内容正文:
协同运输 (高考内容拓展)
第4章 细胞的物质输入和输出(拓展)
人教版高中生物必修1
孟德尔学长
1.主动运输消耗的能量并不都由ATP直接提供
(1)主动运输的能量来源分为三类(如图1):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.与物质出入细胞有关的几种热图解读
(1)Na+-K+泵
(2)质子泵
(3)协同运输
包括同向协同和反向协同两种方式
跟踪训练
【例1】 人体成熟红细胞能够运输O2和CO2,其部分结构和功能如图所示,①~⑤表示相关过程。下列叙述错误的是( )
A.血液流经肌肉组织时,气体A和气体B分别是CO2和O2
B.①和②是自由扩散,④和⑤是协助扩散
C.成熟红细胞通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP,为③提供能量
D.成熟红细胞表面的糖蛋白处于不断流动和更新中
D
【例2】 (2023·浙江6月选考)植物组织培养过程中,培养基中常添加蔗糖,植物细胞利用蔗糖的方式如图所示。下列叙述正确的是( )
A.转运蔗糖时,共转运体的构型不发生变化
B.使用ATP合成抑制剂,会使蔗糖运输速率下降
C.植物组培过程中蔗糖是植物细胞吸收的唯一碳源
D.培养基的pH高于细胞内,有利于蔗糖的吸收
B
3.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( )
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
A
4.(2025·广东清远一模)如图为A、B、C、D四种物质的跨膜运输示意图。下列有关叙述错误的是( )
A.转运物质A的转运蛋白也能催化ATP水解
B.物质B和C跨膜运输时都需要和载体蛋白结合
C.物质D的转运方式不存在于高等动物细胞中
D.人体内水分子的跨膜运输主要以E方式进行
D
5.(2025·广东珠海调研)研究发现,植物细胞可以利用H+形成的浓度差提供的能量,通过蔗糖-H+同向运输器吸收蔗糖分子。如图为蔗糖分子的跨膜运输示意图,下列相关叙述错误的是( )
A.H+可采用不同的方式进行跨膜转运
B.加入H+-ATP酶抑制剂不会影响蔗糖的运输速率
C.H+-ATP酶既具有催化功能,又具有运输功能
D.H+-ATP酶发挥作用时,其空间结构会发生改变
B
6.科学家从蚕豆保卫细胞中检测到K+的通道蛋白。1998年,美国科学家麦金农解析了K+通道蛋白的立体结构,如图所示。下列叙述错误的是( )
A.K+通道蛋白开启或关闭过程会发生自身构象的改变
B.K+通道蛋白的空间构象决定了其功能
C.K+借助通道蛋白可以进行顺浓度梯度运输
D.K+借助通道蛋白进行跨膜运输的方式是主动运输
D
7.如图为小肠上皮细胞吸收葡萄糖的原理图,这种运输方式被称为协同运输。是一类靠间接提供能量完成的主动运输方式,所需要的能量来自膜两侧离子的电化学浓度梯度,而维持这种电化学势的是Na+-K+泵。下列相关叙述错误的是( )
1
2
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12
A.Na+进出细胞的方式不同
B.K+进入细胞的方式为协助扩散
C.载体蛋白每次转运时都会发生自身构象改变
D.葡萄糖进入细胞的过程中由Na+浓度梯度提供动力
解析 K+通过细胞膜上的Na+-K+泵运送到膜内需要消耗ATP,其运输方式为主动运输,B错误。
B
8.图1为人的小肠上皮细胞与肠腔组织液之间的部分物质交换示意图,①~③表示不同的膜转运蛋白。图2表示在不同的葡萄糖浓度下小肠上皮细胞膜上两种葡萄糖载体(SCLT和GLUT,其中SCLT为主动运输载体)的转运速率。请回答下列问题:
(1)图1中,小肠上皮细胞膜上直接参与葡萄糖转运的蛋白质有 (填数字),葡萄糖的跨膜运输方式有 。
(2)葡萄糖通过③进入小肠上皮细胞的动力来自膜两侧的 ,该浓度梯度的维持需要消耗 。某药物对②的功能具有抑制作用,使用该药物后,葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的速率将 ,其原因是__________________
_____________________________________________________________________________________________。
①③
主动运输和协助扩散
Na+的浓度梯度
能量(ATP)
下降
抑制②的功能使Na+
运出小肠上皮细胞的速率下降,导致小肠上皮细胞和肠腔之间的Na+浓度梯度减小,不利于③运输葡萄糖
(3)据图2分析,进食后,小肠上皮细胞主要通过 (填“SCLT”或“GLUT”)载体转运葡萄糖,该载体对应于图1中的 (填数字)。
(4)人体骨骼肌细胞直接从所处的内环境中吸收葡萄糖,而内环境中的葡萄糖含量相对稳定,据此推测骨骼肌细胞膜上转运葡萄糖的蛋白是 (填“SCLT”或“GLUT”)。
GLUT
①
GLUT
解析 (1)通过图1可知,小肠上皮细胞膜上直接参与葡萄糖转运的蛋白质有①③,其中①运输葡萄糖从小肠上皮细胞高浓度环境到组织液低浓度环境,该过程需要载体蛋白,属于协助扩散,③运输葡萄糖从肠腔低浓度环境到小肠上皮细胞高浓度环境,该过程逆浓度且需要载体蛋白,属于主动运输。(2)由图可知,葡萄糖通过③进入小肠上皮细胞的动力来自膜两侧的Na+的浓度梯度,该浓度梯度的维持需要消耗能量(ATP)。某药
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