4. 生物体内细胞代谢速率与物质扩散的速率有关。同种物质虽然在细胞中扩散的速率基本相同,但细胞大小不同,扩散的快慢会有差异.有人设计了一种模型,用于研究这一问题: 实验目的:(略) 实验材料:(略) 实验步骤: (1)用小刀将琼脂快(内含酚酞)切成三快边长分别为3cm,2cm和1cm的立方体 (2)将以上三块琼脂样品浸在0.1%NaOH溶液中,处理10分钟 (3)取出琼脂块样品,吸干浮液后,分别将每一样品切成两半,观察切面,测量每一切面上NaOH扩散的深度,记录结果并分析回答: ①请你为此研究拟定一个课题名称 。 ②该研究中所用的细胞模型是 。 ③实验中在样品中加入酚酞是为了检测NaOH在琼脂块中的扩散深度,原因是 。 ④计算得出样品有关数据如表:
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琼脂块样品 |
表面积(cm2) |
体积(cm3) |
比值(表面积:体积) |
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1号(3cm) |
54 |
27 |
2:1 |
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2号(2cm) |
24 |
8 |
3:1 |
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3号(1cm) |
6 |
1 |
6:1 |
通过上表比值分析,你得出的结论是: ,据此推测三个样品中, NaOH扩散深度依次为 。
⑤通常情况下,细胞边长小于0.1cm。根据上述研究,可以对细胞大小与物质扩散之间的关系做出合理的解释 。
解析:根据题干该实验是为了探究生物体内细胞代谢速率与物质扩散的速率有关。同种物质虽然在细胞中扩散的速率基本相同,但细胞大小不同,扩散的快慢会有差异这一原理而设计,所以实验课题拟定为“细胞大小与物质扩散快慢之间的关系的研究”。用不同体积的琼脂块来作为不同大小细胞的替代模型。用相同时间内物质扩散进入琼脂的体积与整个琼脂块的体积之比表示生物体内细胞代谢速率,而利用酚酞遇NaoH变红这一反应,测定琼脂块内变红的体积,即为该时间段内物质扩散的体积。表中数据显示琼脂块的表面积与体积之比,随着边长的增大而减小,酚酞扩散的体积与整个琼脂块的体积之比,随着琼脂块的减小而增大。实验可得出结论:细胞代谢速率与其相对表面积有关,表面积与体积之比较大者,其细胞代谢速率较高。
答案:.①细胞大小与物质扩散快慢之间的关系的研究 ②不同大小的琼脂块 ③酚酞遇NaOH变红色 ④边长越大,其表面积与体积之比越小 3号>2号>1号 ⑤当细胞的边长为0.1cm左右时,表面积与体积之比较大,物质扩散发生的快,细胞代谢效率高。