實驗設計專題研究系列之(五)有關細胞膜、細胞核的實驗探究實驗中變量的確認實驗專項一、體驗制備細胞膜的方法1選取哺乳動物成熟的紅細胞作實驗材料的原因(1)動物細胞沒有細胞壁，不但省去了去除細胞壁的麻煩，而且無細胞壁的支持、保護，細胞易吸水脹破。(2)哺乳動物和人成熟的紅細胞沒有細胞核和具有膜結構的細胞器，易用離心分離法得到不摻雜細胞內(nèi)膜系統(tǒng)的純凈的細胞膜。(3)紅細胞數(shù)量大，材料易得。2實驗原理：細胞內(nèi)的物質(zhì)具有一定的濃度，把細胞放入清水中，細胞由于吸水而脹破，除去細胞內(nèi)的其他物質(zhì)而得到細胞膜。3實驗步驟4實驗注意事項(1)取得紅細胞后應先用適量的生理鹽水稀釋，目的是：使紅細胞分散開，不易凝集成塊。使紅細胞暫時維持原有的形態(tài)。(2)操作時載物臺應保持水平，否則易使蒸餾水流走。(3)滴蒸餾水時應緩慢，邊滴加邊用吸水紙吸引，同時用顯微鏡觀察紅細胞的形態(tài)變化。(4)如果該實驗過程不是在載物臺上的載玻片上操作，而是在試管中進行，那要想獲得較純凈的細胞膜，紅細胞破裂后，還必須經(jīng)過離心、過濾才能成功。5實驗探究提示(1)細胞膜成分的實驗探究：用溶脂劑處理細胞膜，膜被破壞，說明細胞膜中含有脂質(zhì)成分。用蛋白酶處理細胞膜，膜被破壞，說明細胞膜中含有蛋白質(zhì)成分。(2)細胞膜具有識別作用的實驗探究：可將大量的同種生物和親緣關系較遠的生物的精子和卵細胞混合在一起，發(fā)現(xiàn)只有同種生物的精子和卵細胞能結合。二、細胞核功能的實驗分析1黑白美西螈核移植實驗(1)實驗過程：(2)實驗結率：美西螈皮膚顏色遺傳受細胞核控制。(3)實驗分析：該實驗無對照組，可將白色美西螈胚胎細胞核移植到黑色美西螈去核卵細胞形成重組細胞進行培養(yǎng)作為對照。2蠑螈受精卵橫縊實驗(1)實驗過程：(2)實驗結論：蠑螈的細胞分裂、分化受細胞核控制。(3)實驗分析：該實驗既有相互對照，又有自身前后對照。3變形蟲切割實驗(1)實驗過程：(2)實驗結論：變形蟲的分裂、生長、再生、對刺激的反應等生命活動受細胞核控制。(3)實驗分析：該實驗既有相互對照，又有自身前后對照。4傘藻嫁接與核移植實驗(1)傘藻嫁接實驗過程：(2)傘藻核移植實驗過程：(3)實驗結論：傘藻“帽”的形狀是由細胞核控制的。(4)實驗分析：傘藻核移植實驗可排除假根中其他物質(zhì)的作用，從而證明是細胞核控制傘藻“帽”的形狀。【能力拓展】實驗中“變量”的確認根據(jù)實驗目的要求，首先確定好四個變量即自變量、因變量、無關變量和額外變量及四者之間的關系。變量，亦稱因子，指實驗操縱控制的特定因素或條件。按性質(zhì)不同，通常有以下兩類共4種變量：(1)實驗變量與反應變量。實驗變量，亦稱自變量，指實驗中由實驗者所操縱、給定的因素或條件。反應變量，亦稱因變量或應變量，指實驗中由于實驗變量而引起的變化和結果。通常，實驗變量是原因，反應變量是結果，二者具有因果關系。實驗的目的即在于解釋這種前因后果。(2)無關變量與額外變量。無關變量，亦稱控制變量，指實驗中除實驗變量以外的影響實驗變化和結果的因素或條件。額外變量，亦稱干擾變量，指實驗中由于無關變量所引起的變化和結果。顯然，額外變量會對反應變量起干擾作用。【典例示范】請根據(jù)下列材料，回答問題：哺乳動物紅細胞在發(fā)育成熟過程中，核逐漸退化，為攜帶氧的血紅蛋白騰出空間。成熟的紅細胞一般不含細胞器且取材方便，是研究細胞膜的好材料。(1)將紅細胞放入_中，一段時間后細胞將破裂，此過程依據(jù)的原理是_。(2)紅細胞破裂后，流出細胞外的物質(zhì)主要是_，用_試劑可鑒定該物質(zhì)。(3)欲制備較為純凈的細胞膜，再用_方法分離提純細胞膜。(4)用口腔上皮細胞能否制備得到較純凈的細胞膜？請分析原因。 思路分析：(1)根據(jù)滲透作用原理，將紅細胞放在低滲溶液(如清水)中，細胞會吸水脹破，可獲得細胞膜。(2)(3)紅細胞內(nèi)的主要物質(zhì)是血紅蛋白，可用雙縮脲試劑鑒定。欲制備較純凈的細胞膜，可通過差速離心方法提純。(4)口腔上皮細胞有細胞核和細胞器，用其制備得到的生物膜除細胞膜外，還有細胞器膜和核膜等。答案：(1)清水滲透作用(2)血紅蛋白雙縮脲(3)差速離心(4)不能?？谇簧掀ぜ毎杏屑毎撕图毎鳎苽涞纳锬こ毎ね膺€有細胞器膜和核膜等?！緦崙?zhàn)演練】20世紀50年代，科學家發(fā)現(xiàn)，細胞膜中存在著某種只允許水分子出入的通道，人們稱之為水通道，但水通道到底是什么卻一直是個謎。20世紀50年代中期，美國科學家彼得阿格雷研究了不同的細胞膜蛋白，經(jīng)過實驗，他證明了一種被稱為“水通道蛋白”的細胞膜蛋白就是人們尋找已久的“水通道”。如何驗證彼得阿格雷發(fā)現(xiàn)的水通道蛋白就是水通道？請你完成下面的實驗探究并回答下面的問題。(1)實驗探究：觀察：發(fā)現(xiàn)水分子能通過細胞膜。問題：水究竟怎樣通過細胞膜？假設：_。 實 驗 ： 把 含 “ 水 通 道 蛋 白 ” 的 正 常 細 胞 和 經(jīng) 過 處 理 后_的細胞放在_中。結果：前者能吸水，后者_。結論：_。(2)為了進一步驗證細胞膜上的“水通道蛋白”就是“水通道”，彼得阿格雷又制出兩種人造細胞膜，分別做成泡狀物，然后放在水中，結果第一種泡狀物吸收了很多水而膨脹，第二種則沒有變化。請指出這兩種人造細胞膜的化學成分的相同點和不同點。_ 解析：(1)實驗假設肯定與材料中主要內(nèi)容有關：“如何驗證彼得阿格雷發(fā)現(xiàn)的水通道蛋白就是水通道?！弊鳛閷嶒炓炞C水通道蛋白的存在并具有水通道功能，必然要設計對照實驗，即兩組中一組保留細胞膜的水通道蛋白，另一組去掉細胞膜上的該蛋白，觀察兩組細胞的吸水情況，即可得出相應結論。(2)兩種人造細胞膜分別放在水中，一種能吸水膨脹必然含有親水性很強的水通道蛋白，另一種不吸水，說明只含疏水性很強的磷脂分子。答案：(1)“水通道蛋白”就是“水通道”不含該蛋白質(zhì)蒸餾水不能吸水細胞膜上的“水通道蛋白”就是“水通道”(2)不同點：一種含有水通道蛋白，一種不含水通道蛋白。相同點：都含有磷脂雙分子層