内容正文:
核心素养测评
十 物质进出细胞的方式
(25分钟 30分)
【基础过关练】
1.(2分)(2025·佛山模拟)血脑屏障可有效防止致命病毒和毒素从血液进入大脑,保护中枢神经系统免受外界物质损害,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。下列说法错误的是( )
A.脑膜炎嗜血杆菌可通过胞吞、胞吐穿过血脑屏障生物膜体系
B.酒精可通过自由扩散的方式穿过血脑屏障生物膜体系
C.葡萄糖穿过血脑屏障生物膜体系需要转运蛋白协助
D.抗体穿过血脑屏障生物膜体系需要载体蛋白和消耗能量
【解析】选D。脑膜炎嗜血杆菌属于细菌,可通过胞吞、胞吐穿过血脑屏障生物膜体系,A正确;酒精属于脂溶性物质,可通过自由扩散的方式穿过血脑屏障生物膜体系,B正确;葡萄糖属于水溶性小分子物质,可通过主动运输和协助扩散穿过血脑屏障生物膜体系,需要转运蛋白协助,C正确;抗体属于大分子,可通过胞吞、胞吐穿过血脑屏障生物膜体系,胞吞、胞吐不需要载体蛋白的协助,D错误。
2.(2分)(2025·鞍山模拟)胆固醇等脂质被单层磷脂包裹形成球形复合物,通过血液运输到细胞并被胞吞,形成的囊泡与溶酶体融合后,释放胆固醇。下列相关推测合理的是( )
A.磷脂分子头部亲水,因而头部位于复合物表面
B.胆固醇通过胞吞进入细胞,因而属于生物大分子
C.球形复合物被胞吞的过程,需要高尔基体直接参与
D.胞吞形成的囊泡与溶酶体融合,依赖于膜的选择透过性
【解析】选A。磷脂分子头部亲水,尾部疏水,所以头部位于复合物表面,A正确;胆固醇属于固醇类物质,是小分子物质,B错误;球形复合物被胞吞的过程中不需要高尔基体直接参与,直接由细胞膜形成囊泡,然后与溶酶体融合后,释放胆固醇,C错误;胞吞形成的囊泡(单层膜)能与溶酶体融合,依赖于膜的流动性,D错误。
3.(2分)细胞能够摄入和排出特定的大分子物质,如蛋白质、多糖等,一般是通过胞吞、胞吐的方式实现的。下列有关叙述错误的是( )
A.胞吞过程需要细胞膜上蛋白质的协助
B.胞吞和胞吐过程中形成的囊泡都来自细胞膜
C.胞吞和胞吐过程体现了生物膜具有一定的流动性
D.胞吞和胞吐过程需要消耗细胞呼吸所释放的能量
【解析】选B。胞吞过程中需要细胞表面受体的识别,从而引起细胞膜内陷形成小囊,包围大分子物质,A正确。胞吞时,细胞膜内陷形成囊泡并脱离细胞膜;而胞吐时形成的囊泡不是来自细胞膜,B错误。胞吞和胞吐过程需要进行膜的融合,体现了细胞膜的流动性,C正确。在胞吞和胞吐过程中,细胞膜的运动、囊泡的移动等,均需要消耗细胞呼吸所释放的能量,D正确。
4.(2分)(2025·十堰模拟)细胞膜上存在的多种蛋白质,如通道蛋白、载体蛋白、受体蛋白等,能参与细胞的不同生命活动。如细胞膜上的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。下列相关叙述正确的是( )
A.水分子借助水通道蛋白进出细胞的方式属于自由扩散
B.细胞膜通过H+-ATP酶将H+泵出细胞属于协助扩散
C.H+-ATP酶将H+泵出细胞时,其空间结构会发生改变
D.受体蛋白与信号分子结合并将信号分子转入细胞内发挥作用
【解析】选C。通道蛋白参与协助扩散,所以水分子借助水通道蛋白进出细胞的方式属于协助扩散,A错误;细胞膜通过H+-ATP酶将H+泵出细胞需要消耗ATP水解释放的能量,所以属于主动运输,B错误;依据题意,H+-ATP酶是一种载体蛋白,其在每次转运时,都会发生自身构象的改变,即空间结构发生改变,C正确;受体蛋白与信号分子结合,发挥信息交流的作用,但并不会将信号分子转入细胞内,D错误。
【加固训练】
(2025·阜阳模拟)植物若要正常生存,就需要将光合作用产生的蔗糖通过维管组织分配到非光合组织中去。在此之前,需要先将蔗糖逆浓度转运至叶脉特定的细胞中,此过程需借助质子—蔗糖共转运蛋白,相关过程如图所示。下列说法正确的是( )
A.该物质运输过程主要体现了细胞膜的结构特点
B.质子泵的存在使细胞内外H+的浓度差得以维持
C.改变O2浓度不会对植物细胞运输H+的速率产生影响
D.蔗糖分子通过质子—蔗糖共转运蛋白进入细胞属于协助扩散
【解析】选B。该物质运输过程需要细胞膜上蛋白质的协助,体现了细胞膜的选择透过性,这是细胞膜的功能特点,A错误;质子泵通过主动运输逆浓度梯度运输质子,使膜内外的H+浓度差得以维持,B正确;H+通过质子泵进行主动运输时受O2浓度影响,H+通过质子—蔗糖共转运蛋白进入细胞的方式属于协助扩散,不受O2浓度影响,C错误;蔗糖分子通过质子—蔗糖共转运蛋白进入细胞为主动运输,能量来源于膜两侧H+浓度差产生的势能,D错误。
【易错警示】混淆生物膜的结构特性和功能特性
(1)结构特性:流动性,由胞吞和胞吐体现。
(2)功能特性:选择透过性,由被动运输和主动运输体现。
5.(2分)(2025·四川适应性测试)葡萄糖转运蛋白4(GLUT4)是一种存在于脂肪细胞中的蛋白质。在胰岛素的刺激下,GLUT4会从脂肪细胞内的囊泡膜上转移至细胞膜上,葡萄糖借助细胞膜上的GLUT4进入脂肪细胞。下列叙述错误的是( )
A.脂肪细胞中GLUT4以氨基酸为原料,在核糖体中合成
B.GLUT4转移至细胞膜所需要的能量主要来自线粒体
C.GLUT4每次转运葡萄糖时,其自身构象都会发生改变
D.当血糖浓度升高时,脂肪细胞膜上的GLUT4数量减少
【解析】选D。葡萄糖转运蛋白4(GLUT4)是一种存在于脂肪细胞中的蛋白质,蛋白质合成的原料是氨基酸,合成的场所是核糖体,A正确;线粒体是有氧呼吸的主要场所,是能量代谢中心,因此GLUT4转移至细胞膜所需要的能量主要来自线粒体,B正确;葡萄糖转运蛋白4(GLUT4)是葡萄糖进入脂肪细胞的载体蛋白,每次转运葡萄糖时GLUT4的构象会发生改变,C正确;当血糖浓度升高时,会有更多的葡萄糖通过细胞膜上的GLUT4进入脂肪细胞,因此脂肪细胞膜上的GLUT4数量增加,D错误。
【加固训练】
(2025·马鞍山模拟)某盐碱地植物细胞液泡膜上部分物质跨膜运输机制如图所示。其中Na+/H+反向转运载体蛋白利用液泡内外H+的电化学梯度将H+转出,同时将Na+转入。结合题图判断,下列叙述正确的是( )
A.H2O进出液泡的过程需要与通道蛋白结合
B.H+以主动运输方式转入液泡,以协助扩散方式转出液泡
C.转运Na+和H+的过程中,Na+/H+反向转运载体蛋白构象不变
D.抑制细胞呼吸,会降低该植物细胞液的浓度,有利于其渗透吸水
【解析】选B。由图可知,H2O进出液泡的过程需要借助水分子通道蛋白,但不需要与其结合,A错误;H+进入液泡消耗ATP,为主动运输,出液泡不需要ATP,为协助扩散,B正确;转运Na+和H+的过程中,Na+/H+反向转运载体蛋白构象发生改变,后又恢复正常状态,C错误;抑制细胞呼吸,会影响ATP的生成,会降低该植物细胞液的浓度,不利于其渗透吸水,D错误。
6.(2分)科研人员用加入不同浓度的NaCl的培养液培养耐盐小麦的根尖成熟区细胞,测定细胞液中两种物质浓度变化如图1。耐盐小麦提高耐盐能力机制如图2。下列叙述错误的是( )
A.耐盐小麦通过提高细胞内可溶性糖的浓度来适应高盐胁迫环境
B.耐盐小麦通过减少Na+吸收,降低细胞内Na+浓度抵抗盐胁迫
C.若使用呼吸抑制剂处理根尖细胞,则Na+的排出量减少
D.若促进Na+/H+交换蛋白基因高表达,则有利于提高小麦的耐盐能力
【解析】选B。由图1可知,随着NaCl浓度的上升,耐盐小麦细胞内可溶性糖的浓度上升,则说明耐盐小麦通过提高细胞内可溶性糖的浓度来适应高盐胁迫环境,A正确;由图1可知,随着NaCl浓度的上升,耐盐小麦细胞内的NaCl浓度上升较快,说明Na+进入细胞较快,由图2可知,Na+可通过Na+/H+交换蛋白排出细胞,说明耐盐小麦可能通过增加Na+排出,降低细胞内Na+浓度抵抗盐胁迫,B错误;由图2可知,Na+排出细胞利用了H+的浓度差,H+浓度差的维持需要H+泵,使用呼吸抑制剂处理根尖细胞,则Na+的排出量会减少,C正确;若促进Na+/H+交换蛋白基因高表达,运出的Na+增加,则有利于提高小麦的耐盐能力,D正确。
【加固训练】
1.(2024·池州模拟)高盐环境下粮食作物会大量减产。为研究植物的耐盐机理,科研人员将不耐盐的植物A和耐盐植物B分别置于不同浓度的NaCl溶液中培养。一段时间后,发现植物B细胞的Ca2+浓度远高于植物A细胞,下图为植物B的耐盐机理。下列叙述错误的是( )
A.外界环境中的Na+可通过协助扩散的方式进入植物B细胞
B.植物B细胞通过升高Ca2+浓度,促进Na+以主动运输方式进入液泡
C.植物B耐盐是由于液泡中积累大量Na+,从而增加了细胞液渗透压
D.图中三种转运蛋白均需与被转运物质结合,并发生构象改变
【解析】选D。外界环境中Na+借助Y通道蛋白进入植物B细胞,属于协助扩散,A正确。由图可知,细胞内Ca2+浓度升高,作用于液泡上的N蛋白,细胞质基质中的Na+在液泡膜上的N蛋白(载体蛋白)的协助下逆浓度梯度进入液泡,其方式为主动运输,B正确。液泡中积累大量Na+,增加了细胞液的渗透压,C正确。图中的S蛋白和N蛋白均为载体蛋白,二者都需要与被运输物质结合,并发生构象改变;Y通道蛋白不需要与被运输物质结合,不发生构象改变,D错误。
2.如图为哺乳动物红细胞运输物质的两种方式,其中的①②表示运输的物质。下列说法正确的是( )
A.①②在运输时均需与转运蛋白结合
B.①②可分别表示钠离子和钾离子
C.运输①②时伴随着蛋白构象变化
D.②代表水分子时其运输可不经过通道蛋白
【解析】选D。转运蛋白分为载体蛋白和通道蛋白两种类型,结合题图可知,①运输时需要载体蛋白的协助,物质①会与载体蛋白结合,而②物质的运输需要通道蛋白的协助,而②物质不需要与通道蛋白结合,A错误;钠离子的内流属于协助扩散,钾离子的外流也属于协助扩散,结合题图物质运输的方向,与事实不符合,B错误;结合题图可知,①运输时需要载体蛋白的协助,物质①会与载体蛋白结合,会改变载体蛋白的构象,而②物质的运输需要通道蛋白的协助,而②物质不需要与通道蛋白结合,通道蛋白的构象不发生变化,C错误;水的运输方式为自由扩散和协助扩散,②代表水分子时,其运输可不经过通道蛋白,可通过磷脂双分子层以自由扩散的方式进入细胞,D正确。
【思维进阶练】
7.(3分)(2025·安徽名校联考)骨骼肌钙池由肌细胞中特化的光面内质网形成,其主要作用是通过对Ca2+的贮存、释放和再贮存,触发和终止肌细胞的收缩。静息状态下,骨骼肌中Ca2+主要分布在钙池中,骨骼肌细胞中Ca2+主要运输方式如图。下列叙述正确的是( )
A.缺氧不影响骨骼肌中钙池释放Ca2+的速率
B.钙泵空间结构发生改变一定是磷酸化的结果
C.Ca2+是骨骼肌中调节自身活动的一种信号物质
D.通道蛋白转运Ca2+的速率只取决于膜两侧Ca2+浓度差
【解析】选C。钙池释放Ca2+是协助扩散不需要能量,但是氧气会影响钙泵,从而影响钙池中Ca2+浓度,再影响Ca2+释放,A错误;钙泵空间结构发生改变也可能是发生了变性,B错误;由题意骨骼肌钙池的主要作用是通过对Ca2+的贮存、释放和再贮存,触发和终止肌细胞的收缩可知,Ca2+是骨骼肌中调节自身活动的一种信号物质,C正确;通道蛋白转运Ca2+的速率取决于膜两侧Ca2+浓度差和通道蛋白的数量,D错误。
8.(3分)(2025·荆州模拟)内服药物进入小肠上皮细胞的跨膜转运方式取决于药物性质及吸收部位的生理和病理特征,常见的药物跨膜转运方式如图所示。已知小肠上皮细胞间存在水溶性孔道,OATP和P-gp两种膜转运蛋白分别参与图中C和D途径。下列叙述错误的是( )
A.药物中的亲水性小分子物质可能更容易通过细胞间途径被吸收
B.被动转运跨膜途径中,药物通过细胞膜的运输方式是自由扩散
C.当甲侧药物浓度低于乙侧并通过C途径转运时,可能需要ATP供能
D.提高P-gp的活性可一定程度缓解药物吸收障碍而造成的口服药效降低
【解析】选D。
A(√)
细胞间途径是通过小肠上皮细胞间隙吸收药物的,且小肠上皮细胞间存在水溶性孔道,故药物中的亲水性小分子物质可能更容易通过细胞间途径被吸收
B(√)
被动转运跨膜途径不需要转运蛋白参与,药物直接通过细胞膜,该运输方式是自由扩散
C(√)
当甲侧药物分子浓度低于乙侧,即逆浓度运输,需要载体蛋白并消耗能量,该过程有可能需要ATP 供能
D(×)
P-gp可以把药物从上皮细胞中排到肠腔,限制药物的吸收,从而造成药物利用度降低,因此抑制P-gp的功能可缓解药物吸收障碍而造成的口服药效降低
9.(12分)(2025·大同模拟)我国西北地区存在大量的盐化土地(主要含钠盐),土壤中大量Na+不仅影响植物吸水,还会被动流入细胞使细胞中毒,显著影响植物正常生长。科学家通过新技术培育出了耐盐水稻,该水稻可通过Ca2+介导的离子跨膜运输,减少Na+在细胞内的积累,从而提高植株抗盐胁迫的能力,其主要机制如图所示。回答下列问题:
(1)(2分)据图可知,在盐胁迫下,Na+进入植物细胞需要细胞膜上的转运蛋白A的协助,由细胞内外Na+___________提供势能驱动Na+顺浓度进入细胞,该过程中Na+___________(填“需要”或“不需要”)与转运蛋白A结合。
【解析】(1)由图可知,在盐胁迫下,大量Na+会迅速流入细胞,形成胁迫,Na+进入植物细胞需要细胞膜上的转运蛋白A的协助,由细胞内外Na+浓度差提供势能驱动Na+顺浓度梯度进入细胞,且不需要转运蛋白A(通道蛋白)结合,Na+进入细胞的方式为协助扩散。
(2)(2分)据图可知,Na+还通过细胞膜上的受体使细胞内H2O2增加,此时的Na+是作为___________调控代谢活动的。
【解析】(2)Na+还通过细胞膜上的受体使细胞内H2O2增加,此时的Na+是作为信息分子调控代谢活动的。
(3)(5分)据图分析,在高盐胁迫下,耐盐植物的根细胞会借助Ca2+调节相关离子转运蛋白的功能:①胞外Ca2+直接________________________________________,从而减小细胞Na+吸收速率;②胞外Ca2+促进转运蛋白B将Ca2+转运入细胞;③通过_________________________________________________________________
___________________________________________________________________,
间接促进转运蛋白B将Ca2+运入细胞内,进而促进转运蛋白C将胞内的Na+以_____________方式运至胞外,最终降低细胞内Na+浓度。
【解析】(3)在高盐胁迫下,根细胞会借助Ca2+调节相关离子转运蛋白的功能,即胞外Ca2+直接抑制转运蛋白A的功能(活性),从而使经转运蛋白A进入胞内的Na+量减少;胞外Ca2+促进转运蛋白B将Ca2+转运入细胞内,促进转运蛋白C将Na+排到胞外;此外,胞外Na+与受体结合使胞内H2O2浓度上升,进而促进转运蛋白B将Ca2+转运进细胞,胞内Ca2+会促进转运蛋白C将Na+以主动运输的方式排出细胞,从而降低细胞内Na+浓度。
(4)(3分)根据耐盐水稻的抗盐胁迫机制,从施肥角度提出盐碱地栽培耐盐水稻增产的措施:____________________(答出一点)。
【解析】(4)根据图中Ca2+调控植物抗盐胁迫的机制,农业上促进盐化土壤中耐盐植物增产可采取适当增施钙肥(或增加土壤外Ca2+浓度或增施酸性肥料)的措施。
答案:(1)浓度差 不需要 (2)信息分子
(3)抑制转运蛋白A的功能(活性) 胞外Na+与受体结合,促进胞内H2O2浓度上升(提高转运蛋白B的活性) 主动运输 (4)合理增施钙肥或酸性肥料
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