Question

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(guó)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）水分子通過細(xì)胞膜的方式是

 

，離子通過細(xì)胞膜的方式是

 

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（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

 

．
（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

 

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

 

．
（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．如果是K⁺出入紅細(xì)胞，請(qǐng)繪制出K⁺出入細(xì)胞的速率隨溫度和O₂濃度的變化趨勢(shì)．

 

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Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式的綜合

專題：

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，離子通過細(xì)胞膜的方式是主動(dòng)運(yùn)輸．
（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）由于鉀離子的運(yùn)輸方式是主動(dòng)運(yùn)輸，而主動(dòng)運(yùn)輸需要消耗能量，能量是由無氧呼吸產(chǎn)生的，溫度會(huì)影響酶的活性，所以鉀離子運(yùn)輸速率會(huì)隨溫度的升高而增大，當(dāng)超過最適溫度后，會(huì)隨溫度的升高而降低；由于人成熟的紅細(xì)胞進(jìn)行無氧呼吸，所以氧氣濃度不會(huì)影響紅細(xì)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(xì)胞的速率隨溫度和O₂濃度的變化趨勢(shì)為：

故答案為：
（1）自由擴(kuò)散    主動(dòng)運(yùn)輸
（2）蛋白質(zhì)        
（3）離子通道
（4）水     
（5）K⁺出入細(xì)胞的速率隨溫度和O₂濃度的變化趨勢(shì)：

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．