Question

哺乳动物成熟红细胞不含细胞核和复杂的细胞器，常被用作科学研究的材料。实验人员测定任氏血中葡萄糖含量，通过其变化反映人成熟红细胞在保存过程中的代谢能力，实验步骤如下：

步骤一：从人的血液中分离得到成熟红细胞，加入含有葡萄糖的任氏液（成分与血浆相似），混合成为任氏血，测定任氏血中初始葡萄糖含量。

步骤二：将任氏血灌入血袋，在适宜条件下保存。

步骤三：5小时后，测定任氏血中葡萄糖的含量，分析数据。

请回答下列问题：

（1）上述实验步骤中的对照实验操作是_________________________。

（2）成熟红细胞通过___________方式吸收葡萄糖，人成熟红细胞中钾离子的浓度比任氏血中高将近30倍，推测红细胞吸收钾离子需要的条件是______________________。

（3）实验数据表明红细胞在保存过程中代谢能力迅速下降，分析其原因是____________________。

（4）哺乳动物红细胞在清水中能迅速吸水涨破，有人推测这可能与细胞膜上的水通道蛋白有关。水通道蛋白能介导水分子跨膜运输，显著提高了水分子的运输速率。请以甲乙两组哺乳动物红细胞为材料，设计实验，验证这个推测是正确的 ____________________。（要求：写出实验思路、预期实验结果）

Answer

测定初始葡萄糖含量 协助扩散 需要载体和能量 红细胞不含细胞核和复杂的细胞器 将甲组红细胞膜中的蛋白质破坏，乙组红细胞不做处理，然后将两组细胞同时置于蒸馏水中，测定两组细胞吸水胀破所需的时间；若乙组吸水涨破所需时间短，说明推测正确

【解析】

1．实验设计的原则有：科学性原则、对照原则、单一变量原则和平行重复原则等。从做题的角度出发，在设计实验时，应着重注意单一变量原则和对照原则。单一变量原则即一个实验中只能有一个自变量，即实验过程中欲处理的实验因素，其他实验条件各组应当一致，以避免或减少无关变量和额外变量的干扰。对照原则是设计和实施实验的准则之一。通过设置实验对照对比，排除无关变量的影响，增加实验结果的可信度和说服力。2．物质跨膜运输的类型：

名称

运输方向

载体

能量

实例

自由扩散

高浓度→低浓度

不需

不需

水，CO2，O2，甘油，苯、酒精等

协助扩散

高浓度→低浓度

需要

不需

红细胞吸收葡萄糖

主动运输

低浓度→高浓度

需要

需要

小肠绒毛上皮细胞吸收氨基酸，葡萄糖，K+，Na+等

（1）上述实验步骤中起对照作用的操作是测定初始葡萄糖含量，通过葡萄糖的变换情况来反映人成熟红细胞代谢能力；

（2）成熟红细胞吸收葡萄糖需要载体协助，不消耗能量，属于协助扩散，人成熟红细胞中钾离子的浓度比任氏血中高将近30倍，可见钾离子是逆浓度梯度进入红细胞的，为主动运输，需要载体和能量；

（3）由于红细胞不含细胞核和复杂的细胞器，无法自行制造自己的结构，也无法使自己的结构维持长久，使得红细胞在保存过程中代谢能力迅速下降；

（4）根据题意，要验证哺乳动物红细胞在低渗溶液中能迅速吸水涨破，与水通道蛋白有关，则根据实验的单一变量原则和对照性原则，设计实验步骤为：将甲组红细胞膜中的蛋白质破坏，乙组红细胞不做处理，然后将两组细胞同时置于蒸馏水中，测定两组细胞吸水胀破所需的时间；若乙组吸水涨破所需时间短，说明推测正确。