Question

生物體的生長既靠細胞的生長又靠細胞的分裂．細胞表面積與體積的關系限制了細胞的長大．
Ⅰ．通過下面的實驗，探究細胞大小與物質運輸的關系．
實驗過程：將三個邊長分別為1m、2cm、3cm含有酚酞的瓊脂塊，浸泡NaOH溶液后取出，切成兩半，每塊NaOH擴散的深度如圖中陰影所示，實驗結果如表格中所示：

瓊脂的邊長 （cm）	比值 （表面積/體積）	NaOH擴散深度 （cm/邊）	比值 NaOH擴散的體積/整個瓊脂塊體積
1	6	0.5	X
2	3	0.5	Y
3	2	0.5	Z

（1）根據實驗結果可知，NaOH在每一瓊脂塊內擴散的速率是

 

．
（2）根據相同時間內，

 

之比可以反映出物質運輸效率．由此可以推論：細胞體積越大，

 

．
（3）除此以外，限制細胞長大的因素還有

 

．
Ⅱ．細胞分裂是細胞生長過程中保持足夠表面積，維持一定的生長速率的重要過程．
某學生用高倍顯微鏡取樣觀察洋蔥根尖細胞有絲分裂的某個切片，并統計各時期的細胞數量．各時期細胞數記錄在下表中，請回答下列問題．

細胞周期階段		樣本1	樣本2	樣本3	總數
間期		Ml	M2	M3	M
	前期	Al	A2	A3	A
分 裂	中期	B1	B2	B3	B
	后期	CI	C2	C3	C
期	末期	Dl	D2	D3	D
計數細胞的總數					N

若該實驗的目的是為了研究細胞周期中每個時期分別所經歷的時間長短，請分析：
（4）表中的樣本1、樣本2、樣本3具體是指

 

．
（5）洋蔥根尖細胞的一個細胞周期大約720分鐘．則分裂間期所需要的時間t可用數學模型t=

 

表示．

Answer 1

考點：探究細胞表面積與體積的關系,細胞周期的概念

專題：

分析：該實驗的目的是通過探究細胞表面積與體積之比，與物質運輸速率之間的關系，探討細胞不能無限長大的原因；實驗中測量不同大小的瓊脂塊上NaOH擴散的深度相同；通過模擬實驗可看出，細胞體積越小，其相對表面積越大，細胞的物質運輸效率就越高；實驗所用的瓊脂小塊上含有酚酞，NaOH和酚酞相遇，呈紫紅色．

解答： 解：（1）根據表格中的數據可知：瓊脂的邊長不等，表面積/體積的比值不同，但NaOH擴散深度卻相等，都是0.5cm，說明NaOH在每一瓊脂塊內擴散的速率是相同的．
（2）根據相同時間內，NaOH擴散的體積與整個瓊脂塊體積之比可以反映出物質運輸效率．由此可以推論：細胞體積越大，相對表面積越小，細胞的物質運輸的效率越低．
（3）細胞體積越大，其相對表面積越小，細胞的物質運輸的效率就越低，所以細胞表面積與體積的關系限制了細胞的長大．此外，細胞核中DNA不會隨著細胞體積的擴大而增加，細胞過大會導致核無法控制細胞代謝．
（4）表格給出的實驗統計結果，是學生在三個不同視野下的結果．
（5）根據細胞周期的概念，結合表中數據，所以分裂間期所需要的時間為（M/N）×720（分鐘）．
故答案為：
（1）相同的 
（2）NaOH擴散的體積與整個瓊脂塊體積   相對表面積越小，細胞的物質運輸的效率越低
（3）細胞核中DNA不會隨著細胞體積的擴大而增加
（4）三個不同視野中的細胞
（5）（M/N）×720 （分鐘）

點評：本題綜合考查細胞大小與物質運輸的關系、觀察植物細胞的有絲分裂等相關知識，意在考查學生理解所學知識的要點、識圖分析能力和綜合運用所學知識分析問題的能力，具備設計簡單生物學實驗的能力，并能對實驗現象和結果進行解釋、分析的能力．難度較大，綜合性強．考查學生對實驗的掌握及其評價，要求學生不僅知識是什么，還要知道為什么，同時要具備科學實驗和建立數學模型的能力．