Question

【題目】哺乳動物成熟紅細胞不含細胞核和復雜的細胞器，常被用作科學研究的材料。實驗人員測定任氏血中葡萄糖含量，通過其變化反映人成熟紅細胞在保存過程中的代謝能力，實驗步驟如下：

步驟一：從人的血液中分離得到成熟紅細胞，加入含有葡萄糖的任氏液（成分與血漿相似），混合成為任氏血，測定任氏血中初始葡萄糖含量。

步驟二：將任氏血灌入血袋，在適宜條件下保存。

步驟三：5小時后，測定任氏血中葡萄糖的含量，分析數據。

請回答下列問題：

（1）上述實驗步驟中的對照實驗操作是_________________________。

（2）成熟紅細胞通過___________方式吸收葡萄糖，人成熟紅細胞中鉀離子的濃度比任氏血中高將近30倍，推測紅細胞吸收鉀離子需要的條件是______________________。

（3）實驗數據表明紅細胞在保存過程中代謝能力迅速下降，分析其原因是____________________。

（4）哺乳動物紅細胞在清水中能迅速吸水漲破，有人推測這可能與細胞膜上的水通道蛋白有關。水通道蛋白能介導水分子跨膜運輸，顯著提高了水分子的運輸速率。請以甲乙兩組哺乳動物紅細胞為材料，設計實驗，驗證這個推測是正確的 ____________________。（要求：寫出實驗思路、預期實驗結果）

Answer 1

【答案】測定初始葡萄糖含量 協助擴散 需要載體和能量 紅細胞不含細胞核和復雜的細胞器 將甲組紅細胞膜中的蛋白質破壞，乙組紅細胞不做處理，然后將兩組細胞同時置于蒸餾水中，測定兩組細胞吸水脹破所需的時間；若乙組吸水漲破所需時間短，說明推測正確

【解析】

1．實驗設計的原則有：科學性原則、對照原則、單一變量原則和平行重復原則等。從做題的角度出發，在設計實驗時，應著重注意單一變量原則和對照原則。單一變量原則即一個實驗中只能有一個自變量，即實驗過程中欲處理的實驗因素，其他實驗條件各組應當一致，以避免或減少無關變量和額外變量的干擾。對照原則是設計和實施實驗的準則之一。通過設置實驗對照對比，排除無關變量的影響，增加實驗結果的可信度和說服力。2．物質跨膜運輸的類型：

名稱	運輸方向	載體	能量	實例
自由擴散	高濃度→低濃度	不需	不需	水，CO2，O2，甘油，苯、酒精等
協助擴散	高濃度→低濃度	需要	不需	紅細胞吸收葡萄糖
主動運輸	低濃度→高濃度	需要	需要	小腸絨毛上皮細胞吸收氨基酸，葡萄糖，K+，Na+等

（1）上述實驗步驟中起對照作用的操作是測定初始葡萄糖含量，通過葡萄糖的變換情況來反映人成熟紅細胞代謝能力；

（2）成熟紅細胞吸收葡萄糖需要載體協助，不消耗能量，屬于協助擴散，人成熟紅細胞中鉀離子的濃度比任氏血中高將近30倍，可見鉀離子是逆濃度梯度進入紅細胞的，為主動運輸，需要載體和能量；

（3）由于紅細胞不含細胞核和復雜的細胞器，無法自行制造自己的結構，也無法使自己的結構維持長久，使得紅細胞在保存過程中代謝能力迅速下降；

（4）根據題意，要驗證哺乳動物紅細胞在低滲溶液中能迅速吸水漲破，與水通道蛋白有關，則根據實驗的單一變量原則和對照性原則，設計實驗步驟為：將甲組紅細胞膜中的蛋白質破壞，乙組紅細胞不做處理，然后將兩組細胞同時置于蒸餾水中，測定兩組細胞吸水脹破所需的時間；若乙組吸水漲破所需時間短，說明推測正確。