Question

下列是某生物興趣小組的一個(gè)問題探究實(shí)例：
【材料分析】
1925年，高特和戈來格爾用丙酮提取出紅細(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．
【提出問題】
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）
【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(jié)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(jié)果如圖-2）
【推導(dǎo)結(jié)論】
（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，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該“脂質(zhì)體”，若要使鉀離子通過，則該“脂質(zhì)體”模型中還需要具備哪些物質(zhì)？

 

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Answer 1

考點(diǎn)：細(xì)胞膜的成分,細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型,物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式的綜合

專題：

分析：分析實(shí)驗(yàn)材料：1925年提出細(xì)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(jié)果說明細(xì)胞膜上的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．

解答： 解：（1）圖-3中的A分布在磷脂的親水性頭部一側(cè)，因此其主要成分是水．
（2）請(qǐng)根據(jù)探究-1和探究-2的結(jié)果可知，細(xì)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(xì)胞膜的內(nèi)外兩側(cè)，疏水性尾部位于細(xì)胞膜的中間，如圖所示：

（3）①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)、體積都沒有變化．這一事實(shí)表明：水分子不能通過純粹的磷脂雙分子層．
②本實(shí)驗(yàn)的目的是證明膜蛋白CHIP28是一種“水通道蛋白”．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循對(duì)照原則和單一變量原則，該實(shí)驗(yàn)的單一變量為是否加入CHIP28，因此可設(shè)計(jì)以下驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)：在“脂質(zhì)體”中加入CHIP28，于清水中放置相同時(shí)間后，觀察并比較試驗(yàn)組和對(duì)照組“脂質(zhì)體”體積變化情況．
③鉀離子的跨膜運(yùn)輸方式是主動(dòng)運(yùn)輸，需要載體蛋白和能量，因此要使鉀離子通過，該“脂質(zhì)體”模型中還需要具備相應(yīng)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(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，觀察并比較試驗(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

點(diǎn)評(píng)：本題屬于信息題，結(jié)合探究實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果，考查細(xì)胞膜的成分、物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸方式，要求考生識(shí)記細(xì)胞膜的成分，識(shí)記磷脂的組成及特點(diǎn)，能根據(jù)題干信息答題；此外還要求考生掌握物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式及影響因素．