Question

【題目】正常細(xì)胞內(nèi)K+濃度約為細(xì)胞外的30倍，細(xì)胞外Na+濃度約為細(xì)胞內(nèi)的12倍。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)外的Na+濃度差、K+濃度差減小時，細(xì)胞膜上的Na+/K+-ATP酶發(fā)揮作用，這種酶可以通過水解ATP，將細(xì)胞內(nèi)的Na+移出膜外，將細(xì)胞外的K+移入膜內(nèi)，具體過程如圖1所示。請回答問題：

圖1

(1)膜內(nèi)外Na+具有濃度差，與膜的______性有關(guān)。Na+/K+-ATP酶將細(xì)胞內(nèi)的Na+移出膜外的跨膜運輸方式是______。

(2)在運輸Na+和K+的過程中，Na+/K+-ATP酶的______發(fā)生改變，有利于與離子的結(jié)合與分離。

圖2 圖3

(3)比較圖2和圖3，當(dāng)Na+和K+______（順/逆）濃度差流過Na+/K+-ATP酶，將ADP合成ATP，反之則分解ATP，進行ATP合成或分解的反應(yīng)條件取決于______。從能量角度看，ATP的合成與分解反應(yīng)分別是______反應(yīng)。

(4)生物膜系統(tǒng)的______作用及能量是維系細(xì)胞有序性的基礎(chǔ)，線粒體內(nèi)膜上主要完成類似圖______（填編號）的過程。

Answer 1

【答案】選擇（或選擇透過） 主動轉(zhuǎn)運（或主動運輸） 空間結(jié)構(gòu) 順 離子濃度差（或離子流動方向） 吸能和放能 分隔 2

【解析】

1、分析圖1可知，鈉離子從細(xì)胞內(nèi)運輸?shù)郊?xì)胞外是從低濃度向高濃度運輸，且需要ATP水解提供能量，屬于主動運輸過程；在該過程中Na+-ATP酶的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，鉀離子從細(xì)胞外運輸?shù)郊?xì)胞內(nèi)也是從低濃度向高濃度運輸，且需要ATP水解提供能量，屬于主動運輸過程，且在該過程中K+-ATP酶的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。

2、分析圖2可知，鈉離子從細(xì)胞外運輸?shù)郊?xì)胞內(nèi)、鉀離子從細(xì)胞內(nèi)運輸?shù)郊?xì)胞外都是高濃度向低濃度運輸，該過程伴隨ATP合成的過程，是吸能反應(yīng)。

3、分析圖3可知，鈉離子從細(xì)胞內(nèi)運輸?shù)郊?xì)胞外，鉀離子從細(xì)胞外運輸?shù)郊?xì)胞內(nèi)都是低濃度向高濃度運輸，該過程伴隨ATP的水解過程，是放能反應(yīng)。

（1）分析題圖，細(xì)胞外Na+濃度約為細(xì)胞內(nèi)的12倍，這與細(xì)胞膜的選擇透過性有關(guān)；Na+/K+-ATP酶將細(xì)胞內(nèi)的Na+移出膜外是從低濃度向高濃度運輸，且需要消耗ATP，是主動運輸。

（2）分析圖1可知，鈉離子的過程中Na+-ATP酶的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，鉀離子的過程中K+-ATP酶的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，這有利于酶與離子結(jié)合。

（3）分析圖2和圖3可知，鈉離子、鉀離子從高濃度向低濃度運輸時伴隨ATP合成的過程，鈉離子、鉀離子從低濃度向高濃度運輸時伴隨ATP的水解過程，說明進行ATP合成和分解的反應(yīng)條件取決于離子流動方向。從能量角度看，ATP的合成與分解反應(yīng)分別是吸能和放能反應(yīng)。

（4）生物膜系統(tǒng)把各種細(xì)胞器分隔開，使細(xì)胞內(nèi)的許多化學(xué)反應(yīng)可以同時高效、有序地進行，由此可知生物膜系統(tǒng)的分隔作用及能量是維系細(xì)胞有序性的基礎(chǔ)，線粒體內(nèi)膜上還原氫與氧氣反應(yīng)生成水，釋放能量，該過程伴隨ATP的合成過程，類似圖2的過程。