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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