内容正文:
►对应学生用书P86
1.渗透作用是指水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。
2.原生质层是指细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。
3.被动运输是指物质以扩散方式进出细胞,不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量。
4.自由扩散是指物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式,也叫简单扩散。
5.协助扩散是指借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式,也叫易化扩散。
6.主动运输是指物质逆浓度梯度进行跨膜运输,需要载体蛋白的协助,同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量。
7.渗透的方向就是水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。
8.植物细胞发生质壁分离的原因:外界溶液浓度大于细胞液浓度;原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。
9.转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白两种类型。载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过,而且每次转运时都会发生自身构象的改变;通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。分子或离子通过通道蛋白时,不需要与通道蛋白结合。
10.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,排除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。
11.胞吞和胞吐与膜的流动性有关,它是大分子和颗粒进出细胞的物质运输方式,既依赖膜上的蛋白质,还消耗细胞中的能量。
12.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,对许多物质的跨膜运输起着决定性的作用,这也是细胞膜具有选择透过性的结构基础。
13.甘油、苯等分子进出细胞的方式是自由扩散,原因是它们都是脂溶性的小分子有机物,与磷脂分子有较强的亲和力,容易通过磷脂双分子层进出细胞。
14.水分子可借助水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞,该跨膜运输方式的特点是顺浓度梯度运输、需要转运蛋白的协助、不消耗能量。
15.液泡中H+浓度高于细胞质基质中H+浓度,这种浓度差主要由液泡膜上H+ATP泵来维持,体现了H+ATP泵同时具有催化ATP水解和转运H+(催化和运输)的作用。
16.观察洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离和复原时,发现质壁分离不能复原,原因可能是外界溶液浓度过高,细胞因失水过多而死亡。
17.若外界溶液浓度相同,用紫色洋葱鳞片叶外表皮的不同部位观察到的质壁分离程度可能不同,原因是紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位细胞的细胞液浓度不一定相同。
18.在适宜浓度的KNO3溶液中,叶片表皮细胞发生的质壁分离会自动复原的原因:原生质层具有选择透过性,K+和逐渐运输到细胞内部,使细胞液的浓度升高,细胞吸水,发生质壁分离复原。
19.低温能影响物质跨膜运输速率,原因是低温会影响分子运动速率,还会影响酶的活性,使细胞呼吸产生的能量减少。
20.胞吞、胞吐过程的实现与生物膜结构特性的关系是细胞膜结构的流动性是胞吞、胞吐的基础;胞吞、胞吐过程中细胞膜的变形也体现了膜的流动性。
结合图中给出的一二级结构,按照你的理解,完善本章思维导图。
考点
考情解密
主动运输和被动运输
命题情境:以动植物细胞中某些物质的运输实例为情境,分析比较物质进出细胞方式的类型,进出细胞的影响因素及对生理过程的影响,重点考查不同运输方式中有关能量和蛋白质的相关问题。
考查形式:多以选择题为主,在细胞代谢的非选择题中个别设问。
素养体现:考查生命观念中的结构与功能观、科学思维中的分析与概括、逻辑推理与论证以及科学探究中的问题分析和实验设计等。
胞吞、胞吐
考点一 主动运输和被动运输
1.(2024·山东高考)植物细胞被感染后产生的环核苷酸结合并打开细胞膜上的Ca2+通道蛋白,使细胞内Ca2+浓度升高,调控相关基因表达,导致H2O2含量升高进而对细胞造成伤害;细胞膜上的受体激酶BAK1被油菜素内酯活化后关闭上述Ca2+通道蛋白。下列说法正确的是( )
A.环核苷酸与Ca2+均可结合Ca2+通道蛋白
B.维持细胞Ca2+浓度的内低外高需消耗能量
C.Ca2+作为信号分子直接抑制H2O2的分解
D.油菜素内酯可使BAK1缺失的被感染细胞内H2O2含量降低
解析:选B。由题干信息知,环核苷酸可以与Ca2+通道蛋白结合;而Ca2+通过Ca2+通道蛋白时,不需要与其结合,A错误。Ca2+通过Ca2+通道蛋白进入细胞的过程是顺浓度梯度的被动运输;细胞需通过主动运输维持其Ca2+浓度的内低外高,该过程需要消耗能量,B正确。Ca2+作为信号分子通过调控相关基因的表达间接抑制H2O2的分解,C错误。若被感染细胞内BAK1缺失,油菜素内酯就不能通过活化BAK1关闭Ca2+通道蛋白,不能使细胞内H2O2含量降低,D错误。
2.(2024·甘肃高考)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(见下图)。下列叙述错误的是( )
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
解析:选C。细胞膜上的H+ATP酶介导H+向细胞外转运时为主动运输,需要载体蛋白的协助,载体蛋白需与被运输分子结合,这会引起载体蛋白空间结构改变,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,进而影响膜两侧H+浓度,对Na+的运输同样起到抑制作用,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。
3.(2024·浙江6月选考)植物细胞细胞质基质中的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( )
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
解析:选C。由图可知,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,若要长期维持液泡膜内外的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;Cl-、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能将H+转运出液泡的同时将细胞质基质中的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,即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。
考点二 胞吞、胞吐和综合考查
4.(2024·浙江1月选考)婴儿的肠道上皮细胞可以吸收母乳中的免疫球蛋白,此过程不涉及( )
A.消耗ATP B.受体蛋白识别
C.载体蛋白协助 D.细胞膜流动性
解析:选C。免疫球蛋白的化学本质是蛋白质,是大分子有机物,细胞的吸收方式为胞吞,需要消耗ATP,需要受体蛋白的识别,不需要载体蛋白的协助,体现了细胞膜具有一定的流动性的结构特点,C符合题意。
5.(2024·北京高考)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。以下相关推测合理的是( )
A.磷脂分子尾部疏水,因而尾部位于复合物表面
B.球形复合物被胞吞的过程,需要高尔基体直接参与
C.胞吞形成的囊泡与溶酶体融合,依赖于膜的流动性
D.胆固醇通过胞吞进入细胞,因而属于生物大分子
解析:选C。磷脂分子头部亲水,尾部疏水,所以头部位于复合物表面,A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,释放胆固醇,B错误;胞吞形成的囊泡(单层膜)能与溶酶体融合,依赖于膜具有一定的流动性,C正确;胆固醇属于固醇类物质,是小分子物质,D错误。
6.(2024·黑吉辽高考)下图表示某抗原呈递细胞(APC)摄取、加工处理和呈递抗原的过程,其中MHCⅡ类分子是呈递抗原的蛋白质分子。下列叙述正确的是( )
A.摄取抗原的过程依赖细胞膜的流动性,与膜蛋白无关
B.直接加工处理抗原的细胞器有①②③
C.抗原加工处理过程体现了生物膜系统结构上的直接联系
D.抗原肽段与MHCⅡ类分子结合后,可通过囊泡呈递到细胞表面
解析:选D。摄取抗原的过程是胞吞,依赖细胞膜的流动性,也需要膜蛋白的识别,A错误;由图可知,抗原是先由抗原呈递细胞吞噬形成①吞噬小泡,再由③溶酶体直接加工处理的,B错误;MHCⅡ类分子作为分泌蛋白,其加工过程有核糖体、内质网和高尔基体的参与,体现了生物膜之间的间接联系,C错误;由图可知,抗原肽段与MHCⅡ类分子结合后,在溶酶体作用下,由囊泡呈递于APC表面,D正确。
7.(2023·全国甲卷)物质输入和输出细胞都需要经过细胞膜。下列有关人体内物质跨膜运输的叙述,正确的是( )
A.乙醇是有机物,不能通过自由扩散方式跨膜进入细胞
B.血浆中的K+进入红细胞时需要载体蛋白并消耗ATP
C.抗体在浆细胞内合成时消耗能量,其分泌过程不耗能
D.葡萄糖可通过主动运输但不能通过协助扩散进入细胞
解析:选B。乙醇是有机物,与细胞膜中磷脂相似相溶,可以通过自由扩散方式进入细胞,A错误;血浆中K+含量低,红细胞内K+含量高,逆浓度梯度为主动运输,需要消耗ATP并需要载体蛋白,B正确;抗体为分泌蛋白,分泌过程为胞吐,需要消耗能量,C错误;葡萄糖进入小肠上皮细胞为主动运输,进入哺乳动物成熟的红细胞为协助扩散,D错误。
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