高中生物穿过生物膜问题

一、穿膜层数的计算问题常涉及的知识点

（1）常涉及到的细胞结构的膜的层数：线粒体和叶绿体均为2层膜，液泡、细胞膜均为1层膜、核糖体、核膜上的核孔均为0层膜等。

（2）常涉及到结构和细胞：红细胞；肺泡壁、毛细血管壁、毛细淋巴管壁、小肠粘膜上皮、肾小囊壁、肾小管壁细胞等均为单层上皮细胞，物质在穿越这些细胞时均穿越了两层细胞膜。（3）常涉及到的生理过程：营养物质的吸收、分泌蛋白的合成与分泌、泌尿、血液循环、神经传导、光合作用、呼吸作用等。

二、穿膜问题典型题例析

1.动物体内氧气的吸收、运输和利用过程中的穿膜问题

例1.空气中的02被吸收到人体内参加细胞的有氧呼吸，这一过程中02共穿过( )层膜

A.7

B.9

C.1l

D.13

解析：呼吸的全过程分为五个环节：肺的通气；肺泡处的气体交换；气体在血液中的运输；组织处的气体交换；氧气在细胞内的利用。如甲图;①肺的通气：此过程中02没有穿膜行为，而是通过呼吸道直接进入肺泡；②肺泡处的气体交换：此过程02需穿过肺泡壁、毛细血管壁及红细胞的细胞膜，最终进入红细胞中与血红蛋白结合成氧合血红蛋白，其中肺泡壁和毛细血管壁都是由一层上皮细胞围成，因此在此过程中02共需穿过5层膜；③气体在血液中的运输：此过程中02始终以氧合血红蛋白的形式随血液运往全身各处，没有出红细胞，因而没有穿膜行为；④组织处的气体交换：此过程中02需从红细胞出来，穿过毛细血管壁进入组织细胞中，依据上面的分析，此处共需穿过4层膜；⑤氧气在细胞内的利用：02进入组织细胞后，还需进入线粒体内才能参与有氧呼吸过程，线粒体是双层膜细胞器，因此此过程中02需穿过2层膜。综合上述五个过程，02共需穿过11层膜.答案：C

外呼吸如图乙，内呼吸如图丙。

2.动物体内营养物质的吸收、运输和利用过程中的穿膜问题

例2.人小肠中的葡萄糖被吸收到体内成为肝糖原，此过程中葡萄糖共穿过( )层膜

A.6

B.7

C.8

D.9

解析：主要考查营养物质的吸收问题。小肠中的葡萄糖需要穿过小肠绒毛壁和毛细血管壁才能进入血浆成为血糖。再经过血液循环，穿越毛细血管到达组织液，进入肝细胞内合成肝糖原。小肠绒毛壁和毛细血管壁都是由一层上皮细胞围成的薄壁，而穿过每一层细胞都需穿过2层细胞膜，因此此过程中葡萄糖共穿过7层膜。（注：由葡萄糖(包括少量果糖和半乳糖)合成糖原的过程称为糖原合成，反应在细胞质中进行，需要消耗ATP和UTP，合成反应包括以下几个步骤：）答案：B关于这个问题见下图：

例3．一种口服止痛药物并不损伤神经元的结构，却能在一段时间内阻断神经冲动向感觉中枢的传导。口服这种药物后到达它的作用部位至少要通过几层生物膜（）

A.0

B.2

C.4

D.6

解析：这种药物的作用是阻断神经递质的作用，所以是在内环境起作用，过程如下：穿过小肠绒毛壁和毛细血管壁进入血浆，然后运输到需要作用的部位从毛细血管出来到组织液。共六层膜。

例4．血浆中的1个葡萄糖分子进入组织细胞被彻底氧化分解，需要穿过几层细胞膜( ) A．5层B．3层C．6层D．4层

解析：血浆中的葡萄糖分子进入组织细胞必须通过内环境(如图所示)，葡萄糖首先要穿过毛细血管壁进入组织液，毛细血管壁由一层上皮细胞组成，所以葡萄糖穿过这层细胞即穿过2层细胞膜，再进入组织细胞共穿过3层细胞膜。进入组织细胞的葡萄糖在被彻底氧化分解时，首先要在细胞质基质中经过细胞呼吸的第一阶段，被分解成两分子丙酮酸，再进一步进入线粒体被彻底氧化分解。葡萄糖分子不直接进入线粒体，所以血浆中的葡萄糖进入组织细胞被彻底氧化分解经过的细胞膜只有3层。但若问生物膜则选A，因为葡萄糖最终被彻底氧化分解的场所是线粒体，线粒体具有两层膜。答案：B

3.动物泌尿过程中的穿膜问题

例5.血浆中的某个葡萄糖分子，流经肾小球后，最终发现于肾静脉中，那么它总共穿过了几层磷脂分子结构（）

A.12层

B.16层

C.0层

D.0层或16层

解析：主要考查了泌尿的过程。葡萄糖分子由血浆通过入球小动脉进入肾小球，有可能不经过肾小球的滤过作用直接从出球小动脉出来，进入肾静脉，则没有过穿越膜结构。还有可能穿越了肾小囊壁，进入肾小囊内形成原尿，最后通过肾小管的重吸收回血管，这种情况下所穿越的膜结构依次为：肾小球的毛细血管壁→肾小囊壁→肾小管壁→毛细血管壁，共8层膜，即16层磷脂分子层。答案：D

4.植物体内光合作用和呼吸作用过程中的穿膜问题

例6.细胞线粒体产生的C02，进入相邻细胞内参与光合作用，此过程中C02需穿过( )层膜 A.4 B.6 C.8 D.10

解析:关键词是“相邻细胞”。线粒体和叶绿体都是双层膜结构的细胞器。C02从一个细胞的线粒体出来，进入相邻细胞的叶绿体内，需穿过两层细胞膜和线粒体、叶绿体的各两层膜．共计6层膜。而每一层膜由2层磷脂分子构成，所以共穿过12层磷脂分子层。若为同一细胞内，则只穿越4层膜。答案：B

例7.CO2从外界进入某绿色植物细胞完成光合作用和通过有氧呼吸被分解成CO2后又离开该细胞，共穿过的生物膜层数是( )A．10 B．12 C．8 D．6

解析：绿色植物进行光合作用的场所是叶绿体；葡萄糖在细胞质基质中完成有氧呼吸第一阶段反应，然后进入线粒体彻底氧化分解。答案：A图解如图所示：

5.特殊情况下的穿膜问题

例8.转录形成的mRNA从细胞核内出来后，会附着在细胞质中的核糖体上，此过程中mRNA 需穿过 ( )层膜

A.0

B.1

C.2

D.4

解析：细胞核的核膜是双层膜，但mRNA是大分子化合物，无法穿膜通过，它从细胞核内出来是从核膜上的通道——核孔出来的，因此穿过0层膜。答案：A

例9.当神经兴奋在神经元之间传递时，突触小泡中的神经递质由突触前膜释放到突触间隙中，再和突触后膜上的受体结合。此过程中共穿越了几层膜结构（）

A.0

B.1

C.2

D.4

解析：突触结构中神经递质的释放属于外排或胞吐作用，不穿越膜结构。在突触后膜上的受体与神经递质结合的过程中也没有穿越膜结构，故总计穿越了0层膜结构。

答案：A