生物膜 “穿越”題的知識(shí)映射分析

河北 潘 斌

生物膜 “穿越”題的知識(shí)映射分析

河北 潘 斌

生物膜的知識(shí)位于人教版高中必修1教材里，屬于細(xì)胞學(xué)的核心知識(shí)。生物膜包括細(xì)胞的細(xì)胞膜、核膜和各種細(xì)胞器的膜，均具有磷脂雙分子層的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)上有一定的流動(dòng)性，在物質(zhì)運(yùn)輸功能上具有選擇透過性，與細(xì)胞的新陳代謝正常進(jìn)行是休戚相關(guān)的。因此，關(guān)于生物膜的“穿越”題也關(guān)聯(lián)到細(xì)胞代謝的方方面面，花樣繁多。生物膜“穿越”題的知識(shí)映射主要有以下幾個(gè)方面：

一、有關(guān)生物膜的磷脂雙分子層結(jié)構(gòu)：

1層生物膜=1層磷脂雙分子層=2層磷脂分子

二、有關(guān)不同細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物膜層數(shù)：

核膜、線粒體和葉綠體均為2層生物膜（外膜和內(nèi)膜），液泡、細(xì)胞膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體均為1層生物膜，核糖體、中心體沒有生物膜（0層），物質(zhì)經(jīng)過細(xì)胞核的核孔運(yùn)輸不算穿過生物膜。

三、有關(guān)特殊結(jié)構(gòu)的生物膜層數(shù)：

物質(zhì)穿過1層細(xì)胞，實(shí)質(zhì)是穿過2層細(xì)胞膜（4層磷脂分子）。肺泡壁、毛細(xì)血管壁、毛細(xì)淋巴管壁、胃上皮、小腸黏膜上皮、腎小球壁、腎小囊壁、腎小管壁等均為單層上皮細(xì)胞，物質(zhì)在穿越這些結(jié)構(gòu)時(shí)均穿過了1層細(xì)胞，即2層細(xì)胞膜（4層磷脂分子）。

四、有關(guān)生理過程的生物膜層數(shù)：

生物的細(xì)胞呼吸，植物體的光合作用，人體的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，分泌蛋白的合成與分泌，呼吸，泌尿，血液循環(huán)，神經(jīng)傳導(dǎo)等常見生理過程的考查中，往往包含了比較復(fù)雜的生物膜“穿越”計(jì)算題。

1.與細(xì)胞呼吸有關(guān)的生物膜“穿越”

【典題1】植物根尖成熟區(qū)的一個(gè)細(xì)胞呼吸作用產(chǎn)生的水分子進(jìn)入相鄰成熟區(qū)細(xì)胞的液泡中至少要穿過（ ）生物膜。

A. 1層 B. 2層 C. 4層 D. 5層

【答案】D

【知識(shí)映射分析】本題涉及的知識(shí)點(diǎn)主要是細(xì)胞呼吸。細(xì)胞呼吸有兩種類型，即有氧呼吸和無氧呼吸，其中能夠產(chǎn)生水的只有有氧呼吸。有氧呼吸分為三個(gè)階段，依次在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體基質(zhì)、線粒體內(nèi)膜進(jìn)行，其中產(chǎn)生水的是第三階段，在線粒體內(nèi)膜進(jìn)行，所以這個(gè)水分子首先從線粒體出來穿過2層線粒體膜，再出這個(gè)細(xì)胞穿過1層細(xì)胞膜，然后進(jìn)入另一個(gè)細(xì)胞，穿過1層細(xì)胞膜，最后進(jìn)入液泡穿過1層液泡膜，總共5層生物膜。

2.與光合作用有關(guān)的生物膜“穿越”

【典題2】葉肉細(xì)胞經(jīng)光合作用產(chǎn)生的氧氣進(jìn)入自身的線粒體中被利用要穿過（ ）磷脂分子結(jié)構(gòu)。

A. 2層 B. 3層 C. 4層 D. 8層

【答案】D

【知識(shí)映射分析】本題涉及的知識(shí)點(diǎn)主要是植物體的光合作用。葉肉細(xì)胞中氧氣在葉綠體基粒上經(jīng)過水的光解作用形成，從葉綠體釋放出來需要穿過2層葉綠體膜，再進(jìn)入自身線粒體，又穿過2層線粒體膜，在線粒體內(nèi)膜上經(jīng)過有氧呼吸第三階段被利用。所以一共穿過4層生物膜，每層生物膜都是2層磷脂分子構(gòu)成，共計(jì)穿過8層磷脂分子。

3.與人體吸收有關(guān)的生物膜“穿越”

【典題3】人小腸中的葡萄糖被吸收到體內(nèi)成為肝糖原，此過程中葡萄糖共穿過（ ）層生物膜。

A. 6 B.7 C.8 D.9

【答案】B

【知識(shí)映射分析】本題涉及的知識(shí)點(diǎn)主要是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收過程。小腸中的葡萄糖需要穿過小腸絨毛壁和毛細(xì)血管壁才能進(jìn)入血漿成為血糖。再經(jīng)過血液循環(huán)，穿越毛細(xì)血管壁到達(dá)組織液，進(jìn)入肝細(xì)胞內(nèi)合成肝糖原。小腸絨毛壁和毛細(xì)血管壁都是由一層上皮細(xì)胞圍成的薄壁，而穿過每一層細(xì)胞都需穿過2層細(xì)胞膜，因此此過程中葡萄糖共穿過7層生物膜。

4.與人體泌尿有關(guān)的生物膜“穿越”

【典題4】血漿中的某個(gè)葡萄糖分子，流經(jīng)腎小球后，最終于腎靜脈中被發(fā)現(xiàn)，那么它總共穿過了（ ）磷脂分子結(jié)構(gòu)。

A. 12層 B. 16層 C. 0層 D. 0層或16層

【答案】D

【知識(shí)映射分析】本題涉及的知識(shí)點(diǎn)主要是泌尿的過程。葡萄糖分子由血漿通過入球小動(dòng)脈進(jìn)入腎小球，有兩種可能，一種可能是不經(jīng)過腎小球的濾過作用，直接從出球小動(dòng)脈出來，進(jìn)入腎靜脈，該過程沒有穿過任何生物膜結(jié)構(gòu)，即穿過0層磷脂分子結(jié)構(gòu)；另一種可能是經(jīng)過腎小球的濾過作用，穿過腎小囊壁，進(jìn)入腎小囊內(nèi)形成原尿，最后通過腎小管的重吸收回到腎靜脈血管，這種情況下所穿過的生物膜結(jié)構(gòu)依次為腎小球的毛細(xì)血管壁→腎小囊壁→腎小管壁→毛細(xì)血管壁，共8層生物膜，即16層磷脂分子結(jié)構(gòu)。

5.與人體呼吸有關(guān)的生物膜“穿越”

【典題5】空氣中的O2被吸收到人體內(nèi)參加細(xì)胞的有氧呼吸，這一過程中O2共穿過（ ）層膜。

A. 7 B. 9 C.11 D. 13

【答案】C

【知識(shí)映射分析】本題涉及的知識(shí)點(diǎn)主要是人體呼吸的全過程，包括外呼吸、氣體在血液中的運(yùn)輸、內(nèi)呼吸三個(gè)部分，其中外呼吸又包括肺的通氣（外界氣體進(jìn)入肺泡）和肺泡內(nèi)的氣體交換（肺泡中的氣體和血液中的氣體交換）；內(nèi)呼吸又包括組織處的氣體交換（血液中的氣體和組織細(xì)胞中的氣體交換）和氧的利用（在組織細(xì)胞的利用）。由于肺泡壁和毛細(xì)血管壁都是由一層上皮細(xì)胞構(gòu)成，因此，外界空氣中的O2進(jìn)入肺泡，再由肺泡進(jìn)入血液要穿過4層細(xì)胞膜（穿透兩個(gè)細(xì)胞）。因?yàn)樵谘褐羞\(yùn)輸O2需要血紅蛋白作為載體，而血紅蛋白在紅細(xì)胞中，所以O(shè)2要進(jìn)入紅細(xì)胞才能被運(yùn)輸。進(jìn)入紅細(xì)胞中要穿過1層細(xì)胞膜，到達(dá)相應(yīng)的組織后，從紅細(xì)胞出來又穿過1層細(xì)胞膜，然后穿過該組織處的毛細(xì)血管壁細(xì)胞的2層細(xì)胞膜，最后從組織液進(jìn)入組織細(xì)胞再進(jìn)入線粒體穿過3層生物膜，總共11層生物膜。

6.與大分子運(yùn)輸有關(guān)的生物膜“穿越”

【典題6】胰腺合成分泌的消化酶到十二指腸消化食物需穿過（ ）膜。

A. 1層 B. 4層 C. 0層 D. 8層

【答案】C

【知識(shí)映射分析】本題涉及的知識(shí)點(diǎn)主要是大分子物質(zhì)的運(yùn)輸方式。胰腺合成的消化酶的化學(xué)本質(zhì)是大分子的分泌蛋白，進(jìn)出細(xì)胞的方式是胞吞、胞吐。分泌蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體合成經(jīng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)運(yùn)輸，內(nèi)質(zhì)腔膨大、出芽形成具膜小泡，包裹著蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移到高爾基體，把蛋白質(zhì)輸送到高爾基體腔內(nèi)加工，接著，高爾基體邊緣突起形成小泡，把蛋白質(zhì)包裹在小泡里，運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞膜，小泡與細(xì)胞膜融合，把蛋白質(zhì)釋放到細(xì)胞外。這個(gè)過程蛋白質(zhì)不需要穿過生物膜；胰腺分泌出來的胰消化酶通過胰導(dǎo)管直接進(jìn)入十二指腸的腸腔，這過程也不需要穿過生物膜。所以胰腺產(chǎn)生的消化酶到腸腔起作用共穿過0層膜。

（作者單位：河北省石家莊市教育科學(xué)研究所）