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微专题2ATP与主动运输
1.(2024·铜仁模拟)嗜盐细菌是一种厌氧菌,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合酶的协助下进入细胞。下列叙述错误的是()
HH H
米光
细胞外
99993
8细胞膜
细菌
,视紫
细胞质
红质
ATP合成
ADP+Pi
SATP
A.细菌通过视紫红质运输H+过程所需能量米自光能
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合成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,改变其空问结构,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,且视紫红质发生空间结构的改变,A、
B正确;嗜盐细菌是一种厌氧菌,只进行无氧呼吸,故氧气浓度的增加不会使ATP的合成速
率加快,并且视紫红质转运H+的能量来自光能,不受氧气浓度的影响,C错误;由图可知,
ATP合成酶能转运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。
2.(2024天津和平一模)H+一K+一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,对胃的消化功能具有重要的生理意义。其作用机理如
图所示,“十”表示促进磷酸化。胃酸分泌过多是引起胃溃疡的主要原因,药物奥美拉唑能有
效减缓胃溃疡症状。下列相关叙述错误的是(
胃蛋白衡
信号分子aM,-RCa·
信号分子H:-R-cAMP-+
H'-K'-
ATP酶
信号分子eG-R+Ca
胃壁细胞
腔
M,-H、H-R、G-H为胃壁细膜上三种不同受体
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A.H+一K+一ATP酶的作用是作为载体蛋白和催化ATP水解
B.推测M1一R为胃壁细胞上信号分子a的受体,化学本质可能为糖蛋白
C.胃壁细胞对K+的转运过程体现了生物膜的选择透过性
D.推测奥美拉唑减缓胃溃疡的机理为促进H+一K+一ATP酶的活性,减少胃壁细胞分泌胃
酸
答案:D
解析:H+一K+一ATP酶位于胃壁细胞,它属于质子泵中的一种,通过自身的磷酸化与去磷
酸化完成H+K+跨膜转运,它作为载体蛋白运输H+和K+,载体蛋白的磷酸化需要ATP水
解产生磷酸,因此H+一K+一ATP酶的作用是作为载体蛋白和催化ATP水解,A正确:M1一R
能接受信号分子的信息,属于受体,推测化学本质可能为糖蛋白,B正确:生物膜会选择
性吸收和排除某些物质,胃壁细胞对K+的转运过程体现了生物膜的选择透过性,C正确:
若要减少胃壁细胞分泌H+,应抑制H+一K+一ATP晦的活性,D错误。
3.(2024山东省实验中学二模)一些细菌利用细胞膜上的视紫质运输C1一。当有光照时,视紫
质吸收光能发生结构变化,暴露出细胞外与C一的结合位点。与C一结合后,视紫质的空间
结构进一步变化,在推动C一向细胞内流动的同时,98位的氨基酸侧链占据空出的位点以防
止C一倒流,最终将C1一释放入细胞质。下列说法正确的是(
A.视紫质的合成需要核糖体、内质网、高尔基体和线粒体的相互配合
B.若98位氨基酸种类发生改变,则视紫质的运输效率提高
C.C一的运输不需要直接能源物质的驱动,属于自由扩散
D,推测C1一进细胞的速率与光照强度和视紫质的多少有关
答案:D
解析:视紫质位于细胞膜上,与C1一结合后,视紫质的空间结构进一步变化,在推动C1一向
细胞内流动的同时,98位的氨基酸侧链占据空出的位点以防止C一倒流,最终将CI一释放入
细胞质,因此视紫质为载体蛋白,合成在核糖体上进行,而细菌中不含内质网、高尔基体和
线粒体,故视紫质的合成不需要它们的配合,A错误:若98位氨基酸种类发生改变,则视紫
质的运输效率可能降低,B错误:C一的运输属于主动运输,C错误:“当有光照时,视紫质
吸收光能发生结枸变化,暴露出细胞外与C一的结合位点,与C一结合后,视紫质的空间结
构进一步变化,在推动C一向细胞内流动的同时,98位的氨基酸侧链占据空出的位点以防止
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C】一倒流,最终将C1~释放入细胞质”,因此C进细胞的速率与光照强度和视紫质的多少有
关,D正确。
4.(2023山东,2)溶酶体膜上的H+载体蛋白和C一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,C1-H+转运蛋白在H+浓度梯度驱动下,运出H+的同时把CI
一逆浓度梯度运入溶酶体。C一H+转运蛋白缺失突变体的细胞中,因C一转运受阻导致溶酶
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:由题干“溶酶体内H+浓度由H+载体蛋白维持,CI一H+转运蛋白在H+浓度梯度驱动
下,运出H+的同时把C一逆浓度梯度运入溶酶体”可知,溶酶体内H+浓度大于溶酶体外,
故H+进入溶酶体是逆浓度梯度的主动运输,A正确:C一+转运蛋白在H+浓度梯度驱动
下将C逆浓度梯度运入溶酶体,若H+载体蛋白失活,则溶晦体内外的H+浓度无法维持,
无法转运C一,可引起溶酶体内的吞噬物积累,严重时可导致溶酶体破裂,B正确:突变体
细胞内的溶酶体功能丧失,损伤和衰老的细胞器无法及时清除,C正确;溶酶体内的pH较
低,其中的水解酶在酸性条件下有较高活性,细胞质基质中的pH接近中性,溶酶体破裂后,
释放到细胞质基质中的水解晦活性下降,D错误。
5.(2024扬州期末)一般认为生物膜上存在一些能携带离子通过膜的载体分子,载体分子对一
定的离子有专一的结合部位,载体的活化需要ATP,其转运离子的情况如图。下列相关叙述
不正确的是()
ATP
活化授体
激商
X离子
ADP
粒
载体一离子复合物四觅巴
1X离子
磷酸
未激活我体
酯研)
州
部
细胞质
T内
A.生物膜的功能与膜上载体、酶等蛋白质种类和数量有关
B.载体蛋白通过改变构象,只转运与自身结合部位相适应的分子或离子
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C.磷酸激酶和磷酸酯酶分别催化ATP水解和合成
D.未活化的载体在磷酸激酶和ATP的作用下可再度磷酸化而活化
答案:C
解析:蛋白质是生命活动的主要承担者,则生物膜的功能与膜上载体、酶等蛋白质种类和数
量有关,A正确:载体蛋白具有专一性,载体蛋白通过改变构象,只转运与自身结合部位相
适应的分子或离子,B正确:据图分析,磷酸激酶的作用是在ATP和底物之问起催化作用,
将一个磷酸基团转移到载体上,磷酸酯酶是通过催化磷酸酯键水解使载体去磷酸化的酶,不
催化ATP合成,C错误;图示未活化的载体,在磷酸激酶的催化下,可获得ATP转移的磷酸
基团,而再度活化,D正确。
6.(多选)(2024天津模拟)质子泵是生物膜上特异性转运H+的蛋白质,对维持细胞局部环境
以及能量代谢的正常进行起着重要作用。下图是常见的两种质子泵,相关叙述正确的是()
DHD+HDD
DHDD
生
膜膜外
ATP ADP+Pi
ADP+Pi
ATP
V型质子泵
下型质子泵
A.叶肉细胞中的类囊体膜和线粒体内膜可能分布有F型质子泵
B.生物膜上有质子泵体现了生物膜在功能上具有选择透过性
C.核糖体膜上可能分布有V型质子泵
D.V型质子泵转运H+的方式为协助扩散
答案:AB
解析:F型质子泵可以将H+由膜内转运到膜外,同时还能催化ATP合成,在类囊体膜和线
粒体内膜上能进行ATP合成,推测含有F型质子泵,A正确:生物膜上有质子泵体现了生物
膜的功能特性,即生物膜的选择透过性,B正确:核糖体无膜结构,C错误;V型质子泵转
运H+的同时,还能催化ATP水解,因此推测这种转运方式耗能,可能为主动运输,不是协
助扩散,D错误。
7.(多选(2024山东游坊一模)矮牵牛花瓣颜色与其液泡pH密切相关,液泡pH≤2时多呈红
色、橙色,随着pH升高颜色不断改变,当pH>5时,出现稀有的蓝色调。研究表明,液泡
pH主要由H+泵甲、乙和转运蛋白NHX1共同调控,过程如图。原本开红花的矮牵牛某一突
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变体中1表达量显著增加,导致花瓣呈现独特的蓝色。下列说法正确的是()
NHXD
液泡
ATP
+H
2
ADP+Pi
ATP
ADP+Pi
A.H+通过甲、乙进入液泡利于植物细胞保持坚挺
B.K+通过NX1的跨膜运输方式属于协助扩散
C.促进甲、乙基因的表达,利于该牵牛花的花瓣保持鲜艳的红色
D.H+从细胞质基质转运到液泡的方式属于主动运输
答案:ACD
解析:H+通过甲、乙进入液泡,使液泡的渗透压升高,液泡吸水,利于植物细胞保持坚挺,
A正确;液泡中H+浓度高于细胞质基质中,K+通过NHX1的跨膜运输需要依赖H+浓度梯
度提供能量,属于主动运输,B错误;促进甲、乙蛋白表达,利于H+进入液泡,液泡pH≤
2时多呈红色、橙色,C正确:H+从细胞质基质转运到液泡需要能量,为主动运输,D正确。
8.请结合图中信息回答下列相关问题:
(I)图1所示为主动运输的类型模式图,包括ATP驱动泵(利用ATP水解供能)、协同转运(利
用离子梯度动力)、光驱动泵(利用光能)三种,它们分别对应图中的
(填字母)
A匝!A加+片oO
000
00
图
(2)ATP驱动泵是一种具有
酶活性的载体蛋白,直接利用ATP水解提供能量实现离子
或小分子逆浓度梯度的跨膜运输。图2所示钠钾泵是一种ATP驱动泵,其上存在Na+和K+
的结合位点,该钠钾泵每消耗1分子ATP,会逆浓度梯度将3分子Na+(填“泵出细
胞外”或“泵入细胞内”),同时将2分子K+
(填“泵出细胞外”或“泵入细胞内”
)
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00.0
▣O
00
结合位点
双999/
R0RRR9RRNa
b82
28228a
▣K
Na结合位点(
细跑质口r。OADr晋
▣
▣0
图2
(3)细菌的
(填“细胞膜”或“生物膜系统”)上没有纳钾泵,只有质子泵。该质子泵
将H+
(填“顺浓度”或“逆浓度”)泵出细胞,由此建立膜外H+浓度高于膜内的跨
膜H+电化学梯度,进而驱动糖、氨基酸等溶质转运入细胞内。
(④)如图3为拟南芥中液泡吸收N+的过程。拟南芥液泡膜上存在着质子泵,使得液泡内外产
生
(填“内高外低”或“内低外高”)的H+电化学梯度;膜上的Na+H+反向转运载
体蛋白可利用化学势能将H+转出液泡,同时将Na+由
转入
。影响Na
+进入液泡的影响因素有
四液泡
Na'
H.0.
C
ATPYTADP+PI
●载体蛋白口通道蛋白
图3
答案:(1)b、a、c
(2)ATP水解泵出细胞外泵入细胞内
(3)细胞膜逆浓度
(4)内高外低细胞质基质液泡氧气浓度、温度、H+浓度及载体蛋白数量
解析:(I)由图1可知,ATP驱动泵利用ATP水解供能、协同转运中利用离子棉度动力、光驱
动泵利用光能分别对应图1所示的b、a、c。
(2)由图1可知,ATP驱动泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白,直接利用ATP水解提
供能量。由图2可知钠钾泵是一种ATP驱动泵,其上存在Na+和K+的结合位点。由于细胞
内K+含量高,细胞外Na+含量高,因此该钠钾泵每消耗1分子ATP,会逆浓度梯度将3分
子Na+泵出细胞外、将2分子K+泵入细胞内。
(③)细菌没有生物膜系统,细菌的细胞膜上没有钠钾泵,只有质子泵。质子泵将H+逆浓度泵
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出细胞,由此建立膜外H+浓度高于膜内的跨膜H+电化学棉度,从而驱动糖、氨基酸等溶质
转运入细胞内。
(④由图3可知,拟南芥液泡膜上存在着质子泵,消耗ATP使H+进入液泡,使得液泡内外产
生内高外低的H+电化学梯度,膜上的Na+H+反向转运载体蛋白可利用化学势能将H+转出
液泡,同时将Na+由细胞质基质转入液泡。
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