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文檔簡介
1、膜計算計算某物質(zhì)代謝中進入細胞所通過的膜的層數(shù)或磷脂雙分子層數(shù), 一定要弄清物質(zhì)在體內(nèi)的運行路線, 結(jié)合各部分結(jié)構(gòu)和相應(yīng)功能便可作答。 注意物質(zhì)進入毛細血管, 穿過毛細血管壁和氧氣或二氧化碳穿過肺泡壁時都要經(jīng)過兩層細胞膜。 活細胞代謝時需不斷的與外界環(huán)境進行物質(zhì)交換,即從外界環(huán)境獲得氧氣和營養(yǎng)物質(zhì), 同時, 把自身代謝產(chǎn)生的二氧化碳、 水等代謝終產(chǎn)物和對細胞有害物質(zhì)排出體外。細胞代謝是在專門細胞器或細胞質(zhì)基質(zhì)中進行的,從結(jié)構(gòu)上看,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、液泡膜、線粒體、葉綠體都是由膜結(jié)構(gòu)構(gòu)成的。前三者為單層膜,后二者是雙層膜。( 1) 1 層生物膜 =1 層磷脂雙分子層 =2 層磷脂分子層( 2 )
2、在細胞中,核糖體、中心體、染色體無膜結(jié)構(gòu);細胞膜、液泡膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、高爾基體膜是單層膜;線粒體、葉綠體和細胞核的膜是雙層膜,但物質(zhì)若從核孔穿透核膜時,則穿過的膜層數(shù)為 0。( 3 )肺泡壁、毛細血管壁和消化道管壁都是由單層上皮細胞構(gòu)成,且穿過1 層細胞則需穿過 2 次細胞膜(生物膜)或4 層磷脂分子層。例 1大氣中的氧氣要進入紅細胞與血紅蛋白結(jié)合,需要穿過幾層磷脂分子層( )A 3 層B 5 層C 6 層D 10層【解析】大氣中的氧氣首先要從呼吸道進入肺泡, 穿過肺泡中的某一細胞時,進、 出共兩層膜,然后穿過血管壁 , 進、出血管壁也是兩層膜,最后進入紅細胞( 1 層膜)中與血紅蛋白結(jié)合,總共
3、是5 層膜,即 10 層磷脂分子層。答案: D例 2. 內(nèi)環(huán)境中的氧氣進入組織細胞并用于有氧呼吸至少要通過幾層磷脂分子層( )A 2 層B 4 層C 6 層D 8層答案: C例3.紅細胞中含18O的氧氣被利用后變成C18O2進入c(血漿)內(nèi),18O至少要透過()層膜?!窘馕觥考t細胞中含18O 的氧氣首先從紅細胞中出來(1 層膜 ),穿過毛細血管(進、出共 2層膜),【進入組織細胞(1層膜),再進入線粒體(2層膜)被利J用變成C18O2,又從線粒體中出來,穿過組織細胞膜,即進、出組織細胞和線粒體共6 層膜 】,再一次穿過毛細血管(進、出共2 層膜 ),最后到達血漿中。因此,總共要穿過 11 層膜
4、。例 4葡萄糖經(jīng)小腸粘膜上皮進入毛細血管,需透過的磷脂分子層數(shù)是()A 4 層B 6層C 8 層D 10層【解析】葡萄糖經(jīng)小腸(消化道)進入毛細血管需經(jīng)過兩層細胞: 小腸粘膜上皮細胞和毛細血管壁上皮細胞。葡萄糖從小腸進入毛細血管,進、出共穿過4 層膜, 每層細胞膜由雙層磷脂分子層和蛋白質(zhì)構(gòu)成,故共穿過8 層磷脂分子層。答案: C例 5一分子CO2 從葉肉細胞的線粒體基質(zhì)中擴散出來,進入一相鄰細胞的葉綠體基質(zhì)內(nèi),共穿過的生物膜層數(shù)是( )A 5B 6C 7D 8【解析】主要考查對線粒體、葉綠體和細胞膜的亞顯微結(jié)構(gòu)等知識的掌握情況。線粒體、葉綠體都是雙層膜結(jié)構(gòu)的細胞器, 內(nèi)膜里面含有液態(tài)基質(zhì), 每
5、層膜都是單層的生物膜。 相鄰兩個細胞各有一層生物膜包被。因此,一分子CO2 從葉肉細胞的線粒體基質(zhì)中擴散出來需穿過3 層膜,再進入相鄰的細胞葉綠體基質(zhì)中再需穿越 3 層膜,所以共穿過了 6 層膜。例 6. 肺泡中的 1 個氧分子,以氧合血紅蛋白的形式運輸?shù)浇M織細胞,最后在細胞內(nèi)成為水中的氧。在此過程中,這個氧分子需通過的選擇透過性膜的次數(shù)共為( )A、 5 次B、 7 次C、 9 次D、 11 次【解析】肺泡壁(單層細胞圍成)2層-毛細血管壁(單層細胞圍成) 2層-紅細胞膜2層-毛細血管壁(單層細胞圍成)2層-組織液中白組織細胞 1層-線粒體2層,即11層細胞膜。例 7、分泌蛋白的分泌需要穿過
6、幾層膜?答:0 層。例 8、 信使 RNA 離開合成部位到達核糖體上,需要通過幾層生物膜?答:0 層。高中生物內(nèi)環(huán)境中物質(zhì)穿過共通過了幾層生物膜,解答此類問題應(yīng)注意:1 物質(zhì)的運輸途徑。若氧氣或二氧化碳進入通過的途徑,常常涉及到生理結(jié)構(gòu)的知識。2 涉及生物膜的問題。單層的有:細胞膜、液泡膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、高爾基體膜等;雙層的有:線粒體和葉綠體膜、細胞核的膜。其中肺泡壁、 毛細血管壁和小腸絨毛壁都是由單層上皮細胞構(gòu)成的,穿過上皮細胞涉及2 層膜結(jié)構(gòu);無膜的有:核糖體與中心體。3 某些大分子從細胞核中出來, 如果核孔, 不涉及到穿膜; 此外, 細胞向外分泌消化酶、抗體,或蛋白類激素的外排作用以及細胞的
7、內(nèi)吞作用,都可看作是通過0 層生物膜。4磷脂分子層數(shù)=生物膜的數(shù)量X 2。5 理解至少的含義。 在該類試題中常常涉及到 “至少”一詞,是為了使答案準確和問題簡化起見。6 跨膜中涉及到的物質(zhì)有:氧氣、二氧化碳、葡萄糖、大分子物質(zhì)如蛋白質(zhì)等。經(jīng)典試題回顧:1 關(guān)于氣體跨膜運輸?shù)膯栴}【例 1】人體組織細胞(如骨骼肌細胞)有氧呼吸時需要的 C6 H12 O6 和 O2 從外界進入該細胞參與反應(yīng),各自至少需要通過多少層生物膜( ) A 3 和 4 B 4 和 5 C 7和9 D 7 和 11解析: 這個物質(zhì)跨膜數(shù)量問題就比較復雜。 先看葡萄糖, 機體吸收葡萄糖主要是用于組織細胞的氧化供能; 葡萄糖經(jīng)小腸
8、粘膜上皮進入毛細血管中, 形成了血糖。 葡萄糖從小腸進入毛細血管經(jīng)過4 層細胞膜后,還要再穿過一層毛細血管壁上皮細胞( 2 層膜),進入組織液,再穿過 1 層組織細胞膜,進入組織細胞,共通過7 層生物膜。再看氧氣, 首先要知道肺泡膜也是由單層細胞構(gòu)成的, 其次要知道氧進入血液后, 要進入紅細胞內(nèi)與血紅蛋白結(jié)合并運輸; 三是氧進入組織細胞后, 還要再進入線粒體才能被利用, 因為有氧呼吸的第三階段需要氧, 而該階段是在線粒體基質(zhì)中完成的。 這一復雜的過程可表示為:離開肺泡(2層膜)-進入血管(2層膜)-進入紅細胞(1層膜)-運輸?shù)浇M織器官-出紅細胞(1層膜)-出血管(2層膜)進入組織細胞(1層膜)
9、-進入線粒體(2層膜),共計 11 層生物膜。答案D【例2 】科學家在研究玉米,甘蔗等原產(chǎn)熱帶地區(qū)綠色植物的光合作用時發(fā)現(xiàn),當向這些綠色植物提供14CO2時,光合作用開始后 1S內(nèi),竟有90%A上的14C出現(xiàn)在含有四個碳 原子的有機酸(用 C4表示)中。隨著光合作用的進行,C4中的14C逐漸減少,而 C3中的14C逐漸增多。這說明在這類綠色植物的光合作用中,CO2中的C首先轉(zhuǎn)移到中C4,然后才轉(zhuǎn)移到C3中??茖W家將這類植物叫做C4植物。請問空氣中的14CO2進入上述植物葉肉細胞中合成淀粉,則14CO2至少需要穿過的生物膜層數(shù)為()A 3 B 5 C 7 D 9解析:本題考查 C4植物的葉片構(gòu)造
10、。在維管束外有一圈維管束鞘細胞和部分的葉肉細胞。14CO2s入C4植物的葉肉細胞的葉綠體中合成C4化合物后出來,進入到維管束鞘細胞的葉綠體中合成淀粉。涉及到的生物膜層數(shù)=葉肉細胞膜(2) +葉肉細胞葉綠體膜(4 ) +維管束鞘細胞膜( 1 ) +維管束鞘細胞的葉綠體膜(2) =9。答案: D2 關(guān)于非氣體跨膜的問題【例3】細胞中的mRN粉子從產(chǎn)生部位到作用場所需要穿過多少層磷脂雙分子層()A 0 B 4 C 5 D 6解析:mRNAl于生物大分子,mRNAI從核孔進入細胞質(zhì)中與核糖體結(jié)合來完成翻譯的, 而原核細胞又無核膜。因此,不管是什么細胞,其中的RN后子從產(chǎn)生部位到作用場所都不 需要穿過生
11、物膜,即通過0 層磷脂雙分子層?!纠?】葡萄糖經(jīng)小腸粘膜上皮進入毛細血管,需透過的磷脂分子層數(shù)是()A 4 層 B 6 層 C 8 層 D 10 層解析:首先要知道小腸粘膜上皮及其周圍的毛細血管壁,都是由單層上皮細胞構(gòu)成的;其次要明白葡萄糖經(jīng)小腸進入毛細血管需穿過小腸粘膜上皮細胞和毛細血管壁細胞。 葡萄糖從小腸進入毛細血管一共要穿過4 層細胞膜, 而每層細胞膜都是由雙層磷脂分子層構(gòu)成。 所以共穿過8 層磷脂分子層。答案:C【例5】 經(jīng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)糖基化加工后的蛋白質(zhì)分泌到細胞外需要經(jīng)過的膜結(jié)構(gòu)及穿過的膜層數(shù)分別為()A.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)細胞膜,2層 B.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-高爾基體細胞膜,3層C.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-高爾基體線粒體細
12、胞膜,4層D.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-高爾基體細胞膜,0層解析:分泌蛋白形成的過程經(jīng)過的途徑為:內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-高爾基體-細胞膜。即經(jīng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)糖基化加工后的蛋白質(zhì)先通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)出芽形成小泡融合到高爾基體, 接著高爾基體再出芽形成形成小泡融合到細胞膜, 最后由細胞膜排出細胞外, 而分泌蛋白始終沒有穿過膜, 而是以小泡的形式運輸。答案: D利用圖解法計算物質(zhì)穿膜層數(shù)安徽省太和縣第六中學王晨物質(zhì)穿膜運輸問題是學生解題難點之一, 其原因有兩個方面: 首先, 學生對題目涉及的生物體局部結(jié)構(gòu)不清楚, 無從著手分析; 其次, 對物質(zhì)是否跨膜還是非跨膜( 即膜融合 ) 進出細胞,不能作出正確判斷。1結(jié)構(gòu)區(qū)分(1) 單層膜與單層磷脂分子:
13、 單層膜是一層單位膜, 包含兩層磷脂分子, 而不是單 層磷脂分子。(2) 一層膜與一層細胞:物質(zhì)穿過一層膜,是指物質(zhì)通過跨膜運輸( 自由擴散、協(xié)助擴散和主動運輸) 的方式通過一層膜結(jié)構(gòu)。 物質(zhì)穿過一層細胞, 指的是物質(zhì)先進入細胞、再排出細胞的過程,通過膜的層數(shù)為兩層。(3) 跨膜運輸和膜泡運輸: 前者主要是小分子物質(zhì)和離子通過自由擴散、 協(xié)助擴散和主動運輸?shù)姆绞酵ㄟ^生物膜的過程,通過膜結(jié)構(gòu)時,以實際通過膜的層數(shù)計算;后者主要指大分子物質(zhì)( 神經(jīng)遞質(zhì)為小分子物質(zhì),也通過胞吐的方式排出 ) 通過胞吞、胞吐的方式通過生物膜的過程,物質(zhì)通過膜的層數(shù)為 0。(4)葉綠體內(nèi)的 Q到達葉綠體外需通過 2層膜
14、(若強調(diào)從產(chǎn)生部位到葉綠體外,則為3層膜,因為Q在類囊體內(nèi)產(chǎn)生);線粒體產(chǎn)生的 CO到達線粒體外需通過 2層膜。2.典例示法典例1外界空氣中Q進入人體骨骼肌細胞被利用,至少要穿過的生物膜層數(shù)是A. 5層C. 11 層B. 10 層D. 12 層圖解示法 組織細胞與外界環(huán)境進行氣體交換的整個過程(如圖1所示)是通過內(nèi)環(huán)境而間接進行的,整個過程包括外呼吸、氣體在血液中的運輸和內(nèi)呼吸 3個環(huán)節(jié)。經(jīng) 過外呼吸實現(xiàn)了血液和外界環(huán)境之間的氣體交換;Q在血液中以氧合血紅蛋白的形式進行運輸;經(jīng)過內(nèi)呼吸實現(xiàn)骨骼肌與內(nèi)環(huán)境之間的氣體交換及Q最后參與有氧呼吸而被骨骼肌細胞所利用。外呼吸可用下圖2表示,內(nèi)呼吸可用下圖
15、 3表示。物赧史一小JIL削g堀內(nèi) 好體眥斗普埴據(jù)法班化槌調(diào)*通氣 的央1 氣體在廊版中遙 型如投Y 3;廣謠外再也鼠. 腫部七C3 C=3 = 匍.齊gq堀埃處 匚地而怦(圖中熱色用肉板小a外F)O 一二0紅如岫從圖2可知,在肺通氣和肺泡內(nèi)的氣體交換的過程中,Q要穿過肺泡壁(一層上皮細胞)、毛細血管壁(一層上皮細胞)及紅細胞膜,共計 5層生物膜,才能與血紅蛋白結(jié)合;從圖3可知,經(jīng)過組織里的氣體交換,Q進入骨骼肌細胞要透過紅細胞膜、毛細血管壁(一層上皮細胞)和一層骨骼肌細胞膜(合at 4層生物膜),再加上Q最終 要進入線粒體參與有氧呼吸,而線粒體是具有雙層膜的細胞器,故共合計6層膜。由此可知,
16、外界空氣中 Q進入人體骨骼肌細胞被利用,至少要穿過的生物膜層數(shù)是11答案 CL典例2 蛋白質(zhì)的消化產(chǎn)物被人體所吸收并轉(zhuǎn)化為組織蛋白的過程中,共穿過 磷脂分子層數(shù) 是()A. 4B. 8C. 7D. 14圖解示法食物中的蛋白質(zhì)在消化道中被蛋白酶和肽酶分解成氨基酸,主要在小腸中被吸收,其吸收過程如圖所示:胸里小借JW 上皮蜘的地怏施胸t常中惠色及樂以以敢分門腸腔中的氨基酸經(jīng)過小腸絨毛上皮細胞 (2層膜)+絨毛內(nèi)毛細血管壁(2層膜) 十組織處毛細血管壁(2層膜)+組織細胞膜(1層膜)=7層膜;而1層膜由2層磷脂 分子構(gòu)成,所以共穿過 14層磷脂分子層。答案 D【典例31用同位素標記血液的葡萄糖分子,
17、若該分子流經(jīng)腎臟后又經(jīng)過腎靜脈 流出,該分子穿過幾層細胞膜()B. 8層D. 16 層C. 0層或8層山以小.*律小小費IM南汁小味色 一細而蛻一懺小療同川工期血瞥圖解示法血糖流經(jīng)腎臟后又經(jīng)腎靜脈流出的過程中,經(jīng)過了腎小球的濾過作用和腎小管的重吸收作用(如圖所示)。整個過程中葡萄糖分子依次穿過了腎小球毛細血管、腎小囊壁、腎小管壁和腎小管周圍的毛細血管壁而重新回到血液,最后經(jīng)靜脈流出。而這些“壁”都很薄,只由一層上皮細胞構(gòu)成,而每穿過一層細胞即經(jīng)過2層細胞膜,故共穿過8層膜。但并非每個葡萄糖分子都會從腎小球濾過,若沒有濾過的葡萄糖分子,則從入球小動脈流入而又直接從出球小動脈流出,再流經(jīng)腎小管周圍
18、的毛細血管,最后經(jīng)腎靜脈流出,這個過程中葡萄糖分子始終在血管中流動,沒有穿過任何膜結(jié)構(gòu)。答案 C1典例41血漿中的1個葡萄糖分子進入組織細胞被徹底氧化分解,需要穿過幾 層細胞膜()A 5層B. 3層C. 6層D. 4層圖解示法血漿中的葡萄糖分子進入組織細胞必須通過內(nèi)環(huán)境(如圖所示),葡萄糖首先要穿過毛細血管壁進入組織液,毛細血管壁由一層上皮細胞組成,所以葡萄糖穿過這層細胞即穿過2層細胞膜,再進入組織細胞共穿過3層細胞膜。進入組織細胞的葡萄糖在被徹底氧化分解時,首先要在細胞質(zhì)基質(zhì)中經(jīng)過細胞呼吸的第一階段,被分解成兩分子丙酮酸,再進一步進入 線粒體被徹底氧化分解。葡萄糖分子不直接進入線粒體,所以血漿中的葡萄糖進入 組織細胞被徹底氧化分解經(jīng)過的細胞膜只有3層。本題易誤選A,因線粒體為雙層膜結(jié)構(gòu),而實際上完整的葡萄糖分子只進入到細胞質(zhì)基質(zhì),初步分解后才進入線粒 體,但進入線粒體的已不是葡萄糖分子,而是丙酮酸。另外,題目所問的是幾層細 胞膜,線粒體的內(nèi)、外膜不是細胞膜。答案 B【典例51內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)的分泌蛋白,輸送到高爾基體腔內(nèi)進一步加工,最后釋放
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