第2章 第10课时 物质进出细胞的方式及影响因素(教用Word)-【金榜题名】2026年高考生物一轮总复习

第10课时　物质进出细胞的方式及影响因素 高考目标定位 1.阐明细胞膜具有选择透过性。2.举例说明有些物质顺浓度梯度进出细胞，不需要消耗能量，有些物质逆浓度梯度进出细胞，需要能量和载体蛋白。3.举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞。 1．物质进出细胞的方式 (1)核心概念 ①被动运输：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自由扩散：物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式。 ③协助扩散：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式。 ④主动运输：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，这种方式叫作主动运输。 (2)物质进出细胞方式的比较 物质进 出细胞 的方式 被动运输 自由扩散 协助扩散 主动运输 胞吞 胞吐 图例 续表 物质进 出细胞 的方式 被动运输 自由扩散 协助扩散 主动运输 胞吞 胞吐 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 否 是 是 否 是否消 耗能量 否 否 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 巨噬细胞吞噬抗原 胰岛素、消化酶、抗体的分泌 2.协助扩散中转运蛋白的类型 3．影响物质跨膜运输速率因素的分析 (1)物质浓度 (2)O2浓度 (3)温度 判断正误 　(1)自由扩散的速率与物质分子的大小、脂溶性程度有关(　√　) (2)一种转运蛋白可转运不同种的离子，同一种离子也可由不同种的转运蛋白转运(　√　) (3)无机盐离子的运输方式均为主动运输(　×　) 提示　无机盐离子的运输方式不一定都是主动运输，如Na＋可以通过协助扩散进入细胞。 (4)主动运输使膜内外物质浓度趋于一致，维持了细胞的正常代谢(　×　) 提示　主动运输使膜内外物质保持浓度差，保证细胞代谢所需。 (5)胞吞过程需要某些特定的膜蛋白(如受体)的作用，也需要转运蛋白的作用(　×　) 提示　胞吞过程不需要转运蛋白的作用。 一、探究耐盐碱植物的水策略——耐盐碱植物根细胞膜上有大量的水通道蛋白 1．比较生物膜和人工膜(双层磷脂)对多种物质的通透性，结果如图。请解释生物膜对水分子通透性大于人工膜的原因。 提示　生物膜上存在协助水分子通过的通道蛋白。 2．请选用下面的材料、仪器和技术，设计巧妙的方法，通过测定水通透速率来证明蛋白A参与了水的跨膜运输。 提示　将爪蟾卵母细胞随机均分为两组，一组不作处理，向另一组爪蟾卵母细胞内注入(显微注射技术)蛋白A的mRNA，两组细胞在相同且适宜的环境中培养一定时间后，转入到低渗溶液中并分别测定细胞的水通透速率，结果：注入蛋白A mRNA的一组细胞水通透速率高于不作处理的一组。 二、探究耐盐碱植物的盐策略 1．柽柳是强耐盐植物，其根部吸收无机盐离子(如：Ca2+、K＋)是主动运输还是被动运输？如果要设计实验加以证明，请写出实验思路。 提示　取甲、乙两组生长状态基本相同的柽柳幼苗，放入适宜浓度的含有Ca2+、K＋的溶液中；甲组给予正常的细胞呼吸条件，乙组抑制细胞呼吸；一段时间后测定两组植株根系对Ca2+、K＋的吸收速率，若两组植株对Ca2+、K＋的吸收速率相同，说明柽柳从土壤中吸收无机盐为被动运输；若乙组吸收速率明显小于甲组吸收速率，说明柽柳从土壤中吸收无机盐是主动运输。 2．细胞质中积累的Na＋会抑制胞质酶的活性，植物根部细胞通过多种“策略”降低细胞质中Na＋浓度，从而降低盐胁迫的损害，部分生理过程如图所示。 (1)请据图在表中归纳概括与耐盐植物抗逆性相关的物质跨膜运输方式。 物质跨膜 运输方式 自由扩散 协助扩散 主动运输 图中实例 水经磷脂双分子层进入细胞 水经通道蛋白进入细胞、H＋经载体蛋白从细胞外或液泡进入细胞质、Na＋经通道蛋白进入细胞质 H＋经载体蛋白运至细胞外或液泡内、Na＋经载体蛋白由细胞质运至细胞外或液泡内 (2)据图可知，图示各结构中H＋浓度存在明显差异，这种差异主要由位于细胞膜和液泡膜上的H＋－ATP泵来维持。此过程中，H＋－ATP泵作为载体蛋白在转运H＋时发生的变化是什么？这种离子跨膜运输方式对于细胞的意义是什么？ 提示　ATP水解释放的磷酸基团使载体蛋白发生磷酸化，导致其空间结构改变。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。 (3)H＋的这种分布特点可将Na＋转运到胞外或液泡内，Na＋转运到胞外或液泡内是由细胞膜或液泡膜两侧的H＋浓度差所驱动的。若使用ATP抑制剂处理细胞，Na＋的排出量会明显减少，其原因是什么？ 提示　Na＋的运输能量来自H＋的电化学梯度，使用ATP抑制剂处理导致ATP合成量减少，排出H＋量减少，膜内外H＋浓度梯度降低，使得转运蛋白排出Na＋量减少。 (4)耐盐植物的根细胞膜对无机盐离子具有选择透过性的结构基础是什么？ 提示　细胞膜上转运蛋白的种类和数量，转运蛋白空间结构的变化。 (5)有分析认为，大量Na＋进入植物根细胞也可提高耐盐植物根细胞的吸水能力，其机理是什么？ 提示　大量的Na＋进入细胞提高了细胞液浓度，使细胞液的渗透压升高，有利于根细胞对水分的吸收。 (6)据图分析，盐胁迫条件下，植物根部细胞降低Na＋毒害的“策略”是使Na＋进入液泡或排出细胞。 (7)某耐盐碱植物的叶片背面有一粒粒白色的盐分结晶，它们是由盐腺细胞中大量的小囊泡经过膜融合过程分泌出来的，请问：该过程体现了细胞膜的什么特性？该过程中被转运的物质一定是大分子物质吗？ 提示　该过程体现了细胞膜的流动性。不一定，该过程中被转运的物质是小分子物质。 【归纳总结】 1．主动运输的三种类型 注：协同转运类型中的转运蛋白有同向协同转运蛋白和反向协同转运蛋白。 2．胞吞、胞吐的易错点 (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。 考向一　辨析水通道蛋白 【例1】　(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 【答案】　B 【解析】　AB、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； CD、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，CD正确。 故选B。 【例2】　(2025·成都模拟)植物细胞膜上的水通道蛋白(AOPs)是一类多功能蛋白，在水分子及其他物质运输、细胞伸长与分化、气孔运动等生理过程中均扮演着重要角色。植物水通道蛋白基因在植物的所有组织中都能够表达，有些是受环境因子或激素诱导表达的，还有一些是植物组织或器官特异表达的。下列有关植物水通道蛋白的叙述，错误的是(　　 ) A．AQPs具有特异性，只能特异性的运输水分子 B．气孔的闭合与叶片保卫细胞膜上的 AQPs有关 C．植物所有的组织中都分布有植物水通道蛋白 D．AQPs在维持植物体内水分平衡中具有重要意义 【答案】　A 【解析】　A、根据题意，AOPs是一类多功能蛋白，在水分子及其他物质运输、细胞伸长与分化、气孔运动等生理过程中等有起作用，因此，AOPs不具有特异性，能运输水分子及其他物质，A错误； B、根据题意，AOPs与气孔运动等生理过程有关，因此气孔的闭合与叶片保卫细胞膜上的 AQPs有关，B正确； C、根据题意，AOPs与细胞伸长与分化有关，植物水通道蛋白基因在植物的所有组织中都能够表达，因此植物所有的组织中都分布有植物水通道蛋白，C正确； D、水通道蛋白是一类多功能蛋白，在水分子及其他物质运输过程中扮演重要作用，因此在维持植物体内水分平衡中具有重要意义，D正确。 故选A。 考向二　物质跨膜运输方式的判断 【例3】　(2023·辽宁高考)血脑屏障的生物膜体系在控制物质运输方式上与细胞膜类似。下表中相关物质不可能存在的运输方式是(　　 ) 选项 通过血脑屏障生物膜 体系的物质 运输方式 A 神经生长因子蛋白 胞吞、胞吐 B 葡萄糖 协助扩散 C 谷氨酸 自由扩散 D 钙离子 主动运输 【答案】　C 【解析】　A、神经生长因子蛋白是生物大分子，通过胞吞胞吐通过生物膜细胞，与生物膜的流动性有关，A正确； B、葡萄糖进入哺乳动物成熟红细胞的方式为协助扩散，故血脑屏障生物膜体系可能为协助扩散，B正确； C、谷氨酸跨膜运输需要载体蛋白的协助，不能为自由扩散，当谷氨酸作为神经递质出细胞时为胞吐，也不是自由扩散，C错误； D、钙离子通过生物膜需要载体蛋白，方式可能为主动运输，D正确。 故选C。 【例4】　(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】　A、乙醇是有机物，与细胞膜中磷脂相似相溶，可以通过自由扩散方式进入细胞，A错误； B、血浆中K＋量低，红细胞内K＋含量高，逆浓度梯度为主动运输，需要消耗ATP并需要载体蛋白，B正确； C、抗体为分泌蛋白，分泌过程为胞吐，需要消耗能量，C错误； D、葡萄糖进入小肠上皮细胞等为主动运输，进入哺乳动物成熟的红细胞为协助扩散，D错误。 故选B。 考向三　影响物质跨膜运输的因素分析 【例5】　(2024·山东高考)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】　A、环核苷酸结合细胞膜上的Ca2+通道蛋白，Ca2+不需要与通道蛋白结合，A错误； B、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，Ca2+内流属于协助扩散，故维持细胞Ca2+浓度的内低外高是主动运输，需消耗能量，B正确； C、Ca2+作为信号分子，调控相关基因表达，导致H2O2含量升高，不是直接H2O2的分解，C错误； D、BAK1缺失的被感染细胞，则不能被油菜素内酯活化，不能关闭Ca2+通道蛋白，将导致H2O2含量升高，D错误。 故选B。 【例6】　(2023·浙江高考)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】　A、结合题意“将K＋运输到细胞外，降低细胞内外的K＋浓差”和题图中缬氨可霉素运输K＋的过程不消耗能量，可推测K＋的运输方式为协助扩散，顺浓度梯度运输，A正确； B、结合A选项分析可知，K＋的运输方式为协助扩散，不需要消耗ATP，B错误； C、缬氨霉素是一种脂溶性抗生素，能结合在细胞膜上，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一结构特点有关，C错误； D、噬菌体为DNA病毒，病毒没有细胞结构，故缬氨霉素不会影响噬菌体的侵染能力，D错误。 故选A。 1．(必修1 P65)被动运输：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的物质跨膜运输方式。 2．(必修1 P66)自由扩散(简单扩散)：物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式。 3．(必修1 P66)协助扩散(易化扩散)：物质借助膜上的转运蛋白进出细胞的扩散方式。 4．(必修1 P69)主动运输：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物质跨膜运输方式。 5．(必修1 P70)主动运输的意义：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。 6．(必修1 P66～67)转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白两种类型，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。而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，而且每次转运时都会发生自身构象的改变。 7．(必修1 P72)细胞膜具有选择透过性的结构基础：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。通过胞吞或胞吐进出细胞，需要膜上蛋白质的参与，更离不开膜上磷脂双分子层的流动性。 8．农业生产中，农作物生长所需的氮元素可以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，判断的依据是主动运输需要细胞呼吸提供能量，O2浓度小于a点，根细胞对NO的吸收速率与O2浓度呈正相关。 (2)O2浓度大于a时作物乙吸收NO的速率不再增加，推测其原因是主动运输需要载体蛋白，此时载体蛋白数量达到饱和。 (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，判断的依据是作物甲在NO最大吸收速率时，对应O2浓度和NO吸收速率均大于作物乙。 (4)细胞膜上的H＋－ATP酶是一种转运H＋的载体蛋白，能催化ATP水解，利用ATP水解释放的能量将H＋泵出细胞，导致细胞外的pH降低；此过程中，H＋－ATP酶作为载体蛋白在转运H＋时发生的变化是载体蛋白发生磷酸化，导致其空间结构改变。 学科网（北京）股份有限公司 $$