Question

（10分）下列是某生物興趣小組的一個(gè)問(wèn)題探究實(shí)例：

1925年，高特和戈來(lái)格爾用丙酮提取出細(xì)胞膜上的磷脂，并將它在空氣和水的界面上鋪成單分子層，發(fā)現(xiàn)這個(gè)單分子層的面積相當(dāng)于原來(lái)紅細(xì)胞表面積的2倍。據(jù)此，學(xué)生得出了細(xì)胞膜是由連續(xù)的兩層磷脂分子組成的推論。

細(xì)胞膜上的磷脂分子應(yīng)該怎么排列呢？

背景知識(shí)：磷脂分子的頭部親水，尾部疏水（圖-1）

如果把一滴油滴在水面上，形成“——水”界面，“油——水”界面上磷脂分子的排列是什么樣的呢？（結(jié)果如圖-2）

如果把一滴油滴在水面上，再高速振蕩，形成油水乳液，油水乳液中磷脂小滴的結(jié)構(gòu)又會(huì)是什么樣的呢？（結(jié)果如圖-3）

（1）圖-3中A的主要成分是水還是油？______。

（2）請(qǐng)根據(jù)探究-1和探究-2的結(jié)果推導(dǎo)細(xì)胞膜上磷脂分子的排布情況，在圖-4中繪出其簡(jiǎn)圖（片段）。

（3）根據(jù)圖-4所示結(jié)果，科學(xué)家利用純磷脂制成“脂質(zhì)體”，作為細(xì)胞模型。將“脂質(zhì)體”放置于清水中，一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)，“脂質(zhì)體”的形態(tài)、體積都沒(méi)有變化。

  ①這一事實(shí)表明______。進(jìn)一步根據(jù)細(xì)胞膜的化學(xué)成分分析推測(cè)，水分子的跨膜運(yùn)輸不是真正的自由擴(kuò)散，它最可能與膜上的蛋白質(zhì)有關(guān)。

  ②彼德·阿格雷從人紅細(xì)胞及腎小管細(xì)胞的膜中分離出一種分子量為28道爾頓的膜蛋白——CHIP28，并證明它是一種“水通道蛋白”。請(qǐng)簡(jiǎn)述證明CHIP28確實(shí)與水分子運(yùn)輸有關(guān)的實(shí)驗(yàn)基本思路。

  ③有實(shí)驗(yàn)證明鉀離子也不能通過(guò)該“脂質(zhì)體”，若要使鉀離子通過(guò)，則該“脂質(zhì)體”模型中還需要具備哪些物質(zhì)？______。

 

Answer 1

【答案】

（1）水

（2）見(jiàn)圖（兩層磷脂分子層的親水性頭部分別位于細(xì)胞膜的內(nèi)外兩側(cè)，疏水性尾部位于細(xì)胞膜的中間）

（3）①水分子不能通過(guò)純粹的磷脂雙分子層

②在“脂質(zhì)體”中加入CHIP28，于清水中放置相同時(shí)間后，觀察并比較實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組“脂質(zhì)體”體積變化情況。

③相應(yīng)的膜蛋白、ATP

【解析】（1）磷脂分子的頭部具有親水性，所以A的主要成分是水。

（2）磷脂分子的頭部具有親水性，位于外層，脂肪酸鏈具有疏水性，位于內(nèi)層。

（3）將脂質(zhì)體置于清水中，形態(tài)、體積都沒(méi)有變化，說(shuō)明水分子不能通過(guò)純粹的磷脂雙分子層。欲證明“CHIP28確實(shí)與水分子運(yùn)輸有關(guān)”，則實(shí)驗(yàn)的自變量是CHIP28，因變量是水分子是否能夠運(yùn)輸，可通過(guò)“脂質(zhì)體”體積是否變化來(lái)判斷。鉀離子進(jìn)入細(xì)胞膜的方式是主動(dòng)運(yùn)輸，需要載體蛋白協(xié)助，同時(shí)消耗能量ATP。