Question

瑞典皇家科學院宣布，將2003年諾貝爾化學獎授予美國科學家彼得?阿格雷和羅德里克?麥金農(nóng)，以表彰他們在細胞膜通道方面做出的開創(chuàng)性貢獻．阿格雷得獎是由于發(fā)現(xiàn)了細胞膜水通道，而麥金農(nóng)的貢獻主要是在細胞膜離子通道的結構和機理研究方面．他們的發(fā)現(xiàn)闡明了鹽分和水如何進出活細胞．比如，腎臟怎么從原尿中重新吸收水分，以及電信號怎么在細胞中產(chǎn)生并傳遞等等，這對人類探索腎臟、心臟、肌肉和神經(jīng)系統(tǒng)等方面的諸多疾病具有極其重要的意義．請分析回答．
（1）水分子通過細胞膜的方式是

 

，離子通過細胞膜的方式是

 

．
（2）如果用胰蛋白酶處理細胞表面，發(fā)現(xiàn)水分子和離子均不能通過細胞膜了，說明了細胞膜上的水通道和離子通道的化學本質(zhì)都是

 

．
（3）如果神經(jīng)元在受到刺激后，細胞膜上的電位發(fā)生變化，由題干中信息可知這種電位變化可能和細胞膜表面的

 

有密切關系．
（4）最新研究發(fā)現(xiàn)，如果去掉細胞膜上的某種物質(zhì)，把該細胞置于7%的NaCl溶液中，細胞形態(tài)沒有明顯變化；在人體內(nèi)，抗利尿激素通過調(diào)節(jié)腎小管、集合管壁細胞膜上該種蛋白質(zhì)來維持體內(nèi)此物質(zhì)的平衡．由此說明該蛋白質(zhì)參與運輸?shù)奈镔|(zhì)是

 

．
（5）有人在研究物質(zhì)出入細胞的速率和各種條件的關系．如果是K⁺出入紅細胞，請繪制出K⁺出入細胞的速率隨溫度和O₂濃度的變化趨勢．

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)進出細胞的方式的綜合

專題：

分析：自由擴散、協(xié)助擴散和主動運輸?shù)膮^(qū)別如下：

	自由擴散	協(xié)助擴散	主動運輸
運輸方向	順濃度梯度 高濃度→低濃度	順濃度梯度 高濃度→低濃度	逆濃度梯度 低濃度→高濃度
載體	不需要	需要	需要
能量	不消耗	不消耗	消耗
舉例	O2、CO2、H2O、N2 甘油、乙醇、苯、尿素	葡萄糖進入紅細胞	Na+、K+、Ca2+等離子； 小腸吸收葡萄糖、氨基酸

解答： 解：（1）水分子通過細胞膜的方式是自由擴散，離子通過細胞膜的方式是主動運輸．
（2）胰蛋白酶只能水解蛋白質(zhì)，所以用胰蛋白酶處理細胞表面，發(fā)現(xiàn)水分子和離子均不能通過細胞膜了，說明了細胞膜上的水通道和離子通道都是蛋白質(zhì)．
（3）如果在細胞內(nèi)注入呼吸作用抑制劑，則細胞釋放的能量減少，將會強烈抑制細胞膜上離子通道的作用．
（4）最新研究發(fā)現(xiàn)，如果去掉細胞膜上的某種蛋白質(zhì)，把該細胞置于7%的NaCl溶液中，細胞形態(tài)沒有明顯變化；在人體內(nèi)，抗利尿激素通過調(diào)節(jié)腎小管、集合管壁細胞膜上該種蛋白質(zhì)來維持體內(nèi)某物質(zhì)的平衡．由此說明該蛋白質(zhì)參與運輸?shù)奈镔|(zhì)是水，水分子的運輸也需要載體蛋白．
（5）由于鉀離子的運輸方式是主動運輸，而主動運輸需要消耗能量，能量是由無氧呼吸產(chǎn)生的，溫度會影響酶的活性，所以鉀離子運輸速率會隨溫度的升高而增大，當超過最適溫度后，會隨溫度的升高而降低；由于人成熟的紅細胞進行無氧呼吸，所以氧氣濃度不會影響紅細胞的呼吸速率，也就不影響鉀離子的吸收速率．因此，K⁺出入細胞的速率隨溫度和O₂濃度的變化趨勢為：

故答案為：
（1）自由擴散    主動運輸
（2）蛋白質(zhì)        
（3）離子通道
（4）水     
（5）K⁺出入細胞的速率隨溫度和O₂濃度的變化趨勢：

點評：本題考查物質(zhì)跨膜運輸和神經(jīng)元膜電位變化的相關知識，意在考查學生的識圖能力和判斷能力，運用所學知識綜合分析問題和解決問題的能力．