高中生物 常见与“膜”相关的研究实验归析及应用 新人教版必修1

1、常见与“膜”相关的研究实验归析及应用1 细胞膜成分研究实验： 实验资料：1859年，E.Oerton选用500多种化学物质对植物细胞膜的通透性进行了上万次的研究。发现凡是易溶于脂类的物质，也容易穿过膜，反之，不容易溶于脂类的物质，也不容易穿过膜。1897年，Crijins和Hedin用红细胞做实验，同样也证明分子的通透性与其在脂类中的溶解度有关。1925年E.Gorter和F.grendel对血影的研究，他们用有机溶剂抽提细胞膜中的脂类物质，在水面形成单分子层，聚拢后测得总面积是红细胞膜面积的2倍。1933年，Collanger和Barland研究发现，某些小分子物质，如水、水溶性的甲醇等，其

2、穿透细胞膜的能力要比按其脂溶性所应有的穿透力要大。科学家对细胞膜化学成分深层分析发现，细胞膜会被蛋白酶分解。以上实验最终说明细胞膜的主要成分是双层磷脂分子和蛋白质。此外细胞膜上还含有少量的糖类。2 细胞膜结构研究实验：生物膜的流动镶嵌模型认为，磷脂是构成脂质双分子层的基本支架，有的蛋白质分子镶嵌在脂质双分子层表面，有的部分或全部嵌入脂质双分子层中，有的横跨整个脂质双分子层。磷脂分子和蛋白质分子大多可以运动。如有人研究未受精卵细胞的透性时,发现脂溶性物质很容易通过细胞膜,而不能溶于脂质的物质则不容易通过细胞膜.由此可见,细胞膜的化学成分中一定有某种物质,有利于脂质物质的通过.将这种物质提取出来,

3、并将它在空气-水界面是铺成单分子层是,这个分子层的面积相当于原来细胞表面积的两倍.根据以上事实推测:细胞膜上的这种化学成分是磷脂.这种化学成分在细胞膜上的分布状况是连续的两层3 细胞膜特点研究实验 3.1 结构特点（及T对运动的影响） 构成细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是运动，决定了细胞膜具有流动性。如在人和鼠的细胞融合实验中,用两种荧光物分别标记两种抗体,使之分别结合到鼠和人的细胞膜表面抗原物质上。实验结果表明,细胞开始融合时,人,鼠细胞的表面抗原"泾渭分明",各自只分布于各自的细胞表面;但在融合之后,两种抗原就平均地分布在融合细胞的表面了. 细胞融合的实验表明了组成

4、细胞膜的蛋白质等分子是可以运动的,由此也证明了细胞膜具有流动性的特点。细胞融合实验若在20条件下进行,则两种表面抗原平均分布的时间大大延长,这说明随环境温度的降低.若在1条件下,两种表面抗原便难以平均地分布,这又说明膜上蛋白质分子的运动速度减慢。环境温度很低时,膜上蛋白质分子的运动几乎停止。3.2 功能特点活的细胞的细胞膜具有选择透过性，一旦细胞死亡了则变为全透性。如观察玉米胚细胞吸收物质的特性：实验组合活细胞死细胞实验处理用清水浸泡玉米子粒15h，从中央纵剖后在切面上用稀释红墨水染色将部分浸泡后玉米子粒煮熟，冷却后从中央纵剖，在切面上用稀释红墨水染色实验现象活胚细胞着色浅死胚细胞着色深实验结

5、论活细胞的细胞膜可能具有选择通透性4 细胞膜其它作用研究实验4.1 识别 取低等多细胞动物黄海绵和红海绵各一块。分别打散并充分混合。静置培养一段时间。结果：细胞重新聚集，形成黄海绵和红海绵。没有混合色海绵。4.2 免疫人类ABO血型的免疫反应。5 不同物质是否能通过透析膜的探究实验 实验组合实验装置实验装置实验处理 将装有淀粉的透析袋置于盛有150ml蒸馏水的烧杯中，烧杯中再滴加卢戈氏碘液至黄色 将装有葡萄糖溶液的透析袋置于盛有150ml蒸馏水的烧杯中实验现象碘分子和离子进入透析袋使淀粉变蓝；淀粉则不能透出透析袋，烧杯中碘液不变蓝水分渗入透析袋，烧杯中水量减少；透出透析袋的葡萄糖与班氏试剂呈砖

6、红色反应实验结论水分子、葡萄糖等小分子能通过透析膜。而蔗糖和淀粉等大分子物质则不能够通过透析膜。6 物质跨膜运输方式研究实验：6.1 自由扩散实验：实验方法步骤：用卵膜或草鱼皮缚在小漏斗上，然后注入0.8mo1/L蔗糖溶液至漏斗的茎部。把整个装置浸入盛有水的烧杯中，使漏斗内外液面相等。15分钟之后，观察漏斗内液面上升的情况。实验说明水分子能够自由进出细胞。6.2 协助扩散实验：有实验说明，K不能通过磷脂双分子层的人工膜，但如在人工膜中加入少量缬氨霉素时，K便可通过。激氨霉素是一种多肽，是含有十二个氨基酸的脂溶性抗生素。缬氨霉素和K有特异的亲和力，在它的帮助下K可以透过膜由高浓度处向低浓度处扩散

7、。缬氨霉素就相当于质膜中起载体作用的蛋白质。葡萄糖过红细胞膜进入细胞的过程也是以这种协助扩散的方式进行的。6.3 主动运输实验取活的甲状腺滤泡上皮细胞，置于含同位素标记的碘离子的培养液（碘离子浓度较低）培养，一段时间后，发现细胞内出现放射性。另取一组活的甲状腺滤泡上皮细胞，将其中的线粒体破坏，置于实验1条件下培养一段时间，发现细胞内没有放射性。说明碘离子主动运输进入细胞，需要细胞膜上蛋白质载体协助。7 生物膜系统中各个结构关系的研究实验 科学家用含3H标记的亮氨酸的培养豚鼠的胰腺腺泡细胞，下表为在腺泡细胞几种结构中最早检测到放射性的时间表。细胞结构附有核糖体的内质网高尔基体靠近细胞膜的囊泡时间

8、/min317117该实验说明分泌蛋白的形成中生物膜在结构和功能上是协调配合的。8 细胞膜制备实验准备的材料用具：哺乳动物（人、牛、羊）的新鲜的红细胞的稀释液，蒸馏水、滴管、吸水纸、载玻片、盖玻片、显微镜、离心管，离心机等。实验步骤：用滴管吸取少量的红细胞的稀释液，滴一滴在载玻片上，盖上盖玻片制成临时装片。在高倍镜下观察，待观察清晰后，在盖玻片的一侧滴蒸馏水，在另一侧用吸水纸吸引，并边滴观察可看到红细胞凹陷消失体积增大，很快破裂，内容物流处。在离心管中加入新鲜的红细胞稀释液，进行差速离心，离心管底部的沉淀就是细胞膜。9 新形成的核膜来源探究实验在细胞进行有丝分裂前期，核膜解体，到末期又重新形成

9、。对新形成的核膜的来源有两种不同意见：一种主张认为是由旧核膜的碎片连接形成，另一种主张认为是由内质网膜重新形成的。现给你提供变形虫、3H-胆碱(磷脂的成分)和其他必需仪器，请设计实验过程，预测实验结果，并说明支持哪一主张。 实验：(1)将部分变形虫置于含3H-胆碱介质中培养，使其膜被标记。(2)将已标记的核移入至未标记的去核的变形虫中，在无标记的条件下培养一段时间，使其进行细胞分裂。(3)检查新形成的细胞核膜。根据新细胞核膜是否具有放射性进行判断。配套训练：1细胞膜常常被脂质溶剂和蛋白酶处理后溶解，由此可以推断细胞膜的化学成分主要是磷脂 蛋白质多糖 核酸 ( )A B、 C D2 维生素D能较

10、水溶性维生素优先通过细胞膜，这是因为 ( ) A细胞膜以磷脂双分子层作基本支架 B.磷脂双分子层内不同程度地镶嵌着蛋白质 C细胞膜的结构特点是具有一定的流动性D细胞膜是选择透过性膜3 在人和鼠的细胞融合实验中,用两种荧光物分别标记两种抗体,使之分别结合到鼠和人的细胞膜表面抗原物质上(如图4-7).实验结果表明,细胞开始融合时,人,鼠细胞的表面抗原"泾渭分明",各自只分布于各自的细胞表面;但在融合之后,两种抗原就平均地分布在融合细胞的表面了.请分析回答下面的问题. (1)细胞融合的实验表明了组成细胞膜的_分子是可以运动的,由此也证明了细胞膜具有_的特点.(2)在细胞融合实验中

11、,一种抗体只能与相应的抗原结合,说明了这类物质在分子结构上具有_性.(3)细胞融合实验若在20条件下进行,则两种表面抗原平均分布的时间大大延长,这说明_.若在1条件下,两种表面抗原便难以平均地分布,这又说明_.4某实验小组要对"低温是否会影响物质的跨膜运输"进行实验探究，设计了如下实验：组装渗透装置两套如上图，分别编号为1、2。在两组烧杯中分别加入等量的水，在长颈漏斗中分别加入等量的同一浓度蔗糖溶液，保持管内外液面高度相等。对两组装置进行不同处理：1组用水浴锅加热至37，2组的烧杯外加冰块降温。两组装置同时开始实验，几分钟后观察记录漏斗的液面刻度变化。请分析回答下列问题：

12、（1）本实验是通过测定水分子通过膜的扩散 作用速率来进行探究的。 （2）此实验的自变量是 ；为了直观地表示相对速率，用 作为因变量。 （3）该实验可能的结果与结论是： 。 。 。（4）如果上述实验结果证明了“低温能影响物质跨膜运输的速率”，那么对于生物活细胞来讲产生这种情况的原因是： 。 。5为了“鉴别两种不同浓度的蔗糖溶液”，两位同学根据所给的材料和用具进行了实验设计，请分析这两个实验思路是否有不妥之处？再写出你的设计思路，并分析实验结果。 实验材料用具：一瓶10蔗糖溶液，一瓶30的蔗糖溶液，250mL烧杯一只，半透膜制成的透析袋一只，刻度玻璃管一支，细线一根，支架一个。 (1)实验方案一：

13、将10的蔗糖溶液倒入烧杯中，将30的蔗糖溶液灌满透析袋，将刻度玻璃管插入袋内溶液中，用线将袋口和玻璃管扎紧。将插有刻度玻璃管的透析袋放入有溶液的烧杯中，垂直固定于支架上，记录玻璃管液面的刻度，一段时间后，观察玻璃管的液面刻度，确定液面是升还是降。 (2)实验方案二：将一瓶蔗糖溶液倒入烧杯中，将另一瓶蔗糖溶液灌满透析袋，用一根细线将袋口扎紧后，放入有溶液的烧杯中，固定于支架上，用另一根细线系住刻度玻璃管的一端并垂直固定于支架上，另一端放入盛有溶液的烧杯中，记录玻璃管液面的刻度。一段时间后，观察玻璃管上的液面刻度，确定液面是升还是降。 参考答案：1 C 2 A 3： (1)蛋白质等 流动性 (2)

14、特异 (3)随环境温度的降低,膜上蛋白质分子的运动速度减慢 环境温度很低时,膜上蛋白质分子的运动几乎停止4 ：（1）渗透。 （2）渗透系统所处的不同环境；漏斗液面高度的变化。 （3）该实验可能的结果与结论是：若1组漏斗液面比2组高，则说明低温会影响物质跨膜运输且运输速率减慢若2组漏斗液面比1组高，则说明低温会影响物质跨膜运输且运输速率加快若1、2组漏斗的液面高度相同，则说明温度高低并不影响物质跨膜运输（4）低温会影响细胞膜的流动性，从而影响其功能低温会影响酶的活性，从而影响呼吸作用释放能量的过程。5： 不妥之处：实验方案一：把这两瓶待测浓度的蔗糖溶液当成已知浓度的蔗糖溶液来设计实验，混淆了已知与未知的条件，实属本末倒置。实验方案二：已知条件给出了一根细线，而实验中却用了两根细线，不符合题目条件要求。刻度玻璃管放入盛有溶液的烧杯中，刻度玻璃管内外溶液无压力差，液面不会发生变化。 正确的实验设计方案