Question

【题目】正常细胞内K+浓度约为细胞外的30倍，细胞外Na+浓度约为细胞内的12倍。当细胞内外的Na+浓度差、K+浓度差减小时，细胞膜上的Na+/K+-ATP酶发挥作用，这种酶可以通过水解ATP，将细胞内的Na+移出膜外，将细胞外的K+移入膜内，具体过程如图1所示。请回答问题：

图1

(1)膜内外Na+具有浓度差，与膜的______性有关。Na+/K+-ATP酶将细胞内的Na+移出膜外的跨膜运输方式是______。

(2)在运输Na+和K+的过程中，Na+/K+-ATP酶的______发生改变，有利于与离子的结合与分离。

图2 图3

(3)比较图2和图3，当Na+和K+______（顺/逆）浓度差流过Na+/K+-ATP酶，将ADP合成ATP，反之则分解ATP，进行ATP合成或分解的反应条件取决于______。从能量角度看，ATP的合成与分解反应分别是______反应。

(4)生物膜系统的______作用及能量是维系细胞有序性的基础，线粒体内膜上主要完成类似图______（填编号）的过程。

Answer 1

【答案】选择（或选择透过） 主动转运（或主动运输） 空间结构 顺 离子浓度差（或离子流动方向） 吸能和放能 分隔 2

【解析】

1、分析图1可知，钠离子从细胞内运输到细胞外是从低浓度向高浓度运输，且需要ATP水解提供能量，属于主动运输过程；在该过程中Na+-ATP酶的空间结构发生改变，钾离子从细胞外运输到细胞内也是从低浓度向高浓度运输，且需要ATP水解提供能量，属于主动运输过程，且在该过程中K+-ATP酶的空间结构发生改变。

2、分析图2可知，钠离子从细胞外运输到细胞内、钾离子从细胞内运输到细胞外都是高浓度向低浓度运输，该过程伴随ATP合成的过程，是吸能反应。

3、分析图3可知，钠离子从细胞内运输到细胞外，钾离子从细胞外运输到细胞内都是低浓度向高浓度运输，该过程伴随ATP的水解过程，是放能反应。

（1）分析题图，细胞外Na+浓度约为细胞内的12倍，这与细胞膜的选择透过性有关；Na+/K+-ATP酶将细胞内的Na+移出膜外是从低浓度向高浓度运输，且需要消耗ATP，是主动运输。

（2）分析图1可知，钠离子的过程中Na+-ATP酶的空间结构发生改变，钾离子的过程中K+-ATP酶的空间结构发生改变，这有利于酶与离子结合。

（3）分析图2和图3可知，钠离子、钾离子从高浓度向低浓度运输时伴随ATP合成的过程，钠离子、钾离子从低浓度向高浓度运输时伴随ATP的水解过程，说明进行ATP合成和分解的反应条件取决于离子流动方向。从能量角度看，ATP的合成与分解反应分别是吸能和放能反应。

（4）生物膜系统把各种细胞器分隔开，使细胞内的许多化学反应可以同时高效、有序地进行，由此可知生物膜系统的分隔作用及能量是维系细胞有序性的基础，线粒体内膜上还原氢与氧气反应生成水，释放能量，该过程伴随ATP的合成过程，类似图2的过程。