尖子生突破04 主动运输所需能量的三种来源-【尖子生突破】备战2024年高考生物重难点突破精讲

尖子生突破04 主动运输所需能量的三种来源 应用一：ATP驱动泵 ATP驱动泵（ATP poweredpumps）是指以ATP水解释放能量作为能源进行主动运输的载体蛋白家族。如Na+-K+泵、钙泵、P型质子泵、V-型H+泵和F-型H+泵、ABC超家族等。 应用二：协同转运或偶联转运 协同转运即偶联运输，是指不直接消耗ATP，但要依赖离子泵建立的离子梯度，一种物质转运同时偶联其他物质转运的运输方式，包括同向转运蛋白和反向转运蛋白等2种基本类型。偶联转运蛋白所利用的能量是由其中一种溶质的电化学梯度来提供的，而溶质的电化学梯度则依赖 ATP 的消耗来维持。因此，偶联转运蛋白介导各种离子和分子的跨膜运动是间接消耗 ATP 来实现的。 应用三：光驱动泵 光驱动泵主要在细菌细胞中发现，对溶质的主动运输与光能的输入相偶联，如菌紫红质利用光能驱动H+的转运，光能驱动比较少见。 一、单选题 1．Ca2+的正常分布与人体生命活动有着非常密切的联系，Ca2+泵亦称为Ca2+-ATP酶，它能催化质膜内侧的ATP水解，释放出能量，驱动细胞内的Ca2+泵出细胞，以维持细胞内游离Ca2+的低浓度状态。下图为Ca2+运输的能量供应机制，下列相关说法错误的是（    ） A．图示Ca2+泵承担着催化和运输的功能 B．磷酸化的Ca2+泵做功，失去的能量主要用于转运Ca2+ C．Ca2+泵运输Ca2+时需与Ca2+结合，空间结构发生变化 D．ATP分子的三个磷酸基团中，离腺苷最近的具有的转移势能最高 2．继发性主动运输是一种不直接消耗ATP的主动运输方式，小肠上皮细胞可通过这种方式吸收葡萄糖，如下图所示。Na+由肠腔一侧顺浓度梯度转运进入小肠上皮细胞所释放的势能是驱动葡萄逆浓度梯度运输的直接动力，但细胞内外Na+的势能差则需要钠-钾泵（Na+/K+ATPase）的活动来维持，而这一过程需要ATP水解供能。下列相关分析错误的是（    ） A．葡萄糖经GLUT进入组织液的方式属于协助扩散 B．GLUT失活不会影响机体对葡萄糖的吸收利用 C．钠-钾泵所需ATP来自此细胞的细胞质基质和线粒体 D．钠-钾泵所维持的Na+浓度差保证了小肠上皮细胞对葡萄糖的正常吸收 3．α-变形菌的细胞膜镶嵌有光驱动蛋白，其作为“质子泵”可将H+从细胞内侧泵到细胞膜外，形成的H+浓度梯度（化学势能）可用于ATP合成、物质的跨膜运输或驱动细菌鞭毛运动。如图为α-变形菌能量转化的部分示意图。下列叙述正确的是（    ） A．质子泵将H+从细胞内侧泵到细胞膜外，有利于调节变形菌细胞的pH B．H+从细胞内侧泵到细胞膜外过程中，光驱动蛋白的构象不会发生变化 C．H+从细胞内侧泵到细胞膜外没有消耗ATP，为被动运输 D．α-变形菌的鞭毛运动可利用光能作为直接能源 4．胃内的酸性环境是通过质子泵维持的，质子泵催化1分子的ATP水解所释放的能量，可驱动1个H＋从胃壁细胞进入胃腔和1个K＋从胃腔进入胃壁细胞，K＋又可经通道蛋白顺浓度进入胃腔。下列相关叙述错误的是（    ） A．抑制细胞呼吸速率会影响K＋进出胃壁细胞 B．H＋从胃壁细胞进入胃腔是逆浓度梯度运输 C．质子泵能降低ATP水解所需的活化能 D．胃内酸性环境的维持通过质子泵控制H＋和K＋的进出实现 5．部分耐盐植物的根部细胞可以利用细胞膜上P型质子泵——H+-ATPase建立的跨膜质子梯度作为驱动力，驱动根部的Na+运到细胞外。研究发现，耐盐植物的HKT基因在根中能够大量表达，从而阻止Na+向地上部分运输而进入根中柱细胞（根中的一类细胞）。下列叙述正确的是（    ） A．根部细胞可通过跨膜质子梯度将Na+以协助扩散的方式运出细胞 B．细胞对水分和离子的吸收是两个完全独立的过程，不会相互影响 C．根中的HKT基因大量表达后能够将更多的Na+阻隔在根中，减少叶片中Na+的积累 D．Na+浓度过高会占用Mg2+的运输载体，导致叶绿素合成受到影响，从而影响植物的光合作用 6．植物细胞膜上存在“H＋－ATP酶”（质子泵），其水解ATP的活性位点在细胞内。下图为质子泵运输和由质子泵运输偶联引起的相关运输过程示意图。当细胞外侧H＋浓度增加时，可使细胞膜两侧产生电化学势梯度。下列叙述错误的是（    ） A．细胞外的H＋顺浓度梯度运输到细胞内 B．细胞外的K＋利用电化学势梯度跨膜运输的方式属于协助扩散 C．细胞外的I－可与H＋一起经膜上的载体蛋白同向运输到细胞内 D．ATP驱动细胞膜上的质子泵将细胞内的H＋运向细胞外 7．ABC蛋白又称为ATP结合盒，是一类ATP驱动泵，由两个跨膜结构域及两个胞质侧ATP结合域组成。人体内发现的ABC蛋白有48种，其中14种与人类疾病相关。下列说法正确的是（　　） A．肌细胞通过ABC蛋白吸收氨基酸属于协助扩散 B．48