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生物学教学

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1 2 年(第3

7 卷)第1期 利用/软壳蛋0 模拟实验,探究细胞膜的选择通透性 袁付雷(教 育部广西师范大学基础教育课程研究中 心桂林54

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0 4 ) 摘要对现行教材上的 / 渗透作用 0实验进行 了 改进 ,利用 /软壳蛋 0进行模拟实验 ,探 究细胞膜 的选择通透性 " 关挂 词/软壳蛋

0 模拟实验 细胞膜 选择通透性 创意设计 从调查获得 , /通 过模拟 实验探究 膜的通透性 0这 个实验如果仅仅照提供的实验方案去进行, 教学有效 !性和实验成功率都极低川 "笔者尝试制取 /软壳蛋

0 作为细胞模型 ,探究 细胞膜 的选择透过 性 "实践证 明,改进后 的实验 方案 取材 容易 ! 操作 简单 , 且 效果 显著 , 现介绍如下 " l 实验材料 生鸡蛋

3 枚 ,透 明玻璃 杯或 者一 次性 塑料杯 若干个,食用白醋

3 袋 ,食用盐 ! 蔗糖(食用蔗糖)各1袋!缝纫用皮尺 (或其他 软尺 )1 根"2假设原理 若 /软壳蛋 0可以作为细胞模型进行模拟实验 , 假 设如下 .

(l ) 其浸泡在不同的溶液当中会有选择透过性, 也就是说 , /软壳 蛋 0会 表现 出选择 透 过性 , 而 是否 有 选择透过性 可以通过软壳蛋的变大变小情况来进行 验证"(2)其浸 泡 在蔗 糖 等大 分子 溶液 中时,其卵壳 膜会阻挡 蔗糖 分子进人蛋 内, 并且蛋 内水分子 ! 及其 他小 分 子会从 /软壳蛋 0内扩散 出来 ,这 时细胞模 型从理 论 上讲会 变小 " (3)其浸 泡在 水或者饱 和食盐水 等小分子 溶液 中时,卵壳膜会 允许水和小分子物质进 人蛋 内, 并且 最终 与蛋 内物质达到 一个 内外浓 度平衡 , 这 时细胞 模 型从 理论上 讲会 变大 "

3 实验过 程3.1 细胞模 型 /软壳蛋 0的制取 测量鸡蛋 的周长后 , 把3枚鸡蛋分 别放 人盛满食 用 白醋 的杯 子 里面浸 泡,表1以后每 天观察 蛋壳 溶解情 况,并且 每 天测量 各杯 中蛋 的周长 ! 并记录所测数据以及所观察 到的其他现象 " 可以观察到蛋壳 逐渐 被食 用 白醋 溶解 "2 一7d 后,鸡蛋的外层硬壳全部溶解,整个鸡蛋变成一枚软壳盗,这 意味着一个 细胞模 型制 取成功(图1) " 图1制好的/ 软壳蛋

0 3.2 用不同的溶液浸泡 /软壳蛋

0 将制好的软壳蛋 冲洗干净 , 分别放到盛有 自来水的杯子 中浸泡 , 溶 液的 多少以没过鸡蛋为准 "以后每天测量各杯中软壳蛋的 周长 ! 并记录所测数据以及所观察到的其他现象 "观 测到鸡蛋周长有显著变化后 , 将浸泡软壳蛋的溶液换 成饱和蔗糖溶 液或者饱 和 食盐水 溶液 ,实 验记 录见 表1"4结果分析 (l ) 从表

1 ! 图2 ! 图3 !图4 的实验结果和软壳蛋周 长变化 曲线可 以看 出 :软 壳蛋 在不 同 的溶 液当中有周 长变大 ,也有 周长 变小 的情 况 出现 , 这说明/软 壳蛋0浸泡在不 同溶 液当 中, 不仅会 出现蛋 内物质减 少 的情 况 ,也会出现蛋内物质增加的情况 ,这也说明软壳蛋的 卵壳膜在不 同溶液 当中表现 出了一定 的选 择透过性 " 实脸记录 ~ ~ ~赢泛芝 芝6.22226.24446.27776.29996.30007.111,,

主2.,甚艺艺长周长 (cm ) ) ) 16.0

0 0 16.8

8 8 17.50

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6 6 17.0

0 0 l l l ~ 万二 由)))浸泡 溶液 液 白醋 醋 自来水 水 饱和蔗糖溶液 液 饱和食盐水 水 饱和食盐水 水饱和食盐水 水222号蛋 蛋 长周 长(cm ) ) ) 15.0

0 0 15.0

0 0 15.7

7 7

16 .3

3 3 16.5

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5 5 浸浸浸泡 溶液 液 白醋 醋 白醋 醋 白醋 醋 自来水 水 自来水 水 饱和食盐水 水,,

r, 刀巴巴长周 长(em ) ) ) 15.8

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8 8 18.0

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17 .6

6 6 J J J 下了生生浸泡溶液 液 白醋 醋 自来水 水 自来水 水 饱和蔗搪溶液 液 饱和蔗糖溶液 液 自来水 水注:每次实验 时都 先测量蛋的周长 ,然后换浸泡蛋 的溶液 " 例如 ,

1 号蛋

6 月22日一6月24日一直 浸泡在 食用 白醋溶 液 当中 ,从6月24日一6月27日一直浸泡在 自来水当中 , 以此类 推"生物学教学2

0 12年(第3

7 卷)第l期八八八八八八八八口口---沙产产///\! ! Z Z Z 了产产////// / / / / / / V V V 丫丫丫k./!k6尸8-丘-丘介c"a华写义日期及溶液 图2

1 号蛋长周长变化曲线 / / / / / / / / / 洲 洲户 口.....//////////////////////JJJJJJJJJ.J布刃c6k6r1-t.巧4-.

5 4 口..皿`三"a当么足一(醋 ) (酷)(醋 ) ( 水) (水)(盐 ) 日期及溶液 图32号蛋长周 长变化 曲线 产产产产产产火-一 一匕匕月月月月月月月月///////////////训训训训) ) ) ) ) ) ) ) ) 户户户口. . .尸声...........851

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6 朽`日"a么义甲一(醋 ) (水) (水)(糖 ) (糖) (水)日期及溶液 图43号蛋长周长变化 曲线 (2)从图2 和图4 中曲线下降的部分和表

1 中相 关数据记录结果可以看出:软壳蛋浸泡在蔗糖这样的 大分子溶液 中时 , 软 壳蛋 (细胞 模型 ) 明显 变小 了, 而图3所展 示的

2 号蛋 自始至终没有在蔗糖溶液 当中浸 泡过 , 同时也没有表 现出周 长变小的情况 , 进一步说 明 了软壳蛋的选择透过性决定了大分子物质不可以进人 细胞膜内 "在蛋 内外 须要达 到浓 度平衡 的情况 下,只能是 蛋内的水分子 ! 及其他小分子从蛋 内扩散 出来 , 从 而导致软壳蛋周长变小 " (3 )从图

2 !图3!图

4 中曲线上升 的部分 以及表 l 中记 录的详细数 据结果 可 以看 出 :软壳蛋浸 泡在饱 和 食盐水和自来水这样的小分子溶液中时, 软壳蛋(细胞 模型 )明显变大了 ,这 说明在杯 内溶液与蛋内物质 要达 到一个内外 浓度 平衡 的情 况下 , 卵壳膜 会允许水 和小 分子物质进人蛋内 " (4 )从表

1 ! 图2 ! 图3!图4 中显示 的日期统计情况 可以看 出:/软壳 蛋 0无 论浸 泡在什么溶 液当中, 一般 都需要

2 一3d的时间才能够看到其发生明显变化 "具 体来说, 以白醋作为溶液, 随着蛋壳被白醋溶解, 醋酸 根离子及 白醋 当中的水 分会进 人 到软壳 蛋 内部 , 使得 浸泡其中的软壳蛋周长变大, 周长增加量一般在 I c m 左右;

浸泡在饱和蔗糖溶液中,周长通常减少在

1 " m 左右;

浸泡在饱和食盐水 中 ,周长 的增加 量通常在 1Cm 左右;

浸泡在 自来水中 , 周长增加量 一般 在1.5 " m 左右"-

5 进一步探究的问题 (- )在/软壳 蛋0没有孪质的 情况 下,可以 反复 更 换浸泡软壳蛋的溶液 , 并记录鸡蛋周 长变化情况 , 这些 溶液可 以由学生根据 自己的兴趣 任意选 择 "至于 /软 壳蛋 0浸泡在其他的液体中又会有怎样的变化 , 可以请 学生提前根据 已有知识进行预测并说 明理 由"(2) /软壳蛋 0的卵壳膜还具有生物活性吗? (3 ) 生活 中咸鸭 蛋很 常见 , 但 是很 少 听说过 糖鸭蛋, 你能试着解释其中的原因吗? 设计实验证明自己 的猜想是否合理 " (4 )用糖水和盐水分别腌制一组鸡蛋, 看看糖水 腌 的鸡蛋是否会 变甜 ? (5 ) 鸡蛋在溶液 当中有 时会沉 底,有时又会 上浮 , 跟哪些 因素相关 ? (6)腌萝卜干 时,萝卜会 变咸 , 但萝卜体积 会变小,你觉得这与 /软壳蛋 0在 盐水 当 中会 变大的现象相 冲突吗? 理 由是什么?

6 教 学体会 开展本实验的过程 中,学生会 真 切地 看 到鸡 蛋周 长变化最大差值竟然可以高达

3 " m 之多 "这其中究竟 是什么在影响着鸡蛋周长 的变化呢 ? 学 生的好奇心 自然而然地就被激发 了 "本 实验用 白醋制 取 的软壳蛋 , 取材处理非 常容 易 ;

操作 过程不 超过

1 0 而n , 整个 实验 过程可以由学生 家里完 成或者 在教 室 的阳 台上进 行,可以及时讨论 与 思考 细胞 内物 质的进出情 况 ;

用 醋!盐!糖和鸡蛋模拟渗透实验 ,所有取材 皆来 自厨房生活 用品 ,且预期实验效果显著 ! 让学生感 受到科 学就在身 边 ,无 形中拉近 了学生与科学 实验的距 离"(广西科 学研 究与技 术 开发计 划/以提 升科 技场馆教 育功能为特 色的科普展 教 资源研发 与应 用 0基 金项目, N o . 桂科能

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7 一22 ) 主要参考文献 =l ] 潘建勋.2以)9.渗透作用演示 实验的改进及 拓展.生 物学教学 .3

4 (l ) :

39 一39 心