物质穿越膜层数的计算问题

专题 物质穿越膜层数计算
一、穿膜层数的计算问题常涉及的知识点
1层生物膜=1层磷脂双分子层=2层磷脂分子层
（1）常涉及到的细胞结构的膜的层数：
线粒体和叶绿体均为2层膜，液泡、细胞膜均为1层膜、核糖体、核膜上的核孔均为0
层膜等。
（2）常涉及到结构和细胞：红细胞；肺泡壁、毛细血管壁、毛细淋巴管壁、小肠粘膜上
皮、肾小囊壁、肾小管壁细胞等均为单层上皮细胞，物质在穿越这些细胞时均穿越了两
层细胞膜。
（3）常涉及到的生理过程：营养物质的吸收、分泌蛋白的合成与分泌、泌尿、血液循环、
神经传导、光合作用、呼吸作用等。
二、穿膜问题典型题例析
1.动物体内氧气的吸收、运输和利用过程中的穿膜问题
例1.空气中的02被吸收到人体内参加细胞的有氧呼吸，这一过程中02共穿过( )
A.7 B.9 C.1l D.13
解析：呼吸的全过程分为五个环节：肺的通气；肺泡处的气体交换；气体在血液中的运
输；组织处的气体交换；氧气在细胞内的利用。
呼吸全过程的三个连续环节

①肺的通气：此过程中02没有穿膜行为，而是通过呼吸道直接进入肺泡；②肺泡处的气体
交换：此过程02需穿过肺泡壁、毛细血管壁及红细胞的细胞膜，最终进入红细胞中与血红
蛋白结合成氧合血红蛋白，其中肺泡壁和毛细血管壁都是由一层上皮细胞围成，因此在此过
程中02共需穿过5层膜；③气体在血液中的运输：此过程中02始终以氧合血红蛋白的形式
随血液运往全身各处，没有出红细胞，因而没有穿膜行为；④组织处的气体交换：此过程中
02需从红细胞出来，穿过毛细血管壁进入组织细胞中，依据上面的分析，此处共需穿过4层
膜；⑤氧气在细胞内的利用：02进入组织细胞后，还需进入线粒体内才能参与有氧呼吸过程，
线粒体是双层膜细胞器，因此此过程中02需穿过2层膜。综合上述五个过程，02共需穿过
11层膜。答案：C
2.动物体内营养物质的吸收、运输和利用过程中的穿膜问题
例2.人小肠中的葡萄糖被吸收到体内成为肝糖原，此过程中葡萄糖共穿过( )层膜
A.6 B.7 C.8 D.9
解析：主要考查营养物质的吸收问题。小肠中的葡萄糖需要穿过小肠绒毛壁和毛细血管
壁才能进入血浆成为血糖。再经过血液循环，穿越毛细血管到达组织液，进入肝细胞内合成
肝糖原。小肠绒毛壁和毛细血管壁都是由一层上皮细胞围成的薄壁，而穿过每一层细胞都需
穿过2层细胞膜，因此此过程中葡萄糖共穿过7层膜。答案：B
3.动物泌尿过程中的穿膜问题
例3.血浆中的某个葡萄糖分子，流经肾小球后，最终发现于肾静脉中，那么它总共穿
过了几层磷脂分子结构（ ） A.12层 B.16层 C.0层 D.0层或16层
解析：主要考查了泌尿的过程。葡萄糖分子由血浆通过入球小动脉进入肾小球，有可能
不经过肾小球的滤过作用直接从出球小动脉出来，进入肾静脉，则没有过穿越膜结构。还有
可能穿越了肾小囊壁，进入肾小囊内形成原尿，最后通过肾小管的重吸收回血管，这种情况
下所穿越的膜结构依次为：肾小球的毛细血管壁→肾小囊壁→肾小管壁→毛细血管壁，共8
层膜，即16层磷脂分子层。 答案：D
4.植物体内光合作用和呼吸作用过程中的穿膜问题
例4.细胞线粒体产生的C02，进入相邻细胞内参与光合作用，此过程中C02需穿过( )层膜
A.4 B.6 C.8 D.10
解析:关键词是“相邻细胞”。线粒体和叶绿体都是双层膜结构的细胞器。C02从一个细
胞的线粒体出来，进入相邻细胞的叶绿体内，需穿过两层细胞膜和线粒体、叶绿体的各两层
膜．共计6层膜。若为同一细胞内，则只穿越4层膜。答案：B
例5在一个叶肉细胞中，O2从叶绿体基质中扩散进入与【H】结合处，需要穿过几层生物膜？
5.特殊情况下的穿膜问题
例5.转录形成的mRNA从细胞核内出来后，会附着在细胞质中的核糖体上，此过程中mRNA
需穿过 ( )层膜
A.0 B.1 C.2 D.4
解析：细胞核的核膜是双层膜，但mRNA是大分子化合物，无法穿膜通过，它从细胞核
内出来是从核膜上的通道——核孔出来的，因此穿过0层膜。答案：A
例6.当神经兴奋在神经元之间传递时，突触小泡中的神经递质由突触前膜释放到突触间
隙中，再和突触后膜上的受体结合。此过程中共穿越了几层膜结构（ ）
A.0 B.1 C.2 D.4
解析：突触结构中神经递质的释放属于外排或胞吐作用，不穿越膜结构。在突触后膜上
的受体与神经递质结合的过程中也没有穿越膜结构，故总计穿越了0层膜结构。答案：A
练习:

1．大气中的氧气要进入组织细胞与血红蛋白结合，需要穿过几层磷脂分子层（ ）
A．3层 B．5层 C．6层 D．10层

【解析】大气中的氧气首先要从呼吸道进入肺泡，穿过肺泡中的某一细胞时，进、
出共两层膜，然后穿过血管壁,进、出血管壁也是两层膜，最后进入红细胞（1
层膜）中与血红蛋白结合，总共是5层膜，即10层磷脂分子层。答案：D

2.人体组织液中的氧气要进入组织细胞中参与氧化分解有机物，这些氧分子需要
通过几层由磷脂分子组成的膜（ ）

A．1 B．2 C．3 D．6【解析】人体组织液中的氧气要进入组织细胞,
需要穿过组织细胞膜1层，参与氧化分解则需要在组织细胞中的线粒体进行，因
此氧气进入组织细胞后，接着穿过线粒体（两层膜），方能完成氧化分解反应。
即3层膜，共6层磷脂分子层。 答案：D

3.内环境中的氧气进入组织细胞并用于有氧呼吸至少要通过几层磷脂分子层
（ ）

A．2层 B．4层 C．6层 D．8层
【解析】解析同例2。（略。）答案：C
4.红细胞中含18O的氧气被利用后变成C18O2进入c(血浆)内，18O至少要透过（ ）
层单位膜。
【解析】红细胞中含18O的氧气首先从红细胞中出来（1层膜），穿过毛细血管
（进、出共2层膜），【进入组织细胞（1层膜），再进入线粒体（2层膜）被
利用变成C18O2，又从线粒体中出来，穿过组织细胞膜，即进、出组织细胞和线
粒体共6层膜】，再一次穿过毛细血管（进、出共2层膜），最后到达血浆中。
因此，总共要穿过11层膜。

5．葡萄糖经小肠粘膜上皮进入毛细血管，需透过的磷脂分子层数是（ ）
A．4层 B．6层 C．8层 D．10层【解析】葡萄糖经小肠（消化道）进入
毛细血管需经过两层细胞：小肠粘膜上皮细胞和毛细血管壁上皮细胞。葡萄糖从
小肠进入毛细血管，进、出共穿过4层膜，每层细胞膜由双层磷脂分子层和蛋白
质构成，故共穿过8层磷脂分子层。答案：C

6．一分子CO2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入一相邻细胞的叶绿体
基质内，共穿过的生物膜层数是（ ）

A．5 B．6 C．7 D．8
【解析】主要考查对线粒体、叶绿体和细胞膜的亚显微结构等知识的掌握情况。
线粒体、叶绿体都是双层膜结构的细胞器，内膜里面含有液态基质，每层膜都是
单层的生物膜。相邻两个细胞各有一层生物膜包被。因此，一分子CO2从叶肉细
胞的线粒体基质中扩散出来需穿过3层膜，再进入相邻的细胞叶绿体基质中再需
穿越3层膜，所以共穿过了6层膜。

7.肺泡中的1个氧分子，以氧合血红蛋白的形式运输到组织细胞，最后在细胞内
成为水中的氧。在此过程中，这个氧分子需通过的选择透过性膜的次数共为（ ）
A、5次 B、7次 C、9次 D、11次

【解析】肺泡壁（单层细胞围成）2层→毛细血管壁（单层细胞围成）2层→红
细胞膜2层→毛细血管壁（单层细胞围成）2层→组织液中的组织细胞1层→线
粒体2层，即11层细胞膜。 详解：外界空气中的氧进入人体红细胞与血红蛋白
结合（血红蛋白位于血浆的红细胞内），至少需穿过肺泡壁（单层细胞围成）、
毛细血管壁（单层细胞围成）、红细胞膜、毛细血管壁（单层细胞围成）、组织
细胞、线粒体的双层膜。而氧分子要穿过肺泡壁，首先要进入肺泡壁中的某个细
胞，然后再出这个细胞，即在氧分子穿过肺泡壁的过程中共通过了两层细胞膜结
构。同理，氧分子穿过毛细胞血管壁进入血浆的过程中也要通过两层膜结构。血
红蛋白在红细胞内，所以氧气进入红细胞后就可与血蛋白结合，即氧气从血浆进
入红细胞与血红蛋白结合只需通过一层膜结构。氧气被运输到组织细胞周围时，
氧气从红细胞出来进入血浆（一层膜），再出毛细血管壁（两层膜），进入组织
液，再进入组织细胞（单层膜），再进入线粒体的基质（两层膜）。综上，外界
空气中的氧进入人体后，参加到呼吸作用共通过11细胞膜（一层膜结构由两层
磷脂分子构成，即共需通过22层磷脂分子层）。