2.3.2 物质进出细胞的方式及影响因素（Word教师用书）-【创新方案】2025年高考生物一轮总复习（新教材Ⅰ）

第2课时 物质进出细胞的方式及影响因素 基础点(一)　自由扩散和协助扩散 (一)教材中的主旨语句要“悟透” 1．物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，叫作自由扩散，也叫简单扩散。 (1)乙醇是有机物，不能通过自由扩散方式跨膜进入细胞。(×) (2)甘油、乙醇、苯等脂溶性的小分子有机物通过自由扩散进出细胞。(√) (3)补钙时使用的维生素D可通过自由扩散的方式被人体吸收。(√) 2．借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，叫作协助扩散，也叫易化扩散。 (1)(2023·全国甲卷)葡萄糖可通过主动运输但不能通过协助扩散进入细胞。(×) (2)(2022·天津卷)K＋通道蛋白运输K＋不需要两者结合。(√) (3)物质X通过细胞膜时，从浓度高的一侧转运到浓度低的一侧，需载体蛋白参与且不消耗能量。这种转运方式属于扩散。(×) (4)自由扩散和协助扩散都属于被动运输。(√) (5)膜内外物质浓度梯度的大小直接影响被动运输的速率，而且梯度越大运输速率越高，判断这种说法的正误并说明理由。这种说法不对，因为协助扩散的运输速率还与转运蛋白的数量有关。 (二)一个重要的生物图示要“辨清” 下图为被动运输示意图，①～③代表不同的运输方式，A和B代表不同的转运蛋白。 (1)①②③代表的运输方式分别为自由扩散、协助扩散、协助扩散。 (2)A和B分别是载体蛋白和通道蛋白，二者在物质运输时通道蛋白不与转运物质结合。 (三)知识点间的关系要“融通” 一表辨清通道蛋白与载体蛋白的异同 项目 通道蛋白 载体蛋白 参与的运输方式 协助扩散 协助扩散或主动运输 与被运输分子的关系 不与被运输分子结合 与被运输分子结合 选择机制 与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜 与自身结合部位相适应 共同点 均为蛋白质；均分布在细胞的膜结构中；均控制特定物质的跨膜运输，具有特异性 (四)教材潜在的命题导向要“发掘” 1．(必修1 P67“拓展应用T2”改编)水分子进出细胞的方式是自由扩散和协助扩散。一种观点认为温度变化会影响水分子通过半透膜的速率，利用类似教材第62页“问题探讨”中的渗透装置探究该观点是否成立，请写出实验思路：将渗透装置置于不同温度的环境中，通过比较不同温度下漏斗管液面上升速度的快慢，判定温度是否影响水分子通过半透膜的扩散速率。 2．(必修1 P67“图4­5”延伸思考)以钠离子通道为例，说明在物质运输过程中离子通道的构象也会改变。神经纤维在静息状态时钠离子通道是关闭的，受到刺激产生兴奋后钠离子通道会打开。 基础点(二)　主动运输与胞吞、胞吐 (一)教材中的主旨语句要“悟透” 1．物质逆浓度梯度进行跨膜运输，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫作主动运输。 (1)(2023·全国甲卷)血浆中的K＋进入红细胞时需要载体蛋白并消耗ATP。(√) (2)(2022·天津卷)Ca2＋载体蛋白运输Ca2＋不需要两者结合。(×) (3)细胞质中的H＋可以通过协助扩散进入溶酶体。(×) (4)某细胞经过诱变以后发现主动运输的能力显著下降，可能的原因是诱变导致该细胞的载体蛋白数量下降，也可能是代谢能力下降导致供能不足。 2．蛋白质和多糖等有机大分子由于分子太大，靠转运蛋白无法运输，它们进出细胞则通过胞吞或胞吐。 (1)(2023·全国甲卷)抗体在浆细胞内合成时消耗能量，其分泌过程不耗能。(×) (2)主动运输和胞吞、胞吐都消耗能量，都需要膜蛋白参与。(√) (3)早餐奶中的蛋白质可通过胞吞的形式被人体吸收。(×) (4)免疫细胞行使免疫功能时，会涉及胞吞和胞吐这两种物质运输方式，这两种方式的运输特点是能运输生物大分子等；运输过程中形成囊泡；需要消耗能量；需要膜上蛋白质的参与。 (二)知识点间的关系要“融通” 一表理清物质进出细胞的方式 运输方式 运输方向 是否需要转运蛋白 是否消耗能量 举例 被动运输 自由扩散 顺浓度梯度 不需要 不消耗 小部分水、氧气、二氧化碳、甘油、乙醇等出入细胞 协助扩散 顺浓度梯度 需要 不消耗 人的红细胞吸收葡萄糖，肾小管细胞吸收水 主动运输 逆浓度梯度 需要载体蛋白 消耗 小肠绒毛上皮细胞吸收氨基酸等 胞吞 细胞外 ↓ 细胞内 不需要 消耗 变形虫摄取食物 胞吐 细胞内 ↓ 细胞外 不需要 消耗 分泌蛋白的分泌 (三)教材潜在的命题导向要“发掘” 1．(必修1 P69“正文”挖掘)主动运输过程中载体蛋白发生的变化是离子或分子与载体蛋白结合后，载体蛋白的空间结构发生变化，运输完成后载体蛋白又恢复原状。 2．(必修1 P70“正文”拓展思考)分析物质进出细胞的有关图像并回答问题。 (1)图甲、乙所示物质进出细胞的方式一样吗？为什么？ 提示：不一样。图甲中a点以后物质是逆浓度梯度运输，为主动运输；图乙中物质顺浓度梯度运输，需要载体蛋白，但不消耗能量，为协助扩散。 (2)图乙所示的运输方式可以逆浓度梯度进行吗？为什么？ 提示：不能。逆浓度梯度运输一定消耗能量。 (3)只要是消耗能量的运输方式就一定是主动运输吗？请说明理由。 提示：不一定。消耗能量的运输方式除了主动运输，还有胞吞和胞吐以及穿越核孔的运输方式。 提能点(一)　物质进出细胞的方式及影响因素 逐点清(一)　判断物质进出细胞的方式 |小|题|导|学|　 1．(2024年1月·九省联考河南卷)细胞中物质的输入和输出都必须经过细胞膜。下列关于物质跨膜运输的叙述，正确的是(　 ) A．水分子可通过自由扩散进出叶肉细胞，需要借助转运蛋白但不需要消耗能量 B．钠离子可通过协助扩散进入神经细胞，不需要借助通道蛋白但需要消耗能量 C．轮藻细胞可通过主动运输吸收钾离子，需要载体蛋白的协助也需要消耗能量 D．巨噬细胞可通过胞吞作用吞噬细菌，不需要膜上蛋白质参与但需要消耗能量 解析：选C　水分子通过自由扩散进出叶肉细胞时，不借助转运蛋白、不消耗能量，A错误；钠离子通过协助扩散进入神经细胞，借助通道蛋白、不消耗能量，B错误；轮藻细胞可通过主动运输吸收钾离子，需要载体蛋白的协助也需要消耗能量，C正确；巨噬细胞通过胞吞作用吞噬细菌，不仅需要膜上蛋白质参与，还需要消耗能量，D错误。 2．(2022·重庆高考)如图为小肠上皮细胞吸收和释放铜离子的过程。下列关于该过程中铜离子的叙述，错误的是(　 ) A．进入细胞需要能量 B．转运具有方向性 C．进出细胞的方式相同 D．运输需要不同的载体 解析：选C　由图可知，铜离子进入细胞是由低浓度向高浓度运输的，方式为主动运输，需要载体，且需要消耗能量，A正确；铜离子转运具有方向性，B正确；铜离子进入细胞的方式是主动运输，运出细胞的方式是胞吐，C错误；由图可知，运输铜离子时，需要膜蛋白1、膜蛋白2等的协助，D正确。 |精|要|点|拨|　 “三看法”快速判断物质进出细胞的方式 逐点清(二)　分析物质跨膜运输的影响因素 |精|要|点|拨|　 1．物质浓度差 (1)浓度差：主要影响自由扩散和协助扩散。 (2)自由扩散：浓度差越大，运输速率越大。 (3)协助扩散：浓度差达到一定程度后运输速率不再继续增加，原因是受转运蛋白数量的限制。 2．氧气含量 图示 图解 ①自由扩散或协助扩散不耗能，故物质运输速率不受氧气含量的影响。②P点时：无氧呼吸为物质的运输提供能量。③PQ段：随着氧气含量的增加，有氧呼吸产生的能量越多，主动运输的速率越大。④Q点以后：当氧气含量达到一定程度后，受载体蛋白数量及其他限制因素的影响，运输速率不再增加 3.温度 |典|题|例|析|　 [例1]　(2024·白山一模)下列有关物质跨膜运输的叙述，正确的是(　 ) A．温度不会影响小肠上皮细胞吸收甘油和酒精的速率 B．自由扩散能降低细胞膜内外两侧某种物质的浓度差 C．甲紫溶液染色时细胞通过主动运输吸收甲紫 D．人成熟红细胞吸收钾离子的速率主要取决于氧气的浓度 [解析]　温度变化能影响膜的流动性，从而影响小肠上皮细胞吸收甘油和酒精的速率，A错误；自由扩散运输物质的方向为高浓度到低浓度，能降低细胞膜内外两侧某种物质的浓度差，B正确；甲紫溶液染色时细胞已在解离过程中失去活性，C错误；人的成熟红细胞中没有线粒体不能进行有氧呼吸，因此氧气的浓度不会影响人成熟红细胞吸收钾离子的速率，D错误。 [答案]　B [例2]　(2024·鄂州模拟)将生长状态一致的水稻幼苗分成甲、乙两组，分别移入适宜的营养液中，给甲组的营养液适时通入空气，乙组不通入空气，一段时间后测得根对K＋的吸收速率为甲组远大于乙组。下列分析错误的是(　 ) A．本实验的因变量是水稻根对K＋的吸收速率 B．甲组水稻根吸收K＋的速率与有氧呼吸速率有关 C．乙组水稻根细胞吸收K＋较慢是因为载体数量限制 D．乙组水稻的根在较长时间后可能产生酒精导致烂根 [解析]　本实验最终测得根对K＋的吸收速率为甲组远大于乙组，故因变量是水稻根对K＋的吸收速率，A正确；甲组通入空气，乙组不通气，结果甲组的根对K＋的吸收速率远大于乙组，这说明甲组水稻根吸收K＋的速率与有氧呼吸速率有关，B正确；乙组水稻根细胞吸收K＋较慢是由于未通入空气，有氧呼吸受限制，能量供应不足，C错误；乙组水稻缺少氧气，根在较长时间后可能会进行无氧呼吸，无氧呼吸产生酒精导致烂根，D正确。 [答案]　C 1．(2023·辽宁高考)血脑屏障的生物膜体系在控制物质运输方式上与细胞膜类似。下表中相关物质不可能存在的运输方式是(　 ) 选项 通过血脑屏障生物膜体系的物质 运输方式 A 神经生长因子蛋白 胞吞、胞吐 B 葡萄糖 协助扩散 C 谷氨酸 自由扩散 D 钙离子 主动运输 解析：选C　神经生长因子蛋白是生物大分子，其以胞吞、胞吐的方式通过血脑屏障生物膜体系，A不符合题意；葡萄糖进入成熟红细胞的方式为协助扩散，再结合题干“血脑屏障的生物膜体系在控制物质运输方式上与细胞膜类似”推测，葡萄糖通过血脑屏障生物膜体系的方式可能是协助扩散，B不符合题意；一般认为，谷氨酸的跨膜运输需要转运蛋白协助，当谷氨酸作为神经递质时，其以胞吐的方式出细胞，其跨膜运输方式不可能为自由扩散，C符合题意；钙离子通过生物膜需要转运蛋白的协助，推测钙离子通过血脑屏障生物膜体系的方式可能为主动运输，D不符合题意。 2．(2024·郴州模拟)研究发现，根系吸收NO依赖于根细胞膜上的载体蛋白(NRT1.1)，蛋白激酶CIPK23是调控NRT1.1蛋白磷酸化状态的关键酶，该酶可引起NRT1.1第101位苏氨酸(T101)磷酸化，从而引起NRT1.1结构的改变，使其与NO结合后将NO运进根细胞内(消耗ATP)，该过程受NO浓度的影响，如图甲、乙所示。下列分析正确的是(　 ) A．低浓度的NO可引起CIPK23磷酸化，加速细胞吸收NO B．根细胞利用膜上的NRT1.1以主动运输方式吸收NO C．当植物处于高浓度的NO环境中时，可通过促进CIPK23的活性影响根细胞吸收NO D．上述运输过程主要体现了细胞膜的结构特点 解析：选B　低浓度的NO可引起NRT1.1磷酸化，并不引起CIPK23磷酸化，A错误；由题意可知，根细胞利用膜上的NRT1.1吸收NO需要消耗ATP，为主动运输，B正确；根据图乙可知，当植物处于高浓度的 NO环境中时，可通过抑制CIPK23的活性影响NRT1.1蛋白的磷酸化，导致根细胞无法吸收 NO，C错误；上述运输过程为主动运输，体现的是细胞膜的功能特点，D错误。 3．(2024·秦皇岛一模)生物膜上能运输H＋的质子泵主要有3类：消耗ATP的同时自身发生磷酸化并将H＋泵出细胞的P型质子泵；消耗ATP，但不需要磷酸化，将H＋逆浓度梯度泵入细胞器(如溶酶体、液泡)的V型质子泵；利用H＋顺浓度梯度释放的势能合成ATP的F型质子泵。下列说法不正确的是(　 ) A．3类质子泵的运输都受温度变化的影响 B．P型质子泵磷酸化后空间结构发生变化 C．溶酶体、液泡内的H＋浓度高于细胞质基质的H＋浓度 D．F型质子泵运输H＋的方式是主动运输 解析：选D　P型质子泵与V型质子泵的运输伴随ATP的消耗，F型质子泵的运输伴随ATP的合成，而ATP的消耗与合成都离不开酶的催化作用，酶的活性受温度影响，因此3类质子泵的运输都受温度变化的影响，A正确；P型质子泵消耗ATP的同时自身发生磷酸化，导致P型质子泵空间结构发生变化并将H＋泵出细胞，B正确；由V型质子泵“将H＋逆浓度梯度泵入细胞器(如溶酶体、液泡)”可知，溶酶体、液泡内的H＋浓度高于细胞质基质的H＋浓度，C正确；由“H＋顺浓度梯度释放的势能”可知，F型质子泵运输H＋的方式是协助扩散，D错误。 提能点(二)　物质跨膜运输方式的深化探究 |探|究|导|学| 为探究主动运输特点，科研人员进行了相关实验(其中HgCl2是一种影响ATP水解的新陈代谢抑制剂，见图1)，得到图2所示实验结果。请回答下列问题。 (1)实验中需要控制的无关变量是什么？(可列举2项) 提示：温度、pH、溶氧量、溶液的用量、胡萝卜片的数量和体积等。 (2)根据图2实验结果，科研人员在实验前后需要测定的物理量是什么？ 提示：溶液中磷酸盐的浓度。 (3)比较甲组和乙组结果，可得出什么结论？ 提示：细胞主动运输(吸收磷酸盐)需要消耗能量。 (4)与甲组相比，丙组吸收磷酸盐较少可能的原因是什么？ 提示：幼嫩组织供能少，幼嫩组织细胞膜上载体蛋白数量少。 |精|要|点|拨|　 探究物质跨膜运输方式的实验设计 (1)探究是主动运输还是被动运输的方法 (2)探究是自由扩散还是协助扩散的方法 1．(2022·全国乙卷)农业生产中，农作物生长所需的氮素可以NO的形式由根系从土壤中吸收。一定时间内作物甲和作物乙的根细胞吸收NO的速率与O2浓度的关系如图所示。回答下列问题。 (1)由图可判断NO进入根细胞的运输方式是主动运输，判断的依据是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)O2浓度大于a时作物乙吸收NO速率不再增加，推测其原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)作物甲和作物乙各自在NO最大吸收速率时，作物甲根细胞的呼吸速率大于作物乙，判断依据是____________________________________。 (4)据图可知，在农业生产中，为促进农作物对NO的吸收利用，可以采取的措施是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)主动运输是低浓度向高浓度运输，需要能量的供应、需要载体蛋白协助，由图可知，当氧气浓度小于a时，随着O2浓度的增加，根细胞对NO 的吸收速率也增加，说明根细胞吸收NO需要能量的供应，为主动运输。(2)主动运输需要能量和载体蛋白，呼吸作用可以为主动运输提供能量，O2浓度大于a时作物乙吸收NO的速率不再增加，能量不再是限制因素，此时影响根细胞吸收NO速率的因素是载体蛋白的数量，此时载体蛋白数量达到饱和。(3)由曲线图分析可知，当甲和乙根细胞均达到最大的NO的吸收速率时，甲的NO最大吸收速率大于乙，说明甲需要能量多，消耗O2多，作物甲根细胞的呼吸速率大于作物乙。(4)在农业生产中，为了促进根细胞对矿质元素的吸收，需要定期松土，增加土壤中的含氧量，促进根细胞的有氧呼吸，为主动运输吸收矿质元素提供能量。 答案：(1)主动运输需要呼吸作用提供能量，O2浓度小于a时，根细胞对NO的吸收速率与O2浓度呈正相关　(2)主动运输需要载体蛋白，作物乙根细胞的细胞膜上载体蛋白数量有限　(3)甲的NO最大吸收速率大于乙，甲需要能量多，消耗O2多　(4)定期松土 2．为探究细胞吸收葡萄糖是否需要载体蛋白和能量，将兔的成熟红细胞和肌肉细胞分别置于含有5%葡萄糖的培养液中进行实验，一段时间后测定培养液中葡萄糖的含量，结果如下表。 组别 培养条件 肌肉细胞 红细胞 A 加入葡萄糖载体抑制剂 5% 5% B 加入呼吸抑制剂 4.7% 3.5% C 不进行任何处理 2.5% 3.5% (1)该实验中，实验组为______________________，实验的自变量为___________________ __________________________________________。 (2)A组与C组比较，可知肌肉细胞和红细胞吸收葡萄糖均需要______________；B组与C组比较，可知肌肉细胞吸收葡萄糖需要___________________________________________ _____________________________。 (3)根据实验结果可知，肌肉细胞吸收葡萄糖的方式为____________________________，红细胞吸收葡萄糖的方式为______________________________________________________。 解析：(1)由于A组加入葡萄糖载体抑制剂，B组加入呼吸抑制剂，而C组不进行任何处理，所以该实验中，A组和B组为实验组，C组为对照组。实验的自变量为是否添加抑制剂和细胞种类。(2)A组与C组比较，自变量为是否加入葡萄糖载体抑制剂，结果显示A组红细胞和肌肉细胞培养液中葡萄糖含量不变，C组红细胞和肌肉细胞培养液中葡萄糖的含量均减少，说明肌肉细胞和红细胞吸收葡萄糖均需要载体蛋白协助；B组与C组比较，自变量为是否加入呼吸抑制剂，结果显示B组肌肉细胞培养液中葡萄糖含量高于C组，成熟红细胞培养液中葡萄糖含量两组相等，可知肌肉细胞吸收葡萄糖需要能量，成熟红细胞吸收葡萄糖不需要消耗能量。(3)由(2)分析可知，肌肉细胞吸收葡萄糖需要载体蛋白，消耗能量吸收更快，没有能量供应，吸收较慢，说明肌肉细胞吸收葡萄糖的方式主要是主动运输，也有协助扩散；成熟红细胞吸收葡萄糖需要载体蛋白，不需要消耗能量，方式为协助扩散。答案：(1)A组和B组　是否添加抑制剂和细胞种类　(2)载体蛋白　能量　(3)主动运输和协助扩散　协助扩散 热考题型多维考法精研—— 典题精研————研一题，悟一法　 [典例]　(2023·湖南高考，改编)盐碱化是农业生产的主要障碍之一。植物可通过质膜H＋泵把Na＋排出细胞，也可通过液泡膜H＋泵和液泡膜NHX载体把Na＋转入液泡内，以维持细胞质基质Na＋稳态。下图是NaCl处理模拟盐胁迫，钒酸钠(质膜H＋泵的专一抑制剂)和甘氨酸甜菜碱(GB)影响玉米Na＋的转运和相关载体活性的结果。下列叙述不正确的是(　 ) A．溶质的跨膜转运都会引起细胞膜两侧渗透压的变化 B．GB可能通过调控质膜H＋泵活性增强Na＋外排，从而减少细胞内Na＋的积累 C．GB引起盐胁迫下液泡中Na＋浓度的显著变化，与液泡膜H＋泵活性无关 D．盐胁迫下细胞质基质Na＋排出细胞或转入液泡都能增强植物的耐盐性 [解题关键] 关键信息 信息加工 题图①② 综合信息：“质膜H＋泵把Na＋排出细胞”“钒酸钠(质膜H＋泵的专一抑制剂)”。题图①和②表明GB可能通过调控质膜H＋泵活性增强Na＋外排 题图③ NaCl胁迫时，加GB使液泡膜NHX载体活性明显增强 题图④ NaCl胁迫时，是否添加GB，液泡膜H＋泵活性几乎无变化 [解析]　溶质的跨膜转运不一定都会引起细胞膜两侧的渗透压变化，如正常细胞为维持渗透压平衡，一直在进行的跨膜转运，A错误；对比分析原生质体的两个题图可知，NaCl胁迫时，加GB使Na＋外排显著增加，钒酸钠处理抑制了质膜H＋泵后，NaCl胁迫时，加GB使Na＋外排略微增加，说明GB可能通过调控质膜H＋泵活性增强Na＋外排，从而减少细胞内Na＋的积累，B正确；对比分析液泡的两个题图可知，NaCl胁迫时，加GB使液泡膜NHX载体活性明显增强，而液泡膜H＋泵活性几乎无变化，所以GB引起盐胁迫下液泡中Na＋浓度的显著变化，与液泡膜NHX载体活性有关，而与液泡膜H＋泵活性无关，C正确；由题意可知，盐胁迫下，植物通过质膜H＋泵把Na＋排出细胞，也可通过液泡膜NHX载体和液泡膜H＋泵把Na＋转入液泡内，以维持细胞质基质Na＋稳态，增强植物的耐盐性，D正确。 [答案]　A 通过对近年各份高考试卷的试题研究发现，“物质跨膜运输”作为必考内容，既出现在选择题中又出现在主观题中，既有简单的识记选择又有复杂情境下的推理判断，可谓是“遍地开花”。 本题以“植物细胞可以把Na＋排出细胞和把Na＋转入液泡内”的科学实验和探究为学科情境，考查学生利用题图中的实验结果分析甘氨酸甜菜碱(GB)与H＋泵及Na＋运输的关系。　　 升维训练————得一法，通一类　 1．一般情况下，一种转运蛋白只能运输一种物质，但也存在例外的情况。肾小管和集合管是葡萄糖重吸收的重要部位，甲图表示肾小管上皮细胞协同运输原尿中的Na＋和葡萄糖，乙图表示肾小管上皮细胞通过钠­钾泵与内环境进行离子交换，据图分析下列叙述正确的是(　 ) A．据以上信息推测，A侧属于外界环境，C侧属于内环境，B侧和D侧都是细胞内液 B．甲、乙两图中，Na＋的运输都属于主动运输 C．据甲图分析，肾小管和集合管重吸收葡萄糖属于协助扩散，不直接消耗ATP D．据乙图推测，钠­钾泵具有催化ATP水解的功能，转运离子时会导致细胞内积累大量的ADP 解析：选A　甲图表示肾小管上皮细胞协同运输原尿中的Na＋和葡萄糖，可判断，A侧属于外界环境，B侧属于细胞内液；乙图表示肾小管上皮细胞通过钠­钾泵与内环境进行离子交换，可判断C侧属于内环境，D侧属于细胞内液，A正确。据甲图分析，Na＋由A侧运输到B侧是由高浓度运输到低浓度，需要载体，可判断其运输方式为协助扩散；据乙图分析，Na＋由D侧运输到C侧需要消耗能量、需要载体，可判断其运输方式属于主动运输，B错误。据甲图分析，肾小管和集合管重吸收葡萄糖是由低浓度运输到高浓度，属于主动运输，C错误。对正常细胞来说，ATP与ADP的相互转化是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的，不会大量积累ATP，D错误。 2．腺苷三磷酸结合转运蛋白(ABC转运蛋白)是一类大量存在于细胞中的跨膜转运蛋白，主要功能是利用ATP水解释放的能量进行多种物质的跨膜运输。回答下列问题： (1)需要ABC转运蛋白协助的物质跨膜运输方式属于______________。 (2)茶树根细胞吸收Cl－和NO都是通过ABC转运蛋白完成的，研究发现两种离子会结合ABC转运蛋白上有限的结合位点，从而产生相互抑制。请以长势相同的同种茶树、同时含Cl－和NO的培养液甲、含等量Cl－而不含NO的培养液乙、含等量NO而不含Cl－的培养液丙等为材料，设计实验验证茶树根在吸收Cl－和NO时，二者之间存在相互抑制，简要写出实验思路，并预期实验结果。 实验思路：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 预期实验结果：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)由题干分析可知，ABC转运蛋白利用ATP水解释放的能量进行物质的跨膜运输，即运输过程需要消耗能量，属于主动运输。(2)由题干可知本实验是验证茶树根在吸收Cl－和NO时，二者之间存在相互抑制，所以实验的自变量是为茶树提供的离子的种类，而因变量是茶树根对离子的吸收速率(用离子的剩余量来表示)。实验思路及预期实验结果见答案。 答案：(1)主动运输　(2)用甲、乙、丙三种营养液，分别培养相同的茶树，一段时间后检测并比较甲、乙两组Cl－的剩余量、甲丙两组NO的剩余量　甲组Cl－剩余量高于乙组，甲组NO的剩余量高于丙组 [素养提升训练]　 1．下列与物质运输有关的叙述，正确的是(　 ) A．某物质进入细胞时需要消耗能量，则其运输方式一定为主动运输 B．缺氧环境中，人体成熟红细胞吸收葡萄糖的速率会降低 C．主动运输、协助扩散体现了生物膜的选择透过性，与膜的流动性无关 D．无机盐离子通过主动运输的方式进出细胞时，往往伴随载体蛋白的磷酸化 解析：选D　某物质进入细胞时需要消耗能量，其运输方式可能是胞吞，也可能是主动运输，A错误；人体成熟红细胞吸收葡萄糖的方式为协助扩散，不消耗能量，缺氧环境中，人体成熟红细胞吸收葡萄糖的速率不变，B错误；主动运输、协助扩散与膜上蛋白质分子的运动有关，与膜的流动性有关，C错误；无机盐离子通过主动运输的方式进出细胞时，需要载体且需要消耗能量，该过程往往伴随载体蛋白的磷酸化，D正确。 2．下列关于物质X跨膜运输的描述错误的是(　 ) A．若X是H2O，则其跨膜运输的方式有自由扩散和协助扩散 B．若X是C6H12O6，则其转运既可顺浓度梯度也可逆浓度梯度进行 C．若X是Na＋，则其跨膜转运离不开载体蛋白的参与 D．若X是性激素分子，则其跨膜运输不受细胞O2供应量的限制 解析：选C　水分子可以通过自由扩散，也可以通过水通道蛋白协助扩散进行跨膜运输，A正确；C6H12O6可以通过协助扩散顺浓度梯度进入红细胞，也可逆浓度梯度主动运输进入小肠绒毛上皮细胞，B正确；Na＋也可通过通道蛋白转运，如突触后膜上有Na＋通道，C错误；性激素分子通过自由扩散进行跨膜运输，不消耗ATP，不受有氧呼吸速率的限制，故不受细胞O2供应量的限制，D正确。 3.如图中曲线a、b表示分子跨膜运输速率与O2浓度的关系，下列分析错误的是(　 ) A．曲线a代表被动运输，曲线b代表主动运输 B．曲线a代表的分子跨膜运输一定不需要转运蛋白 C．曲线b运输速率达到饱和的原因可能是细胞膜上载体蛋白数量有限 D．温度可影响生物膜的流动性从而对曲线a、b的运输速率均有影响 解析：选B　曲线a说明物质跨膜运输与氧气无关，不消耗能量；曲线b说明物质跨膜运输与氧气有关，消耗能量，所以曲线a代表被动运输，曲线b代表主动运输，A正确。曲线a代表的分子跨膜运输不消耗能量，属于被动运输，如果是协助扩散，则需要转运蛋白，如果是自由扩散，则不需要转运蛋白，B错误。由于主动运输需要载体、消耗能量，所以曲线b运输速率达到饱和的原因可能是细胞膜上载体蛋白数量有限，C正确。由于生物膜的流动性与温度有关，所以温度可影响生物膜的流动性从而对曲线a、b的运输速率均有影响，D正确。 4．(2024·厦门模拟)如图所示为四种类型的ATP驱动泵，据图分析，下列叙述错误的是(　 ) A．四种类型的ATP驱动泵均在细胞膜上，参与物质跨膜运输 B．四种类型的ATP驱动泵的化学本质都是蛋白质 C．两种质子泵转运H＋时，均从低浓度一侧向高浓度一侧运输 D．P型泵在转运物质时，发生了ATP水解及载体蛋白的磷酸化 解析：选C　由图可知，四种类型的ATP驱动泵均分布在细胞膜上，参与物质转运，A正确；由图可知，P型泵的化学本质是糖蛋白，V型质子泵、F型质子泵和ABC超家族的化学本质为蛋白质，B正确；V型质子泵运输H＋消耗ATP，是从低浓度一侧向高浓度一侧运输，F型质子泵运输H＋是从高浓度一侧向低浓度一侧运输，利用膜内外H＋的浓度梯度差合成ATP，C错误；由图可知，P型泵在转运物质时，需要ATP供能且发生了载体蛋白的磷酸化，D正确。 5．研究发现，盐碱地植物细胞的液泡膜上有一种载体蛋白，能将细胞质基质中的Na＋逆浓度梯度运入液泡。下列关于盐碱地植物的说法错误的是(　 ) A．根部松土有利于盐碱地植物对Na＋的吸收 B．Na＋进入液泡的过程需要细胞呼吸产生的ATP为其供能 C．盐碱地植物的细胞液浓度较高，以保证从土壤中吸收水分 D．液泡上的Na＋载体蛋白与神经元上的Na＋通道蛋白空间结构相同 解析：选D　细胞质基质中的Na＋逆浓度梯度运入液泡，因此运输方式为主动运输，所以需要细胞呼吸产生的ATP为其供能，而松土有利于植物根部进行有氧呼吸，产生能量，A、B正确；盐碱地植物的细胞液浓度较高，具有较高的渗透压，可以增强细胞的吸水能力， C正确；Na＋进入液泡为主动运输，而进入神经细胞为协助扩散，液泡上的Na＋载体蛋白与神经元上的Na＋通道蛋白空间结构不相同，D错误。 6．(2024·徐州一模)氮元素是植物生长发育必不可少的营养元素。NRT1.1是硝酸盐转运蛋白，相关转运机制如图所示。下列相关叙述不正确的是(　 ) A．NO通过NRT1.1进入细胞和H＋出细胞的方式相同 B．施肥后及时松土可以促进植物细胞对NO的吸收 C．NO进入细胞和H＋进出细胞均体现了细胞膜的功能特性 D．吸收的NO可用于各种光合色素的合成 解析：选D　分析题图可知，NO进入细胞需要NRT1.1转运蛋白的协助，且消耗H＋的电化学势能，方式为主动运输，H＋出细胞需要消耗ATP，方式为主动运输，A正确；施肥后及时松土有利于根细胞进行有氧呼吸产生能量，促进H＋出细胞，进而促进植物细胞对NO的吸收，B正确；NO进入细胞和H＋进出细胞均体现了细胞膜的功能特性(选择透过性)，C正确；光合色素包括类胡萝卜素和叶绿素，类胡萝卜素不含氮元素，故吸收的NO不能用于类胡萝卜素的合成，D错误。 7．(2024·福州模拟)如图所示，小肠绒毛上皮细胞可通过葡萄糖协助蛋白SGLT1和葡萄糖转运蛋白GLUT2吸收葡萄糖。当肠腔中葡萄糖浓度较低时，SGLT1顺浓度梯度将Na＋转入细胞的同时，逆浓度梯度协同转运葡萄糖至细胞内。当肠腔内葡萄糖浓度较高时，GLUT2顺浓度梯度将葡萄糖转运至细胞内。下列有关叙述错误的是(　 ) A．SGLT1和GLUT2转运葡萄糖的方式分别是主动运输和协助扩散 B．SGLT1和GLUT2转运葡萄糖的方式均不消耗ATP C．葡萄糖转运蛋白GLUT2结构异常，机体会患糖尿病 D．小肠绒毛上皮细胞对葡萄糖的吸收体现了细胞膜控制物质进出细胞的功能 解析：选C　肠腔中葡萄糖浓度较低时，SGLT1顺浓度梯度将Na＋转入细胞的同时，逆浓度梯度协同转运葡萄糖至细胞内；当肠腔内葡萄糖浓度较高时，GLUT2顺浓度梯度将葡萄糖转运至细胞内，故SGLT1和GLUT2转运葡萄糖的方式分别是主动运输和协助扩散，A正确。协助扩散不消耗ATP，SGLT1转运葡萄糖时的能量由Na＋顺浓度梯度运输时产生的电化学势能提供，B正确。葡萄糖转运蛋白GLUT2结构异常，则小肠绒毛上皮细胞从肠腔中吸收葡萄糖减少，机体内葡萄糖可能会下降，不会患糖尿病，C错误。小肠绒毛上皮细胞对葡萄糖的吸收体现了细胞膜控制物质进出细胞的功能，D正确。 8．研究发现物质出入细胞有多种方式，有些物质的出入需要转运蛋白的协助。协助物质进出细胞的转运蛋白包括载体蛋白和通道蛋白，且载体蛋白协助物质进出细胞时可能消耗能量，也可能不消耗能量，而通道蛋白协助物质进出细胞时不消耗能量。下列叙述正确的是(　 ) A．无转运蛋白参与的物质进出细胞的方式只有胞吞、胞吐 B．Na＋能通过通道蛋白的协助逆浓度梯度运出细胞 C．在主动运输中协助物质进出细胞的蛋白质是载体蛋白 D．物质依靠通道蛋白进出细胞的方式属于主动运输 解析：选C　无转运蛋白参与的物质进出细胞的方式有自由扩散、胞吞和胞吐，A错误；Na＋通过载体蛋白的协助逆浓度梯度运出细胞，借助通道蛋白只能进行顺浓度梯度运输，B错误；在主动运输中协助物质进出细胞的蛋白质是载体蛋白，C正确；物质依靠通道蛋白进出细胞的方式是协助扩散，属于被动运输，D错误。 9．网格蛋白介导的胞吞作用是大多数细胞主要的胞吞途径，当被转运的大分子物质与膜受体结合后，网格蛋白聚集在膜下，使细胞膜逐渐向内凹陷，形成网格蛋白包被小窝。小窝出芽，颈部缢缩，最终与细胞膜脱离，由网格蛋白包被的小泡进入细胞内。下列相关叙述错误的是(　 ) A．该种运输过程对大分子物质的运输具有选择性 B．该运输方式形成的囊泡，在细胞内可以被溶酶体降解 C．该种方式不需要消耗能量 D．网格蛋白向膜下聚集的过程中会使细胞内发生一系列信号传递 解析：选C　对大分子物质的运输属于胞吞和胞吐，这种运输方式既具有选择性也需要消耗能量，A正确，C错误；该运输方式形成的囊泡，在细胞内可以被溶酶体降解，B正确；网格蛋白向膜下聚集的过程中会使细胞内发生一系列信号传递，使细胞膜逐渐向内凹陷，形成网格蛋白包被小窝，D正确。 10．肾小管上皮细胞膜上存在一种Na＋­K＋­2Cl－的“同向转运体”，1个Na＋借助该转运体顺浓度梯度从肾小管腔进入细胞，同时将1个K＋和2个Cl－一起逆浓度梯度转运到细胞内。 已知药物呋塞米能抑制该转运体的运输功能。下列说法正确的是(　 ) A．三种离子借助该转运体进入细胞的跨膜运输方式相同 B．三种离子借助该转运体进入细胞时均不需要与其结合 C．该转运体磷酸化导致其空间结构改变，进而将离子转运至胞内 D．推测药物呋塞米具有利尿作用 解析：选D　Na＋借助该转运体顺浓度梯度运输为协助扩散，不需要与转运体结合；K＋和Cl－一起逆浓度梯度运输为主动运输，需要与载体蛋白结合，A、B错误。该转运体运输并不直接需要ATP供能，所以不会发生磷酸化，C错误。药物呋塞米能抑制该转运体的运输功能，降低肾小管上皮细胞内渗透压，减弱重吸收能力，从而增加尿液，D正确。 11．(2024·菏泽模拟)研究发现，当植物细胞中NO转运蛋白(NET1.1)磷酸化后，可以通过图1的方式吸收低浓度的NO，当NET1.1去磷酸化后，可以通过图2的方式吸收高浓度的NO，下列相关叙述错误的是(　 ) A．NET1.1是一种载体蛋白，对物质运输具有专一性 B．若细胞膜对H＋通透性发生改变可能会影响NO转运 C．H＋进出该植物细胞的运输方式均为主动运输 D．NET1.1的磷酸化和去磷酸化增强了植物对环境的适应 解析：选C　由图1可知，NO进入细胞由H＋浓度梯度驱动，因此NO经图1所示方式进入细胞为主动运输，故NET1.1是一种载体蛋白，且对物质的运输具有专一性，A正确。细胞膜对H＋通透性发生改变将影响图1所示低浓度的NO运输，但不影响图2所示高浓度的NO运输，B正确。由图1可知，H＋运出细胞的方向是由低浓度到高浓度，需要消耗ATP，属于主动运输；H＋进入细胞的方向是由高浓度到低浓度，属于协助扩散，C错误。环境中NO浓度低于细胞内时，磷酸化后的NET1.1通过主动运输的方式转运NO，环境中NO浓度高于细胞内时，去磷酸化后的NET1.1通过协助扩散的方式转运NO，因此NET1.1的磷酸化和去磷酸化增强了植物对环境的适应，D正确。 12.TMEM175是溶酶体膜上的氢离子通道，该通道和质子泵V­ATPase互相配合，共同调节溶酶体的pH平衡(如图所示)。请分析并回答下列问题： (1)研究发现，敲除某种转运蛋白基因，细胞内溶酶体的pH稳态会被破坏，溶酶体处于一种“酸性过强”的状态，这主要与___________________ (填“TMEM175”或“V­ATPase” )参与的H＋转运受阻有关。 (2)为探究对溶酶体酸性环境的维持影响更大的是TMEM175还是V­ATPase，请以溶酶体为实验材料，采用加入相关抑制剂的方法设计一个对比实验，简要写出实验设计思路并预期实验结果和结论。 实验设计思路：________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________。 预期实验结果和结论： ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________。 解析：(1)溶酶体处于一种“酸性过强”的状态，说明溶酶体内H＋浓度过高，这与 TMEM175参与的H＋转运受阻有关，使得H＋不能转运出来。(2)欲判断溶酶体酸性环境的维持影响更大的是TMEM175还是V­ATPase，可设置相互对照实验，分别抑制其中一种蛋白质，进而比较抑制蛋白质后溶酶体的pH变化幅度，进而可得出结论，具体的实验设计思路和预期实验结果和结论见答案。 答案：(1)TMEM175　(2)将生理状态相同的溶酶体随机均分为甲、乙两组，甲组用适量 TMEM175的抑制剂处理，乙组用等量的 V­ATPase的抑制剂处理，检测两组实验前后溶酶体内的pH变化　若甲组实验前后溶酶体内pH的变化大于乙组，则说明对溶酶体酸性环境的维持影响更大的是TMEM175；若甲组实验前后溶酶体内pH的变化小于乙组，则说明对溶酶体酸性环境的维持影响更大的是 V­ATPase；若两组实验前后溶酶体内pH的变化几乎相同，则说明TMEM175与V­ATPase对溶酶体酸性环境维持的影响差不多 学科网（北京）股份有限公司 $$