Question

（10分）下列是某生物兴趣小组的一个问题探究实例：

1925年，高特和戈来格尔用丙酮提取出细胞膜上的磷脂，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。

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）

如果把一滴油滴在水面上，形成“——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）

如果把一滴油滴在水面上，再高速振荡，形成油水乳液，油水乳液中磷脂小滴的结构又会是什么样的呢？（结果如图-3）

（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）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，观察并比较实验组和对照组“脂质体”体积变化情况。

③相应的膜蛋白、ATP

【解析】（1）磷脂分子的头部具有亲水性，所以A的主要成分是水。

（2）磷脂分子的头部具有亲水性，位于外层，脂肪酸链具有疏水性，位于内层。

（3）将脂质体置于清水中，形态、体积都没有变化，说明水分子不能通过纯粹的磷脂双分子层。欲证明“CHIP28确实与水分子运输有关”，则实验的自变量是CHIP28，因变量是水分子是否能够运输，可通过“脂质体”体积是否变化来判断。钾离子进入细胞膜的方式是主动运输，需要载体蛋白协助，同时消耗能量ATP。