浅析物质跨膜运输层数的计算问题

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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。外呼吸可用图2表示，内呼吸可用图3表示。

从图2可知，在肺泡中，要穿过肺泡壁（一层上皮细胞）、毛细血管壁（一层上皮细胞）及红细胞膜，共计5层生物膜，才能与血红蛋白结合；从图3可知，经过组织里的气体交换，进入骨骼肌细胞要穿过红细胞膜、毛细血管壁和一层骨骼肌细胞膜（合计4层生物膜），再加上最终要进入线粒体参与有氧呼吸，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，外界空气中的进入人体骨骼肌细胞被利用，至少要穿过的生物膜层数是11层。答案 C