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课时跟踪练(7) 物质出入细胞的方式及影响因素
一、选择题
1.离子通道蛋白是横跨细胞膜的亲水性通道,允许适当大小的离子顺浓度梯度通过。下列有关说法错误的是 ( )
A.离子通道蛋白介导的转运方式属于协助扩散
B.神经纤维受到刺激时Na+借助通道蛋白内流,导致兴奋部位膜两侧Na+浓度相等
C.水分子不能通过离子通道进出细胞
D.离子通道蛋白对离子的转运具有选择性
B 解析:离子通道蛋白允许适当大小的离子顺浓度梯度通过,因此离子通道蛋白介导的转运方式属于协助扩散,A正确;神经纤维受到刺激时Na+借助通道蛋白内流,膜两侧Na+浓度不会相等,膜外Na+浓度始终高于膜内,B错误;水分子可通过水通道蛋白跨膜运输,不能通过离子通道运输,C正确;离子通道蛋白具有选择性,通常一种离子通道蛋白只转运一种离子,D正确。
2.转运蛋白包括载体蛋白和通道蛋白,两种转运蛋白都属于膜蛋白。下列有关转运蛋白的叙述,错误的是 ( )
A.水分子通过通道蛋白进入细胞的速度小于自由扩散
B.载体蛋白和通道蛋白都有控制特定物质跨膜运输的功能
C.通道蛋白参与协助扩散,载体蛋白参与主动运输和协助扩散
D.载体蛋白与通道蛋白不同的是其可与被运输的物质结合,且自身构象发生变化
A 解析:由于磷脂双分子层内部具有疏水性,水分子自由扩散通过细胞膜时会受到一定的阻碍,故水分子通过通道蛋白进入细胞的速度大于自由扩散,A错误;载体蛋白和通道蛋白都有控制特定物质跨膜运输的功能,B正确;通道蛋白在运输过程中并不与被运输的分子或离子结合,并且是从高浓度向低浓度运输,只参与协助扩散,而载体蛋白可以参与协助扩散和主动运输,C正确;通道蛋白在运输过程中并不与被运输的分子或离子相结合,也不会发生构象变化,载体蛋白转运物质时,自身构象会发生变化,只允许与自身结合部位相适应的分子或离子通过,D正确。
3.下列关于跨膜运输的叙述,正确的是 ( )
A.神经细胞K+外流不需要蛋白质协助
B.血浆中的O2进入红细胞需要蛋白质协助
C.氨基酸能以主动运输的方式被小肠上皮细胞吸收
D.蛋白质和RNA能以胞吞或胞吐的方式进出细胞核
C 解析:神经细胞K+外流属于协助扩散,需要蛋白质协助,A错误;血浆中的O2进入红细胞的方式为自由扩散,不需要蛋白质协助,B错误;氨基酸逆浓度梯度进入小肠上皮细胞,即氨基酸以主动运输的方式被小肠上皮细胞吸收,C正确;蛋白质和RNA通过核孔进出细胞核,D错误。
4.(2025·云南昆明模拟)研究发现,水分子进入植物细胞的两种方式如下图所示。下列叙述错误的是 ( )
A.根毛细胞吸水能力与其细胞液中水的相对含量有关
B.土壤溶液浓度过高时,植物细胞失水需要消耗能量
C.水分子通过水通道蛋白是顺浓度梯度运输的
D.水分子不通过水通道蛋白的跨膜运输方式为自由扩散
B 解析:土壤溶液浓度过高时,细胞失水可通过自由扩散或协助扩散,这两种方式都不需要消耗能量,B错误。
5.拟南芥液泡膜上存在Na+/H+反向转运载体蛋白,它可利用液泡内外H+的电化学梯度(电位和浓度差)将H+转出液泡,同时将Na+由细胞质基质转入液泡。部分物质跨液泡膜转运过程如图所示,据图判断,下列叙述错误的是 ( )
A.Na+在液泡中的积累有利于提高拟南芥的耐盐能力
B.Na+以主动运输的方式由细胞质基质进入液泡
C.Cl-以协助扩散的方式由细胞质基质进入液泡
D.H2O以自由扩散的方式进出液泡
D 解析:由题图可知,Na+借助H+的电化学梯度由细胞质基质逆浓度梯度进入液泡,从而增大液泡的渗透压,进而提高拟南芥的耐盐能力,A正确;Na+由细胞质基质逆浓度进入液泡,运输方式为主动运输,B正确;由图可知,Cl-通过通道蛋白由细胞质基质进入液泡,运输方式为协助扩散,C正确;由图可知,H2O进出液泡通过液泡膜上的水通道蛋白,运输方式为协助扩散,D错误。
6.图甲、乙分别是洋葱根尖在不同O2浓度及不同底物浓度情况下(其他条件适宜),从含硝酸钾的全营养液中吸收NO的速率曲线图。下列相关描述不正确的是 ( )
A.a点时影响离子吸收速率的主要因素是能量
B.b点时离子吸收速率不再增大是因为载体蛋白的数量有限
C.c点时影响离子吸收速率的主要因素是底物浓度
D.d点时离子吸收速率不再增大是因为物质浓度太高,细胞发生质壁分离
D 解析:洋葱根尖吸收NO的方式是主动运输,其吸收速率受能量、载体蛋白和底物的浓度等因素影响。d点时离子吸收速率不再随底物的浓度的增大而增大,可能是因为载体蛋白数量有限或能量不足,D错误。
7.(2025·云南曲靖模拟)下图是人体小肠上皮细胞对半乳糖、葡萄糖和果糖的吸收过程,半乳糖与葡萄糖共用同一载体蛋白且半乳糖与载体蛋白的亲和力大于葡萄糖,半乳糖和葡萄糖的运输是伴随钠离子从细胞外流入细胞内而完成的,转运过程不需要消耗ATP。下列叙述错误的是 ( )
A.在一定浓度范围内,随着果糖浓度的升高,果糖的转运速率会加快
B.葡萄糖和半乳糖进入小肠上皮细胞的方式为协助扩散
C.半乳糖出现后,葡萄糖的转运量会明显减少
D.钠离子在细胞内外的浓度差靠主动运输来维持
B 解析:从图中可以看出,葡萄糖和半乳糖的转运为逆浓度梯度跨膜运输,能量来源于钠离子浓度梯度的势能,为主动运输,B错误。
8.(2025·山东济宁模拟)研究发现在小肠绒毛的微绒毛面存在着两种运输葡萄糖的载体——SGLT1和GLUT2,前者是主动运输的载体,后者是协助扩散的载体。科学家通过体外实验,将不同葡萄糖浓度下的运输速率绘制了如下图所示的曲线。下列相关叙述错误的是 ( )
A.主动运输需要消耗细胞化学反应所释放的能量
B.在较低浓度下,主动运输的载体先达到饱和状态
C.在较高浓度下,细胞主要依赖主动运输来增大吸收速率
D.小肠绒毛细胞吸收葡萄糖的过程中,上述两种运输方式同时进行
C 解析:在较高浓度下,GLUT2的运输速率较大,所以细胞主要依赖协助扩散来增大吸收速率,C错误。
9.(2025·福建厦门模拟)铁是人体内必不可少的微量元素,下图表示铁被小肠吸收和转运至细胞内的过程。图中转铁蛋白(Tf)可运载Fe3+,以TfFe3+结合形式进入血液。TfFe3+与转铁蛋白受体(TfR)结合后进入细胞,并在囊泡的酸性环境中将Fe3+释放。下列叙述错误的是 ( )
A.Fe2+顺浓度梯度通过蛋白1通道的过程属于协助扩散
B.Tf与TfR结合后携带Fe3+进入细胞的过程属于胞吞
C.蛋白2和转铁蛋白(Tf)都是细胞膜上的载体蛋白
D.H+进入囊泡的过程属于主动运输,需要消耗能量
C 解析:由题图可知,Fe2+从小肠上皮细胞进入组织液时是顺浓度梯度且需要通道蛋白,不需要能量,属于协助扩散,A正确;由题图可知,细胞膜上的转铁蛋白受体(TfR)具有识别作用,TfFe3+与TfR识别并结合后通过胞吞进入细胞,B正确;转铁蛋白(Tf)是血液中运载Fe3+的蛋白,不在细胞膜上,C错误;由题图可知,H+进入囊泡是通过质子泵逆浓度梯度进行的,属于主动运输,需要消耗能量,D正确。
10.(2025·湖南怀化模拟)每年的11月14日是联合国糖尿病日。胰岛素是参与血糖调节的重要激素之一,胰岛素分泌的机制如下图所示。下列叙述正确的是 ( )
A.葡萄糖通过GLUT2转运蛋白进入细胞的速率与细胞膜外的葡萄糖浓度无关
B.K+排出细胞需消耗ATP、需细胞膜上蛋白质的协助,属于主动运输
C.胰岛素以胞吐的方式排出细胞不需要细胞膜上载体蛋白的协助
D.阻断Ca2+进入胰岛B细胞有利于胰岛素的分泌
C 解析:由题图可知,葡萄糖通过GLUT2转运蛋白进入细胞的方式是协助扩散,运输动力是细胞膜内外的葡萄糖浓度差,A错误;由题图可知,K+通过离子通道排出细胞,此运输方式属于协助扩散,不需要消耗ATP,B错误;胞吐是包裹着大分子或颗粒物的囊泡与细胞膜融合,进而将包裹的物质释放出细胞的过程,此过程不需要细胞膜上载体蛋白的协助,C正确;由题图可知,Ca2+内流会促使胰岛B细胞释放胰岛素,故阻断Ca2+进入胰岛B细胞不利于胰岛素的分泌,D错误。
二、非选择题
11.囊性纤维化是一种人类遗传病,患者细胞内的氯离子不能正常排出细胞,导致支气管被异常黏液堵塞。下图为正常人(左图)和患者(右图)部分细胞膜结构示意图,据图回答下列问题:
(1)该图为细胞膜的流动镶嵌模型,其基本支架为________________。据图,________(填“甲”或“乙”)侧是细胞外侧,依据是存在________。
(2)据图分析,氯离子跨膜运输的速率主要取决于________________________。
(3)在正常细胞内氯离子通过CFTR蛋白转运至细胞外,使其浓度逐渐升高,水分子通过________作用向膜外扩散的速度________(填“加快”或“减慢”),使覆盖于肺部细胞表面的黏液被稀释。而囊性纤维化发生的原因可能是________________________________________________________________________。
(4)根据上述分析,请提出一个治疗囊性纤维化的合理建议:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案:(1)磷脂双分子层 甲 糖蛋白
(2)载体蛋白数量、能量
(3)渗透 加快 CFTR蛋白异常关闭
(4)清除黏液、减少肺部黏液分泌量、修复异常关闭的CFTR蛋白等
解析:(1)题图为细胞膜的流动镶嵌模型,该模型中细胞膜的基本支架是磷脂双分子层;据图分析可知,甲侧是细胞外侧,依据是存在糖蛋白。(2)据图可知,氯离子跨膜运输需要消耗ATP且需要CFTR蛋白协助,故其跨膜运输方式属于主动运输,所以氯离子跨膜运输的速度主要取决于载体蛋白数量、能量。(3)在正常细胞内氯离子通过CFTR蛋白转运至细胞外,使其浓度逐渐升高,细胞外溶液浓度大于细胞质浓度,故水分子通过渗透作用向膜外扩散的速度加快,使覆盖于肺部细胞表面的黏液被稀释。而囊性纤维化发生的可能原因是CFTR蛋白异常关闭。(4)据图分析可知,囊性纤维化发生的原因可能是CFTR蛋白异常关闭,氯离子不能正常排出细胞,导致支气管被异常黏液堵塞,故可以通过清除黏液、减少肺部黏液分泌量、修复异常关闭的CFTR蛋白等治疗囊性纤维化。
12.图甲为小肠上皮细胞吸收葡萄糖的示意图,GLUT是一种葡萄糖载体蛋白。图乙表示GLUT介导的肝细胞和原核生物细胞对葡萄糖的摄取速率与葡萄糖浓度的关系。请回答下列问题:
(1)在Na+K+ATP酶的作用下消耗ATP,维持Na+在小肠上皮细胞膜两侧的电化学梯度稳定,这种运输方式称为___________________________________________________________。
(2)图乙中的曲线表明,GLUT介导的细胞对葡萄糖的摄取速率比自由扩散________(填“快”或“慢”),B点与A点相比,制约葡萄糖转运速率的因素主要是____________。GLUT介导的葡萄糖运输方式具有的特点是______________________________________________
________________________________________________________________________(答出两点即可)。
(3)小肠上皮细胞膜上转运葡萄糖的载体有____________________________________。
(4)小肠上皮细胞膜上,磷脂分子排列为疏水尾部相对的连续两层,对水分子有屏障作用,但水分子仍能跨膜转运。试从细胞膜成分及结构特点的角度分析其原因:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案:(1)主动运输
(2)快 GLUT数量 顺浓度梯度跨膜运输、借助膜上的转运蛋白、不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量
(3)GLUT,Na+驱动的葡萄糖同向转运载体
(4)水分子可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙,水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白进行跨膜运输
解析:(1)在Na+K+ATP酶的作用下消耗ATP运输Na+的运输方式为主动运输。(2)由图乙分析可知,GLUT介导的细胞对葡萄糖的摄取速率快于自由扩散。B点与A点相比,制约葡萄糖转运速率的因素主要是GLUT的数量。由图甲可知,GLUT介导的葡萄糖运输方式为协助扩散,具有顺浓度梯度跨膜运输、借助膜上的转运蛋白、不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量等特点。(3)由图甲可知,小肠上皮细胞运输葡萄糖的载体有GLUT、Na+驱动的葡萄糖同向转运载体。(4)磷脂分子大多数可以运动,分子间能产生间隙,而水分子较小,能通过该间隙进出细胞;此外,水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白进行跨膜运输。
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