草履虫伸缩泡与运动的模型.docxVIP

草履虫的伸缩泡与运动摘要草履虫是一种原生动物，仅由单细胞构成，由细胞器完成各种生命活动，其中，伸缩泡的主要功能是排出体内的多余水分及部分代谢废物。为探究不同盐溶液中草履虫伸缩泡伸缩频率的变化，我们将草履虫分别放入蒸馏水、0.10%、0.30%、0.50%、0.70%、0.90%的NaCl溶液中，通过计数草履虫两个伸缩泡每分钟内伸缩次数得到结论：随盐溶液浓度增大，草履虫伸缩泡伸缩频率先增大，然后逐渐减小。并且通过计算草履虫伸缩泡最大体积和伸缩频率，得到草履虫的排泄量。利用湍流模型估计草履虫的运动速度，?找到草履虫相对运动速度较快的原因。 关键字：草履虫；伸缩泡；伸缩频率；溶液浓度；草履虫的运动的湍流模型；伸缩泡的体积模型? 1题目来源及选题依据伸缩泡的数目和形态随种类而异。鞭毛虫的伸缩泡在细胞中一般都有固定的位置。衣藻有两个伸缩饱,并列于细胞前端鞭毛基部。眼虫有一个伸缩泡,位于身体前端的储蓄泡下侧,伸缩泡的周围有许多次级小泡。当伸缩泡将内含物排人储蓄泡后,小泡膨大融合而形成新的伸缩泡.除多小核草履虫外,其他各种草履虫都具有两个伸缩泡,身体前后各一个,位于身体背面,外质之下。两个伸缩泡的收缩常交替进行:即一个收缩时,另一个舒张。伸缩泡是由一个直径可达10微米的储液泡和7条左右放射排列的收集管组成的。收集管一直伸人到细胞的内质中,收集细胞质中的液体,送入储液泡中,然后储液泡收缩,把液体从排泄孔排出体外。2实验操作过程2.1?材料? 实验所需溶液：蒸馏水、0.1%NaCl溶液、0.3%NaCl溶液、0.5%NaCl溶液、0.9%NaCl溶液? 实验器材：光学显微镜、载玻片、盖玻片、棉花、牙签、镊子?实验所需原材料：草履虫?2.2?方法? (1)取一干净的载玻片，在载玻片上滴取一小滴蒸馏水；?(2)用牙签取少量草履虫培养液中的黏状物在蒸馏水中轻蘸4～5次；?(3)撕取少量棉花纤维，轻放在液滴之上；?(4)取一干净的盖玻片，从一侧轻轻盖上，轻压盖玻片，并用吸水纸吸取多去的液体；?(5)把载玻片放在显微镜下，调节粗准焦螺旋，用低倍镜在视野下找到适合的像，转动转换器，调至高倍镜，调节细准焦螺旋至物象清晰；?(6)计时两分钟，对时间段内的某一草履虫伸缩泡伸缩次数进行计数;?(7)重复(5)(6)步骤2次;? (8)依次换取原液、0.1%NaCl溶液、0.3%NaCl溶液、0.5%NaCl溶液、0.9%NaCl溶液，依次进行(5)(6)(7)步骤。3实验数据统计与建模分析3.1测量草履虫伸缩泡伸缩频率浓度组别蒸馏水0.1%0.3%0.5%0.7%0.9%次/min6894.670.90.053.2测量伸缩泡的体积与排泄量将伸缩泡近似看作圆球体模型（此模型中伸缩泡并不是标准球体，而是根据藻类细胞体积计算经验得出的近似模型），在显微镜图像分析软件软件MIE3.1上，测量出最长轴的长度为120um,由伸缩泡近似体积计算公式v=(π/6) a^3计算得出伸缩泡体积为 1.1310e+005 um在0.3%的食盐水中，草履虫的伸缩频率为9次/min，而根据伸缩泡最大体积与脉动频率的乘积来推算排泄量，得出草履虫的排泄量为 1.0179e+006 um/min。3.3定性判断伸缩泡排出液体和草履虫纤毛运动的相对速率当流速很小时，流体分层流动，互不混合，称为层流，也称为稳流或片流[1]? ；逐渐增加流速，流体的流线开始出现波浪状的摆动，摆动的频率及振幅随流速的增加而增加，此种流况称为过渡流；当流速增加到很大时，流线不再清楚可辨，在流场中有许多小漩涡，层流被破坏，相邻流层间不但有滑动，还有混合，从而形成湍流，又称为乱流、紊流或扰流。如图为层流和湍流的区别。在自然界中，我们常遇到流体作湍流，如江河急流、空气流动、烟囱排烟等都是湍流。草履虫伸缩泡排出多余水分及部分代谢废物，因为排泄量较大（这里是与自身体积相对的相对排泄量），排泄与自体体积相等的液体所需要的时间，淡水种类为40—50分钟。所以建立湍流模型来估计草履虫伸缩泡排出液体的动能。用一个大小为Fo的力去推动物体，如果物体的阻力系数最级为1，则得到的雷诺数最级也是1,这是很低的雷诺数，对于大物体，这个运动是很慢的.但是对于很小的物体，由于a很小，U可以相当大，运动是相当快的.例如细菌的尺度。一般为10微米，其每秒游动的距离可以达到身长的10倍甚至100倍.对于小雷诺数流动，与加速度有关的惯性力是微不足道的，可以略去.所以按照牛顿第一定律，一个靠自身推进而运动的物体其合力和合力矩要等于零，运动是由推力和粘性阻力的平衡来决定的.由上面这样一个简单的分析我们就可以理解到伤风和其它一些疾病的传染是很快的，因为细菌在空气中和水中的运动速度很快.在湍流模型中，我们可以得出这样的结论。包括草履虫在内的很多微生物的相对运动速度（