物質跨膜運輸層數計算問題?

物質跨膜運輸層數計算問題

物質跨膜運輸層數的計算，是試題中經常出現的一種型別題。不少學生在解答此類試題中明顯暴露出很多問題。該類試題涉及很多知識的支撐，如相關生理過程及經過的生物膜結構等。解答此類問題應注意：

1物質的運輸途徑。

若氧氣或二氧化碳進入透過的途徑，常常涉及到生理結構的知識。

2涉及生物膜的問題。

單層的有：細胞膜、液泡膜、內質網膜、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成的，穿過上皮細胞涉及2層膜結構；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內吞作用，都可看作是透過0層生物膜。

4磷脂分子層數=生物膜的數量×2。

5理解至少的含義。

在該類試題中常常涉及到“至少”一詞，是為了使答案准確和問題簡化起見。

6跨膜中涉及到的物質有：

氧氣、二氧化碳、葡萄糖、大分子物質如蛋白質等。

1、關於氣體跨膜運輸的問題

【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，各自至少需要透過多少層生物膜（）

A3和4 B 4和5 C 7和9 D 7和11

解析：

這個物質跨膜數量問題就比較複雜。先看葡萄糖，機體吸收葡萄糖主要是用於組織細胞的氧化供能；葡萄糖經小腸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過4層細胞膜後，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，共透過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成的。

其次要知道氧進入血液後，要進入紅細胞內與血紅蛋白結合並運輸；三是氧進入組織細胞後，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，而該階段是線上粒體基質中完成的。這一複雜的過程可表示為：離開肺泡（2層膜）→進入血管（2層膜）→進入紅細胞（1層膜）→運輸到組織器官→出紅細胞（1層膜）→出血管（2層膜）→進入組織細胞（1層膜）→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，甘蔗等原產熱帶地區綠色植物的光合作用時發現，當向這些綠色植物提供14CO2時，光合作用開始後1S內，竟有90%以上的14C 出現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首先轉移到中C4，然後才轉移到C3中。科學家將這類植物叫做C4植物。請問空氣中的 14CO2進入上述植物葉肉細胞中合成澱粉，則14CO2至少需要穿過的生物膜層數為（）

A3 B 5 C 7 D 9

解析：

本題考查C4植物的葉片構造。在維管束外有一圈維管束鞘細胞和部分的葉肉細胞。14CO2進入C4植物的葉肉細胞的葉綠體中合成C4化合物後出來，進入到維管束鞘細胞的葉綠體中合成澱粉。涉及到的生物膜層數=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：D

2、關於非氣體跨膜的問題

【例3】

細胞中的mRNA分子從產生部位到作用場所需要穿過多少層磷脂雙分子層（）

A0 B 4 C 5 D 6

解析：

mRNA屬於生物大分子，mRNA是從核孔進入細胞質中與核糖體結合來完成翻譯的，而原核細胞又無核膜。因此，不管是什麼細胞，其中的RNA分子從產生部位到作用場所都不需要穿過生物膜，即透過0層磷脂雙分子層。

【例4】

葡萄糖經小腸粘膜上皮進入毛細血管，需透過的磷脂分子層數是（）

A4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成的；其次要明白葡萄糖經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成。所以共穿過8層磷脂分子層。答案：C

【例5】

經內質網糖基化加工後的蛋白質分泌到細胞外需要經過的膜結構及穿過的膜層數分別為（ ）

A。內質網→細胞膜，2層

B。內質網→高爾基體→細胞膜，3層

C。內質網→高爾基體→線粒體→細胞膜，4層

D。內質網→高爾基體→細胞膜，0層

解析：

分泌蛋白形成的過程經過的途徑為：內質網→高爾基體→細胞膜。即經內質網糖基化加工後的蛋白質先透過內質網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，最後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