第2单元 第7讲 细胞的物质输入和输出（教师word）-【金版新学案】2025年高考生物学高三总复习大一轮复习讲义（广东专版）

第7讲　细胞的物质输入和输出 【课标解读】　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。 考点一　物质出入细胞的方式 1．被动运输 (1)概念：物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。 (2)类型：分为自由扩散和协助扩散两类。 2．转运蛋白 3．主动运输 (1)概念：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的运输方式。 (2)方向：从低浓度一侧到高浓度一侧。 (3)条件：需要载体蛋白的协助，需要消耗能量。 (4)主动运输的过程 ①Na＋、K＋和Ca2＋等离子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。 (5)意义：主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中，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。 教材拾遗 (必修1 P70 “与社会的联系”)囊性纤维化是细胞中某种蛋白质结构异常，影响了Cl－的跨膜运输，说明这种结构蛋白属于细胞膜上的载体蛋白，也反映了细胞膜对离子的吸收具有选择性是通过细胞膜上载体蛋白的种类和数量来实现的。 学生用书↓第48页 4．胞吞和胞吐 提醒　①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。②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。③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。 【链接高考】 1．(2022·天津卷)K＋通道蛋白运输K＋不需要两者结合，而Ca2＋载体蛋白运输Ca2＋需要两者结合。(　√　) 2．(2021·湖北卷)细胞膜上参与主动运输的ATP酶是一种跨膜蛋白。(　√　) 3．(2021·江苏卷)小肠上皮细胞摄入和运出葡萄糖与细胞质中各种溶质分子的浓度有关。(　×　) 4．(2021·江苏卷)肾小管上皮细胞通过主动运输方式重吸收氨基酸。(　√　) 5．(2022·海南卷节选)轴突末梢中突触小体内的乙酰胆碱通过________方式进入突触间隙。 提示：胞吐 6．(2022·湖北卷节选)胃酸由胃壁细胞分泌。已知胃液中H＋的浓度大约为150 mmo1/L，远高于胃壁细胞中H＋浓度，胃液中Cl－的浓度是胃壁细胞中的10倍。胃壁细胞分泌Cl－的方式是________。食用较多的陈醋后，胃壁细胞分泌的H＋量将________。 提示：主动运输　减少 考向一　围绕转运蛋白种类和功能，考查生命观念 1．(2024·广东佛山模拟)细胞膜上的转运蛋白分为载体蛋白和通道蛋白，二者转运物质机制不同。下列叙述正确的是(　　) A．通道蛋白运输物质过程中需与被运输的物质结合 B．参与钙离子主动运输的载体蛋白能催化ATP水解 C．通道蛋白一般都既能参与被动运输，也能参与主动运输 D．载体蛋白运输物质有选择性，通道蛋白运输物质没有选择性 答案：B 解析：根据题意可知，通道蛋白运输物质不需要与被运输的物质结合，A错误。参与Ca2＋主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶，当膜内侧的Ca2＋与其相应位点结合时，酶活性就被激活了，B正确。被动运输包括自由扩散和协助扩散。通道蛋白一般只参与协助扩散，载体蛋白既可参与协助扩散，也可参与主动运输，C错误。根据题意可知，载体蛋白和通道蛋白均有选择性，D错误。 2．(2024·广东东莞模拟)物质的跨膜运输对细胞的生存和生长至关重要。小分子物质跨膜运输主要有3种途径：自由扩散、协助扩散和主动运输。如图是各种物质跨膜运输方式的特点的模式图。据图分析相关叙述不正确的是(　　) A．自由扩散和协助扩散都是顺浓度梯度进行跨膜转运，也都不需要细胞提供能量 B．自由扩散不需要转运蛋白协助，而协助扩散需要转运蛋白的协助 C．主动运输过程中溶质逆浓度梯度进行跨膜转运，都需要线粒体提供能量 D．载体蛋白既能够参与协助扩散，又能够参与主动运输，而通道蛋白只能参与协助扩散 答案：C 解析：据图可知，自由扩散和协助扩散都是顺浓度梯度进行跨膜转运，都不需要细胞提供能量，运输动力来自于被运输物质的浓度差，A正确；自由扩散不需要转运蛋白参与，协助扩散需要，二者都是顺浓度梯度进行的，B正确；主动运输过程中溶质逆浓度梯度运输，但能量不只来自于线粒体，还可来自于细胞质基质，C错误；主动运输需要载体蛋白参与，协助扩散需要转运蛋白的参与，转运蛋白包括载体蛋白和通道蛋白，说明载体蛋白能够执行协助扩散和主动运输，通道蛋白只能参与协助扩散，D正确。 考向二　围绕物质出入细胞的方式及其判断，考查科学思维 3. (2022·广东东莞期末)某细胞对氨基酸、钠离子、葡萄糖和氧气吸收方式的比较结果如图所示，其中细胞膜内外浓度情况未标出。图中细胞膜上的“、”为载体蛋白，氨基酸以主动运输的方式进入该细胞。下列相关叙述错误的是(　　) A．钠离子顺浓度梯度扩散进入图中细胞 B．氧气以图中相同的方式进入不同细胞 学生用书↓第49页 C．葡萄糖进入该细胞的方式为主动运输 D．氨基酸进入该细胞体现了细胞膜选择透过性 答案：A 解析：钠离子主要存在于细胞外液中，据此可推测，钠离子顺浓度梯度扩散进入图中细胞，其运输方式为协助扩散，不是简单的扩散，A错误；氧气跨膜运输的方式为自由扩散，在细胞中只能由高浓度一侧运到低浓度一侧，B正确；葡萄糖进入该细胞需要载体和消耗能量，为主动运输，C正确；氨基酸逆浓度进入该细胞，为主动运输，消耗的能量来自钠离子的梯度势能，主动运输过程能实现细胞对所需物质的主动选择，因而能体现膜的选择透过性，D正确。 4．(2024·广东湛江模拟)正常情况下，拟南芥细胞质中游离的Ca2＋浓度较低，为应对环境胁迫信号，机体能通过Ca2＋转运系统使细胞质中游离Ca2＋浓度迅速升高。如图为拟南芥细胞中Ca2＋转运蛋白的定位示意图，其中CAX为液泡膜上的转运蛋白。下列有关叙述错误的是(　　) A．Ca2＋通过CAX从细胞质进入液泡的方式属于主动运输 B．CAX可以同时运输Ca2＋和H＋，说明CAX不具有专一性 C．Ca2＋可以进出液泡，这有助于拟南芥细胞维持正常的功能 D．H＋通过CAX进入细胞质的过程中，CAX的构象发生了改变 答案：B 解析：液泡中H＋浓度高于细胞质，H＋由液泡进入细胞质属于高浓度到低浓度；根据题意，细胞质中游离的Ca2＋浓度较低，Ca2＋进入液泡属于低浓度到高浓度，故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正确。一种载体蛋白只能适合与一种或一类离子或分子结合，具有专一性，CAX可以同时运输Ca2＋和H＋，CAX具有专一性，B错误。题干信息“为应对环境胁迫信号，机体能通过Ca2＋转运系统使细胞质中游离Ca2＋浓度迅速升高”可知，Ca2＋可以进出液泡，这有助于拟南芥细胞维持正常的功能，C正确。载体蛋白转运物质时会发生自身构象的改变，结合题干和题图可知，CAX属于转运蛋白中的载体蛋白，故H＋通过CAX进入细胞质的过程中，CAX的构象发生了改变，D正确。 考点二　影响物质跨膜运输的因素 1．影响物质跨膜运输因素的分析 (1)物质浓度 (2)氧气浓度 (3)温度 2．探究物质跨膜运输方式的实验设计思路 (1)探究是主动运输还是被动运输 (2)探究是自由扩散还是协助扩散 【链接高考】 1．(经典高考)动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率。(　√　) 2．(经典高考)加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率。(　×　) 3．(经典高考)物质通过脂质双分子层的扩散速率与其脂溶性有关。(　√　) 4．(2021·全国卷节选)细胞外的K＋可以通过载体蛋白逆浓度梯度进入植物的根细胞。在有呼吸抑制剂的条件下，根细胞对K＋的吸收速率降低，原因是_____________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 提示：K＋通过载体蛋白逆浓度梯度运输需要消耗能量，呼吸抑制剂使细胞呼吸作用产生的能量减少 考向一　借助物质跨膜运输的影响因素，考查模型构建与分析能力 1．下图显示了人体某细胞的细胞膜对葡萄糖的转运速率与细胞外葡萄糖浓度的关系。实线表示仅葡萄糖存在，虚线表示同时存在稳定浓度的半乳糖。据图推测，下列叙述正确的是(　　) 学生用书↓第50页 A．葡萄糖的转运速率与葡萄糖浓度持续呈正相关 B．葡萄糖的跨膜转运一定伴随着ATP的水解 C．半乳糖对葡萄糖的转运有抑制作用 D．转运葡萄糖的转运蛋白也可以转运半乳糖 答案：C 解析：由图可知，在一定的浓度范围内，葡萄糖的转运速率与葡萄糖浓度持续呈正相关，当达到一定浓度后，葡萄糖的转运速率受到了其他因素(如：转运蛋白)的限制，A错误；由题中信息可知，葡萄糖的跨膜转运不一定需要能量，即不一定伴随着ATP的水解，B错误；由曲线分析可知，仅存在葡萄糖的情况比同时存在一定浓度的半乳糖时葡萄糖的转运速率高，所以半乳糖对葡萄糖的转运具有抑制的作用，C正确；转运蛋白具有专一性，且根据“半乳糖的浓度稳定”可知，转运葡萄糖的转运蛋白不能转运半乳糖，D错误。 2．(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的速率不再增加，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，判断的依据是____________________________。 (4)据图可知，在农业生产中，为促进农作物根对NO的吸收利用，可以采取的措施是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________(答出1点即可)。 答案：(1)NO进入根细胞的速率与O2浓度有关 (2)(作物乙根细胞的)细胞膜上运输NO的载体蛋白的数量有限　(3)作物甲在NO最大吸收速率时，对应的O2浓度及NO吸收速率均大于作物乙　(4)中耕松土(或促进根系进行有氧呼吸等) 解析：(1)由图可知，作物甲和作物乙的根细胞吸收NO的速率与O2浓度有关，说明NO运输过程中需要消耗能量，据此判断，NO进入根细胞的运输方式为主动运输。(2)根细胞吸收NO的运输方式为主动运输，需要载体蛋白的协助，并且需要消耗能量，当O2浓度大于a时，作物乙吸收NO的速率不再增加，其原因是载体蛋白的数量有限。(3)作物甲和作物乙各自在NO最大吸收速率时，作物甲对应的O2浓度及NO最大吸收速率大于作物乙，因此可推测出作物甲根细胞的呼吸速率大于作物乙。(4)农田适时松土有利于根系的有氧呼吸，而农作物根细胞对NO的吸收方式为主动运输，根系的有氧呼吸增强有利于主动运输所需能量的供应。 考向二　围绕探究物质跨膜运输的方式，考查实验探究能力 3．某生物兴趣小组选用生理状况相同的柽柳根，一定浓度的X溶液，X载体蛋白抑制剂和呼吸酶抑制剂进行了如下三组实验(每组均选用了6条柽柳根)，以探究柽柳根对X的吸收方式。下列分析错误的是(　　) 甲组 柽柳根＋X溶液→一段时间后测定溶液中的X浓度，计算出X的吸收速率 乙组 柽柳根＋X溶液＋X载体蛋白抑制剂→一段时间后测定溶液中的X浓度，计算出X的吸收速率 丙组 柽柳根＋X溶液＋呼吸酶抑制剂→一段时间后测定溶液中的X浓度，计算出X的吸收速率 A.甲组为对照组，仅分析甲组的实验结果不能确定柽柳根对X的吸收方式 B．若乙组中X的吸收速率比甲组的低，说明X被吸收的方式为协助扩散 C．若丙组中X的吸收速率与甲组的相等，说明X被吸收的方式为被动运输 D．若乙、丙两组中X的吸收速率均比甲组的低，说明X被吸收的方式为主动运输 答案：B 解析：甲组用柽柳根＋X溶液，属于自然状态下的处理，属于对照组，仅分析甲组的实验结果不能确定柽柳根对X的吸收方式，A正确；乙组施用X载体蛋白抑制剂，若乙组中X的吸收速率比甲组的低，说明X被吸收的方式为协助扩散或主动运输，B错误；若丙组中X的吸收速率与甲组的相等，说明根部吸收X不消耗能量，即是通过被动运输吸收的，C正确；若乙、丙两组中X的吸收速率小于甲组的，说明根部吸收X既需要载体，也消耗能量，故是通过主动运输吸收的，D正确。 链接新情境命题7 机械敏感性离子通道　 大电导机械敏感性离子通道(MscL)是细菌上的一种机械敏感性离子通道，起到紧急释放阀门的作用。在不同pH环境下，pH调控化合物会表现出不同的带电性质：带正电荷、带负电荷或不带电荷。将这些化合物修饰在MscL蛋白的某种突变体上，当pH调控化合物不带电荷时，并不影响孔道区疏水性，MscL保持关闭，而当pH调控化合物带电荷时，孔道区变得亲水，使MscL开放。这样通过改变周围环境的pH就可改变孔道区的亲疏水性，从而调控MscL通道的开放与关闭。 角度一　结合基本知识，转化题干信息 (1)细菌中合成MscL涉及的细胞器有_______________________________________________； 学生用书↓第51页 从结构上分析，pH调节MscL的打开和关闭是通过改变MscL的__________实现，且该过程__________(填“可逆”或“不可逆”)。 (2)不同波长的光也能调控MscL的开闭，其作用机理与pH调控的机理类似。请推测不同波长的光对MscL调控的机理为________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 角度二　利用信息，设计实验 　(3)某生物兴趣小组欲探究使大肠杆菌上MscL开放程度最大的pH值，请设计实验并预期实验结论： 实验基本操作思路：______________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； 预期实验结论：________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)核糖体　空间结构　可逆　(2)不同波长的光照可控制物质的带电性质，从而通过影响MscL通道的亲疏水性来控制其开放与关闭　(3)配制一系列不同pH值的细菌培养液，将大肠杆菌分别置于不同pH值培养液中，一段时间后分别检测并比较各组培养液中离子的吸收情况　培养液中离子减少最多那组对应的pH即为使大肠杆菌上MscL开放程度最大的pH 解析：(1)大电导机械敏感性离子通道(MscL)的化学本质是蛋白质，核糖体是合成蛋白质的场所，据此可知细菌中合成MscL涉及的细胞器为核糖体；根据结构与功能相适应的原理推测，pH调节MscL的打开和关闭是通过改变MscL的空间结构来实现的，且该过程是可逆的。(2)不同波长的光也能调控MscL的开闭，其作用机理与pH调控的机理类似。题中显示，在不同pH环境下，pH调控化合物会表现出不同的带电性质：带正电荷、带负电荷或不带电荷，据此可推测不同波长的光照可通过控制物质的带电性质，从而通过影响MscL通道的亲疏水性来控制其开放与关闭，进而影响物质的转运。(3)本实验的目的是探究使大肠杆菌上MscL开放程度最大的pH值，据此可知本实验的自变量是不同pH的变化，因变量是MscL开放程度的变化(呈现方式是离子的转运速率)，因此实验思路为：配制一系列不同pH值的细菌培养液，将大肠杆菌分别置于不同pH值培养液中，一段时间后分别检测并比较各组培养液中离子的吸收情况；实验结果应该为：培养液中离子减少最多那组对应的pH即为使大肠杆菌上MscL开放程度最大的pH。 重温高考　典题演练 1．(2023·全国甲卷)物质输入和输出细胞都需要经过细胞膜。下列有关人体内物质跨膜运输的叙述，正确的是(　　) A．乙醇是有机物，不能通过自由扩散方式跨膜进入细胞 B．血浆中的K＋进入红细胞时需要载体蛋白并消耗ATP C．抗体在浆细胞内合成时消耗能量，其分泌过程不耗能 D．葡萄糖可通过主动运输但不能通过协助扩散进入细胞 答案：B 解析：乙醇是具有一定脂溶性的有机物，能以自由扩散的方式进入细胞，A错误；血浆中的K＋进入红细胞的方式是主动运输，需要载体蛋白并消耗ATP，B正确；抗体是分泌蛋白，在浆细胞内合成时消耗能量，其分泌过程属于胞吐，胞吐也需要耗能，C错误；葡萄糖可通过主动运输进入小肠上皮细胞，也可通过协助扩散进入红细胞，其运输方式主要取决于细胞内外葡萄糖的浓度差，D错误。 2．(2023·湖北卷)心肌细胞上广泛存在Na＋-K＋泵和Na＋-Ca2＋交换体(转入Na＋的同时排出Ca2＋)，两者的工作模式如图所示。已知细胞质中钙离子浓度升高可引起心肌收缩。某种药物可以特异性阻断细胞膜上的Na＋-K＋泵。关于该药物对心肌细胞的作用，下列叙述正确的是(　　) A．心肌收缩力下降 B．细胞内液的钾离子浓度升高 C．动作电位期间钠离子的内流量减少 D．细胞膜上Na＋-Ca2＋交换体的活动加强 答案：C 解析：分析图形可知，Na＋-K＋泵的运输使膜外Na＋浓度高于膜内，而Na＋通过Na＋-Ca2＋交换体顺浓度梯度从膜外运输到膜内产生化学势能，Na＋-Ca2＋交换体利用该能量将Ca2＋从膜内逆浓度梯度运输到膜外，细胞质中Ca2＋浓度下降，若用某种药物阻断细胞膜上Na＋-K＋泵的作用，则会影响Ca2＋从膜内运输到膜外，导致细胞质中Ca2＋浓度升高，据题干信息可知，细胞质中Ca2＋浓度升高会导致心肌收缩力增强，A错误；阻断Na＋-K＋泵的作用，K＋从膜外到膜内的运输受阻，细胞内液的钾离子浓度下降，B错误；阻断Na＋-K＋泵的作用，Na＋从膜内到膜外的运输受阻，导致细胞外液与细胞质中的Na＋浓度差减小，因此动作电位期间Na＋的内流量减少，C正确；Na＋-Ca2＋交换体的活动与细胞内外Na＋的浓度差有关，阻断Na＋-K＋泵的作用会降低细胞内外Na＋的浓度差，Na＋-Ca2＋交换体的活动受抑制，D错误。 3．(2023·浙江1月选考)缬氨霉素是一种脂溶性抗生素，可结合在微生物的细胞膜上，将K＋运输到细胞外(如图所示)，降低细胞内外的K＋浓度差，使微生物无法维持细胞内离子的正常浓度而死亡。下列叙述正确的是(　　) A．缬氨霉素顺浓度梯度运输K＋到膜外 B．缬氨霉素为运输K＋提供ATP C．缬氨霉素运输K＋与质膜的结构无关 D．缬氨霉素可致噬菌体失去侵染能力 答案：A 解析：细胞内的K＋浓度高于细胞外，因此K＋被缬氨霉素运输到细胞外属于顺浓度梯度运输，A正确；K＋被缬氨霉素运输到细胞外的过程不需要消耗能量，B错误；缬氨霉素是一种脂溶性抗生素，它与K＋结合后可以穿过脂双层，因此缬氨霉素运输K＋与质膜的结构有关，C错误；噬菌体是病毒，没有细胞结构，缬氨霉素对它不起作用，D错误。 4．(2022·辽宁卷)水通道蛋白(AQP)是一类细胞膜通道蛋白。检测人唾液腺正常组织和水肿组织中3种AQP基因mRNA含量，发现AQP1和AQP3基因mRNA含量无变化，而水肿组织AQP5基因mRNA含量是正常组织的2.5倍。下列叙述正确的是(　　) A．人唾液腺正常组织细胞中AQP蛋白的氨基酸序列相同 B．AQP蛋白与水分子可逆结合，转运水进出细胞不需要消耗ATP C．检测结果表明，只有AQP5蛋白参与人唾液腺水肿的形成 D．正常组织与水肿组织的水转运速率不同，与AQP蛋白的数量有关 答案：D 解析：AQP基因有3种，AQP蛋白应该也有3种，因此人唾液腺正常组织细胞中AQP蛋白的氨基酸序列不相同，A错误；AQP蛋白是一类细胞膜通道蛋白，运输物质时不需要与水分子结合，B错误；由题干信息可知，AQP1和AQP3基因mRNA含量无变化，而水肿组织AQP5基因mRNA含量是正常组织的2.5倍，可知AQP5基因mRNA含量在水肿组织和正常组织有差异，但不能说明只有AQP5蛋白参与人唾液腺水肿的形成，C错误；AQP基因mRNA含量在水肿组织和正常组织有差异，故形成的AQP蛋白的数量有差异，导致正常组织与水肿组织的水转运速率不同，D正确。 学生用书↓第52页 主动运输的3种类型 1．ATP驱动泵型 2．协同转运型 3．光驱动泵型 1．(2023·山东卷)溶酶体膜上的H＋载体蛋白和Cl－/H＋转运蛋白都能运输H＋，溶酶体内H＋浓度由H＋载体蛋白维持，Cl－/H＋转运蛋白在H＋浓度梯度驱动下，运出H＋的同时把Cl－逆浓度梯度运入溶酶体。Cl－/H＋转运蛋白缺失突变体的细胞中，因Cl－转运受阻导致溶酶体内的吞噬物积累，严重时可导致溶酶体破裂。下列说法错误的是(　　) A．H＋进入溶酶体的方式属于主动运输 B．H＋载体蛋白失活可引起溶酶体内的吞噬物积累 C．该突变体的细胞中损伤和衰老的细胞器无法得到及时清除 D．溶酶体破裂后，释放到细胞质基质中的水解酶活性增强 答案：D 解析：Cl－/H＋转运蛋白在H＋浓度梯度驱动下，运出H＋的同时把Cl－逆浓度梯度运入溶酶体，说明H＋浓度在溶酶体内较高，因此H＋进入溶酶体为逆浓度运输，方式属于主动运输，A正确；溶酶体内H＋浓度由H＋载体蛋白维持，若H＋载体蛋白失活，溶酶体内pH改变导致溶酶体中酶活性降低，进而导致溶酶体内的吞噬物积累，B正确；Cl－/H＋转运蛋白缺失突变体的细胞中，因Cl－转运受阻导致溶酶体内的吞噬物积累，该突变体的细胞中损伤和衰老的细胞器无法得到及时清除，C正确；细胞质基质中的pH与溶酶体内不同，溶酶体破裂后，释放到细胞质基质中的水解酶可能失活，D错误。 2．(2022·山东卷)NO和NH是植物利用的主要无机氮源，NH的吸收由根细胞膜两侧的电位差驱动，NO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NH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(　　) A．NH通过AMTs进入细胞消耗的能量直接来自ATP B．NO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NO会加重铵毒 D．载体蛋白NRT1.1转运NO和H＋的速度与二者在膜外的浓度呈正相关 答案：B 解析：由题干信息可知，NH的吸收是由根细胞膜两侧的电位差驱动的，所以NH通过AMTs进入细胞消耗的能量不是直接来自ATP，A错误；由图上可以看到，NO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NO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NO，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NO属于主动运输，主动运输的速率与其浓度无必然关系，而运输H＋属于协助扩散，协助扩散的速率与离子浓度在一定范围内呈正相关，超过一定范围后不成比例，D错误。 学生用书↓第53页 3．(2023·铜仁二模)嗜盐细菌是一种厌氧菌，下图示为H＋进出细胞的过程图解；适宜光照下，细菌视紫红质吸收一个光量子后，改变其空间结构，将2个H＋由细胞内转运至细胞外；H＋在ATP合成酶的协助下进入细胞。下列叙述错误的是(　　) A．细菌通过视紫红质运输H＋过程所需能量来自光能 B．细菌通过视紫红质转运H＋时，视紫红质发生空间结构的改变 C．随着氧气浓度的增加，H＋运输速率加快，ATP的合成速率加快 D．ATP合酶具有物质运输和催化功能，将H＋势能转化为ATP中的化学能 答案：C 解析：细菌视紫红质吸收一个光量子后，改变其空间结构，将2个H＋由细胞内转运至细胞外，说明2个H＋运出细胞需要能量，并且来自光能，A正确；由“细菌视紫红质吸收一个光量子后，改变其空间结构，将2个H＋由细胞内转运至细胞外”，说明细菌通过视紫红质转运H＋时，视紫红质发生空间结构的改变，B正确；嗜盐细菌是一种厌氧菌，只进行无氧呼吸，故随着氧气浓度的增加不会影响ATP的合成速率，并且视紫红质转运H＋的能量来自于光能，C错误；由图可知，ATP合酶能转运H＋并且能催化合成ATP，能将H＋势能转化为ATP中的化学能，D正确。 4．(2023·武汉期末)协同转运是指转运一种溶质的载体又间接地推动其他物质主动转运过膜的过程。下图是植物细胞进行的一种协同转运，下列说法正确的是(　　) A．细胞膜外侧的H＋浓度低于细胞膜内侧 B．图中的质子泵只有转运H＋的作用 C．抑制ATP的合成不会影响蔗糖分子的吸收 D．质子泵在转运H＋时会发生构象的变化 答案：D 解析：由图可知，在质子泵的作用下，H＋消耗能量，逆浓度梯度运出细胞，故细胞膜外侧的H＋浓度高于细胞膜内侧，A错误；由图可知，质子泵可以转运H＋，同时，该过程伴随着ATP的水解，可知质子泵还可以催化ATP水解，B错误；抑制ATP的合成，会导致H＋运出细胞的过程受阻，而蔗糖分子的吸收依赖于细胞膜两侧的H＋浓度差，故抑制ATP的合成会影响蔗糖分子的吸收，C错误；质子泵在转运H＋时消耗能量，属于主动运输，故质子泵应属于载体蛋白，载体蛋白在转运物质时会发生构象的变化，D正确。 5．(2023·广东汕头二模)冰叶日中花(简称冰菜)是一种耐盐性极强的盐生植物，其茎、叶表面有盐囊细胞，如图表示盐囊细胞中3种离子的转运方式。下列说法正确的是(　　) A．冰菜可通过积累相关离子来提高细胞的吸水能力 B．CLC蛋白开放后H＋顺浓度梯度转运属于主动运输 C．图示过程中P型和V型ATP酶不具备转运蛋白的功能 D．NHX蛋白能转运H＋和Na＋两种离子说明其不具有特异性 答案：A 解析：由图可知，冰菜可通过积累相关离子来提高细胞液的浓度，从而提高细胞的吸水能力，A正确；CLC蛋白开放后，H＋顺浓度梯度转运属于协助运输，B错误；图示过程中P型和V型ATP酶都能转运H＋，具备转运蛋白的功能，C错误；NHX蛋白具有特异性，特异性针对一种或几种离子，D错误。 课时测评7　细胞的物质输入和输出 (时间：40分钟，满分：50分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) 一、选择题(每小题2分，共26分) 1．细胞膜将细胞与外界环境分隔开，细胞与外界环境进行物质交换必须经过细胞膜。下列有关物质出入细胞的叙述，正确的是(　　) A．K＋只能从低浓度一侧向高浓度一侧运输 B．神经细胞跨膜转运Na＋不一定消耗ATP C．在质壁分离过程中，植物细胞失水速率逐渐增大 D．只有大分子物质通过胞吐的方式出细胞 答案：B 解析：神经细胞形成静息电位时，K＋进行协助扩散，从高浓度一侧向低浓度一侧运输，A错误；神经细胞跨膜转运Na＋的方式有主动运输和被动运输两种，被动运输不消耗ATP，B正确；在质壁分离过程中，细胞失水，细胞液浓度逐渐变大，细胞内外浓度差变小，导致细胞失水速率逐渐减慢，C错误；小分子物质也可能通过胞吐的方式出细胞，如神经递质甘氨酸，D错误。 2．(2023·广东惠州期中)硝苯地平是一种常见的降压药，主要通过阻断动脉血管平滑肌细胞膜上的钙通道蛋白，抑制细胞外Ca2＋内流，从而导致血压降低。下列分析错误的是(　　) A．硝苯地平降压药能特异性作用于钙通道蛋白 B．Ca2＋与钙通道蛋白的特殊结构位点相结合而进入细胞 C．Ca2＋通过钙通道的“动力”来源于膜两侧该离子的浓度差 D．钙通道蛋白属于转运蛋白，转运Ca2＋时自身构象并不改变 答案：B 解析：分析题意，硝苯地平降压药属于钙通道阻滞剂，说明能特异性作用于钙通道蛋白，A正确；细胞外Ca2＋内流通过钙通道，物质通过通道蛋白运输时不需要与通道蛋白结合，B错误；Ca2＋通过钙通道属于协助扩散，其“动力”来源于膜两侧该离子的浓度差，C正确；钙通道蛋白属于转运蛋白，转运Ca2＋时，自身构象不发生改变，D正确。 3．(2023·广东深圳二模)质子泵是一种跨膜蛋白，其中的V型泵能逆浓度梯度转运H＋；F型泵能顺浓度梯度转运H＋，并利用其释放的能量合成ATP，所以F型泵也叫ATP合酶。下列叙述正确的是(　　) A．质子泵逆浓度转运H＋通过膜属于协助扩散 B．质子泵在逆浓度泵出H＋时造成膜两侧的pH趋向相同 C．叶绿体类囊体膜和线粒体内膜上不存在F型质子泵 D．F型质子泵兼具载体的运输功能和酶的催化功能 答案：D 解析：质子泵逆浓度转运H＋通过膜属于主动运输，A错误；质子泵在逆浓度泵出H＋时造成膜两侧的pH差别变大，B错误；叶绿体类囊体膜和线粒体内膜上存在F型质子泵，用于合成ATP，C错误；F型泵能顺浓度梯度转运H＋，并利用其释放的能量合成ATP，所以F型质子泵兼具载体的运输功能和酶的催化功能，D正确。 4．(2023·山东东营期末)当细胞向前迁移时，在细胞后会产生一个囊泡状细胞结构，该细胞结构称为迁移体，胞内物质可通过迁移体释放到胞外。下列叙述错误的是(　　) A．迁移体释放过程依赖于生物膜的流动性 B．迁移体释放过程属于主动运输 C．迁移体膜的基本支架为磷脂双分子层 D．可通过密度梯度离心法对迁移体进行纯化 答案：B 解析：迁移体的释放过程属于胞吐，依赖于生物膜的流动性，A正确，B错误；迁移体膜属于细胞膜上的一小部分，其基本支架为磷脂双分子层，C正确；密度梯度离心法为较为精细的分离方法，可分离不同分子量大小的物质，因此可以通过密度梯度离心法对迁移体进行纯化，D正确。 5. (2023·广东揭阳期中)右图是物质甲跨膜运输过程的示意图，乙表示的是细胞膜上的某种蛋白质。以下相关的叙述中，正确的是(　　) A．甲表示的物质可能是维生素D分子 B．乙表示通道蛋白，发挥作用时不需与甲结合 C．乙蛋白在上述过程中只有运输功能 D．细胞主要通过图示过程吸收所需的物质 答案：D 解析：维生素D分子为脂质分子，进出细胞的方式为自由扩散，而物质甲的运输消耗ATP，为主动运输，A错误；物质甲的运输消耗ATP，为主动运输，故乙表示载体蛋白，发挥作用时需与甲结合，B错误；乙蛋白在上述过程中有运输功能和催化ATP水解的功能，C错误；物质甲的运输消耗ATP，为主动运输，细胞主要通过图示过程吸收所需的物质(主动的有选择的吸收所需的物质)，D正确。 6．(2023·广东联考)晶状体上皮细胞内的K＋浓度高于细胞外，而Cl－浓度低于细胞外。该细胞膜上存在KCC蛋白，能参与细胞容积环节，以维持细胞体积的相对稳定。KCC蛋白发挥作用时会将K＋和Cl－同时排出细胞外，其过程如图所示。下列说法正确的是(　　) A．KCC蛋白发挥作用时，有利于细胞体积的增大 B．细胞处于低渗溶液时，KCC蛋白的作用会增强 C．KCC运输K＋和Cl－的方式都属于协助扩散 D．外界K＋浓度下降会抑制KCC对Cl－的运输 答案：B 解析：根据题意分析，KCC蛋白会促进K＋和Cl－的排出，因此会降低细胞内液的渗透压，导致细胞失水，因此不利于细胞体积的增大，A错误；细胞处于低渗透压溶液中，KCC蛋白的作用会增强，以降低细胞内液的渗透压，防止细胞过度吸水而导致膨胀，B正确；KCC运输K＋的方式为协助扩散(顺浓度梯度，需要载体蛋白的协助，不消化能量)，运输Cl－的方式属于主动运输(逆浓度梯度运输，需要载体蛋白的协助，K＋外流的电化学梯度为其运输提供能量)，C错误；外界K＋浓度下降会增大膜两侧K＋的浓度差，从而为Cl－的运输提供更多的动力，从而会促进Cl－的运输，D错误。 7．(2024·广东惠州模拟)胞吞包括吞噬、胞饮和受体介导的胞吞三种(如下图所示)类型，下列说法错误的是(　　) A．胞吞既可以为细胞获取营养物质，也可以参与细胞间的信息交流 B．三种类型胞吞中小泡的形成依赖于细胞骨架并体现了细胞膜的选择透过性 C．三种类型胞吞都需要消耗能量且受体介导的胞吞专一性最强 D．胆固醇受体蛋白缺陷会导致血液中胆固醇浓度升高而患高胆固醇血症 答案：B 解析：由图可知，大分子物质与受体结合时首先需要经过识别作用，胞吞的吞噬可以从外界获取食物，故胞吞既可以为细胞获取营养物质，也可以参与细胞间的信息交流，A正确；由图示知三种类型胞吞中小泡的形成，以膜的流动性为基础，但不能体现膜的选择透过性，B错误；胞吞过程需要消耗细胞呼吸产生的ATP，且受体具有特异性，故受体介导的胞吞专一性最强，C正确；胆固醇受体蛋白缺陷，则无法进行受体介导的胞吞过程，会导致血液中胆固醇浓度升高而患高胆固醇血症，D正确。 8．(2023·安徽淮北一模)取生理状态相同的笮草嫩叶若干，等量放置在不同浓度的物质X溶液中，测定笮草嫩叶细胞吸收物质X的速率，实验结果如下表所示。下列解释最合理的是(　　) 物质X溶液的浓度 未通入空气组的吸收速率 通入空气组的吸收速率 30 mmol·L－1 3 mmol/min 3 mmol/min 50 mmol·L－1 3 mmol/min 3 mmol/min A. 笮草细胞吸收物质X的方式为自由扩散 B．笮草细胞吸收物质X为消耗ATP的主动运输 C．笮草细胞吸收物质X需要转运蛋白参与 D．温度不影响笮草细胞对物质X的吸收速率 答案：C 解析：据表数据可知，物质X浓度不同，吸收速率相同，可以排除自由扩散，A不合理；有无氧气，吸收速率相同，说明M的吸收过程不需能量，说明不是主动运输或胞吞，B不合理；温度影响细胞膜的流动性，进而影响对物质X的吸收，D不合理；M的吸收过程不是主动运输或胞吞，也不是自由扩散，说明只能是协助扩散，协助扩散需要转运蛋白的参与，C正确。 9．(2023·广东中山联考)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 答案：A 解析：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侧属于内环境；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由低浓度运输到高浓度属于主动运输，C错误。ADP含量很少，不会大量积累，D错误。 10．氰化物是一种剧毒物质，其通过抑制[H]与O2的结合，使得组织细胞不能利用O2而陷入窒息。如图为研究植物根尖吸收K＋的相关实验。据图分析，下列有关叙述错误的是(　　) A．通过实验甲可以判断植物根尖细胞吸收K＋属于主动运输 B．实验甲中4 h后O2消耗速率下降可能与细胞外K＋浓度降低有关 C．实验乙中4 h后吸收K＋的能量可能来自无氧呼吸 D．实验乙加入氰化物后，可能是通过抑制载体蛋白的活性来减少O2的吸收量 答案：D 解析：由实验甲可知，加入KCl后，O2的消耗速率增加，说明植物根尖细胞吸收K＋需要消耗能量，属于主动运输，A正确；实验甲中4 h后O2消耗速率下降可能与细胞外K＋浓度降低有关，吸收的K＋减少，耗氧速率降低，B正确；氰化物是一种剧毒物质，其通过抑制[H]与O2的结合，抑制有氧呼吸，则实验乙中4 h后吸收K＋的能量可能来自无氧呼吸，C正确；氰化物的作用机理是抑制[H]与O2的结合，影响能量供应，可能是抑制酶的活性，而不是抑制载体蛋白的活性来减少O2的吸收量，D错误。 11．如图表示物质跨膜运输的两种方式。下列相关分析正确的是(　　) A．图中曲线①和曲线②可分别代表Na＋进、出神经细胞的方式 B．图中曲线①可代表哺乳动物成熟的红细胞吸收O2和呼吸作用产生的CO2排出的方式 C．图示若表示肾小管重吸收水的方式，通道蛋白的数量限制了曲线① a点后的转运速率 D．若曲线②代表碘进入甲状腺细胞的方式，该过程不需要ATP的参与 答案：B 解析：图中曲线①是自由扩散，曲线②是协助扩散或主动运输，Na＋进、出神经细胞的方式为协助扩散和主动运输，A错误；哺乳动物成熟的红细胞吸收O2，呼吸作用产生的CO2排出的方式都是自由扩散，可用①代表，B正确；肾小管重吸收水的方式为协助扩散，通道蛋白的数量有限，可能限制了曲线② a点后的转运速率，C错误；若曲线②代表碘进入甲状腺细胞的方式，为主动运输，该过程需要ATP的参与，D错误。 12．细胞表面的离子通道OR5由四个贯穿细胞膜的多肽亚基构成。四个亚基中间围成一个“孔径”。细胞外的气味分子丁香酚能与OR5特异性结合使其构象变化，此时OR5的孔径恰好允许阳离子顺浓度通过。OR5离子通道关闭(左)、打开(右)的结构如图所示。下列说法正确的是(　　) 注：图中5.3 A、9.2 A分别代表两种状态下孔径大小，A为长度单位；468、467分别为离子通道关闭和打开状态时孔径内表面氨基酸R基对应的编号。 A．467氨基酸的R基在离子通道打开时可能带正电荷 B．该离子通道同时具有受体和ATP水解酶的活性 C．该过程同时体现了细胞膜的流动性和选择透过性 D．探索调控通道蛋白的药物，可以治疗代谢疾病 答案：D 解析：467号氨基酸的R基构成孔径的内表面，此时允许阳离子通过，故可能带负电荷，A错误；OR5能与丁香酚结合，说明OR5具有受体活性，OR5对阳离子的运输为协助扩散，不需要能量，故无ATP水解酶的活性，B错误；该过程体现了细胞膜的选择透过性，通道蛋白空间构象发生改变，但并没有发生位置运动，故没有体现流动性，C错误；OR5受丁香酚的调控，可以调控阳离子的跨膜运输，可以治疗相关代谢疾病，D正确。 13．为了探究细胞吸收葡萄糖的条件，研究人员将兔的红细胞和肌肉细胞分别置于含有5.0%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，结果如下表所示。下列有关分析错误的是(　　) 组别 培养条件 红细胞 肌肉细胞 甲 不作任何处理 3.5% 2.5% 乙 加入细胞呼吸抑制剂 3.5% 4.9% 丙 加入葡萄糖载体抑制剂 5.0% 5.0% A. 实验中设置的甲组为对照组，自变量只有细胞种类一种 B．实验结果说明红细胞和肌肉细胞吸收葡萄糖的方式不相同 C．甲组和乙组的结果说明加入呼吸抑制剂对肌肉细胞的影响大于对红细胞的影响 D．甲组和丙组的结果说明加入葡萄糖载体抑制剂后，红细胞和肌肉细胞运输葡萄糖的载体蛋白均会失活 答案：A 解析：实验中设置的甲组不作任何处理，作为空白对照组，对比甲、乙、丙组可知，自变量是培养条件和细胞种类，A错误。甲组与丙组比较，自变量为是否加入葡萄糖载体抑制剂，结果说明肌肉细胞和红细胞吸收葡萄糖均需要蛋白质协助；乙组与甲组比较，自变量为是否加入有氧呼吸抑制剂，结果说明肌肉细胞吸收葡萄糖需要消耗能量，成熟红细胞吸收葡萄糖不需要消耗能量，因此肌肉细胞吸收葡萄糖的方式为主动运输，红细胞吸收葡萄糖的方式为协助扩散，B正确。甲组与丙组比较，结果显示丙组红细胞和肌肉细胞培养液中葡萄糖含量不变，说明加入葡萄糖载体抑制剂后，红细胞和肌肉细胞运输葡萄糖的载体蛋白均会失活，D正确。 二、非选择题(共24分) 14．(12分)(2024·如皋模拟)H＋-K＋-ATP酶位于胃壁细胞的细胞膜上，是一种质子泵。它通过自身的磷酸化与去磷酸化完成H＋/K＋跨膜转运，不断将胃壁细胞内的H＋运输到膜外胃腔中，从而促进胃酸的分泌。其作用机理如图所示，“＋”表示促进磷酸化。请据图回答下列问题。 (1)胃壁细胞内的H＋运输到膜外的方式属于________，该方式对于细胞生命活动的意义是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)图中的M1-R、H2-R、G-R属于膜上的________________，其与信号分子结合后，引起细胞内的一系列变化，这体现了细胞膜的________________________功能。 (3)胃蛋白酶的合成与分泌过程，需要具膜细胞器________________________的参与，其合成之后到分泌之前是________(填“耗能”或“不耗能”)的。 (4)H＋-K＋-ATP酶是一种ATP________(填“合成”或“水解”)酶，其除了具有催化作用外，还具有________________作用。一些化合物如SCH32651与H＋-K＋-ATP酶上的钾离子高亲和性部位作用，抑制酶的活性，从而起到治疗因胃酸分泌过多引起的胃溃疡，其原理是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)主动运输　保证细胞按照生命活动的需要，主动选择吸收所需的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质　(2)(特异性)受体　进行细胞间的信息交流　(3)内质网、高尔基体、线粒体　耗能　(4)水解　物质运输　抑制H＋-K＋-ATP酶的活性，抑制胃壁细胞内H＋运输到膜外胃腔中，减少胃酸的分泌量 解析：(1)题图分析：“H＋-K＋-ATP酶位于胃壁细胞，是质子泵的一种，它通过自身的磷酸化与去磷酸化完成H＋/K＋跨膜转运，不断将胃壁细胞内的H＋运输到膜外胃腔中”，胃腔中H＋的浓度高于胃壁细胞，由此可见，胃壁细胞内的H＋运输到细胞外是逆浓度梯度进行的，因此，该过程需要消耗ATP，同时还需要质子泵的转运，故胃壁细胞内的H＋运输到膜外的方式属于主动运输，主动运输的意义是：保证细胞按照生命活动的需要，主动选择吸收所需的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。(2)图中的M1-R、H2-R、G-R可以接受信号分子，说明图中的M1-R、H2-R、G-R属于膜上的(特异性)受体，其与信号分子结合后，引起细胞内的一系列变化，这体现了细胞膜的进行细胞间信息交流的功能。(3)胃蛋白酶属于分泌蛋白，在合成与分泌过程涉及到的细胞结构有：核糖体、内质网、高尔基体、囊泡、线粒体、细胞膜，其中需要的具膜细胞器有内质网、高尔基体、线粒体，其合成之后到分泌之前是耗能的。(4)根据图示H＋-K＋-ATP酶可以逆浓度转运H＋和K＋，需要ATP水解提供能量，所以H＋-K＋-ATP酶是一种ATP水解酶，起催化作用，还具有物质运输作用。H＋-K＋-ATP酶位于胃壁细胞的细胞膜上，是一种质子泵。它通过自身的磷酸化与去磷酸化完成H＋/K＋跨膜转运，不断将胃壁细胞内的H＋运输到膜外胃腔中，从而促进胃酸的分泌。一些化合物如SCH32651与H＋-K＋-ATP酶上的钾离子高亲和性部位作用，抑制酶的活性，抑制胃壁细胞内H＋运输到膜外胃腔中，减少胃酸的分泌量。 15．(12分)(2024·广东东莞模拟)科学研究发现，细胞进行主动运输主要以几种方式进行：①偶联转运蛋白：把一种物质穿过膜的上坡转运与另一种物质的下坡转运相偶联。②ATP驱动泵：把上坡转运与ATP的水解相偶联。③光驱动泵：主要在细菌中发现，能把上坡转运与光能的输入相偶联(如图1所示，图中a、b、c代表主动运输的三种类型，■、▲、○代表主动运输的离子或小分子)。葡萄糖是细胞的主要能源物质，其进出小肠上皮细胞的运输方式如图2所示。回答下列问题。 (1)在小肠腔面，细胞膜上的蛋白S有两种结合位点：一种与Na＋结合，一种与葡萄糖结合。当蛋白S将Na＋顺浓度梯度运输进入上皮细胞时，葡萄糖与Na＋相伴随也进入细胞。小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式是图1中________(填“a”、“b”或“c”)类型的主动运输，葡萄糖进入小肠上皮细胞的能量来源是________________________________________________。 (2)小肠基膜上Na＋-K＋泵由α、β两个亚基组成，α亚基上既有Na＋、K＋的结合位点，又具有ATP水解酶的活性，据此分析图中Na＋-K＋泵的功能是______________________________。 (3)最新研究表明，若肠腔葡萄糖浓度较高，葡萄糖主要通过载体蛋白(GLUT2)的协助通过协助扩散的方式进入小肠上皮细胞。在协助扩散的同时，通过载体蛋白(SGLT1)的主动运输过程也在发生。但主动运输的载体(SGLT1)容易饱和，协助扩散吸收葡萄糖的速率比主动运输快数倍。请你利用甲(敲除了SGLT1载体蛋白基因的小肠上皮细胞)、乙(敲除了GLUT2载体蛋白基因的小肠上皮细胞)、丙(正常的小肠上皮细胞)三种细胞，验证上述研究结果，写出实验思路和分析结果。 实验思路：______________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 实验结果：______________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 则验证了上面的最新研究结果。 答案：(1)a　细胞膜两侧的Na＋浓度差形成的势能　(2)运输钠、钾离子和催化ATP水解　(3)将甲、乙、丙细胞分别置于相同的较高浓度的葡萄糖溶液中，其他条件相同且适宜，培养一段时间后，检测培养液中葡萄糖浓度　若甲组培养液中葡萄糖浓度小于乙组，甲组培养液中葡萄糖浓度大于丙组 解析：(1)当蛋白S将Na＋顺浓度梯度运输进入上皮细胞时，葡萄糖与Na＋相伴随也进入细胞，葡萄糖进入小肠上皮细胞的方式为偶联转运蛋白参与的主动运输，类似于图1中的a过程。该过程中，葡萄糖主动运输所需的能量来自于细胞膜内外两侧的Na＋浓度差形成的势能。(2)根据Na＋-K＋泵上既有Na＋、K＋的结合位点，又具有ATP水解酶的活性可知，Na＋-K＋泵可以参与钠、钾离子的运输，也可以催化ATP的水解。(3)要验证当肠腔葡萄糖浓度较高时，葡萄糖既可以通过主动运输又可以通过协助扩散进入小肠上皮细胞，且协助扩散的速度更快，则实验的自变量应该是设置不同的运输方式，各组均创造相同的高浓度葡萄糖环境，比较各组葡萄糖的吸收速率。如甲组敲除了SGLT1载体蛋白基因的小肠上皮细胞只能进行协助扩散，乙组敲除了GLUT2载体蛋白基因的小肠上皮细胞只能进行主动运输，丙组正常的小肠上皮细胞可以同时进行主动运输和协助扩散。故实验思路：将甲、乙、丙三组细胞分别置于相同浓度的高浓度葡萄糖溶液中，培养一段时间，其他条件相同且适宜，并检测培养液中葡萄糖的浓度。实验结果：丙组同时进行主动运输和协助扩散，葡萄糖的吸收速率最快，故培养液中葡萄糖的浓度最小；由于协助扩散的速率大于主动运输，故乙组吸收葡萄糖的速率慢，培养液中葡萄糖的剩余量最多，浓度最大，即若丙组培养液中葡萄糖浓度小于甲组，甲组培养液中葡萄糖浓度小于乙组，则可证明上述观点正确。 学生用书↓第54页 学科网（北京）股份有限公司 $$