内容正文:
微专题2 主动运输的方式
1.C [解析] Na+⁃K+泵能催化ATP水解,同时能促进物质(钠离子和钾离子)的转运,A错误;静息电位的形成主要与钾离子外流有关,K+外流不涉及Na+⁃K+泵,是离子通道起作用,Na+⁃K+泵对静息电位起到间接维持作用,B错误;结合题意及题图分析可知,F型质子泵用于ATP的合成,可能存在于线粒体内膜(有氧呼吸第三阶段)、叶绿体的类囊体膜上(光反应阶段),C正确;质子泵等载体蛋白参与物质转运时需要与物质结合,自身构象发生改变,D错误。
2.C [解析] 细胞膜上的H+⁃ATP酶介导的H+向细胞外转运属于主动运输,H+⁃ATP酶为载体蛋白且能催化ATP水解释放磷酸基团,使其被磷酸化,引起空间结构改变,A正确;细胞膜两侧的H+浓度梯度产生的势能是驱动Na+转运到细胞外的直接动力,B正确;H+⁃ATP酶抑制剂干扰H+从细胞内转运至细胞外,进而影响膜两侧H+浓度差,故对Na+的运输同样起到抑制作用,C错误;盐胁迫下,H+⁃ATP酶和Na+⁃H+逆向转运蛋白可将Na+从细胞质基质转运到细胞外(或液泡中),以维持细胞质基质中的低Na+水平,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.C [解析] SGLT1利用Na+的浓度差将肠腔中的Na+和葡萄糖转运到细胞,而Na+的浓度差由Na+⁃K+泵消耗ATP维持,说明ATP间接驱动SGLT1发挥作用,A正确;葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞(1层膜),运出到组织液(1层膜),进入毛细血管需穿过毛细血管壁细胞(2层膜),运输到组织细胞时再穿过毛细血管壁细胞(2层膜),最后进入组织细胞(1层膜),共7层生物膜,B正确;GLUT2作为载体蛋白转运葡萄糖时,无论协助扩散还是主动运输,均需与葡萄糖结合并改变自身构象,C错误;SGLT1、GLUT2和Na+⁃K+泵均为载体蛋白,运输时构象均发生改变,D正确。
4.A [解析] 分析题图,图甲中,H+通过细菌紫膜质逆浓度梯度进入脂质体内部需要的能量来自光能(主动运输),不需要消耗ATP,A错误;细菌紫膜质参与主动运输,属于载体蛋白,载体蛋白转运物质时会发生自身构象的改变,B正确;由图甲、乙、丙对比可知,当H+从脂质体内部顺浓度梯度转运到脂质体外部时,才会有ATP的合成,因此可以推出ATP合成消耗的能量依赖于脂质体内外部H+形成的电化学势能,C正确;由图丙可知,ATP合成酶同时具有催化和控制物质运输的功能,既能催化ADP和Pi合成ATP,又能控制H+运出脂质体,D正确。
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根据能量来源不同,主动运输可分为ATP直接驱动(ATP驱动泵)、ATP间接驱动(协同转运蛋白)、光驱动(光驱动泵)三种基本类型。
一、ATP直接驱动
由ATP水解提供能量直接驱动相应物质的运输。
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+浓度梯度。通常细胞质中游离的Ca2+浓度很低,胞外的Ca2+即使很少量涌入胞内都会引起细胞质游离的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.[2025·河南新乡一模] ATP驱动泵可驱动小分子或离子进行跨膜转运,下图表示ATP驱动泵的几种主要类型。下列相关分析正确的是 ( )
A.Na+⁃K+泵不能催化ATP水解,但能促进物质的转运
B.静息电位的形成主要与神经元细胞膜上Na+⁃K+泵的作用有关
C.线粒体内膜和叶绿体的类囊体膜上可能存在F型质子泵
D.质子泵等载体蛋白参与物质转运时其自身构象不变
2.[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
二、ATP间接驱动
需要借助协同转运蛋白(一种载体蛋白)进行。协同转运蛋白分为同向转运蛋白和反向转运蛋白。
[注意]钠驱动的葡萄糖载体蛋白可利用钠钾泵产生的Na+浓度梯度来推动葡萄糖进入小肠上皮细胞,这种方式叫协同运输,属于主动运输。
3.[2025·四川成都模拟] 小肠绒毛上皮细胞上存在与葡萄糖运输密切相关的载体蛋白,其中SGLT1利用Na+的浓度差将肠腔中的Na+和葡萄糖转运到细胞;GLUT2既可以从肠腔中以协助扩散的方式吸收葡萄糖,又可以将小肠绒毛上皮细胞中的葡萄糖运入组织液;Na+⁃K+泵消耗ATP维持细胞内低Na+浓度的状态。下列说法错误的是 ( )
A.ATP间接驱动SGLT1发挥作用
B.葡萄糖从肠腔中被吸收到组织细胞至少穿过7层生物膜
C.与SGLT1不同,GLUT2转运葡萄糖时无须与葡萄糖分子结合
D.上述三种转运蛋白运输过程中构象均发生改变
三、光驱动
光驱动主要发现于细菌细胞,光驱动蛋白可以利用光能逆浓度运输物质。
4.[2025·安徽合肥模拟] 细菌紫膜质是一种膜蛋白,ATP合成酶能将H+势能转化为ATP中的化学能。科研人员分别将细菌紫膜质和ATP合成酶重组到脂质层(一种由磷脂双分子层组成的人工膜)中,在光照条件下观察到如图所示的结果。下列叙述错误的是 ( )
A.图甲中H+通过细菌紫膜质进入脂质体内部的过程需要消耗ATP
B.细菌紫膜质是一种载体蛋白,转运物质时会发生自身构象的改变
C.图丙中ATP合成消耗的能量依赖于脂质体内外部H+形成的电化学势能
D.ATP合成酶同时具有催化和控制物质运输的功能
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