生物膜 “穿越”题的知识映射分析

河北 潘 斌

生物膜 “穿越”题的知识映射分析

河北 潘 斌

生物膜的知识位于人教版高中必修1教材里，属于细胞学的核心知识。生物膜包括细胞的细胞膜、核膜和各种细胞器的膜，均具有磷脂双分子层的结构，结构上有一定的流动性，在物质运输功能上具有选择透过性，与细胞的新陈代谢正常进行是休戚相关的。因此，关于生物膜的“穿越”题也关联到细胞代谢的方方面面，花样繁多。生物膜“穿越”题的知识映射主要有以下几个方面：

一、有关生物膜的磷脂双分子层结构：

1层生物膜=1层磷脂双分子层=2层磷脂分子

二、有关不同细胞结构的生物膜层数：

核膜、线粒体和叶绿体均为2层生物膜（外膜和内膜），液泡、细胞膜、内质网和高尔基体均为1层生物膜，核糖体、中心体没有生物膜（0层），物质经过细胞核的核孔运输不算穿过生物膜。

三、有关特殊结构的生物膜层数：

物质穿过1层细胞，实质是穿过2层细胞膜（4层磷脂分子）。肺泡壁、毛细血管壁、毛细淋巴管壁、胃上皮、小肠黏膜上皮、肾小球壁、肾小囊壁、肾小管壁等均为单层上皮细胞，物质在穿越这些结构时均穿过了1层细胞，即2层细胞膜（4层磷脂分子）。

四、有关生理过程的生物膜层数：

生物的细胞呼吸，植物体的光合作用，人体的营养物质的吸收，分泌蛋白的合成与分泌，呼吸，泌尿，血液循环，神经传导等常见生理过程的考查中，往往包含了比较复杂的生物膜“穿越”计算题。

1.与细胞呼吸有关的生物膜“穿越”

【典题1】植物根尖成熟区的一个细胞呼吸作用产生的水分子进入相邻成熟区细胞的液泡中至少要穿过（ ）生物膜。

A. 1层 B. 2层 C. 4层 D. 5层

【答案】D

【知识映射分析】本题涉及的知识点主要是细胞呼吸。细胞呼吸有两种类型，即有氧呼吸和无氧呼吸，其中能够产生水的只有有氧呼吸。有氧呼吸分为三个阶段，依次在细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜进行，其中产生水的是第三阶段，在线粒体内膜进行，所以这个水分子首先从线粒体出来穿过2层线粒体膜，再出这个细胞穿过1层细胞膜，然后进入另一个细胞，穿过1层细胞膜，最后进入液泡穿过1层液泡膜，总共5层生物膜。

2.与光合作用有关的生物膜“穿越”

【典题2】叶肉细胞经光合作用产生的氧气进入自身的线粒体中被利用要穿过（ ）磷脂分子结构。

A. 2层 B. 3层 C. 4层 D. 8层

【答案】D

【知识映射分析】本题涉及的知识点主要是植物体的光合作用。叶肉细胞中氧气在叶绿体基粒上经过水的光解作用形成，从叶绿体释放出来需要穿过2层叶绿体膜，再进入自身线粒体，又穿过2层线粒体膜，在线粒体内膜上经过有氧呼吸第三阶段被利用。所以一共穿过4层生物膜，每层生物膜都是2层磷脂分子构成，共计穿过8层磷脂分子。

3.与人体吸收有关的生物膜“穿越”

【典题3】人小肠中的葡萄糖被吸收到体内成为肝糖原，此过程中葡萄糖共穿过（ ）层生物膜。

A. 6 B.7 C.8 D.9

【答案】B

【知识映射分析】本题涉及的知识点主要是营养物质的吸收过程。小肠中的葡萄糖需要穿过小肠绒毛壁和毛细血管壁才能进入血浆成为血糖。再经过血液循环，穿越毛细血管壁到达组织液，进入肝细胞内合成肝糖原。小肠绒毛壁和毛细血管壁都是由一层上皮细胞围成的薄壁，而穿过每一层细胞都需穿过2层细胞膜，因此此过程中葡萄糖共穿过7层生物膜。

4.与人体泌尿有关的生物膜“穿越”

【典题4】血浆中的某个葡萄糖分子，流经肾小球后，最终于肾静脉中被发现，那么它总共穿过了（ ）磷脂分子结构。

A. 12层 B. 16层 C. 0层 D. 0层或16层

【答案】D

【知识映射分析】本题涉及的知识点主要是泌尿的过程。葡萄糖分子由血浆通过入球小动脉进入肾小球，有两种可能，一种可能是不经过肾小球的滤过作用，直接从出球小动脉出来，进入肾静脉，该过程没有穿过任何生物膜结构，即穿过0层磷脂分子结构；另一种可能是经过肾小球的滤过作用，穿过肾小囊壁，进入肾小囊内形成原尿，最后通过肾小管的重吸收回到肾静脉血管，这种情况下所穿过的生物膜结构依次为肾小球的毛细血管壁→肾小囊壁→肾小管壁→毛细血管壁，共8层生物膜，即16层磷脂分子结构。

5.与人体呼吸有关的生物膜“穿越”

【典题5】空气中的O2被吸收到人体内参加细胞的有氧呼吸，这一过程中O2共穿过（ ）层膜。

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

【答案】C

【知识映射分析】本题涉及的知识点主要是人体呼吸的全过程，包括外呼吸、气体在血液中的运输、内呼吸三个部分，其中外呼吸又包括肺的通气（外界气体进入肺泡）和肺泡内的气体交换（肺泡中的气体和血液中的气体交换）；内呼吸又包括组织处的气体交换（血液中的气体和组织细胞中的气体交换）和氧的利用（在组织细胞的利用）。由于肺泡壁和毛细血管壁都是由一层上皮细胞构成，因此，外界空气中的O2进入肺泡，再由肺泡进入血液要穿过4层细胞膜（穿透两个细胞）。因为在血液中运输O2需要血红蛋白作为载体，而血红蛋白在红细胞中，所以O2要进入红细胞才能被运输。进入红细胞中要穿过1层细胞膜，到达相应的组织后，从红细胞出来又穿过1层细胞膜，然后穿过该组织处的毛细血管壁细胞的2层细胞膜，最后从组织液进入组织细胞再进入线粒体穿过3层生物膜，总共11层生物膜。

6.与大分子运输有关的生物膜“穿越”

【典题6】胰腺合成分泌的消化酶到十二指肠消化食物需穿过（ ）膜。

A. 1层 B. 4层 C. 0层 D. 8层

【答案】C

【知识映射分析】本题涉及的知识点主要是大分子物质的运输方式。胰腺合成的消化酶的化学本质是大分子的分泌蛋白，进出细胞的方式是胞吞、胞吐。分泌蛋白在内质网上的核糖体合成经内质网运输，内质腔膨大、出芽形成具膜小泡，包裹着蛋白质转移到高尔基体，把蛋白质输送到高尔基体腔内加工，接着，高尔基体边缘突起形成小泡，把蛋白质包裹在小泡里，运输到细胞膜，小泡与细胞膜融合，把蛋白质释放到细胞外。这个过程蛋白质不需要穿过生物膜；胰腺分泌出来的胰消化酶通过胰导管直接进入十二指肠的肠腔，这过程也不需要穿过生物膜。所以胰腺产生的消化酶到肠腔起作用共穿过0层膜。

（作者单位：河北省石家庄市教育科学研究所）