第10講物質進出細胞的方式及影響因素[課標要求]1.舉例說明有些物質順濃度梯度進出細胞,不需要額外提供能量,有些物質逆濃度梯度進出細胞,需要能量和載體蛋白。2.舉例說明大分子物質可以通過胞吞、胞吐進出細胞。被動運輸、主動運輸與胞吞、胞吐考點一1.被動運輸(1)概念:物質以擴散方式進出細胞,

消耗細胞內化學反應所釋放的能量,這種物質跨膜運輸方式稱為被動運輸。不需要(2)類型:分為自由擴散和協助擴散兩類。轉運蛋白高低高低不需要不消耗[思考]水分子難以大量通過自由擴散進出細胞,從細胞膜的結構分析,其原因是什么?【提示】細胞膜以磷脂雙分子層作為基本支架,水分子難以大量通過磷脂雙分子層中的疏水區域。(3)轉運蛋白:包括通道蛋白和載體蛋白。協助擴散主動運輸特異性2.主動運輸載體蛋白逆消耗能量載體蛋白代謝廢物3.胞吞和胞吐深挖教材1.判斷正誤(1)(必修1P67正文)水分子主要是通過自由擴散進出細胞的。(

)×【提示】水分子主要是通過協助擴散進出細胞的。(2)(必修1P71正文)大分子有機物要通過轉運蛋白的作用才能進入細胞內,并且要消耗能量。(

)×【提示】大分子有機物要進入細胞內的方式是胞吞,該過程不需要轉運蛋白,但要消耗能量。(3)(必修1P72練習與應用)主動運輸都是逆濃度梯度進行的。(

)√(4)(必修1P72與社會的聯系)變形蟲既能通過胞吞攝取單細胞生物等食物,又能通過胞吐排出食物殘渣和廢物。(

)√2.規范表達(1)(必修1P67正文拓展)水通道蛋白(AQP)是一類細胞膜通道蛋白。檢測人唾液腺正常組織和水腫組織中3種AQP基因mRNA含量,發現AQP1和AQP3基因mRNA含量無變化,而水腫組織AQP5基因mRNA含量是正常組織的2.5倍。①AQP蛋白轉運水進入細胞需要消耗ATP嗎?請說明理由。【提示】不需要。通道蛋白參與的是被動運輸(協助擴散),不消耗能量。②檢測結果表明,是否只有AQP5蛋白參與人唾液腺水腫的形成?請說明理由。【提示】不是。AQP1和AQP3基因mRNA含量無變化,而水腫組織AQP5基因mRNA含量是正常組織的2.5倍,說明AQP5基因mRNA含量在水腫組織和正常組織中有差異,但不能說明只有AQP5蛋白參與人唾液腺水腫的形成。(2)(必修1P69正文拓展)主動運輸過程中載體蛋白發生怎樣的變化?【提示】離子或分子與載體蛋白結合后,載體蛋白的空間結構發生變化,運輸完成后載體蛋白又恢復原狀。(3)(必修1P72概念檢測)果脯在腌制過程中慢慢變甜是不是細胞通過主動運輸吸收糖分的結果?為什么?【提示】不是,腌制果脯時由于細胞外液濃度過高,細胞失水死亡,然后糖分大量擴散進入細胞才導致果脯變甜。“三看法”判斷物質進出細胞方式能力1結合轉運蛋白的種類和功能,考查科學思維及獲取信息的能力1.(2024·四川成都模擬)研究發現物質出入細胞有多種方式,有些物質的出入需要轉運蛋白的協助。協助物質進出細胞的轉運蛋白包括載體蛋白和通道蛋白,且載體蛋白協助物質進出細胞時可能消耗能量,也可能不消耗能量,而通道蛋白協助物質進出細胞時不消耗能量。下列敘述正確的是(

)[A]無轉運蛋白參與的物質進出細胞的方式只有胞吞、胞吐[B]Na+能通過通道蛋白的協助逆濃度梯度運出細胞[C]在主動運輸中協助物質進出細胞的蛋白質是載體蛋白[D]物質依靠通道蛋白進出細胞的方式需要消耗ATPC【解析】

無轉運蛋白參與的物質進出細胞的方式有自由擴散、胞吞和胞吐;Na+通過載體蛋白的協助逆濃度梯度運出細胞,通道蛋白只能進行順濃度梯度運輸;在主動運輸中協助物質進出細胞的蛋白質是載體蛋白;物質依靠通道蛋白進出細胞的方式是協助擴散,屬于被動運輸,不需要消耗ATP。能力2結合物質出入細胞方式的判斷考查獲取信息能力2.(2024·河南濮陽模擬)圖1為氨基酸和Na+進出腎小管上皮細胞的示意圖,圖2表示甲、乙兩種小分子物質在細胞內外的濃度情況。下列相關敘述錯誤的是(

)[A]圖1中氨基酸運出腎小管上皮細胞的方式屬于被動運輸[B]使用呼吸抑制劑不會影響腎小管上皮細胞將氨基酸運進細胞[C]圖2中的甲可代表圖1中的Na+,進出均需要轉運蛋白[D]圖2中的乙可代表圖1中的氨基酸,進出均需要轉運蛋白B【解析】

據題圖分析可知,腎小管上皮細胞將氨基酸順濃度梯度運出,需要轉運蛋白協助,是協助擴散,即屬于被動運輸;腎小管上皮細胞從腎小管管腔吸收氨基酸是從低濃度向高濃度的逆濃度梯度運輸,需要消耗由Na+在細胞內、外濃度差而形成的勢能,不需要呼吸作用提供能量,但是Na+在細胞內、外濃度差的維持依靠Na+的主動運輸,其過程需要消耗呼吸作用合成的ATP,故使用呼吸抑制劑會影響腎小管上皮細胞將氨基酸運進細胞;圖2中的甲物質細胞內的濃度低于細胞外,圖1中Na+在細胞內的濃度低于細胞外,故圖2中的甲可代表圖1中的Na+,Na+進入細胞的方式是協助擴散,Na+運出細胞的方式是主動運輸,兩種運輸方式都需要轉運蛋白協助;圖2中的細胞內乙物質的濃度高于細胞外,圖1中氨基酸在細胞內的濃度高于細胞外,氨基酸進入細胞的方式是主動運輸,運出細胞的方式是協助擴散,兩種運輸方式都需要轉運蛋白協助。歸納總結關注物質進出細胞方式的5點“不一定”(1)同一種物質進出細胞的運輸方式不一定相同,如人的紅細胞吸收葡萄糖的方式是協助擴散,腎小管上皮細胞重吸收葡萄糖的方式是主動運輸。(2)消耗能量的運輸方式不一定是主動運輸,也可能是胞吞或胞吐。(3)需要載體蛋白的運輸方式不一定是主動運輸,也可能是協助擴散。(4)通過胞吞、胞吐運輸的不一定是大分子物質,如神經遞質通過胞吐釋放。(5)順濃度運輸的方式不一定是自由擴散,也可能是協助擴散。考點二影響物質跨膜運輸速率的因素分析1.影響物質跨膜運輸速率的因素(1)濃度差對物質跨膜運輸的影響。濃度差主要影響自由擴散和協助擴散。轉運(2)轉運蛋白數量對跨膜運輸的影響。轉運蛋白數量影響協助擴散和主動運輸,自由擴散不受轉運蛋白數量的影響。能量(3)氧氣含量對跨膜運輸的影響:通過影響細胞呼吸進而影響主動運輸的速率。提醒紅細胞主動運輸速率與O2含量的關系同左圖。(4)溫度對跨膜運輸的影響。2.探究物質跨膜運輸方式的實驗設計思路(1)探究是主動運輸還是被動運輸。主動運輸被動運輸(2)探究是自由擴散還是協助擴散。協助擴散自由擴散深挖教材1.判斷正誤(1)(必修1P67正文拓展)自由擴散的速率僅與所運輸物質的濃度差有關,與環境溫度無關。(

)×【提示】自由擴散的速率既與所運輸物質的濃度差有關,又與環境溫度有關。(2)(必修1P70正文拓展)當氧氣濃度為零時,人體肝細胞吸收葡萄糖的速率為零。(

)×【提示】肝細胞吸收葡萄糖的方式為主動運輸,即使氧氣濃度為零,人體肝細胞吸收葡萄糖的速率也不為零,因為肝細胞可通過無氧呼吸供能。2.規范表達(必修1P72拓展應用2)檉柳是強耐鹽植物,它的葉子和嫩枝可以將吸收到植物體內的無機鹽排出體外。檉柳的根部吸收無機鹽離子是主動運輸還是被動運輸?如果要設計實驗加以證明,請說出實驗思路。【提示】

取甲、乙兩組生長狀態基本相同的檉柳幼苗,放入適宜濃度的含有Ca2+、K+的培養液中。甲組給予正常的細胞呼吸條件,乙組抑制細胞呼吸,一段時間后測定兩組植株根系對Ca2+、K+的吸收速率。若兩組植株對Ca2+、K+的吸收速率相同,說明檉柳從土壤中吸收無機鹽為被動運輸;若乙組吸收速率明顯小于甲組吸收速率,說明檉柳從土壤中吸收無機鹽是主動運輸。能力3結合物質跨膜運輸的影響因素,考查科學思維3.(2024·云南昆明模擬)細胞可運用不同的方式跨膜轉運物質,下列相關敘述錯誤的是(

)[A]物質自由擴散進出細胞的速率既與濃度梯度有關,也與分子大小有關[B]小腸上皮細胞攝入和運出葡萄糖與細胞質中各種溶質分子的濃度有關[C]神經細胞膜上運入K+的載體蛋白和運出K+的通道蛋白都具有特異性[D]腎小管上皮細胞通過主動運輸方式重吸收氨基酸B【解析】物質通過自由擴散的方式進出細胞的速率與濃度梯度有關,也與分子大小有關;小腸上皮細胞攝入葡萄糖為主動運輸,與其他溶質分子濃度無關,運出葡萄糖為協助擴散,與細胞質中葡萄糖分子的濃度有關,與細胞質中其他溶質分子的濃度無關;膜轉運蛋白包括載體蛋白和通道蛋白,二者都具有特異性,載體蛋白只允許與自身結合部位相適應的分子或離子通過,通道蛋白只允許與自身通道的直徑和形狀相適配、大小和電荷相適宜的分子或離子通過;腎小管上皮細胞重吸收氨基酸的方式是主動運輸。能力4結合物質跨膜運輸的有關實驗,考查科學探究能力4.(2024·河南鄭州月考)為探究細胞吸收葡萄糖的條件,將兔的成熟紅細胞和肌肉細胞分別置于含有5.0%葡萄糖的培養液中進行實驗,一段時間后測定培養液中葡萄糖的含量,結果如下表。組別培養條件肌肉細胞成熟紅細胞甲加入葡萄糖載體抑制劑5.0%5.0%乙加入呼吸抑制劑4.7%3.5%丙不做任何處理2.5%3.5%以下分析正確的是(

)[A]該實驗的對照組為甲組,因變量為培養液中葡萄糖的含量[B]甲組與丙組比較,可知肌肉細胞和成熟紅細胞吸收葡萄糖均需要通道蛋白[C]乙組與丙組比較,可知肌肉細胞和成熟紅細胞吸收葡萄糖均需要能量[D]實驗結果說明肌肉細胞吸收葡萄糖的方式既有主動運輸,也有協助擴散D【解析】由于甲組加入葡萄糖載體抑制劑,乙組加入呼吸抑制劑,而丙組不加入葡萄糖載體抑制劑和呼吸抑制劑,因此該實驗中,甲組和乙組為實驗組,丙組為對照組,實驗的自變量為是否添加抑制劑和細胞種類,因變量為培養液中葡萄糖的含量;甲組與丙組比較,自變量為是否加入葡萄糖載體抑制劑,結果顯示甲組成熟紅細胞和肌肉細胞培養液中葡萄糖含量不變,丙組成熟紅細胞和肌肉細胞培養液中葡萄糖的含量均減少,說明肌肉細胞和成熟紅細胞吸收葡萄糖均需要蛋白質協助,但不確定是否為通道蛋白;乙組與丙組比較,自變量為是否加入呼吸抑制劑,結果顯示乙組肌肉細胞培養液中葡萄糖含量高于丙組,成熟紅細胞培養液中葡萄糖含量兩組相等,可知肌肉細胞吸收葡萄糖需要能量,成熟紅細胞吸收葡萄糖不需要消耗能量;由以上分析可知,肌肉細胞吸收葡萄糖的方式既有主動運輸,也有協助擴散。考向一結合生命觀念及科學思維,考查物質出入細胞的方式1.(2024·浙江1月選考,3)嬰兒的腸道上皮細胞可以吸收母乳中的免疫球蛋白,此過程不涉及(

)[A]消耗ATP [B]受體蛋白識別[C]載體蛋白協助 [D]細胞膜流動性研練真題·感悟高考C【解析】免疫球蛋白的化學本質是蛋白質,是有機大分子物質,吸收方式為胞吞,需要消耗ATP,胞吞體現了細胞膜具有一定的流動性的結構特點;免疫球蛋白是有機大分子物質,細胞吸收該物質,需要受體蛋白的識別,不需要載體蛋白的協助。2.(2024·甘肅卷,2)維持細胞的Na+平衡是植物的耐鹽機制之一。鹽脅迫下,植物細胞膜(或液泡膜)上的H+-ATP酶(質子泵)和Na+-H+逆向轉運蛋白可將Na+從細胞質基質中轉運到細胞外(或液泡中),以維持細胞質基質中的低Na+水平(見下圖)。下列敘述錯誤的是(

)[A]細胞膜上的H+-ATP酶磷酸化時伴隨著空間構象的改變[B]細胞膜兩側的H+濃度梯度可以驅動Na+轉運到細胞外[C]H+-ATP酶抑制劑會干擾H+的轉運,但不影響Na+轉運[D]鹽脅迫下Na+-H+逆向轉運蛋白的基因表達水平可能提高C【解析】細胞膜上的H+-ATP酶介導H+向細胞外轉運時為主動運輸,H+-ATP酶磷酸化時伴隨著空間構象的改變;H+順濃度梯度進入細胞所產生的勢能是驅動Na+轉運到細胞外的直接動力;H+-ATP酶抑制劑干擾H+的轉運,進而影響膜兩側H+濃度,對Na+的運輸同樣起到抑制作用;耐鹽植株的Na+-H+逆向轉運蛋白比普通植株多,以適應高鹽環境,因此鹽脅迫下Na+-H+逆向轉運蛋白的基因表達水平可能提高。3.(2023·遼寧卷,4)血腦屏障的生物膜體系在控制物質運輸方式上與細胞膜類似。下表中相關物質不可能存在的運輸方式是(

)C選項通過血腦屏障生物膜體系的物質運輸方式[A]神經生長因子蛋白胞吞、胞吐[B]葡萄糖協助擴散[C]谷氨酸自由擴散[D]鈣離子主動運輸【解析】神經生長因子蛋白是生物大分子,以胞吞、胞吐的方式通過生物膜細胞,與生物膜的流動性有關;葡萄糖進入哺乳動物成熟紅細胞的方式為協助擴散;谷氨酸跨膜運輸需要載體蛋白的協助,不能為自由擴散,當谷氨酸作為神經遞質出細胞時為胞吐,也不是自由擴散;鈣離子通過生物膜需要載體蛋白運輸,運輸方式可能為主動運輸。考向二結合科學探究考查影響細胞物質運輸的因素4.(2023·湖南卷,8)鹽堿脅迫下植物應激反應產生的H2O2對細胞有毒害作用。禾本科農作物AT1蛋白通過調節細胞膜上PIP2s蛋白磷酸化水平,影響H2O2的跨膜轉運,如圖所示。下列敘述錯誤的是(

)[A]細胞膜上PIP2s蛋白高磷酸化水平是其提高H2O2外排能力所必需的[B]PIP2s蛋白磷酸化被抑制,促進H2O2外排,從而減輕其對細胞的毒害[C]敲除AT1基因或降低其表達可提高禾本科農作物的耐鹽堿能力[D]從特殊物種中發掘逆境脅迫相關基因是改良農作物抗逆性的有效途徑B【解析】由題右圖的信息可知,AT1蛋白缺陷,可以促進PIP2s蛋白的磷酸化,進而促進H2O2排出膜外;據題左圖的信息可知,AT1蛋白能夠抑制PIP2s蛋白的磷酸化,減少了H2O2從膜內運輸到膜外的量,導致抗氧化脅迫能力弱,不能減輕H2O2對細胞的毒害;敲除AT1基因或降低其表達,可提高禾本科農作物抗氧化脅迫的能力,進而提高其成活率;從特殊物種中發掘逆境脅迫相關基因,可通過基因工程技術改良農作物抗逆性。5.(2022·海南卷,16)細胞膜上存在的多種蛋白質參與細胞的生命活動。回答下列問題。(1)細胞膜上不同的通道蛋白、載體蛋白等膜蛋白,對不同物質的跨膜運輸起著決定性作用,這些膜蛋白能夠體現出細胞膜具有的功能特性是

。

選擇透過性【解析】(1)細胞膜上存在對不同物質的跨膜運輸起決定性作用的膜蛋白,這些膜蛋白能夠體現出細胞膜具有選擇透過性這一功能特性。(2)細胞膜上的水通道蛋白是水分子進出細胞的重要通道,水分子借助水通道蛋白進出細胞的方式屬于

。

協助擴散【解析】(2)水分子借助細胞膜上的水通道蛋白進出細胞,這種借助膜上轉運蛋白順濃度梯度進出細胞的物質擴散方式稱為協助擴散。(3)細胞膜上的H+-ATP酶是一種轉運H+的載體蛋白,能催化ATP水解,利用ATP水解釋放的能量將H+泵出細胞,導致細胞外的pH

;此過程中,H+-ATP酶作為載體蛋白在轉運H+時發生的變化是

。

下降【解析】(3)細胞膜上的H+-ATP酶能利用ATP水解釋放的能量將H+泵出細胞,導致細胞外的H+增多,pH下降;載體蛋白在每次轉運時都會發生自身構象的改變。自身構象發生改變(或空間結構發生改變)(4)細胞膜上的受體通常是蛋白質。人體胰島B細胞分泌的胰島素與靶細胞膜上的受體結合時,會引起靶細胞產生相應的生理變化,這一過程體現的細胞膜的功能是

。

進行細胞間的信息交流【解析】

(4)胰島B細胞分泌的胰島素,隨血液到達全身各處,與靶細胞的細胞膜表面的受體結合,將信息傳遞給靶細胞,引起靶細胞產生相應的生理變化,該過程體現了細胞膜具有進行細胞間信息交流的功能。(5)植物根細胞借助細胞膜上的轉運蛋白逆濃度梯度吸收磷酸鹽,不同溫度下吸收速率的變化趨勢如圖。與25℃相比,4℃條件下磷酸鹽吸收速率低的主要原因是

。

呼吸酶的活性降低,主動運輸所需的能量減少【解析】(5)根細胞吸收磷酸鹽的方式為主動運輸,影響其運輸速率的因素有載體蛋白的數量及能量的供應等,4℃條件下,呼吸酶的活性降低,細胞呼吸供能減少,從而使磷酸鹽吸收速率下降。熱點情境2主動運輸的三種能量來源[情境鏈接]根據能量來源不同,主動運輸可分為ATP直接提供能量(ATP驅動泵)、間接提供能量(協同轉運蛋白)以及光驅動泵三種基本類型。(如圖所示)1.ATP驅動泵ATP驅動泵直接利用水解ATP釋放的能量,實現離子或小分子逆濃度梯度或電化學梯度的跨膜運輸。這種主動運輸是一種能量偶聯的化學反應過程,即離子或小分子逆電化學梯度的運輸與ATP水解相偶聯。2.協同轉運蛋白協同轉運蛋白介導各種離子和分子的跨膜運輸。這種轉運蛋白包括兩種類型:同向轉運蛋白和反向轉運蛋白。這兩類轉運蛋白使一種離子或分子逆濃度梯度轉運與另一種或多種其他離子或分子順濃度梯度的轉運偶聯起來。與ATP驅動泵直接利用水解ATP提供能量的方式不同,協同轉運蛋白所利用的能量儲存在其中一種溶質的電化學梯度中。在動物細胞膜上,Na+是常用的協同轉運離子,它的電化學梯度為另一種物質的主動運輸提供了驅動力。由于Na+電化學梯度的形成需要Na+-K+泵水解ATP,因此,協同轉運是一種間接消耗能量的主動運輸方式(如下圖)。3.光驅動泵當細菌紫膜質被重組到人工脂質囊泡時,經科學家們通過實驗證明在有光的條件下,它能夠將H+泵到囊泡內,產生一個質子梯度。當這些囊泡與從線粒體中純化的ATP合成酶混合時,該系統就催化ATP的合成(如圖丙)。這個ATP的形成需要H+濃度梯度,且研究人員發現減少系統中的紫膜質或增加解偶聯劑都會減少ATP的合成(如圖甲、乙、丁)。[典型例題](2021·山東卷,2)液泡是植物細胞中儲存Ca2+的主要細胞器,液泡膜上的H+焦磷酸酶可利用水解無機焦磷酸釋放的能量跨膜運輸H+,建立液泡膜兩側的H+濃度梯度。該濃度梯度驅動H+通過液泡膜上的載體蛋白CAX完成跨膜運輸,從而使Ca2+以與H+相反的方向同時通過CAX進入液泡并儲存。下列說法錯誤的是(

)[A]Ca2+通過CAX的跨膜運輸方式屬于協助擴散[B]Ca2+通過CAX的運輸有利于植物細胞保持堅挺[C]加入H+焦磷酸酶抑制劑,Ca2+通過CAX的運輸速率變慢[D]H+從細胞質基質轉運到液泡的跨膜運輸方式屬于主動運輸A【解析】Ca2+通過CAX的跨膜運輸方式為主動運輸,所需要的能量由H+濃度梯度產生的勢能提供;Ca2+通過CAX的運輸進入液泡,增大了細胞液的滲透壓,有利于植物細胞吸水進而保持堅挺;加入H+焦磷酸酶抑制劑會抑制H+從細胞質基質進入液泡,則液泡中的H+濃度降低,液泡膜兩側的H+濃度梯度差減小,Ca2+通過CAX的運輸速率減慢;H+從細胞質基質轉運到液泡的跨膜運輸方式需要水解無機焦磷酸釋放的能量,為主動運輸。思維建模[遷移應用]1.(2024·廣東珠海調研)研究發現,植物細胞可以利用H+形成的濃度差提供的能量,通過蔗糖-H+同向運輸器吸收蔗糖分子。如圖為蔗糖分子的跨膜運輸示意圖,下列相關敘述錯誤的是(

)[A]H+可采用不同的方式進行跨膜轉運[B]加入H+-ATP酶抑制劑不會影響蔗糖的運輸速率[C]H+-ATP酶既具有催化功能,又具有運輸功能[D]H+-ATP酶發揮作用時,其空間結構會發生改變B【解析】

由題圖分析可知,H+可采用主動運輸和協助擴散的方式進行跨膜轉運;加入H+-ATP酶抑制劑會影響H+運出細胞,進而影響細胞對蔗糖的吸收;H+-ATP酶既具有催化功能(催化ATP水解),又具有運輸物質功能(運輸H+);H+-ATP酶作為載體蛋白發揮作用時,其空間結構會發生改變。2.(2024·甘肅立昌期中)冰菜是一種耐鹽性極強的鹽生植物,其莖、葉表面有鹽囊細胞,富含鈉、鉀、胡蘿卜素、氨基酸、抗酸化物等,是具有很高營養價值的蔬菜。如圖表示鹽囊細胞中4種離子的轉運方式。下列敘述錯誤的是(

)[A]P型和V型ATP酶轉運H+為Na+、K+的轉運提供動力[B]NHX運輸Na+有利于降低細胞質基質中Na+含量,提高耐鹽性[C]在CLC開放后,H+和Cl-順濃度梯度轉運的方式屬于主動運輸[D]鹽囊細胞膜上的某些載體蛋白可以同時具有運輸和催化的功能C【解析】

P型和V型ATP酶通過催化ATP水解分別將細胞質基質中的H+運出細胞、運入液泡,使細胞外和液泡內H+的濃度較高,液泡中H+可順濃度梯度進入細胞質基質,其產生的電化學勢能驅動載體蛋白NHX協同轉運Na+;細胞外的H+順濃度梯度進入細胞質基質,其產生的電化學勢能驅動載體蛋白NHX協同轉運Na+和載體蛋白KUP協同轉運K+,因此P型和V型ATP酶轉運H+為Na+、K+的轉運提供了動力。NHX可將細胞質基質中的Na+運出細胞,也可將其運入液泡,有利于降低細胞質基質中Na+含量,液泡內Na+的含量增大,液泡的細胞液濃度增大,耐鹽性提高。據題圖分析可知,CLC開放后,Cl-借助H+(協助擴散)產生的電化學勢能逆濃度梯度進入液泡中,為主動運輸。鹽囊細胞膜上的某些載體蛋白如P型ATP酶,同時具有運輸H+和催化ATP水解的功能。3.(2024·廣東陽江模擬)α-變形菌的細胞膜鑲嵌有光驅動蛋白,其作為“質子泵”可將H+從細胞內側泵到細胞膜外,形成的H+濃度梯度(化學勢能)可用于ATP合成、物質的跨膜運輸或驅動細菌鞭毛運動。如圖為α-變形菌能量轉化的部分示意圖。下列敘述正確的是(

)[A]質子泵將H+從細胞內側泵到細胞膜外,有利于調節α-變形菌細胞的pH[B]H+從細胞內側泵到細胞膜外過程中,光驅動蛋白的構象不會發生變化[C]H+從細胞內側泵到細胞膜外沒有消耗ATP,為被動運輸[D]α-變形菌的鞭毛運動可利用光能作為直接能源A【解析】

質子泵將H+從細胞內側泵到細胞膜外,改變了細胞的pH,有利于調節α-變形菌細胞的pH;光驅動蛋白屬于載體蛋白,在運輸物質過程中發生構象的變化,所以H+從細胞內側泵到細胞膜外過程中,光驅動蛋白的構象發生了變化;H+從細胞內側泵到細胞膜外需要光能驅動,為主動運輸;α-變形菌的鞭毛運動消耗的能量是ATP中的化學能,不能利用光能作為直接能源。B(時間:30分鐘滿分:38分)基礎強化練選擇題:1~7題,每題2分。1.(物質運輸綜合|2024·重慶聯考)下列有關物質進出細胞的敘述錯誤的是(

)[A]葡萄糖進入紅細胞的主動運輸過程中需要的能量來自紅細胞的無氧呼吸[B]質壁分離過程中,液泡中細胞液的水分子外流導致細胞的吸水能力增強[C]通過胞吐作用釋放到細胞外的不一定是大分子[D]護膚品中的甘油進入皮膚細胞的過程屬于自由擴散A【解析】葡萄糖進入紅細胞的方式是協助擴散,不消耗能量;質壁分離過程中,液泡中水分子外流導致細胞液濃度升高,細胞吸水能力增強;小分子神經遞質可通過胞吐方式釋放到細胞外;甘油屬于脂溶性物質,甘油進入皮膚細胞的過程屬于自由擴散。2.(水分子的運輸方式|2024·南陽期中)水是一種極性小分子,研究發現水分子通過細胞膜的方式有兩種(如圖所示),下列相關敘述錯誤的是(

)[A]結構a分子的尾部有屏障細胞內外環境作用[B]通道蛋白跨膜部分含有較多的疏水性氨基酸[C]方式2屬于主動運輸,該過程中通道蛋白會與水分子結合[D]水通道蛋白失活的植物細胞在高滲溶液中仍能發生質壁分離C【解析】結構a為磷脂雙分子層,磷脂分子具有疏水性尾部,可阻止水溶性分子或離子通過,具有屏障細胞內外環境的作用;通道蛋白跨膜部分與磷脂雙分子層疏水尾部接觸,因而這部分含有較多疏水性氨基酸;方式2是水分子依賴水通道蛋白的運輸,屬于協助擴散,在轉運過程中通道蛋白不與水分子結合;由于水分子不僅通過方式2運輸,也通過方式1(自由擴散)運輸,因此即使水通道蛋白失活,植物細胞仍可在高滲溶液中滲透失水,發生質壁分離。3.(物質運輸綜合|2024·文山州月考)如圖是物質進出細胞方式的概念圖,對圖示分析正確的是(

)[A]據圖可確定②為不耗能、需轉運蛋白的被動運輸[B]哺乳動物的成熟紅細胞吸收葡萄糖的方式為①[C]③和④的共同特點都是順濃度梯度進行跨膜運輸[D]水進入細胞的方式為①C【解析】②為被動運輸,其中自由擴散不需轉運蛋白;哺乳動物的成熟紅細胞吸收葡萄糖的方式為②中的協助擴散;水進入細胞的方式為②被動運輸。4.(轉運蛋白|2024·麗江期中)生物膜的選擇透過性與膜上的轉運蛋白種類密切相關,轉運蛋白包括通道蛋白和載體蛋白兩種類型。下列有關通道蛋白和載體蛋白的敘述正確的是(

)[A]兩者都是跨膜蛋白[B]兩者運輸物質時都不需要消耗能量[C]兩者都既能將物質從低濃度向高濃度運輸,也能從高濃度向低濃度運輸[D]轉運物質的特異性只與物質的大小、性質有關,與兩者的結構無關A【解析】載體蛋白和通道蛋白都是跨膜蛋白,兩者以不同的方式轉運物質;通道蛋白參與的被動運輸不需要消耗能量,載體蛋白參與的逆濃度梯度運輸需要消耗能量;通道蛋白只參與協助擴散,在運輸過程中是從高濃度向低濃度運輸,而載體蛋白可以參與協助擴散和主動運輸,既能將物質從低濃度向高濃度運輸,也能從高濃度向低濃度運輸;載體蛋白和通道蛋白都可以運輸物質且具有特異性,轉運物質的特異性既與物質的大小、性質有關,也與兩者的結構有關。5.(影響物質運輸的因素|2024·漳州模擬)麗藻是一種水生植物,某實驗小組測定了麗藻細胞液中離子濃度與其生活環境中相應離子濃度的比值,統計結果如下表所示。下列相關敘述錯誤的是(

)[A]表格數據說明麗藻對不同離子的吸收存在差異,說明細胞膜具有選擇透過性[B]表格中的比值不同反映了麗藻細胞膜上運輸不同離子的載體蛋白數量不同[C]若池水缺氧,則離子的吸收將受影響,但麗藻對水的吸收不受影響[D]若池水溫度降低,麗藻對離子的吸收速率都將減慢C【解析】細胞吸收離子可提高細胞液濃度,進而促進麗藻細胞對水的吸收,若池水缺氧,則麗藻呼吸產能減少,離子吸收受影響,水的吸收也將受影響。6.(物質進出細胞的方式|2025·成都期中)離子或小分子物質的跨膜運輸與許多生物學過程密切相關,如圖為物質跨膜運輸的4種類型。下列有關敘述,錯誤的是(

)[A]跨膜運輸速率會受到低溫環境影響的類型有①②③④[B]上圖的運輸類型中,H2O的跨膜運輸方式主要為①[C]哺乳動物的神經細胞中,這4種跨膜運輸類型都存在[D]哺乳動物成熟紅細胞過程④,能量由細胞質基質提供B【解析】低溫會降低細胞膜的流動性和有關蛋白質的活性,使物質運輸的速率降低,因此低溫能影響的跨膜運輸類型有①②③④;更多的水分子通過②協助擴散進行跨膜運輸;哺乳動物神經細胞中,題圖4種跨膜運輸類型都存在;哺乳動物成熟紅細胞沒有線粒體,但可通過在細胞質基質進行的無氧呼吸為過程④提供能量。[A]a點時影響離子吸收速率的主要因素是能量[B]b點時離子吸收速率不再增大是因為載體蛋白的數量有限[C]c點時影響離子吸收速率的主要因素是底物濃度[D]d點時離子吸收速率不再增大是因為底物濃度太高,細胞發生質壁分離D能力提升練選擇題:8~10題,每題4分。8.(物質跨膜運輸方式|2025·四川高考適應性考試)葡萄糖轉運蛋白4(GLUT4)是一種存在于脂肪細胞中的蛋白質。在胰島素的刺激下,GLUT4會從脂肪細胞內的囊泡膜上轉移至細胞膜上,葡萄糖借助細胞膜上的GLUT4進入脂肪細胞。下列敘述錯誤的是(

)[A]脂肪細胞中GLUT4以氨基酸為原料,在核糖體中合成[B]GLUT4轉移至細胞膜所需要的能量主要來自線粒體[C]GLUT4每次轉運葡萄糖時,其自身構象都會發生改變[D]當血糖濃度升高時,脂肪細胞膜上的GLUT4數量減少D【解析】葡萄糖轉運蛋白4(GLUT4)是一種存在于脂肪細胞中的蛋白質,蛋白質合成的原料是氨基酸,合成的場所是核糖體;線粒體是有氧呼吸的主要場所,是能量代謝中心,因此GLUT4轉移至細胞膜所需要的能量主要來自線粒體;葡萄糖轉運蛋白4(GLUT4)是葡萄糖進入脂肪細胞的轉運蛋白,每次轉運葡萄糖時GLUT4的構象會發生改變;當血糖濃度升高時,會有更多的葡萄糖通過細胞膜上的GLUT4進入脂肪細胞,因此脂肪細胞膜上的GLUT4數量增加。D10.(新情境·質子泵|2024·合肥模擬)生物膜上能運輸H+的轉運蛋白統稱為質子泵,常見的質子泵有3類:V型質子泵,可利用ATP水解的能量,將H+逆濃度梯度泵入細胞器;F型質子泵,可利用H+順濃度梯度的勢能合成ATP;P型質子泵,在水解ATP的同時發生磷酸化,將H+泵出細胞并維持穩定的H+濃度,該質子泵能被藥物W特異性抑制。下列敘述錯誤的是(