Question

7．某科学家为了验证蛋白质A能提高低渗溶液中水通过细胞膜的速率，并探究HgCl₂对该蛋白质功能的影响，准备用细胞膜中缺乏该蛋白的非洲爪蟾卵母细胞进行试验．
试验材料：细胞膜中缺乏该蛋白的非洲爪蟾卵母细胞、显微注射装置（可向细胞内注射物质）、蛋白质A的mRNA、与蛋白质A的mRNA相似但无效的mRNA、等渗溶液、含有适宜浓度的HgCl₂的等渗溶液、低渗溶液、水通速率测定仪（可测定水分子通过细胞膜的速率）
实验步骤：…
（1）请设计实验步骤：
①…
取细胞膜中缺乏该蛋白质的非洲爪蟾卵母细胞，分为三组，编号为A、B、C．
②用显微注射装置向A、B组细胞注射等量且适量的蛋白质A的mRNA，向C组细胞注射等量且适量的与蛋白质A的mRNA相似但无效的mRNA．
③用含有适宜浓度的HgCl₂的等渗溶液处理B组，用等量（不含HgCl₂）等渗溶液处理A、C组细胞．
④将三组细胞置于低渗溶液中，用水通速率测定仪测定水分子通过细胞膜的速率并记录．
⑤处理、分析数据，得出相应结论．
（2）请设计一个坐标系，并用柱状统计图的形式预测最可能的实验结果（标题不作要求），并简要说明理由．蛋白质A能提高低渗溶液中水通过细胞膜的速率，所以A、B组水通过速率高于C组，但HgCl₂是重金属盐，能破坏蛋白质空间结构，抑制其活性，所以B组水通速率介于A、C组之间
（3）低渗溶液中水分子通过蛋白质A进入细胞中的物质转运类型为：异化扩散．
（4）抗利尿激素由神经垂体（填“脑垂体”或“神经垂体”）分泌，且已知其能促进蛋白质A插入肾小管上皮细胞膜中，从而促进肾小管上皮细胞对原尿中水分子的重吸收．

Answer 1

分析 在设计验证实验的过程，要遵循单一变量和对照性原则．
在“验证蛋白质A能提高低渗溶液中水通过细胞膜的速率”的实验中，实验的自变量为是否添加蛋白质A，因变量为水通过细胞膜的速率；
在“探究HgCl₂对该蛋白质功能的影响”的实验中，实验的自变量为是否添加HgCl₂，因变量为水通过细胞膜的速率；
在设计对照实验的过程中，无关变量要保持相同且适宜．

解答 解：（1）①分析实验目的可知，实验需要设置两组对照实验，因此实验分三组进行，即取细胞膜中缺乏该蛋白质的非洲爪蟾卵母细胞，分为三组，编号为A、B、C．
②用显微注射装置向A、B组细胞注射等量且适量的蛋白质A的mRNA，向C组细胞注射等量且适量的与蛋白质A的mRNA相似但无效的mRNA，C组作为空白对照组．
③用含有适宜浓度的HgCl₂的等渗溶液处理B组，用等量（不含HgCl₂）等渗溶液处理A、C组细胞，A组为B组的对照组．
④将三组细胞置于低渗溶液中，用水通速率测定仪测定水分子通过细胞膜的速率并记录．
⑤处理、分析数据，得出相应结论．
（2）蛋白质A能提高低渗溶液中水通过细胞膜的速率，所以A、B组水通过速率高于C组，但HgCl₂是重金属盐，能破坏蛋白质空间结构，抑制其活性，所以B组水通速率介于A、C组之间．因此坐标系可以表示为：

（3）低渗溶液中水分子通过蛋白质A进入细胞中，是由高浓度向低浓度一侧运输，并且需要载体蛋白的协助，因此物质转运类型为异化扩散．
（4）抗利尿激素由神经垂体分泌，且已知其能促进蛋白质A插入肾小管上皮细胞膜中，从而促进肾小管上皮细胞对原尿中水分子的重吸收．
故答案为：
（1）①取细胞膜中缺乏该蛋白质的非洲爪蟾卵母细胞，分为三组，编号为A、B、C．
②用显微注射装置向A、B组细胞注射等量且适量的蛋白质A的mRNA，向C组细胞注射等量且适量的与蛋白质A的mRNA相似但无效的mRNA．
③用含有适宜浓度的HgCl₂的等渗溶液处理B组，用等量（不含HgCl₂）等渗溶液处理A、C组细胞．
④将三组细胞置于低渗溶液中，用水通速率测定仪测定水分子通过细胞膜的速率并记录．
⑤处理、分析数据，得出相应结论．
（2）原因解释：蛋白质A能提高低渗溶液中水通过细胞膜的速率，所以A、B组水通过速率高于C组，但HgCl₂是重金属盐，能破坏蛋白质空间结构，抑制其活性，所以B组水通速率介于A、C组之间

（3）异化扩散
（4）神经垂体           重吸收

点评 本题考查了有关载体蛋白的实验设计，要求考生具有一定的实验设计和预测实验结果的能力，在设计实验时能够遵循单一变量和对照性原则，掌握不同物质跨膜运输方式的特点，识记抗利尿激素的产生部位以及其生理功能．