Question

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

圖1

(1)膜內外Na+具有濃度差，與膜的______性有關。Na+/K+-ATP酶將細胞內的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______發生改變，有利于與離子的結合與分離。

圖2 圖3

(3)比較圖2和圖3，當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合成或分解的反應條件取決于______。從能量角度看，ATP的合成與分解反應分別是______反應。

(4)生物膜系統的______作用及能量是維系細胞有序性的基礎，線粒體內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） 主動轉運（或主動運輸） 空間結構 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，鈉離子從細胞內運輸到細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酶的空間結構發生改變，鉀離子從細胞外運輸到細胞內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酶的空間結構發生改變。

2、分析圖2可知，鈉離子從細胞外運輸到細胞內、鉀離子從細胞內運輸到細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。

3、分析圖3可知，鈉離子從細胞內運輸到細胞外，鉀離子從細胞外運輸到細胞內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。

（1）分析題圖，細胞外Na+濃度約為細胞內的12倍，這與細胞膜的選擇透過性有關；Na+/K+-ATP酶將細胞內的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酶的空間結構發生改變，鉀離子的過程中K+-ATP酶的空間結構發生改變，這有利于酶與離子結合。

（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的合成與分解反應分別是吸能和放能反應。

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