探究魚(yú)鰾膜是否是研究滲透作用的好材料

王景景

【內(nèi)容摘要】如何能夠找到滲透作用的最為合適的材料，這慢慢成為很多生物教師探究的一個(gè)教學(xué)問(wèn)題。魚(yú)鰾膜一直以來(lái)都是被人們忽視的一個(gè)材質(zhì)，過(guò)往的教學(xué)中教師很少會(huì)想到將這種材質(zhì)作為滲透作用的實(shí)驗(yàn)材料，并且對(duì)其效用產(chǎn)生質(zhì)疑。魚(yú)鰾膜究竟能否成為研究滲透作用的好材料，本文將嘗試對(duì)這個(gè)問(wèn)題展開(kāi)相應(yīng)剖析。

【關(guān)鍵詞】探究 魚(yú)鰾膜 滲透作用 材料

對(duì)于滲透作用及其原理的學(xué)習(xí)是高中生物課程教學(xué)中非常重要的一個(gè)課題，在展開(kāi)對(duì)于這個(gè)課題的探究中，讓學(xué)生清晰直觀的觀察半透膜的作用，透過(guò)有效的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ阶寣W(xué)生對(duì)于整個(gè)滲透的過(guò)程有直觀獲知，這往往會(huì)實(shí)現(xiàn)更好的教學(xué)效果。然而，讓很多教師困惑的一個(gè)教學(xué)難題在于，半透膜不容易獲取，不少可以作為半透膜的材質(zhì)自身又存在各種各樣的缺陷，使得實(shí)驗(yàn)過(guò)程總是難以收獲預(yù)期的實(shí)驗(yàn)成果。

一、問(wèn)題的提出

在組織學(xué)生進(jìn)行滲透作用的實(shí)驗(yàn)觀察過(guò)程中，教師首先需要對(duì)于實(shí)驗(yàn)有合理的設(shè)計(jì)，尤其是要選取合適的實(shí)驗(yàn)材料，這是決定這個(gè)實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵。準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)初期，我們希望用現(xiàn)成的半透膜，但通過(guò)多方求購(gòu)未果。我們只好根據(jù)教參中的介紹，采用雞卵的卵殼膜作為半透膜。實(shí)踐證明，從雞卵中取卵殼膜需要花較長(zhǎng)的時(shí)間，而且卵殼膜非常脆弱，很容易破裂，給實(shí)驗(yàn)操作帶來(lái)不便。教參介紹的其他半透膜材料在使用上也有諸多不便。我們還試驗(yàn)了多種食品包裝的玻璃紙，均不理想。

在這樣的前提下，對(duì)于如何能夠選取滲透作用實(shí)驗(yàn)中合適的半透膜材質(zhì)，這就成為影響這個(gè)實(shí)驗(yàn)效果，甚至決定實(shí)驗(yàn)過(guò)程能否有效展開(kāi)的一個(gè)取決因素。一直以來(lái)，魚(yú)鰾膜都不會(huì)作為這個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)材質(zhì)的備選，一方面在于針對(duì)魚(yú)鰾膜性質(zhì)以及滲透作用的理論研究并不多，我們對(duì)于魚(yú)鰾膜在滲透作用中能否充分發(fā)揮滲透效果并沒(méi)有十足把握。另一方面，這種材質(zhì)和我們常規(guī)認(rèn)識(shí)中對(duì)于半透膜的認(rèn)識(shí)還是存在差異，所以很少有教學(xué)過(guò)程乃至科研過(guò)程會(huì)將這一材料作為滲透作用的實(shí)驗(yàn)材質(zhì)。魚(yú)鰾膜究竟能否成為滲透作用的材料，這個(gè)需要在具體的研究中加以論證。

二、對(duì)于魚(yú)鰾膜作半透膜材料的適用性分析

1.從操作層面的分析

我們首先設(shè)定魚(yú)鰾膜可以成為研究滲透作用的材質(zhì)，然后，可以在實(shí)驗(yàn)中對(duì)其適用性展開(kāi)分析。首先，可以從操作層面來(lái)驗(yàn)證這一問(wèn)題。在制作實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，將魚(yú)鰾的一個(gè)氣室套在玻璃管的一端，用皮筋捆扎結(jié)實(shí)。從玻璃管的另一端導(dǎo)入50%-60%的蔗糖溶液，將魚(yú)鰾中充滿(mǎn)蔗糖液，并在玻璃管上用彩線(xiàn)繞數(shù)圈（便于移動(dòng)），作為蔗糖溶液高度標(biāo)記。用鐵架臺(tái)固定玻璃管，使魚(yú)鰾懸在裝滿(mǎn)清水的大燒杯上。從整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置的安裝中我們看到，魚(yú)鰾膜在引入這個(gè)實(shí)驗(yàn)中操作起來(lái)并沒(méi)有什么障礙。

在演示實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，將裝好蔗糖溶液的魚(yú)鰾浸入裝清水的燒杯中，玻璃管上蔗糖溶液高度標(biāo)記正好與燒杯水面平齊。大約5min-8min后，學(xué)生能觀察到蔗糖溶液液面從標(biāo)記處已經(jīng)有比較明顯的上升（1.5cm左右）。約30min后，水面上升可達(dá)6cm-8cm，隨著時(shí)間的推移，蔗糖溶液甚至從玻璃管上端管口溢出。從實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程中我們能夠非常清晰的看到，魚(yú)鰾膜完全發(fā)揮了半透膜的功效，整個(gè)滲透作用的效果也體現(xiàn)的非常明顯。

2.從科學(xué)層面的分析

魚(yú)鰾膜能否真正起到半透膜的效果，并且成為滲透作用研究的良好材料，這同樣可以從科學(xué)層面展開(kāi)分析。魚(yú)鰾的結(jié)構(gòu)是由縱橫交錯(cuò)的雙層膠原纖維組成，離開(kāi)活體以后它成為帶有許多微孔的膜狀結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于天然的分子篩結(jié)構(gòu)，只允許小分子物質(zhì)通過(guò)，蔗糖等有機(jī)物大分子不能通過(guò)，是符合我們要求的典型的半透膜。

3.從取材便捷層面的分析

我們還可以從取材便捷性的層面對(duì)于魚(yú)鰾膜作為滲透作用研究的材料的可行性展開(kāi)分析。和當(dāng)下各種常規(guī)的半透膜材質(zhì)相比，魚(yú)鰾膜的取材便捷的多，很多魚(yú)類(lèi)的魚(yú)鰾都可以使用。不僅如此，魚(yú)鰾膜的價(jià)格也較為低廉，采用這種材質(zhì)還能夠很好的降低整個(gè)實(shí)驗(yàn)的成本。

三、實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)

1.選取合適的蔗糖溶液濃度

在選取魚(yú)鰾膜作為滲透作用研究的材質(zhì)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)于蔗糖溶液的濃度要有合理的設(shè)定。透過(guò)多次實(shí)踐后我們發(fā)現(xiàn)，如果將蔗糖溶液的濃度控制在50%到60%間時(shí)，試管內(nèi)液面的上升最為明顯，實(shí)驗(yàn)的效果也最為突出。

2.操作中存在的相關(guān)問(wèn)題

在實(shí)驗(yàn)操作中也有一些需要注意的問(wèn)題，最為明顯的一個(gè)就是當(dāng)我們將魚(yú)鰾膜放入清水中后，玻璃管中蔗糖液面會(huì)有一個(gè)明顯上升，這個(gè)現(xiàn)象很容易引發(fā)學(xué)生的疑問(wèn)。這一現(xiàn)象的產(chǎn)生其實(shí)主要是由于水對(duì)于魚(yú)鰾產(chǎn)生一定壓強(qiáng)而造成的，這個(gè)現(xiàn)象也較為自然。處理這一問(wèn)題的合適方法在于，可以在魚(yú)鰾沉入清水中再次形成液面平衡后及時(shí)做一個(gè)標(biāo)記，這樣問(wèn)題就能夠得到化解。

3.對(duì)于半透膜與選擇性透過(guò)膜的區(qū)分

從前面的學(xué)習(xí)中學(xué)生已經(jīng)有了一定的背景知識(shí)，他們已經(jīng)了解了細(xì)胞是一種選擇性透過(guò)膜。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)的展開(kāi)中學(xué)生會(huì)好奇，為什么魚(yú)鰾在離開(kāi)魚(yú)體，細(xì)胞已經(jīng)死亡的前提下還能夠發(fā)揮選擇性透過(guò)的功能呢。這個(gè)問(wèn)題很值得學(xué)生探究，探究的核心就在于對(duì)于半透膜和選擇性透過(guò)膜的性能的區(qū)別。教師要讓學(xué)生明白，魚(yú)鰾在沒(méi)有生存狀態(tài)的前提下不再是選擇性透過(guò)膜，但這并不阻礙其半透膜的特征，這樣梳理后就能夠很好的化解學(xué)生的疑問(wèn)。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 陳維. “滲透現(xiàn)象”演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)[J]. 教學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn)，2006年04期.

[2] 陳維. 七種半透膜材料“滲透現(xiàn)象”的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 生物學(xué)教學(xué)，2006年08期.

（作者單位：江蘇省鹽城中學(xué)）