高中 | 第1节 细胞膜的结构和功能 题目答案及解析

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必修一 分子与细胞

第三章 细胞的基本结构

第1节 细胞膜的结构和功能

动物细胞进行主动运输主要以两种方式进行:①偶联转运蛋白:把一种物质穿过膜的逆浓度梯度转运与另一种物质的顺浓度梯度转运相偶联。②$\rm ATP$驱动泵:把物质逆浓度梯度转运与$\rm ATP$的水解相偶联。葡萄糖是细胞的主要能源物质,其进出小肠上皮细胞的运输方式如图所示。请回答下列问题:

不同细胞吸收的物质种类和数量有差异,体现了细胞膜在功能上具有                 的特点。

[["选择透过性"]]

不同细胞吸收的物质种类和数量有差异与细胞膜上的蛋白质的种类和数量密切相关,体现了细胞膜就有选择透过性的功能特点。

由图可知,载体蛋白$\rm S$有两个结合位点:一个与$\rm Na^{+}$结合,一个与葡萄糖结合。据图推测,葡萄糖通过载体蛋白$\rm S$进入细胞的能量直接来自                                                                ,葡萄糖通过蛋白$\rm G$进行运输的方式属于                (填“自由扩散”“协助扩散”或“主动运输”)。

[["

细胞膜内外两侧的$\\rm Na^{+}$浓度差形成的势能;协助扩散

"]]

当蛋白$\rm S$$\rm Na^{+}$顺浓度梯度运输进入上皮细胞时,葡萄糖与$\rm Na^{+}$相伴随也进入细胞,葡萄糖进入小肠上皮细胞的方式为偶联转运蛋白参与的主动运输,该过程中,葡萄糖主动运输所需的能量来自于细胞膜内外两侧的$\rm Na^{+}$浓度差形成的势能。葡萄糖通过蛋白$\rm G$由细胞膜内向细胞膜外进行运输是顺浓度梯度运输的,方式属于协助扩散。

最新研究表明,若肠腔葡萄糖浓度较高,小肠上皮细胞在通过载体蛋白$\rm S$吸收葡萄糖的同时,主要通过载体蛋白$\rm X$的协助吸收葡萄糖,但载体蛋白$\rm S$容易饱和,而通过载体蛋白$\rm X$吸收葡萄糖的速率比载体蛋白$\rm S$的吸收速度快数倍。请你设计实验加以验证。(载体蛋白由对应的基因控制合成$\rm )$

实验步骤:

第一步:取甲(敲除了$\rm S$载体蛋白基因的小肠上皮细胞)、乙(敲除了$\rm X$载体蛋白基因的小肠上皮细胞$\rm )$、丙(正常的小肠上皮细胞),三组其他生理状况均相同。

第二步:将甲、乙、丙三组细胞分别置于                                                                溶液中,其他条件相同,培养适宜时间。

第三步:检测三组培养液的葡萄糖浓度。

实验结果:若甲、乙、丙培养液中的葡萄糖浓度表现为                (用“$\rm \gt $”“$\rm \lt $”或“$\rm =$”表示),验证了上面的最新研究结果。

[["

一定较高浓度的葡萄糖;丙$\\rm \\lt $$\\rm \\lt $

"]]

要验证当肠腔葡萄糖浓度较高时,葡萄糖既可以通过主动运输又可以通过协助扩散进入小肠上皮细胞,且协助扩散的速度更快,则实验的自变量应该是设置不同的运输方式,各组均创造相同的高浓度葡萄糖环境,比较各组葡萄糖的吸收速率。如甲组敲除了$\rm SGLT1$载体蛋白基因的小肠上皮细胞只能进行协助扩散,乙组敲除了$\rm GLUT2$载体蛋白基因的小肠上皮细胞只能进行主动运输,丙组正常的小肠上皮细胞可以同时进行主动运输和协助扩散,将甲、乙、两三组细胞分别置于相同浓度的高浓度葡萄糖溶液中,培养一段时间,其他条件相同且适宜,并检测培养液中葡萄糖的浓度。

实验结果:丙组同时进行主动运输和协助扩散,葡萄糖的吸收速率最快,故培养液中葡萄糖的浓度最小;由于协助扩散的速率大于主动运输,故乙组吸收葡萄糖的速率慢,培养液中葡萄糖的剩余量最多,浓度最大,即若丙组培养液中葡萄糖浓度小于甲组,甲组培养液中葡萄糖浓度小于乙组。

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