第2单元 5 微专题1 物质跨膜运输的热考模型（教师用书Word）-【金版新学案】2026年高考生物高三总复习大一轮复习讲义（人教版 广东专版）

该高中生物学高考复习讲义聚焦物质跨膜运输核心考点，按通道蛋白、离子泵、主动运输能量来源的逻辑层次系统梳理，通过考点精讲、模型分析、真题演练三环节，帮助学生构建结构与功能观，突破跨膜运输方式判断等高频难点，体现复习的系统性与高考针对性。 讲义融合生命观念与科学思维，采用模型建构策略，如结合CLAC通道案例分析Ca²⁺运输与蛋白功能调节的关系，训练逻辑推理能力。设置模拟题到高考真题分层练习，配合详细解析，助力学生高效掌握考点，为教师把控复习节奏提供实战支撑。

微专题1　物质跨膜运输的热考模型 1．通道蛋白 (1)离子通道是由蛋白质复合物构成的，一种离子通道只容许一种离子通过，并且只有在特定刺激发生时才瞬间开放。　 (2)水分子进出细胞时，既可以直接穿过磷脂双分子层(自由扩散)，也可以穿过水通道蛋白(协助扩散)，因此渗透作用的实质是水的自由扩散和协助扩散的叠加，以协助扩散为主。 (2025·惠州调研)CLAC通道是细胞应对内质网中Ca2+超载的一种保护机制，可避免因Ca2+浓度过高引起的内质网功能紊乱。该通道功能的实现依赖一种位于内质网上的跨膜蛋白TMCO1，这种膜蛋白可以感知内质网中过高的Ca2+浓度并形成具有钙离子通道活性的四聚体，主动将内质网中过多的Ca2+释放到细胞质基质中，当内质网中的Ca2+浓度下降到与细胞质基质Ca2+浓度接近时四聚体解聚，钙通道活性消失。下列分析正确的是(　　) A．敲除编码TMCO1的基因可能会出现内质网中Ca2+浓度过低 B．哺乳动物的血液中Ca2+过高，动物会出现抽搐等症状 C．若要追踪TMCO1的合成途径，需要用3H标记氨基酸的羧基 D．Ca2+既是跨膜蛋白TMCO1运输的对象，又是调节TMCO1功能的信号分子 答案：D 解析：蛋白TMCO1是由其相关基因表达产生的，敲除编码TMCO1的基因会使蛋白TMCO1不再产生，内质网丧失CLAC通道，可能使内质网中Ca2+聚集，造成Ca2+浓度过高，A错误；哺乳动物的血液中Ca2+的含量过低，动物会出现抽搐等症状，血液中Ca2+的含量过高，会出现肌无力症状，B错误；在氨基酸脱水缩合形成肽键的过程中，氨基酸中心碳原子上的羧基会脱去－OH形成水，所以用3H标记氨基酸的羧基不能追踪TMCO1蛋白的合成途径，C错误；通过题干信息可知，“TMCO1可以感知内质网中过高的Ca2+浓度并形成具有钙离子通道活性的四聚体，主动将内质网中过多的Ca2+释放到细胞质基质中，当内质网中的Ca2+浓度下降到与细胞质基质Ca2+浓度接近时四聚体解聚，钙通道活性消失”，Ca2+既是跨膜蛋白TMCO1运输的对象，又是调节TMCO1功能的信号分子，D正确。 2．与物质出入细胞有关的几种“泵” (1)Na＋-K＋泵 学生用书第49页 (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，形成钙离子梯度。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。钙离子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。 (2025·湖北恩施模拟)质子泵是生物膜上逆浓度梯度转运H＋的蛋白质。H＋-K＋-ATP酶是一种P型质子泵，主要存在于胃壁细胞，可以结合ATP分解释放的磷酸基团，使自身的构象发生改变，从而将胃壁细胞内的H＋逆浓度梯度转移出细胞。服用奥美拉唑可有效缓解胃酸过多的症状。下列叙述错误的是(　　) A．H＋-K＋-ATP酶转运H＋的过程涉及磷酸化和去磷酸化 B．H＋-K＋-ATP酶质子泵运输H＋的方式是主动运输 C．奥美拉唑可能是抑制了H＋-K＋-ATP酶的活性从而抑制胃酸分泌 D．H＋-K＋-ATP酶质子泵可同时运输H＋和K＋，所以其不具有特异性 答案：D 解析：H＋-K＋-ATP酶是一种P型质子泵，主要存在于胃壁细胞，可以结合ATP分解释放的磷酸基团，使自身的构象发生改变，该过程涉及磷酸化，待该质子泵发挥完作用之后会发生去磷酸化过程，A正确；分析题干可知，质子泵是生物膜上逆浓度梯度转运H＋的蛋白质，H＋-K＋-ATP酶质子泵运输H＋的方式是主动运输，逆浓度梯度运输、消耗能量，B正确；结合题意，服用奥美拉唑可有效缓解胃酸过多的症状，推测奥美拉唑可能是抑制了H＋-K＋-ATP酶的活性从而抑制胃酸分泌，C正确；H＋-K＋-ATP酶质子泵可同时运输H＋和K＋，但是不能运输其他离子，具有特异性，D错误。 3．主动运输的三种能量来源 (1)主动运输的能量来源分为三类(如图1)：ATP直接提供能量、间接供能(另一种离子的电化学势能)、光驱动(光能)。 (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产生的势能(如图2)。 (2024·湛江模拟)如图所示，在小肠腔面，细胞膜上的蛋白S有两个结合位点：一个与Na＋结合，另一个与葡萄糖分子结合。当蛋白S将Na＋顺浓度梯度运输进入小肠上皮细胞时，葡萄糖分子也随之进入细胞，下列叙述正确的是(　　) A．葡萄糖在蛋白S的协助下进入小肠上皮细胞的方式为协助扩散 B．小肠上皮细胞基膜上Na＋-K＋泵的功能是催化ATP水解，运输Na＋、K＋ C．蛋白S作为载体，既能运输葡萄糖，又能运输Na＋，说明载体运输不具有专一性 D．Na＋-K＋泵使膜内外Na＋浓度趋于一致，以维持细胞正常的新陈代谢 答案：B 解析：蛋白S将Na＋顺浓度梯度运输进入小肠上皮细胞时，葡萄糖也随之进入细胞，葡萄糖进入细胞所需的能量直接来自Na＋浓度差产生的电化学梯度势能，属于主动运输，A错误；据图可知，小肠上皮细胞基膜上Na＋-K＋泵一方面能完成Na＋、K＋的运输，另一方面催化ATP水解，B正确；据图分析，小肠细胞膜上的蛋白S作为载体既能顺浓度梯度将Na＋转运进入细胞中，也能逆浓度梯度将葡萄糖转运进入细胞，但不能转运其他物质，因此依然能说明载体运输具有专一性，C错误；Na＋-K＋泵将细胞内相对浓度较低的Na＋运出细胞，使细胞内外的Na＋保持一定的浓度差，D错误。 1．(2021·山东卷)液泡是植物细胞中储存Ca2+的主要细胞器。液泡膜上的H＋焦磷酸酶可利用水解无机焦磷酸释放的能量跨膜运输H＋，建立液泡膜两侧的H＋浓度梯度。该浓度梯度驱动H＋通过液泡膜上的载体蛋白CAX完成跨膜运输，从而使Ca2+以与H＋相反的方向同时通过CAX进入液泡并储存。下列说法错误的是(　　) 学生用书第50页 A．Ca2+通过CAX的跨膜运输方式属于协助扩散 B．Ca2+通过CAX的运输有利于植物细胞保持坚挺 C．加入H＋焦磷酸酶抑制剂，Ca2+通过CAX的运输速率变慢 D．H＋从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式属于主动运输 答案：A 解析：Ca2+主要储存在液泡中，而Ca2+在载体蛋白CAX的作用下可以进入液泡，判断为逆浓度梯度的主动运输，A错误；Ca2+通过CAX进入液泡维持细胞液的渗透压，有利于植物细胞保持坚挺，B正确；加入H＋焦磷酸酶抑制剂则无机焦磷酸水解释放的能量减少，H＋的跨膜运输受抑制进而影响Ca2+的跨膜运输，C正确；液泡膜两侧的H＋浓度梯度驱动H＋通过液泡膜上的载体蛋白CAX完成跨膜运输，从而使Ca2+以与H＋相反的方向同时通过CAX进入液泡并储存，说明H＋是从液泡内顺浓度梯度进入细胞质基质的，故H＋从细胞质基质转运到液泡是逆浓度的主动运输，D正确。 2．(2022·山东卷)NO和NH是植物利用的主要无机氮源，NH的吸收由根细胞膜两侧的电位差驱动，NO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NH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．NH通过AMTs进入细胞消耗的能量直接来自ATP B．NO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NO会加重铵毒 D．载体蛋白NRT1.1转运NO和H＋的速度与二者在膜外的浓度呈正相关 答案：B 解析：由题干信息可知，NH的吸收是由根细胞膜两侧的电位差驱动的，所以NH通过AMTs进入细胞消耗的能量不是来自ATP，A错误。由题图可知，NO进入根细胞膜是由H＋的浓度梯度驱动的逆浓度运输，所以NO通过SLAH3转运到细胞外是顺浓度梯度的被动运输，B正确。铵毒发生后，H＋在细胞外更多，增加细胞外的NO，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。据题图可知，载体蛋白NRT1.1转运NO属于主动运输，主动运输的速率不受浓度差限制；运输H＋属于协助扩散，在一定范围内与膜外H＋浓度呈正相关，超过一定范围后不成比例，D错误。 3．(2022·辽宁卷)水通道蛋白(AQP)是一类细胞膜通道蛋白。检测人唾液腺正常组织和水肿组织中3种AQP基因mRNA含量，发现AQP1和AQP3基因mRNA含量无变化，而水肿组织AQP5基因mRNA含量是正常组织的2.5倍。下列叙述正确的是(　　) A．人唾液腺正常组织细胞中AQP蛋白的氨基酸序列相同 B．AQP蛋白与水分子可逆结合，转运水进出细胞不需要消耗ATP C．检测结果表明，只有AQP5蛋白参与人唾液腺水肿的形成 D．正常组织与水肿组织的水转运速率不同，与AQP蛋白的数量有关 答案：D 解析：AQP基因有3种，AQP蛋白应该也有3种，故人唾液腺正常组织细胞中AQP蛋白的氨基酸序列不相同，A错误；AQP蛋白是一类细胞膜水通道蛋白，水分子通过时不需要与其结合，B错误；根据题干信息“AQP1和AQP3基因mRNA含量无变化，而水肿组织AQP5基因mRNA含量是正常组织的2.5倍”可知，AQP5基因mRNA含量在水肿组织和正常组织中有差异，但不能说明只有AQP5蛋白参与人唾液腺水肿的形成，C错误；AQP5基因mRNA含量在水肿组织和正常组织中有差异，故合成的AQP蛋白的数量有差异，导致正常组织与水肿组织的水转运速率不同，D正确。 4．(2024·梅州模拟)光下气孔开启源于光照下保卫细胞液泡中的离子积累。由光合作用生成的ATP驱动H＋泵，向质膜外泵出H＋，建立膜内外的H＋梯度，在H＋电化学势的驱动下，Cl－经共向传递体进入保卫细胞。如图表示光下气孔开启的部分过程，下列说法正确的是(　　) A．与无机催化剂相比，H＋-ATP酶为化学反应提供的活化能更多，使之具有高效性 B．在活化H＋-ATP酶将H＋转运至细胞外的过程中，光的作用是直接提供能量 C．H＋运出细胞和Cl－进入细胞都属于逆浓度的运输 D．干旱季节，可对农作物喷洒适宜浓度的赤霉素类似物来促进气孔关闭，减少蒸腾作用 答案：C 解析：与无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的作用更显著，使之具有高效性，酶不能为化学反应提供活化能，A错误；光是活化H＋-ATP酶的信号，不能为主动运输直接供能，B错误；光合作用生成的ATP驱动H＋泵，向质膜外泵出H＋，建立膜内外的H＋梯度，在H＋电化学势的驱动下，Cl－经共向传递体进入保卫细胞，H＋运出细胞和Cl－进入细胞都是需要能量的，运输方式为主动运输，方向为逆浓度梯度，C正确；促进气孔关闭的是脱落酸，D错误。 学生用书第51页 学科网（北京）股份有限公司 $