Question

下图甲表示细胞膜的结构模式图，a、b、c、d、e表示物质出入细胞的方式，图乙表示将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的KNO₃溶液中，其原生质体（即植物细胞中细胞壁以内的部分）的体积变化曲线。请回答下列问题：

（1）构成细胞膜的B是磷脂双分子层，请对磷脂分子在细胞膜上呈双层分布的原因做出解释____________________________________________________________________。

（2）乙图中0~1h内细胞发生质壁分离，液泡中液体的渗透压_______（填“大于”、“等于”或“小于”）细胞质基质的渗透压，2~4 h内原生质体的相对体积上升的原因是_________________________。

（3）乙图中当原生质体的体积不再增大时，细胞液浓度与外界溶液浓度的大小关系是_______，理由是______________________________________________。

（4）世界上最著名的耐盐植物是盐角草，它能生长在含盐量高达0．5~6．5％的盐沼中，已知盐角草的根部吸收无机盐离子需要载体蛋白，如果要设计实验证明其吸收方式是图甲中的a还是d，请写出实验思路并预期实验结果和结论。（以对K⁺的吸收为例） _______________________。

Answer

因为磷脂分子有亲水的“头部”和疏水的“尾部”，细胞内外环境都是水溶液，所以细胞膜磷脂分子的“头部”向着膜的内外两侧，而“尾部”相对排在内侧，形成磷脂双分子层 小于K+（KNO3-）进入细胞，细胞液渗透压大于外界溶液的渗透压，细胞吸水 细胞液浓度等于或大于外界溶液浓度 因为细胞壁对原生质层有支持和保护的作用，故细胞不会无限吸水，原生质体的体积不会一直增大，这时细胞液浓度和外界溶液的浓度可能相等，也可能大于外界溶液 实验思路：取甲、乙两组生长状态基本相同的盐角草幼苗，放入适宜浓度的含有K+的溶液中；甲组给予正常的细胞呼吸条件，乙组抑制细胞呼吸；一段时间后测定两组植株根系对K+的吸收速率 预期结果和结论：若乙组植株对K+的的吸收速率明显小于甲组，说明盐角草的根部吸收无机盐离子的方式是a；若两组植株对K+的的吸收速率相同，说明盐角草的根部吸收无机盐离子的方式d

【解析】

本题以细胞膜的亚显微结构为载体，考查细胞膜的结构、物质跨膜运输的相关知识。图甲中，A表示蛋白质，B表示磷脂双分子层，D表示糖被（膜外）；a、e代表主动运输，其中a表示运进细胞，e表示运出细胞；b运输方向是高浓度一侧运输到低浓度一侧，不需要载体和能量，表示自由扩散；c运输方向是高浓度一侧运输到低浓度一侧，需要蛋白质通道，不需要能量，表示协助扩散；d运输方向是高浓度一侧运输到低浓度一侧，需要载体，不需要能量，表示协助扩散。图乙：0～1h内，原生质体的相对体积不断缩小，说明此时期细胞失水而发生质壁分离；2～4h内，原生质体的相对体积不断增大，说明此时期细胞吸水发生质壁分离的自动复原。

：（1）根据磷脂分子的结构特点磷脂分子有亲水的“头部”和疏水的“尾部”，细胞内外环境都是水溶液，所以在细胞膜上磷脂分子的“头部”向着膜的内外两侧，而“尾部”相对排在内侧，形成磷脂双分子层。
（2）分析曲线图：0～1h内，原生质体的相对体积不断缩小，此时期细胞失水而发生质壁分离，说明液泡中液体的渗透压小于细胞质基质的渗透压；2～4h内，原生质体的相对体积不断增大，此时细胞吸水发生质壁分离的自动复原，原因：K+、NO3-进入细胞，细胞液渗透压大于外界溶液的渗透压，从而使细胞吸水。
（3）当原生质体的体积不再增大时，因为细胞壁对原生质层有支持和保护的作用，故细胞不会无限吸水，原生质体的体积不会一直增大，因为细胞壁对原生质层有支持和保护的作用，故细胞不会无限吸水，原生质体的体积不会一直增大，这时细胞液浓度和外界溶液的浓度可能相等，也可能大于外界溶液，所以细胞液浓度等于或大于外界溶液浓度。
（4）该实验的目的是验证盐角草吸收无机盐是主动运输还是协助扩散，主动运输和协助扩散的区别为是否需要ATP，故ATP的供应（细胞呼吸条件）为自变量，K+的吸收速率为因变量。根据探究实验的对照原则，甲组给予正常的呼吸条件，则乙组完全抑制有氧呼吸。一段时间后测定两组盐角草对K+的吸收速率。若乙组植株对K+的的吸收速率明显小于甲组，说明盐角草的根部吸收无机盐离子的方式是a；若两组植株对K+的的吸收速率相同，说明盐角草的根部吸收无机盐离子的方式是d。