Question

【題目】科學家在研究Na+、K+、Ca2+等無機鹽通過細胞膜的運輸方式時，做了如下實驗：

（1）向槍烏賊神經纖維里注入微量的放射性同位素24Na＋，不久可測得神經纖維周圍溶液中存在24Na＋。如果在神經纖維膜外溶液中先后加入某藥物和ATP，測得周圍溶液中24Na＋的量如上圖所示。則可據圖判斷，神經纖維排出24Na＋需要消耗____________。“某藥物”的作用機理是________________________。

（2）如果在青蛙的離體心臟施加某種毒素后，Ca2＋的吸收明顯減少，但K＋的吸收不受影響，最可能的原因是該毒素抑制了心肌細胞膜上轉運Ca2＋的____________的活性。

（3）紅樹林分布于熱帶亞熱帶海岸潮間帶，通常受到鹽脅迫。紅樹林植物為抵抗鹽脅迫，通過葉子和嫩枝可以將吸收到植物體內的鹽分排出，它是強耐鹽植物。那么紅樹林從海水及土壤中吸收無機鹽的方式是主動運輸還是被動運輸，設計以下實驗進行探究。

①實驗步驟：

a.取生長發育相同的紅樹林植物，分成A、B兩組，放入適宜濃度的含有K＋、Ca2＋的溶液中；

b.A組給予正常的呼吸條件，B組________________________；

c.一段時間后測定________________________。

②實驗結論：

a.若兩組植株對K＋、Ca2＋的吸收速率相同，說明________________________________________；

b.________________________，說明紅樹林從海水及土壤中吸收無機鹽的方式是主動運輸。

Answer 1

【答案】 ATP 抑制細胞呼吸 載體蛋白 完全抑制有氧呼吸 兩組植株根系對K+、Ca2+等無機鹽的吸收速率 紅樹林從海水及土壤中吸收無機鹽的方式是被動運輸 若B組吸收速率明顯小于A組吸收速率

【解析】試題分析：本題以反映實驗結果的曲線圖為載體，綜合考查學生對物質跨膜運輸的方式等相關知識的熟記和理解能力以及對實驗設計和實驗結果的分析處理能力。解答此題需從物質運輸方向、是否需要能量和載體蛋白幾方面理清物質跨膜運輸的方式、實驗設計應遵循的原則等相關知識。在此基礎上，圍繞題意及曲線圖顯示的實驗結果、實驗設計應遵循的原則和已經給出的不完善的實驗步驟，準確把握實驗目的，找出實驗變量（自變量、因變量、無關變量），進而對相應的問題情境進行解答。

(1)分析圖示可知：將微量的放射性同位素24Na＋注入到槍烏賊的神經纖維里，在該神經纖維周圍溶液中出現24Na＋，說明該神經纖維周圍溶液中24Na＋來源于神經纖維。在神經纖維膜外溶液中加入某藥物后，神經纖維膜外溶液中24Na＋的量不變，說明加入某藥物后抑制了24Na＋的運輸；之后再加入ATP，神經纖維膜外溶液中24Na＋的量不斷增加，說明24Na＋的運輸恢復正常。綜上分析，可判斷神經纖維排出24Na＋的方式是主動運輸，需要消耗ATP，而“某藥物”抑制了ATP的產生，即“某藥物”的作用機理是抑制細胞呼吸。

(2)細胞吸收 Ca2＋、K＋的方式均為主動運輸，主動運輸需要載體蛋白的協助，需要消耗能量。如果在青蛙的離體心臟施加某種毒素后，Ca2＋的吸收明顯減少，但K＋的吸收不受影響，說明“某種毒素”沒有影響細胞產生能量的過程，而導致Ca2＋的吸收明顯減少的最可能的原因是：該毒素抑制了心肌細胞膜上轉運Ca2＋的載體蛋白。

(3)依題意可知：該實驗的目的是探究紅樹林從海水及土壤中吸收無機鹽的方式是主動運輸還是被動運輸。主動運輸和被動運輸最主要的區別在于是否消耗能量，而能量主要是通過細胞的有氧呼吸提供，因此該實驗的自變量應是能否進行有氧呼吸，因變量是無機鹽離子的吸收速率，其它對實驗結果有影響的因素均為無關變量，應控制相同且適宜。據此圍繞實驗設計應遵循的原則和已經給出的不完善的實驗步驟可推知：實驗b步驟中的B組應完全抑制有氧呼吸；c步驟應為：一段時間后測定兩組植株根系對K+、Ca2+等無機鹽的吸收速率。若紅樹林從海水及土壤中吸收無機鹽的方式為被動吸收，因被動吸收不消耗能量，所以兩組植株對K＋、Ca2＋的吸收速率相同。若紅樹林從海水及土壤中吸收無機鹽的方式是主動運輸，則甲組因有能量供給、乙組缺乏能量，所以B組吸收速率明顯小于A組吸收速率。