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

$\rm 1$代表细胞进行跨膜运输的三种类型,葡萄糖进出小肠上皮细胞的运输方式如图$\rm 2$所示。回答下列问题$\rm :$

细胞胞吞的物质常释放到图$\rm 1$所示结构的                侧(填“$\rm P$”或“$\rm Q$”);$\rm b$$\rm c$代表的运输方式不是被动运输,据图分析判断依据是                                                                   

[["

$\\rm Q$;物质逆浓度梯度运输;需要消耗相应的能量(光能或$\\rm ATP$水解释放的能量)

"]]

$\rm P$为细胞外侧。因为糖蛋白位于细胞膜的外侧和$\rm ATP$水解酶位于细胞膜内侧。$\rm b$代表的运输方式需要消耗$\rm ATP$$\rm c$代表的运输方式需要消耗光能,所以$\rm bc$代表的运输方式不是被动运输。

在小肠腔面,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^{+}$相伴随也进入细胞。小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式可用图$\rm 1$                 (填“$\rm a$”,“$\rm b$”或“$\rm c$”)表示,小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式为                 运输。

[["$\\rm a$","主动运输"]]

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$⁺相伴随也进入细胞,葡萄糖进入小肠上皮细胞的方式为偶联转运蛋白参与的主动运输,类似于图$\rm 1$中的$\rm a$过程。该过程中,葡萄糖主动运输所需的能量来自于细胞膜内外两侧的$\rm Na$⁺浓度差形成的势能。

小肠基膜上$\rm Na^{+}-K^{+}$泵由$\rm \alpha$$\rm \beta$两个亚基组成,据图$\rm 2$推测,$\rm Na^{+}-K^{+}$泵的两种功能分别是                                                   

[["

运输钠、钾离子;催化$\\rm ATP$水解

"]]

根据$\rm Na$$\rm -K$⁺泵上既有$\rm Na$⁺、$\rm K$⁺的结合位点,又具有$\rm ATP$水解酶的活性可知,$\rm Na$$\rm -K$⁺泵既可以参与运输钠、钾离子,又可以催化$\rm ATP$水解。

最新研究表明:若肠腔葡萄糖浓度较高,葡萄糖主要利用载体蛋白($\rm GLUT_{2}$)以协助扩散的方式进入小肠上皮细胞,同时,利用载体蛋白($\rm SGLT_{1}$)的主动运输过程也在发生;但主动运输的载体($\rm SGLT_{1}$)容易饱和,协助扩散吸收葡萄糖的速率比主动运输快数倍。若要设计实验加以验证上述研究结果。(提示:载体蛋白是由相关基因控制合成的)

实验步骤:取三组其它生理状况均相同的小肠上皮细胞:甲(敲除了$\rm SGLT_{1}$载体蛋白基因)、乙(敲除了$\rm GLUT_{2}$载体蛋白基因)、丙(正常),将甲、乙、丙三组细胞分别置于相同的较高浓度的葡萄糖溶液中,其它条件相同,培养适宜时间,检测三组培养液的                ,若                                                                                  ,则验证了上述研究结果。

[["

葡萄糖浓度;培养液中葡萄糖浓度由大到小依次为乙组、甲组、丙组

"]]

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、丙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,则证明上述观点正确。

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