滲透作用裝置動畫

1. 測定細胞膜透性能解決什麼理論和實踐問題

測定細胞膜透性能解決什麼理論和實踐問題如下：

細胞的生理活動與細胞膜的稿攔通透性息息相關，細胞膜的通透性也能反映細胞處於何種生理狀態。一般來說，細胞膜的通透性的改變(增大或者減小)是細胞病變的先兆。通過研究細胞膜的通透性的各項性質，我們能更好的研究生命體的各種生理過程，研究某些疾病的致病機理，生產更好的葯物來治療疾病。

細胞膜選擇透過性的一組實驗

細胞膜的選擇通過性是「細胞結構與功能」一節的難點內容之一，也是第2章「滲透作用原理」，「根對礦質離子選擇吸收」的基礎。在教學過程中如能把學生帶進實驗室，使用直觀手段教學，不但有助於突破教學難點，提高教學質量，而且還能引起學生對科學實驗的濃厚興趣。

二、演示紅細胞的滲透反應裝簡高置

取3支試管，第1支試管加入2mL 0.9%的生理鹽水、第2支試管加入2mL蒸餾水，第3支試管加入2mL10%的氯化鈉溶液，然後各滴加2滴哺乳動物紅細胞懸浮液，震盪混勻，放在試管架上。引導學生思考：一段時間後，3支試管中將分別出現何種結果，其原因是什麼？在學攔敬尺生思維活動

展開並形成一致性結論後即板畫出紅細胞的3種不同形態（圖2），說明紅細胞對水是自由滲透的，水能夠借濃度梯度被動地透過細胞膜，從而引起紅細胞吸水膨脹破裂（溶血）或失水皺縮。


那麼正常細胞在和環境進行物質交換時，能否也遵循高濃度低濃度的擴散原理，被動地吸收各種不同分子量的物質呢？

給學生分發實驗材料、用具及實驗報告，要求學生在觀察演示實驗2的基礎上，設計實驗方案來驗證自己的設想。最後教師用啟發誘導的方式歸納出一個正確的設想，提出合理的實驗方案來加以驗證。

三、學生實驗——細胞膜被動吸收的驗證

1．實驗原理 紅細胞對水是自由滲透的，但對大多數物質具有選擇透過性，在等滲條件下，稀釋的紅細胞懸浮液呈渾濁狀且透光性差。但當紅細胞溶血後，其懸浮液就變得透明且光線容易透過。本實驗用稀釋的紅細胞懸浮液在不同溶質中是否出現溶血現象，來驗證細胞膜的選擇透過性。

2．材料、用具 量筒、試管和試管架、秒錶、紅細胞懸浮液、蒸餾水、乙二醇、甘油、10%葡萄糖、1%澱粉液。

3．方法步驟 取5支試管編號，並在試管底部背面襯1張印有印刷字體的小紙片，按下表加入下列各種物質，振動混勻後，置於試管架上。當通過試管看到其背面清晰的印刷字體時，此時間即是該溶劑或溶質分子透過紅細胞膜所需的時間，用秒錶記錄，結果記錄在下表中。

細胞膜對不同物質的透性

試管
編號
試劑（mL） 細胞懸浮液（滴） 結果及原因
1 蒸餾水2mL 2
2 乙二醇2mL 2
3 甘油2mL 2
4 10%葡萄糖2mL 2
5 1%澱粉液2mL 2

註：①取新鮮哺乳動物血液適量，按4：1加入5%的檸檬酸鈉溶液，震盪混勻，靜置數小時，待血液分層後，倒去血漿及部分血細胞，再按1：5的比例加入0.9%的生理鹽水靜置，分層後，倒去上清液即成。

②1g澱粉加0.9%的生理鹽水至100mL，煮開後冷卻。

4．實驗結論 實驗表明小分子物質（如、、甘油、乙二醇、葡萄糖）能夠藉助簡單的擴散作用，透過細胞膜，而大分子物質（如澱粉、蛋白質）則不能通過。然後教師依據實驗結論講述自由擴散和協助擴散原理。

四、細胞膜生動吸收是生活細胞的特徵

細胞膜具有一種非常重要的特性，就是能選擇性地透過一些物質，一些離子、小分子可以以自由擴散、協助擴散的方式順利通過，另一些「禁止通行」。如果細胞死亡，則細胞膜將失去選擇透性，也就失去了主動吸收的功能。

1．教師演示實驗 取2支試管，分別放入1朵蒲公英（或其他有色花瓣）並注入適量清水，將其中1支試管放在酒精燈上加熱至沸，引導學生觀察並分析實驗結果。

2．學生實驗——小麥種子發芽率的快速測定：提供浸泡5h的小麥種子，10%的紅墨水（染色劑）、刀片、培養皿、載玻片。由學生自己設計實驗步驟，分析實驗結果。教師巡視，個別指導。實驗結束後，教師對比前一個煮花瓣的實驗，進一步講清主動吸收的原理。

2. 滲透作用的實驗說明

把蠶豆種皮（或動物膀胱膜）緊縛在漏鬥上，注入蔗糖溶液，然後把整個裝置浸入盛有清水的回燒杯中答，漏斗內外液面相等。由於蠶豆種皮是接近半透膜(semipermeable membrane)(即讓水分子通過而蔗糖分子不能透過的一種薄膜)，所以整個裝置就成為一個滲透系統。在一個滲透系統中，水的移動方向決定於半透膜兩邊溶液的水勢高低。水勢高的溶液的水，流向水勢低的溶液。實質上，半透膜兩邊的水分子是可以自由通過的，可是清水的水勢高，蔗糖溶液的水勢低，從清水到蔗糖溶液的水分子比從蔗糖溶液到清水的水分子多，所以在外觀上，燒杯中清水的水流入漏斗內，漏斗內的玻璃管內液面上升，靜水壓也開始增高。隨著水分逐漸進入玻璃管內，液面越上升，靜水壓也越大，壓迫水分從玻璃管內向燒杯移動速度就越快，膜內外水分進出速度越來越接近。最後，液面不再上升，停留不動，實質上是水分進出的速度相等，呈動態平衡。

3. 滲透作用的原理十萬火急

滲透作用是具有抄液泡的成熟的植物細胞吸收水分的方式，原理是：原生質層具有選擇透過性，原生質層內外的溶液存在著濃度差，水分子就可以從溶液濃度低的一側通過原生質層擴散到溶液濃度高的一側。溶液滲透壓的高低與溶液中溶質分子的物質的量的多少有關，溶液中溶質分子物質的量越多，滲透壓越高，反之則越低。在比較兩種溶液滲透壓高低時以兩種溶液中的溶質分子的物質的量為標准進行比較。如果溶質分子相同，也可以質量分數比較。能夠通過滲透作用吸水的細胞一定是一個活細胞。一個成熟的植物細胞是一個滲透系統。驗證通過滲透作用吸水或失水的最佳實例是質壁分離和質壁分離復原的實驗。一次施肥過多引起「燒苗」，是由於土壤溶液的濃度突然增高，導致植物的根細胞吸水發生困難或不能吸水所至。鹽鹼地里大多數農作物不能正常生長的原因之一也是土壤溶液濃度過高造成的。淹制的魚、肉等不易變質，是由於高濃度的鹽溶液使細胞等微生物失水死亡之故。

4. 如圖表示滲透作用裝置圖（半透膜為膀胱膜），蔗糖溶液A、B、a、b濃度分別用MA、MB、Ma、Mb表示，且MA＞MB

由題中Ma=M_b＞M_A＞M_B可知，水分通過半透膜進入漏斗內，液面都升高，由於圖3中濃度差大於圖1中濃度差，所以達到平衡後h_l＜h₂，由於h₁上升的少，水分少，所以M_a＞M_b．
故選：B．

5. 下圖表示滲透作用裝置圖，其中半透膜為膀胱膜，圖1、3裝置溶液A、B、a、b濃度分別用M A 、M B 、M a 、M

6. 如圖1表示滲透作用裝置，一段時間後液面上升的高度為h，其中半透膜為膀胱膜，裝置溶液A、a起始濃度分別用

（1）由於開始時Ma＞MA，達到平衡後，由於水柱的壓力，使水分子從漏斗進入水槽，所以MA依然小於專Ma，這樣才能使進出屬半透膜的水分子數達到動態平衡；圖1中的半透膜相當於圖2中的原生質層，由①細胞膜、③液泡膜和②兩層膜之間的細胞質組成．
（2）由於開始時蔗糖濃度大於細胞液濃度，細胞失水，細胞液濃度逐漸增大，當蔗糖濃度等於細胞液濃度時，水分進出細胞達到動態平衡．
（3）如果把植物細胞放在清水中，由於外界溶液濃度小於細胞液濃度，真核細胞吸水，故此時細胞處於質壁分離復原過程中，隨著吸水過程的進行，細胞液濃度變小，又因為細胞壁的作用，細胞的吸水能力逐漸減弱，該過程體現了細胞膜的功能特性選擇透過性．
故答案是：
（1）小於 原生質層 1、2、3
（2）等於
（3）質壁分離復原 減弱 選擇透過性

7. 圖1表示滲透作用裝置，一段時間後液面上升的高度為h，其中半透膜為膀胱膜，裝置溶液A、a起始濃度分別用MA

（1）圖抄1中，開始時Ma＞MA，則漏斗內液面上升，但由於漏斗內液柱壓力的作用，當液面不再上升時，則MA小於Ma；圖2中的1細胞膜、3液泡膜、5兩者之間的細胞質組成的原生質層，相當於半透膜．
（2）圖2中，植物細胞吸水和失水達到平衡後，MB等於Mb．
（3）物質運輸方式包括自由擴散、協助擴散、主動運輸、胞吐和胞吞，由於植物細胞外面有細胞壁，可能沒有胞吞、胞吐的運輸方式．
（4）鱗片葉表皮細胞已經高度分化，一般不能分裂，故不能觀察到染色體．
故答案為：
（1）小於原生質層1、3、5
（2）等於
（3）胞吞 胞吐
（4）不能鱗片葉表皮細胞高度分化不能分裂

8. 下圖是滲透裝置的示意圖，圖中①是清水，②是半透膜，③是質量濃度為0.3g/mL的蔗糖溶液，據圖回答：

9. 下面的甲圖表示細胞有絲分裂周期，乙圖是滲透裝置示意圖（圖為發生滲透作用的初始狀態，①為清水，②為0.

（1）比較過氧化氫在不同條件下的分解實驗中，實驗的自變數為分解條件不同，如：常溫下、高溫下、加氯化鐵溶液、加過氧化氫酶的制備液．材料中只有雞肝研磨液含過氧化氫酶．菠菜的綠葉里含有豐富的色素，分離色素的方法為紙層析法，由於葉綠素a含量最多，在色素帶中也最寬，顏色呈藍綠色．
（2）在進行「觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂」實驗時，細胞大多處於間期，因為間期占整個細胞周期的90%～95%．有絲分裂整個時期均存在同源染色體．
（3）成熟的植物細胞中的原生質層相當於滲透作用裝置中的半透膜．丙圖細胞為根尖成熟區細胞，該細胞沒有葉綠體，因此無法進行光合作用利用二氧化碳．由於該細胞液泡中不含色素，因此在質壁分離過程中其液泡的顏色不變．
（4）若將根尖成熟區細胞浸在一定濃度的KNO₃溶液中，發生了質壁分離後又出現質壁分離復原，原因為：開始質壁分離是由於外液溶液濃度大於細胞液濃度，細胞失水發生質壁分離；由於KNO₃在溶液中呈離子狀態，由於細胞膜的選擇透過性，細胞將以主動運輸的方式吸收鉀離子和硝酸根離子，該過程需要消耗能量，能量由線粒體提供．因此該過程與液泡和線粒體有關．根毛細胞在質壁分離及復原過程中液泡相對體積是先減小後增大，最後回復原來細胞的大小．
（5）①在滲透作用裝置中，水分子通過膜的擴散為滲透作用速率，此為實驗的因變數．
②此實驗的自變數是（滲透系統所處的）環境溫度；為了直觀地表示相對速率，用漏斗液面高度的變化作為因變數．若低溫會抑制物質的跨膜運輸，則出現的實驗現象應該是1組漏斗液面高度變化比2組大（明顯）．
故答案為：
（1）c紙層析法藍綠色（2）ea、b、c、d、e
（3）[③]半透膜沒有葉綠體（無法進行光合作用）不變
（4）線粒體、液泡
（5）①滲透
②（滲透系統所處的）環境溫度1組漏斗液面高度變化比2組大（明顯）

10. 如圖1表示滲透作用裝置，一段時間後液面上升的高度為h，其中半透膜為膀胱膜，裝置溶液A、a起始濃度分別用

（1）圖1中，開始時Ma＞MA，則漏斗內液面上升，但由於漏斗內液柱壓力的作用回，當液面不再答上升時，則MA小於Ma；圖2中的1細胞膜、3液泡膜、5兩者之間的細胞質組成的原生質層，相當於半透膜．
（2）圖2中，植物細胞吸水和失水達到平衡後，MB等於Mb．
（3）圖1漏斗液面上升過程中，半透膜兩側的濃度差越來越小，水分子擴散速度逐漸減慢；圖2細胞質壁分離過程中，細胞液的濃度越來越大，細胞吸水能力逐漸增強，圖1中的半透膜與圖2中的細胞膜在功能上有何區別：細胞膜能主動轉運物質而半透膜不可以．
故答案為：
（1）小於原生質層1、3、5
（2）等於
（3）減慢增強細胞膜能主動轉運物質而半透膜不可以