2025届高三生物二轮复习课件微专题：主动运输

高三 生物 微专题 主动运输 主动运输是物质跨膜运输的一种重要方式，指物质逆浓度梯度或电位梯度，从低浓度一侧向高浓度一侧运输，且需要载体蛋白的协助，并消耗细胞代谢释放的能量。 概念 内容索引 一、基本概念与特点 二、生理意义 三、具体类型 四、影响因素 五、研究意义与应用 六、典例+巩固 七、 5 核心定义：物质从低浓度区域向高浓度区域移动，这种运输方式与被动运输（顺浓度梯度）截然不同，是细胞主动摄取或排出物质的重要机制。 两大必要条件： 载体蛋白：具有特异性，不同物质的运输需要不同的载体蛋白，如葡萄糖载体、钠离子载体等。载体蛋白在运输过程中会与被运输物质结合，其构象发生改变，从而将物质转运至膜的另一侧。 能量消耗：能量通常由 ATP 水解直接或间接提供，ATP 水解释放的能量驱动载体蛋白的构象变化，完成物质运输。 一、基本概念与特点 ·维持细胞内环境稳定：例如，细胞通过主动运输将钠离子排出细胞外，将钾离子摄入细胞内，维持细胞内高钾低钠的状态，这对于维持细胞的渗透压、酸碱平衡以及许多酶的正常活性至关重要。 · 摄取营养物质：小肠上皮细胞通过主动运输将消化道中的葡萄糖、氨基酸等营养物质吸收进入细胞，为细胞的生命活动提供能量和原料。 · 排出代谢废物：细胞内的代谢废物，如氢离子等，通过主动运输排出细胞，防止其在细胞内积累对细胞造成毒害。 二、生理意义 根据能量来源不同，主动运输可分为直接驱动（ 驱动泵）、 间接驱动（协同转运蛋白）、光驱动（光驱动泵）三种基本类型。 三、具体类型 直接驱动： 由 水解提供能量直接驱动相应物质的运输。 1. 泵 直接驱动： 1. 泵 2.离子泵是膜运输蛋白之一，也看作一类特殊的载体蛋白，能驱使特定的离子逆电化学势梯度穿过质膜，同时消耗ATP形成的能量，属于主动运输。 其中，钠-钾离子泵普遍存在于动、植物细胞质膜上，它有大小两个亚基，大亚基催化ATP水解；小亚基是一个糖蛋白。大亚基以亲Na+态结合Na+后，触发水解ATP。每水解一个ATP释放的能量输送3个Na+到胞外，同时摄取2个K+入胞，造成跨膜梯度和电位差，如此造成膜内高K+膜外高Na+状态。膜内高K+，膜外高Na+、离子跨膜梯度以及电位差都有可能激活和启动离子泵。 直接驱动： 由 水解提供能量直接驱动相应物质的运输。 2.质子泵 直接驱动： 由 水解提供能量直接驱动相应物质的运输。 1. 泵 直接驱动： 由 水解提供能量直接驱动相应物质的运输。 3.钙泵 钙泵是<m></m>激活的<m></m>酶，每水解一个<m></m>转运两个<m></m>到细胞外， 形成<m></m>梯度。通常细胞质中游离的<m></m>浓度很低，胞外的<m></m>即使 很少量涌入胞内都会引起细胞质游离的<m></m>浓度显著变化，导致一系 列生理反应。<m></m>内流能迅速地将细胞外信号传入细胞内，因此<m></m> 是一种十分重要的信号物质。 间接驱动：需要借助协同转运蛋白（一种载体蛋白）进行。 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。 海水稻抗逆性相关的生理过程示意 （Na+-K+泵） 、光驱动：光驱动主要发现于细菌细胞，光驱动蛋白可以利用光能逆浓度运输物质。 这类主动运输的能量可以来自于所吸收的光能。如植物叶绿体类囊体膜上的PSⅡ就是一种光驱动的质子泵：PSⅡ的P680获得2个波长为680nm的光子后就能从类囊体外向内泵入2个质子。 四、影响因素 1.浓度差对物质跨膜运输的影响 ▲主动运输中，浓度差达到一定程度后运输速率不再继续增加，原因是受 的限制。 载体数量和能量 四、影响因素 ▲载体蛋白主要 影响 和 。其他条件适宜的情况下，载体蛋白数量越多，运输速率越大。自由扩散不受载体蛋白数量的影响。 协助扩散 主动运输 Q点：能量的限制 2.载体数量对跨膜运输的影响 四、影响因素 通过影响细胞的呼吸进而影响主动运输的速率。 ▲.P点时， 为离子的吸收提供能量。 无氧呼吸 ▲.PQ段：随着氧气含量的增加，有氧呼吸产生的能量越 ，主动运输的速率也越大。 多 ▲.Q点以后：当氧气含量达到一定程度后，受载体蛋白数量以及其他的限制因素运输速率不再增加。 3.氧气含量对跨膜运输的影响 红细胞主动运输速率与氧气含量的曲线图是什么样的？ 答案：红细胞通过无氧呼吸供能，故氧气含量不影响主动运输速率。曲线图如下： 四、影响因素 3.氧气含量对跨膜运输的影响 四、影响因素 ③物质跨膜运输：影响物质跨膜运输因素的分析 d.温度 〖同一种植物对不同离子的吸收量不同，取决于膜上不同种类的离子载体蛋白的数量.( )〗 〖不同植物对同一种离子的吸收量不同，取决于不同植物的细胞膜上该离子载体蛋白的数量 .( )〗 〖抑制某载体蛋白活性，只会导致以该载体蛋白转运的物质运输停止，对其他物质运输不影响.( )〗 〖胞吞和胞吐只能运输大分子物质或颗粒.( )〗 √ √ √ × 4.温度对跨膜运输的影响 1.主动运输过程中载体蛋白发生怎样的变化？___________________________ ___________________________________________________。 离子或分子与载体蛋白结合 后，载体蛋白的空间结构发生变化，运输完成后载体蛋白又恢复原状 2.(必修1 P72)细胞膜具有选择透过性的结构基础：____________________ ___________________________________。通过胞吞或胞吐进出细胞，需要膜上 的参与，更离不开膜上磷脂双分子层的 。 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 蛋白质 流动性 3.能量的影响 势能的作用 分子本身存在势能。势能大小主要决定于溶液浓度，平常所说的不消耗能量只是指分子势能以外的能量，正如物体从高处自由下落一样，能量来源于物体所具有的势能，而不需要施加外力。 ATP泵的作用 离子泵可以直接消耗ATP完成主动运转。以钠泵为例，没有Na+由高浓度膜外进入膜内，就不会出现葡萄糖逆浓度梯度进入膜内，即使运载的载体很多。此过程所需能量不是ATP的分解，而是来自膜内外Na+的势能差，但造成这种势能差的钠泵活动是要分解ATP的，即能量间接来自ATP。 电势能的作用 细胞膜在安静状态时，膜两侧存在一定的电位差，这种电位差一般能维持平衡状态。而离子泵、载体等的活动会造成膜内、外离子的分布不均，从而打破原有的平衡，造成膜对某些离子通透性改变，使离子大量出入细胞以恢复原有的平衡状态。 六、典例+巩固 B 1．（2025·湖南·高考）Cl属于植物的微量元素。分别用渗透压相同、Na+或Cl-物质的量浓度也相同的三种溶液处理某荒漠植物（不考虑溶液中其他离子的影响）。5天后，与对照组（Ⅰ）相比，Ⅱ和Ⅲ组光合速率降低，而Ⅳ组无显著差异；各组植株的地上部分和根中Cl-、K+含量如图所示。下列叙述错误的是（　　） 注：Ⅰ对照（正常栽培）；Ⅱ．NaCl溶液；Ⅲ．Na+浓度与Ⅱ中相同、无Cl-的溶液；Ⅳ．Cl-浓度与Ⅱ中相同、无Na+的溶液A．过量的Cl-可能储存于液泡中，以避免高浓度Cl-对细胞的毒害B．溶液中Cl-浓度越高，该植物向地上部分转运的K+量越多C．Na+抑制该植物组织中K+的积累，有利于维持Na+、K+的平衡D．K+从根转运到地上部分的组织细胞中需要消耗能量 【答案】B【知识点】物质出入细胞的方式综合【分析】液泡具有维持植物细胞的渗透压稳定。无机盐离子的运输方式一般是主动运输。【详解】A、植物细胞可以通过将过量的Cl-储存于液泡中，来降低细胞质中Cl-的浓度，从而避免高浓度Cl-对细胞的毒害，A正确； B、分析可知，Ⅱ组（NaCl溶液）与Ⅳ组（Cl-浓度与Ⅱ中相同、无Na+的溶液）相比，Ⅱ组向地上部分转运的K+量少，说明不是溶液中Cl-浓度越高，植物向地上部分转运的K+量越多，B错误 ；C、对比Ⅰ组（对照）、Ⅱ组（NaCl溶液）和Ⅲ组（Na+浓度与Ⅱ中相同、无Cl-的溶液），发现Ⅱ组和Ⅲ组中Na+存在时，植物组织中K+积累受到抑制，这有利于维持Na+、K+的平衡，C正确；D、 K+从根转运到地上部分的组织细胞是主动运输过程，主动运输需要消耗能量，D正确。 六、典例+巩固 D 2．（2025·陕晋青宁卷·高考）丙酮酸是糖代谢过程的重要中间物质。丙酮酸转运蛋白（MPC）运输丙酮酸通过线粒体内膜的过程如下图。下列叙述错误的是（ ） A．MPC功能减弱的动物细胞中乳酸积累将会增加B．丙酮酸根、H+共同与MPC结合使后者构象改变C．线粒体内外膜间隙pH变化影响丙酮酸根转运速率D．线粒体内膜两侧的丙酮酸根浓度差越大其转运速率越高 【答案】D 【知识点】主动运输、有氧呼吸过程、无氧呼吸过程【分析】结合图示分析，丙酮酸根的运输速率受MPC数量、H+浓度以及丙酮酸根数量等多种因素的影响。【详解】A、MPC功能减弱会抑制丙酮酸进入线粒体，就会有更多的丙酮酸在细胞质基质中进行无氧呼吸，从而导致产生更多的乳酸，动物细胞中乳酸积累将会增加，A正确；B、结合图示可知，丙酮酸分解形成丙酮酸根和H+，两者共同与MPC结合使MPC构象改变，从而运输丙酮酸根和H+，B正确；C、结合图示可知，H+会协助丙酮酸根进入线粒体，pH的变化受H+浓度的影响，因此线粒体内外膜间隙pH变化影响丙酮酸根转运速率，C正确；D、丙酮酸根的运输需要丙酮酸转运蛋白（MPC）的参与，且需要H+电化学梯度（H+浓度差），因此丙酮酸根的运输效率不仅受丙酮酸根浓度影响，也受MPC的数量及H+浓度的影响，因此并不是线粒体内膜两侧的丙酮酸根浓度差越大其转运速率越高，D错误。 六、典例+巩固 B 3．（2022·山东·高考真题）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ATPB．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 【答案】B【知识点】被动运输、主动运输【分析】物质跨膜运输主要包括两种方式:被动运输和主动运输，被动运输又包括自由扩散和协助扩散，被动运输是由高浓度向低浓度一侧扩散，而主动运输是由低浓度向高浓度一侧运输。其中协助扩散需要载体的协助，但不需要消耗能量:而主动运输既需要消耗能量，也需要载体的协助。【详解】A、由题干信息可知，NH4+的吸收是根细胞膜两侧的电位差驱动的，所以NH4+通过AMTs进入细胞消耗的能量不是来自ATP，A错误；B、由图上可以看到，NO3-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NO3-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；C、铵毒发生后，H+在细胞外更多，增加细胞外的NO3-，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；D、据图可知，载体蛋白NRT1.1转运NO3-属于主动运输，主动运输的速率与其浓度无必然关系；运输H+属于协助扩散，协助扩散在一定范围内呈正相关，超过一定范围后不成比例，D错误。 六、典例+巩固 4．（2025·云南·高考）细胞作为生命活动的基本单位， 需要与环境进行物质交换。下列说法正确的是（　　） A．协助扩散转运物质需消耗ATP B．被动运输是逆浓度梯度进行的 C．载体蛋白转运物质时自身构象发生改变 D．主动运输转运物质时需要通道蛋白协助 C 【答案】C【知识点】主动运输、自由扩散、协助扩散【分析】1、自由扩散：运输方向是高浓度到低浓度；不需要转运蛋白；不消耗能量。2、协助扩散：运输方向是高浓度到低浓度；需要转运蛋白；不消耗能量。3、主动运输：运输方向是低浓度到高浓度；需要转运蛋白质；需要消耗能量。【详解】A、协助扩散是顺浓度梯度运输，不需要消耗ATP，A错误；B、被动运输包括自由扩散和协助扩散，都是顺浓度梯度进行的，B错误；C、载体蛋白在转运物质时，会与被转运物质结合，自身构象发生改变，从而实现物质的跨膜运输，C正确；D、主动运输转运物质时需要载体蛋白协助，而不是通道蛋白，通道蛋白一般用于协助扩散，D错误。 六、典例+巩固 5．（2025·山东·高考真题）生长于NaCl浓度稳定在100 mmol/L的 液体培养基中的酵母菌，可通过离子通道吸收Na+，但细胞质基质中 Na+浓度超过30 mmol/L时会导致酵母菌死亡。为避免细胞质基质Na+ 浓度过高，液泡膜上的蛋白N可将Na+以主动运输的方式转运到液泡中， 细胞膜上的蛋白W也可将Na+排出细胞。下列说法错误的是（    ） A．Na+在液泡中的积累有利于酵母细胞吸水 B．蛋白N转运Na+过程中自身构象会发生改变 C．通过蛋白W外排Na+的过程不需要细胞提供能量 D．Na+通过离子通道进入细胞时不需要与通道蛋白结合 C 【答案】C【知识点】主动运输、协助扩散【分析】主动运输的特点：逆浓度梯度、需要载体蛋白、消耗能量。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。【详解】A、Na+在液泡中的积累，细胞液浓度增加，从而有利于酵母细胞吸水，A正确；B、液泡膜上的蛋白N可将Na+以主动运输的方式转运到液泡中，作为载体蛋白，蛋白N转运Na+过程中自身构象会发生改变，B正确；C、为避免细胞质基质Na+浓度过高，液泡膜上的蛋白N可将Na+以主动运输的方式转运到液泡中，细胞膜上的蛋白W也可将Na+排出细胞，外排Na+也是主动运输，需要细胞提供能量，C错误；D、Na+通过离子通道进入细胞时，Na+不需要与通道蛋白结合，D正确。 六、典例+巩固 6．（2025·广东·高考）物质跨膜运输是维持细胞正常生命活动的基础， 下列叙述正确的是（    ） A．呼吸时从肺泡向肺毛细血管扩散的速率受浓度的影响 B．心肌细胞主动运输时参与转运的载体蛋白仅与结合 C．血液中葡萄糖经协助扩散进入红细胞的速率与细胞代谢无关 D．集合管中与通道蛋白结合后使其通道开放进而被重吸收 C 【答案】A【知识点】主动运输、物质出入细胞的方式综合【分析】自由扩散的特点是高浓度运输到低浓度，不需要转运蛋白和能量，如水进出细胞；协助扩散的特点是高浓度运输到低浓度，需要转运蛋白，不需要能量，如红细胞吸收葡萄糖；主动运输的特点是需要转运蛋白和能量，如小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖。【详解】A、O₂从肺泡向肺毛细血管扩散属于自由扩散，速率由O₂浓度差决定。因此呼吸时 从肺泡向肺毛细血管扩散的速率受 浓度的影响，A正确； B、心肌细胞主动运输Ca²⁺时，载体蛋白需结合Ca²⁺并催化ATP水解，还需结合磷酸基团从而磷酸化，并非仅与Ca²⁺结合，B错误；C、葡萄糖进入红细胞为协助扩散，速率受浓度差和载体数量影响。红细胞代谢虽不直接供能，但代谢活动维持细胞内低葡萄糖浓度，从而保持浓度差，因此速率与代谢有关，C错误；D、集合管中Na⁺重吸收主要通过主动运输（如钠钾泵），需载体蛋白且消耗能量，而非通过通道蛋白结合Na⁺被动运输，D错误。 六、典例+巩固 6.（2023·湖北卷）心肌细胞上广泛存在泵和交换体（转入 的同时排出），两者的工作模式如图所示。已知细胞质中 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 泵。关于该药物对心肌细 胞的作用，下列叙述正确的是( ) 。 C A.心肌收缩力下降 B.细胞内液的 浓度升高 C.动作电位期间 的内流量减少 D.细胞膜上 交换体的活动加强 六、典例+巩固 6.（2023·湖北卷）心肌细胞上广泛存在泵和交换体（转入 的同时排出），两者的工作模式如图所示。已知细胞质中 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 泵。关于该药物对心肌细 胞的作用，下列叙述正确的是( ) 。 C A.心肌收缩力下降 B.细胞内液的 浓度升高 C.动作电位期间 的内流量减少 D.细胞膜上 交换体的活动加强 六、典例+巩固 6.（2023·湖北卷）心肌细胞上广泛存在泵和交换体（转入 的同时排出），两者的工作模式如图所示。已知细胞质中 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 泵。关于该药物对心肌细 胞的作用，下列叙述正确的是( ) 。 C A.心肌收缩力下降 B.细胞内液的 浓度升高 C.动作电位期间 的内流量减少 D.细胞膜上 交换体的活动加强 六、典例+巩固 6.（2023·湖北卷）心肌细胞上广泛存在泵和交换体（转入 的同时排出），两者的工作模式如图所示。已知细胞质中 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 泵。关于该药物对心肌细 胞的作用，下列叙述正确的是( ) 。 C A.心肌收缩力下降 B.细胞内液的 浓度升高 C.动作电位期间 的内流量减少 D.细胞膜上 交换体的活动加强 典例1．（2023.河北）下列关于生物学实验的叙述，错误的是（ ）A．性状分离比的模拟实验中，两个小桶内彩球的总数必须相同B．调查遗传病时，选发病率较高的单基因遗传病更容易推断其遗传方式C．利用抗生素对大肠杆菌逐代选择培养过程中，平板上抑菌圈可能逐渐变小D．用酸性重铬酸钾溶液检测酵母菌无氧呼吸产生的酒精，应先耗尽培养液中的葡萄糖 典例1． 【答案】A【知识点】探究酵母菌细胞呼吸的方式、性状分离比的模拟实验、人类遗传病的类型及实例【分析】由于雄性配子的数量多于雌配子的数量，所以性状分离模拟实验中代表雌、雄生殖器官的2个小桶中彩球总数可以不同。酸性重铬酸钾既能将酒精中的羟基氧化成羧基，也能将葡萄糖中的醛基氧化成羧基，因此酸性重铬酸钾溶液与酒精和葡萄糖都会出现由橙色变为灰绿色的颜色变化。【详解】A、由于雄性配子的数量多于雌配子的数量，所以性状分离模拟实验中代表雌、雄生殖器官的2个小桶中彩球总数可以不同，A错误；B、多基因遗传病在人群中发病率较高，且易受环境影响，调查人群中的遗传病时，最好选择群体中发病率较高的单基因遗传病，更容易推断其遗传方式，B正确;C、利用抗生素对大肠杆菌逐代选择培养过程中，在抗生素的选择作用下，大肠杆菌的抗药性逐渐增强，平板上抑菌圈可能逐渐变小，C正确；D、酸性重铬酸钾既能将酒精中的羟基氧化成羧基，也能将葡萄糖中的醛基氧化成羧基，因此酸性重铬酸钾溶液与酒精和葡萄糖都会出现由橙色变为灰绿色的颜色变化，所以用酸性重铬酸钾溶液检测酵母菌无氧呼吸产生的酒精，应先耗尽培养液中的葡萄糖 ，D正确。 (1)由图可判断 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 的吸收速率与O2浓度呈正相关 农业生产中，农作物生长所需的氮元素可以NO3－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NO3－的速率与O2浓度的关系如图所示。回答下列问题： (3)作物甲和作物乙各自在 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_____________________________________ _______________________________。 (2)O2浓度大于a时作物乙吸收 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 作物甲在 最大吸收速率时，对应O2浓 度和 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 ；此过程中，H＋－ATP酶作为载体蛋白在转运H＋时发生的变化是__________________。 降低 载体蛋白发生磷酸化，导致其空间结构改变 NO NO NO NO NO NO $$