再上升时,下列叙述正确的是

  

A. 装置内的水分子和蔗糖分子的扩散作用停止

B. 半透膜两侧的水分子仍然存在扩散作用

C. 长颈漏斗内溶液的浓度大于烧杯内的浓度

D. 长颈漏斗内溶液的浓度等于烧杯内的浓度

 

6. 某小组对“低温是否会影响物质的跨膜运输”进行了实验探究,实验步骤如下:

①组装渗透装置两套,分别编号为12

②在两组烧杯中分别加入等量的水,在长颈漏斗中分别加入等量的同一浓度蔗糖溶液,保持管内外液面高度相等。

③对两组装置进行不同处理:1组用水溶液维持在37℃左右,2组的烧杯外加冰块降温。

④两组装置同时开始实验,几分钟后观察记录漏斗的液面刻度变化。

请分析回答下列问题:

1)本实验是通过测定水分子通过膜的扩散即              作用速率来进行探究的。

2)此实验的自变量是                          ;为了直观地表示相对速率,用

                         作为因变量。

3)该实验可能的结果与结论是:

                                                                    

                                                                   

                                                                   

4)如果上述实验结果证明了“低温能影响物质跨膜运输的速率”,那么对于生物活细胞来讲产生这种情况的可能原因是:

                                                                    

                                                                   

 

7. 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)。

2)实验结果预测及分析:

                                                              

                                                             

                                                             

                                                             

 

8. 请根据下述条件设计一实验,鉴别两种不同浓度的蔗糖溶液,写出实验步骤并分析结果。

一瓶10%的蔗糖溶液、一瓶30%的蔗糖溶液、250ml烧杯1只、半透膜制成的透析袋子只、刻度玻璃管1支、细线1根、支架1个。

1)实验步骤:

2)结果分析:

1. D 

2. B 

3. A 

4. C 

5. BC

6.1)渗透  2)渗透系统所处的不同温度环境  漏斗液面高度的变化

3)①若1组漏斗液面高度比2组高,则说明低温会影响物质的跨膜运输且运输速率减慢

②若2组漏斗的液面高度比1组高,则说明低温会影响物质的跨膜运输且运输速度加快

③若12组漏斗的液面高度相同,则说明低温并不影响物质跨膜运输

4)①低温会影响细胞膜的流动性,从而影响其功能

②低温会影响酶的活性,从而影响呼吸作用释放能量的过程

7.1)如图

 

2)实验结果预测及分析:一段时间后,

①袋内外液体均不变蓝,表明淀粉和碘均不能通过;

②袋内外液体均变蓝,表明淀粉和碘均能通过;

③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;

④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。

(注:结果预测应与实验设计一致)

8. 实验步骤:

①将一瓶中的溶液倒入烧杯中。

②将另一瓶中的溶液倒入透析袋,刻度玻璃管插入袋内溶液中,用线将袋口和玻璃管扎紧。

③将插有刻度玻璃管的透析袋放入有溶液的烧杯中,垂直固定于支架上,记录玻璃管液面刻度。

④一段时间后,观察玻璃管液面刻度,确定液面是升还是降。

结果分析:

如液面升高,则透析袋中的溶液是30%蔗糖溶液,烧杯中的溶液为10%的蔗糖溶液;反之,可推测透析袋中是10%蔗糖溶液,烧杯中的溶液为30%蔗糖溶液。

 

探讨课题

1、如图所示,在U形管中部c处装有半透膜,在a侧加入高浓度食盐水,b侧加入清水,并使两侧液面高度一致。

 

1)经过一段时间后,实验结果是怎样的?为什么?

2)如果在a侧加入的是高浓度的蔗糖溶液,经过一段时间后,半透膜ab两侧蔗糖分子的密度是否相同,为什么?

2、构建渗透装置时,半透膜常采用鸡蛋壳的内膜,请分析该膜结构在鸡蛋孵化前有何作用。

 

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