Question

下列是某生物興趣小組的一個問題探究實例：
【材料分析】
1925年，高特和戈來格爾用丙酮提取出紅細胞膜上的磷脂，并將它在空氣和水的界面上鋪成單分子層，發(fā)現(xiàn)這個單分子層的面積相當于原來紅細胞表面積的2倍．據(jù)此，學生得出了細胞膜是由連續(xù)的兩層磷脂分子組成的推論．
【提出問題】
細胞膜上的磷脂分子應該怎么排列呢？
【背景知識】
磷脂分子的頭部親水，尾部疏水（圖-1）
【探究一】
如果把一滴油滴在水面上，形成“油-水”界面，“油-水”界面上磷脂分子的排列是什么樣的呢？（結果如圖-2）
【探究二】
如果把一滴油滴在水面上，形成“油-水”界面，
“油-水”界面上磷脂分子的排列是什么樣的呢？（結果如圖-2）
【推導結論】
（1）圖-3中A的主要成分是水還是油？

 

（2）請根據(jù)探究-1和探究-2的結果推導細胞膜上磷脂分子的排布情況，在圖-4中繪出其簡圖（片段）．
（3）根據(jù)圖-4所示結果，科學家利用純磷脂制成“脂質體”，作為細胞模型．將“脂質體”放置于清水中，一段時間后發(fā)現(xiàn)，“脂質體”的形態(tài)、體積都沒有變化．
①這一事實表明：

 

．進一步根據(jù)細胞膜的化學成分分析推測，水分子的跨膜運輸不是真正的自由擴散，它最可能與膜上的蛋白質有關．
②彼德?阿格雷從人紅細胞及腎小管細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”．請簡述證明CHIP28確實與水分子運輸有關的實驗基本思路．

 

．
③有實驗證明鉀離子也不能通過該“脂質體”，若要使鉀離子通過，則該“脂質體”模型中還需要具備哪些物質？

 

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Answer 1

考點：細胞膜的成分,細胞膜的流動鑲嵌模型,物質進出細胞的方式的綜合

專題：

分析：分析實驗材料：1925年提出細胞膜是由連續(xù)的兩層磷脂分子組成的推論．磷脂包括親水性頭部和疏水性尾部．探究1和探究2的結果說明細胞膜上的兩層磷脂分子層的親水性頭部分別位于細胞膜的內(nèi)外兩側，疏水性尾部位于細胞膜的中間．

解答： 解：（1）圖-3中的A分布在磷脂的親水性頭部一側，因此其主要成分是水．
（2）請根據(jù)探究-1和探究-2的結果可知，細胞膜上磷脂分子的排布情況為：兩層磷脂分子層的親水性頭部分別位于細胞膜的內(nèi)外兩側，疏水性尾部位于細胞膜的中間，如圖所示：

（3）①將“脂質體”放置于清水中，一段時間后發(fā)現(xiàn)，“脂質體”的形態(tài)、體積都沒有變化．這一事實表明：水分子不能通過純粹的磷脂雙分子層．
②本實驗的目的是證明膜蛋白CHIP28是一種“水通道蛋白”．實驗設計應該遵循對照原則和單一變量原則，該實驗的單一變量為是否加入CHIP28，因此可設計以下驗證實驗：在“脂質體”中加入CHIP28，于清水中放置相同時間后，觀察并比較試驗組和對照組“脂質體”體積變化情況．
③鉀離子的跨膜運輸方式是主動運輸，需要載體蛋白和能量，因此要使鉀離子通過，該“脂質體”模型中還需要具備相應的膜蛋白、ATP．
故答案為：
（1）水
（2）見圖（兩層磷脂分子層的親水性頭部分別位于細胞膜的內(nèi)外兩側，疏水性尾部位于細胞膜的中間）

（3）①水分子不能通過純粹的磷脂雙分子層
②在“脂質體”中加入CHIP28，于清水中放置相同時間后，觀察并比較試驗組和對照組“脂質體”體積變化情況．
③相應的膜蛋白、ATP

點評：本題屬于信息題，結合探究實驗過程及結果，考查細胞膜的成分、物質的跨膜運輸方式，要求考生識記細胞膜的成分，識記磷脂的組成及特點，能根據(jù)題干信息答題；此外還要求考生掌握物質跨膜運輸方式及影響因素．