专题03 体验制备细胞膜的方法-2021年高考生物必考实验专题突破（解析版）

实验三：体验细胞膜的制备方法 知识链接 1．材料 新鲜的哺乳动物血液 2．用具 离心机，离心管，滴管，显微镜，载玻片，盖玻片，吸水纸，小烧杯。 3．试剂 柠檬酸钠或肝素（抗凝剂），生理盐水（质量分数为 0．9%的 NaCl 溶液），蒸馏水或清水。 4．操作要点 准备一定量的新鲜的哺乳动物血液，如羊血或猪血，在冰箱中静置一昼夜。用滴管将上清液吸去。再 吸取 1 mL 的沉淀物，放入离心管中，加入生理盐水 2 mL，在 2 000 r/min 条件下离心 5 min。去除上清液， 在沉淀中再加入生理盐水 2 mL，再离心一次，去除上清液，留沉淀备用。以上操作的目的是洗去血浆成分， 避免血浆对血细胞的缓冲作用，从而使红细胞的溶血现象更加明显。 学生的实验操作如下。 （1）取一个 5 mL 的小烧杯，加入生理盐水 2～3 mL。 （2）用滴管在沉淀的下层吸取一小滴血细胞，滴入小烧杯的生理盐水中，以达到稀释红细胞的目的， 以免观察时，由于细胞密度太大，影响观察效果。 （3）取另一个滴管，在小烧杯中轻轻搅拌，然后吸取少量的血细胞稀释液，在载玻片的中央滴很小的 一滴，加盖玻片。 （4）先在低倍镜下观察红细胞的正常形态，可见其边缘完整发亮。 （5）在盖玻片的一侧加一滴蒸馏水或清水，在另一侧非常小心地用吸水纸慢慢地吸引，防止把红细胞 全部吸入吸水纸中而影响观察。边加水边观察，注意红细胞的形态变化。红细胞会随着水流向一侧漂移， 观察时注意移动玻片。红细胞体积逐渐变大，变得非常鼓胀，在视野中可以找到少数胀破的红细胞，它们 已失去完整发亮的边缘，变成弥散状。 5．需要注意的几个问题 （1）制作临时装片时，红细胞必须稀释，而且取红细胞的量要少。 （2）在高倍镜下观察，待观察清晰时，在盖玻片的一侧滴加蒸馏水，同时在另一侧用吸水纸吸引。上 述操作均在载物台上进行，并随时调整镜筒高度，持续观察细胞的变化。在盖玻片一侧滴加蒸馏水的量要 少，不能让盖玻片处于漂浮状态；同时在另一侧用吸水纸吸引时要小心，不要将血细胞吸走。 （3）要想取得好的观察效果，所用显微镜的放大倍数应在 400 倍以上。 （4）操作中要认真观察才能看到连续的变化过程。 例 1．生物体细胞内的膜具有一定的选择透过性，即水分子可以自由通过，细胞要选择吸收的离子和小分子 也可以通过，而其他粒子、小分子和大分子则不能通过。请根据以下所提供的条件，验证细胞内膜的选择 透过性。 实验材料和用具：①新鲜的红玫瑰 ②烧杯 ③玻璃铅笔 ④质量分数为 15%的盐酸 ⑤清水 ⑥量筒 （1）红玫瑰的红色与细胞的哪一结构有关？__________________________。 （2）完善下列实验设计，验证活细胞的膜具有选择透过性 第一步：选两只相同的烧杯，用玻璃铅笔标上 A 和 B 第二步：__________________________________________________________________， 第三步：_________________________________________________________________________。 结果预测：_________________________________________________________________________。 原因分析：_________________________________________________________________________。 （3）此实验主要能验证哪些膜的选择透过性？______________________________。 【答案】液泡 在 A、B 两只烧杯中，分别加入等量的 15%的盐酸和清水 选等量的红色玫瑰花瓣， 分别放入 A、B 两只烧杯中，经过一段时间后观察 水中的花瓣仍为红色，水为无色；盐酸中的花瓣颜色 逐渐变浅，而盐酸溶液变红 盐酸将细胞杀死，膜丧失其选择性，而清水对细胞活性无伤害作用 细 胞膜和液泡膜 【解析】 试题分析：根据实验设计遵循的单一变量原则、对照原则等，围绕题意准确定位该实验是探究性实验还是 验证性实验以及实验目的，据此找出实验变量（自变量、因变量、无关变量），进而完善实验步骤并得出相 应的结论。 (1) 红玫瑰的红色与液泡中含有的色素有关。 (2)依题意可知：本实验的目的是验证活细胞的膜具有选择透过性，因此该实验的自变量是细胞是否有活性， 因变量是细胞所处的水溶液是否变红，其它对实验结果有影响的因素均为无关变量，应控制相同且适宜。 依据实验设计遵循的原则、已经给出的实验材料和用具以及不完整实验步骤可知：第二步，应在 A、B 两只 烧杯中，分别加入等量的 15%的盐酸和清水；第三步，选等量的红色玫瑰花瓣，分别放入 A、B 两只烧杯 中，经过一段时间后观察。 结果预测：因该实验是验证性实验，其实验结论是已知的，所以预测的实验结果为：水（B 烧杯）中的花瓣 仍为红色，水为无色；盐酸（A 烧杯）中的花瓣颜色逐渐变浅，而盐酸溶液变红。 原因分析：盐酸对活细胞具有很强的伤害作用，将细胞杀死而使其细胞膜失去选择透过性，而清水对细胞 活性没有伤害作用。 (3)存在于液泡中的色素，若进入溶液中，需经过液泡膜和细胞膜，所以此实验主要能验证细胞膜和液泡膜 的选择透过性。 【点睛】解答此题时需抓住问题的实质：植物花瓣的颜色由液泡中含有的色素决定，活细胞的细胞膜和液 泡膜具有选择透过性，液泡中的色素分子不能透过细胞膜和液泡膜，溶液不变色；当细胞死亡后，细胞膜 和液泡膜的选择透过性丧失，液泡中含有的色素分子能够进入溶液而导致溶液变色；盐酸可导致细胞死亡。 在此基础上，围绕题意找准实验变量并根据实验设计遵循的原则，既可对相关问题作出解答。 例 2.下列有关细胞膜制备及观察的叙述，正确的是( ) A． 家鸡的红细胞是最佳的实验材料 B． 若选用洋葱鳞片叶表皮细胞应先用蛋白酶去除细胞壁 C． 制备细胞膜应先利用吸水涨破法，再利用差速离心法获取 D． 可以用高倍镜直接进行观察 【答案】C 【解析】家鸡的红细胞为正常细胞，有细胞核和各种细胞器，因此不能用家鸡的红细胞做实验材料，A 错 误；去除植物细胞的细胞壁需使用纤维素酶和果胶酶，B 错误；哺乳动物红细胞放在清水中吸水涨破，再离 心时将血红蛋白和细胞膜分离，C 正确；用显微镜观察时，需先在低倍镜下找到要观察的目标，然后再用高 倍镜观察，D 错误。 1、研究细胞膜常用的材料是( ) A.变形虫 B.受精卵 C.蛙成熟的红细胞 D.哺乳动物成熟的红细胞 【答案】 D 【解析】 研究细胞膜常用的材料是哺乳动物成熟的红细胞，因为它没有细胞核及众多的细胞器，故选 D。 2、下列有关细胞膜的制备及观察的叙述，正确的是( ) A.家鸡的红细胞是最佳的实验材料 B.若选用洋葱鳞片叶内表皮细胞，应先用镊子去除细胞壁 C.制备细胞膜可先利用吸水涨破法，再利用离心法 D.用显微镜观察时，可直接用高倍显微镜找到目标 【答案】 C 【解析】 家鸡不属于哺乳动物，它的红细胞中含有细胞核和众多具膜结构细胞器，不宜用于制备细胞膜， A 错误；植物细胞太小，不能用镊子去除细胞壁，B 错误；红细胞吸水涨破后，经过离心，细胞膜可与其他 成分分离开来，C 正确；用显微镜观察时，应先用低倍镜找到目标，然后再换用高倍镜进行观察，D 错误。 3.疟原虫可以寄生在红细胞内，使人患疟疾，要判断一个人是否患疟疾，应取血样放在什么溶液中制片检查 ( ) A． 质量分数为 0.9%的 NaCl 溶液 B． 清水 C． 浓盐水 D． 质量分数为 0.1%的葡萄糖溶液 【答案】B 【解析】红细胞在清水中易吸水而破裂。 4.下列关于制备细胞膜的叙述，错误的是( ) A． 鸟类的红细胞不是制备纯净细胞膜的理想材料 B． 人的成熟红细胞在生理盐水中不会发生水分子的跨膜运输，细胞体积不变 C． 叶肉细胞因有细胞壁的存在，使提取细胞膜更复杂 D． 提取出的猪的成熟红细胞的磷脂分子在空气—水界面上的面积是红细胞表面积的两倍 【答案】B 【解析】鸟类的细胞有细胞核和各种具膜结构的细胞器，不是制备细胞膜的理想材料，A 正确；人成熟红 细胞在生理盐水中也会发生水分子跨膜运输，但细胞体积不变，是因为运输达到动态平衡，B 错误；植物叶 肉细胞有细胞壁，提取细胞膜前需要去除细胞壁，C 正确；猪成熟红细胞没有细胞核和各种具膜结构的细胞 器，膜是由磷脂双分子层组成，在空气——水界面上的面积是红细胞表面积的两倍，D 正确。 5.体验制备细胞膜的方法实验中，材料选用哺乳动物的成熟红细胞，关键原因是红细胞( ) A． 是动物细胞 B． 有细胞核 C． 有各种细胞器 D． 无细胞核及各种细胞器 【答案】D 【解析】哺乳动物成熟的红细胞无核膜和各种细胞器的膜，只有细胞膜，容易提取纯净的细胞膜。 6.制备细胞膜时，稀释红细胞的液体和使细胞涨破的方法分别是( ) A． 清水，将其放入生理盐水中 B． 9%的 NaCl 溶液，将其放入清水中 C． 生理盐水，将其放入清水中 D． 清水，将其放入 9%的 NaCl 溶液中 【答案】C 【解析】稀释红细胞应用生理盐水，以保持红细胞的正常形态；使红细胞涨破应用清水。 7.在制备细胞膜时，显微镜下观察红细胞的动态变化是( ) ①细胞破裂 ②凹陷消失 ③内容物流出 ④细胞体积增大 A． ②④①③ B． ④②①③ C． ④①③② D． ①③②④ 【答案】B 【解析】制备细胞膜时用的是吸水涨破法，故红细胞的动态变化为④②①③。 8、科学家在进行细胞膜化学成分的分析时，需制备比较纯净的细胞膜，从真核细胞分离出比较纯净的细胞膜 较为困难，因为会有核膜和细胞器膜的混杂。而哺乳动物(或人)的成熟红细胞，没有细胞核和各种细胞器，将 其作特殊处理就是比较纯净的细胞膜，在生物学上称为“血影”。对“血影”的分析得知，其化学组成如下：蛋 白质 49%、脂质 43%、糖类 8%。请回答： (1)如何处理红细胞才能使其发生溶血现象？ __________________________________________________________________________。 (2)“血影”的化学成分中，脂质主要是哪一类？ __________________________________________________________________________。 (3) 红 细 胞 溶 血 后 ， 溶 出 到 细 胞 外 的 物 质 应 该 是 ________________________ ， 这 种 物 质 的 特 性 是 ________________________________________。因此，红细胞具有________的功能。 【答案】 (1)放在蒸馏水中 (2)磷脂 (3)血红蛋白 容易和氧结合，又容易与氧分离 运输氧 【解析】 红细胞内的物质具有一定的浓度。如果把细胞放在清水里或蒸馏水里，水会进入细胞，使细胞 涨破，细胞内的物质流出来，从而出现溶血现象，通过该种方法所得到的细胞膜较纯净。血影实际上就是 细胞膜，细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质，脂质中磷脂含量最丰富。红细胞溶血后，溶出到细胞外的物 质是血红蛋白，血红蛋白容易与氧结合，又容易与氧分离，因此，红细胞具有运输氧气的功能。 9.为获得纯净的细胞膜用于研究其结构与功能，请完成下列实验设计并分析有关问题： (1)应选取人体下列哪种细胞做实验( ) A．成熟红细胞 B．神经细胞 C．白细胞 D．口腔上皮细胞 (2)选用该材料的理由是___________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)将选取的上述材料放入____________中，一段时间后细胞将破裂。 (4)经过(3)的实验步骤后，可用下列哪两种方法获得纯净的细胞膜(多选)( ) A．静置 B．加热 C．离心 D．过滤 (5)通过有关方法，测得多种膜的化学成分，如下表： ① 依 据 上 表 数 据 ， 请 分 析 构 成 细 胞 膜 与 细 胞 器 膜 的 化 学 物 质 组 成 上 的 共 同 点 是 ： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②化学物质组成的主要区别是：_____________________________________________ ________________________________________________________________________。 【答案】(1)A (2)细胞核和许多细胞器也有膜，这些膜若与细胞膜混在一起就无法得到较纯净的细胞膜， 而成熟的红细胞中没有细胞核和众多的细胞器 (3)清水 (4)CD (5)①都有脂质和蛋白质 ②细胞膜除了 有脂质和蛋白质外，还有少量的糖类，而细胞器膜则不含糖类 【解析】人和其他哺乳动物的成熟红细胞除细胞膜外无其他膜结构，通过吸水涨破，从而得到较纯净的细 胞膜。细胞吸水涨破后先离心，将细胞膜与细胞质中的其他物质分开，再过滤可得到较纯净的细胞膜。 10.为获得较纯净的细胞膜，以研究其结构与功能，请你帮助完成下列实验分析并回答相关问题。 (1)最好选取猪的哪种细胞做实验( ) A．成熟红细胞 B．神经细胞 C．白细胞 D．口腔上皮细胞 (2)你选择该材料的原因是________________________________________________________。 (3)将选取的材料放入__________中，一段时间后细胞将破裂。 (4)经过(3)的实验步骤后，可用下列哪些方法进一步获得较纯净的细胞膜( ) A．静置 B．加热 C．离心 D．过滤 (5)将细胞膜的成分分离提纯后，用________可鉴定其中的蛋白质，具体现象是________。 【答案】(1)A (2)成熟红细胞中没有细胞核和众多的细胞器 (3)蒸馏水 (4)C，D (5)双缩脲试剂 产生 紫色反应 【解析】(1)(2)哺乳动物成熟红细胞内无细胞核和众多细胞器，故利于提取较纯净的细胞膜。 (3)动物细胞在蒸馏水中会吸水涨破，其内容物流出，即可得到细胞膜。 (4)由于内容物与细胞膜密度不同，可通过离心、过滤获得较纯净的细胞膜。 (5)蛋白质可与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应。 11.下列关于细胞结构与成分的叙述，错误的是( ) A. 细胞膜的完整性可用台盼蓝染色色法进行检测 B. 检测氨基酸的含量可用双缩脲试剂进行显色 C. 若要观察处于细胞分裂中期的染色体可用醋酸洋红液染色 D. 斐林试剂是含有 Cu2+的碱性溶液，可被葡萄糖还原成砖红色 【答案】B 【解析】A 选项，台盼蓝是细胞活性染料，常用于检测细胞膜的完整性。还常用于检测细胞是否有活性。 活细胞不会被染成蓝色，而死细胞会被染成淡蓝色。A 正确。 B 选项，双缩脲是用来检测蛋白质的，可以和肽键发生作用，氨基酸当中没有肽键，不能和双缩脲发生反应。 B 错误。 C 选项，醋酸洋红是碱性染料，可以将染色体染成红色，用于观察分裂中期染色体的形态。C 正确。 D 选项，斐林试剂含有 Cu2+，可以和还原性糖作用产生砖红色沉淀。D 正确。