第2单元 专题加强1 主动运输的能量与“泵”的类型及盐胁迫的运输机制-【优化探究】2026高考生物学一轮复习高考总复习配套课件（江苏专版）

细胞的基本结构与物质运输 第二单元 专题加强1　主动运输的能量与“泵”的类型及盐胁迫的运输机制 加强点1　主动运输的能量与“泵”的类型 1.主动运输的三种类型 (1)主动运输的能量来源分为三类(如图):ATP直接提供能量(ATP驱动泵)、间接供能(协同转运蛋白)、光驱动(光驱动泵)。 (2)协同运输是一种物质的逆浓度梯度跨膜运输,其依赖于另一种物质的顺浓度梯度转运,该过程消耗的能量来自离子电化学梯度。 2.与物质出入细胞有关的几种“泵” (1)Na+-K+泵 (2)质子泵 (3)钙泵 钙泵是Ca2+激活的ATP酶,每水解一个ATP转运两个Ca2+到细胞外,形成Ca2+梯度。通常细胞质游离的Ca2+浓度很低,胞外的Ca2+即使很少量涌入胞内都会引起胞质游离的Ca2+浓度显著变化,导致一系列生理反应。Ca2+内流能迅速地将细胞外信号传入细胞内,因此Ca2+是一种十分重要的信号物质。 1.(2024·浙江6月卷)植物细胞的细胞质基质中的Cl-、通过离子通道进入液泡,Na+、Ca2+逆浓度梯度转运到液泡,以调节细胞渗透压。白天,光合作用合成的蔗糖可富集在液泡中,夜间,这些蔗糖运到细胞质基质。植物液泡中部分离子与蔗糖的转运机制如图所示。下列叙述错误的是 (　　) 对点训练 A.液泡通过主动运输方式维持膜内外的H+浓度梯度 B.Cl-、通过离子通道进入液泡不需要ATP直接供能 C.Na+、Ca2+进入液泡需要载体蛋白协助不需要消耗能量 D.白天液泡富集蔗糖有利于光合作用的持续进行 答案:C C 解析:由题图可知,细胞液的pH为3~6,细胞质基质的pH为7.5,说明细胞液的H+浓度高于细胞质基质,若要长期维持膜内外的H+浓度梯度,需通过主动运输将细胞质基质中的H+运输到细胞液中,A正确;通过离子通道的运输为协助扩散,Cl-、N通过离子通道进入液泡属于协助扩散,不需要ATP直接供能,B正确;液泡膜上的载体蛋白将H+转运出液泡的同时,能将细胞质基质中的Na+、Ca2+转运到液泡内,说明Na+、Ca2+进入液泡的直接驱动力是液泡膜两侧的H+电化学梯度,因此该过程Na+、Ca2+进入液泡的方式为主动运输,需要消耗能量,能量由液泡膜两侧的H+电化学梯度提供,C错误;白天蔗糖进入液泡,使光合作用产物及时转移,减少光合作用产物蔗糖在细胞质基质中过度积累,有利于光合作用的持续进行,D正确。 2.(2025·江苏连云港模拟)如图所示某幼儿脐贴,贴剂中的丁香酚经扩散最终进入胃壁细胞,刺激胃蛋白酶和胃酸分泌,进而促进食物的消化。下列相关叙述正确的是 (　　) A.丁香酚进入胃壁细胞的方式与胃蛋白酶排出胃壁细胞的方式相同 B.胃壁细胞膜上协助H+排出的H+⁃K+⁃ATP酶没有特异性 C.H+⁃K+⁃ATP酶在转运H+时与红细胞吸收葡萄糖时的转运蛋白都会发生变化 D.K+进入胃壁细胞的动力来自K+的电化学势能 答案:C 解析:丁香酚进入胃壁细胞的方式为顺浓度梯度的被动运输,胃蛋白酶排出胃壁细胞的方式为胞吐,两种方式不同,A错误;胃壁细胞细胞膜上协助H+排出的H+⁃K+⁃ATP酶具有特异性,B错误;分析图可知,胃壁细胞pH为7.3,胃腔pH为0.8,说明胃壁细胞中H+含量少于胃腔中,所以H+⁃K+⁃ATP酶在转运H+时是逆浓度梯度,为主动运输,说明H+⁃K+⁃ATP酶为载体蛋白,载体蛋白每次转运时都会发生自身构象的改变,红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散,红细胞吸收葡萄糖时转运蛋白也会发生自身构象的改变,C正确;K+从胃腔进入胃壁细胞细胞膜的运输方式为主动运输,动力来自ATP的水解供能,D错误。 3.蔗糖是甘蔗叶肉细胞光合作用的主要产物,甘蔗叶肉细胞的液泡膜上部分物质运输过程如图所示。据图分析,下列叙述错误的是 (　　) A.质子泵逆浓度运输H+时需要消耗能量 B.H+-蔗糖载体运输H+的方式为协助扩散 C.H+-蔗糖载体运输蔗糖的方式为被动运输 D.液泡膜内外H+浓度差会影响蔗糖的运输速率 答案:C 解析:质子泵逆浓度运输H+时需要消耗ATP提供的能量,A正确;H+-蔗糖载体运输H+的方式是从高浓度向低浓度运输,为协助扩散,B正确;H+-蔗糖载体运输蔗糖的方式是从低浓度向高浓度运输,依赖于H+浓度差提供能量,为主动运输,所以液泡膜内外H+浓度差会影响蔗糖的运输速率,C错误,D正确。 4.Na+-K+-ATP酶(称Na+-K+泵)、Na+-Ca2+交换体主要位于心肌细胞膜和线粒体膜上,二者表达水平可反映心肌细胞功能的完整性,完成心肌正常的Na+、K+,Na+、Ca2+交换(如图),避免Ca2+超载和心肌舒张迟缓的发生。下列叙述错误的是 (　　) A.Na+-K+泵具有催化ATP水解的作用,为Na+、K+的运输提供能量 B.心肌缺氧时,影响Na+-K+泵的功能,但Ca2+的运输不受影响 C.Na+通过Na+-K+泵和Na+-Ca2+交换体进出细胞的运输方式不同 D.Na+-K+泵、Na+-Ca2+交换体发挥作用时,空间结构发生改变 答案:B 解析:Na+-K+泵既可以作为载体蛋白,还具有催化ATP水解的作用,为Na+、K+的运输提供能量,A正确;心肌缺氧时,影响Na+-K+泵的功能,膜内外Na+的浓度差降低,导致Ca2+运出减少,B错误;Na+通过Na+-K+泵运出细胞属于主动运输,Na+通过Na+-Ca2+交换体进入细胞是协助扩散,C正确;Na+-K+泵是一种载体蛋白,磷酸化后,其空间结构会发生改变,Na+-Ca2+交换体运输相应物质时空间结构也要发生改变,D正确。 加强点2　耐盐碱植物的抗盐胁迫机制 耐盐植物能够在高盐胁迫的逆境中正常生长,其根细胞特殊的转运机制发挥了十分重要的作用。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。 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。 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。 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。 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。 5.(2024·甘肃卷)维持细胞的Na+平衡是植物的耐盐机制之一。盐胁迫下,植物细胞膜(或液泡膜)上的H+-ATP酶(质子泵)和Na+-H+逆向转运蛋白可将Na+从细胞质基质中转运到细胞外(或液泡中),以维持细胞质基质中的低Na+水平(见图)。下列叙述错误的是 (　　) 对点训练 A.细胞膜上的H+-ATP酶磷酸化时伴随着空间构象的改变 B.细胞膜两侧的H+浓度梯度可以驱动Na+转运到细胞外 C.H+-ATP酶抑制剂会干扰H+的转运,但不影响Na+转运 D.盐胁迫下Na+-H+逆向转运蛋白的基因表达水平可能提高 答案:C 解析:由题图可知,细胞膜上的H+-ATP酶可将细胞内的H+运出细胞,消耗ATP,H+-ATP酶磷酸化时伴随着空间构象的改变,A正确;H+顺浓度梯度进入细胞所释放的势能是驱动Na+转运到细胞外的直接动力,B正确;H+-ATP酶抑制剂干扰H+的转运,影响膜两侧H+浓度,进而影响Na+的运输,C错误;耐盐植株的Na+-H+逆向转运蛋白比普通植株多,以适应高盐环境,因此盐胁迫下Na+-H+逆向转运蛋白的基因表达水平可能提高,D正确。 6.(2024·山东济南模拟)某耐盐植物,其茎叶表面有盐囊细胞,如图表示盐囊细胞内几种离子的跨膜运输机制。下列叙述正确的是 (　　) A.位于细胞膜和液泡膜上的H+-ATPase载体蛋白具有催化功能 B.Na+借助NHX转运蛋白向液泡内转运属于协助扩散 C.改变外界溶液的pH不影响K+向细胞内的转运速率 D.耐盐植物的细胞液渗透压低于外界溶液渗透压时仍然可以吸水 答案:A 解析:位于细胞膜和液泡膜上的H+-ATPase载体蛋白既具有运输H+功能,还可以作为ATP水解酶,起到催化ATP水解的作用,A正确;据题图分析可知,H+-ATPase可以将H+运进液泡,该过程中需要耗能,是主动运输,说明液泡中的H+浓度高于液泡外,NHX将H+运出液泡的过程是顺浓度梯度,该过程产生的势能可以为Na+进入液泡提供能量,即Na+进入液泡的方式是主动运输,B错误;改变外界溶液的pH,会改变膜内外的H+浓度差,从而影响H+运进细胞,影响液泡内外的H+浓度差,从而间接影响K+向细胞内的转运速率,C错误;耐盐植物的细胞液渗透压低于外界溶液渗透压时发生渗透失水,D错误。 7.(2025·江苏镇江调研)海水稻具有优良的耐盐碱性,如图为不同物质进出根部成熟区细胞的作用示意图,其中①和②为水进入细胞的过程。下列叙述正确的是 (　　) A.H+进出液泡的过程均离不开ATP的供能 B.Na+进入细胞和液泡的过程均需与膜转运蛋白结合 C.过程①的运输速率高于②体现了载体的高效性 D.Na+在液泡中的积累可以提高成熟区细胞的吸水能力 答案:D 解析:由图可知H+出液泡的过程利用的是Na+的转移势能,A错误;由图可知,Na+进入细胞不需要消耗能量,经过的是通道蛋白,不需要与膜转运蛋白结合,B错误;图中未能显示实际的速率比较,不能确定②速率高于①,C错误;Na+在液泡中积累,会增加细胞溶液的渗透压,从而提高细胞的吸水能力,D正确。 8.(2025·河北秦皇岛模拟)土壤盐分过高对植物的伤害作用称为盐胁迫。SOS信号转导途径是在拟南芥中发现的介导盐胁迫下细胞介导外排Na+,是维持Na+/K+平衡的重要调节机制。盐胁迫出现后,磷脂分子PA在细胞膜迅速聚集并与能催化反应物磷酸化的蛋白激酶SOS2结合,致使SOS2接触激活钠氢转运蛋白SOS1,并使钙结合蛋白SCaBP8磷酸化。具体调节机制如图所示,回答下列问题。 (1)细胞膜的基本支架是　　　　　　　　,磷脂分子PA在SOS信号转导途径中作为　　　　　　起调节作用。  解析:细胞膜的基本支架是磷脂双分子层;根据题意,盐胁迫出现后,磷脂分子PA在细胞膜迅速聚集并与能催化反应物磷酸化的蛋白激酶SOS2结合,致使SOS2接触激活钠氢转运蛋白SOS1,并使钙结合蛋白SCaBP8磷酸化,该过程中PA作为信号分子起调节作用。 磷脂双分子层 信号分子 (2)盐胁迫条件下,Na+通过转运蛋白SOS1运出细胞的方式是主动运输,该过程所消耗的能量来源是　　　　　　　　　　　　,主动运输方式对于细胞的意义是　  　 。  H+浓度差形成的势能 细胞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 解析:据题图分析可知,盐胁迫条件下,转运蛋白SOS1将细胞外的H+运输到细胞内的同时,把Na+以主动运输的方式运出细胞,说明Na+的主动运输消耗的能量来自H+浓度差形成的化学势能,主动运输方式对于细胞的意义是细胞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)盐胁迫条件下,周围环境的Na+以　　　　　 　方式顺浓度梯度大量进入根部细胞,磷酸化的SCaBP8减缓了对AKT1的抑制作用,导致细胞中K+浓度　　　(填“增大”或“减小”)。从结构方面分析,细胞膜对无机盐离子具有选择透过性的原因是 ________________________　 　。   解析:据题图分析可知,盐胁迫条件下,周围环境的Na+通过HKT1(Na+通道蛋白)以协助扩散的方式顺浓度梯度大量进入根部细胞,磷酸化的SCaBP8减缓了对AKT1的抑制作用,使得细胞内K+浓度增大。从结构方面分析,细胞膜上含有的无机盐离子转运蛋白种类不同,导致细胞膜对无机盐离子具有选择透过性。 协助扩散/被动运输 增大 细胞膜上含有的无机盐离子转运蛋白种类不同 9.(2025·广东佛山模拟)柽柳等耐盐植物能够在盐胁迫逆境中正常生长,如图是其根细胞参与抵抗盐胁迫的部分结构示意图,其根细胞生物膜两侧H+形成的电化学梯度,在物质转运过程中发挥了重要作用。 (1)液泡中能维持较高浓度的某些特定物质,这体现了液泡膜　 　的特点,该特点的结构基础是　 　　 　　　。  解析:液泡中能储存较高浓度的某些特定物质,这些特定物质(如钠离子)是通过主动运输方式进入液泡中的,这体现了液泡膜具有选择透过性的特性,该特点的结构基础是液泡膜上的载体蛋白具有特异性。 选择透过性 液泡膜上的载体蛋白具有特异性 (2)据图分析,盐胁迫条件下,Na+通过转运蛋白SOS1运出细胞的方式是　　　　　　。液泡中H+浓度与细胞质基质中H+浓度差主要由液泡膜上H+-ATP 泵来维持,该结构的具体作用是　  　 。  解析:分析题图,Na+通过转运蛋白SOS1运出细胞,需要H+的浓度差提供能量,属于主动运输。液泡中H+浓度与细胞质基质中H+浓度差主要由液泡膜上H+-ATP泵来维持,该结构的作用是催化ATP水解提供能量和作为载体蛋白协助运输H+。 主动运输 催化ATP水解提供能量和作为载体蛋白协助运输H+ (3)进一步研究发现,在盐胁迫下大量的Na+持续进入植物根部细胞,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。图中H+的分布差异使Na+在NHX的作用下进入液泡,其意义是                                                                                                                                                                          (答出2点即可)。 解析:将Na+转运到液泡内的意义是降低细胞质基质中Na+的浓度,降低其对细胞的伤害;同时还能提高细胞液的渗透压,增加细胞对水的吸收。 降低细胞质基质中Na+的浓度,降低其对细胞的伤害;同时还能提高细胞液的渗透压,增加细胞对水的吸收 (4)某研究小组提出,脯氨酸可通过调节柽柳细胞内Na+和K+浓度来增强其应对盐胁迫的能力。据此完善相关实验进行验证。 材料选择:对照组(略);实验组应选取的植株为　　　　(填序号)。  ①野生型柽柳植株　②脯氨酸转运蛋白基因敲除的突变体柽柳植株 培养环境:用一定浓度的NaCl溶液模拟盐胁迫环境。检测指标:_______　 。  实验结果及结论:对照组与实验组的检测结果存在明显差异。 ② 两组植 株细胞内Na+和K+浓度 解析:要验证脯氨酸可通过调节柽柳细胞内Na+和K+浓度来增强其应对盐胁迫的能力,自变量应该为植株是否含有脯氨酸,因变量为细胞中细胞内Na+和K+浓度,外界环境为盐胁迫环境。所以实验组选择②脯氨酸转运蛋白基因敲除的突变体柽柳植株,对照组选择①野生型柽柳植株,在相同盐胁迫条件下培养,检测两组植株细胞内Na+和K+浓度。 $$