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物質出入細胞的方式和影響因素
易錯歸因
不能準確辨析物質出入細胞的方式；不能厘清不同因素對物質跨膜運輸的影響。
典型易錯題
例1（2022·福建省福州華僑中學·模擬預測）如圖1~4為表示物質濃度或氧氣濃度與物質跨膜運輸速度間關系的曲線圖。下列相關敘述不正確的是（ ）
A．如某物質跨膜運輸的速度可用圖1與3表示，則該物質不應為葡萄糖
B．如某物質跨膜運輸的速度可用圖2與3表示，則該物質可能是葡萄糖
C．限制圖中A、C兩點的運輸速度的主要因素不同，B、D兩點的限制因素有共同點
D．將圖2與4的曲線補充完整，曲線的起點應從坐標系的原點開始
【答案】D
【解析】圖1物質的運輸速率隨著物質濃度的增加而增加，說明只受物質濃度差的影響，可判斷為自由擴散；圖2物質的運輸速率，在一定范圍內，隨著物質濃度的增加而增加，超過該范圍，不再隨被轉運分子濃度的增加而增加，說明受到載體數量的限制，可判斷為協助擴散或主動運輸；圖3物質的運輸速率不隨O2濃度的增加而增加，說明不需要能量，可判斷為自由擴散或協助擴散；圖4物質的運輸速率在一定范圍內，隨O2濃度的增加而增加，超過該范圍，不再隨O2濃度的增加而增加，說明受到能量和載體數量的限制，可判斷為主動運輸。根據分析，如某物質跨膜運輸的速度可用圖1與3表示，說明該物質的運輸方式是自由擴散，因此該物質不應為葡萄糖，A正確；如某物質跨膜運輸的速度可用圖2與3表示，說明該物質的運輸方式是協助擴散，則該物質可能是葡萄糖進入紅細胞，B正確；限制圖中A、C兩點的運輸速度的主要因素分別是物質濃度和O2濃度，B、D兩點的限制因素都是載體的數量，C正確；圖4的曲線的起點不能從坐標系的原點開始，因為無氧呼吸也能提供能量，D錯誤。故選D。
解題技巧
1．物質跨膜運輸方式的比較
小分子物質 大分子物質
比較項目 自由擴散 協助擴散 主動運輸 胞吞 胞吐
運輸方向 順濃度梯度 順濃度梯度 逆濃度梯度 無
轉運蛋白 不需要 需要 需要 無
能量 不消耗 不消耗 消耗 消耗
舉例 水、CO2、O2、甘油、乙醇、苯 水分子借助水通道蛋白進出細胞、紅細胞吸收葡萄糖 小腸絨毛上皮細胞吸收葡萄糖 吞噬細胞吞噬病菌 分泌蛋白的分泌
2．物質濃度差對物質運輸速率的影響（主要影響自由擴散和協助擴散）
自由擴散中，濃度差越大，物質運輸速率越大；協助擴散中，濃度差達到一定程度后運輸速率不再繼續增大的原因是受載體數量的限制。
3．氧氣濃度及呼吸作用強度對物質運輸速率的影響（主要影響主動運輸和胞吞、胞吐）
（1）由于自由擴散和協助擴散不需要消耗細胞代謝產生的能量，因此其運輸與速率氧氣濃度及呼吸作用強度無關；
（2）有氧呼吸和無氧呼吸都可為主動運輸提供能量，因此，氧氣濃度為0時，可由無氧呼吸為其提供能量，故圖B曲線的起點不在原點；
（3）如果是哺乳動物成熟紅細胞，圖A也可以表示某物質的主動運輸速率與氧氣濃度的關系。
4．溫度對物質跨膜運輸的影響
同類題練習
1．（2020·遼寧沈陽·模擬預測）研究人員以胡蘿卜為材料，探究其在不同的氧氣含量下從硝酸鉀溶液中吸收K+和NO 3的情況，繪制曲線如下圖，據圖分析，影響A、B兩點和B、C兩點吸收量不同的因素分別是（ ）
A．載體數量、離子濃度 B．氧氣含量、離子濃度
C．載體種類、能量 D．氧氣含量、載體數量
2．（2021·甘肅省莊浪縣第一中學·模擬預測）若對離體的心肌細胞施用某種毒素，可使心肌細胞對Ca2+吸收量明顯減少，而對K+吸收則不受影響。這種毒素的作用是（ ）
A．抑制呼吸酶的活性 B．抑制Ca2+載體的活性
C．改變了線粒體的結構 D．改變了細胞膜兩側的Ca2+濃度
3．（2020·黑龍江·哈爾濱三中模擬預測）離體培養的某動物細胞，研究者探究甲、乙、丙三種物質的運輸方式。圖中反映的是實驗一：三種物質的運輸速率與濃度的關系；實驗二：改變培養液中O2濃度，發現甲、乙的運輸速率沒有變化，而丙物質會受影響。下列關于這三種物質的說法，正確的是（ ）
A．甲可能是協助擴散，乙可能是主動運輸
B．乙不可能是水，丙可能是K+
C．丙可能是氨基酸，運輸時一般需要能量
D．如果培養液不含O2，則細胞停止吸收這三種物質
4．（2021·陜西省洛南中學·二模）如圖甲曲線a、b表示物質跨膜運輸的兩種方式，圖乙表示大分子物質進行胞吞和胞吐的過程。下列敘述錯誤的是（ ）
A．圖甲中的a方式運輸的物質可能是O2、甘油和酒精等
B．圖甲b曲線所示方式和圖乙過程均需要消耗能量
C．圖甲中b曲線達到最大轉運速率后的限制因素可能是轉運蛋白的數量
D．圖乙過程的順利進行依賴于細胞膜具有一定的流動性
5．（2022·江蘇·模擬預測）圖1為氨基酸和Na＋進出腎小管上皮細胞的示意圖，圖2表示甲、乙兩種小分子物質在細胞內外的濃度情況。下列相關敘述錯誤的是（ ）
A．圖1中氨基酸運出腎小管上皮細胞的方式屬于被動運輸
B．使用呼吸抑制劑不會影響腎小管上皮細胞將氨基酸運進細胞
C．圖2中的甲可代表圖1中的Na＋，進出均需要轉運蛋白
D．圖2中的乙可代表圖1中的氨基酸，進出均需要轉運蛋白
6．（2022·吉林吉林·模擬預測）為研究植物根尖吸收鉀離子機制，研究人員利用氰化物（劇毒，抑制[H]與O2的結合）進行相關實驗。相關分析不正確的是（ ）
A．根尖細胞吸收蒸餾水的方式是被動運輸
B．根尖細胞吸收K+的方式是主動運輸
C．乙中4h后吸收K+的能量可能來自于無氧呼吸
D．實驗乙加入氰化物后，細胞對氧氣的吸收速率不變
7．（2021·黑龍江省哈爾濱市·模擬題）下圖曲線反映了人體某細胞膜轉運葡萄糖的相關情況。實線為僅有葡萄糖條件，虛線為同時存在一定濃度半乳糖的情況，據圖分析，下列說法正確的是（ ）
A．細胞膜對半乳糖有轉運功能
B．半乳糖對葡萄糖的轉運有抑制作用
C．增加半乳糖濃度會促進了葡萄糖的轉運
D．葡萄糖的轉運速率隨葡萄糖濃度的升高持續增大
8．（2022·北京市市轄區·模擬題）將生長狀況良好的人成熟紅細胞平均分為三組進行物質轉運實驗。甲組加入細胞呼吸抑制劑，乙組加入載體蛋白抑制劑，丙組不做處理，一段時間后測定物質轉運速率。與丙組相比，甲組和乙組中物質的轉運速度明顯降低，甲、乙兩組中待轉運的物質是（ ）
A．甲組：K+；乙組：葡萄糖
B．甲組：氧氣；乙組：二氧化碳
C．甲組：葡萄糖；乙組：甘油
D．甲組：氨基酸；乙組：大分子蛋白質
9．（2021·河北省·模擬題）人體細胞膜上存在一種蛋白質離子通道，在膜電位發生變化時，蛋白質通道的閘門開啟或關閉，完成無機鹽離子進出細胞的運輸。如圖所示為物質進出細胞的三種途徑，下列說法不正確的是（ ）
A．①②過程需要的離子通道需要內質網和高爾基體的加工
B．影響途徑①的因素主要有物質的濃度差以及載體數量
C．溫度會影響圖中途徑①②③的物質運輸速率
D．甲物質是ATP，可為途徑②和③提供能量
10．（2021·河南·鶴壁高中模擬預測）如圖一是生物膜的流動鑲嵌模型及物質跨膜運輸示意圖，其中離子通道是一種通道蛋白，是橫跨細胞膜的親水性通道，允許適當大小的離子順濃度梯度通過，①②③④代表不同的運輸方式。圖二表示物質通過膜的運輸速率（縱坐標）隨環境中O2濃度的變化。請仔細觀察圖示并回答有關問題。
（1）圖中甲代表_____；細胞膜從功能上來說，它是一層_____膜。
（2）鯊魚體內能積累大量的鹽，鹽分過高時就要及時將多余的鹽分排出體外，經研究，鯊魚體內多余的鹽分是經②途徑排出的，那么其跨膜運輸的方式是____________。
（3）圖二代表的物質運輸方式與圖一中的_____（填序號）一致。圖中曲線出現BC段的主要原因是__________________________________________________________。
（4）檉柳是泌鹽植物，其葉子和嫩枝可以將植物體內的鹽分排出，是強耐鹽植物。為探究檉柳從土壤中吸收鹽分的方式是主動運輸還是被動運輸，設計了如下實驗。
①實驗步驟：
a．取甲、乙兩組生長發育基本相同的檉柳幼苗植株，放入適宜濃度的含有Ca2+、K+、C6H12O6的溶液中進行培養。
b．甲組給予正常的呼吸條件，乙組___________________。
c．_______________________________________________________________________。
②實驗結果及結論：
結果 結論
乙組吸收速率明顯小于甲組吸收速率
檉柳從土壤中吸收鹽分的方式是被動運輸
同類題練習參考答案
1．D 【解析】題圖分析，A、B兩點表示不同氧氣濃度下吸收NO 3的量，則載體相同，影響因素是能量；B、C兩點表示在同一氧濃度下吸收K+和NO 3的量，則能量相同，影響因素是載體。無機鹽離子的吸收是主動運輸，與載體和能量有關，據圖可知：A、B兩點在同一曲線（吸收NO 3）上，載體數量相同，因變量是氧濃度，A點大于B，A點有氧呼吸較強，提供能量較多，則主動運輸吸收的NO 3較多；而B、C兩點對應的氧濃度一樣，說明有氧呼吸提供的能量一樣，不同的是B所在的曲線NO- 3載體數量多于A所在曲線K+載體數量，即D正確。故選D。
2．B 【解析】主動運輸需要2個條件：一是需要能量，二是需要載體；由于鈣離子和鉀離子的運輸方式都是主動運輸，而對心肌細胞施用某種毒素，可使心肌細胞對Ca2+吸收量明顯減少，而對K+的吸收則不受影響，這說明沒有影響到能量，影響的是鈣離子的載體。如果抑制呼吸酶的活性，則鉀離子的吸收也受影響，A錯誤；由于載體具有專一性，對Ca2+吸收量明顯減少，而對K+的吸收則不受影響，說明抑制了Ca2+載體的活動，B正確；改變了線粒體的結構，會影響呼吸作用，則鉀離子的吸收也受影響，C錯誤；改變了細胞膜兩側的Ca2+濃度對主動運輸的影響不大，D錯誤。故選B。
3．C 【解析】甲和乙的運輸速率在本實驗中只受濃度影響，甲的運輸速率隨著濃度差增大一直增大，無飽和現象，所以甲可能是自由擴散，乙可能是協助擴散；丙的運輸速率受氧氣濃度影響，即受能量因素影響，所以丙的運輸方式為主動運輸。由此可知，甲和乙的運輸速率在本實驗中只受濃度影響，甲的運輸速率隨著濃度差增大一直增大，無飽和現象，所以甲可能是自由擴散，乙可能是協助擴散，A錯誤；水的運輸方式可以是自由擴散或協助擴散，所以乙可能是水，K+的跨膜運輸可以是主動運輸，可能是曲線丙，B錯誤；氨基酸的跨膜運輸為主動運輸，如曲線丙，運輸時一般需要ATP供能，C正確；由選項A可知，甲和乙的運輸方式是被動運輸，不需要消耗能量，培養液不含O2，不影響甲和乙的運輸方式，而物質丙的運輸方式為主動運輸，需要載體和能量，如果培養液不含O2，細胞通過無氧呼吸為吸收丙提供能量，D錯誤。故選C。
4．B 【解析】分析曲線甲圖：方式a只與濃度有關，且與濃度呈正相關，屬于自由擴散；方式b除了與濃度相關外，還與載體數量有關，屬于協助擴散或主動運輸。分析圖乙：圖乙是對胞吐和胞吞的過程的考查，分析題圖可知，a是細胞的胞吞過程，b是細胞的胞吐過程，不論是細胞的胞吞還是胞吐都伴隨著細胞膜的變化和具膜小泡的形成，因此胞吐與胞吞的結構基礎是膜的流動性。分析曲線甲圖：方式a只與濃度有關，且與濃度呈正相關，屬于自由擴散，可能是O2、甘油和酒精等，A正確；方式b除了與濃度相關外，還與載體數量有關，屬于協助擴散或主動運輸，協助擴散不需要消耗能量，主動運輸需要消耗能量，胞吞和胞吐是耗能過程，需要細胞內部提供能量，B錯誤；甲圖中方式b除了與濃度相關外，還與載體數量有關，其最大轉運速率與載體蛋白數量有關，b曲線達到最大轉運速率后的限制因素可能是轉運蛋白的數量，C正確；乙圖中的胞吞和胞吐過程通過膜融合完成，說明細胞膜具有一定的流動性，D正確。故選B。
5．B 【解析】據圖可知，腎小管上皮細胞將氨基酸排出到組織液，是順濃度梯度運輸，需要載體協助，是協助擴散，即屬于被動運輸，A正確；腎小管上皮細胞從腎小管吸收氨基酸是從低濃度向高濃度運輸，是逆濃度梯度運輸，因此是主動運輸，需要消耗鈉離子在細胞內外濃度差而形成的勢能，不需要呼吸作用提供能量，但是鈉離子在細胞內外濃度差的維持依靠鈉離子的主動運輸，其需要消耗呼吸作用合成的ATP，故使用呼吸抑制劑會影響腎小管上皮細胞將氨基酸運進細胞，B錯誤；圖2中的甲物質細胞內的濃度低于細胞外，圖1中Na+在細胞內的濃度低于細胞外，故圖2中的甲可代表圖1中的Na+，鈉離子進入細胞的方式是協助擴散，鈉離子運出細胞的方式是主動運輸，兩種運輸方式都需要轉運蛋白協助，C正確；圖2中的乙物質細胞內的濃度高于細胞外，圖1中氨基酸在細胞內的濃度高于細胞外，氨基酸進入細胞的方式是主動運輸，氨基酸運出細胞的方式是協助擴散，兩種運輸方式都需要轉運蛋白協助，D正確。故選B。
6．D 【解析】分析甲圖：細胞置于蒸餾水中時，氧氣的消耗速率不變，當加入KCl后，氧氣消耗速率先逐漸升高后又逐漸降低。分析乙圖：在加入氰化物之前，鉀離子的吸收速率不變，加入氰化物之后，鉀離子的吸收速率逐漸降低，最后保持相對穩定。分析甲圖可知，細胞置于蒸餾水中時，氧氣的消耗速率不變，說明根尖細胞吸收蒸餾水不消耗能量，屬于被動運輸，A正確；由實驗甲可知，加入KCl后，氧氣的消耗速率增加，說明植物根尖細胞吸收K+需要消耗能量，屬于主動運輸，B正確；實驗乙中4h后組織細胞吸收K+的速率不再降低，說明此時細胞已經不能利用氧，其吸收K+的能量可能來自于無氧呼吸，C正確；氰化物能抑制[H]與O2的結合，因此實驗乙加入氰化物后，細胞對氧氣的吸收速率減慢，D錯誤。故選D。
7．B 【解析】曲線分析：僅有葡萄糖條件，隨著葡萄糖濃度的升高，葡萄糖的轉運速率逐漸升高,當到達一定濃度后，速率保持不變；而葡萄糖和一定濃度的半乳糖同時存在時，葡萄糖的轉運速率隨著葡萄糖濃度而升高，但同樣濃度下低于葡萄糖轉運速率，說明半乳糖的存在抑制了葡萄糖的轉運。圖中縱坐標是葡萄糖轉運速率，沒有半乳糖的轉運速率，無法判斷細胞膜對半乳糖的轉運功能，A錯誤；BC、兩條曲線相比可知，同樣濃度下，增加半乳糖，其葡萄糖轉運速率更小，說明增加半乳糖濃度會抑制了葡萄糖的轉運，B正確，C錯誤；由曲線走勢可知，隨著葡萄糖濃度的升高，葡萄糖的轉運速率逐漸升高，當到達一定濃度后，速率保持不變，D錯誤；故選B。
8．A 【解析】根據題意分析，甲組加入細胞呼吸抑制劑，抑制細胞呼吸，能量供應發生障礙；乙組加入載體蛋白抑制劑，抑制了載體蛋白的功能；丙組不做處理，作為對照。與丙組相比，甲組的物質轉運速度明顯降低，說明能量供應影響了物質的運輸，該物質的跨膜運輸方式為主動運輸；乙組的物質轉運速度明顯降低，說明載體蛋白影響了物質的運輸，該物質的運輸需要載體蛋白，運輸方式為協助擴散或主動運輸。K+進入細胞的方式為主動運輸，葡萄糖進入人成熟紅細胞的方式為協助擴散，A正確；氧氣進入人成熟紅細胞與二氧化碳出人成熟紅細胞的方式都為自由擴散，B錯誤；葡萄糖進入人成熟紅細胞的方式為協助擴散，甘油進出人成熟紅細胞的方式為自由擴散，C錯誤；氨基酸進入人成熟紅細胞的方式為主動運輸，大分子蛋白質進出細胞的方式為胞吞、胞吐，D錯誤。故選A。
9．D 【解析】分析題圖：途徑①指的是葡萄糖在載體的協助下，順濃度梯度進入細胞，屬于協助擴散，不耗能；途徑②是Ca2+順濃度梯度進入細胞，屬于協助擴散，不耗能；途徑③是物質通過胞吐作用出細胞，需要消耗能量，依賴于細胞膜的流動性實現。①②過程需要的離子通道（蛋白質）需要內質網和高爾基體的加工，A正確；據圖分析，途徑①指的是葡萄糖在載體的協助下，順濃度梯度進入細胞，所以影響途徑①的因素主要有物質的濃度差以及載體數量，B正確；溫度會影響細胞膜的流動性，因此溫度對物質進出細胞方式中途徑①②③的速率都有影響，C正確；根據以上分析可知，圖中途徑②Ca2+順濃度梯度進入細胞，屬于協助擴散，不需要消耗ATP，D錯誤。故選：D。
10．（1）磷脂雙分子層；選擇透過性
（2）協助擴散
（3）④；載體蛋白的數量是有限的
（4）①完全抑制呼吸；一段時間后測定兩組植株根系對Ca2+、K+、C6H12O6的吸收速率；
②檉柳從土壤中吸收鹽分的方式是主動運輸；
兩組植株對Ca2+、K+、C6H12O6的吸收速率相同
【解析】（1）識圖分析可知，圖一中甲是組成生物膜的磷脂雙分子層，乙是蛋白質，細胞膜從功能上來說是一層選擇透過性膜。
（2）鯊魚體內多余的鹽分是經②途徑排出的，那么其跨膜運輸的方式是協助擴散，因為據圖知其運輸過程需要蛋白質，但不需要能量。
（3）圖二的運輸方式中需要能量，表示主動運輸；與圖一中④的代表的方式一致。圖中曲線出現BC段氧氣濃度增加，物質跨膜運輸速率不再增加的主要原因是細胞膜上的載體蛋白數量有限。
（4）①根據實驗目的，主動運輸和被動運輸的區別是否需要ATP，故ATP（細胞呼吸條件）為自變量，吸收速率為因變量。故甲組給予正常的呼吸條件，乙組抑制細胞呼吸。c．一段時間后測定兩組植株根系對Ca2+、Na+、C6H12O6的吸收速率。②若兩組植株對Ca2+、Na+、C6H12O6的吸收速率相同，說明都不需要ATP，為被動運輸。若兩組植株對Ca2+、Na+、C6H12O6的吸收速率表現為甲組明顯大于乙組，則說明需要ATP，為主動運輸。
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