Question

下列是某生物兴趣小组的一个问题探究实例：
【材料分析】
1925年，高特和戈来格尔用丙酮提取出红细胞膜上的磷脂，并将它在空气和水的界面上铺成单分子层，发现这个单分子层的面积相当于原来红细胞表面积的2倍．据此，学生得出了细胞膜是由连续的两层磷脂分子组成的推论．
【提出问题】
细胞膜上的磷脂分子应该怎么排列呢？
【背景知识】
磷脂分子的头部亲水，尾部疏水（图-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样的呢？（结果如图-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样的呢？（结果如图-2）
【推导结论】
（1）图-3中A的主要成分是水还是油？

 

（2）请根据探究-1和探究-2的结果推导细胞膜上磷脂分子的排布情况，在图-4中绘出其简图（片段）．
（3）根据图-4所示结果，科学家利用纯磷脂制成“脂质体”，作为细胞模型．将“脂质体”放置于清水中，一段时间后发现，“脂质体”的形态、体积都没有变化．
①这一事实表明：

 

．进一步根据细胞膜的化学成分分析推测，水分子的跨膜运输不是真正的自由扩散，它最可能与膜上的蛋白质有关．
②彼德?阿格雷从人红细胞及肾小管细胞的膜中分离出一种分子量为28道尔顿的膜蛋白--CHIP28，并证明它是一种“水通道蛋白”．请简述证明CHIP28确实与水分子运输有关的实验基本思路．

 

．
③有实验证明钾离子也不能通过该“脂质体”，若要使钾离子通过，则该“脂质体”模型中还需要具备哪些物质？

 

．

Answer 1

考点：细胞膜的成分,细胞膜的流动镶嵌模型,物质进出细胞的方式的综合

专题：

分析：分析实验材料：1925年提出细胞膜是由连续的两层磷脂分子组成的推论．磷脂包括亲水性头部和疏水性尾部．探究1和探究2的结果说明细胞膜上的两层磷脂分子层的亲水性头部分别位于细胞膜的内外两侧，疏水性尾部位于细胞膜的中间．

解答： 解：（1）图-3中的A分布在磷脂的亲水性头部一侧，因此其主要成分是水．
（2）请根据探究-1和探究-2的结果可知，细胞膜上磷脂分子的排布情况为：两层磷脂分子层的亲水性头部分别位于细胞膜的内外两侧，疏水性尾部位于细胞膜的中间，如图所示：

（3）①将“脂质体”放置于清水中，一段时间后发现，“脂质体”的形态、体积都没有变化．这一事实表明：水分子不能通过纯粹的磷脂双分子层．
②本实验的目的是证明膜蛋白CHIP28是一种“水通道蛋白”．实验设计应该遵循对照原则和单一变量原则，该实验的单一变量为是否加入CHIP28，因此可设计以下验证实验：在“脂质体”中加入CHIP28，于清水中放置相同时间后，观察并比较试验组和对照组“脂质体”体积变化情况．
③钾离子的跨膜运输方式是主动运输，需要载体蛋白和能量，因此要使钾离子通过，该“脂质体”模型中还需要具备相应的膜蛋白、ATP．
故答案为：
（1）水
（2）见图（两层磷脂分子层的亲水性头部分别位于细胞膜的内外两侧，疏水性尾部位于细胞膜的中间）

（3）①水分子不能通过纯粹的磷脂双分子层
②在“脂质体”中加入CHIP28，于清水中放置相同时间后，观察并比较试验组和对照组“脂质体”体积变化情况．
③相应的膜蛋白、ATP

点评：本题属于信息题，结合探究实验过程及结果，考查细胞膜的成分、物质的跨膜运输方式，要求考生识记细胞膜的成分，识记磷脂的组成及特点，能根据题干信息答题；此外还要求考生掌握物质跨膜运输方式及影响因素．