2.5 物质出入细胞的方式及影响因素(Word教参)-【正禾一本通】2025年高考生物高三一轮总复习高效讲义（人教版2019 不定项版）

第5课时　物质出入细胞的方式及影响因素　 【课标要求】1.举例说明有些物质顺浓度梯度进出细胞，不需要额外提供能量，有些物质逆浓度梯度进出细胞，需要能量和载体蛋白。2.举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞。 考点1　物质出入细胞的方式 整合必备知识 1.主动运输 (1)过程： ①Na＋、K＋和Ca2＋等离子和其他物质在逆浓度梯度跨膜运输时，首先要与膜上载体蛋白的特定部位结合，一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合。 ②离子或分子与载体蛋白结合后，在细胞内化学反应释放的能量推动下，载体蛋白的空间结构发生变化，就将它所结合的离子或分子从细胞膜一侧转运到另一侧并释放出来。 ③载体蛋白随后恢复原状，又可以去转运同种物质的其他离子或分子。 (2)意义：通过主动运输来选择吸收所需要的物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质，从而保证细胞和个体生命活动的需要。 2.膜上的两种转运蛋白比较 名称 转运对象 特点 参与运输方式 载体蛋白 只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过 每次转运时都会发生自身构象的改变 主动运输、协助扩散 通道蛋白 只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过 分子或离子通过通道蛋白时不需要与通道蛋白结合 协助扩散 3.物质出入细胞方式的比较 方式 被动运输 主动 运输 胞吞 胞吐 自由扩散 协助扩散 运输方向 高浓度→低浓度 低浓度→高浓度 胞外→胞内 胞内→胞外 是否需要转运蛋白 不需要 需要 需要 不需要 不需要 是否耗能 否 是 是 是 举例 O2、CO2、甘油、乙醇、苯的跨膜运输 人的红细胞吸收葡萄糖 小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等 吞噬细胞吞噬抗原 分泌蛋白、神经递质排出细胞 [深化理解] “三看法”快速判定物质出入细胞的方式 4.物质跨膜运输的方式与细胞膜结构的关系： (1)协助扩散和主动运输依赖细胞膜上转运蛋白的种类和数量，或转运蛋白空间结构的变化，这也是细胞膜具有选择透过性的结构基础。 (2)胞吞和胞吐也需要膜上蛋白质的参与，更离不开磷脂双分子层的流动性。 [深挖教材]　 （必修1 P71“相关信息”）胞吞形成的囊泡，在细胞内可以被溶酶体降解。 【易错辨析】　//////////////////////////////// (1)人体不同细胞吸收葡萄糖的方式都是协助扩散。 (×) 提示：人体红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式是主动运输。 (2)分子或离子通过通道蛋白时，需要与通道蛋白结合。(×) 提示：分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合。 (3)植物细胞通过主动运输吸收不同无机盐离子的速率都相同。 (×) 提示：植物细胞对不同无机盐离子的吸收速率有差异。 (4)胞吞、胞吐与膜上的蛋白质无关。 (×) 提示：胞吞过程需要某些特定的膜蛋白的作用，但是不需要转运蛋白的作用。 (5)胞吞、胞吐只能运输大分子物质，并且体现了膜的选择透过性。 (×) 提示：胞吐不是只能运输大分子物质，也可以运输小分子物质，如神经递质。被动运输和主动运输主要体现了膜的选择透过性，胞吞、胞吐主要体现了膜的流动性。 提升关键能力 小肠上皮细胞面向肠腔的一侧形成很多微绒毛，对吸收来自肠腔的营养物质有重要意义。如图1为氨基酸从肠腔内进入组织细胞的简要过程。新生儿小肠上皮细胞还能直接吸收母乳中的免疫球蛋白到血液中。人体进食后，小肠微绒毛外侧葡萄糖由于二糖的水解而局部浓度高于细胞内，这部分葡萄糖能通过GLUT2转运；大部分葡萄糖通过SGLT1转运，过程如图2所示。 (1)氨基酸从肠腔进入小肠上皮细胞是什么运输方式？判断的依据是什么？氨基酸从小肠上皮细胞到组织液是什么运输方式？ 提示：氨基酸通过主动运输的方式从肠腔进入小肠上皮细胞。依据是逆浓度梯度运输，需要载体蛋白，且需要利用Na＋电化学梯度势能。氨基酸通过协助扩散的方式从小肠上皮细胞到组织液。 (2)Na＋从小肠上皮细胞运输到肠腔时，所需Na＋转运蛋白的空间构象是否发生改变？并说明理由。 提示：是。Na＋从小肠上皮细胞运输到肠腔时，逆浓度梯度运输，需要ATP水解提供能量，是主动运输，需要载体蛋白，载体蛋白在转运过程中空间构象发生改变。 (3)新生儿小肠上皮细胞直接吸收母乳中的免疫球蛋白是什么运输方式？需要膜蛋白发挥作用吗？ 提示：新生儿小肠上皮细胞通过胞吞直接吸收母乳中的免疫球蛋白。需要膜蛋白发挥识别功能。 (4)小肠上皮细胞通过SGLT1、GLUT2转运葡萄糖分别属于什么运输方式？ 提示：主动运输、协助扩散。 落实素养题组 1.(2024·九省新高考适应性考试·安徽卷)骨骼肌细胞处于静息状态时，钙泵可维持细胞质基质的低Ca2＋浓度。骨骼肌细胞中Ca2＋主要运输方式如图所示。下列叙述错误的是(　　) A.Ca2＋与钙泵结合，会激活钙泵ATP水解酶的活性 B.钙泵转运Ca2＋过程中，会发生磷酸化和去磷酸化 C.Ca2＋进入内质网是主动运输，出内质网是协助扩散 D.Ca2＋进入细胞质基质的过程，需要与通道蛋白结合 解析：选D。参与 Ca2＋主动运输的钙泵是一种能催化ATP 水解的酶，当Ca2＋ 与钙泵相应位点结合时，钙泵的ATP水解酶活性就被激活，A正确。钙泵转运Ca2＋过程中，ATP水解释放的磷酸基团会使钙泵磷酸化，导致其空间结构发生变化，将 Ca2＋ 释放到膜另一侧，然后钙泵去磷酸化，结构恢复到初始状态，为再次运输Ca2＋做准备，B正确。Ca2＋进入内质网需要ATP提供能量、需要载体蛋白，运输方式为主动运输；钙泵可维持细胞质基质的低Ca2＋浓度，所以细胞质基质中Ca2＋浓度低于内质网中Ca2＋浓度，Ca2＋出内质网需要通道蛋白的协助、顺浓度梯度运输，运输方式为协助扩散，C正确。Ca2＋进入细胞质基质的过程，需要通道蛋白的协助，分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，D错误。 2.胃酸可杀灭随食物进入消化道的细菌并激活胃蛋白酶原，其分泌过程如图所示。胃壁细胞通过靠近胃腔的细胞膜上的质子泵和Cl－通道分别将H＋和Cl－排入胃腔，形成盐酸。抑酸药物PPIS在酸性环境中被激活后，能够与图示的质子泵结合使其空间结构发生改变。下列说法正确的是(　　) A.图中K＋和Cl－进出胃壁细胞的方式相同 B.图中H＋通过质子泵进入胃腔的方式是协助扩散 C.长期服用PPIS可避免机体出现消化道细菌感染 D.可通过竞争性地结合质子泵上的K＋结合位点来开发新型抑酸药物 解析：选D。K＋通过K＋通道从胃壁细胞进入胃腔方式为协助扩散，质子泵水解ATP将K＋运进胃壁细胞，方式为主动运输，A错误；质子泵水解ATP将H＋运到胃腔，运输方式为主动运输，B错误；抑酸药物PPIS在酸性环境中被激活后，能够与图示的质子泵结合使其空间结构发生改变，使H＋从胃壁细胞运出到胃腔的数量减少，胃腔pH升高，无法杀灭随食物进入消化道的细菌，可能造成消化道细菌感染，C错误；竞争性地结合质子泵上的K＋结合位点使其空间结构发生改变，使胃腔中的H＋减少来开发新型抑酸药物，D正确。 考点2　影响物质跨膜运输的因素 整合必备知识 1.物质浓度对物质跨膜运输的影响 (1)自由扩散中，物质浓度越大，运输速率越大。 (2)协助扩散中，物质浓度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。 (3)主动运输中，物质浓度达到一定程度后运输速率不再继续增加，原因是受载体蛋白的数量或能量的限制。 2.氧气含量对物质跨膜运输的影响 氧气含量通过影响细胞的呼吸进而影响主动运输的速率。 (1)P点时：无氧呼吸为物质的运输提供能量。 (2)PQ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。 (3)Q点以后：当氧气含量达到一定程度后，受载体蛋白数量以及其他限制因素的影响，运输速率不再增加。 3.温度对物质跨膜运输的影响 【易错辨析】　//////////////////////////////// (1)大小相同的分子通过通道蛋白进出细胞时的速率相同。(×) 提示：大小相同的分子通过通道蛋白时受浓度差的影响，速率也会不同。 (2)Na＋借助通道蛋白进入神经细胞的动力是细胞内渗透压。(×) 提示：Na＋借助通道蛋白进入神经细胞的动力是细胞内外Na＋浓度差。 (3)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。(×) 提示：当氧气含量达到一定程度后，受载体蛋白数量以及其他限制因素的影响，运输速率不再增加。 提升关键能力 1.离子通道具有极高的转运速率，比已知任何一种载体蛋白的最快转运速率还要高1 000倍以上，每个通道每秒钟可通过107～108个离子，接近自由扩散的理论值。据此画出物质浓度对借助通道蛋白的协助扩散速率的影响。 提示： 2.主动运输与氧气含量关系图中，若将横轴换成ATP，则曲线有什么变化？ 提示：主动运输需要消耗ATP，有ATP可进行运输，无ATP不能进行运输。曲线图如下： 3.请画出红细胞主动运输速率与氧气含量的曲线图。 提示：红细胞进行无氧呼吸供能，故氧气浓度不影响主动运输速率。曲线图如下： 落实素养题组 1.为探究植物根尖细胞对M的吸收方式，某同学将根尖细胞培养在M配制的适宜浓度溶液中。与对照组相比，在实验组中加入了物质W，其余条件相同且适宜，测得根尖细胞对M的吸收速率与氧气浓度的关系如下图。下列有关叙述错误的是(　　) A.物质M是水溶性物质，不会是脂溶性物质 B.实验组的根尖细胞中不能合成ATP C.物质W可能是有氧呼吸抑制剂 D.氧气浓度为d时，增加M浓度v不会增大 解析：选B。氧气浓度小于c时，M的吸收速率与氧气浓度呈正相关，说明根尖细胞吸收M的方式是主动运输，脂溶性物质以自由扩散的方式进入细胞，A正确；由于根尖细胞以主动运输方式吸收M，加入W后实验组仍能吸收M但吸收速率与氧气浓度无关，说明有氧呼吸被抑制，仅由无氧呼吸提供ATP，即实验组的根尖细胞中能合成ATP，物质W可能是有氧呼吸抑制剂，B错误，C正确；氧气浓度为d时，载体数量为限制其吸收速率的主要因素，故增加M浓度v不会增大，D正确。 2.(2023·重庆三模)柽柳是强耐盐植物，它的根部可逆浓度从土壤中吸收无机盐。吸收到植物体内的无机盐一部分在体内积累，一部分可通过叶子和嫩枝上的盐腺分泌出去。下图表示不同浓度的NaCl溶液对柽柳体内Na＋积累量、盐腺Na＋分泌量和相对分泌量(相对分泌量＝分泌量/体内离子积累量，代表盐腺的泌盐效率)的影响。据图分析，下列说法错误的是(　　) A.使用呼吸抑制剂可抑制柽柳根部对无机盐的吸收 B.本实验中随着NaCl浓度的升高，Na＋分泌量和积累量都增加 C.柽柳叶子和嫩枝上盐腺的泌盐效率随外界盐分的升高而升高 D.柽柳逆浓度吸收无机盐可增大根毛细胞细胞液浓度，有利于吸收水 解析：选C。使用呼吸抑制剂可抑制柽柳根部细胞的有氧呼吸过程，而柽柳根部对无机盐的吸收属于主动运输，需要消耗能量，故使用呼吸抑制剂可抑制柽柳根部对无机盐的吸收，A正确；由题图可知，随着NaCl浓度的升高，Na＋分泌量和积累量都呈上升趋势，即都增加，B正确；据题意知，相对分泌量可代表盐腺的泌盐效率，由图可知，相对分泌量随外界盐浓度的升高，先升高后下降又略微升高，C错误；柽柳逆浓度吸收无机盐可增大根毛细胞液浓度，当柽柳根部细胞细胞液浓度大于外界溶液浓度时，有利于细胞吸收水，D正确。 　　　　　　　　　　　　　　　　[高考真题·感悟试做]　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.(2023·浙江6月选考)囊泡运输是细胞内重要的运输方式。没有囊泡运输的精确运行，细胞将陷入混乱状态。下列叙述正确的是(　　) A.囊泡的运输依赖于细胞骨架 B.囊泡可来自核糖体、内质网等细胞器 C.囊泡与细胞膜的融合依赖于膜的选择透过性 D.囊泡将细胞内所有结构形成统一的整体 解析：选A。囊泡在细胞内的运输依赖于细胞骨架，A正确；核糖体无膜结构，不能形成囊泡，B错误；囊泡与细胞膜的融合依赖于膜的流动性，C错误；细胞内的核糖体和中心体无膜结构，囊泡不能将细胞内所有结构形成统一的整体，D错误。 2.(2022·湖北高考)哺乳动物成熟红细胞的细胞膜含有丰富的水通道蛋白，硝酸银(AgNO3)可使水通道蛋白失去活性。下列叙述错误的是(　　) A.经AgNO3处理的红细胞在低渗蔗糖溶液中会膨胀 B.经AgNO3处理的红细胞在高渗蔗糖溶液中不会变小 C.未经AgNO3处理的红细胞在低渗蔗糖溶液中会迅速膨胀 D.未经AgNO3处理的红细胞在高渗蔗糖溶液中会迅速变小 解析：选B。经AgNO3处理的红细胞，水通道蛋白失去活性，但水可以通过自由扩散的形式进出细胞，故其在低渗蔗糖溶液中会吸水膨胀，在高渗蔗糖溶液中会失水变小，A正确，B错误；未经AgNO3处理的红细胞，水可通过水通道蛋白快速进出细胞，也可通过自由扩散进出细胞，故其在低渗蔗糖溶液中会迅速吸水膨胀，在高渗蔗糖溶液中会迅速失水变小，C、D正确。 3.(2022·山东高考)和是植物利用的主要无机氮源的吸收由根细胞膜两侧的电位差驱动的吸收由H＋浓度梯度驱动，相关转运机制如图。铵肥施用过多时，细胞内的浓度增加和细胞外酸化等因素引起植物生长受到严重抑制的现象称为铵毒。下列说法正确的是(　　) 通过AMTs进入细胞消耗的能量直接来自ATP 通过SLAH3转运到细胞外的方式属于被动运输 C.铵毒发生后，增加细胞外的会加重铵毒 D.载体蛋白NRT1.1转运和H＋的速度与二者在膜外的浓度呈正相关 解析：选B。由题干信息可知的吸收是根细胞膜两侧的电位差驱动的，所以通过AMTs进入细胞消耗的能量不来自ATP，A错误。由图上可以看到进入根细胞膜是H＋的浓度梯度驱动，进行的逆浓度梯度运输，所以通过SLAH3转运到细胞外是顺浓度梯度运输，属于被动运输，B正确。铵毒发生后，H＋在细胞外更多，增加细胞外的，可以促使H＋向细胞内转运，减少细胞外的H＋，从而减轻铵毒，C错误。据图可知，载体蛋白NRT1.1转运属于主动运输，主动运输的速率与其浓度无必然关系；运输H＋属于协助扩散，协助扩散在一定范围内呈正相关，超过一定范围后不成比例，D错误。 4.(2021·山东高考)液泡是植物细胞中储存 Ca2＋的主要细胞器，液泡膜上的 H＋焦磷酸酶可利用水解无机焦磷酸释放的能量跨膜运输H＋，建立液泡膜两侧的H＋浓度梯度。该浓度梯度驱动H＋通过液泡膜上的载体蛋白CAX完成跨膜运输，从而使Ca2＋以与 H＋相反的方向同时通过CAX进入液泡并储存。下列说法错误的是(　　) A.Ca2＋通过CAX的跨膜运输方式属于协助扩散 B.Ca2＋通过CAX的运输有利于植物细胞保持坚挺 C.加入 H＋焦磷酸酶抑制剂，Ca2＋通过CAX的运输速率变慢 D.H＋从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式属于主动运输 解析：选A。Ca2＋通过 CAX 的跨膜运输方式为主动运输，所需要的能量由H＋顺浓度梯度产生的势能提供，A错误；Ca2＋通过 CAX 的运输进入液泡，增加细胞液的浓度，有利于植物细胞保持坚挺，B正确；加入 H＋焦磷酸酶抑制剂，则液泡中的H＋浓度降低，液泡膜两侧的 H＋浓度梯度差减小，为Ca2＋通过 CAX 的运输提供的能量减少，运输速率变慢，C正确；H＋从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式需要利用水解无机焦磷酸释放的能量，为主动运输，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 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