Question

13．下列有关哺乳动物成熟红细胞的研究，请回答相关问题：
（1）人红细胞中K⁺浓度比血浆中高30倍，而Na⁺浓度却只有血浆的$\frac{1}{6}$．红细胞维持膜内外K⁺、Na⁺不均匀分布需要（“需要”或“不需要”）消耗ATP．
（2）科学家用丙酮从人的成熟红细胞中提取所有磷脂并铺成单分子层，其面积正好为红 细胞细胞膜面积的两倍．其原因是①的成熟红细胞没有细胞核及其细胞器 ②细胞膜是由磷脂双分子层组成
（3）人的成熟红细胞吸收的葡萄糖可通过无氧  （“有氧”或“无氧”）呼吸产生ATP，当红细胞缺乏ATP时，会导致Na⁺进入多于K⁺排出、Ca²⁺无法正常排出，红细胞会因渗透压升高吸水过多 而膨大成球状甚至破裂．
（4）氟中毒会改变细胞膜的通透牲和细胞代谢．科学家用含不同浓度NaF的饮水喂养 小白鼠，一段时间后，培养并测量小白鼠红细胞代谢产热及细胞内的ATP浓度，分别获得产热曲线和细胞内的ATP浓度数据如下，请回答：

	NaF浓度（106g/mL）	ATP浓度　（10-4mol/L）
A组	0	2.97
B组	50	2.73
C组	150	1.40

①根据上述实验设计及结果判断，该实验的目的是研究不同浓度的NaF对能量代谢的影响．
②分析细胞产热量及ATP浓度：B组产热量峰值和ATP浓度均低于A组，原因可能是：低浓度的NaF抑制 （“抑制”或“促进”）了细胞代谢中有关的酶的活性；
C组产热量峰值高于A组而ATP浓度低于A组，原因可能是：高浓度的NaF促进“抑制”“促进”）了细胞代谢中有关的酶的活性，同时，由于损伤了细胞膜结构，细胞为维持正常的功能，需要消耗更多ATP．

Answer 1

分析 （1）各种运输方式的特点比较：

名　称	运输方向	载体	能量	实　　例
自由扩散	高浓度→低浓度	不需	不需	水，CO2，O2，甘油，苯、酒精等
协助扩散	高浓度→低浓度	需要	不需	红细胞吸收葡萄糖
主动运输	低浓度→高浓度	需要	需要	小肠绒毛上皮细胞吸收氨基酸，葡萄糖，K+，Na+等

（2）制备细胞膜用哺乳动物成熟的红细胞，理由是细胞中没有细胞核和细胞器；放在蒸馏水中吸水胀破，离心后可获得纯净的细胞膜，而膜的基本骨架是磷脂双分子层．
（3）根据表格分析，A组是对照组，B、C是实验组，自变量是NAF浓度，因变量是ATP浓度（产热量）．B组产热量峰值和ATP浓度均低于A组；C组产热量峰值高于A组而ATP浓度低于A组．

解答 解：（1）由于“人体红细胞中K⁺的浓度比血浆中K⁺的浓度高30倍，而红细胞中Na⁺的浓度却是血浆中的“1/6”，说明钾离子和钠离子的运输都是逆浓度进行运输的，所以红细胞运输钾离子和钠离子的运输方式是主动运输，需要消耗能量．
（2）人成熟红细胞中提取所有磷脂并铺成单分子层，其面积正好为红细胞细胞膜面积的两倍．其原因是：①成熟红细胞无细胞核和细胞器，②细胞膜由双层磷脂分子构成．
（3）人的成熟红细胞吸收的葡萄糖，因为没有细胞核和细胞器，可通过无氧呼吸产生ATP，当红细胞缺乏ATP时，会导致Na⁺进入多于K⁺排出、Ca²⁺无法正常排出，红细胞会因渗透压升高吸水过多而膨大成球状，甚至破裂．
（4）①据表格分析，A组是空白对照组，BC是实验组，其中自变量是NaF浓度，因变量是ATP浓度（产热量）．该实验的目的是研究：不同浓度的NaF对能量代谢的影响．
②根据曲线图和表格分析，B组产热量峰值和ATP浓度均低于A组，原因可能是低浓度的NaF抑制了细胞代谢中有关酶的活性，释放的能量减少．
C组产热量峰值高于A组而ATP浓度低于A组，原因可能是高浓度的NaF促进了细胞代谢中有关酶的活性，释放的能量增加，则产热量增加；同时损伤了细胞膜结构，细胞为维持正常的功能，需要消耗更多ATP．
故答案为：
（1）需要
（2）人的成熟红细胞没有细胞核及其细胞器   细胞膜是由磷脂双分子层组成
（3）无氧   渗透压升高吸水过多
（4）①不同浓度的NaF对能量代谢的影响 
②抑制   促进   ATP

点评 本题考查制备细胞膜的方法、实验分析的相关知识，意在考查学生提取信息和分析问题的能力．