跨膜层数的有关问题

生物体内物质的跨膜运输

前言物质跨膜数量的计算问题，在近年的高考试题中经常出现。在高中生物教材，该知识点属于再生性知识；但由于学生对解剖结构知识了解甚少，不理解相关的生理过程，要想准确解答这类问题，仍有一定难度。它需要诸多知识点的支持，特别是要正确理解相关生理过程和生理过程所经过的细胞结构的生物膜的数量。鉴于该知识在教材中的隐蔽性，下文主要以图示法，较为直观的谈谈如何解决物质跨膜数量问题。一、绿色植物体内物质的运输问题例1：(1999上海高考题)一分子二氧化碳从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入一个相邻细胞的叶绿体基质内，共穿过生物膜的层数是：（）A．5B．6C．7D．8解析：本例考查一个简单的生理过程和不同细胞结构膜的数量问题。解答此题，首先要了解本题的生理过程(图1所示)：此生理过程是线粒体通过呼吸作用产生的CO2，可用于光合作用的暗反应。图1中的箭头方向，表示的就是一分子二氧化碳从叶肉细胞的线粒体基质，进入到一个相邻细胞的叶绿体基质内，物质所经过的细胞结构。其通过的生物膜依次为：线粒体膜(2层生物膜)、细胞膜(1层生物膜)×2、叶绿体膜(2层生物膜)，共计6层生物膜。变式训练一分子二氧化碳从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入同一个细胞中的叶绿体基质内，共穿过生物膜层数是多少?图2便直观的将答案显示出来，即4层。参考答案：1、BC2、B变式题1：在光照充足的条件下，绿色植物叶肉细胞内参与光合作用的二氧化碳分子，共穿过生物膜的层数是（多选）（）

A．2B．3C．4D．6变式题2：一分子氧气从叶肉细胞的叶绿体基质中扩散出来，进入同一细胞的线立粒体基质内参与有氧呼吸，共穿过生物膜的层数是：（）

A．2B．4C．6D．8二、高等动物体内氧气的吸收和运输过程中的跨膜运输了解氧气的吸收和运输，首先要知道肺泡膜也是由单层细胞构成的；其次要知道氧进入血液后，要进入红细胞内与血红蛋白结合并运输；三是氧进入组织细胞后，还要再进入线粒体才能被利用，因为有氧呼吸的第二阶段需要氧，而该阶段是在线粒体基质中完成的。图3中的①—→②-→③一→④描述的就是这一比较复杂的过程：出肺泡(2层膜)-→进血管(2层膜)-→进红细胞(1层膜)-→运输到组织器官-→出红细胞(1层膜)-→出血管(2层膜)-→进组织细胞(1层膜)-→进线粒体(2层膜)，共计11层生物膜。

例2：外界空气中的氧气，通过肺部气体交换，进入到血液中与血液中的血红蛋白结合成氧合血红蛋白，共穿过了几层膜？（）

A、3B、4C、5D、6．解析：外界的物质02进入血管中并与血红蛋白结合，必须要考虑到三点：一是02从外界环境进入到肺泡中来，经过的是呼吸道，并未穿过任何生物膜。二是02从肺泡进入毛细血管中来，肺泡为一层扁平的上皮细胞，02在穿过时，必须是先进细胞膜。再出细胞膜，总共两层细胞膜。同样，毛细血管壁也是一层扁平的上皮细胞，02在穿过时，也是要穿过两层细胞膜。三是一定要切记：血红蛋白是位于血液中的红细胞中，故02要与血红蛋白结合，还得再穿过红细胞膜这一层膜方可，综合上述三点，总共要通过5层膜。本题正确答案：C例3：人体心肌细胞有氧呼吸时需要的02从外界进入该细胞参与呼吸作用，至少需要通过多少层生物膜（）

A．4B．5C．9D．11解析：外界O2进入人体的组织细胞的过程是：

呼吸运动自由扩散红细胞运输自由扩散外界O2——→肺泡——→肺部毛细血管——→组织处毛细血管——→组织细胞本题正确答案：D变式题1：外界空气中的氧气，经过内环境，最终到达某组织细胞中，并参与该组织细胞中线粒体中呼吸作用。问氧气由外界环境到达该组织线粒体基质中，共穿过了几层膜?（）

A、5B、7C、9D、11D三、高等动物小肠上皮细胞吸收营养物质过程中的跨膜运输

例5：（2003年上海高考题）葡萄糖经小肠黏膜上皮进入毛细血管。需透过的磷脂分子层数是（）

A．4层B．6层C．8层D．10层解析：解答此题，首先要知道小肠粘膜上皮及其周围的毛细血管，都是由单层细胞构成的；其次要知道其生理过程是图6中的①→②；葡萄糖经小肠进入毛细血管需经过两层细胞：小肠粘膜上皮细胞和毛细血管壁上皮细胞，所以葡萄糖从小肠进入毛细血管要经过4层细胞膜。最后还要知道，每层细胞膜由双层磷脂分子层和蛋白质构成；故共穿过8层磷脂分子层。本题正确答案：C

变式题：人体组织细胞(如骨骼肌细胞)有氧呼吸时需要的C6H1206和02从外界进入该细胞参与反应，各自至少需要通过多少层生物膜。（）

A．3和4B．4和5C．7和9D．7和11五、特殊方式的跨膜运输问题①高等动物细胞分泌蛋白从合成、运输到排出细胞外通过膜的层数应为0层，因为大分子物质进出细胞是通过内吞和外排作用，不穿过膜。②细胞核内外的大分子如蛋白质、酶、信使RNA可通过核孔进出细胞核，这种方式也并未通过膜结构。③植物叶肉细胞间隙中的水分的蒸腾作用和氧气、二氧化碳从气孔的进出穿过0层生物膜。④单细胞动物如变形虫的捕食和代谢产物的排出是内吞、胞饮作用和外排作用，通过细胞膜结构的改变而完成的，穿过的生物膜为0层。D⑤高等动物在免疫过程中，体内的吞噬细胞处理抗原和消灭病原体的过程，效应B细胞向外分泌抗体，消化腺分泌消化酶，内分泌腺分泌蛋白类激素的外排作用，都可看作是通过零层生物膜(参看教材中的图解)。

⑥高等动物突触传递过程中神经递质的跨膜运输

例6：图7是动物突触结构模式图，当神经兴奋时，突触小泡C中的神经递质由前膜释放经过间隙，再和突触后膜上的特异性受体结合的过程中共穿过几层生物膜？（）A、0层B、1层C、2层D、3层解析：突触小泡中的神经递质是在突触小体中的高尔基体里形成的，小泡的膜是由一层细胞构成的，突触前膜也是一层细胞构成，但是当小泡中的神经递质在前膜释放的时候，是突触小泡的膜和突触小体的膜融合后断裂释放出来的，没有穿过膜的结构，同样在突触后膜上只是发生神经递质和受体的结合，也没有发生跨膜运输的问题，即穿过了0层膜。本题正确答案：A六、综合检测：1、在适宜光照情况下和在黑暗条件下植物叶肉细胞中线粒体进行有氧呼吸所需O2通过的膜结构的最少层数分别为（）

A．4和3B．6和4C．4和2D．2和32、在缺氧条件下，某高等植物叶肉细胞中产生的CO2，用于相邻细胞的光合作用，至少通过几层磷脂分子()A．4B．6C．8D．123、外界02进入人体组织细胞内被利用应至少穿过几层磷脂分子?（）A．8B．12C．18D．224、下列各处02浓度最低的是()A肺泡B．红细胞C．组织液D．组织细胞5、空气中的氧气要与人的血红蛋白结合，需要穿过几层磷脂分子()A．3B．5C．6D．106、葡萄糖经小肠黏膜上皮进入毛细血管，需通过的磷脂分子层数是()A．4层B．6层C．8层D．10层7、组织细胞产生C02排出体外至少通过几层膜（）A．4层B．6层C．8层D．9层8、细胞中的RNA分子从产生部位到作用场所需要穿过多少层磷脂双分子层（）

A．0B．4C．5D．69、ATP是细胞内的能量物质，医疗上用ATP注射液可治疗心肌炎。若人体静脉滴注ATP药物，ATP到达心肌细胞内最少要经过多少层细胞膜（）A、1层B、2层C、3层D、4层10、在条件适宜的情况下，空气中的一分子二氧化碳进入植物叶肉细胞参与光合作用，共穿过生物膜的层数是：（）A．1B．3C．5D．711、土壤中的NO3-，被植物吸收进入成熟区细胞共穿过的磷脂分子层数是（）A．2B．3C．4D．612、人体组织细胞(如骨骼肌细胞)有氧呼吸时需要的02从外界进入体内参与反应，至少需要通过多少层生物膜（）

A．4B．5C．9