Question

科学家在研究Na⁺、K⁺、Ca²⁺等无机盐通过细胞膜的运输方式时，做了如下实验：

（1）向枪乌贼神经纤维里注入微量的放射性同位素²⁴Na^＋，不久可测得神经纤维周围溶液中存在²⁴Na^＋。如果在神经纤维膜外溶液中先后加入某药物和ATP，测得周围溶液中²⁴Na^＋的量如上图所示。则可据图判断，神经纤维排出²⁴Na^＋需要消耗____________。“某药物”的作用机理是________________________。

（2）如果在青蛙的离体心脏施加某种毒素后，Ca^2＋的吸收明显减少，但K^＋的吸收不受影响，最可能的原因是该毒素抑制了心肌细胞膜上转运Ca^2＋的____________的活性。 

（3）红树林分布于热带亚热带海岸潮间带，通常受到盐胁迫。红树林植物为抵抗盐胁迫，通过叶子和嫩枝可以将吸收到植物体内的盐分排出，它是强耐盐植物。那么红树林从海水及土壤中吸收无机盐的方式是主动运输还是被动运输，设计以下实验进行探究。 

①实验步骤： 

a.取生长发育相同的红树林植物，分成A、B两组，放入适宜浓度的含有K^＋、Ca^2＋的溶液中； 

b.A组给予正常的呼吸条件，B组________________________；

c.一段时间后测定________________________。 

②实验结论： 

a.若两组植株对K^＋、Ca^2＋的吸收速率相同，说明________________________________________；

b.________________________，说明红树林从海水及土壤中吸收无机盐的方式是主动运输。

Answer

ATP 抑制细胞呼吸 载体蛋白 完全抑制有氧呼吸 两组植株根系对K+、Ca2+等无机盐的吸收速率 红树林从海水及土壤中吸收无机盐的方式是被动运输 若B组吸收速率明显小于A组吸收速率

【解析】试题分析：本题以反映实验结果的曲线图为载体，综合考查学生对物质跨膜运输的方式等相关知识的熟记和理解能力以及对实验设计和实验结果的分析处理能力。解答此题需从物质运输方向、是否需要能量和载体蛋白几方面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，围绕题意及曲线图显示的实验结果、实验设计应遵循的原则和已经给出的不完善的实验步骤，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)分析图示可知：将微量的放射性同位素24Na＋注入到枪乌贼的神经纤维里，在该神经纤维周围溶液中出现24Na＋，说明该神经纤维周围溶液中24Na＋来源于神经纤维。在神经纤维膜外溶液中加入某药物后，神经纤维膜外溶液中24Na＋的量不变，说明加入某药物后抑制了24Na＋的运输；之后再加入ATP，神经纤维膜外溶液中24Na＋的量不断增加，说明24Na＋的运输恢复正常。综上分析，可判断神经纤维排出24Na＋的方式是主动运输，需要消耗ATP，而“某药物”抑制了ATP的产生，即“某药物”的作用机理是抑制细胞呼吸。

(2)细胞吸收 Ca2＋、K＋的方式均为主动运输，主动运输需要载体蛋白的协助，需要消耗能量。如果在青蛙的离体心脏施加某种毒素后，Ca2＋的吸收明显减少，但K＋的吸收不受影响，说明“某种毒素”没有影响细胞产生能量的过程，而导致Ca2＋的吸收明显减少的最可能的原因是：该毒素抑制了心肌细胞膜上转运Ca2＋的载体蛋白。

(3)依题意可知：该实验的目的是探究红树林从海水及土壤中吸收无机盐的方式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B组应完全抑制有氧呼吸；c步骤应为：一段时间后测定两组植株根系对K+、Ca2+等无机盐的吸收速率。若红树林从海水及土壤中吸收无机盐的方式为被动吸收，因被动吸收不消耗能量，所以两组植株对K＋、Ca2＋的吸收速率相同。若红树林从海水及土壤中吸收无机盐的方式是主动运输，则甲组因有能量供给、乙组缺乏能量，所以B组吸收速率明显小于A组吸收速率。