专题三物质交换过程中物质含量变化问题及穿膜计算

物质交换过程中物质含量变换的原因及物质进出细胞途径及穿膜计算问题答题必备：一.物质交换过程中物质含量变换的原因一般的组织器官中(除肺和消化器官外)O2和营养物质(如葡萄糖、氨基酸等)在毛细血管动脉端的含量大于静脉端的含量；而代谢废物(如CO2等)在毛细血管动脉端的含量小于静脉端的含量。2.肺.3.小肠4.尿素二.物质进出细胞途径及穿膜计算问题肺泡壁、毛细血管壁、小肠绒毛壁、肾小管壁都由单层上皮细胞构成,物质通过这些结构时要穿过2层细胞膜。(注:不考虑物质通过细胞间隙进出的情况)（1）葡萄糖、氧气等物质从血浆进入组织液，要经过毛细血管壁,至少要穿越1层上皮细胞,共2层细胞膜(如图甲)。(2)物质由体外环境(肺泡、小肠等)进入血浆,至少要穿越肺泡壁或小肠绒毛壁等(1层上皮细胞),还要穿越毛细血管壁(1层上皮细胞),即至少要穿越4层细胞膜,才能进入血浆中(如图乙)。2.养料和氧气进入内环境并最终被组织细胞吸收利用的途径如图所示。(注:不考虑物质通过细胞间隙进出的情况)(1)养料(如葡萄糖)①转移途径:肠腔→小肠绒毛壁细胞→小肠毛细血管→血液循环→组织处毛细血管→组织液→组织细胞。②相关系统:消化系统、循环系统。③穿膜层数:进出小肠绒毛壁细胞(2层)+进出毛细血管壁细胞(4层)+进入组织细胞(1层)=7层。(2)02转移途径:肺泡→肺部毛细血管→血液循环→组织处毛细血管→组织液→组织细胞。②相关系统:呼吸系统、循环系统。③穿膜层数:进出肺泡壁细胞(2层)+进出肺部毛细血管壁细胞(2层)+进出红细胞(2层)+进出毛细血管壁细胞(2层)+进入组织细胞(1层)=9层;若被利用,加进入线粒体(2层),共11层。(3)CO2①转移途径:组织细胞→组织液→组织处毛细血管→血液循环→肺部毛细血管→肺泡。②相关系统:循环系统、呼吸系统。③穿膜层数:穿出线粒体(2层)+穿出组织细胞(1层)+进出毛细血管壁细胞(2层)+进出肺部毛细血管壁细胞(2层)+进出肺泡壁细胞(2层)=9层。提示：1.试题中可能会考查穿过的细胞膜层数(去掉细胞器膜层数)、磷脂双分子层层数(等于生物膜的层数)、细胞器膜层数(去掉细胞膜层数)等,故一定要审清题意。2进入红细胞与血红蛋白结合成氧合血红蛋白被运输,CO2等其他物质主要由血浆运输,因此02有穿过红细胞膜的过程。3.组织细胞内消耗O2,产生CO2,因此,组织细胞内O₂浓度最低,CO₂浓度最高。典型例题：1．如图是细胞与内环境进行物质交换的示意图，①处的箭头表示血液流动的方向。下列说法不正确的是（

）A．若②为肝脏细胞，则①处的氧气浓度高于⑤处B．如果图示为肺部组织，则Ⅱ端比Ⅰ端血浆中葡萄糖含量低、O2较多C．如果图示为肺部组织，则Ⅱ端比Ⅰ端血浆中葡萄糖含量低、O2较少D．如果表示脑组织，则Ⅱ端比Ⅰ端血浆中葡萄糖含量低、O2较少【答案】C【分析】分析题图可知，①处的箭头表示血液流动的方向，②是组织细胞，③是淋巴液，④是组织液，⑤是血浆。【详解】A、肝脏细胞利用氧气，使流经肝脏处的血液上游的氧气浓度比下游氧气浓度高，则①处的氧气浓度高于⑤处，A正确；BC、对于外界进行气体交换的是肺，肺动脉中流的是静脉血，因此流经肺的血液下游氧气浓度比上游氧气浓度高，即Ⅱ氧气浓度比Ⅰ氧气浓度高，而肺部细胞会利用葡萄糖，故Ⅱ中的葡萄糖浓度比Ⅰ中葡萄糖浓度低，B正确，C错误；D、脑组织利用葡萄糖和氧气，使Ⅱ比Ⅰ的葡萄糖和氧气浓度低，D正确。故选C。2．下图表示高等动物体内细胞与外界进行物质交换。请回答：(1)图中虚线内的体液构成，其中A为，C为。(2)填写图中D、E系统的名称：D，E。(3)毛细血管壁生活的液体环境包括（用图中字母作答）。(4)内环境稳态的主要调节机制是调节。(5)空气中的O2进入组织细胞内发挥作用需要穿过层磷脂分子。(6)食物中过多的酸性物质被肠道吸收进入血液后，血浆的pH不会发生大的变化。其主要原因与与它含有等离子有关。【答案】(1)内环境血浆淋巴(2)消化系统泌尿系统(3)A和B(4)神经体液免疫(5)22(6)HCO和HPO【分析】根据物质交换方向，判定图中A为血浆，B为组织液，C为淋巴液，总称为内环境。营养物质进入内环境应经过消化系统（D）吸收，循环系统运输到机体各处。代谢废物通过循环系统汇集到肾脏，通过泌尿系统(E)排出。【详解】（1）内环境是细胞外液构成的体内细胞赖以生存的液体环境。体内细胞和内环境之间可以进行物质交换。血浆中的水分和一切能透过毛细血管的物质都可以通过毛细血管壁进入组织细胞间隙形成组织液，绝大部分组织液可以同毛细血管壁回到血浆中，小部分组织液可通过毛细淋巴管壁进入淋巴管内形成淋巴，再经淋巴循环到达左右锁骨下静脉回到血液中。根据图示，可确定A为血浆，B为组织液，C为淋巴液，它们共同构成内环境。（2）根据前面的分析可知，图中D系统为吸收营养物质的系统，则应消化系统，E系统为排出尿素等代谢废物的系统，应为泌尿系统。（3）毛细血管壁细胞一半浸润在血浆中，一半浸润在组织液中，所以它生活的液体环境是血浆A和组织液B。（4）目前普遍认为，内环境稳态的主要调节机制是神经体液免疫调节，在此调节网络的作用下，内环境稳态才能相对稳定。（5）空气中的O2进入组织细胞内发挥作用需要穿过肺泡壁（2层细胞膜）→毛细血管壁（2层细胞膜）→进出红细胞（2层细胞膜）→毛细血管壁（2层细胞膜）→组织细胞（1层细胞膜）→线粒体（2层生物膜），共11层膜，每层生物膜含2层磷脂分子，故总共22层磷脂分子。（6）食物中过多的酸性物质被肠道吸收进入血液后，血浆的pH不会发生大的变化。其主要原因与它含有HCO3和HPO42等离子充当缓冲物质。跟踪训练：1．如图表示人体内的细胞与外界环境进行物质交换的部分过程，其中a、b、c代表内环境的组成成分。下列叙述错误的是（

）A．缺氧时，肌肉组织中体液a中的氧浓度大于肌肉细胞中的氧浓度B．乙酰胆碱可以存在于b中C．b中蛋白质含量明显多于a和cD．代谢废物主要由系统e排出【答案】C【分析】分析题图：表示人体内的细胞与外界环境进行物质交换的过程，根据a、b、c三者的关系可知，a是血浆，b是组织液，c是淋巴，d是消化系统，e是泌尿系统，f是呼吸系统。【详解】A、a表示血浆，O2高浓度到低浓度，由血浆进入组织细胞，故缺氧时，肌肉组织中体液a中的氧浓度大于肌肉细胞中的氧浓度，A正确；B、乙酰胆碱是神经递质，由突触前膜通过胞吐的形式释放到突触间隙，突触间隙是组织液，b表示组织液，故乙酰胆碱可以存在于b中，B正确；C、题图可知，a是血浆，b是组织液，c是淋巴，a中的蛋白质含量明显多于b和c，C错误；D、代谢废物可以由呼吸系统排出，还可以通过皮肤排出或e泌尿系统排出，但主要由e排出，D正确。故选C。2．下图表示人体某组织的模式图，箭头表示物质交换方向，A、B、C表示结构，a、b、c、d表示液体。请据图回答：(1)图中（填字母）表示细胞内液，占人体体液的；d与b在成分上的主要区别是d中含有较多的；d的渗透压大小主要与的含量有关。(2)ad中属于内环境组成成分的是（填字母）。(3)ad中O2浓度最高和最低的分别是和；毛细淋巴管壁细胞生活的具体内环境是（填字母）。(4)某人喝入大量的食醋后（填“会”或“不会”）引起血浆中的pH明显下降，原因是图中（填字母）内存在着物质。(5)若某人长期营养不良，血浆中蛋白质含量降低，会引起图中增多的液体是[

]，将导致。【答案】(1)a2/3蛋白质无机盐、蛋白质(2)bcd(3)dabc(4)不会d缓冲(5)b组织【分析】题图分析：图中A、B、C分别是毛细血管、毛细淋巴管、组织细胞；a、b、c、d分别是细胞内液、组织液、淋巴液、血浆。【详解】（1）图中a表示细胞内液，占人体体液的2/3；d为血浆，b为组织液，d与b在成分上的主要区别是d（血浆）中含有较多的蛋白质，d（血浆）的渗透压大小主要与无机盐、蛋白质的含量有关。（2）a、b、c、d分别是细胞内液、组织液、淋巴液、血浆，属于内环境组成成分的是组织液、淋巴液、血浆，即bcd。（3）组织细胞会消耗氧气，氧气从血浆中扩散到组织液，组织细胞从组织液中获得氧气，ad中O2浓度最高的是d血浆，最低的是a细胞内液。毛细淋巴管壁细胞生活的具体内环境是组织液和淋巴液，即bc。（4）由于d血浆中存在缓冲物质，故某人喝入大量的食醋后不会引起血浆中的pH明显下降。（5）若某人长期营养不良，血浆中蛋白质含量降低，会引起血浆渗透压降低，血浆中水分渗透进入组织液的增加，引起组织液增多，故图中增多的液体是b组织液，将导致组织水肿。3．图是人体胰腺组织局部结构模式图（①处的箭头表示血液流动的方向）。请据图回答问题：(1)图中不属于人体内环境组成的液体是（填数字序号）,毛细淋巴管壁细胞生活的具体内环境是（填数字序号）。(2)胰腺分为外分泌部和内分泌部两部分，健康人构成胰腺组织的不同细胞可分泌不同的物质，如；消化酶、胰岛素，其中能进入血液；血中的葡萄糖分子被细胞利用，至少要通过层磷脂分子；CO2不能从毛细血管进入胰腺组织细胞的原因是．(3)若人体严重营养不良，则会引起,这说明人体的自我调节能力是有限的；目前普遍认为，调节网络是机体维持稳态的主要调节机制。【答案】(1)②③④(2)胰岛素6/六血液中CO2浓度比细胞中低(3)组织水肿（或“组织液增多”）神经—体液—免疫【分析】分析题图：图中数字②⑤代表体液，其中②为细胞内液，③为淋巴，④为组织液，⑤为血浆。【详解】（1）图中数字②⑤代表体液，其中②为细胞内液，③为淋巴，④为组织液，⑤为血浆，内环境主要由③④⑤组成，②细胞内液不属于组成人体内环境的液体；毛细淋巴管壁细胞生活的具体内环境是③淋巴液和④组织液。（2）消化酶属于胰腺的外分泌部合成并分泌的，通过导管分泌到消化道，胰岛素属于胰腺的内分泌部分泌的，直接进入内环境，由血液运输；CO2在细胞内产生，进出细胞的方式是自由扩散，需从高浓度到低浓度，CO2不能从毛细血管进入胰腺组织细胞的原因是血液中CO2浓度比细胞中低。血清中的葡萄糖分子被细胞利用，则至少穿过2层组成毛细血管壁的上皮细胞的细胞膜、一层组织细胞膜，共计3层细胞膜、6层磷脂分子。（3）若人体严重营养不良，使血浆蛋白含量过少，就会造成血浆渗透压降低，组织液的渗透压相对增加，使血浆中大量水分子透过毛细血管壁进入组织间隙而引起组织水肿；目前普遍认为机体维持稳态的主要调节机制是神经—体液—免疫调节网络。4．如图是人体局部内环境与细胞代谢示意图，请分析回答：（“[______]”中填字母，“______”上填文字）(1)细胞内液约占人体体液的；a、d、f分别表示；d与f在成分上的主要区别是d中含有较多的；d的渗透压大小主要与的含量有关。(2)细胞有氧呼吸需要O2，红细胞中的O2进入组织细胞利用至少共穿过层膜结构，f和d相比，CO2浓度较高的部位为图中的（填字母）。(3)若某人长期营养不良，血浆中蛋白质含量降低，会引起图中增多的液体是（填字母），将导致。【答案】(1)2/3淋巴液、血浆、组织液蛋白质无机盐、蛋白质(2)6f(3)f组织水肿【分析】题图分析，图中a为毛细淋巴管中流动的液体淋巴液；b为毛细淋巴管壁细胞，其生活的具体环境是淋巴液和组织液；c为毛细血管壁细胞，其生活的具体环境是血浆和组织液；d为血浆；e为血细胞；f表示组织液；g表示组织细胞。图中①~④分别表示合成肝糖原和肌糖原、肝糖原分解、有氧呼吸的第一阶段、有氧呼吸的第二、三阶段。【详解】（1）细胞内液约占人体体液的2/3；图中a为毛细淋巴管中流动的液体淋巴液；b为毛细淋巴管壁细胞，其生活的具体环境是淋巴液和组织液；c为毛细血管壁细胞，其生活的具体环境是血浆和组织液；d为血浆，e为红细胞，f表示组织液，g表示组织细胞。d血浆与f组织液在成分上的主要区别是d血浆中含有较多的蛋白质；d血浆的渗透压大小主要与蛋白质和无机盐的含量有关，其中90%以上来自钠离子和氯离子。（2）细胞有氧呼吸利用O2的过程是④，血液中红细胞携带的O2结合于血红蛋白上，因此红细胞中的O2进入组织细胞所经过的途径为：红细胞（e）→血浆（d）→毛细血管壁（c）→组织液（f）→组织细胞（g）→线粒体内膜，其中要穿过一层红细胞膜、两层毛细血管壁细胞膜、一层组织细胞膜和两层线粒体，所以至少共穿过6层膜结构；CO2的运输方式是自由扩散，即从高浓度运输到低浓度，组织细胞产生的CO2排出细胞进入f组织液，再进入到d血浆，故f和d相比，CO2浓度较高的部位为图中的f组织液。（3）若某人长期营养不良，其血浆中蛋白质含量降低，导致水分过多地滞留于f组织液中，导致f组织液增多，将会引起组织水肿。5．下图为人体内环境的局部示意图，请分析回答下列问题：(1)内环境主要由图中①、（填序号）组成，其渗透压主要取决于蛋白质和。毛细淋巴管壁细胞生活的具体内环境是（填序号）。(2)图中（填序号）表示细胞内液，占体液的。(3)若图中⑦表示肝脏细胞，比较A端与B端O2浓度的大小，A端（填“＞”“＜”或“=”）B端。【答案】(1)④、⑥无机盐①、⑥(2)⑦三分之二(3)＞【分析】据图可知，图中①、②、③、④、⑤、⑥、⑦分别是淋巴液、毛细淋巴管壁、血细胞、血浆、毛细血管壁、组织液、细胞内液，根据图中箭头，A端为动脉端，B端为静脉端。【详解】（1）内环境是由血浆、组织液和淋巴构成，即由图中①（淋巴液）、④（血浆）、⑥（组织液）组成，其渗透压主要取决于蛋白质和无机盐。毛细淋巴管壁细胞生活的具体内环境是淋巴液和组织液，即①⑥。（2）图中⑦表示细胞内液，占体液的三分之二。（3）若图中⑦表示肝脏细胞，其会进行有氧呼吸消耗氧气，A端为动脉端，B端为静脉端，则氧气浓度是A端＞B端。6．肝硬化患者早期会出现肝腹水，随着病情加重，体内腹水将逐渐增多，同时出现下肢水肿。医生常通过静脉输入血浆蛋白，促进患者的体内多余水分的排出，减缓其下肢水肿。下图是人体某组织内环境示意图，a、b、c是液体，①②是不同的结构，③是组织细胞。回答下列问题：(1)肝细胞功能异常时，合成送往血浆的血浆蛋白减少，血浆渗透压，回流到（填“a”、“b”或“c”）的液体增多。由题可知，医生常通过静脉输入血浆蛋白减缓患者的下肢水肿，此时患者尿液可能。(2)机体新陈代谢主要在（填“①”、“②”或“③”）中进行，CO，能够从组织细胞进入组织液的原因是组织细胞内的CO2浓度（填“高于”或“低于”）组织液中的。a中的O2进入③中被呼吸作用利用，至少要通过层生物膜。【答案】(1)降低c增多(2)③高于5【分析】内环境主要由组织液、血浆和淋巴液等细胞外液组成，组织液与血浆之间可以相互渗透，过多的组织液可以渗入淋巴管形成淋巴液，淋巴液通过淋巴循环汇入血浆，组织液和细胞内液也可以相互渗透。【详解】（1）肝细胞功能异常时，合成送往血浆的血浆蛋白减少，血浆渗透压降低，回流到组织液（c）的液体增多。静脉输入血浆蛋白使得血浆渗透压升高，从组织液中吸收水分，血浆中多余的水分经泌尿系统排出体外，因此尿液可能增多。（2）图中的c是组织液，而机体新陈代谢主要发生在组织细胞中。CO₂能够从组织细胞扩散进入组织液，组织细胞内的CO2浓度高于组织液中的。a（血浆）中的O₂进入③（组织细胞）中被利用，至少要通过毛细血管壁细胞膜（2层生物膜）、组织细胞膜（1层生物膜）、组织细胞的线粒体膜（2层生物膜），共5层生物膜。7．根据图回答有关问题：(1)写出图1中下列液体的名称A液；B液；C液，其中A液与B和C在成分上的主要区别是。(2)细胞1所处的内环境是，细胞2所处的内环境是。图1中液体中CO2浓度最高的是，O2浓度最高的是。(3)写出图2中各标号代表的两个系统分别是：①，②。(4)某人在吃火锅时不小心烫伤，出现水疱，该水疱内的液体主要是（填内环境成分），一段时间后水疱自行消失，原因是。(5)CO2不从组织液进入组织细胞的原因是。(6)外界环境中的O2进入红细胞内至少需穿过层生物膜(7)目前普遍认为，调节网络是机体维持稳态的主要调节机制【答案】(1)血浆淋巴组织液血浆中含有较多蛋白质，而淋巴和组织液含有的蛋白质相对较少(2)血浆和组织液淋巴和组织液细胞内液血浆(3)消化系统呼吸系统(4)组织液水疱中液体渗入毛细血管和毛细淋巴管(5)组织细胞内的CO2浓度高于组织液(6)5(7)神经体液免疫【分析】内环境主要包括血浆、组织液和淋巴。内环境是组织细胞与外界环境进行物质交换的媒介，内环境直接通过消化系统、循环系统、呼吸系统、泌尿系统以及皮肤等器官的参与外界之间进行物质和气体的交换，如呼吸系统吸入氧气，排出二氧化碳，消化系统吸收食物等营养物质，为机体提供营养，泌尿系统和皮肤及时排出代谢废物，另外还需要神经系统、内分泌系统和免疫系统的参与，神经和内分泌系统协调各个系统和器官的活动，免疫系统抵御病原体的侵入维持机体健康。【详解】（1）根据图1的分析，可知图1中A位于血管中，因此A液是血浆，B所在管道有盲端，因此B是淋巴，C位于细胞间隙，C是组织液，其中A液与B和C在成分上的主要区别是血浆中含有较多蛋白质，而淋巴和组织液含有的蛋白质相对较少。（2）根据图示，细胞1是毛细血管壁，因此其所处的内环境是血浆和组织液，细胞2是毛细淋巴管壁细胞，其所处的内环境是淋巴和组织液；由于细胞有氧呼吸产生CO2，因此图1中液体中CO2浓度最高的是细胞内液，O2是由外界环境中氧气进入肺部，并进入血管由红细胞携带，因此O2浓度最高的液体是血浆。（3）图中通过系统①吸收营养物质，故为消化系统，②吸收氧气排出二氧化碳，故为呼吸系统。（4