高中生物穿过几层膜的问题.docx
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高中生物穿过几层膜的问题
膜计算计算某物质代谢中进入细胞所通过的膜的层数或磷脂双分子层数，一定要弄清物质在体内的运行路线，结合各部分结构和相应功能便可作答。
注意物质进入毛细血管，穿过毛细血管壁和氧气或二氧化碳穿过肺泡壁时都要经过两层细胞膜。
活细胞代谢时需不断的与外界环境进行物质交换，即从外界环境获得氧气和营养物质，同时，把自身代谢产生的二氧化碳、水等代谢终产物和对细胞有害物质排出体外。
细胞代谢是在专门细胞器或细胞质基质中进行的，从结构上看，内质网、高尔基体、液泡膜、线粒体、叶绿体都是由膜结构构成的。
前三者为单层膜，后二者是双层膜。
（1）1层生物膜=1层磷脂双分子层=2层磷脂分子层
（2）在细胞中，核糖体、中心体、染色体无膜结构；细胞膜、液泡膜、内质网膜、高尔基体膜是单层膜；线粒体、叶绿体和细胞核的膜是双层膜，但物质若从核孔穿透核膜时，则穿过的膜层数为0。
（3）肺泡壁、毛细血管壁和消化道管壁都是由单层上皮细胞构成，且穿过1层细胞则需穿过2次细胞膜（生物膜）或4层磷脂分子层。
例1．大气中的氧气要进入红细胞与血红蛋白结合，需要穿过几层磷脂分子层（ ）
A．3层 B．5层
C．6层 D．10层
【解析】大气中的氧气首先要从呼吸道进入肺泡，穿过肺泡中的某一细胞时，进、出共两层膜，然后穿过血管壁,进、出血管壁也是两层膜，最后进入红细胞（1层膜）中与血红蛋白结合，总共是5层膜，即10层磷脂分子层。
答案：
D
例2.内环境中的氧气进入组织细胞并用于有氧呼吸至少要通过几层磷脂分子层（ ）
A．2层 B．4层
C．6层 D．8层
答案：
C
例3.红细胞中含18O的氧气被利用后变成C18O2进入c（血浆）内，18O至少要透过（ ）层膜。
【解析】红细胞中含18O的氧气首先从红细胞中出来（1层膜），穿过毛细血管（进、出共2层膜），【进入组织细胞（1层膜），再进入线粒体（2层膜）被利用变成C18O2，又从线粒体中出来，穿过组织细胞膜，即进、出组织细胞和线粒体共6层膜】，再一次穿过毛细血管（进、出共2层膜），最后到达血浆中。
因此，总共要穿过11层膜。
例4．葡萄糖经小肠粘膜上皮进入毛细血管，需透过的磷脂分子层数是（ ）
A．4层 B．6层
C．8层 D．10层
【解析】葡萄糖经小肠（消化道）进入毛细血管需经过两层细胞：
小肠粘膜上皮细胞和毛细血管壁上皮细胞。
葡萄糖从小肠进入毛细血管，进、出共穿过4层膜，每层细胞膜由双层磷脂分子层和蛋白质构成，故共穿过8层磷脂分子层。
答案：
C
例5．一分子CO2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入一相邻细胞的叶绿体基质内，共穿过的生物膜层数是（ ）
A．5 B．6 C．7 D．8
【解析】主要考查对线粒体、叶绿体和细胞膜的亚显微结构等知识的掌握情况。
线粒体、叶绿体都是双层膜结构的细胞器，内膜里面含有液态基质，每层膜都是单层的生物膜。
相邻两个细胞各有一层生物膜包被。
因此，一分子CO2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来需穿过3层膜，再进入相邻的细胞叶绿体基质中再需穿越3层膜，所以共穿过了6层膜。
例6.肺泡中的1个氧分子，以氧合血红蛋白的形式运输到组织细胞，最后在细胞内成为水中的氧。
在此过程中，这个氧分子需通过的选择透过性膜的次数共为（ ）
A、5次 B、7次
C、9次 D、11次
【解析】肺泡壁（单层细胞围成）2层→毛细血管壁（单层细胞围成）2层→红细胞膜2层→毛细血管壁（单层细胞围成）2层→组织液中的组织细胞1层→线粒体2层，即11层细胞膜。
例7、分泌蛋白的分泌需要穿过几层膜？
答：
0层。
例8、信使RNA离开合成部位到达核糖体上，需要通过几层生物膜？
答：
0层。
高中生物内环境中物质穿过共通过了几层生物膜，
解答此类问题应注意：
1物质的运输途径。
若氧气或二氧化碳进入通过的途径，常常涉及到生理结构的知识。
2涉及生物膜的问题。
单层的有：
细胞膜、液泡膜、内质网膜、高尔基体膜等；
双层的有：
线粒体和叶绿体膜、细胞核的膜。
其中肺泡壁、毛细血管壁和小肠绒毛壁都是由单层上皮细胞构成的，穿过上皮细胞涉及2层膜结构；
无膜的有：
核糖体与中心体。
3某些大分子从细胞核中出来，如果核孔，不涉及到穿膜；此外，细胞向外分泌消化酶、抗体，或蛋白类激素的外排作用以及细胞的内吞作用，都可看作是通过0层生物膜。
4磷脂分子层数=生物膜的数量×2。
5理解至少的含义。
在该类试题中常常涉及到“至少”一词，是为了使答案准确和问题简化起见。
6跨膜中涉及到的物质有：
氧气、二氧化碳、葡萄糖、大分子物质如蛋白质等。
经典试题回顾：
1关于气体跨膜运输的问题
【例1】人体组织细胞（如骨骼肌细胞）有氧呼吸时需要的C6H12O6和O2从外界进入该细胞参与反应，各自至少需要通过多少层生物膜（ ） A3和4B4和5C7和9D7和11
解析：
这个物质跨膜数量问题就比较复杂。
先看葡萄糖，机体吸收葡萄糖主要是用于组织细胞的氧化供能；葡萄糖经小肠粘膜上皮进入毛细血管中，形成了血糖。
葡萄糖从小肠进入毛细血管经过4层细胞膜后，还要再穿过一层毛细血管壁上皮细胞（2层膜），进入组织液，再穿过1层组织细胞膜，进入组织细胞，共通过7层生物膜。
再看氧气，首先要知道肺泡膜也是由单层细胞构成的，其次要知道氧进入血液后，要进入红细胞内与血红蛋白结合并运输；三是氧进入组织细胞后，还要再进入线粒体才能被利用，因为有氧呼吸的第三阶段需要氧，而该阶段是在线粒体基质中完成的。
这一复杂的过程可表示为：
离开肺泡（2层膜）→进入血管（2层膜）→进入红细胞（1层膜）→运输到组织器官→出红细胞（1层膜）→出血管（2层膜）→进入组织细胞（1层膜）→进入线粒体（2层膜），共计11层生物膜。
答案D
【例2】科学家在研究玉米，甘蔗等原产热带地区绿色植物的光合作用时发现，当向这些绿色植物提供14CO2时，光合作用开始后1S内，竟有90%以上的14C出现在含有四个碳原子的有机酸（用C4表示）中。
随着光合作用的进行，C4中的14C逐渐减少，而C3中的14C逐渐增多。
这说明在这类绿色植物的光合作用中，CO2中的C首先转移到中C4，然后才转移到C3中。
科学家将这类植物叫做C4植物。
请问空气中的14CO2进入上述植物叶肉细胞中合成淀粉，则14CO2至少需要穿过的生物膜层数为（）
A3B5C7D9
解析：
本题考查C4植物的叶片构造。
在维管束外有一圈维管束鞘细胞和部分的叶肉细胞。
14CO2进入C4植物的叶肉细胞的叶绿体中合成C4化合物后出来，进入到维管束鞘细胞的叶绿体中合成淀粉。
涉及到的生物膜层数=叶肉细胞膜
（2）+叶肉细胞叶绿体膜（4）+维管束鞘细胞膜
（1）+维管束鞘细胞的叶绿体膜
（2）=9。
答案：
D
2关于非气体跨膜的问题
【例3】细胞中的mRNA分子从产生部位到作用场所需要穿过多少层磷脂双分子层（）
A0B4C5D6
解析：
mRNA属于生物大分子，mRNA是从核孔进入细胞质中与核糖体结合来完成翻译的，而原核细胞又无核膜。
因此，不管是什么细胞，其中的RNA分子从产生部位到作用场所都不需要穿过生物膜，即通过0层磷脂双分子层。
【例4】葡萄糖经小肠粘膜上皮进入毛细血管，需透过的磷脂分子层数是（）
A4层B6层C8层D10层
解析：
首先要知道小肠粘膜上皮及其周围的毛细血管壁，都是由单层上皮细胞构成的；其次要明白葡萄糖经小肠进入毛细血管需穿过小肠粘膜上皮细胞和毛细血管壁细胞。
葡萄糖从小肠进入毛细血管一共要穿过4层细胞膜，而每层细胞膜都是由双层磷脂分子层构成。
所以共穿过8层磷脂分子层。
答案：
C
【例5】经内质网糖基化加工后的蛋白质分泌到细胞外需要经过的膜结构及穿过的膜层数分别为（）
A.内质网→细胞膜，2层 B.内质网→高尔基体→细胞膜，3层
C.内质网→高尔基体→线粒体→细胞膜，4层
D.内质网→高尔基体→细胞膜，0层
解析：
分泌蛋白形成的过程经过的途径为：
内质网→高尔基体→细胞膜。
即经内质网糖基化加工后的蛋白质先通过内质网出芽形成小泡融合到高尔基体，接着高尔基体再出芽形成形成小泡融合到细胞膜，最后由细胞膜排出细胞外，而分泌蛋白始终没有穿过膜，而是以小泡的形式运输。
答案：
D
利用图解法计算物质穿膜层数
安徽省太和县第六中学 王晨
物质穿膜运输问题是学生解题难点之一，其原因有两个方面：
首先，学生对题目涉及的生物体局部结构不清楚，无从着手分析；其次，对物质是否跨膜还是非跨膜（即膜融合）进出细胞，不能作出正确判断。
1．结构区分
（1）单层膜与单层磷脂分子：
单层膜是一层单位膜，包含两层磷脂分子，而不是单层磷脂分子。
（2）一层膜与一层细胞：
物质穿过一层膜，是指物质通过跨膜运输（自由扩散、协助扩散和主动运输）的方式通过一层膜结构。
物质穿过一层细胞，指的是物质先进入细胞、再排出细胞的过程，通过膜的层数为两层。
（3）跨膜运输和膜泡运输：
前者主要是小分子物质和离子通过自由扩散、协助扩散和主动运输的方式通过生物膜的过程，通过膜结构时，以实际通过膜的层数计算；后者主要指大分子物质（神经递质为小分子物质，也通过胞吐的方式排出）通过胞吞、胞吐的方式通过生物膜的过程，物质通过膜的层数为0。
（4）叶绿体内的O2到达叶绿体外需通过2层膜（若强调从产生部位到叶绿体外，则为3层膜，因为O2在类囊体内产生）；线粒体产生的CO2到达线粒体外需通过2层膜。
2．典例示法
典例1 外界空气中O2进入人体骨骼肌细胞被利用，至少要穿过的生物膜层数是
（ ）
A．5层 B．10层
C．11层 D．12层
图解示法 组织细胞与外界环境进行气体交换的整个过程（如图1所示）是通过内环境而间接进行的，整个过程包括外呼吸、气体在血液中的运输和内呼吸3个环节。
经过外呼吸实现了血液和外界环境之间的气体交换；O2在血液中以氧合血红蛋白的形式进行运输；经过内呼吸实现骨骼肌与内环境之间的气体交换及O2最后参与有氧呼吸而被骨骼肌细胞所利用。
外呼吸可用下图2表示，内呼吸可用下图3表示。
从图2可知，在肺通气和肺泡内的气体交换的过程中，O2要穿过肺泡壁（一层上皮细胞）、毛细血管壁（一层上皮细胞）及红细胞膜，共计5层生物膜，才能与血红蛋白结合；从图3可知，经过组织里的气体交换，O2进入骨骼肌细胞要透过红细胞膜、毛细血管壁（一层上皮细胞）和一层骨骼肌细胞膜（合计4层生物膜），再加上O2最终要进入线粒体参与有氧呼吸，而线粒体是具有双层膜的细胞器，故共合计6层膜。
由此可知，外界空气中O2进入人体骨骼肌细胞被利用，至少要穿过的生物膜层数是11层。
答案 C
典例2 蛋白质的消化产物被人体所吸收并转化为组织蛋白的过程中，共穿过磷脂分子层数是 （ ）
A．4 B．8
C．7 D．14
图解示法 食物中的蛋白质在消化道中被蛋白酶和肽酶分解成氨基酸，主要在小肠中被吸收，其吸收过程如图所示：
肠腔中的氨基酸经过小肠绒毛上皮细胞（2层膜）＋绒毛内毛细血管壁（2层膜）＋组织处毛细血管壁（2层膜）＋组织细胞膜（1层膜）＝7层膜；而1层膜由2层磷脂分子构成，所以共穿过14层磷脂分子层。
答案 D
典例3 用同位素标记血液的葡萄糖分子，若该分子流经肾脏后又经过肾静脉流出，该分子穿过几层细胞膜 （ ）
A．4层 B．8层
C．0层或8层 D．16层
图解示法 血糖流经肾脏后又经肾静脉流出的过程中，
经过了肾小球的滤过作用和肾小管的重吸收作用（如图所
示）。
整个过程中葡萄糖分子依次穿过了肾小球毛细血管、
肾小囊壁、肾小管壁和肾小管周围的毛细血管壁而重新
回到血液，最后经静脉流出。
而这些“壁”都很薄，只
由一层上皮细胞构成，而每穿过一层细胞即经过2层细
胞膜，故共穿过8层膜。
但并非每个葡萄糖分子都会从肾小球滤过，若没有滤过的
葡萄糖分子，则从入球小动脉流入而又直接从出球小动脉流出，再流经肾小管周围
的毛细血管，最后经肾静脉流出，这个过程中葡萄糖分子始终在血管中流动，没有
穿过任何膜结构。
答案 C
典例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
图解示法 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。
本题易误选A，因线粒体为双层膜结构，而实际上完整的葡萄糖分子只进入到细胞质基质，初步分解后才进入线粒体，但进入线粒体的已不是葡萄糖分子，而是丙酮酸。
另外，题目所问的是几层细胞膜，线粒体的内、外膜不是细胞膜。
答案 B
典例5 内质网腔内的分泌蛋白，输送到高尔基体腔内进一步加工，最后释放到细胞外。
这一过程中分泌蛋白通过的生物膜层数是 （ ）
A．4层 B．3层
C．2层 D．0层
图解示法 如图所示，分泌蛋白在内质网上的核糖体上合
成，经过内质网的加工，由内质网腔膨大、出芽形成囊泡，
把蛋白输送到高尔基体腔内，做进一步加工后，再由高尔
基体边缘突起形成囊泡，把蛋白质裹在囊泡内，运输到细
胞膜，最后囊泡与细胞膜融合，经细胞膜的胞吐作用把蛋
白质释放到细胞外。
整个过程中分泌蛋白都是以囊泡的形
式移动，而并非穿过生物膜进行运输，故这一过程中穿过
的生物膜层数是0层。
答案 D
典例6 1分子CO2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入一相邻细胞的叶绿体基质内，至少穿过的生物膜层数及磷脂分子层数分别是 （ ）
A．5层和10层 B．6层和12层
C．7层和7层 D．8层和16层
图解示法 1分子CO2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入相邻细胞的叶绿体基质内（如图），
因叶绿体和线粒体都是具有双层膜的细胞器，故共穿过的生物膜是6层，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。
与蛋白质相关的计算题，题型较多，难度较大。
但总体上可分为三种类型，且每类题型都有相应的解题策略。
如下表：
题目类型
解题策略
有关蛋白质的相对分子质量、氨基酸数、氨基数、羧基数、肽链数、肽键数、脱水数的计算
列方程求解
蛋白质（或多肽）中原子数计算
用原子守恒解答
多肽种类计算
用数学中“排列组合”解答
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