Question

如图一所示是生物膜的流动镶嵌模型及物质跨膜运输示意图，其中离子通道是一种通道蛋白，通道蛋白是横跨细胞膜的亲水性通道，允许适当大小的离子顺浓度梯度通过，①②③④代表不同的运输方式。图二表示物质通过膜的运输速率（纵坐标）随环境中O₂浓度（横坐标）的变化。请仔细观察图示并回答相关问题。

（1）鲨鱼体内能积累大量的盐，盐分过高时就要及时将多余的盐分排出体外，经研究，鲨鱼体内多余的盐分是经②途径排出的，那么其跨膜运输的方式是_________。

（2）蟾蜍心肌细胞吸收Ca²⁺、K⁺、C₆H₁₂O₆的方式相同，若抑制心肌细胞的呼吸作用，则Ca²⁺、K⁺、C₆H₁₂O₆等物质吸收均受到显著的影响，其原因是__________________。若蟾蜍的离体心脏施加某种毒素Ca²⁺吸收明显减少，但K⁺、C₆H₁₂O₆的吸收不受影响，最可能的原因是该毒素抑制了图一中所示的转运Ca²⁺的_______的活动。

（3）图二与图一中的_______代表的物质运输方式一致。图中曲线出现BC段的主要原因是________。

（4）柽柳是泌盐植物，叶子和嫩枝可以将植物体内的盐分排出，是强耐盐植物。柽柳从土壤中吸收盐分是主动运输还是被动运输？请设计了如下实验加以探究。

①实验步骤：

a．取甲、乙两组生长发育基本相同的柽柳幼苗植株，放入适宜浓度的含有Ca²⁺、K⁺的溶液中；

b．甲组给予正常的呼吸条件，乙组______________；

c．一段时间后测定两组植株根系对Ca²⁺、K⁺的吸收速率。

②预测实验结果及结论：

a.若乙组吸收速率明显小于甲组吸收速率、或完全不吸收，说明____________________；

b.若______________________________________________，说明____________________。

Answer

协助扩散 缺少ATP(缺少能量) 载体蛋白 ④ 载体蛋白数量有限 完全抑制呼吸 柽柳从土壤中吸收盐分的方式是主动运输 两组植物对Ca2+、K+的吸收速率无明显差异 柽柳从土壤中吸收盐分的方式为被动吸收

【解析】试题分析：理清物质跨膜运输的方式、实验设计应遵循的原则等相关知识，在此基础上由题意和题图中提取信息并准确把握实验目的，找出实验变量（自变量、因变量、无关变量），进而对相应的问题情境进行解答。

(1) 图一显示：②途径所示物质是借助离子通道排出的，而离子通道允许适当大小的离子顺浓度梯度通过，因此②途径所示物质跨膜运输的方式是协助扩散。

(2) 蟾蜍心肌细胞吸收Ca2+、K+、C6H12O6的方式相同，均为主动运输，而主动运输需要载体蛋白的协助，需要细胞呼吸产生的ATP提供能量。若抑制心肌细胞的呼吸作用，则因缺少ATP(缺少能量)而导致 Ca2+、K+、C6H12O6等物质吸收均受到显著的影响。若蟾蜍的离体心脏施加某种毒素，Ca2+吸收明显减少，但K+、C6H12O6的吸收不受影响，说明该毒素不影响物质运输时的能量供给，而是抑制了图一中所示的转运Ca2+的载体蛋白的活动。

(3) 图二物质的运输速率，在AB段随O2浓度的增加而增加，说明能量限制了AB段相关物质的运输速率；在BC段物质的运输速率不再随O2浓度的增加而增加，说明限制AB段的主要原因是载体蛋白的数量有限。综上分析，可判断图二所示物质的运输方式为主动运输，与图一中的④代表的物质运输方式一致。

(4)依题意可知：该实验的目的是探究柽柳从土壤中吸收盐分是主动运输还是被动运输。主动运输和被动运输最主要的区别在于是否消耗能量，而能量主要是通过细胞的有氧呼吸提供，因此该实验的自变量应是能否进行有氧呼吸，因变量是无机盐离子的吸收速率，其它对实验结果有影响的因素均为无关变量，应控制相同且适宜。据此围绕实验设计应遵循的原则和已经给出的不完善的实验步骤可推知：实验b步骤中的乙组应完全抑制呼吸。若柽柳从土壤中吸收盐分的方式是主动运输，则甲组因有能量供给、乙组缺乏能量，所以乙组吸收速率明显小于甲组吸收速率、或完全不吸收。若柽柳从土壤中吸收盐分的方式为被动吸收，因被动吸收不消耗能量，所以两组植物对Ca2+、K+的吸收速率无明显差异。