問題的提出
科學(xué)家發(fā)覺細胞膜透性，在分子水平上，尿酸具有光滑而剛性的結(jié)構(gòu)。當(dāng)它與我們的細胞膜互相作用時，它會自身卡在脂類之間，因而造成膜的密度更高。
不僅尿酸外，我們的細胞膜還主要由脂類組成，脂類是一種小的脂肪分子，當(dāng)存在于水底時會手動組裝成單層結(jié)構(gòu)-人體的近60％由水組成。脂類和血脂共同產(chǎn)生了限制我們細胞并調(diào)節(jié)細胞營養(yǎng)交換的屏障。
問題：細胞膜中存在固醇是怎樣被發(fā)覺的？歐文頓在研究細胞膜中有什么貢獻？
細胞膜中尿酸的發(fā)覺
尿酸的發(fā)覺，與闌尾炎的診治有關(guān)。
1676年，法國出現(xiàn)了一種醫(yī)治闌尾炎的方式，那就是切膽放療。第一位進行此類放療的是一位稱作約翰·尼斯的大夫，當(dāng)他當(dāng)心翼翼地切開病人的肝臟，卻發(fā)覺肝臟里長滿了像石頭一樣黑白色的東西。
1769年，西班牙大夫德拉薩爾對這些像石頭一樣的黑白色膽結(jié)石進行了物理成份鑒別，發(fā)覺膽結(jié)石里大部份是由一種胺類化合物組成，可這些物質(zhì)究竟是哪些呢？
1815年開始，美國物理家希弗魯爾發(fā)覺在人類的血液當(dāng)中，同樣富含這些糖類物質(zhì)，他把這些物質(zhì)名為尿酸。
1868年8月，在德意志科大學(xué)的一次大會上，希弗魯爾將固醇這個名稱即將確定出來了。而隨即人們對于固醇的研究，卻促使它在“天使”與“魔鬼”之間不斷搖擺。
1899年，毒理學(xué)家查爾斯·歐文頓發(fā)覺人體的細胞膜當(dāng)中居然富含尿酸。細胞膜就好比細胞的一堵墻，起到保持細胞完整性的作用，假如沒有尿酸，那人體細胞也將不復(fù)存在。
1895-1902年期間，歐文頓開始系統(tǒng)地評估物理成份步入動物和植物組織細胞的能力。歐文頓于1895年和1900年間發(fā)表了五篇論文，報告了他對活的動物細胞和植物細胞的滲透性（用當(dāng)時的術(shù)語稱為"滲透性"）進行實驗的結(jié)果。他使用500多種物質(zhì)對動物細胞的"滲透性"進行了上萬次的實驗，發(fā)覺細胞膜對不同物質(zhì)的"滲透性"是不一樣的：凡可以溶于脂類的物質(zhì)，比不能溶于脂類的物質(zhì)更容易通過細胞膜步入細胞。
1899年，他提出一種觀點，覺得尿酸或類似尿酸物質(zhì)可能與卵磷脂和其他干性物質(zhì)一起，浸漬在細胞原生質(zhì)和外部之間的邊界。這個理論后來被稱為“歐文頓類脂理論”或“歐文頓規(guī)則”。他強調(diào)溶質(zhì)的滲透系數(shù)與它在油和水之間的分配系數(shù)成線性關(guān)系。這項工作后來被譽為膜科學(xué)的基石。
1900年，歐文頓提出了一個生物膜模型——“歐文頓生物膜模型”——認為生物膜是由糖類物質(zhì)組成的。
據(jù)悉，在瓦茲堡學(xué)院任職期間，歐文頓還發(fā)表了一系列論文，探討了陽離子對胸肌和神經(jīng)生理學(xué)的作用，非常是鈉離子對動作電位傳導(dǎo)的作用，這比埃克爾斯、霍奇金、赫胥黎因“發(fā)現(xiàn)神經(jīng)細胞膜外圍和中央部份的激動和抑制的離子機制”而獲得諾貝爾獎早了60年。
典型試卷解析
試卷1：細胞膜成份和結(jié)構(gòu)的探求過程匯聚著多個科學(xué)家的智慧和心血，下述相關(guān)表述正確的是（）
A.由對細胞膜表面張力變化的研究推斷出膜中附有尿酸
B.按照溶于脂類和不溶于脂類的物質(zhì)是否容易穿過細胞膜猜想出細胞膜是由脂類組成的
C.科學(xué)家運用核素標(biāo)記法通過人鼠細胞融合實驗證明了細胞膜具有流動性
D.羅伯特森拍攝的細胞膜亞顯微結(jié)構(gòu)相片屬于數(shù)學(xué)模型
解析：
對細胞膜表面張力的研究推斷出膜中附有蛋白質(zhì)，A錯誤；按照但凡可以溶于脂類的物質(zhì)，比不能溶于脂類的物質(zhì)更容易通過細胞膜步入細胞，提出細胞膜是由脂類組成的，B正確；結(jié)合剖析可知，科學(xué)家運用螢光標(biāo)記法通過人鼠細胞融合實驗證明了細胞膜具有流動性，C錯誤；羅伯特森在電鏡下見到了細胞膜清晰的暗一亮一暗的三層結(jié)構(gòu)，并大膽地提出生物膜的模型是所有的生物膜都由蛋白質(zhì)--脂類--蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其拍攝的細胞膜亞顯微結(jié)構(gòu)相片不屬于化學(xué)模型，D錯誤。故答案為B。
試卷2：科學(xué)家經(jīng)過常年大量的實驗研究，最終闡明了細胞膜的組成、結(jié)構(gòu)和功能。請回答：
（1）1895年，研究各類未受孕卵細胞的私密性時細胞膜透性，發(fā)覺尿酸、甘油等脂胺類物質(zhì)容易透過細胞膜，不溶于脂類的物質(zhì)透過細胞膜相對困難；另外有人發(fā)覺細胞膜會被蛋白酶酯化，這種事實表明組成細胞膜的主要成份中有。
（2）1925年，法國科學(xué)家和用乙醇提抽紅細胞的磷脂后，將它在空氣-水界面上鋪成單分子層，發(fā)覺這個單分子層的面積相當(dāng)于原紅細胞表面積的2倍，這個現(xiàn)象說明。和選用喂奶植物成熟的紅細胞來制備較純凈的細胞膜的緣由是。
（3）研究發(fā)覺，小腸絨毛上皮細胞還能從消化了的食物吸收獼猴桃糖，卻很難吸收相對分子質(zhì)量比獼猴桃糖小的木糖，這個施行說明細胞膜的功能特點是。
（4）人工合成的僅由磷脂雙分子層果醋恒封閉絲狀結(jié)構(gòu)稱為脂類體，所有帶電荷的分子不管它多小，都很難通過脂類體，雖然脂類體外離子含量很高。這是由于磷脂雙分子層的（填“內(nèi)部”或“外部”）是疏水的，纈氨霉素是一種十二肽的藥物，若將它插入到脂類體的脂單層內(nèi)，可使K+的運輸速率提升倍，但卻不能有效提升Na+的運輸速度，由此可以得出以下推論：①；②。
（5）1972年桑格和尼克森提出的模型所描述的細胞膜的結(jié)構(gòu)，其中細胞膜的基本支架是。
答案：
（1）脂類和蛋白質(zhì)
（2）磷脂雙分子層（或兩層磷脂分子）沒有細胞核膜和細胞器膜
（3）選擇透過性
（4）內(nèi)部①載體蛋白能極大提升運輸速率②載體具有特異性
（5）流動鑲嵌磷脂雙分子層
解析：本題考查細胞膜的結(jié)構(gòu)特征、化學(xué)組成的相關(guān)知識。
（1）脂胺類物質(zhì)才能優(yōu)先通過細胞膜，但是細胞膜會被溶化糖類物質(zhì)的溶劑溶化，說明細胞膜中有脂類，會被蛋白酶溶化，說明細胞膜中有蛋白質(zhì)，所以細胞膜中的物質(zhì)有脂類和蛋白質(zhì)。
（2）將一個細胞中的所有磷脂提取下來，鋪成單分子層的面積是細胞膜表面積的2倍，說明磷脂分子是排列成單層．因為喂奶植物成熟的紅細胞沒有細胞核膜和細胞器膜，因而要獲得純凈細胞膜，最好選擇喂奶植物成熟的紅細胞作為實驗材料。
（3）按照題意，細胞能吸收獼猴桃糖而不能吸收木糖，說明細胞對物質(zhì)的吸收具有選擇性，既細胞膜具有選擇透過性。
（4）人工合成的僅由磷脂雙分子層構(gòu)成的封閉絲狀結(jié)構(gòu)稱為脂類體．帶電荷的分子很難通過脂類體的緣由是磷脂雙分子層的內(nèi)部是疏水的。
按照“纈氨霉素是一種十二肽的藥物，若將它插入到脂類體的脂單層內(nèi)，可使k+的運輸速率提升倍”，說明：載體蛋白能極大提升運輸速率．按照“纈氨霉素可使k+的運輸速率提升倍，但卻不能有效提升Na+的運輸速度”，說明：載體具有特異性。
（5）1972年桑格和尼克森提出的是細胞膜的流動鑲嵌模型，其中細胞膜的基本支架是磷脂雙分子層。
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