Question

15．瑞典皇家科學(xué)院宣布，將2003年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予美國科學(xué)家彼得•阿格雷和羅德里克•麥金農(nóng)，以表彰他們?cè)诩?xì)胞膜通道方面做出的開創(chuàng)性貢獻(xiàn)．阿格雷得獎(jiǎng)是由于發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞膜水通道，而麥金農(nóng)的貢獻(xiàn)主要是在細(xì)胞膜離子通道的結(jié)構(gòu)和機(jī)理研究方面．他們的發(fā)現(xiàn)闡明了鹽分和水如何進(jìn)出活細(xì)胞．比如，腎臟怎么從原尿中重新吸收水分，以及電信號(hào)怎么在細(xì)胞中產(chǎn)生并傳遞等等，這對(duì)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(qǐng)分析回答．
（1）高中教材中水分子通過細(xì)胞膜的方式是自由擴(kuò)散．
（2）如果用胰蛋白酶處理細(xì)胞表面，發(fā)現(xiàn)水分子和離子均不能通過細(xì)胞膜了，說明了細(xì)胞膜上的水通道和離子通道的化學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì)．
（3）如果神經(jīng)元在受到刺激后，細(xì)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(xì)胞膜表面的離子通道 有密切關(guān)系．
（4）最新研究發(fā)現(xiàn)，如果去掉細(xì)胞膜上的某種物質(zhì)，把該細(xì)胞置于7%的NaCl溶液中，細(xì)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(xì)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(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)是水．
（5）有人在研究物質(zhì)出入細(xì)胞的速率和各種條件的關(guān)系．請(qǐng)?jiān)趫D中按要求繪出相關(guān)圖象
①小腸絨毛上皮細(xì)胞吸收葡萄糖時(shí)，其他條件適宜不變，請(qǐng)?jiān)趫D1上繪出其運(yùn)輸速度與能量的關(guān)系
②O₂進(jìn)入肺泡細(xì)胞時(shí)，其他條件適宜不變，請(qǐng)?jiān)趫D2上繪出其運(yùn)輸速度與濃度差的關(guān)系

Answer 1

分析 自由擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)輸?shù)膮^(qū)別如下：

	自由擴(kuò)散	協(xié)助擴(kuò)散	主動(dòng)運(yùn)輸
運(yùn)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(jìn)入紅細(xì)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(xì)胞膜的方式是自由擴(kuò)散．
（2）胰蛋白酶只能水解蛋白質(zhì)，所以用胰蛋白酶處理細(xì)胞表面，發(fā)現(xiàn)水分子和離子均不能通過細(xì)胞膜了，說明了細(xì)胞膜上的水通道和離子通道都是蛋白質(zhì)．
（3）如果在細(xì)胞內(nèi)注入呼吸作用抑制劑，則細(xì)胞釋放的能量減少，將會(huì)強(qiáng)烈抑制細(xì)胞膜上離子通道的作用．
（4）最新研究發(fā)現(xiàn)，如果去掉細(xì)胞膜上的某種蛋白質(zhì)，把該細(xì)胞置于7%的NaCl溶液中，細(xì)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(xì)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(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)是水，水分子的運(yùn)輸也需要載體蛋白．
（5）小腸絨毛上皮細(xì)胞吸收葡萄糖的方式是主動(dòng)運(yùn)輸，而主動(dòng)運(yùn)輸需要載體和消耗能量，所以其吸收葡萄糖受載體數(shù)量和能量的限制，所以其運(yùn)輸速度與能量的關(guān)系如圖：．O₂進(jìn)入肺泡細(xì)胞的方式為自由擴(kuò)散，其運(yùn)輸速度只與濃度差有關(guān)，故它們的關(guān)系為：．
故答案為：
（1）自由擴(kuò)散   
（2）蛋白質(zhì)        
（3）離子通道
（4）水     
（5）      

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)跨膜運(yùn)輸和神經(jīng)元膜電位變化的相關(guān)知識(shí)，意在考查學(xué)生的識(shí)圖能力和判斷能力，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)綜合分析問題和解決問題的能力．