生物膜 “穿越”題的知識映射分析

河北 潘 斌

生物膜 “穿越”題的知識映射分析

河北 潘 斌

生物膜的知識位于人教版高中必修1教材里，屬于細胞學的核心知識。生物膜包括細胞的細胞膜、核膜和各種細胞器的膜，均具有磷脂雙分子層的結構，結構上有一定的流動性，在物質運輸功能上具有選擇透過性，與細胞的新陳代謝正常進行是休戚相關的。因此，關于生物膜的“穿越”題也關聯到細胞代謝的方方面面，花樣繁多。生物膜“穿越”題的知識映射主要有以下幾個方面：

一、有關生物膜的磷脂雙分子層結構：

1層生物膜=1層磷脂雙分子層=2層磷脂分子

二、有關不同細胞結構的生物膜層數：

核膜、線粒體和葉綠體均為2層生物膜（外膜和內膜），液泡、細胞膜、內質網和高爾基體均為1層生物膜，核糖體、中心體沒有生物膜（0層），物質經過細胞核的核孔運輸不算穿過生物膜。

三、有關特殊結構的生物膜層數：

物質穿過1層細胞，實質是穿過2層細胞膜（4層磷脂分子）。肺泡壁、毛細血管壁、毛細淋巴管壁、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胞，物質在穿越這些結構時均穿過了1層細胞，即2層細胞膜（4層磷脂分子）。

四、有關生理過程的生物膜層數：

生物的細胞呼吸，植物體的光合作用，人體的營養物質的吸收，分泌蛋白的合成與分泌，呼吸，泌尿，血液循環，神經傳導等常見生理過程的考查中，往往包含了比較復雜的生物膜“穿越”計算題。

1.與細胞呼吸有關的生物膜“穿越”

【典題1】植物根尖成熟區的一個細胞呼吸作用產生的水分子進入相鄰成熟區細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

【知識映射分析】本題涉及的知識點主要是細胞呼吸。細胞呼吸有兩種類型，即有氧呼吸和無氧呼吸，其中能夠產生水的只有有氧呼吸。有氧呼吸分為三個階段，依次在細胞質基質、線粒體基質、線粒體內膜進行，其中產生水的是第三階段，在線粒體內膜進行，所以這個水分子首先從線粒體出來穿過2層線粒體膜，再出這個細胞穿過1層細胞膜，然后進入另一個細胞，穿過1層細胞膜，最后進入液泡穿過1層液泡膜，總共5層生物膜。

2.與光合作用有關的生物膜“穿越”

【典題2】葉肉細胞經光合作用產生的氧氣進入自身的線粒體中被利用要穿過（ ）磷脂分子結構。

A. 2層 B. 3層 C. 4層 D. 8層

【答案】D

【知識映射分析】本題涉及的知識點主要是植物體的光合作用。葉肉細胞中氧氣在葉綠體基粒上經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，再進入自身線粒體，又穿過2層線粒體膜，在線粒體內膜上經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層磷脂分子構成，共計穿過8層磷脂分子。

3.與人體吸收有關的生物膜“穿越”

【典題3】人小腸中的葡萄糖被吸收到體內成為肝糖原，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

【知識映射分析】本題涉及的知識點主要是營養物質的吸收過程。小腸中的葡萄糖需要穿過小腸絨毛壁和毛細血管壁才能進入血漿成為血糖。再經過血液循環，穿越毛細血管壁到達組織液，進入肝細胞內合成肝糖原。小腸絨毛壁和毛細血管壁都是由一層上皮細胞圍成的薄壁，而穿過每一層細胞都需穿過2層細胞膜，因此此過程中葡萄糖共穿過7層生物膜。

4.與人體泌尿有關的生物膜“穿越”

【典題4】血漿中的某個葡萄糖分子，流經腎小球后，最終于腎靜脈中被發現，那么它總共穿過了（ ）磷脂分子結構。

A. 12層 B. 16層 C. 0層 D. 0層或16層

【答案】D

【知識映射分析】本題涉及的知識點主要是泌尿的過程。葡萄糖分子由血漿通過入球小動脈進入腎小球，有兩種可能，一種可能是不經過腎小球的濾過作用，直接從出球小動脈出來，進入腎靜脈，該過程沒有穿過任何生物膜結構，即穿過0層磷脂分子結構；另一種可能是經過腎小球的濾過作用，穿過腎小囊壁，進入腎小囊內形成原尿，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構依次為腎小球的毛細血管壁→腎小囊壁→腎小管壁→毛細血管壁，共8層生物膜，即16層磷脂分子結構。

5.與人體呼吸有關的生物膜“穿越”

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

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

【答案】C

【知識映射分析】本題涉及的知識點主要是人體呼吸的全過程，包括外呼吸、氣體在血液中的運輸、內呼吸三個部分，其中外呼吸又包括肺的通氣（外界氣體進入肺泡）和肺泡內的氣體交換（肺泡中的氣體和血液中的氣體交換）；內呼吸又包括組織處的氣體交換（血液中的氣體和組織細胞中的氣體交換）和氧的利用（在組織細胞的利用）。由于肺泡壁和毛細血管壁都是由一層上皮細胞構成，因此，外界空氣中的O2進入肺泡，再由肺泡進入血液要穿過4層細胞膜（穿透兩個細胞）。因為在血液中運輸O2需要血紅蛋白作為載體，而血紅蛋白在紅細胞中，所以O2要進入紅細胞才能被運輸。進入紅細胞中要穿過1層細胞膜，到達相應的組織后，從紅細胞出來又穿過1層細胞膜，然后穿過該組織處的毛細血管壁細胞的2層細胞膜，最后從組織液進入組織細胞再進入線粒體穿過3層生物膜，總共11層生物膜。

6.與大分子運輸有關的生物膜“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

【知識映射分析】本題涉及的知識點主要是大分子物質的運輸方式。胰腺合成的消化酶的化學本質是大分子的分泌蛋白，進出細胞的方式是胞吞、胞吐。分泌蛋白在內質網上的核糖體合成經內質網運輸，內質腔膨大、出芽形成具膜小泡，包裹著蛋白質轉移到高爾基體，把蛋白質輸送到高爾基體腔內加工，接著，高爾基體邊緣突起形成小泡，把蛋白質包裹在小泡里，運輸到細胞膜，小泡與細胞膜融合，把蛋白質釋放到細胞外。這個過程蛋白質不需要穿過生物膜；胰腺分泌出來的胰消化酶通過胰導管直接進入十二指腸的腸腔，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研究所）