Question

15．瑞典皇家科学院宣布，将2003年诺贝尔化学奖授予美国科学家彼得•阿格雷和罗德里克•麦金农，以表彰他们在细胞膜通道方面做出的开创性贡献．阿格雷得奖是由于发现了细胞膜水通道，而麦金农的贡献主要是在细胞膜离子通道的结构和机理研究方面．他们的发现阐明了盐分和水如何进出活细胞．比如，肾脏怎么从原尿中重新吸收水分，以及电信号怎么在细胞中产生并传递等等，这对人类探索肾脏、心脏、肌肉和神经系统等方面的诸多疾病具有极其重要的意义．请分析回答．
（1）高中教材中水分子通过细胞膜的方式是自由扩散．
（2）如果用胰蛋白酶处理细胞表面，发现水分子和离子均不能通过细胞膜了，说明了细胞膜上的水通道和离子通道的化学本质都是蛋白质．
（3）如果神经元在受到刺激后，细胞膜上的电位发生变化，由题干中信息可知这种电位变化可能和细胞膜表面的离子通道 有密切关系．
（4）最新研究发现，如果去掉细胞膜上的某种物质，把该细胞置于7%的NaCl溶液中，细胞形态没有明显变化；在人体内，抗利尿激素通过调节肾小管、集合管壁细胞膜上该种蛋白质来维持体内此物质的平衡．由此说明该蛋白质参与运输的物质是水．
（5）有人在研究物质出入细胞的速率和各种条件的关系．请在图中按要求绘出相关图象
①小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖时，其他条件适宜不变，请在图1上绘出其运输速度与能量的关系
②O₂进入肺泡细胞时，其他条件适宜不变，请在图2上绘出其运输速度与浓度差的关系

Answer 1

分析 自由扩散、协助扩散和主动运输的区别如下：

	自由扩散	协助扩散	主动运输
运输方向	顺浓度梯度 高浓度→低浓度	顺浓度梯度 高浓度→低浓度	逆浓度梯度 低浓度→高浓度
载体	不需要	需要	需要
能量	不消耗	不消耗	消耗
举例	O2、CO2、H2O、N2 甘油、乙醇、苯、尿素	葡萄糖进入红细胞	Na+、K+、Ca2+等离子； 小肠吸收葡萄糖、氨基酸

解答 解：（1）水分子通过细胞膜的方式是自由扩散．
（2）胰蛋白酶只能水解蛋白质，所以用胰蛋白酶处理细胞表面，发现水分子和离子均不能通过细胞膜了，说明了细胞膜上的水通道和离子通道都是蛋白质．
（3）如果在细胞内注入呼吸作用抑制剂，则细胞释放的能量减少，将会强烈抑制细胞膜上离子通道的作用．
（4）最新研究发现，如果去掉细胞膜上的某种蛋白质，把该细胞置于7%的NaCl溶液中，细胞形态没有明显变化；在人体内，抗利尿激素通过调节肾小管、集合管壁细胞膜上该种蛋白质来维持体内某物质的平衡．由此说明该蛋白质参与运输的物质是水，水分子的运输也需要载体蛋白．
（5）小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖的方式是主动运输，而主动运输需要载体和消耗能量，所以其吸收葡萄糖受载体数量和能量的限制，所以其运输速度与能量的关系如图：．O₂进入肺泡细胞的方式为自由扩散，其运输速度只与浓度差有关，故它们的关系为：．
故答案为：
（1）自由扩散   
（2）蛋白质        
（3）离子通道
（4）水     
（5）      

点评 本题考查物质跨膜运输和神经元膜电位变化的相关知识，意在考查学生的识图能力和判断能力，运用所学知识综合分析问题和解决问题的能力．