高一必修1第3章 例析有关物质穿越膜层数的计算(难)

有关物质穿越生物膜层数的计算问题，是各种考试中经常出现的一类问题。

这类问题学生往往找不到正确的方法而感觉很难。

其实，要解决这个问题，注意以下三个方面就可以了：①正确运用结构与功能相统一的观点，，了解相关的结构特点和生理特点；②掌握相关物质的运行过程，明确该物质的运行需要经过哪些结构；③不要凭空想象，要画一张草图来描述该物质的运行路线，一目了然！试题中有关内容可能涉及到物质穿越生物膜层数的计算的，大致有以下几点：1.在植物叶肉细胞内或者相邻细胞之间的O2和CO2分子运行需要穿过的生物膜的层数。

在同一细胞内，叶绿体产生的O2被线粒体利用至少需要穿过4层膜；在两个相邻细胞间至少需要穿过6层膜。

CO2分子运行相同。

例1：一个叶肉细胞中的从产生处到被消耗处，至少要通过几层膜？（）A. 1层B. 2层C. 4层D. 6层解析：首先分析题意，若产生和被消耗都在同一个细胞，这样通过的膜层数最少，的产生处和被消耗处分别是叶绿体和线粒体，然后根据叶绿体和线粒体都是双层膜来计算，从叶绿体出来通过2层膜，再进入线粒体又通过2层膜，总共4层膜。

答案：C例2：植物根尖成熟区的一个细胞呼吸作用产生的分子进入另一个成熟区细胞的液泡中至少要通过几层膜？（）A. 1层B. 2层C. 4层D. 5层解析：呼吸作用有两种类型，即有氧呼吸和无氧呼吸，但能够产生的是有氧呼吸，有氧呼吸分为三个阶段，依次在细胞质基质、线粒体、线粒体中进行，其中产生的是第三阶段，在线粒体中进行，所以这个分子首先从线粒体出来通过2层膜，再出这个细胞通过1层细胞膜，然后进入另一个细胞，通过1层细胞膜，最后进入液泡通过1层膜，总共5层膜。

答案：D2.小肠绒毛上皮细胞吸收的葡萄糖被组织细胞利用穿越的生物膜层数。

运行路线：穿过小肠粘膜上皮细胞层和毛细血管壁进入毛细血管，随着血液运行到达相应部位，然后穿过毛细血管壁进入组织液，组织细胞从组织液吸收葡萄糖，最后进入线粒体被彻底利用，共需要穿过9层膜。

浅析物质跨膜运输层数的计算问题当我们学习到物质跨膜运输方式的时候，同学们问我关于“物质通过生物膜层数”的相关计算，在解答类似问题时，我发现同学们最大的疑惑并不是不知道相关细胞器的层数，而是学生对题目涉及的生物体局部结构不清楚，无从着手分析；其次，对物质是否跨膜还是非跨膜（即膜融合）进出细胞，不能作出正确的判断。

现就跨膜层数问题谈谈我的一些理解：1 解析说明：1.1 单层膜与单层磷脂分子：单层膜是一层单位膜，包含两层磷脂分子，而不是单层磷脂分子。

1层生物膜=1层磷脂双分子层=2层磷脂分子层1.2 跨膜运输与非跨膜运输：前者主要是小分子物质和离子通过自由扩散、协助扩散和主动运输的方式通过生物膜的过程，通过膜结构时，以实际通过膜的层数计算；后者主要指大分子物质通过胞吞、胞吐的方式通过生物膜的过程，物质通过膜的层数为0。

1.3 一层膜与一层细胞：物质穿过一层膜，是指物质通过跨膜运输（自由扩散，协助扩散和主动运输）的方式通过一层膜结构。

物质穿过一层细胞，指的是物质先进入细胞，再排出细胞的过程，通过膜的层数为两层。

1.4 在细胞中，核糖体、中心体、染色体无膜结构；细胞膜、液泡膜、内质网膜、高尔基体膜是单层膜；线粒体、叶绿体和细胞核的膜是双层膜，但物质若从核孔穿透核膜时，则穿过的膜层数为0。

肺泡壁、毛细血管壁和消化道管壁都是由单层上皮细胞构成，即穿过1层细胞则需穿过2层细胞膜（生物膜）或4层磷脂分子层。

2 例题分析：外界空气中的02进入人体骨骼肌细胞被利用，至少要穿过的生物膜层数是（）A.5层B 10层C 11 层D12层图解示法组织细胞与外界环境进行气体交换的整个过程（如图1所示）是通过内环境而间接进行的，整个过程包括外呼吸、气体在血液中的运输和内呼吸3个环节。

经过外呼吸实现了血液和外界环境之间的气体交换；在血液中以氧合血红蛋白的形式进行运输；经过内呼吸实现骨骼肌与内环境之间的气体交换及最后参与有氧呼吸而被骨骼肌细胞所利用。

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膜计算计算某物质代谢中进入细胞所通过的膜的层数或磷脂双分子层数，一定要弄清物质在体内的运行路线，结合各部分结构和相应功能便可作答。

注意物质进入毛细血管,穿过毛细血管壁和氧气或二氧化碳穿过肺泡壁时都要经过两层细胞膜。

活细胞代谢时需不断的与外界环境进行物质交换,即从外界环境获得氧气和营养物质，同时，把自身代谢产生的二氧化碳、水等代谢终产物和对细胞有害物质排出体外。

细胞代谢是在专门细胞器或细胞质基质中进行的，从结构上看，内质网、高尔基体、液泡膜、线粒体、叶绿体都是由膜结构构成的。

前三者为单层膜,后二者是双层膜。

(1）1层生物膜=1层磷脂双分子层=2层磷脂分子层（2）在细胞中，核糖体、中心体、染色体无膜结构；细胞膜、液泡膜、内质网膜、高尔基体膜是单层膜；线粒体、叶绿体和细胞核的膜是双层膜，但物质若从核孔穿透核膜时，则穿过的膜层数为0。

（3）肺泡壁、毛细血管壁和消化道管壁都是由单层上皮细胞构成，且穿过1层细胞则需穿过2次细胞膜（生物膜）或4层磷脂分子层。

例1．大气中的氧气要进入红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例2。

高中生物物质穿膜层数专题(总7页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除物质跨膜数量的计算，是试题中经常出现的一种类型题。

不少学生在解答此类试题中明显暴露出很多问题。

该类试题涉及很多知识的支撑，如相关生理过程及经过的生物膜结构等。

解答此类问题应注意：1物质的运输途径。

若氧气或二氧化碳进入通过的途径，常常涉及到生理结构的知识。

2涉及生物膜的问题。

单层的有：细胞膜、液泡膜、内质网膜、高尔基体膜等；双层的有：线粒体和叶绿体膜、细胞核的膜。

其中肺泡壁、毛细血管壁和小肠绒毛壁都是由单层上皮细胞构成的，穿过上皮细胞涉及2层膜结构；无膜的有：核糖体与中心体。

3某些大分子从细胞核中出来，如果核孔，不涉及到穿膜；此外，细胞向外分泌消化酶、抗体，或蛋白类激素的外排作用以及细胞的内吞作用，都可看作是通过0层生物膜。

4 磷脂分子层数=生物膜的数量×2。

5理解至少的含义。

在该类试题中常常涉及到“至少”一词，是为了使答案准确和问题简化起见。

6跨膜中涉及到的物质有：氧气、二氧化碳、葡萄糖、大分子物质如蛋白质等。

经典试题回顾：1 关于气体跨膜运输的问题【例1】人体组织细胞（如骨骼肌细胞）有氧呼吸时需要的C6 H12 O6 和O2 从外界进入该细胞参与反应，各自至少需要通过多少层生物膜（）A 3和4B 4和5C 7和9D 7和11解析：这个物质跨膜数量问题就比较复杂。

先看葡萄糖，机体吸收葡萄糖主要是用于组织细胞的氧化供能；葡萄糖经小肠粘膜上皮进入毛细血管中，形成了血糖。

葡萄糖从小肠进入毛细血管经过4层细胞膜后，还要再穿过一层毛细血管壁上皮细胞（2层膜），进入组织液，再穿过1层组织细胞膜，进入组织细胞，共通过7层生物膜。

再看氧气，首先要知道肺泡膜也是由单层细胞构成的，其次要知道氧进入血液后，要进入红细胞内与血红蛋白结合并运输；三是氧进入组织细胞后，还要再进入线粒体才能被利用，因为有氧呼吸的第三阶段需要氧，而该阶段是在线粒体基质中完成的。

膜计算计算某物质代谢中进入细胞所通过的膜的层数或磷脂双分子层数，一定要弄清物质在体内的运行路线，结合各部分结构和相应功能便可作答。

注意物质进入毛细血管，穿过毛细血管壁和氧气或二氧化碳穿过肺泡壁时都要经过两层细胞膜。

活细胞代谢时需不断的与外界环境进行物质交换，即从外界环境获得氧气和营养物质，同时，把自身代谢产生的二氧化碳、水等代谢终产物和对细胞有害物质排出体外。

细胞代谢是在专门细胞器或细胞质基质中进行的，从结构上看，内质网、高尔基体、液泡膜、线粒体、叶绿体都是由膜结构构成的。

前三者为单层膜，后二者是双层膜。

（1）1层生物膜=1层磷脂双分子层=2层磷脂分子层（2）在细胞中，核糖体、中心体、染色体无膜结构；细胞膜、液泡膜、内质网膜、高尔基体膜是单层膜；线粒体、叶绿体和细胞核的膜是双层膜，但物质若从核孔穿透核膜时，则穿过的膜层数为0。

（3）肺泡壁、毛细血管壁和消化道管壁都是由单层上皮细胞构成，且穿过1层细胞则需穿过2次细胞膜（生物膜）或4层磷脂分子层。

例1．大气中的氧气要进入红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例2.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层答案：C例3.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。

过膜问题归类例析物质过膜数量的计算问题，不仅要求学生掌握相关的知识，还要求学生对相关的生理过程和生理过程中所经过的细胞结构的生物膜数量正确理解，因而综合性较强，能力要求高，有一定难度，下面就常见的类型归类作一例析：类型一：动物细胞物质（O2、葡萄糖等）从外界进入细胞内参与有氧呼吸时需要通过的生物膜1.知识链接解决这道题首先要弄清高等多细胞动物（包括人类）呼吸的全过程，它包括外呼吸、气体在血液中的运输、内呼吸三个部分。

其中外呼吸又包括肺的通气（外界气体进入肺泡）和肺的换气（肺泡中气体和血液中气体的交换）；内呼吸又包括组织处的换气（血液中的气体和组织细胞中的气体交换）和氧的利用(O2在组织细胞内的利用)。

整个过程如下图：说明：（1) 肺泡壁和毛细血管壁都是由一层上皮细胞构成；(2)O2进入血液后，要进入红细胞内与血红蛋白结合并运输；（3）O2进入组织细胞后，还要进入线粒体才能被利用，因为有氧呼吸的第三阶段需要氧，而该阶段是在线粒体基质中完成的；(4)1层膜由2层磷脂分子构成外界O2出肺泡(2层膜）→进血管(2层膜）→进红细胞（1层膜）→运输到组织器官→出红细胞（l层膜）→出血管（2层膜）→进组织细胞（1层膜）→进线粒体(2层膜），共计11层生物膜2.例题分析例l外界O2要进入肝内参与有机物的氧化分解过程，至少要穿越磷脂双分子层（）A.3层B.5层C.10层D.11 层答案:D例2 大气中的O2要与人的血红蛋白结合，至少穿过多少层磷脂分子层（）A.5层B.8层C.10层D.12层答案:C变式①.人体组织细胞（如骨骼肌细胞）有氧呼吸时需要的C6H12O6和O2从外界进入该细胞参与反应，各自至少通过多少层生物膜（）A. 3和4B.4和5C. 7和9D.7和11解析：C6H12O6参与有氧呼吸的第一阶段（细胞质基质中完成）O2参与有氧呼吸的第三阶段（线粒体内完成）。

C6H12O6和O2进入组织细胞（以骨骼肌为例）参与反应的途径是：①肠道内的葡萄糖→小肠绒毛上皮细胞（1层细胞2层膜）→毛细血管壁（1层细胞2层膜）→血液循环→组织周围出毛细血管壁（2层膜）→组织液→入组织细胞（1层膜），共计7层。

膜计算计算某物质代谢中进入细胞所通过的膜的层数或磷脂双分子层数，一定要弄清物质在体内的运行路线，结合各部分结构和相应功能便可作答。

注意物质进入毛细血管，穿过毛细血管壁和氧气或二氧化碳穿过肺泡壁时都要经过两层细胞膜。

活细胞代谢时需不断的与外界环境进行物质交换，即从外界环境获得氧气和营养物质，同时，把自身代谢产生的二氧化碳、水等代谢终产物和对细胞有害物质排出体外。

细胞代谢是在专门细胞器或细胞质基质中进行的，从结构上看，内质网、高尔基体、液泡膜、线粒体、叶绿体都是由膜结构构成的。

前三者为单层膜，后二者是双层膜。

（1）1层生物膜=1层磷脂双分子层=2层磷脂分子层（2）在细胞中，核糖体、中心体、染色体无膜结构；细胞膜、液泡膜、内质网膜、高尔基体膜是单层膜；线粒体、叶绿体和细胞核的膜是双层膜，但物质若从核孔穿透核膜时，则穿过的膜层数为0。

（3）肺泡壁、毛细血管壁和消化道管壁都是由单层上皮细胞构成，且穿过1层细胞则需穿过2次细胞膜（生物膜）或4层磷脂分子层。

例1．大气中的氧气要进入红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例2.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层答案：C例3.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。

膜计算计算某物质代谢中进入细胞所通过的膜的层数或磷脂双分子层数，一定要弄清物质在体内的运行路线，结合各部分结构和相应功能便可作答。

注意物质进入毛细血管，穿过毛细血管壁和氧气或二氧化碳穿过肺泡壁时都要经过两层细胞膜.活细胞代谢时需不断的与外界环境进行物质交换,即从外界环境获得氧气和营养物质,同时，把自身代谢产生的二氧化碳、水等代谢终产物和对细胞有害物质排出体外.细胞代谢是在专门细胞器或细胞质基质中进行的，从结构上看，内质网、高尔基体、液泡膜、线粒体、叶绿体都是由膜结构构成的。

前三者为单层膜，后二者是双层膜。

（1)1层生物膜=1层磷脂双分子层=2层磷脂分子层(2）在细胞中，核糖体、中心体、染色体无膜结构;细胞膜、液泡膜、内质网膜、高尔基体膜是单层膜；线粒体、叶绿体和细胞核的膜是双层膜，但物质若从核孔穿透核膜时，则穿过的膜层数为0。

（3）肺泡壁、毛细血管壁和消化道管壁都是由单层上皮细胞构成，且穿过1层细胞则需穿过2次细胞膜（生物膜）或4层磷脂分子层。

例1．大气中的氧气要进入红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例2。

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层答案：C例3。

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。

物质跨膜运输时的穿膜层数问题题大招适用题型【例】如图为小肠绒毛细胞与内环境之间的物质交换示意图，下列说法正确的是（）A ．葡萄糖进入1的方式是协助扩散B ．3内液体渗透压过高可引起组织水肿C ．由2携带的氧到组织细胞内被利用，至少需要经过6层生物膜D ．5内液体含有的蛋白质与3内一样多识别标志操作步骤判断物质在运输过程中跨膜的层数。

常见于必修一跨膜运输、必修二神经递质的释放，必修三内环境中的O 2、CO 2和葡萄糖的跨膜运输。

1.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）常涉及到的结构和细胞：红细胞、肺泡壁细胞、毛细血管壁细胞、毛细淋巴管壁细胞、小肠粘膜上皮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2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、血液循环、光合作用、呼吸作用等。

题物质跨膜运输时的穿膜层数问题大招操作步骤2.穿膜问题典型类型的分析从外界进入人体组织细胞并被利用（1）O2从图可知，O穿过肺泡壁（一层上皮细胞）、毛细血管壁（一2层上皮细胞）及红细胞膜，共计5层生物膜，才能与血红蛋白结进入组织细胞要透合；从图3可知，经过组织里的气体交换，O2过红细胞膜，毛细血管壁（一层上皮细胞）和一层组织细胞膜最终要进入线粒体参与有氧呼吸，（共计4层生物膜），再加上O2而线粒体是具有双层膜的细胞器，故共合计6层膜。

由此可知，外界空气中O进入人体组织细胞被利用，至少要穿过的生物膜2层数是11层。

题物质跨膜运输时的穿膜层数问题大招操作步骤（2）血浆中的葡萄糖分子进入组织细胞如图所示，葡萄糖首先要先穿过毛细血管壁进入组织液，毛细血管壁由一层上皮细胞组成，所以葡萄糖穿过这层细胞即穿过2层细胞膜，再进入组织细胞共穿过3层细胞膜。

物质跨膜问题的计算
1:在真核细胞中，线粒体、叶绿体、细胞核为双层膜，
细胞膜、液泡、内质网、高尔基体为单层膜，核糖体、中心
体无膜；原核细胞只考虑细胞膜。

2.在同一个细胞内，二氧化碳从产生到利用经过至少4
层膜，8层磷脂分子；在相邻细胞间，二氧化碳从产生到利
用经过至少6层膜，12层磷脂分子。

3肺泡壁、毛细血管壁、小肠绒毛壁、肾小管壁由单层
上皮细胞构成，物质通过该细胞要穿透2层膜。

4:胞吞、胞吐作用：具膜小泡的形成要借助膜融合，并不
通过膜结构，出入核孔也不通透膜结构，所以穿透膜层数为
0。

例4. 氧气从外界、葡萄糖从小肠分别进入人体骨骼肌细
胞参与反应，至少穿过的生物膜层数分别为（）
A.4和 3
B.5和 4
C.9和7
D.11和7
[解析] 由下图可以看出氧气分子从外界进入骨骼肌细胞（实质上最终进入线粒体）被利用，途径为：氧气→出肺泡（2层）→入毛细血管（2层）→入红细胞（1层）→出红细胞（1层）→出毛细血管（2层）→入组织细胞（1层）→入线粒体（2层），共计11层膜；葡萄糖→穿过小肠绒毛上皮细胞（2层）→入毛细血管（2层）→出毛细血管（2层）→入组织细胞（1层），共计7层。

答案选D
易错点：1.“磷脂分子层”与“生物膜层数”不分
2.不注意物质的运输途径及要到达的代谢场所，如葡萄糖被分解发生在细胞质中，分解后产生的丙酮酸才进入线粒体，而氧气分子进入线粒体才能被利用。