研究细胞大小与物质扩散的关系

实验目的

通过模拟实验,探究细胞大小与物质扩散效率的关系。

实验原理

含酚酞的琼脂块本身无色,氢氧化钠扩散到琼脂中使酚酞变红。氢氧化钠在不同大小琼脂块中的扩散深度基本相同,但块越小,变红部分占整个体积的比例越大,说明物质运输效率越高。

实验器材

• 含酚酞的琼脂块(切成边长 1 cm、2 cm、3 cm 的立方体)
• 0.1% 氢氧化钠溶液
• 烧杯
• 塑料勺
• 小刀
• 纸巾
• 直尺
• 手套、护目镜

实验步骤

1. 将三块琼脂块放入烧杯,倒入氢氧化钠溶液至浸没琼脂块
2. 浸泡约 10 分钟,期间用塑料勺不时翻动
3. 用塑料勺取出琼脂块,用纸巾吸干表面溶液
4. 沿中间切开,测量每块琼脂变红的深度
5. 计算变红部分体积占整个琼脂块体积的比例并比较

实验现象与结论

三块琼脂中氢氧化钠扩散的深度大致相同,但块越小,变红部分占总体积的比例越大。结论:细胞越小,物质扩散的效率越高,细胞大小受到物质运输效率的限制。

注意事项

• 氢氧化钠有腐蚀性,须戴手套和护目镜
• 不要用手直接接触溶液,溅到皮肤立即用大量清水冲洗
• 用小刀切琼脂时注意安全,切割方向远离手
• 实验后的废液按老师要求处理

常见问题

实验中琼脂块变红说明什么?

说明氢氧化钠已经扩散到该处,使酚酞变红,红色范围就表示物质扩散到的位置。

为什么细胞不能长得太大?

细胞越大,相对表面积越小,物质运输效率越低,难以满足细胞内部的需要。