探究细胞大小与物质运输的关系
细胞大小与物质运输的关系
细胞大小与物质运输的关系
细胞小，物质运输速率快，细胞大，物质运输速率慢。
细胞运输主要是细胞与环境间的物质交换，包括细胞对营养物质的吸取、原材料的摄取和代谢废物的消除及产物的分泌。
似细胞从血液中吸取葡萄糖以及细胞质膜上的离子泵将Na+泵出、将K+泵入细胞都属于这种运输范围。
扩展资料
细胞运输
不同的'细胞大小会有不同的相对表面积（表面积/体积），而相对表面积会影响到物质的运输速率，即细胞体积小相对表面积大，物质运输速率快；而细胞体积大相对表面积反而小，物质运输速率也就慢了。
这也是大多数细胞的面积都是比较小的原因，除此以外，细胞核内遗传物质的量有限也决定了细胞不能太大。
细胞大小与物质运输的关系实验
细胞大小与物质运输的关系实验（一）实验原理1．含有酚酞的琼脂块遇到NaOH，酚酞变红色。
主要利用酚酞与碱性溶液变红的特性。
2．NaOH在琼脂块中扩散的速度相同,在相同时间内，NaOH扩散的深度(或琼脂块变红的体积)与琼脂块的总体积的比值可以反映NaOH在琼脂块中扩散的效率。
此过程可模拟细胞大小与物质运输效率的关系。
（二）主要实验材料1．材料：3cm×3cm×6cm的含有酚酞的琼脂块（琼脂由琼脂糖（Agarose）和琼脂果（Agaropectin）两部分组成。
琼脂在食品工业的应用中具有一种极其有用的独特性质。
其特点：具有凝固性、稳定性，能与一些物质如酚酞形成络合物等物理化学性质，可用作增稠剂、凝固剂、悬浮剂、乳化剂、保鲜剂和稳定剂。
）、塑料餐刀、防护手套、塑料勺、纸巾、烧杯。
2．药品：质量分数为0.1%的NaOH溶液。
三）方法与步骤O→搅拌煮沸，冷却、凝固前加1g酚酞，搅拌1．酚酞琼脂块的制备：30g琼脂＋1LH2混合→倒入浅盘→固化后切成3cm × 3 cm × 6cm的小块。
2．制备不同体积的正方体琼脂块，用餐刀切成边长分别为3cm、2cm、1cm的正方体小块。
将上述3块琼脂放入烧杯，加入NaOH溶液，淹没琼脂块，浸泡10 min，注意搅拌。
3．测量并记录：取出琼脂块，用餐刀沿中轴线切为两半并测量每块琼脂块上NaOH扩散的深度,做好记录。
4．分析结果，得出结论。
实验数据需计算表面积S（cm2）和模拟细胞的体积V（cm3），用S∕V的比值，表示相对表面积的大小。
（四）注意事项1．实验步骤2中应防止勺子破坏琼脂块的表面。
2．分割琼脂块之前，应用纸巾吸干NaOH溶液。
3．每次切割之前必须把刀擦干。
4．在实验开始之前，要求每位学生穿好实验服，戴好护目镜和防护手套，以防止实验过程中药品飞溅，伤及眼睛和皮肤。
5．酚酞易引起过敏反应，准备实验材料时最好戴橡皮手套。
6．为了保证实验的严谨性，在放有琼脂块的三个烧杯内同时加入等量的NaOH溶液，在相同的“扩散”时间后，将琼脂块一齐取出。
实验细胞大小与物质运输的关系教学设计
实验：细胞大小与物质运输的关系教学设计河南省焦作市第四中学陈乐乐各位评委、各位老师：大家好;我说课的题目是实验：细胞大小与物质运输的关系..我将从以下五个方面阐述我的教学设计..一、实验内容设计一教材分析本课题在教材中的位置、内容和作用：细胞大小与物质运输的关系是必修1第6章第1节“细胞的增殖”中的实验课题..教材运用类似模型模拟细胞进行物质运输;探讨细胞不能无限长大的原因..通过本实验的学习;促进学生体会科学探究的思维过程和方法;培养学生严谨科学的态度和精神..二教学策略分析教材实验方案不足之处与提出改进后的实验方案（三）教学重难点教学重点：实验改进思路的提出及改进方案的确立..教学难点：改进思路的提出及实验过程二、实验教学目标1.知识目标：理解细胞表面积与体积的关系;以及细胞大小与物质运输效率的关系..2.能力目标：提高分析问题和解决问题的能力..提高运用数学、物理方法处理和分析实验数据的能力3.情感目标：养成质疑、求实、创新及勇于实践的科学精神和科学态度..三、实验方法设计依据新课程理念;结合教学目标;为突破重难点;确立教法与学法：教法：合作讨论、启发式点拨、对比研究等学法：实验法为主体、融合讨论法、比较法、归纳法四．教学过程设计教学过程分六个环节;其中确立方案实施实验是重要环节..一问题导入针对教材方案：含酚酞的琼脂块放入0.1％NaOH 溶液中浸泡10分钟;观察NaOH扩散的深度..提出三个问题让学生思考..问题：1.教材方案中用什么模拟细胞2.用什么模拟被细胞吸收的物质3.如何确认物质扩散的深度目的：弄清楚实验目的;实验原理的基础上开展实验..理解实验原理;为后面改进思路的提出作铺垫..二教材方案分析：该实验用含酚酞的琼脂块模拟细胞; 用 NaOH 溶液模拟被细胞吸收的物质..由于酚酞遇 NaOH 变红; 可通过观察琼脂块由无色变成粉红色;了解 NaOH 分子扩散进入琼脂块的过程..测量 NaOH 分子扩散进琼脂块的深度;并计算在相同时间内NaOH 扩散进入琼脂块的体积与琼脂块的总体积之比;从而反映细胞物质运输的效率..但由于 NaOH 有腐蚀性;不少学生在实验操作中很紧张;怕 NaOH 溅到皮肤上;进而影响实验顺利进行..三针对问题;提出改进思路因此;在新课标倡导探究性学习理念的指导下;完成课本模拟实验后;引导学生对该实验进行反思：能否对本实验进行改进;利用易获得且更安全的实验材料和试剂; 确保探究实验安全、顺利、高效地开展.. 教师启发点拨;师生通过共同讨论、调查文献、归纳出一系列改进方案..四确立改进方案并实施经过多次预实验摸索;并选择更为安全;更为有效的试剂;最终确立改进后的实验方案：①用马铃薯块代替琼脂块;用碘－碘化钾溶液替代NaOH 溶液;节约实验成本;无腐蚀性;降低实验风险;保护实验者..②利用豆腐块代替琼脂块;用红墨水代替NaOH 溶液;豆腐成本低廉;韧性好;翻动时不易损伤;可从市场上直接购买; 取材容易;成本低..1.实验前的准备：材料用具马铃薯、豆腐、碘-碘化钾溶液碘化钾 15 g；蒸馏水 500 mL；碘 5 g、红墨水、烧杯、天平、酒精灯、塑料勺、吸水纸、毫米尺、小刀、一次性手套等..2.实验操作：马铃薯部分1将马铃薯切成边长分别为1 cm、2 cm、3 cm 的小块2最初学生把生的马铃薯块放入碘-碘化钾溶液中;发现只有薯块外面变成蓝色;而切面上无颜色变化.. 在教师的启发点拨下;学生发现是因为马铃薯的活细胞膜具有选择透过性; 阻止了碘/碘离子进入细胞;故切面上不会出现蓝色反应.. 将马铃薯块放入热水中并用酒精灯加热处理; 再进行上述实验..320 min 以后;用塑料勺将马铃薯块从碘液中取出;用吸水纸将其吸干;然后从中间切成两半;观察切面; 用毫米尺测量每块土豆块上碘扩散的深度; 观察碘扩散进去的深度是否一致..记录深度;并在表格上填写相关数据.. 图片豆腐块部分 1将豆腐切成边长分别为1 cm、2 cm、3 cm 的小块..2将豆腐块放入红墨水中 20 min 以后;用塑料勺将豆腐块从红墨水中取出;用吸水纸吸干;然后从中间切成两半;观察切面;用毫米尺测量每块豆腐块上红墨水扩散的深度;记录并分析数据..图片3.结果展示：测量、记录后;处理数据;小组间交流展示..引导学生根据表格数据讨论总结;得出实验结论..表格及数据如下：表1：表2：表3：4：表越小;物质扩散体积/马铃薯块豆腐块体积比就越小实验结论:细胞体积越大;相对表面积越小;细胞的物质运输效率就越低;所以;细胞不能无限长大..4.交流评价：同学们就改进后的实验方案与教材实验比较;评价;亲自体会改进方案获得良好实验效果的喜悦..马铃薯、豆腐、红墨水来自生活;学生认识到生活中处处可以获取实验材料..五课堂小结师生共同归纳总结改进方案中的创新要点：1.实验原理的改进2.实验材料和试剂的改进目的：让学生体会到实验改进的一般思路..实验目的不变;实验材料、实验试剂、实验原理是否可改促进学生实验创新技能的提升..六课堂延伸由于本实验利用了有颜色的反应确认物质扩散的深度;学生联想到三大有机物的检测实验..提出方案：豆腐块放在双缩脲试剂中观察;很遗憾;该实验失败了;因为紫色络合物溶于水;豆腐块慢慢变软被分解了图片..五．教学反思和自我评价1.在一系列探究活动中;“动手”+“动眼”+“动脑”+“动口”多角度达成本节课的教学目标..很好地锻炼了学生分析问题和解决问题的能力;实验操作技能和实验创新能力均得以提升..2.学生学会从生活中发现可以利用的生物学实验材料;增强了实验的实用性;拉近了生物学实验与生活的距离..3.实践的重要性..为达到最佳实验效果;课前我带领兴趣小组进行了多次操作..本实验中：碘—碘化钾溶液的浓度、用量；马铃薯块实验前的加热与否；扩散的时间等多种因素都会影响到实验效果..以上是我的说课内容;各位评委老师辛苦了;谢谢大家。
探究《细胞大小与物质运输的关系》创新实验设计方案
探究《细胞大小与物质运输的关系》创新实验设计方案1.实验在教材中的地位和作用“细胞大小与物质运输的关系”是高中生物苏教版必修一第五章“细胞增殖”内容的一个实验，通过本实验形象的说明了“细胞不能无限长大”的一个重要原因是：细胞相对表面积的限制。
学生通过模拟实验将微观细胞实体化、直观化，借助数学模型理解细胞不能无限长大的原因，对后面学习细胞的增殖、分化、衰老等有着非常重要的意义。
1.实验原型与不足：1.实验原型：原实验取三块边长分别为3cm、2cm、1cm的正方体琼脂块，模拟体积不同细胞，将其放在加入NaOH溶液的烧杯中淹没浸泡10min, 由于琼脂块内含有酚酞，物质在细胞中扩散速率是一定的，NaOH溶液通过渗透作用进入琼脂块会使其呈现紫红色，可依据颜色向内扩散的深度模拟这三个“细胞”中物质扩散效率，从而解释了细胞不能无限长大是的原因之一是细胞体积大小影响了物质运输效率。
实验结果：琼脂块越小，相对表面积（表面积∕ 体积）越大，物质在琼脂块中扩散的相对速率越大。
1.实验原型的不足之处该试验虽然能模拟出预期的实验效果，但存在以下不足：1.制作含有酚酞的琼脂块相对复杂，耗费时间，NaOH溶液有腐蚀性、操作时有安全隐患。
2.实验现象并不明显直观，用琼脂块模拟细胞不能体现细胞膜的结构，同时不能观察到物质进出细胞的动态过程。
1.实验的改进与创新1.实验改进针对实验原型中不足之处（1），进行材料的改进:用浅色凉粉替代琼脂块，用稀释后的红墨水替代NaOH溶液。
改进后取材方便，操作简单，现在现象明显。
1.实验创新课堂教学过程中有同学提出问题：能否模拟物质出细胞的过程呢？能否依据流出“细胞”物质的体积与原细胞体积的比值来解释细胞大小与物质运输效率的关系？师生通过讨论实践，将原实验模型进行如下创新：新实验研究物质进出细胞的当时从原来的进去细胞改为研究物质出细胞，模拟细胞的材料由加入酚酞不同体积的琼脂块改为不同体积得塑料瓶。
实验三 探究细胞大小与物质运输的关系
实验三探究细胞大小与物质运输的关系一、实验目的：通过探究细胞大小与物质运输效率之间的关系，理解细胞不能无限长大的原因。
二、实验原理：在一定的环境下，固定浓度的电解质溶液电导率不变。
琼脂块可以吸附溶液中的小分子和离子，从而降低溶液的电导率。
用总体积相同，块数不同的琼脂块（块数越多，表面积越大）模拟大小不同的细胞，琼脂块与电解质溶液混合后电导率变化的快慢反应了物质运输的效率。
三、实验器材及试剂：数据采集器，电导率传感器，100ml烧杯三只，250 ml烧杯，0.5％Nacl溶液，琼脂，酒精灯，三脚架，石棉网，蒸馏水，小刀，玻璃棒，鱼型模具。
四、实验过程及数据分析：1.制作琼脂块：称取2g琼脂，量取100ml蒸馏水倒入250ml烧杯，将水煮沸后加入琼脂，不断搅拌，直至琼脂完全熔化。
将琼脂倒入4个鱼型模具3cm的槽内冷却，凝固后倒出成4个3cm*3cm的琼脂块。
2. 连接计算机、数据采集器及电导率传感器，打开计算机，进入V6.5实验软件系统。
点击“通用软件”，系统自动识别所接入的传感器，并显示电导率值。
3. 将电导率传感器电极置于盛有50 ml 0.5％Nacl溶液的烧杯中，使电导率传感器电极前端玻璃环浸没在液面以下。
添加“时间—电导率”图线，记录一段时间后将图线锁定并作为对照实验。
（应为一条水平的直线）4.将两块琼脂块放入盛有50 ml 0.5％Nacl溶液的烧杯中，将电导率传感器电极放入烧杯中。
添加“时间—电导率”图线，实验过程中用玻璃棒轻轻搅动烧杯中的琼脂块。
记录一段时间后将图线锁定。
（应为与对照图线同一起点的一条向下的曲线）5.将两块琼脂块用小刀切成0.5cm*0.5cm的小块后放入盛有50 ml 0.5％Nacl溶液的烧杯中，重复实验步骤4，得到实验曲线。
（此图线向下倾斜的斜率要比步骤4的要大）五、实验结论：通过模拟实验可以看出，细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞物质运输效率就越低。
细胞表面积与体积的关系限制了细胞的过大生长。
实验 探究细胞大小
细胞大小与物质运输的关系
讨论 直径： 20μm 相对表面积（表面积/体积）=0.3 直径： 30μm 相对表面积（表面积/体积）=0.2 细胞通过细胞表面的细胞膜与外界进行物质交换.随 着细胞体积的变大,其相对表面积就越小,这对细胞代 谢是不利的.因为细胞与外界环境的物质交换（如吸 收,排泄,分泌,扩散等）,都是通过细胞表面的细胞膜 进行的,细胞体积越大,单位体积内细胞膜内外的物质 交换减少,降低细胞代谢效率,表面积与体积之比越小, 对细胞生存越不利
细胞在相同时 间、相同体积 内，适当小的 情况物质交换 效率高，有利 于细胞长存
细胞表面积与体积的关系 限制了细胞的长大
限制细胞长大的因素
还有哪些呢？
讨论：个体较大的单细胞原生动物有的会出现 两个细胞核？细胞质内出现伸缩泡呢？
原生动物细胞中的伸缩泡就是增大膜表面积与 体积的比；像草履虫这样个体较大的细胞有两 个细胞核，就是保证正常的核质比。
结论：相对表面积越大物质运输的效率愈高
表面 体积/cm3 相对表面积 （表面积 扩散效率 细胞的 积/cm2 /体积） （运输效率） 直径/um 3 4/3πr 4πr2 3/r
20 30
1256 逐 4187
渐 增 2826 大14130
细胞大小与物质运输的关系实验课说课稿
细胞大小与物质运输的关系实验课说课稿蕲春三中张叶存一、说教材1、教学内容的地位与作用“细胞大小与物质运输的关系”是人教版普通高中课程标准实验教科书《生物必修1 分子与细胞》第6章“细胞的生命历程”中的第一节“细胞增殖”中的一个实验。
把本实验安排在“细胞通过分裂进行增殖”内容之前，目的在于先让学生通过探究，知道细胞不能无限长大的原因，明白细胞分裂的必要性，再来学习细胞增殖的方式，体现知识的系统性。
本课时内容还与后续模块中微生物的代谢等有着紧密联系。
2、教学目标（1）知识目标①理解细胞表面积与体积的关系，以及细胞大小与物质进出的关系；②理解细胞越小表面积越大、越有有利于物质交换；③概述细胞不能无限长大的原因。
（2）能力目标学会用数据、表格分析问题。
（3）情感态度与价值观①培养学生合作精神；②培养学生实事求是的科学态度和严谨认真的学习精神3、教学重点、难点，以及确定的依据重点：探究细胞大小与物质运输的关系。
这是本实验要探究的主题，通过探究得出“细胞不能无限长大”的原理。
难点：利用模型探究细胞表面积与体积的关系；理解细胞越小相对表面积越大、越有利于物质交换的原理。
由于客观条件的限制，只能进行模拟实验，要借助逻辑推理和想象、迁移才能得出合乎事实规律的认识。
4、教材处理根据教材的中难点，学生的实际情况，以及多媒体课件传递信息量的特点，这部分内容安排一个课时。
二、说教法这节课的主要教法有“情景唤起法”和“问题探究法”。
（1）情景唤起法：从学生熟悉的生活例子和经验出发，将感性直观的认识上升为理论知识。
（2）问题探究法：以问题（任务）驱动学生学习，每一阶段的学习都以问题引出，引导学生自主、探究和合作，体现老师主导、学生主体的教学理念。
三、说学法这节课里设计的学法有联想迁移法、直观图表法、例证归纳法和合作探究法四种。
（1）联想迁移法：运用联想把模拟实验结果迁移至真实的细胞。
（2）直观图表法：用数学的方法分析和处理数据，并以坐标图的形式表达出来，化繁为简，帮助理解、方便记忆。
细胞大小与物质运输的关系实验原理
细胞大小与物质运输的关系实验原理
原理：细胞不能无限长大；细胞越小表面积越大、越有利于物质交换。
细胞运输主要是细胞与环境间的物质交换，包括细胞对营养物质的吸收、原材料的摄取和代谢废物的排除及产物的分泌。
探究细胞大小与物质运输关系的实验原理不包括（）
A.酚酞遇到NaOH呈现红色
B.以琼脂块的大小表示细胞大小
C.以NaOH溶液在琼脂块中的扩散深度表示吸收速度
D.以NaOH溶液在琼脂块中的扩散体积比表示吸收速度
答案：C。
解：A、本实验原理是NaOH和酚酞相遇，呈紫红色，A正确；
B、以琼脂块的大小表示细胞大小，B正确；
C、以NaOH溶液在琼脂块中的扩散体积比表示吸收速度，C错误；
D、含酚酞的琼酯遇到NaOH会呈现紫色，通过测量NaOH向琼脂块内扩散的深度计算出NaOH扩散的体积，扩散体积比表示吸收速度，D正确。
细胞大小与物质运输的关系
①重点：探究细胞大小与物质运输的关系。
（依据：这是本实验要探究的主题，通过探究得出“细胞不能无限长大”的原理。
）
②难点：利用模型探究细胞表面积与体积的关系；理解细胞越小表面积越大、越有利于物质交换的原理。
（依据：由于客观条件的限制，只能进行模拟实验，要借助逻辑推理和想象、迁移才能得出合乎事实规律的认识。
）
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细胞为什么不能 通过探究细胞大小,即细胞的表面 无限制的增大 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。
材料用具
3cm×3cm×6cm的含酚酞的琼脂 块。塑料餐刀，防护手套，毫米尺， 塑料勺，纸巾，烧杯。质量分数为 0.1%的NaOH溶液。
方法步骤
用塑料餐刀将琼脂块切成三块边长分别为3cm、 2cm、1cm的正方体 将三块琼脂块放在烧杯内，加入NaOH溶液，将琼 脂块淹没，浸泡10min。用塑料勺不时翻动琼脂块。 注意：每两次操作之
实验结论
琼脂块的表面积与体积之比随着琼脂块的 增大而减小； NaOH扩散的体积与整个琼脂 块体积之比随着琼脂块的增大而减小 细胞的相对表面积越大，物质运输效率 越高 细胞表面积与体积的关系限制了细胞的 长大——细胞不能无限增大的原因
production
久 违 丶 漠
注意：不要用勺子将琼脂块 间必须把刀擦干 切开或挖动其表面
戴上手套，用塑料勺将琼脂块从NaOH溶液中取出， 用纸巾把它们擦干，用塑料刀把琼脂块切成两半。观 察切面，测量每一块上NaOH扩散的深度。纪录测量 结果。
分析讨论
有什么证据说明NaOH扩散进琼脂块？ 琼脂块——含酚酞。酚酞遇NaOH显紫红 色。看琼脂块中的颜色变化，即可知道 NaOH的扩散效果
NaOH扩散进琼脂块的速率是否相同？ 为什么？ 相同时间内,NaOH在每一琼脂块内扩散的 深度基本相同,说明NaOH在每一琼脂块内 扩散的速率是相同的
你认为细胞生长到一定程度时,采取什么办法可保证 细胞代谢需要呢？ 细胞生长到一定程度,将停止生长,转而进行细胞的分 裂,这外,限制细胞长大的因素还有？ 有核质比(细胞核与细胞质的体积比),外界的温度和营 养物质的供应等条件