Question

9．如图一所示是生物膜的流动镶嵌模型及物质跨膜运输示意图，其中离子通道是一种通道蛋白，通道蛋白是横跨细胞膜的亲水性通道，允许适当大小的离子顺浓度梯度通过，①②③④代表不同的运输方式．图二表示物质通过膜的运输速率（纵坐标）随环境中O₂浓度（横坐标）的变化．请仔细观察图示并回答相关问题．

（1）鲨鱼体内能积累大量的盐，盐分过高时就要及时将多余的盐分排出体外，经研究，鲨鱼体内多余的盐分是经②途径排出的，那么其跨膜运输的方式是协助扩散．
（2）蟾蜍心肌细胞吸收Ca²⁺、K⁺、C₆H₁₂O₆的方式相同，若抑制心肌细胞的呼吸作用，则Ca²⁺、K⁺、C₆H₁₂O₆等物质吸收均受到显著的影响，其原因是缺少ATP（缺少能量）．若蟾蜍的离体心脏施加某种毒素Ca²⁺吸收明显减少，但K⁺、C₆H₁₂O₆的吸收不受影响，最可能的原因是该毒素抑制了图一中所示的转运Ca²⁺的载体蛋白的活动．
（3）图二与图一中的④代表的物质运输方式一致．图中曲线出现BC段的主要原因是载体蛋白数量有限．
（4）柽柳是泌盐植物，叶子和嫩枝可以将植物体内的盐分排出，是强耐盐植物．柽柳从土壤中吸收盐分是主动运输还是被动运输？请设计了如下实验加以探究．
①实验步骤：
a．取甲、乙两组生长发育基本相同的柽柳幼苗植株，放入适宜浓度的含有Ca²⁺、K⁺的溶液中；
b．甲组给予正常的呼吸条件，乙组完全抑制呼吸；
c．一段时间后测定两组植株根系对Ca²⁺、K⁺的吸收速率．
②预测实验结果及结论：
a．若乙组吸收速率明显小于甲组吸收速率、或完全不吸收，说明柽柳从土壤中吸收盐分的方式是主动运输；
b．若两组植物对Ca²⁺、K⁺的吸收速率无明显差异，说明柽柳从土壤中吸收盐分的方式为被动吸收．

Answer 1

分析 1、分析图一，①过程不需要载体和能量，属于自由扩散；②、③过程需要载体和能量，属于协助扩散；④过程需要载体和能量，属于主动运输．
2、分析图二，AB段随着氧气浓度的增加，物质跨膜运输速率增加；BC段由于载体的数量有限，随着氧气浓度的增加，物质跨膜运输速率不再增加；说明该种运输方式的影响因素是载体和能量，属于主动运输．
3、实验目的是探究柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是主动运输还是被动运输，因此控制能量的有无是关键，生命活动所需能量来自细胞呼吸，可以通过控制细胞呼吸达到目的．所以乙组实验抑制细胞呼吸，一段时间后检测两组植株对Ca²⁺、K⁺的吸收速率，若吸收速率相同，则为被动运输，若吸收速率表现为甲组快，则为主动运输．

解答 解：（1）鲨鱼体内多余盐分是经②途径排出的，②是通过离子通道进出细胞，不需要能量，因此是被动运输（或协助扩散）． 
（2）如果蟾蜍心肌细胞吸收Ca²⁺、K⁺、C₆H₁₂O₆的方式相同，若用呼吸作用抑制剂处理心肌细胞，则Ca²⁺、K⁺、C₆H₁₂O₆等物质吸收均受到显著的影响，可能是由于呼吸作用减弱，ATP缺少；如果对蟾蜍的离体心脏施加某种毒素后，Ca²⁺吸收明显减少，但对K⁺、C₆H₁₂O₆的吸收不受影响，说明不受能量的限制，证明该毒素抑制了转运Ca²⁺的[乙]载体蛋白的活动． 
（3）图二可知，物质运输与引起浓度有关，因此属于主动运输过程，图一中的④也是主动运输过程；曲线出现BC段随着氧气浓度的增加，物质运输的速率不再增大，说明运输离子的载体的数量是有限的．
（4）①b．根据实验目的，主动运输和被动运输的区别是否需要ATP，故ATP（细胞呼吸条件）为自变量，吸收速率为因变量．故甲组甲组给予正常的呼吸条件，乙组完全抑制细胞呼吸．
②a．若两组植株对K⁺的吸收速率相同，说明都不需要ATP，为被动运输．b．若两组植株对K⁺的吸收速率表现为甲组明显大于乙组，则说明需要ATP，为主动运输．
故答案为：
（1）协助扩散
（2）缺少ATP（缺少能量）    载体蛋白
（3）④载体蛋白数量有限
（4）①完全抑制呼吸
②a．柽柳从土壤中吸收盐分的方式是主动运输
b．两组植物对Ca²⁺、K⁺的吸收速率无明显差异    柽柳从土壤中吸收盐分的方式为被动吸收

点评 本题考查了物质跨膜运输方式的有关知识，要求考生能够识记三种物质跨膜运输方式的特点，同时掌握影响物质运输速率的因素，同时具有一定的实验设计能力，难度适中．