Question

6．現(xiàn)有人的成熟紅細胞、人的口腔上皮細胞、蛙的紅細胞、雞肝研磨液等生物材料及相關(guān)用具，請根據(jù)以上材料，完成下列實驗設(shè)計并分析有關(guān)問題．
（1）為獲得純凈的細胞膜，應(yīng)選取上述材料中的人的成熟紅細胞做實驗．選用該材料的原因是它沒有細胞核和眾多的細胞器．
（2）將選取的上述材料放入蒸餾水（清水）中，由于滲透作用，一段時間后細胞將破裂．
（3）科學(xué)家將膜結(jié)構(gòu)中的磷脂分子提取出來，鋪在水面上，測得磷脂占有面積為S，那么該細胞膜的表面積約為$\frac{S}{2}$．
（4）通過有關(guān)方法，測得多種膜的化學(xué)成分，如表．

物質(zhì)種類 膜的類別	蛋白質(zhì) （%）	脂質(zhì)（%） 主要是磷脂	糖類（%）
變形蟲細胞膜	54	42	4
小鼠肝細胞膜	44	52	4
人紅細胞膜	49	43	8
線粒體內(nèi)膜	76	24	0
菠菜葉綠體片層膜	70	30	0

表中數(shù)據(jù)顯示，細胞膜與細胞器膜的化學(xué)物質(zhì)組成上的共同點是主要由蛋白質(zhì)和脂質(zhì)；
主要區(qū)別是組成細胞器膜中蛋白質(zhì)含量較高，脂質(zhì)含量較低（蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的比例不同；或細胞膜含糖，而細胞器膜不含糖）．
（5）有人發(fā)現(xiàn)，在一定溫度條件下，細胞膜中的磷脂分子均垂直排列于膜表面．當(dāng)溫度上升到一定程度時，細胞膜的磷脂分子有75%排列不整齊，細胞膜厚度變小，而膜的表面積擴大，膜對離子和分子的通透性提高．對上述實驗現(xiàn)象合理的解釋是構(gòu)成細胞膜的磷脂分子是可以運動的，細胞膜具有一定的流動性．
（6）細胞膜具有控制物質(zhì)進出的功能，請根據(jù)以下材料設(shè)計實驗，驗證膜的選擇透過性．
材料：紅玫瑰、質(zhì)量分數(shù)為15%的鹽酸、蒸餾水、培養(yǎng)皿、量筒．
實驗步驟：①取適量的玫瑰花瓣，均分為兩部分，分別加入培養(yǎng)皿中，編號為A、B、②A組加入適量的蒸餾水，B組加入等量的質(zhì)量分數(shù)為15%的鹽酸、③觀察A、B兩組花瓣的顏色變化、溶液的顏色變化．

Answer 1

分析 1、人體成熟的紅細胞無細胞核及各種細胞器，放在蒸餾水中吸水脹破，離心后可獲得純凈的細胞膜．
2、驗證膜的選擇透過性，根據(jù)提供材料，實驗原理為活細胞有選擇透過性，細胞中色素不會來到細胞外，死細胞沒有選擇透過性，細胞中色素會來到細胞外．故自變量為鹽酸（使細胞死亡），因變量為花瓣的顏色及溶液的顏色變化（色素是否來到細胞外），無關(guān)變量要等量控制．圍繞自變量分組對照在實驗步驟要體現(xiàn)這三種變量．

解答 解：（1）為獲得純凈的細胞膜，應(yīng)選擇人成熟的紅細胞作為實驗材料．因為該細胞除了細胞膜，無其他各種細胞器膜和核膜的干擾，能獲得較為純凈的細胞膜．
（2）紅細胞置于蒸餾水中滲透吸水破裂，其中的內(nèi)容物混合在一起，通過離心的方法可提取純凈的細胞膜．
（3）由于細胞膜是由磷脂分子雙分子層為骨架構(gòu)成的，鋪在水面上，磷脂分子會成為單層，所以如果測得磷脂占有面積為S，那么該細胞膜的表面積約為磷脂所占面積的一半，即$\frac{S}{2}$．
（4）上表數(shù)據(jù)顯示細胞膜與細胞器膜的化學(xué)物質(zhì)組成上的共同點是都有磷脂和蛋白質(zhì)．化學(xué)物質(zhì)組成的主要區(qū)別是細胞膜除了有磷脂和蛋白質(zhì)外，還有少量的糖類，而細胞器膜則不含糖類；細胞器膜蛋白質(zhì)含量較高，脂質(zhì)含量較低．
（5）構(gòu)成細胞膜的磷脂分子是可以運動的，上升溫度會使磷脂分子運動速率加快，使細胞膜的厚度變小，而膜的表面積擴大，膜對離子和分子的通透性提高，體現(xiàn)細胞膜具有一定流動性．
（6）驗證膜具有選擇透過性，設(shè)立對照實驗，單一變量是質(zhì)量分數(shù)為15%的鹽酸和清水：
第一步（取材編號）：選擇兩只大小相同的燒杯，用記號筆標記A和B；
第二步（分別作不同的處理）：在A、B兩只燒杯中，分別加入等量的質(zhì)量分數(shù)為15%的鹽酸和清水；
第三步（觀察實驗結(jié)果）：選等量的大紅花花瓣，分別放入A、B兩只燒杯中，過一段時間后觀察．
結(jié)果預(yù)測：B燒杯（水）中的花瓣仍為紅色，水無色；A燒杯（鹽酸）中的花瓣顏色變淺，鹽酸溶液變紅．
原因分析：鹽酸對活細胞具有很強的傷害作用，將細胞殺死而使其細胞膜失去選擇透過性．
故答案為：
（1）人的成熟紅細胞    沒有細胞核和眾多的細胞器
（2）蒸餾水（清水）    滲透
（3）S/2
（4）主要由蛋白質(zhì)和脂質(zhì)組成細胞器膜中蛋白質(zhì)含量較高，脂質(zhì)含量較低（蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的比例不同；或細胞膜含糖，而細胞器膜不含糖）
（5）構(gòu)成細胞膜的磷脂分子是可以運動的，細胞膜具有一定的流動性
（6）實驗步驟：①取適量的玫瑰花瓣，均分為兩部分，分別加入培養(yǎng)皿中，編號為A、B
②A組加入適量的蒸餾水，B組加入等量的質(zhì)量分數(shù)為15%的鹽酸
③觀察A、B兩組花瓣的顏色變化、溶液的顏色變化

點評 本題考查細胞膜的提取相關(guān)知識和實驗設(shè)計能力，意在考查學(xué)生分析問題和解決問題的能力，屬于中檔題．