Question

【題目】下圖甲表示細胞膜的結構模式圖，a、b、c、d、e表示物質出入細胞的方式，圖乙表示將某種植物的成熟細胞放入一定濃度的KNO3溶液中，其原生質體（即植物細胞中細胞壁以內的部分）的體積變化曲線。請回答下列問題：

（1）構成細胞膜的B是磷脂雙分子層，請對磷脂分子在細胞膜上呈雙層分布的原因做出解釋____________________________________________________________________。

（2）乙圖中0~1h內細胞發生質壁分離，液泡中液體的滲透壓_______（填“大于”、“等于”或“小于”）細胞質基質的滲透壓，2~4 h內原生質體的相對體積上升的原因是_________________________。

（3）乙圖中當原生質體的體積不再增大時，細胞液濃度與外界溶液濃度的大小關系是_______，理由是______________________________________________。

（4）世界上最著名的耐鹽植物是鹽角草，它能生長在含鹽量高達0．5~6．5％的鹽沼中，已知鹽角草的根部吸收無機鹽離子需要載體蛋白，如果要設計實驗證明其吸收方式是圖甲中的a還是d，請寫出實驗思路并預期實驗結果和結論。（以對K+的吸收為例） _______________________。

Answer 1

【答案】因為磷脂分子有親水的“頭部”和疏水的“尾部”，細胞內外環境都是水溶液，所以細胞膜磷脂分子的“頭部”向著膜的內外兩側，而“尾部”相對排在內側，形成磷脂雙分子層 小于K+（KNO3-）進入細胞，細胞液滲透壓大于外界溶液的滲透壓，細胞吸水 細胞液濃度等于或大于外界溶液濃度 因為細胞壁對原生質層有支持和保護的作用，故細胞不會無限吸水，原生質體的體積不會一直增大，這時細胞液濃度和外界溶液的濃度可能相等，也可能大于外界溶液 實驗思路：取甲、乙兩組生長狀態基本相同的鹽角草幼苗，放入適宜濃度的含有K+的溶液中；甲組給予正常的細胞呼吸條件，乙組抑制細胞呼吸；一段時間后測定兩組植株根系對K+的吸收速率 預期結果和結論：若乙組植株對K+的的吸收速率明顯小于甲組，說明鹽角草的根部吸收無機鹽離子的方式是a；若兩組植株對K+的的吸收速率相同，說明鹽角草的根部吸收無機鹽離子的方式d

【解析】

本題以細胞膜的亞顯微結構為載體，考查細胞膜的結構、物質跨膜運輸的相關知識。圖甲中，A表示蛋白質，B表示磷脂雙分子層，D表示糖被（膜外）；a、e代表主動運輸，其中a表示運進細胞，e表示運出細胞；b運輸方向是高濃度一側運輸到低濃度一側，不需要載體和能量，表示自由擴散；c運輸方向是高濃度一側運輸到低濃度一側，需要蛋白質通道，不需要能量，表示協助擴散；d運輸方向是高濃度一側運輸到低濃度一側，需要載體，不需要能量，表示協助擴散。圖乙：0～1h內，原生質體的相對體積不斷縮小，說明此時期細胞失水而發生質壁分離；2～4h內，原生質體的相對體積不斷增大，說明此時期細胞吸水發生質壁分離的自動復原。

：（1）根據磷脂分子的結構特點磷脂分子有親水的“頭部”和疏水的“尾部”，細胞內外環境都是水溶液，所以在細胞膜上磷脂分子的“頭部”向著膜的內外兩側，而“尾部”相對排在內側，形成磷脂雙分子層。
（2）分析曲線圖：0～1h內，原生質體的相對體積不斷縮小，此時期細胞失水而發生質壁分離，說明液泡中液體的滲透壓小于細胞質基質的滲透壓；2～4h內，原生質體的相對體積不斷增大，此時細胞吸水發生質壁分離的自動復原，原因：K+、NO3-進入細胞，細胞液滲透壓大于外界溶液的滲透壓，從而使細胞吸水。
（3）當原生質體的體積不再增大時，因為細胞壁對原生質層有支持和保護的作用，故細胞不會無限吸水，原生質體的體積不會一直增大，因為細胞壁對原生質層有支持和保護的作用，故細胞不會無限吸水，原生質體的體積不會一直增大，這時細胞液濃度和外界溶液的濃度可能相等，也可能大于外界溶液，所以細胞液濃度等于或大于外界溶液濃度。
（4）該實驗的目的是驗證鹽角草吸收無機鹽是主動運輸還是協助擴散，主動運輸和協助擴散的區別為是否需要ATP，故ATP的供應（細胞呼吸條件）為自變量，K+的吸收速率為因變量。根據探究實驗的對照原則，甲組給予正常的呼吸條件，則乙組完全抑制有氧呼吸。一段時間后測定兩組鹽角草對K+的吸收速率。若乙組植株對K+的的吸收速率明顯小于甲組，說明鹽角草的根部吸收無機鹽離子的方式是a；若兩組植株對K+的的吸收速率相同，說明鹽角草的根部吸收無機鹽離子的方式是d。