解讀物質跨膜運輸的計算問題

張俊玲

物質穿過生物膜層數的計算一直是學生經常考查的題型，也是學生感到非常棘手的問題。解答這類題型，應注意以下幾點：

一、首先要明確物質轉運時的起點和終點（特別注意物質是由外界進入細胞還是從細胞出來或者穿越細胞）

例1.葉綠體產生的1個葡萄糖分子進入相鄰細胞中被徹底氧化分解,這一過程中葡萄糖分子至少需要穿過幾層膜結構（）。

A．3層 B．4層 C．5層D．6層

解析：解答本題，首先要審清題目中葡萄糖分子從一個細胞的葉綠體內進入相鄰細胞中氧化分解，所以穿過葉綠體雙層膜，出細胞膜，進相鄰細胞膜，在細胞質中分解成丙酮酸，共穿過4層膜，答案B。

二、注意各組織、細胞的結構特點

（1）真核細胞的結構中，單層膜的有：細胞膜、液泡膜、內質網膜、高爾基體膜等；雙層的膜有：線粒體和葉綠體膜、細胞核的膜；無膜的有：核糖體和中心體。原核細胞只考慮細胞膜。

例2.一分子二氧化碳從葉肉細胞的線

粒體基質中擴散出來，進入一個相鄰細胞的

葉綠體基質內，共穿過生物膜的層數是（）。

A．5B．6C．7 D．8

解析：解答此題，首先要了解本題的生

理過程。圖1中的箭頭方向，表示的就是一分子C02從葉肉細胞的線粒體基質，進入到一個相鄰細胞的葉綠體基質內，物質所經過的細胞結構。其通過的生物膜依次為：線粒體膜(2層生物膜)、細胞膜(1層生物膜)×2、葉綠體膜(2層生物膜)，共計6層生物膜（也就是12層磷脂分子層）。若是問一分子C02從葉肉細胞的線粒體基質中擴散出來，進入中的葉綠體基質內，則為4層生物膜。答案：B。

（2）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。

例3.外界空氣中的氧氣，通過肺部氣體交換，進入到血液中與血液中的血紅蛋白結合成氧合血紅蛋

白，共穿過了幾層膜（ ）。

A.3B.4C.5D.6

解析：肺泡為一層扁平的上皮細

胞，02在穿過時，必須是先進細胞膜，再出細胞膜，總共兩層細胞膜。同樣，毛細血管壁也是一層扁平的上皮細胞，02在穿過時，也是要穿過兩層細胞膜。再者，血紅蛋白是位于血液中的紅細胞中，故02要與血紅蛋白結合，還得再穿過紅細胞膜，故 5層膜。答案：C。

例4.人體心肌細胞有氧呼吸時需要的02從外界進入該細胞參與呼吸作用，至少需要通過多少層生物膜（ ）。

A．4 B．5C． 9D． 11

解析：外界02進入人體的組織

細胞的過程是(如圖3)：外界02—→

肺泡(2層細胞膜)—→肺部毛細血管

(2層細胞膜)—→ 紅細胞(02 進紅細

胞與血紅蛋白結合，然后再出紅細

胞，2層細胞膜)—→組織處毛細血

管(2層細胞膜)——→組織細胞(細

胞膜1層，線粒體膜2層，共3層細

胞膜)。故要通過11層膜。答案：D。

（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，都可看作是通過0層生物膜。

例5.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（ ）。

A.0 B. 4C. 5D. 6

解析：m RNA屬于生物大分子，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，不管是什么細胞，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，即通過0層磷脂雙分子層。

三、注意，磷脂分子層數=生物膜的數量×2

例6.葡萄糖經小腸黏膜上皮進入毛細血管，需透過的磷脂分子層數是（）。

A.4層 B. 6層C.8層 D. 10層

解析：首先要知道小腸黏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黏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。

四、審清題意，構建情景，準確解題

根據題意和所學生物學知識，構建一個正確的生物結構情景，把具體的生物結構反映到大腦中；然后從物質的轉運起點開始，根據經過生物結構直至物質轉運的終點，逐層計算出物質總共通過的生物膜層數。值得注意的是，在蛋白質分泌過程中，由內質網以囊泡的形式把蛋白質轉運到高爾基體內，再由高爾基體以囊泡的形式把蛋白質轉運出細胞膜外，這些過程都是通過膜融合實現的，未直接穿越生物膜。

例7.經內質網糖基化加工后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后的蛋白質先通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。

五、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。

其他特殊方式的跨膜運輸問題：（1）高等動物細胞分泌蛋白從合成、運輸到排出細胞外通過膜的層數應為0層，因為大分子物質進出細胞是通過內吞和外排作用。（2）細胞核內外的大分子如mRNA可通過核孔進出細胞核，這種方式也并未通過膜結構。

（冀州中學）