实验细胞大小与物质运输关系

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。

一、实验目的通过模拟实验，探究细胞大小与物质运输的关系，分析细胞表面积与体积之比（相对表面积）对物质运输效率的影响。

二、实验原理细胞表面积与体积之比（相对表面积）是影响物质运输效率的关键因素。

细胞体积越小，相对表面积越大，物质运输效率越高；细胞体积越大，相对表面积越小，物质运输效率越低。

本实验采用琼脂块模拟细胞，通过观察NaOH在琼脂块中的扩散情况，分析细胞大小与物质运输的关系。

三、实验材料1. 琼脂粉2. NaOH溶液3. 酚酞指示剂4. 烧杯5. 刀片6. 计时器7. 秒表四、实验方法1. 配制琼脂溶液：将琼脂粉溶解于适量的蒸馏水中，加入酚酞指示剂，搅拌均匀，制成一定浓度的琼脂溶液。

2. 制备琼脂块：将琼脂溶液倒入烧杯中，放入沸水浴中加热，使琼脂溶液凝固，形成不同大小的琼脂块。

3. 设置实验组：将制备好的琼脂块分为三组，分别代表细胞体积大小不同的实验组。

4. 模拟物质运输：在每组琼脂块的中央滴加一定量的NaOH溶液，观察NaOH在琼脂块中的扩散情况。

5. 测量扩散深度：在实验过程中，使用刀片将琼脂块切开，测量NaOH扩散的深度。

6. 数据处理：记录每组琼脂块中NaOH扩散的深度，计算NaOH扩散体积与琼脂块总体积之比，分析细胞大小与物质运输的关系。

五、实验结果1. NaOH在琼脂块中的扩散深度随着琼脂块体积的增大而减小。

2. NaOH扩散体积与琼脂块总体积之比随着琼脂块体积的增大而减小。

3. 细胞体积越小，相对表面积越大，物质运输效率越高；细胞体积越大，相对表面积越小，物质运输效率越低。

六、实验结论通过模拟实验，验证了细胞大小与物质运输的关系。

细胞体积越小，相对表面积越大，物质运输效率越高；细胞体积越大，相对表面积越小，物质运输效率越低。

这表明，细胞表面积与体积之比是影响物质运输效率的关键因素。

七、实验讨论1. 本实验采用琼脂块模拟细胞，通过观察NaOH在琼脂块中的扩散情况，分析了细胞大小与物质运输的关系。

【高中生物】对细胞大小与物质运输的关系实验的研究湖南省郴州市第一中学高中三年级258班彭程贺惠玲李燕玲夏培智湖南省郴州市第三中学高三10班1问题的提出关于细胞大小与物质传输之间关系的实验是将含有酚酞（边长分别为1、2和3cm）的琼脂块在NaOH溶液中浸泡10分钟，以观察NaOH扩散的深度。

实验结果表明，NaOH在不同边长的琼脂块中的扩散深度相同，约为0.5cm。

教材试图将这一模拟实验的结果迁移到细胞以解释细胞不能无限长大的原因，得出的实验结论是：(1)边长不同的琼脂块中，naoh的扩散速度一致。

(2)琼脂块的边长越大，表面积与体积之比值越小，naoh扩散的体积与整个琼脂块的体积之比值越小。

(3)通过模拟实验可以看出，细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞的物质运输效率就越低；如果细胞太大，细胞核的“负担”就会过重。

在分析和讨论实验结果时，我们有一个问题：细胞从小处生长，物质有足够的时间从细胞周围扩散到细胞中心或反向扩散到细胞周围。

如果延长实验时间，能否增加较大琼脂块的NaOH扩散体积与整个琼脂块的体积之比？琼脂块没有类似于细胞膜的边界来控制物质的进出。

教材中的实验结论强调了细胞的物质运输效率，但实验本身和教材中的实验结论并未涉及在物质运输中起关键作用的细胞膜。

模拟实验结果与细胞生命活动之间是否存在明显的平行关系？我们感到此实验的情境与结果跟活细胞及其物质运输有较大区别，模拟实验与真实的细胞生命活动之间的平行关系不够明显，难以充分说明细胞不能无限长大的主要原因，教材的实验分析不够全面、不够深刻，有待完善（当然，教材编者出于整体的编写思路，无需对一个小局部全面着力，另外，不把实验分析详细或全面表述出来也是一种编教科书的技巧，确实应该给学生留下思考、分析的空间，由教师引导学生完成实验分析）。

2.主要研究方法2．1文献法上网搜索、浏览相关资料，下载典型资料；查阅大学教材。

处理、分析获取的资料，确定研究方向和实验方案。

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。

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。

（一）相关理论知识及实验重要性“细胞大小与物质运输的关系”是人教版高中生物必修一第六章第一节中的模拟实验。

本实验是旧教材中所没有的，旧教材只是在选修微生物的代谢特点中提到了：细胞越小，则表面积与体积的比越大，细胞代谢越旺盛。

新教材要求通过亲自动手加深学生对本原理的理解以及细胞不能无限长大的原因，明白细胞分裂的必要性，并为学习细胞分裂提供理论依据。

本课时内容还与后续模块中微生物的代谢、细胞进化有着紧密联系。

该实验是高中生物学阶段第一次进行模拟实验，对于培养学生的类推等思维能力和实验探究能力有很重要的作用。

（二）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进出的关系；理解细胞越小表面积越大、越有有利于物质交换；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、情感态度与价值观培养学生合作精神、实事求是的科学态度和严谨认真的治学精神。

（三）教学重点和难点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。

）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。

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。

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。

一、实验目的：通过探究细胞大小，即细胞的表面积与体积，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。

二、实验原理：用琼脂块模拟细胞。

琼脂块越小，其表面积越大，则其与外界效换物质的表面积越大，经交换进来的物质在琼脂块中扩散的速度快；琼脂块中含有酚酞，与NaOH相遇，呈紫红色，可显示物质(NaOH)在琼脂块中的扩散速度。

三、操作步骤：操作方法注意问题解释用塑料餐刀将含酚酞的琼脂块切成三块边长分别为3cm、2cm、1cm的正方体将3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。

不要用勺子将琼脂块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。

用纸巾把它们吸干，用塑料刀把琼脂块切成两半。

仔细观察切面的.颜色变化，变成红色的部分代表NaOH扩散的深度，测量每一块上NaOH扩散后着色的浓度。

记录测量结果1.应避免NaOH与皮肤和眼睛等接触。

如泼洒出来，应立即用水冲洗泼洒处。

2.每两次操作之间必须把刀擦干1.NaOH有腐蚀性2.避免干扰实验结果根据测量结果进行计算，并将结果填在记录表中四、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的体积之比随着琼脂块的增大而减小。

五、课后讨论：细胞越大，物质运输的效率越低，所以多细胞生物体是由许多细胞而不是由少数体积更大的细胞构成的。

细胞越大，需要与外界环境交流的物质越多；但是细胞体积越大，其表面积相对越小，细胞与周围环境之间物质交流的面积相对小了，所以物质运输的效率越低。

细胞大小与物质运输的关系：1．生物体生长的原因：生物体的生长既靠细胞的生长增大细胞体积，又靠细胞的分裂增加细胞的数量。

实际上，不同动植物同类器官大小主要取决于细胞数量的多少。

2．细胞不能无限长大：(1)细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大。

(2)细胞核的控制能力制约细胞的长大。

细胞大小与物质运输的关系实验结果细胞的大小和物质运输之间的关系可是个有趣的话题哦，大家可以想象一下，细胞就像一个小小的工厂，每个细胞都有自己的任务，有的负责生产，有的负责运输，而这一切的运作可全靠细胞的大小来决定。

想象一下，如果工厂的门太小，卡车进不去，货物就没法送进来了，对吧？细胞也是一样，越大的细胞，运输的效率就越低，这就像把一辆大巴车开进一条小巷子，真是个大麻烦。

细胞内的营养物质和废物得通过细胞膜进出，而细胞膜就像工厂的门，有多大，运输的速度就有多快。

细胞的大小变化可真是有趣，科学家们发现，小细胞能迅速吸收营养，也能快速排出废物，这就好比小摊贩，忙得不可开交，来去自如。

而那些大细胞呢，虽然内部可以存储很多东西，但是它们的“运输队”却常常在慢慢悠悠地开着，货物运送效率就显得差强人意。

就像你在超市里推着购物车，车大了装的东西多，但你走得慢，那些小购物车的顾客早就结账离开了。

所以说，细胞的大小在某种程度上影响着它的生存能力，就像一个小姑娘在操场上跑得飞快，而她的哥哥却在一旁气喘吁吁。

想象一下，一个小细胞通过扩散将氧气吸收进来，它的膜就像一张网，能够迅速捕捉到空气中的氧分子。

而那些大细胞，虽然能存储大量的营养，但等着它们吸收时，往往要等得很久，这就让它们在竞争中处于劣势。

细胞运输的速度跟大小有关，可也不全是大和小的问题。

有些细胞会通过“主动运输”来加速，这就像你用力把购物车推向结账台，哪怕人多，也要争取快点完成。

而小细胞则靠“被动运输”，就像你在路边等公交车，顺其自然，慢慢来。

这种不同的运输方式，让不同大小的细胞在不同环境中有了各自的生存之道。

说到细胞的运输，还真有些“无处不在”的感觉。

咱们的身体里到处都有细胞，像小工厂一样不停地忙碌。

比如，红细胞负责运送氧气，它们个头小，灵活得很，像是操场上的小飞虫，穿梭自如。

而白细胞则稍微大一点，它们是我们的“守卫”，负责打击入侵的细菌。

这些细胞之间的大小和功能差异，让我们的身体像个庞大的机器，各个部件协同运作，缺一不可。