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1、细胞大小与物质运输的关系 一、实验背景资料 学生通过探究细胞大小，即细胞表面积与体积之比与物质运输效率之间的关系， 探讨细胞不能无限长大的原因。但由于细胞太小，即使在显微镜下，也不方便 观察物质运输的过程，不能方便的得出细胞大小与物质运输的关系。因此，可 以利用模拟实验代替实物实验。用含酚酞琼脂块模拟细胞，NaOH模拟细胞运输 的物质，是操作简单方便，也能正确得出细胞大小与物质运输的关系。 二、实验原理 本实验用琼脂块 (内含酚酞试液 )模拟细胞，用 NaOH模拟被细胞吸收的物质，利 用分子的扩散来模拟细胞的物质交换，利用颜色的反映来确认物质扩散的深度。 当 NaOH与含有酚酞的琼脂块相遇时，
2、 其中的酚酞就会变成紫红色。 从琼脂块的 颜色变化情况就能反映NaOH扩散进入琼脂块的深度。 通过计算在相同时间内物 质扩散的体积与总体积之比，可得知细胞表面积、体积之比与细胞代谢、物质 运输效率之间的关系，进而理解细胞不能无限长大的原因。 酚酞遇 NaOH 变色的原理：酚酞是一种有机弱酸，它在酸性溶液中，H+浓度较 高时，形成无色分子。但随着溶液中H+浓度的减小， OH-浓度的增大，酚酞结 构发生改变，并进一步电离成红色离子。从离解平衡式可以看出，当溶液由酸性变化到碱性，平衡向右方移动，酚酞由 酸式色转变为碱式色，溶液由无色变成红色；反之，由红色变成无色。这个转 变过程是一个可逆过程，如果溶
3、液中H+浓度增加，上述平衡向反方向移动，酚 酞又变成了无色分子。 因此，酚酞在酸性溶液里呈无色， 当溶液中 H+浓度降低， OH-浓度升高时呈红色。酚酞的变色范围是pH 8.010.0。 三、实验材料及器具 1.实验材料 （一） 3x3x6的含酚酞的琼脂块。 制作方法：称取9.75g琼脂置于 500ml 蒸馏水中，加热使其融化。称取0.15 克 酚酞置于 33 毫升 95%乙醇溶液中，待琼脂温度降为80 度时量取 16.5ml 酚酞试 剂加入，璃棒搅拌均匀。将含酚酞的琼脂冷却到60 度时倒入烧杯中， 在室温下， 琼脂冷却后即可。 2.实验药品 （一） 质量分数为 0.1%的 NaOH溶液 配制
4、方法：准确称取 0.5g的 NaOH固体； 将 NaOH固体加入烧杯中， 加入 499.5ml 蒸馏水。蒸馏水不能一次加完。 待 NaOH 固体完全溶解后，把其转入试剂瓶中，并且用2 步中剩余的蒸 馏水洗玻璃棒和烧杯，洗三次，将蒸馏水全部用完，并把每次洗后的溶液也转 入瓶中。 贴上标签，塞上瓶塞。将溶液摇匀，备用。（二） 95%的乙醇溶液 用途：酚酞为白色或微带黄色的细小晶体，难溶于水而易溶于酒精。因此通常 把酚酞配制成酒精溶液使用。 （三）酚酞试剂 配制方法：称取 0.15g酚酞于烧杯中，再用量筒量取33ml95%乙醇溶液，充分溶 解。 （具体步骤参照0.1%NaOH溶液的配制步骤） 3.实
5、验仪器 （一）制作琼脂块：电子天平、电炉、玻璃棒、500ml 烧杯、 50ml 量筒 （二）配制 0.1%的 NaOH：电子天平、 500ml烧杯、 200ml 量筒、 10ml 量筒、玻璃棒、 试剂瓶。 （三）配制酚酞试剂： 50ml烧杯、50ml 量筒、电子天平、玻璃棒、试剂瓶。（四） 正式实验： 毫米尺（ 5） ：切琼脂块时使用 塑料刀（ 5） ：切琼脂块时使用 塑料勺（ 5） ：翻动琼脂块时利用餐巾纸（若干）：吸水防护手套（若干） 250ml烧杯（ 4） 琼脂块模具：制作琼脂块时使用电子天平：称量NaOH固体 四、实验步骤 （1）用塑料刀 (解剖刀 )把琼脂块切成三块边长分别为3 cm
6、、2 cm和 1 cmc的立 方体。 （2）把 3 块立方体琼脂块放在烧杯内，加入NaOH溶液将琼脂块淹没，用塑料 勺不时翻动琼脂块10 min。 （3）10 min后戴上手套，用塑料勺把琼脂块从NaOH溶液中取出来，用餐巾纸 把它们吸干。没干之前不要接触它们， 以免在后面的操作中， 琼脂块表面的 NaOH 溶液从切口流进去。再用塑料刀把每一个琼脂块沿两条平行切面切成三块。 （4）取中间那块观察切面，测量每一种琼脂块上NaOH 扩散的深度。 （5）把 实验结果记录在下表中。 （5）整理桌面，离开实验室。 注：相对表面积 =表面积 (数值)/体积（数值） NaOH的扩散速率 =NaOH扩散的体积 / 琼脂块体积 五、替代的实验方法 由于 NaOH属于强碱，有一定的腐蚀性， 再加上用量较大， 给实验带来一定的危 险性，在分组实验时学生可能会有较大的心理压力，不利于完成实验。所以可 以找一些相对安全的实验材料和试剂来代替。高一 （ 13） 班 钟紫榆
