专题04 物质进出细胞的方式-2025年高考生物考前复习专项必备

高考抢分04 物质进出细胞的方式 物质进出细胞是细胞代谢的基础，也是高中生物学科的重要知识点。在高考中，对这部分内容的考查频繁且形式多样。深入研究高考命题特点和规律，有助于帮助学生更好地掌握这一知识点，在高考中取得优异成绩。 一、高考命题分析 1.考点分布 跨膜运输方式：重点考查自由扩散、协助扩散和主动运输的特点、实例及影响因素，分值占比约为 40%。常结合具体的生理过程，如小肠上皮细胞对葡萄糖的吸收、神经细胞对离子的运输等进行考查。 生物膜的结构和功能：常与物质进出细胞的方式相结合考查，分值占比约为 30%。如通过探究膜的选择透过性实验，考查学生对生物膜结构和功能的理解。 渗透作用：包括渗透现象的分析、质壁分离和复原实验等，分值占比约为 20%。 胞吞和胞吐：考查相对较少，分值占比约为 10%，主要涉及胞吞和胞吐的过程、特点及与膜流动性的关系。 2.题型设置 选择题：多以文字描述、图表或图像的形式呈现，考查学生对基本概念和原理的理解和应用。例如，通过比较不同物质跨膜运输方式的特点，判断选项的正误。 非选择题：常结合实验探究、生理过程分析等形式，考查学生的综合运用能力和实验设计能力。如设计实验探究某种物质的跨膜运输方式。 3.命题角度 联系生活实际：以人体生理现象、疾病机理等为背景，考查物质进出细胞的相关知识。如糖尿病患者血糖浓度异常与葡萄糖跨膜运输的关系。 实验探究：通过设置实验情境，考查学生对实验原理、方法和结果分析的能力。如探究植物细胞在不同浓度溶液中的渗透作用。 综合考查：将物质进出细胞与其他知识点，如细胞呼吸、光合作用等相结合，考查学生的综合运用能力。 4.难度系数 整体难度适中，选择题难度系数一般在 0.6 - 0.8 之间，非选择题难度系数在 0.4 - 0.6 之间。但部分实验探究题和综合考查题难度较大，对学生的思维能力和知识迁移能力要求较高。 二、命题趋势预测 1.该命题点旨在考查考生对物质出入细胞的方式的理解，包括自由扩散、协助扩散、主 动运输和胞吞与胞吐。在高考命题中，立意主要有两种。一是直接考查考生对某种单一物质的运输方式和运输特点等基础知识的识记。二是考查考生对某一细胞或某种生物膜上多种物质的跨膜运输的辨析，旨在考查考生的 理解能力、逻辑推理能力和解决问题的能力。 2.题目情境的呈现形式多样化，或文字描述，或图像展示，或文字和图像混搭。高考题 目中涉及的细胞模型既包括动物细胞，也包括植物细胞。生物膜不仅限于细胞膜，还包括液泡 膜、溶酶体膜、内质网膜和高尔基体膜等多种细胞器膜。在这些膜上同时展示多种物质的运输 情况。该命题点的情境来源主要有两种。一是来自近期科研人员的物质转运的相关研究论文； 二是来自大学教材中的物质运输知识，如H+泵 、Na+-K+泵 、Ca²+泵等。 H+泵又称质子泵，是能逆浓度梯度转运H+通过膜的蛋白。质子泵的驱动依赖于ATP 水解释放的能量，质子泵在逆浓度泵出H+时造成膜两侧的pH梯度和电位梯度。质子泵有多种类型：①P型，由2个亚基组成，利用ATP水解使其自身磷酸化并发生构象的改变来转移质子，如植物细胞膜上的H+泵 。②V型，由许多亚基构成，水解ATP产生能量，但不发生自身磷酸化，位于溶酶体膜、高尔基体的囊泡膜、植物液泡膜上。③H+-PP酶：催化PPi (焦磷酸)水解，利用释放的能量将H+从细胞质基质泵进液泡，该泵主要发现在植物、细菌、原生生物中。④F型，由许多亚基构成的管状结构，该质子泵中H+的运输与以上三种不同，H+是顺浓度梯度运输，其所释放的能量与ATP合成偶联起来，所以该质子泵也叫ATP合酶。 Na+-K+泵又称Na+-K+ATP酶，是动物细胞膜上的一种特殊蛋白质，可以水解ATP获得能量，并利用此能量把Na+从细胞内转运到细胞外，把K+从细胞外转运入细胞内。该酶的主要作用是形成细胞膜内外的K+、Na+的浓度差，维持细胞内、外液的渗透压。 质子泵的类型比较 协同运输‌是一种靠间接提供能量完成的主动运输方式。其特点是物质跨膜运动所需要的能量来自膜两侧离子的电化学浓度梯度，这种电化学势的维持依赖于钠钾泵或质子泵。协同运输包括同向运输和对向运输两种类型。‌同向运输的物质运输方向与离子转移方向相同，如小肠细胞吸收葡萄糖伴随着Na+的进入，细胞内的Na+离子又被钠钾泵泵出细胞外，形成电化学梯度；‌对向运输的物质运输的方向与离子运输的方向相反，如钠氢交换体和钠钙交换体通过对向运输方式完成物质转运，前者清除细胞在代谢中产生的过量H+，稳定pH环境；后者则是Na+顺浓度梯度进入细胞时，Ca2+逆浓度梯度排出胞外，以驱除细胞中过多的Ca2+。 载体蛋白和通道蛋白比较 3试题围绕物质进出细胞的方式等陈述性知识进行设计，要求考生准确判断某一生物膜上某种物质的运输方式或者描述其运输特点。试题给出某一生物膜上多种物质的复杂运输情境，要求考生综合运用所学的物质运输的原理，对多种物质的运输特点进行一一梳理，准确 判断每种物质的运输方式，并分析不同物质的运输之间的联系。试题还会强调物质运输与生 产生活的紧密联系，引导考生自觉地从生物学视角思考生活中的物质运输问题，综合运用所学 知识解决植物的合理施肥问题、植物施肥过多造成的毒害问题，以及人体肠道中的物质吸收和 肾小管、集合管对物质的重吸收问题等。 4.注重与实际应用的结合：未来高考可能会更多地以生物科技、医学前沿等领域的研究成果为背景，考查物质进出细胞的知识，强调知识的实际应用价值。 5.强化实验探究能力的考查：实验设计、数据分析和结果解释等方面的考查将更加突出，要求学生具备较强的科学探究能力和创新思维。 6.跨学科融合趋势增强：可能会与物理、化学等学科知识相结合，考查学生综合运用多学科知识解决问题的能力。 三、复习建议 1.夯实基础：帮助学生理解物质进出细胞的基本概念、原理和过程，通过对比、举例等方式加深学生的记忆。 2.强化实验复习：动手开展相关实验，如质壁分离和复原实验，培养学生的实验操作能力和科学思维。 3.培养综合运用能力：引导学生将物质进出细胞的知识与其他知识点建立联系，构建完整的知识体系。 4.关注前沿动态：在教学中引入生物科技和医学领域的最新研究成果，拓宽学生的视野，培养学生的创新意识。 五、夯实基础 1.物质进出细胞的方式分类及特点 2.研究方法与实验验证 （1）实验设计：通过设计一系列实验，分别观察不同物质进出细胞的方式和特点。例如，利用人工脂质双分子层模拟细胞膜，研究不同物质在其中的扩散情况；通过改变细胞内外物质的浓度、温度、能量供应等条件，观察物质运输速率的变化。 （2）实验结果：实验结果表明，自由扩散的物质运输速率与浓度差呈正相关，且不受载体蛋白和能量的影响；协助扩散需要载体蛋白的协助，运输速率在一定范围内随浓度差的增加而增加，但存在饱和现象；主动运输能够逆浓度梯度运输物质，需要载体蛋白和能量的参与，当能量供应不足或载体蛋白被抑制时，运输速率明显下降；胞吞和胞吐过程依赖于细胞膜的流动性，需要消耗能量，且能够运输大分子物质。 3.物质进出细胞方式的生理意义 （1）被动运输（自由扩散和协助扩散）能够保证细胞在不需要消耗能量的情况下，从周围环境中获取所需的物质，同时排出代谢废物，维持细胞内环境的稳定。 （2）主动运输使细胞能够根据自身的需要，逆浓度梯度吸收营养物质和排出代谢废物，对于细胞的生命活动具有重要意义。例如，小肠绒毛上皮细胞通过主动运输吸收葡萄糖等营养物质，保证了机体对营养物质的需求；细胞通过主动运输排出钠离子等代谢废物，维持了细胞内离子浓度的平衡。 （3）胞吞和胞吐作用对于细胞摄取大分子物质和分泌大分子物质具有重要作用。例如，白细胞通过胞吞作用吞噬细菌，发挥免疫防御功能；细胞通过胞吐作用分泌蛋白质等物质，参与细胞间的信息传递和物质交换。 六、典例精析 例1.(2024山东，1)植物细胞被感染后产生的环核苷酸结合并打开细胞膜上的Ca²+ 通道蛋白，使细胞内Ca²+浓度升高，调控相关基因表达，导致H2O2含量升高进而对细胞造成伤害；细胞膜上的受体激酶BAK1被油菜素内酯活化后关闭上述Ca²+通道蛋白。下列说法正确的是 ( ) A.环核苷酸与Ca²+均可结合Ca²+通道蛋白 B. 维持细胞Ca²+浓度的内低外高需消耗能量 C.Ca²+作为信号分子直接抑制H2O2的分解 D.油菜素内酯可使BAK1缺失的被感染细胞内H2O2含量降低 例2.(2023全国甲，4)探究植物细胞的吸水和失水实验是高中学生常做的实验。某同学用紫 色洋葱鳞片叶外表皮为材料进行实验，探究蔗糖溶液、清水处理外表皮后，外表皮细胞原生质体和液泡的体积及细胞液浓度的变化。图中所提到的原生质体是指植物细胞不包括细胞壁的 部分。下列示意图中能够正确表示实验结果的是( ) 例3. (2022山东，3)NO3-和 NH4+是植物利用的主要无机氮源，NH4+的吸收由根细胞膜两侧的电位差驱动，NO3-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NH4+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.NH4+通过AMTs进入细胞消耗的能量直接来自ATP B.NO3-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NO3-会加重铵毒 D.载体蛋白NRT1.1 转运NO3-和 H+的速度与二者在膜外的浓度呈正相关 例4.（2021•全国Ⅱ卷，高考真题）植物的根细胞可以通过不同方式吸收外界溶液中的K+。回答下列问题： （1）细胞外的K+可以跨膜进入植物的根细胞。细胞膜和核膜等共同构成了细胞的生物膜系统，生物膜的结构特点是 。 （2）细胞外的K+能够通过离子通道进入植物的根细胞。离子通道是由 复合物构成的，其运输的特点是 （答出1点即可）。 （3）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 。 七、试题精选 一、单选题 1．绿色植物叶片的气孔是由两个含有叶绿体的保卫细胞组成。研究发现蓝光可调节气孔的开放，为了研究蓝光对气孔的影响，研究人员在饱和红光背景下对鸭趾草离体表皮上的气孔在a点处再进行蓝光处理，其结果变为图中曲线II。红光背景下蓝光刺激离体保卫细胞原生质体（去除细胞璧的保卫细胞）会使其体积膨胀，且悬浮介质PH变得更酸，介质酸化现象可被质子泵H+一ATP酶抑制剂抑制，据此分析不正确的是（　　） A．图中由曲线Ia点变化为曲线IIa’点的内部因素为感光受体的种类 B．在饱和红光背景下添加蓝光排除了光合作用对气孔开放的影响 C．蓝光可激活保卫细胞膜上质子泵对H+的吸收，引起细胞吸水 D．蓝光引起的介质酸化也可被细胞呼吸抑制剂所阻断 2．光合产物以蔗糖的形式有两种方式从叶肉细胞移动到筛管伴胞复合体（SE-CC）。甲方式：叶肉细胞中的蔗糖通过不同细胞间的胞间连丝即可进入SE-CC。乙方式：蔗糖自叶肉细胞至SE-CC的运输（图1）可以分为3个阶段：①叶肉细胞中的蔗糖通过胞间连丝运输到韧皮薄壁细胞；②韧皮薄壁细胞中的蔗糖由膜上的单向载体W顺浓度梯度转运到SE-CC附近的细胞外空间（包括细胞壁）中；③蔗糖从细胞外空间进入SE-CC中，如图2所示。SE-CC的质膜上有“蔗糖-H+共运输载体”（SU载体），SU载体与H+泵相伴存在。胞内H+通过H+泵运输到细胞外空间， SU载体将H+和蔗糖同向转运进SE-CC中。下列分析不合理的是（　　） A．光合产物蔗糖从叶肉细胞到达SE-CC跨膜层数为0或2 B．蔗糖由细胞外空间运输至SE-CC的过程不需要消耗能量 C．与野生型相比，H+泵功能缺失突变体的叶肉细胞中将积累更多的蔗糖 D．蔗糖浓度能调节膜上SU载体的含量，体现了蔗糖的信息传递功能 3．当土壤盐化后，细胞外的通过转运蛋白A顺浓度梯度大量进入细胞，影响植物细胞的代谢，某耐盐植物可通过介导的离子跨膜运输来减少在细胞内的积累，从而提高植物的抗盐胁迫能力，相关机制如图所示。图中膜外经转运蛋白C进入细胞内的同时，可驱动转运蛋白C将运输到细胞外。下列有关说法正确的是（    ） 注：“+”表示促进。 A．氧气浓度不会影响和运出细胞的效率 B．使用受体抑制剂会提高植物的抗盐胁迫能力 C．进入细胞的方式为被动运输，运出细胞的方式为主动运输 D．胞外对转运蛋白A以及胞内对转运蛋白C都起促进作用 4．柽柳是一种耐盐植物，能够通过泌盐、聚盐以及盐转移等生理过程适应高盐胁迫生境。如图是柽柳的相关耐盐机制示意图，已知H浓度差为SOS1和NHX转运Na*提供能量。下列分析错误的是（    ） A．SOS1和NHX转运Na+的方式均为主动运输 B．Na+通过NSCC和NHX的运输有利于提高柽柳对盐的耐受力 C．KOR和NSCC转运相应离子时不会发生磷酸化和去磷酸化 D．H＋进出细胞的方式相同 5．溶酶体内pH明显低于细胞质基质，内含多种酸性水解酶。溶酶体的消化作用可概括成三种途径，如图所示。下列说法正确的是（    ） A．内吞作用会导致细胞膜上的受体蛋白数量持续减少 B．细胞质基质中的H+通过协助扩散的方式运至溶酶体内 C．细胞饥饿时自噬作用会吞噬线粒体，不利于细胞代谢的稳定 D．次级溶酶体破裂释放出水解酶，可能会导致细胞损伤进而引起细胞凋亡 6．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。下列叙述错误的是（    ） 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 二、多选题 7．开花生热现象是指一些植物在开花期通过特定的生理过程迅速产生并累积大量热能，使花的温度显著高于环境温度的现象。这一现象主要通过植物的有氧呼吸过程实现，特别是在有氧呼吸的第三阶段，电子通过UQ（泛醌，脂溶性化合物）、蛋白复合体传递至氧气生成水时，释放的能量部分以热能形式释放，尤其是通过交替氧化酶（AOX）途径，如图所示（“e⁻”表示电子，“→”表示物质运输方向）。下列相关说法正确的是（    ） A．由图可知，电子可不通过蛋白复合体Ⅲ和Ⅳ，而是直接通过AOX传递给氧气生成水，此过程大量能量以热能的形式释放 B．线粒体蛋白UCP将运至线粒体基质的方式是主动运输 C．经ATP合成酶运回线粒体基质的同时，可催化ADP和Pi形成ATP，这种情况下会导致开花生热现象变弱 D．图示膜结构上AOX和UCP含量提高，则经ATP合成酶催化形成的ATP的量增多 8．2023年3月，中国科学团队宣布发现了耐盐碱的关键基因，这对解决世界粮食问题有着重要意义。研究表明，在盐胁迫下大量的Na+进入植物根部细胞，会抑制K+进入细胞，导致细胞中Na+/K+的比例异常，使细胞内的酶失活，影响蛋白质的正常合成。与此同时，根细胞还会借助Ca2+调节Na+、K+转运蛋白的功能，进而调节细胞中Na+/K+的比例，使细胞内的蛋白质合成恢复正常。如图是耐盐植物根细胞参与抵抗盐胁迫有关的结构示意图。下列有关分析错误的是（　　）    A．耐盐植物根细胞膜具有选择透过性与细胞膜上转运蛋白的种类和数量有关 B．细胞质基质中的Ca2+对HKT1的作用和AKT1的作用不同，使细胞内的蛋白质合成恢复正常 C．H+-ATP泵在转运过程中会发生自身构象的改变，该变形不消耗能量 D．图示各结构H+浓度分布的差异主要由膜上的H-ATP泵顺浓度转运H+来维持的 三、非选择题 9．植物的叶绿体类囊体膜上有与光合作用密切相关的一系列蛋白质复合体：光系统Ⅱ（PSⅡ）、细胞色素b6f、光系统I（PS I）、ATP合酶等。其中，光系统I和Ⅱ为色素-蛋白质复合体，在吸收光能后可激发出高能电子，高能电子沿类囊体膜中的一系列蛋白质复合体传递，最终实现水的光解、NADPH的合成和ATP的合成，此途径称为线性电子传递链。除此途径外，强光下类囊体膜上还存在环式电子传递链。 (1)图中该结构上发生的反应称为 阶段，光能被转化为 中活跃的化学能。 (2)线性电子传递链中，PS Ⅱ从 中夺取电子，通过“ PQH2→细胞色素b6f→ →PS I→Fd→FNR”途径，最终将电子传递给 。 (3)在电子传递的过程中，通过 PQ与PQH2 的循环转化，将H+逆浓度梯度转运至类囊体腔中，H+再顺浓度梯度流经ATP合酶，推动ATP的合成，所以ATP合酶既有 功能，又有 功能。 (4)强光会激活环式电子传递链，这一过程中 （填“会”或“不会”）伴随ATP的合成，原因是 。 10．气孔是叶表皮细胞分化形成的小孔隙。为了研究气孔开闭的机理，有同学利用紫鸭跖草叶片下表皮制作临时装片进行了探究，有关操作及观察结果如图1所示。回答下列问题：    (1)保卫细胞中的 结构相当于渗透作用装置中的半透膜。蔗糖溶液甲的浓度 (填“大于”“等于”或“小于”)蔗糖溶液乙。由实验结果可知气孔开放是由保卫细胞吸水引起的。 (2)进一步查阅资料发现植物调节气孔开闭机理有一种“无机盐离子吸收学说”，如图2所示。该学说认为保卫细胞细胞膜上的H-ATP酶可以通过 的运输方式将H+转移出保卫细胞，同时激活细胞膜上的 ，细胞以 的运输方式增加对K+的吸收量，并进入液泡，使 升高。从而引起细胞吸水，最终导致气孔的开放。 (3)与动物细胞相比，保卫细胞特有的细胞结构有 。与分泌蛋白相似，H+-ATP酶在细胞内的合成、加工和转运过程需要 及线粒体等细胞器共同参与。 (4)有研究发现，拟南芥的保卫细胞在一定pH的溶液中(细胞内的pH高于细胞外)，置于黑暗中一段时间后，溶液的pH不变。后来研究结果表明，蓝光诱导可使气孔张开，有人推测蓝光照射会激活保卫细胞膜上的H+-ATP酶。请利用提供的实验材料设计实验验证该推测正确。 实验材料：含有保卫细胞的一定pH的溶液，钒酸盐(H+-ATP酶抑制剂)。 简要写出实验思路和结果： ①将含有保卫细胞的该溶液分成两组，甲组照射蓝光，溶液的pH将 ； ②乙组先 ，再用蓝光照射，溶液的pH将 。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 高考抢分04 物质进出细胞的方式 物质进出细胞是细胞代谢的基础，也是高中生物学科的重要知识点。在高考中，对这部分内容的考查频繁且形式多样。深入研究高考命题特点和规律，有助于帮助学生更好地掌握这一知识点，在高考中取得优异成绩。 一、高考命题分析 1.考点分布 跨膜运输方式：重点考查自由扩散、协助扩散和主动运输的特点、实例及影响因素，分值占比约为 40%。常结合具体的生理过程，如小肠上皮细胞对葡萄糖的吸收、神经细胞对离子的运输等进行考查。 生物膜的结构和功能：常与物质进出细胞的方式相结合考查，分值占比约为 30%。如通过探究膜的选择透过性实验，考查学生对生物膜结构和功能的理解。 渗透作用：包括渗透现象的分析、质壁分离和复原实验等，分值占比约为 20%。 胞吞和胞吐：考查相对较少，分值占比约为 10%，主要涉及胞吞和胞吐的过程、特点及与膜流动性的关系。 2.题型设置 选择题：多以文字描述、图表或图像的形式呈现，考查学生对基本概念和原理的理解和应用。例如，通过比较不同物质跨膜运输方式的特点，判断选项的正误。 非选择题：常结合实验探究、生理过程分析等形式，考查学生的综合运用能力和实验设计能力。如设计实验探究某种物质的跨膜运输方式。 3.命题角度 联系生活实际：以人体生理现象、疾病机理等为背景，考查物质进出细胞的相关知识。如糖尿病患者血糖浓度异常与葡萄糖跨膜运输的关系。 实验探究：通过设置实验情境，考查学生对实验原理、方法和结果分析的能力。如探究植物细胞在不同浓度溶液中的渗透作用。 综合考查：将物质进出细胞与其他知识点，如细胞呼吸、光合作用等相结合，考查学生的综合运用能力。 4.难度系数 整体难度适中，选择题难度系数一般在 0.6 - 0.8 之间，非选择题难度系数在 0.4 - 0.6 之间。但部分实验探究题和综合考查题难度较大，对学生的思维能力和知识迁移能力要求较高。 二、命题趋势预测 1.该命题点旨在考查考生对物质出入细胞的方式的理解，包括自由扩散、协助扩散、主 动运输和胞吞与胞吐。在高考命题中，立意主要有两种。一是直接考查考生对某种单一物质的运输方式和运输特点等基础知识的识记。二是考查考生对某一细胞或某种生物膜上多种物质的跨膜运输的辨析，旨在考查考生的 理解能力、逻辑推理能力和解决问题的能力。 2.题目情境的呈现形式多样化，或文字描述，或图像展示，或文字和图像混搭。高考题 目中涉及的细胞模型既包括动物细胞，也包括植物细胞。生物膜不仅限于细胞膜，还包括液泡 膜、溶酶体膜、内质网膜和高尔基体膜等多种细胞器膜。在这些膜上同时展示多种物质的运输 情况。该命题点的情境来源主要有两种。一是来自近期科研人员的物质转运的相关研究论文； 二是来自大学教材中的物质运输知识，如H+泵 、Na+-K+泵 、Ca²+泵等。 H+泵又称质子泵，是能逆浓度梯度转运H+通过膜的蛋白。质子泵的驱动依赖于ATP 水解释放的能量，质子泵在逆浓度泵出H+时造成膜两侧的pH梯度和电位梯度。质子泵有多种类型：①P型，由2个亚基组成，利用ATP水解使其自身磷酸化并发生构象的改变来转移质子，如植物细胞膜上的H+泵 。②V型，由许多亚基构成，水解ATP产生能量，但不发生自身磷酸化，位于溶酶体膜、高尔基体的囊泡膜、植物液泡膜上。③H+-PP酶：催化PPi (焦磷酸)水解，利用释放的能量将H+从细胞质基质泵进液泡，该泵主要发现在植物、细菌、原生生物中。④F型，由许多亚基构成的管状结构，该质子泵中H+的运输与以上三种不同，H+是顺浓度梯度运输，其所释放的能量与ATP合成偶联起来，所以该质子泵也叫ATP合酶。 Na+-K+泵又称Na+-K+ATP酶，是动物细胞膜上的一种特殊蛋白质，可以水解ATP获得能量，并利用此能量把Na+从细胞内转运到细胞外，把K+从细胞外转运入细胞内。该酶的主要作用是形成细胞膜内外的K+、Na+的浓度差，维持细胞内、外液的渗透压。 质子泵的类型比较 类型 运输物质 存在部位 功能 P型 （经历磷酸化和去磷酸化） Na+-K+泵 Na+、K+ 动物细胞细胞膜 维持膜电位，维持细胞渗透平衡 Ca2+泵 Ca2+ 细胞膜、某些细胞器膜、肌质网膜 将Ca2+输出细胞或泵入内质网腔，维持细胞质基质中低浓度Ca2+ H+泵 H+ 植物细胞、真菌、细菌细胞膜 将H+泵出细胞，建立和维持跨膜的H+电化学梯度，用来驱动转运溶质进入细胞 V型 H+ 胞内体膜、溶酶体膜、液泡膜 利用ATP水解功能，从细胞质基质逆H+电化学梯度将H+泵入细胞器，维持细胞质pH中性和细胞器pH酸性 F型 H+ 细菌细胞膜，线粒体内膜，叶绿体类囊体膜 利用质子势能合成ATP，即当H+顺着电化学梯度透过质子泵时所释放能量合成ATP ABC型 小分子 细菌细胞膜，哺乳动物细胞膜、内质网膜 将天然毒物和代谢废物排出体外，将抗生素或抗癌药物泵出细胞泵出细胞赋予细胞抗药性 协同运输‌是一种靠间接提供能量完成的主动运输方式。其特点是物质跨膜运动所需要的能量来自膜两侧离子的电化学浓度梯度，这种电化学势的维持依赖于钠钾泵或质子泵。协同运输包括同向运输和对向运输两种类型。‌同向运输的物质运输方向与离子转移方向相同，如小肠细胞吸收葡萄糖伴随着Na+的进入，细胞内的Na+离子又被钠钾泵泵出细胞外，形成电化学梯度；‌对向运输的物质运输的方向与离子运输的方向相反，如钠氢交换体和钠钙交换体通过对向运输方式完成物质转运，前者清除细胞在代谢中产生的过量H+，稳定pH环境；后者则是Na+顺浓度梯度进入细胞时，Ca2+逆浓度梯度排出胞外，以驱除细胞中过多的Ca2+。 载体蛋白 通道蛋白 不 同 点 转运方式 协助扩散和主动运输 协助扩散 转运方向 顺浓度梯度或逆浓度梯度 顺浓度梯度 与转运颗粒是否结合 与转运颗粒结合，并移动 不与转运颗粒结合，不移动 运输时空间构象 发生改变 不发生改变 相同点 本质都是蛋白质，都分布在膜结构，控制特定物质的跨膜运输 载体蛋白和通道蛋白比较 3试题围绕物质进出细胞的方式等陈述性知识进行设计，要求考生准确判断某一生物膜上某种物质的运输方式或者描述其运输特点。试题给出某一生物膜上多种物质的复杂运输情境，要求考生综合运用所学的物质运输的原理，对多种物质的运输特点进行一一梳理，准确 判断每种物质的运输方式，并分析不同物质的运输之间的联系。试题还会强调物质运输与生 产生活的紧密联系，引导考生自觉地从生物学视角思考生活中的物质运输问题，综合运用所学 知识解决植物的合理施肥问题、植物施肥过多造成的毒害问题，以及人体肠道中的物质吸收和 肾小管、集合管对物质的重吸收问题等。 4.注重与实际应用的结合：未来高考可能会更多地以生物科技、医学前沿等领域的研究成果为背景，考查物质进出细胞的知识，强调知识的实际应用价值。 5.强化实验探究能力的考查：实验设计、数据分析和结果解释等方面的考查将更加突出，要求学生具备较强的科学探究能力和创新思维。 6.跨学科融合趋势增强：可能会与物理、化学等学科知识相结合，考查学生综合运用多学科知识解决问题的能力。 三、复习建议 1.夯实基础：帮助学生理解物质进出细胞的基本概念、原理和过程，通过对比、举例等方式加深学生的记忆。 2.强化实验复习：动手开展相关实验，如质壁分离和复原实验，培养学生的实验操作能力和科学思维。 3.培养综合运用能力：引导学生将物质进出细胞的知识与其他知识点建立联系，构建完整的知识体系。 4.关注前沿动态：在教学中引入生物科技和医学领域的最新研究成果，拓宽学生的视野，培养学生的创新意识。 五、夯实基础 1.物质进出细胞的方式分类及特点 项目 被动运输 主动运输 膜泡运输 自由扩散 协助扩散 胞吞 胞吐 运输方向 高浓度→低浓度 高浓度→低浓度 低浓度→高浓度 细胞外→细胞内 细胞内→细胞外 载体 不需要 需要 需要 不需要 不需要 能量 不需要 不需要 需要 需要 需要 实例 CO2、O2，H2O，甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子 葡萄糖进入红细胞，Na+、K+通过离子通道进出细胞 细胞吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐离子，排出代谢废物 白细胞吞噬细菌，变形虫摄食食物颗粒 分泌蛋白的分泌，神经递质的释放 影响因素 细胞膜两侧浓度差，物质脂溶性，分子大小 浓度差，载体或通道 载体种类和数量，能量供应 细胞膜上受体，温度 细胞膜上受体，温度 2.研究方法与实验验证 （1）实验设计：通过设计一系列实验，分别观察不同物质进出细胞的方式和特点。例如，利用人工脂质双分子层模拟细胞膜，研究不同物质在其中的扩散情况；通过改变细胞内外物质的浓度、温度、能量供应等条件，观察物质运输速率的变化。 （2）实验结果：实验结果表明，自由扩散的物质运输速率与浓度差呈正相关，且不受载体蛋白和能量的影响；协助扩散需要载体蛋白的协助，运输速率在一定范围内随浓度差的增加而增加，但存在饱和现象；主动运输能够逆浓度梯度运输物质，需要载体蛋白和能量的参与，当能量供应不足或载体蛋白被抑制时，运输速率明显下降；胞吞和胞吐过程依赖于细胞膜的流动性，需要消耗能量，且能够运输大分子物质。 3.物质进出细胞方式的生理意义 （1）被动运输（自由扩散和协助扩散）能够保证细胞在不需要消耗能量的情况下，从周围环境中获取所需的物质，同时排出代谢废物，维持细胞内环境的稳定。 （2）主动运输使细胞能够根据自身的需要，逆浓度梯度吸收营养物质和排出代谢废物，对于细胞的生命活动具有重要意义。例如，小肠绒毛上皮细胞通过主动运输吸收葡萄糖等营养物质，保证了机体对营养物质的需求；细胞通过主动运输排出钠离子等代谢废物，维持了细胞内离子浓度的平衡。 （3）胞吞和胞吐作用对于细胞摄取大分子物质和分泌大分子物质具有重要作用。例如，白细胞通过胞吞作用吞噬细菌，发挥免疫防御功能；细胞通过胞吐作用分泌蛋白质等物质，参与细胞间的信息传递和物质交换。 六、典例精析 例1.(2024山东，1)植物细胞被感染后产生的环核苷酸结合并打开细胞膜上的Ca²+ 通道蛋白，使细胞内Ca²+浓度升高，调控相关基因表达，导致H2O2含量升高进而对细胞造成伤害；细胞膜上的受体激酶BAK1被油菜素内酯活化后关闭上述Ca²+通道蛋白。下列说法正确的是 ( ) A.环核苷酸与Ca²+均可结合Ca²+通道蛋白 B. 维持细胞Ca²+浓度的内低外高需消耗能量 C.Ca²+作为信号分子直接抑制H2O2的分解 D.油菜素内酯可使BAK1缺失的被感染细胞内H2O2含量降低 【解题思路】Ca2+通道关闭 受体激酶BAK1被油菜素内酯活化 细胞膜上受体 结合并打开细胞膜上Ca2+通道 产生环核苷酸 被感染 植物细胞 H2O2含量升高 调控相关基因表达 细胞内Ca2+浓度升高 【答案】B 例2.(2023全国甲，4)探究植物细胞的吸水和失水实验是高中学生常做的实验。某同学用紫 色洋葱鳞片叶外表皮为材料进行实验，探究蔗糖溶液、清水处理外表皮后，外表皮细胞原生质体和液泡的体积及细胞液浓度的变化。图中所提到的原生质体是指植物细胞不包括细胞壁的 部分。下列示意图中能够正确表示实验结果的是( ) 【解题思路】 A B C D 处理 先30%蔗糖溶液后清水 先30%蔗糖溶液后清水 一系列蔗糖溶液 一系列蔗糖溶液 现象 先失水再吸水 先失水再吸水 较低浓度蔗糖溶液吸水，较高蔗糖溶液失水 较低浓度蔗糖溶液吸水，较高蔗糖溶液失水 结果 体积先缩小，再增大 细胞液浓度先增大，再减小 体积先增大，再缩小 细胞液浓度先减小，再增大 结论 错误 错误 正确 错误 【答案】C 例3. (2022山东，3)NO3-和 NH4+是植物利用的主要无机氮源，NH4+的吸收由根细胞膜两侧的电位差驱动，NO3-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NH4+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.NH4+通过AMTs进入细胞消耗的能量直接来自ATP B.NO3-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NO3-会加重铵毒 D.载体蛋白NRT1.1 转运NO3-和 H+的速度与二者在膜外的浓度呈正相关 【解题思路】 1.在题图上标识各物质的运输方式 2.题干概念解读：铵肥施用过多时，细胞内NH4+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。 铵毒发生后，H+在细胞外积累→若增加细胞外的NO3-，可促使H+与NO3-X协同向细胞内转运，→减少细胞外H+→减轻铵毒→C项错误 【答案】B 例4.（2021•全国Ⅱ卷，高考真题）植物的根细胞可以通过不同方式吸收外界溶液中的K+。回答下列问题： （1）细胞外的K+可以跨膜进入植物的根细胞。细胞膜和核膜等共同构成了细胞的生物膜系统，生物膜的结构特点是 。 （2）细胞外的K+能够通过离子通道进入植物的根细胞。离子通道是由 复合物构成的，其运输的特点是 （答出1点即可）。 （3）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 。 【解析】（1）生物膜的结构特点是具有一定的流动性。 （2）离子通道是由蛋白质复合物构成的，通过离子通道的运输相当于协助扩散，其运输特点是顺浓度梯度运输或不消耗能量。 （3）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。可知是主动运输过程，主动运输需要消耗能量，而细胞中的能量由细胞呼吸提供，因此呼吸抑制剂会影响细胞对K+的吸收速率。 【答案】（1）具有一定的流动性 （2）蛋白质 顺浓度梯度运输或不消耗能量 （3）细胞逆浓度梯度吸收K+是主动运输过程，需要能量，呼吸抑制剂会影响细胞呼吸供能，故使细胞主动运输速率降低 七、试题精选 一、单选题 1．绿色植物叶片的气孔是由两个含有叶绿体的保卫细胞组成。研究发现蓝光可调节气孔的开放，为了研究蓝光对气孔的影响，研究人员在饱和红光背景下对鸭趾草离体表皮上的气孔在a点处再进行蓝光处理，其结果变为图中曲线II。红光背景下蓝光刺激离体保卫细胞原生质体（去除细胞璧的保卫细胞）会使其体积膨胀，且悬浮介质PH变得更酸，介质酸化现象可被质子泵H+一ATP酶抑制剂抑制，据此分析不正确的是（　　） A．图中由曲线Ia点变化为曲线IIa’点的内部因素为感光受体的种类 B．在饱和红光背景下添加蓝光排除了光合作用对气孔开放的影响 C．蓝光可激活保卫细胞膜上质子泵对H+的吸收，引起细胞吸水 D．蓝光引起的介质酸化也可被细胞呼吸抑制剂所阻断 【解析】C 题意显示，为了研究蓝光对气孔的影响，研究人员在饱和红光背景下对鸭趾草离体表皮上的气孔在a点处再进行蓝光处理，其结果变为图中曲线II，该数据说明，图中由曲线Ia点变化为曲线IIa’点是蓝光刺激导致的，其内部因素为蓝光的感光受体接受蓝光刺激后发生相应的结构改变引起的，A正确；题意中，在饱和红光背景下添加蓝光排除了光合作用对气孔开放的影响，因为此时光合作用达到了最大，不再增加，B正确；题意显示，红光背景下蓝光刺激离体保卫细胞原生质体会使其体积膨胀，且悬浮介质PH变得更酸，且介质酸化现象可被质子泵H+一ATP酶抑制剂抑制，说明蓝光能促进原生质体将H+运出细胞，同时促进K+进入保卫细胞，使保卫细胞吸水，C错误；蓝光引起的介质酸化是通过激活质子泵实现的，质子泵将H+运出需要消耗能量的，因而可被细胞呼吸抑制剂所阻断，D正确。 2．光合产物以蔗糖的形式有两种方式从叶肉细胞移动到筛管伴胞复合体（SE-CC）。甲方式：叶肉细胞中的蔗糖通过不同细胞间的胞间连丝即可进入SE-CC。乙方式：蔗糖自叶肉细胞至SE-CC的运输（图1）可以分为3个阶段：①叶肉细胞中的蔗糖通过胞间连丝运输到韧皮薄壁细胞；②韧皮薄壁细胞中的蔗糖由膜上的单向载体W顺浓度梯度转运到SE-CC附近的细胞外空间（包括细胞壁）中；③蔗糖从细胞外空间进入SE-CC中，如图2所示。SE-CC的质膜上有“蔗糖-H+共运输载体”（SU载体），SU载体与H+泵相伴存在。胞内H+通过H+泵运输到细胞外空间， SU载体将H+和蔗糖同向转运进SE-CC中。下列分析不合理的是（　　） A．光合产物蔗糖从叶肉细胞到达SE-CC跨膜层数为0或2 B．蔗糖由细胞外空间运输至SE-CC的过程不需要消耗能量 C．与野生型相比，H+泵功能缺失突变体的叶肉细胞中将积累更多的蔗糖 D．蔗糖浓度能调节膜上SU载体的含量，体现了蔗糖的信息传递功能 【解析】B 光合产物蔗糖从叶肉细胞到达SE-CC可通过胞间连丝运输，则不跨膜，也可通过转运载体运输，则需要出叶肉细胞，然后进入SE-CC中，则跨膜层数为2，A正确；如图2，蔗糖从细胞外空间进入SE-CC中需要理由H+浓度梯度进行运输，属于主动运输，消耗能量，B错误；与野生型相比，H+泵功能缺失，则不能形成H+浓度梯度，则不能将蔗糖运输到SE-CC中，所以突变体的叶肉细胞中将积累更多的蔗糖，C正确；蔗糖浓度能调节膜上SU载体的含量，说明蔗糖是信息分子，体现了蔗糖具有传递信息的功能，D正确。 3．当土壤盐化后，细胞外的通过转运蛋白A顺浓度梯度大量进入细胞，影响植物细胞的代谢，某耐盐植物可通过介导的离子跨膜运输来减少在细胞内的积累，从而提高植物的抗盐胁迫能力，相关机制如图所示。图中膜外经转运蛋白C进入细胞内的同时，可驱动转运蛋白C将运输到细胞外。下列有关说法正确的是（    ） 注：“+”表示促进。 A．氧气浓度不会影响和运出细胞的效率 B．使用受体抑制剂会提高植物的抗盐胁迫能力 C．进入细胞的方式为被动运输，运出细胞的方式为主动运输 D．胞外对转运蛋白A以及胞内对转运蛋白C都起促进作用 【解析】C 由图可知，H+运出细胞需要消耗ATP，这是一个主动运输过程，而主动运输需要呼吸作用提供能量，氧气浓度会影响呼吸作用，从而影响运出细胞H+的效率，A错误；胞外Na+与受体结合使胞内H2O2浓度上升，进而促进转运蛋白B将Ca2+转运进细胞，胞内Ca2+会促进转运蛋白C将Na+排出细胞，从而降低细胞内Na+浓度，提高植物的抗盐胁迫能力。因此使用Na+受体抑制剂会降低植物的抗盐胁迫能力，B错误；膜外，H+经转运蛋白C进入细胞内是顺浓度梯度，同时可驱动转运蛋白C将Na+运输到细胞外，H+进入细胞的方式为被动运输；Na+运出细胞是逆浓度梯度，需要H+顺浓度梯度进入细胞提供的能量，所以Na+运出细胞的方式为主动运输，C正确；分析题目无法判断胞外Ca2+对转运蛋白A是促进还是抑制作用，胞内Ca2+对转运蛋白C起促进作用，D错误。 4．柽柳是一种耐盐植物，能够通过泌盐、聚盐以及盐转移等生理过程适应高盐胁迫生境。如图是柽柳的相关耐盐机制示意图，已知H浓度差为SOS1和NHX转运Na*提供能量。下列分析错误的是（    ） A．SOS1和NHX转运Na+的方式均为主动运输 B．Na+通过NSCC和NHX的运输有利于提高柽柳对盐的耐受力 C．KOR和NSCC转运相应离子时不会发生磷酸化和去磷酸化 D．H＋进出细胞的方式相同 【解析】D 由图可知，H浓度差为SOS1和NHX转运Na+提供能量，即SOS1和NHX转运Na+均为主动运输，A正确；由图可知，NHX和NSCC是将Na+转运进入细胞或液泡，增大细胞内渗透压，有利于提高柽柳对盐的耐受力，B正确；KOR为外向整流K+通道，NSCC为非选择性阳离子通道，二者都为离子通道，它们在转运相应离子时均不消耗ATP，故不会发生磷酸化和去磷酸化的过程，C正确；根据膜两侧H+浓度差可知，H+进出表皮细胞的方式分别是协助扩散和主动运输，D错误。 5．溶酶体内pH明显低于细胞质基质，内含多种酸性水解酶。溶酶体的消化作用可概括成三种途径，如图所示。下列说法正确的是（    ） A．内吞作用会导致细胞膜上的受体蛋白数量持续减少 B．细胞质基质中的H+通过协助扩散的方式运至溶酶体内 C．细胞饥饿时自噬作用会吞噬线粒体，不利于细胞代谢的稳定 D．次级溶酶体破裂释放出水解酶，可能会导致细胞损伤进而引起细胞凋亡 【解析】D 如图可知，内吞作用会导致细胞膜上的受体蛋白数量减少，但是早期内体可形成囊泡将受体蛋白返回细胞膜，A错误；溶酶体内pH明显低于细胞质基质，故细胞质基质中的H+浓度显著低于溶酶体，细胞质基质中的H+进入溶酶体的方式为主动运输，B错误；细胞饥饿时自噬作用会吞噬线粒体，有利于细胞代谢的稳定，C错误；次级溶酶体破裂释放出水解酶，可能会导致细胞损伤，引起细胞凋亡相关基因的表达，进而引起细胞凋亡，D正确。 6．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。下列叙述错误的是（    ） 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 【解析】A 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一直在进行的跨膜转运，再如单细胞生物在跨膜转运时，细胞外侧渗透压几乎很难改变，A错误；对比分析上两个题图可知，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可能通过调控质膜泵活性来增强Na+外排，从而减少细胞内Na+的积累，B正确；对比分析下两个题图可知，NaCl胁迫时，加GB使液泡膜NHX载体活性明显增强，而液泡膜泵活性几乎无变化，所以GB引起盐胁迫时液泡中Na+浓度的显著变化，与液泡膜NHX载体活性有关，而与液泡膜泵活性无关，C正确；由题意可知，植物通过质膜H+泵把Na+排出细胞，也可通过液泡膜NHX载体和液泡膜泵把转入液泡内，以维持细胞质基质稳态，增强植物的耐盐性，D正确。 二、多选题 7．开花生热现象是指一些植物在开花期通过特定的生理过程迅速产生并累积大量热能，使花的温度显著高于环境温度的现象。这一现象主要通过植物的有氧呼吸过程实现，特别是在有氧呼吸的第三阶段，电子通过UQ（泛醌，脂溶性化合物）、蛋白复合体传递至氧气生成水时，释放的能量部分以热能形式释放，尤其是通过交替氧化酶（AOX）途径，如图所示（“e⁻”表示电子，“→”表示物质运输方向）。下列相关说法正确的是（    ） A．由图可知，电子可不通过蛋白复合体Ⅲ和Ⅳ，而是直接通过AOX传递给氧气生成水，此过程大量能量以热能的形式释放 B．线粒体蛋白UCP将运至线粒体基质的方式是主动运输 C．经ATP合成酶运回线粒体基质的同时，可催化ADP和Pi形成ATP，这种情况下会导致开花生热现象变弱 D．图示膜结构上AOX和UCP含量提高，则经ATP合成酶催化形成的ATP的量增多 【解析】AC 由图可知，电子可不通过蛋白复合体Ⅲ和Ⅳ，交替氧化酶（AOX）是一种存在于植物花细胞中的酶，电子可直接通过AOX传递给O2生成H2O，大量的能量以热能的形式释放，A正确；线粒体蛋白UCP将 H+运至线粒体基质是顺浓度梯度的运输，其方式是协助扩散，B错误；H+通过ATP合成酶进入线粒体基质的过程中同时催化ATP合成，该过程是以ATP合成酶为载体，且顺浓度梯度进行的， 这种情况下会导致开花生热现象变弱，C正确；交替氧化酶（AOX）是一种存在于植物花细胞中的酶，电子可直接通过AOX传递给O2生成H2O，大量的能量以热能的形式释放；UCP（离子转运蛋白）能驱散跨膜两侧的H+电化学势梯度，使能量以热能形式释放。因为有机物中的能量被更多地转换成了热能，故AOX、UCP含量较高时消耗等量有机物经膜上ATP合成酶催化形成的ATP的量减少，D错误。 8．2023年3月，中国科学团队宣布发现了耐盐碱的关键基因，这对解决世界粮食问题有着重要意义。研究表明，在盐胁迫下大量的Na+进入植物根部细胞，会抑制K+进入细胞，导致细胞中Na+/K+的比例异常，使细胞内的酶失活，影响蛋白质的正常合成。与此同时，根细胞还会借助Ca2+调节Na+、K+转运蛋白的功能，进而调节细胞中Na+/K+的比例，使细胞内的蛋白质合成恢复正常。如图是耐盐植物根细胞参与抵抗盐胁迫有关的结构示意图。下列有关分析错误的是（　　）    A．耐盐植物根细胞膜具有选择透过性与细胞膜上转运蛋白的种类和数量有关 B．细胞质基质中的Ca2+对HKT1的作用和AKT1的作用不同，使细胞内的蛋白质合成恢复正常 C．H+-ATP泵在转运过程中会发生自身构象的改变，该变形不消耗能量 D．图示各结构H+浓度分布的差异主要由膜上的H-ATP泵顺浓度转运H+来维持的 【解析】CD 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，对于许多物质的跨膜运输起着决定性的作用，这是细胞膜具有选择透过性的结构基础，A正确；据图可知，在高盐胁迫下，当盐浸入到根周围的环境时，Na+顺浓度梯度借助通道蛋白HKT1进入根部细胞的方式为协助扩散；蛋白质合成受影响是由于Na+大量进入细胞，K+进入细胞受抑制，导致细胞中Na+/K+的比例异常，使细胞内的酶失活而引起，HKT1能协助Na+进入细胞，AKT1能协助K+进入细胞，要使细胞内的蛋白质合成恢复正常，则细胞质基质中的Ca2+抑制HKT1运输Na+，激活AKT1运输K+，使细胞中Na+/K+的比例恢复正常，B正确；主动转运过程中H+—ATP泵作为载体蛋白，会发生形变，协助物质运输，该变形需要消耗能量，C错误；据图可知，耐盐植物根细胞的细胞质基质中pH为7.5，而细胞膜外和液泡膜内pH均为5.5，细胞质基质中H+含量比细胞膜外和液泡膜内低，要维持浓度差，则主要由位于细胞膜和液泡膜上的H+-ATP泵以主动运输方式将H+转运到液泡和细胞外来维持的，D错误。 三、非选择题 9．植物的叶绿体类囊体膜上有与光合作用密切相关的一系列蛋白质复合体：光系统Ⅱ（PSⅡ）、细胞色素b6f、光系统I（PS I）、ATP合酶等。其中，光系统I和Ⅱ为色素-蛋白质复合体，在吸收光能后可激发出高能电子，高能电子沿类囊体膜中的一系列蛋白质复合体传递，最终实现水的光解、NADPH的合成和ATP的合成，此途径称为线性电子传递链。除此途径外，强光下类囊体膜上还存在环式电子传递链。 (1)图中该结构上发生的反应称为 阶段，光能被转化为 中活跃的化学能。 (2)线性电子传递链中，PS Ⅱ从 中夺取电子，通过“ PQH2→细胞色素b6f→ →PS I→Fd→FNR”途径，最终将电子传递给 。 (3)在电子传递的过程中，通过 PQ与PQH2 的循环转化，将H+逆浓度梯度转运至类囊体腔中，H+再顺浓度梯度流经ATP合酶，推动ATP的合成，所以ATP合酶既有 功能，又有 功能。 (4)强光会激活环式电子传递链，这一过程中 （填“会”或“不会”）伴随ATP的合成，原因是 。 【解析】（1）图中结构为叶绿体类囊体膜，光合作用光反应阶段发生在叶绿体类囊体膜；光反应阶段在光的作用下，将水分解为氧和H+ ，氧直接以氧分子的形式释放出去，H+ 与氧化型辅酶Ⅱ（NADP+ ）结合，形成还原型辅酶 Ⅱ（NADPH），同时在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP与Pi反应形成ATP，故在类囊体薄膜上，光能被转化为ATP和NADPII中活跃的化学能。 （2）由图可知，在线性电子传递链中，当光刺激PSⅡ时，PS Ⅱ从H2O中夺取电子，通过“PQII2→细胞色素b6f→PC→PS Ⅰ→Fd→FNR”途径，最终将电子传递给NADP+，形成NADPH。 （3）“H+再顺浓度梯度流经ATP合酶”说明ATP合酶具有运输H+功能，ATP合酶同时具有推动ATP合成的功能，说明ATP合酶又有催化ATP合成的功能。 （4）强光会激活环式电子传递链，因环式电子传递链同样经过PQ与PQH2的循环转化，H+仍然可通过PQ与PQH2逆浓度运输，也可建立H+浓度梯度，再经ATP合酶顺浓度梯度运输，利用H+顺浓度运输产生的势能推动合成ATP，因而也能合成ATP。 【答案】(1)光合作用光反应 NADPH和ATP (2)H2O PC NADP+ (3)运输H+ 催化ATP合成 (4)会 环式电子传递的过程中，通过PQ和PQH2的循环，建立H+浓度梯度，推动ATP的合成 10．气孔是叶表皮细胞分化形成的小孔隙。为了研究气孔开闭的机理，有同学利用紫鸭跖草叶片下表皮制作临时装片进行了探究，有关操作及观察结果如图1所示。回答下列问题：    (1)保卫细胞中的 结构相当于渗透作用装置中的半透膜。蔗糖溶液甲的浓度 (填“大于”“等于”或“小于”)蔗糖溶液乙。由实验结果可知气孔开放是由保卫细胞吸水引起的。 (2)进一步查阅资料发现植物调节气孔开闭机理有一种“无机盐离子吸收学说”，如图2所示。该学说认为保卫细胞细胞膜上的H-ATP酶可以通过 的运输方式将H+转移出保卫细胞，同时激活细胞膜上的 ，细胞以 的运输方式增加对K+的吸收量，并进入液泡，使 升高。从而引起细胞吸水，最终导致气孔的开放。 (3)与动物细胞相比，保卫细胞特有的细胞结构有 。与分泌蛋白相似，H+-ATP酶在细胞内的合成、加工和转运过程需要 及线粒体等细胞器共同参与。 (4)有研究发现，拟南芥的保卫细胞在一定pH的溶液中(细胞内的pH高于细胞外)，置于黑暗中一段时间后，溶液的pH不变。后来研究结果表明，蓝光诱导可使气孔张开，有人推测蓝光照射会激活保卫细胞膜上的H+-ATP酶。请利用提供的实验材料设计实验验证该推测正确。 实验材料：含有保卫细胞的一定pH的溶液，钒酸盐(H+-ATP酶抑制剂)。 简要写出实验思路和结果： ①将含有保卫细胞的该溶液分成两组，甲组照射蓝光，溶液的pH将 ； ②乙组先 ，再用蓝光照射，溶液的pH将 。 【解析】（1）植物细胞的原生质层结构相当于渗透作用装置中的半透膜。滴加蔗糖溶液甲，保卫细胞失水；滴加蔗糖溶液乙，保卫细胞吸水，则说明蔗糖溶液甲的浓度大于蔗糖溶液乙。由实验结果可知气孔开放是由保卫细胞吸水引起的。 （2）从图2可以看出，H+运出细胞需要消耗ATP，属于主动运输，同时激活K+通道，以光照能促进细胞中ATP的合成，进而促进H+的 外排，激活K+通道，K+是通过通道蛋白，以协助扩散的方式进入细胞。K+最终进入液泡，所以通过该过程，导致细胞内细胞液浓度（渗透压）升高，促进细胞吸水，最终导致气孔的开放。 （3）保卫细胞是植物细胞，与动物细胞相比特有的细胞结构是细胞壁、液泡。H+—ATP酶与分泌蛋白相似，根据分泌蛋白合成和分泌过程可知，H+—ATP酶在细胞内的核糖体上合成，而后通过内质网和高尔基体的加工、转运过程需要的加工到达细胞膜上，该过程中需要消耗线粒体提供的能量。 （4）研究发现，拟南芥的保卫细胞在一定pH的溶液中（细胞内的pH高于细胞外），置于暗中一段时间后，溶液的pH不变，说明在暗处，细胞没有吸收氢离子。后来研究结果表明，蓝光可诱导气孔张开，有人推测蓝光照射会通过激活保卫细胞膜上的H+—ATP酶来促进H+的主动运输。请利用提供的实验材料设计实验验证该推测正确。 根据实验目的可知，本实验的自变量为是否用钒酸盐处理，因变量是 外界溶液中pH的变化，为此实验思路如下： ①将含有保卫细胞的该溶液分成两组，一组作为对照，即不用钒酸盐处理，另一组用钒酸盐处理，而后用等量的蓝光照射，而后检测外界溶液中pH的变化。若甲组（对照组）照射蓝光后溶液的pH明显降低。 ②乙组（实验组）先在溶液中加入钒酸盐，再用蓝光照射，溶液的pH不变，则可证明上述推测。 【答案】(1)原生质层 小于 (2)主动运输 钾离子通道 协助扩散 细胞液浓度（细胞液渗透压） (3)细胞壁、液泡 核糖体、内质网、高尔基体 (4)明显降低 溶液中加入钒酸盐 不变 学科网（北京）股份有限公司 $$ 01 信息型选择题抢分 光华老师 高考抢分，是高考得高分必备技能。抢分，不是靠扎根题海，狂刷滥做；抢分，也不是靠一头扎在参考书里，死记硬背。抢分，一靠基础扎实，二靠解题技巧，三靠心态平和。 二、高考命题趋势分析 1.考点分布 跨膜运输方式：重点考查自由扩散、协助扩散和主动运输的特点、实例及影响因素，分值占比约为40%。常结合具体的生理过程，如小肠上皮细胞对葡萄糖的吸收、神经细胞对离子的运输等进行考查。 生物膜的结构和功能：常与物质进出细胞的方式相结合考查，分值占比约为30%。如通过探究膜的选择透过性实验，考查学生对生物膜结构和功能的理解。 渗透作用：包括渗透现象的分析、质壁分离和复原实验等，分值占比约为20%。 胞吞和胞吐：考查相对较少，分值占比约为10%，主要涉及胞吞和胞吐的过程、特点及与膜流动性的关系。 2.题型设置 选择题：多以文字描述、图表或图像的形式呈现，考查学生对基本概念和原理的理解和应用。例如，通过比较不同物质跨膜运输方式的特点，判断选项的正误。 非选择题：常结合实验探究、生理过程分析等形式，考查学生的综合运用能力和实验设计能力。如设计实验探究某种物质的跨膜运输方式。 3.命题角度 联系生活实际：以人体生理现象、疾病机理等为背景，考查物质进出细胞的相关知识。如糖尿病患者血糖浓度异常与葡萄糖跨膜运输的关系。 实验探究：通过设置实验情境，考查学生对实验原理、方法和结果分析的能力。如探究植物细胞在不同浓度溶液中的渗透作用。 综合考查：将物质进出细胞与其他知识点，如细胞呼吸、光合作用等相结合，考查学生的综合运用能力。 三、物质出入细胞重难点梳理 1.载体蛋白和通道蛋白比较 载体蛋白 通道蛋白 不 同 点 转运方式 协助扩散和主动运输 协助扩散 转运方向 顺浓度梯度或逆浓度梯度 顺浓度梯度 与转运颗粒是否结合 与转运颗粒结合，并移动 不与转运颗粒结合，不移动 运输时空间构象 发生改变 不发生改变 相同点 本质都是蛋白质，都分布在膜结构，控制特定物质的跨膜运输 2.协同运输‌是一种靠间接提供能量完成的主动运输方式。其特点是物质跨膜运动所需要的能量来自膜两侧离子的电化学浓度梯度，这种电化学势的维持依赖于钠钾泵或质子泵。协同运输包括同向运输和对向运输两种类型。 3.质子泵的类型 类型 运输物质 存在部位 功能 P型 （经历磷酸化和去磷酸化） Na+-K+泵 Na+、K+ 动物细胞细胞膜 维持膜电位，维持细胞渗透平衡 Ca2+泵 Ca2+ 细胞膜、某些细胞器膜、肌质网膜 将Ca2+输出细胞或泵入内质网腔，维持细胞质基质中低浓度Ca2+ H+泵 H+ 植物细胞、真菌、细菌细胞膜 将H+泵出细胞，建立和维持跨膜的H+电化学梯度，用来驱动转运溶质进入细胞 V型   H+ 胞内体膜、溶酶体膜、液泡膜 利用ATP水解功能，从细胞质基质逆H+电化学梯度将H+泵入细胞器，维持细胞质pH中性和细胞器pH酸性 F型   H+ 细菌细胞膜，线粒体内膜，叶绿体类囊体膜 利用质子势能合成ATP，即当H+顺着电化学梯度透过质子泵时所释放能量合成ATP ABC型   小分子 细菌细胞膜，哺乳动物细胞膜、内质网膜 将天然毒物和代谢废物排出体外，将抗生素或抗癌药物泵出细胞泵出细胞赋予细胞抗药性 4.研究方法与实验验证 （1）实验设计：通过设计一系列实验，分别观察不同物质进出细胞的方式和特点。例如，利用人工脂质双分子层模拟细胞膜，研究不同物质在其中的扩散情况；通过改变细胞内外物质的浓度、温度、能量供应等条件，观察物质运输速率的变化。 （2）实验结果：实验结果表明，自由扩散的物质运输速率与浓度差呈正相关，且不受载体蛋白和能量的影响；协助扩散需要载体蛋白的协助，运输速率在一定范围内随浓度差的增加而增加，但存在饱和现象；主动运输能够逆浓度梯度运输物质，需要载体蛋白和能量的参与，当能量供应不足或载体蛋白被抑制时，运输速率明显下降；胞吞和胞吐过程依赖于细胞膜的流动性，需要消耗能量，且能够运输大分子物质。 四、高考真题分析 例1.(2024山东，1改编)植物细胞被感染后产生的环核苷酸结合并打开细胞膜上的Ca²+ 通道蛋白，使细胞内Ca²+浓度升高，调控相关基因表达，导致H2O2含量升高进而对细胞造成伤害；细胞膜上的受体激酶BAK1被油菜素内酯活化后关闭上述Ca²+通道蛋白。下列说法正确的是  (       ) A.环核苷酸与Ca²+均可结合Ca²+通道蛋白   B. 维持细胞Ca²+浓度的内低外高需消耗能量 C.Ca²+作为信号分子直接抑制H2O2的分解 D.油菜素内酯可使BAK1缺失的被感染细胞内H2O2含量降低 【答案】B 解析 例2.(2023全国甲，4)探究植物细胞的吸水和失水实验是高中学生常做的实验。某同学用紫 色洋葱鳞片叶外表皮为材料进行实验，探究蔗糖溶液、清水处理外表皮后，外表皮细胞原生质体和液泡的体积及细胞液浓度的变化。图中所提到的原生质体是指植物细胞不包括细胞壁的 部分。下列示意图中能够正确表示实验结果的是(   ) 解析 A B C D 处理 先30%蔗糖溶液后清水 先30%蔗糖溶液后清水 一系列蔗糖溶液 一系列蔗糖溶液 现象 先失水再吸水 先失水再吸水 较低浓度蔗糖溶液吸水，较高蔗糖溶液失水 较低浓度蔗糖溶液吸水，较高蔗糖溶液失水 结果 体积先缩小，再增大 细胞液浓度先增大，再减小 体积先增大，再缩小 细胞液浓度先减小，再增大 结论 错误 错误 正确 错误 【答案】C 例3. (2022山东，3)NO3-和NH4+是植物利用的主要无机氮源，NH4+的吸收由根细胞膜两侧的电位差驱动，NO3-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NH4+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.NH4+通过AMTs进入细胞消耗的能量直接来自ATP   B.NO3-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NO3-会加重铵毒 D.载体蛋白NRT1.1  转运NO3-和H+的速度与二者在膜外的浓度呈正相关 解析 1.在题图上标识各物质的运输方式 2.题干概念解读：铵肥施用过多时，细胞内NH4+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。 铵毒发生后，H+在细胞外积累→若增加细胞外的NO3-，可促使H+与NO3-X协同向细胞内转运，→减少细胞外H+→减轻铵毒→C项错误 【答案】B 例4.（2021•全国Ⅱ卷，高考真题）植物的根细胞可以通过不同方式吸收外界溶液中的K+。回答下列问题： （1）细胞外的K+可以跨膜进入植物的根细胞。细胞膜和核膜等共同构成了细胞的生物膜系统，生物膜的结构特点是       。 （2）细胞外的K+能够通过离子通道进入植物的根细胞。离子通道是由       复合物构成的，其运输的特点是       （答出1点即可）。 （3）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       。 【解析】 （1）教材表述：细胞膜的结构特点是具有一定的流动性。 （2）教材表述：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。是顺浓度梯度进行跨膜运输的，不需要消耗细胞内化学反应产生的能量。 （3）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。可知是主动运输过程，主动运输需要消耗能量，而细胞中的能量由细胞呼吸提供，因此呼吸抑制剂会影响细胞对K+的吸收速率。 【答案】（1）具有一定的流动性     （2）蛋白质     顺浓度梯度运输或不消耗能量     （3）细胞逆浓度梯度吸收K+是主动运输过程，需要能量，呼吸抑制剂会影响细胞呼吸供能，故使细胞主动运输速率降低 $$