物质跨膜运输层数的计算

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。

内环境中的物质交换跨膜层数计算问题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。

这一复杂的过程可表示为：离开肺泡（2层膜）→进入血管（2层膜）→进入红细胞（1层膜）→运输到组织器官→出红细胞（1层膜）→出血管（2层膜）→进入组织细胞（1层膜）→进入线粒体（2层膜），共计11层生物膜。

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。

解读物质跨膜运输的计算问题作者：张俊玲来源：《成才之路》2012年第02期物质穿过生物膜层数的计算一直是学生经常考查的题型，也是学生感到非常棘手的问题。

解答这类题型，应注意以下几点：一、首先要明确物质转运时的起点和终点（特别注意物质是由外界进入细胞还是从细胞出来或者穿越细胞）例1.叶绿体产生的1个葡萄糖分子进入相邻细胞中被彻底氧化分解,这一过程中葡萄糖分子至少需要穿过几层膜结构（）。

A．3层 B．4层 C．5层 D．6层解析：解答本题，首先要审清题目中葡萄糖分子从一个细胞的叶绿体内进入相邻细胞中氧化分解，所以穿过叶绿体双层膜，出细胞膜，进相邻细胞膜，在细胞质中分解成丙酮酸，共穿过4层膜，答案B。

二、注意各组织、细胞的结构特点（1）真核细胞的结构中，单层膜的有：细胞膜、液泡膜、内质网膜、高尔基体膜等；双层的膜有：线粒体和叶绿体膜、细胞核的膜；无膜的有：核糖体和中心体。

原核细胞只考虑细胞膜。

例2.一分子二氧化碳从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入一个相邻细胞的叶绿体基质内，共穿过生物膜的层数是（）。

A．5 B．6 C．7 D．8解析：解答此题，首先要了解本题的生理过程。

图1中的箭头方向，表示的就是一分子C02从叶肉细胞的线粒体基质，进入到一个相邻细胞的叶绿体基质内，物质所经过的细胞结构。

其通过的生物膜依次为：线粒体膜(2层生物膜)、细胞膜(1层生物膜)×2、叶绿体膜(2层生物膜)，共计6层生物膜（也就是12层磷脂分子层）。

若是问一分子C02从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入中的叶绿体基质内，则为4层生物膜。

答案：B。

（2）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。

例3.外界空气中的氧气，通过肺部气体交换，进入到血液中与血液中的血红蛋白结合成氧合血红蛋白，共穿过了几层膜（）。

A.3B.4C.5D.6解析：肺泡为一层扁平的上皮细胞，02在穿过时，必须是先进细胞膜，再出细胞膜，总共两层细胞膜。