命题新情境一 ATP驱动泵、偶联协同转运蛋白、光驱动泵-【衡中学案】2025年高考生物二轮总复习学案

023 命题新情境一ATP驱动泵、偶联协同转运蛋白、光驱动泵 主动运输能量来源的不同方式 主动运输是由载体蛋白所介导的物质逆电化学梯度或浓度梯度进行跨膜转运的方式。根据能量来源的不 同，可以分为以下三种方式（如图）： ATP ADP+ 偶联转运蛋白 ATP驱动泵 光驱动泵 项目 转运方向 能量来源 举例 ATP驱动泵 逆浓度梯度 ATP Na-K泵、Ca泵H泵等 同时转运两种不同溶质。 ①动物细胞的细胞膜上，Na是常用的协 利用的能量储存在其 同转运离子，它的电化学梯度为另一种分 偶联转运蛋白 ·种离子或分子逆浓度梯 中的一种溶质的电化 子的主动运输提供驱动力。 度转运：另外一种或多种 学梯度中 2细菌、酵母菌和动物细胞，绝大多数主动 不同离子顺浓度梯度转运 运输靠H的电化学梯度来驱动 光驱动泵 逆浓度梯度 光能 细菌视紫红质等物质利用光能驱动H·的 转运 注意：ATP驱动系式主动运输又称原发性主动运输，电化学梯度驱动偶联转运蛋白等的主动运输又称继发性 主动运输。 】命题演练 1.(2024·扬州检测)研究发现，甘蔗叶肉细胞产生的蔗糖进入伴胞细胞有共质体途径和质外体途径，分别如图 中①②所示。下列叙述正确的是 叶肉细胞 伴胞细胞 ATP 莲糖巴蔗糖「同 ADP+Pi 向运输器 H'-ATP醇 旋糖 蔗糖 H 糖 质外体 放大 蔗糖②→蔗糖 A.质外体的pH因H·-ATP酶的运输作用而逐步降低 B.图中细胞间可通过途径①的通道进行信息交流 C.转运蛋白都含有相应分子或离子的结合部位 D.加入H·-ATP酶抑制剂不会影响蔗糖的运输速率 2.(2024·日照模拟)细菌视紫红质(bR)是嗜盐杆菌细胞膜上一种光能驱动的H·跨膜运输蛋白，经由bR形成 的H浓度梯度用于驱动ATP合成等活动（如图1所示），合成的ATP可用于同化CO2。利用破碎的嗜盐杆菌 细胞膜构建囊泡模型并对其进行光诱导，囊泡外溶液pH变化如图2所示。下列说法正确的是 () H'bR 10 光照 黑暗 图1 图2 时间 024 A.R在核糖体上合成后需经内质网、高尔基体加工 B.图示Na,K的转运及H·在bR处的转运均为逆浓度梯度运输 C.嗜盐杆菌为自养生物，合成ATP所需能量直接来源于光能 D.光照时嗜盐杆菌细胞质基质内pH上升，停止光照后胞外H浓度低于胞内 3.(2024·徐州模拟)质子泵是生物膜上特异性转运H的蛋 生 HDHDHHD ⑧F'⑧D 白质，对维持细胞局部环境以及能量代谢的正常进行起着物< 重要作用。研究发现，耐盐植物的液泡膜上的H·-ATPase 膜 H H 质子泵和Na'H·反向运输体系的活性随盐度升高而上调。 Na能够借助H电化学梯度进入液泡，以减少Na对细胞 ATP ADP+Pi ADP+Pi RTP 质基质的伤害。如图是常见的两种质子泵。下列说法错误 V型质子泵 F型质子系 的是 () A.两种质子泵既有运输功能也有催化功能 B.V型质子泵转运H+的方式为主动运输 C.耐盐植物通过F型质子泵来维持细胞质基质内的低Na水平 D.耐盐植物根尖细胞中，F型质子泵分布在线粒体内膜上 4,(2024·蚌埠模拟)胃黏膜上皮细胞的细胞膜上存在的H°-K-ATP酶是一种质子泵，它能催化ATP水解， 在将细胞外的K泵入细胞内的同时，也将细胞内的H·泵出，从而维持胃液的酸性环境。下列叙述正确的是 () A.该质子泵可同时运输H”和K,不具有选择性 B.该质子泵是具有催化和运输功能的通道蛋白 C.胃酸过量分泌时可用质子泵抑制剂进行调控 D.K·和H进出细胞时质子泵结构不会发生改变 5.(2024·常州模拟)科学研究发现，细胞进行主动运输主要与三种膜蛋白密不可分：一是ATP驱动泵，把逆浓度 转运与ATP的水解相偶联；二是偶联转运蛋白，把一种物质穿过膜的转运与另一种物质的顺浓度转运相偶联； 三是光驱动泵，主要在细菌中发现，能把逆浓度转运与光能的输人相偶联。如图1所示，图中a、b、c代表主动 运输的三种类型.■、▲、O代表主动运输的离子或小分子。回答下列问题： Na Q小肠上皮 木条 重好相 图 图2 (1)分析图1所示的细胞膜结构， (填“P”或“Q”)侧为细胞外。 (2)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N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 名 (填“a”“b”或“©”)类型的主动运输，葡萄糖进入小肠上皮细胞的能量来源是 (3)小肠基膜上Na·-K泵由a,B两个亚基组成，a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2中Na-K泵的功能是 温馨提示：复习至此，诗做练案[1]能在磷脂双子层间移动，该过程与质膜具有一定的流动性这 能被COPⅡ粪泡包裹.B正确：分析题图可知，COPI粪泡来自 一结构特点有关，C错误：噬菌体没有细胞结构，故缬氨霉素 高尔基休，且CDPI囊泡介导蛋白质的回收，可推测高尔基体 不会影响噬菌体的侵染能力，D错误。故选A 能识别出错误折叠的蛋白质，C正确：在囊泡运输中，高尔基 例8.(1)主动运输需要呼吸作用提供能量，O,浓度小于a点，根 体起着交通枢纽的作用，D错误。 细胞对NO,的吸收速率与O,浓度呈正相关 4.ATAP剪切因子可能是一种限制酶，能将DNA切成片段，A (2)主动运输需要载体蛋白，此时载体蛋白数量达到饱和 错误：EV作为细胞外囊泡，可以游走在血液中，其中含有端 (3)甲的NO,最大吸收速率大于乙，甲需要能量多.消耗O,多 粒，因此可以从血液中获得端粒囊泡，作为药物或疫苗的载 (4)定期松土 体，B正确：该研究发现的新机制表明端粒囊泡中还携带了帮 【解析】(1)由图可知，当氧气浓度小于，点时，随着O浓度 助端粒与T细胞染色体末端德合的R51币组因子，可见有 的增加，根细胞对NO的吸收速率也增加，说明根细胞吸收 望实现端粒的延长，延缓衰老，在延长人类寿命方面发挥作 NO需要能量的供应，为主动运输。(2)主动运榆需要能量 用，C正确：题中信息表明Ra51重组因子可以延长T细胞的 和战体蛋白，呼吸作用可以为主动透榆捉供能量，0，浓度大于 端粒，减缓T细胞的衰老，进而为延缓衰老提供思路，D正确。 a时作物乙吸收O的遥率不再增加，能量不再是限制因素，5，(1)溶酶体抗体 此时影响根细胞吸救NO,速率的因素是载体蛋白的数量，此 (2)囊泡上的蛋白质A与细胞膜上的蛋白质B特异性结合 时载体蛋白数量达到饱和。(3)由曲线图分析，当甲和乙根细 控制物质进出细胞和信息交流（或信息传递） 胞均达到最大的NO的吸收速率时，甲的NO:最大吸救速 (3)等量含Sedlin蛋白抑制剂的溶液a组细胞中3的放射 率大于乙，说明甲需要能量多，消耗O,多，甲根部细胞的呼吸 性低于b组细胞中③的放射性，且a组细胞中④的放射性高 速率大于作物乙。(4)在农业生产中，为了促进根细胞对矿质 于b组细胞中④的放射性 4 元素的吸收，需要定期松土，增加土壤中的含氧量，促进根细 【解析】(1)囊泡Y内“货物”为水解酶，由此推洲结构⑤可 胞的有氧呼吸，为主动运榆吸收矿质元素捉供能量 能是溶酶体。若该细胞为浆细胞，则乙图中的细胞“货物”最 热点情境直击高考方向 可能是抗体。(2)乙图中的震泡能精痛地将细胞“货物”运送 命题热点一 并分汝到细胞外，据图推测其原因是震泡上的蛋白A与闻胞 1.C根据题干信息可以得出结论，高尔基体产生的囊泡将错误 膜上的蛋白B特异性结合（成识别）：此过程说明了细胞膜具 转运到高尔基体的蛋白质运回内质网，即这些蛋白质不应该 有控制物质进出细胞和信息交流（或信息传递）的功能。(3) 运输至高尔基体，面而消化酶和抗体属于分泌蛋白，需要运输至 为验证Slin蛋白的作用机制，a组为对照组，注射适量生理 高尔基体并运送至细胞外，所以消化酶和抗体不属于该类蛋 盐水，b组为实验组，应该抑制Sin蛋白的产生，所以注射等 白，A正确：细胞通过囊泡运输需要消耗ATP,B正确：根据题 量的含Sedlin蛋白抑制剂的溶液。因变量为细胞中的放射 干信息“S受体特异性识别并结合含有短肽序列RS的蛋白 性，因此应该用放射性检测仪对前胞中③（内质网）和④（高 质”及“RS受体与RS的结合能力随H升高而减弱”，如果高 尔基体)的放射性进行检测。若a组细胞中③（内质网）的放 尔基体内RS受休所在区域的pH比内质网的pH高，则结合 射性低于组胞中③（内质网）的放射性，且a组细胞中④ 能力减弱，可以推测高尔基体内S受体所在区域的H比内 (高尔基体)的放射性高于b组细胞中④（高尔基体）的放射 质网的pH低，C错误：通过题干信息“S受体特异性识别并 性，则可证明Sedlin蛋白在3（内质网）到④（高尔基体）的素 结合含有短肽序列S的蛋白质，以出芽的形式形成粪泡，通 泡运输过程中发挥着重要作用。 过囊泡运输的方式将错误转运到高尔基体的该类蛋白运回内命题新情境一 质网并释放”，可以得出结论，如果S功能缺失，则高尔基体 L.BH在H一AP酶的作用下运出细胞，但会在糖一H 不能将错误的蛋白质运回内质网，因此会使高尔基体内该类 同向运输器的作用下再进入细胞中，故质外体的pH是相对 蛋白的含量增加，D正确 稳定的状态，A错误：高等植物细胞间可以形成通道，细胞间 2.B利用COPI包被囊泡将驻留蛋白运输回内质网，胰岛细胞 可通过通道（途径①）进行信总交流，B正确：载体蛋白只容许 分泌的胰岛素，胰高血糖素是分泌蛋白，不是驻留蛋白，A正 与自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且每次转运时 确：内质网驻留蛋白利用COPI包被囊泡运输回内质网消耗 都会发生自身构象的改变，通道蛋白只容许与自身边道的直 能量，B错误：内质网驻留蛋白的一端有一段回收信号序列， 径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过，不需 高尔基体特定引区域的受体蛋白会识别这些回收信号序列，在 要结合，C错误：加人H·-AP酶抑削剂会影响H·运出细 细胞物质运输中，各类小泡和细胞器可沿着细胞骨架定向转 胞，进而影响细胞对蔗糖的吸收，D错误。 运，所以COPI包被冀泡运输过程需要信号分子的识别及细2.B嗜盐杆菌是原核生物，无内质网，高尔基体，A错误。图示 胞骨梁的参与，C正确：COPI包被囊泡将内质网驻留蛋白运： Na、K·的转运由日·浓度梯度驱动、H·转运蛋白转运，为逆 回内质网，体现了生物膜的流动性，D正确 浓度梯度的主动运输：H'在R处的转运由光能驱动，也为逆 3.D核糖体是“生产蛋白质的机器”，分泌蛋白、膜蛋白都是在 浓度梯度的主动运输，B正确。由图1可知，璃盐杆菌细胞膜 核糖体上合成的，A正确：结合题干“正确折叠组装的分泌蛋 上的视紫红质能吸收光能，但ATP的合成是由H浓度梯度 白、膜蛋白被选择性地捕获到COPⅡ囊泡中”可推测.COPⅡ 那动的，不是直接由光能驱动的，C错误。由图2可知，光照 囊泡上可能存在识别分泌蛋白的受体，使得分泌蛋白、膜蛋白： 时H通过视紫红质运出质膜，可导致嗜盐杆菌细胞质基质内 322 日浓度降低，p日上升：停止光照后胞外H”通过协助扩散进10.提示：×可以通过澄清石灰水的浑浊程度判断C0,产生量 人细胞内，胞外H浓度降低，但不会低于胞内的日·浓度，D 的多少。 错误。 :11,提示：×水光解发生于叶绿体的类囊体薄膜上。 3.C两种质子朵慨能运输H',还能催化ATP的合成域分解，所12.提示：V 以两种质子泵既有运输功能也有催化功能，A正确：V型质子13.提示：√ 泵水解ATP消耗能量将H'进行逆浓度运输，则转运H的方14.提示：×弱光条件下如果光合作用速率小于呼吸作用速 式为主动运输，B正确：耐盐植物的液泡膜上的H·-ATPe质 率，也不会有0释放。 子泵和NaH'反向运输休系的活性随盐度升高而上调。Na'15,提示：×在光补偿点时，植物的总（实际）光合速率等于呼 能够借助H·电化学梯度进入液泡，以减少Na对细胞质基质 吸達率。 的伤害，所以耐盐植物通过V型和F型质子乘来维持细胞质基I6.提示：×加入NHC0,溶液的目的是为叶肉细胞捉供C02。 质内的低Na'水平，C错误：耐盐植物根尖细胞中，F型质子泵17.提示：×阴生植物和阳生植物光合作用强度都是在一定范 分布在线粒体内膜上，催化AP的合成，D正确。 国内随光黑强度增强而增强 4.C该质子泵可同时运输H和K·,但不能运输其他物质，因18.提示：V 此具有选择性，A错误：该质子泵能催化ATP水解，也能运输19.提示：V H和K·,因此是具有催化和运输功能的载体蛋白，B错误：20.提示：×缺水会导致气孔开度变小，进而影响C0,的吸收， 该质子泵能将细胞内的H泵出，使胃酸增加，因此胃酸过量 从而影响暗反应的进行。 分泌时可用质子泵抑制剂进行调控，C正确：K和H'进出细 深挖教材练习长句描述 胞时，会与H·-K-ATP硝结合，导致质子泵结构发生改 1.因为蛋白南本身也是蛋白质，所以不能选用双缩脲试剂鉴定 变，D错误。 :2.吸能反应一般与AP水解的反应相联系，由ATP水解提供能 5.(1)P(2)a细胞膜内外两侧的Na·浓度差形成的势能 量；放能反应一般与ATP的合成相联系，释放的能量储存在 (3)运输Na·,K·和催化ATP水解 AP中。也就是说，能量通过ATP分子在吸能反应和放能反 【解析】(1)根据P侧含有糖蛋白可知，P为细胞外侧。(2) 应之间流通 当蛋白S将八顺浓度梯度运槍进入上皮细胞时，葡萄糖伴 3,溶菌酶能够溶解细南的细胞壁，杀死细菌 随N也进入细胞，葡萄糖进入小肠上皮细胞的方式为偶联 :4.松土能促进植物根细胞的细胞呼吸，促进根对土壤中矿质元 转运蛋白参与的主动运输，类似图1中的a过程。该过程中， 素的吸收 萄萄檐主动运输所需的能量来自细胞膜内外两侧的N'浓度 5.细跑呼吸过程产生的NAD州义叫还原型铺醇I,光合作用暗 差形成的势能。(3)根据Na'-K系的《亚基上既有Na'、 反应需要的是还原型辅酶Ⅱ(NADP阳)，它们是两种不同的 K的结合位点，又具有ATP水解醉的活性可知，Na'一K'系 物质 可以参与Na、K的运输，也可以催化ATP的水解。 6.葡萄糖也能与酸性币铬酸钾反应发生颜色变化 专题二细胞的物质和能量代谢 7.将土壤中的氨(NH,)氧化成亚硝酸(HNO,),进而将亚硝酸氧 融会贯通构建知识网络 化成硝酸(HNO,)将二氧化碳和水合成糖类 8.三棱镜将光分为七色光，叶绿体色素提取液主要吸收红光和 ①高效性②显著降低活化能 3C.H、O、N、P 蓝紫光，故先透过三棱镜，再通过叶绿休色素提取液后照射到 ④0m,+L0(ao)+0, 水绵临时装片上的光中红光和蓝紫光较弱，水绵不同部位的 ⑤叶绿休基质⑥C,的还原⑦细胞质基质⑧细胞质基质 光合作用强度相差不大，产生氧气的量大致相同，因此水绵周 概念辨析 筛查知识漏洞 围需氧细菌分布无显著差别 1.提示：V 重难盘查突破核心考点 2.提示：×ATP中含2个特球化学键。 核心考点 3.提示：×ADP转化为AP只发生在细胞质中，细胞质是细例1.D一般来说，酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物， 胞代谢的主要场所，周此ATP转化为ADP主要发生在细胞 但其作用的反应物不一定是有机物，如过氧化氢酶作用的反 质中。 应物过氧化氢就是无机物，A错误；胃蛋白酵应在酸性，低温 4.提示：×吸能反应一般与AP的水解反应相联系。 下保存，B错误；醋酸杆菌是细菌，属于原核生物，不具有线粒 5.提示：V 体结构，C错误；成年牛、羊等草食类动物肠道中有可以分解 6提示：×如采条件适宜，酶在细胞内外均可发挥作用。 纤维素的微生物，所以从其肠道内容物中可以获得纤维索酶」 7.提示：×探究温度对唾液淀粉酶活性的影响时，可选择这三 D正确。故选D。 个温度进行实验，但是探究最适温度时，应当选择更小的温度例2.B由表可知，C5具有催化纤维素类底物的活性，Ay3具 精度才能保证实验结果更加准确。 有催化褐藻酸类底物的活性，Ay3与C5催化功能不同， 8.提示：×乳酸菌的单吸作用中不产生二氧化碳 Ay3-Bi-CB与Ce5-Ay3-Bi-CB相比，当缺少Ce5后，就 9.提示：×根据教材中的光和色素吸收光谱可知，类胡萝卜素 不能催化纤维素类底物，当Ay3与C5同时存在时催化纤维 不吸收红光 素类底物的活性增强，所以Ay3与Ce5可能存在相互影响，A 323