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2024屆高考生物一輪(新人教版魯湘遼)第二單元 第5課時 物質出入細胞的方式及影響因素(課件+學案)

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2024屆高考生物一輪(新人教版魯湘遼)第二單元 第5課時 物質出入細胞的方式及影響因素(課件+學案)

資源簡介

(共104張PPT)
第5課時
物質出入細胞的方式及影響因素
課標要求
1.舉例說明有些物質順濃度梯度進出細胞,不需要額外提供能量,有些物質逆濃度梯度進出細胞,需要能量和載體蛋白。
2.舉例說明大分子物質可以通過胞吞、胞吐進出細胞。
考點一 各種物質出入細胞方式的比較
考點二 影響物質跨膜運輸速率的因素
內容索引
課時精練
重溫高考 真題演練
考點一
各種物質出入細胞方式的比較
方式 被動運輸 主動運輸 胞吞 胞吐
自由擴散 協(xié)助擴散
運輸方向 _______________ 低濃度→ 高濃度 _______________ 細胞內→
細胞外
是否需 要(消耗) 蛋白質 不需要 _____ 需要 _____ 需要
能量 不消耗 _______ _____ _____ _____
1.物質進出細胞的方式
歸納 夯實必備知識
高濃度→低濃度
細胞外→
細胞內
需要
需要
不消耗
消耗
消耗
消耗
模型
舉例 O2、CO2、甘油、乙醇、苯 人的紅細胞吸收 、H2O通過通道蛋白的運輸 小腸上皮細胞吸收葡萄糖、無機鹽、氨基酸等 白細胞吞噬病菌 分泌蛋白的分泌
影響 因素 濃度差 濃度差;轉運蛋白的種類和數(shù)量 載體蛋白種類和數(shù)量;能量 溫度;能量
葡萄糖
提醒 (1)胞吞過程需要某些特定的膜蛋白的作用,但是不需要轉運蛋白的作用。
(2)胞吐不是只能運輸大分子物質,也可以運輸小分子物質,如神經遞質。
(3)被動運輸和主動運輸主要體現(xiàn)了膜的選擇透過性,胞吞、胞吐主要體現(xiàn)了膜的流動性。
(1)源于必修1 P70 “與社會的聯(lián)系”:囊性纖維化是細胞中某種蛋白質結構異常,影響了Cl-的跨膜運輸,說明這種結構蛋白屬于細胞膜上的 ,也反映了細胞膜對離子的吸收具有選擇性是通過 來實現(xiàn)的。
(2)源于必修1 P71“相關信息”:胞吞形成的囊泡,在細胞內可以被溶酶體降解。
載體蛋白
細胞膜上載體蛋白的種類和數(shù)量
(3)源于必修1 P72概念檢測T2:果脯在腌制過程中慢慢變甜_____
(填“是”或“不是”)細胞通過主動運輸吸收糖分的結果。腌制果脯時由于細胞外液濃度過高,細胞失水死亡,然后糖分大量進入細胞才導致果脯慢慢變甜。
不是
2.協(xié)助擴散中轉運蛋白類型
(1)載體蛋白類:只容許與 相適應的分子或離子通過,且每次轉運時都會發(fā)生 的改變。
(2)通道蛋白類:只容許與自身通道的直徑和 相適配、大小和電荷相適宜的分子或離子通過。分子或離子 與通道蛋白結合。實例:水分子可以借助水通道蛋白以協(xié)助擴散的方式進出細胞。
自身結合部位
自身構象
形狀
不需要
3.主動運輸?shù)倪^程
(1)Na+、K+和Ca2+等離子和其他物質在逆濃度梯度跨膜運輸時,首先要與膜上 結合,一種載體蛋白通常只適合與________
___離子或分子結合。
(2)離子或分子與載體蛋白結合后,在細胞內化學反應釋放的 推動下,載體蛋白的 發(fā)生變化,就將它所結合的離子或分子從細胞膜一側 到另一側并 出來。
(3)載體蛋白隨后 ,又可以去轉運 物質的其他離子或分子。
載體蛋白的特定部位
一種或一

能量
空間結構
轉運
釋放
恢復原狀
同種
4.主動運輸?shù)囊饬x
通過主動運輸來選擇吸收 ,排出 和對細胞_____
的物質,從而保證細胞和個體生命活動的需要。
所需要的物質
代謝廢物
有害
小腸上皮細胞面向腸腔的一側形成很多微絨毛,對吸收來自腸腔的營養(yǎng)物質有重要意義。如圖1為氨基酸從腸腔內進入組織細胞的簡要過程。新生兒小腸上皮細胞還能直接吸收母乳中的免
疫球蛋白到血液中。
人體進食后,小腸微
絨毛外側葡萄糖由于
二糖的水解而局部濃
度高于細胞內,這部
分葡萄糖能通過GLUT2
轉運;大部分葡萄糖
通過SGLT1轉運,過程如圖2所示。
拓展 提升科學思維
(1)氨基酸從腸腔進入小腸上皮細胞是什么運輸方式?判斷的依據是什么?氨基酸從小腸上皮細胞到組織液是什么運輸方式?
提示 氨基酸通過主動運輸?shù)姆绞綇哪c腔進入小腸上皮細胞。依據是逆濃度梯度運輸,需要載體蛋白,且需要利用Na+電化學梯度勢能。氨基酸通過協(xié)助擴散的方式從小腸上皮細胞到組織液。
(2)Na+從小腸上皮細胞運輸?shù)侥c腔時,所需Na+轉運蛋白的空間構象是否發(fā)生改變?并說明理由。
提示 是。Na+從小腸上皮細胞運輸?shù)侥c腔時,逆濃度梯度運輸,需要ATP水解提供能量,是主動運輸,需要載體蛋白,載體蛋白在轉運過程中空間構象發(fā)生改變。
(3)新生兒小腸上皮細胞直接吸收母乳中的免疫球蛋白是什么運輸方式?需要膜蛋白發(fā)揮作用嗎?
提示 新生兒小腸上皮細胞通過胞吞直接吸收母乳中的免疫球蛋白。需要膜蛋白發(fā)揮識別功能。
(4)小腸上皮細胞通過SGLT1、GLUT2轉運葡萄糖分別屬于什么運輸方式?
提示 主動運輸、協(xié)助擴散。
(5)只要是消耗能量的運輸方式就一定是主動運輸嗎?
提示 不一定,消耗能量的運輸方式除了主動運輸外,還有胞吞和胞吐以及穿越核孔的運輸方式。
1.人體小腸上皮細胞對3種單糖吸收的方式如圖所示,其中轉運半乳糖與葡萄糖的載體蛋白是同向協(xié)同轉運蛋白(半乳糖與載體的親和力大于葡萄糖),它們的運輸是伴隨Na+從細胞外流入細胞而完成的。動物細胞外高內低的Na+濃度梯度是依靠細胞膜上的鈉鉀泵維持的。下列有關敘述正確的是
A.果糖的轉運速率會隨著果糖濃度的升高持續(xù)增大
B.葡萄糖和半乳糖轉運時直接消耗了大
量ATP
C.半乳糖出現(xiàn)后,葡萄糖的轉運量減少
D.抑制小腸上皮細胞的鈉鉀泵后,葡萄
糖的轉運速率不變

突破 強化關鍵能力
在一定濃度范圍內,果糖的轉運速率會隨著果糖濃度的升高而增大,但載體蛋白的數(shù)量有限,不能無限增加,A錯誤;
葡萄糖和半乳糖轉運時能量來源于Na+濃度梯度的勢能,B錯誤;
根據題干信息,半乳糖與載體的親
和力大于葡萄糖,說明半乳糖出現(xiàn)
后,葡萄糖的轉運量減少,C正確;
抑制小腸上皮細胞的鈉鉀泵后,無
法維持Na+濃度梯度的勢能,葡萄
糖的轉運速率下降,D錯誤。
2.(不定項)正常人體在黎明覺醒前后肝臟生糖和胰島素敏感性都達到高峰,伴隨著胰島素水平的波動,維持機體全天血糖動態(tài)平衡。據圖分析,下列說法正確的是
A.覺醒后人體攝食使血糖濃度上升,葡萄糖經GLUT2以協(xié)助擴散方式進入細胞
B.葡萄糖進入細胞后,氧化生成ATP,
ATP/ADP的值上升使ATP敏感鉀通
道關閉
C.細胞膜內側膜電位的變化引起鈣通
道打開,Ca2+以主動運輸方式內流
進細胞
D.細胞內Ca2+濃度的升高,促進胰島
素以胞吐方式釋放,該過程不需要
能量


覺醒后人體攝食經過消化吸收使血糖濃度上升,葡萄糖經GLUT2以協(xié)助擴散方式進入細胞,該過程不消
耗能量,A正確;
結合圖示可知,葡萄糖進入細
胞后,氧化分解生成的ATP增
多,ATP/ADP的值上升使ATP
敏感鉀通道關閉,阻止了K+外
流,進而使細胞膜內側膜電位
發(fā)生變化,進而引起鈣通道打
開,Ca2+以協(xié)助擴散方式內流進細胞,B正確,C錯誤;
結合圖示可以看出,細胞內Ca2+濃度的升高,會促進胰島素以胞吐方式釋放,該過程需要消耗細胞代謝產生的能量,D錯誤。
歸納提升
“三看法”快速判定物質出入細胞的方式
考點二
影響物質跨膜運輸速率的因素
物質濃度主要影響自由擴散和協(xié)助
擴散。自由擴散中,物質濃度越大,
運輸速率越 ;協(xié)助擴散中,物質
濃度達到一定程度后運輸速率不再
繼續(xù)增加,原因是受 數(shù)量的限制;主動運輸中,物質濃度達到一定程度后運輸速率不再繼續(xù)增加,原因是受 的限制。
歸納 夯實必備知識
1.物質濃度對物質跨膜運輸?shù)挠绊?br/>大
轉運蛋白
載體蛋白的數(shù)量或能量
2.氧氣含量對物質跨膜運輸?shù)挠绊?br/>氧氣含量通過影響細胞的呼吸進而影響主動運輸?shù)乃俾省?br/>(1)P點時:無氧呼吸為物質的運輸提供能量。
(2)PQ段:隨著氧氣含量的增加,有氧
呼吸產生的能量越多,主動運輸?shù)乃?br/>率越大。
(3)Q點以后:當氧氣含量達到一定程
度后,受載體蛋白數(shù)量以及其他限制因素的影響,運輸速率不再增加。
3.溫度對物質跨膜運輸?shù)挠绊?br/>1.離子通道具有極高的轉運速率,比已知任何一種載體蛋白的最快轉運速率要高1 000倍以上,每個通道每秒鐘可通過107~108個離子,接近自由擴散的理論值。據此畫出物質濃度對借助通道蛋白的協(xié)助擴散速率的影響。
拓展 提升科學思維
提示 如圖所示
2.主動運輸與氧氣含量關系圖中,若將橫軸換成ATP,曲線有什么變化?
提示 主動運輸需要消耗ATP,有ATP可進行運輸,無ATP不能進行運輸。曲線圖如下:
3.紅細胞主動運輸速率與氧氣含量的曲線圖是什么樣的?
提示 紅細胞進行無氧呼吸供能,故氧氣濃度不影響主動運輸速率。曲線圖如下:
3.圖甲曲線a、b表示物質跨膜運輸?shù)膬煞N方式,圖乙表示大分子物質進行胞吞和胞吐的過程。下列相關敘述錯誤的是
A.圖甲中的方式a運輸?shù)奈镔|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(shù)量
D.圖乙過程的順利進行依賴于細
胞膜具有流動性

突破 強化關鍵能力
由圖甲可知,方式a只與被轉運分子的濃度有關,且與其成正比,屬于自由擴散,運輸?shù)奈镔|可能是O2、甘油和酒精等,A正確;
方式b除了與被轉運分子的濃度相關外,還與轉運蛋白的數(shù)量有關,屬于協(xié)助擴散或主動運輸,協(xié)助擴散不需要消耗能量,主動運輸需要消耗能量,B錯誤,C正確;
圖乙中的胞吞和胞吐過程通過
膜融合完成,說明細胞膜具有
流動性,D正確。
4.如圖甲、乙分別表示洋蔥根尖在不同O2濃度及不同底物濃度情況下(其他條件適宜),從含硝酸鉀的全營養(yǎng)液中吸收 的速率曲線圖。下列相關描述不正確的是
A.a點時影響離子吸收速率的主要
因素是能量
B.b點時離子吸收速率不再增大是
因為載體蛋白的數(shù)量有限
C.c點時影響離子吸收速率的主要因素是底物濃度
D.d點時離子吸收速率不再增大是因為底物濃度太高,細胞發(fā)生質壁分離

洋蔥根尖吸收 的方式是主動運輸,吸收速率受能量、載體蛋白和底物濃度的影響。a點的限制因素是氧氣濃度,氧氣通過影響細胞呼吸影響能量的供應從而影響主動運輸?shù)乃俾剩琣點時影響離子吸收速率的主要因素是能量,A正確;
d點時離子吸收速率不再隨底物
濃度增大而增大,可能是因為
載體蛋白數(shù)量有限或能量不足,
D錯誤。
物質跨膜運輸方式的實驗探究
歸納總結
(1)探究是主動運輸還是被動運輸
(2)探究是自由擴散還是協(xié)助擴散

重溫高考 真題演練
1.(2022·湖北)哺乳動物成熟紅細胞的細胞膜含有豐富的水通道蛋白,硝酸銀(AgNO3)可使水通道蛋白失去活性。下列敘述錯誤的是
A.經AgNO3處理的紅細胞在低滲蔗糖溶液中會膨脹
B.經AgNO3處理的紅細胞在高滲蔗糖溶液中不會變小
C.未經AgNO3處理的紅細胞在低滲蔗糖溶液中會迅速膨脹
D.未經AgNO3處理的紅細胞在高滲蔗糖溶液中會迅速變小
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經AgNO3處理的紅細胞,水通道蛋白失去活性,但水可以通過自由擴散的形式進出細胞,故其在低滲蔗糖溶液中會吸水膨脹,在高滲蔗糖溶液中會失水變小,A正確,B錯誤;
未經AgNO3處理的紅細胞,水可通過水通道蛋白快速進出細胞,也可通過自由擴散進出細胞,故其在低滲蔗糖溶液中會迅速吸水膨脹,在高滲蔗糖溶液中會迅速失水變小,C、D正確。
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3.(2020·江蘇,5)如圖①~⑤表示物質進、出小腸上皮細胞的幾種方式,下列敘述正確的是
A.葡萄糖進、出小腸上皮細胞方式不同
B.Na+主要以方式③運出小腸上皮細胞
C.多肽以方式⑤進入細胞,以方式②離
開細胞
D.口服維生素 D 通過方式⑤被吸收
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5
葡萄糖進入小腸上皮細胞的方式為主動運輸,運出小腸上皮細胞的方式為協(xié)助擴散,A 正確;
由圖示可知,Na+主要以②主動
運輸?shù)姆绞竭\出小腸上皮細胞,
B 錯誤;
多肽以⑤胞吞的方式進入細胞,
以胞吐方式離開細胞,C 錯誤;
維生素 D 屬于固醇類,進入細胞的方式為④自由擴散,D錯誤。
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4.(2021·山東,2)液泡是植物細胞中儲存Ca2+的主要細胞器,液泡膜上的H+焦磷酸酶可利用水解無機焦磷酸釋放的能量跨膜運輸H+,建立液泡膜兩側的H+濃度梯度。該濃度梯度驅動H+通過液泡膜上的載體蛋白CAX完成跨膜運輸,從而使Ca2+以與H+相反的方向同時通過CAX進入液泡并儲存。下列說法錯誤的是
A.Ca2+通過CAX的跨膜運輸方式屬于協(xié)助擴散
B.Ca2+通過CAX的運輸有利于植物細胞保持堅挺
C.加入H+焦磷酸酶抑制劑,Ca2+通過CAX的運輸速率變慢
D.H+從細胞質基質轉運到液泡的跨膜運輸方式屬于主動運輸

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Ca2+通過CAX的跨膜運輸方式為主動運輸,所需要的能量由H+順濃度梯度產生的勢能提供,A錯誤;
Ca2+通過CAX運輸進入液泡,增加細胞液的濃度,有利于植物細胞保持堅挺,B正確;
加入H+焦磷酸酶抑制劑,則液泡中的H+濃度降低,液泡膜兩側的H+濃度梯度差減小,為Ca2+通過CAX的運輸提供的能量減少,C正確;
H+從細胞質基質轉運到液泡的跨膜運輸方式需要水解無機焦磷酸釋放的能量來提供,為主動運輸,D正確。
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5.(2020·海南,18)ABC轉運蛋白是一類跨膜轉運蛋白,參與細胞吸收多種營養(yǎng)物質,每一種ABC轉運蛋白對物質運輸具有特異性。ABC轉運蛋白的結構及轉運過程如圖所示,下列有關敘述正確的是
A.ABC轉運蛋白可提高O2的跨膜運輸速度
B.ABC轉運蛋白可協(xié)助葡萄糖順濃度梯度進入細胞
C.Cl-和氨基酸依賴同一種
ABC轉運蛋白跨膜運輸
D.若ATP水解受阻,ABC
轉運蛋白不能完成轉運
過程

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5
O2的跨膜運輸方式為自由擴散,不需要轉運蛋白協(xié)助,A錯誤;
據圖可知,ABC轉運蛋白發(fā)揮作用過程伴隨ATP水解,消耗能量,葡萄糖順濃度梯度進入細胞不需要耗能,B錯誤;
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據題干信息“每一種ABC轉運蛋白對物質運輸具有特異性”可知,Cl-和氨基酸跨膜運輸依賴的轉運蛋白不同,C錯誤;
據圖可知,ABC轉運蛋白的功能發(fā)揮伴隨ATP水解的過程,故若ATP水解受阻,ABC轉運蛋白不能完成轉運過程,D正確。
1
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3
4
5
1.判斷關于被動運輸?shù)臄⑹?br/>(1)水分子大部分以協(xié)助擴散方式進出細胞,也可以通過自由擴散方式進出細胞(  )
(2)離子通道的選擇性與其大小、形狀以及帶電荷氨基酸的分布有關(  )
(3)載體蛋白的選擇性與其上特定的位點有關,其選擇性比通道蛋白強
(  )
(4)大小相同的分子通過通道蛋白進出細胞時的速率相同(  )
(5)Na+借助通道蛋白進入神經細胞的動力是細胞內滲透壓(  )

五分鐘 查落實


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×
2.判斷關于主動運輸?shù)臄⑹?br/>(1)同種生物不同細胞的細胞膜上轉運蛋白的種類和數(shù)量可能不同(  )
(2)在細胞主動運輸過程中,均需要ATP水解直接供能(  )
(3)主動運輸使膜內外物質濃度趨于一致,維持了細胞的正常代謝(  )
(4)同種物質進出同一細胞的方式一定相同(  )
×

×
×
3.判斷關于胞吞、胞吐的敘述
(1)只有某些酶和激素類蛋白質才通過胞吐排出細胞外(  )
(2)胰腺細胞分泌胰蛋白酶的過程不需要穿過膜結構(  )
×

4.填空默寫
(1)(必修1 P65)被動運輸:_________________________________________
________________________________________。
(2)(必修1 P66)自由擴散(簡單擴散):________________________________
_____。
(3)(必修1 P66)協(xié)助擴散(易化擴散):________________________________
_________。
物質以擴散方式進出細胞,不需要消耗細胞內化學反應所釋放的能量的物質跨膜運輸方式
物質通過簡單的擴散作用進出細胞的
方式
物質借助膜上的轉運蛋白進出細胞的
擴散方式
(4)(必修1 P66)轉運蛋白分為 兩類。載體蛋白只容許與自身結合部位相適應的分子或離子通過,而且每次轉運時都會發(fā)生自身 的改變。通道蛋白只容許與自身通道的 相適配、____
_______相適宜的分子或離子通過。分子或離子通過通道蛋白時,不需要與通道蛋白結合。
(5)(必修1 P69)主動運輸:_________________________________________
_____________________________________________________________________。
(6)(必修1 P72)通過胞吞或胞吐進出細胞,需要膜上 的參與,更離不開膜上磷脂雙分子層的 。
流動性
載體蛋白和通道蛋白
構象
直徑和形狀
大小
和電荷
物質逆濃度梯度進行跨膜運輸,需要載體蛋白的協(xié)助,同時還需要消耗細胞內化學反應所釋放的能量的物質跨膜運輸方式
蛋白質

課時精練
一、選擇題:每小題給出的四個選項中只有一個符合題目要求。
1.如圖為物質跨膜運輸示意圖(A、B、D代表物質,a、b、c、d、e代表運輸方式),下列敘述正確的是
①制備純凈的細胞膜是利用雞血做實驗材料
②細胞間的信息交流大部分離不開D
③在a~e的五種方式中,代表主動運
輸?shù)氖莂、e
④圖中a可表示葡萄糖進入小腸上皮
細胞的過程
⑤圖中b可表示氧氣進入細胞的過程
⑥圖中e可表示維持靜息電位時,排出K+的過程
A.①②③⑤ B.②③④⑤ C.②③⑤⑥ D.②④⑤⑥

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因為雞的紅細胞有細胞核和各種細胞器,不能用作制備細胞膜的材料,①錯誤;
D是糖蛋白,有識別作用,細胞間的信息交流多與糖蛋白有關,②正確;
分析題圖可知,b、c、d屬于被
動運輸,a、e屬于主動運輸,
③正確;
a表示主動運輸,可表示葡萄糖
進入小腸上皮細胞的過程,④正確;
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氧氣進入細胞的方式為自由擴散,對應圖中的b,⑤正確;
維持靜息電位時,K+外流,排出K+的過程是協(xié)助擴散,不消耗能量,⑥錯誤。
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方式2是水分子依賴通道蛋白通過細胞膜,屬于協(xié)助擴散,C錯誤。
2.(2023·張家口高三模擬)水是一種極性小分子,研究發(fā)現(xiàn)水分子通過細胞膜的方式有兩種(如圖所示),下列相關敘述錯誤的是
A.結構a分子的尾部有屏障細胞內外環(huán)境作用
B.通道蛋白跨膜部分含有較多的疏水性氨基酸
C.方式2屬于主動運輸,該過程中通道蛋白會
發(fā)生空間改變
D.水通道蛋白失活的植物細胞在高滲溶液中仍
能發(fā)生質壁分離
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3.為了探究溫度和氧氣含量對某植物幼根吸收M離子的影響,某興趣小組進行了相關實驗,一段時間后,測定根吸收M離子的量,實驗的培養(yǎng)條件及結果如表所示。下列相關敘述錯誤的是
項目 密閉培養(yǎng)瓶中氣體 溫度(℃) 離子相對吸收量(%)
甲組 空氣 17 100
乙組 氮氣 17 10
丙組 空氣 3 28
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A.該植物幼根細胞可通過主動運輸?shù)姆绞轿誐離子
B.甲組和丙組可構成對照實驗,甲組和乙組也可構成對照實驗
C.氮氣環(huán)境中該植物幼根細胞吸收M離子時需要載體蛋白的協(xié)助
D.低溫主要通過影響膜蛋白的活性來降低該幼根細胞吸收M離子的速率
項目 密閉培養(yǎng)瓶中氣體 溫度(℃) 離子相對吸收量(%)
甲組 空氣 17 100
乙組 氮氣 17 10
丙組 空氣 3 28

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由實驗結果可以看出,溫度和氧氣濃度都影響M離子相對吸收量,根本原因是植物幼根細胞吸收M離子的方式為主動運輸,需要消耗能量,A正確;
低溫主要通過影響酶活性來降低該幼根細胞吸收M離子的速率,D錯誤。
項目 密閉培養(yǎng)瓶中氣體 溫度(℃) 離子相對吸收量(%)
甲組 空氣 17 100
乙組 氮氣 17 10
丙組 空氣 3 28
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4.(2023·江蘇常州高三模擬)下列關于物質跨膜運輸?shù)臄⑹觯_的是
A.相對分子質量小的物質或離子都可以通過自由擴散進入細胞
B.大分子有機物要通過載體蛋白才能進入細胞內,并且消耗能量
C.被動運輸都是順濃度梯度進行的,不需要消耗能量也不需要轉運蛋白
D.主動運輸都是逆濃度梯度進行的,既要消耗能量也要載體蛋白

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相對分子質量小的物質或離子可以通過自由擴散、協(xié)助擴散、主動運輸?shù)姆绞竭M出細胞,A錯誤;
大分子有機物通過胞吞的方式進入細胞內,該方式不需要載體蛋白,B錯誤;
被動運輸都是順濃度梯度進行的,其中協(xié)助擴散需要轉運蛋白但不消耗能量,C錯誤。
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5.(2023·山東東營高三期末)當細胞向前遷移時,在細胞后會產生一個囊泡狀細胞結構,該細胞結構稱為遷移體,胞內物質可通過遷移體釋放到胞外。下列敘述錯誤的是
A.遷移體釋放過程依賴于生物膜的流動性
B.遷移體釋放過程屬于主動運輸
C.遷移體膜的基本支架為磷脂雙分子層
D.可通過密度梯度離心法對遷移體進行純化

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遷移體的釋放過程屬于胞吐,依賴于生物膜的流動性,A正確,B錯誤;
遷移體膜屬于細胞膜上的一小部分,其基本支架為磷脂雙分子層,C正確;
密度梯度離心法為較為精細的分離方法,可分離不同分子量大小的物質,因此可以通過密度梯度離心法對遷移體進行純化,D正確。
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6.如圖表示給某種細胞施予呼吸抑制劑后,細胞對某物質的吸收速率與細胞內外該物質濃度差的關系。下列有關敘述錯誤的是
A.這種物質進入該細胞的方式與O2進入該細胞的方式相同
B.該細胞吸收這種物質與ATP的水解無直接關系
C.該物質不能直接穿過細胞膜上的磷脂分子間隙
D.該細胞對這種物質的吸收速率與核糖體的功能
有關

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由題圖分析可知,對細胞施予呼吸抑制劑后,不影響該物質的吸收速率,說明該過程不消耗能量,但當細胞內外濃度差為一定值時,吸收速率不再增加,說明該過程受轉運蛋白數(shù)量的限制,運輸方式為協(xié)助擴散。細胞吸收O2的方式是自由擴散,與這種物質進入該細胞的方式不同,A錯誤。
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7.(2023·遼寧丹東高三模擬)高等植物體內光合產物以蔗糖形式從葉肉細胞經細胞外空間進入篩管—伴胞復合體,進而被長距離運輸,其過程如圖所示。研究還發(fā)現(xiàn),隨著蔗糖濃度的提高,篩管-伴胞復合體膜上的蔗糖—質子共運輸載體(SU載體)減少,反之則增加。下列相關敘述錯誤的是
A.蔗糖經SU載體進入篩管—伴胞復合體的方式屬于被動運輸
B.蔗糖濃度能調節(jié)SU載體的含量,體現(xiàn)了蔗糖的信息
傳遞功能
C.SU載體與H+泵相伴存在,有利于蔗糖運輸進入篩管
—伴胞復合體
D.與野生型相比,SU功能缺陷突變體的葉肉細胞中積
累更多的蔗糖
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蔗糖經SU載體進入篩管-伴胞復合體依賴于質
子的濃度梯度,屬于主動運輸,A錯誤;
隨著蔗糖濃度的提高,篩管—伴胞復合體膜上
的SU載體減少,反之則增加,體現(xiàn)了蔗糖的信
息傳遞功能,B正確;
SU載體與H+泵相伴存在,為蔗糖運輸進入篩
管—伴胞復合體提供能量,C正確;
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高等植物體內光合產物以蔗糖形式從葉肉細胞經細胞外空間進入篩管—伴胞復合體,SU功能缺陷突變體的細胞外空間中的蔗糖不能進入篩管—伴胞復合體,導致葉肉細胞中積累更多的蔗糖,D正確。
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8.如圖表示一段時間內同一細胞的線粒體膜、液泡膜對相關物質的相對吸收速率曲線。下列有關敘述不正確的是
A.線粒體膜與液泡膜對O2吸收速率的不同與兩者膜上的載體蛋白種類和數(shù)
量有關
B.兩種膜對甘油的相對吸收速率相同,
推測甘油進入兩種細胞器的方式應
該相同
C.線粒體膜、液泡膜對K+、Na+的吸
收速率都有差異,與膜的選擇透過性有關
D.液泡膜吸收H2O的相對速率比線粒體膜快,可能與兩種膜上水通道蛋白的
數(shù)量有關
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O2跨膜的方式為自由擴散,與載體蛋白無關,線粒體膜與液泡膜對O2吸收速率不同是因為有氧呼吸第三階段在線粒體內膜進行,需要消耗O2,A錯誤。
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二、選擇題:每小題給出的四個選項中有一個或多個符合題目要求。
9.如圖甲表示由磷脂分子合成的人工膜的結構示意圖,圖乙表示人的紅細胞膜的結構示意圖及葡萄糖和乳酸的跨膜運輸情況,圖丙中A為1 mol/L的葡萄糖溶液,B為1 mol/L的乳酸溶液。下列說法正確的是
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A.如果將圖乙所示細胞放在無氧環(huán)境中,圖中葡萄糖和乳酸的跨膜運輸
速率會降低
B.如果用圖甲所示
人工膜作為圖丙
中的半透膜,則液面不再
變化時,左側液面等于右側液面
C.如果在圖甲所示人工膜上貫穿上圖乙的蛋白質①,再用作圖丙的半透
膜,當液面不再變化時,左側液面低于右側液面
D.如果在圖甲所示人工膜上貫穿上圖乙的蛋白質②,再用作圖丙的半透
膜,當液面不再變化時,左側液面高于右側液面
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人的成熟紅細胞沒有線粒體,細胞生命活動需要的能量由無氧呼吸提供,在無氧環(huán)境中,圖乙中葡萄糖和乳酸的跨膜運輸速率不受影響,A錯誤;
圖丙中半透膜兩側單位體積
液體中溶質含量相等,吸水
力相等,液面不再變化時,
左側液面等于右側液面,B正確;
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在圖甲所示人工膜上貫穿上圖乙的蛋白質①,再用作圖丙的半透膜,則葡萄糖可順濃度梯度運輸,右側液體濃度升高,液面不再變化時,左側液面低于右側液面,C正確;
在圖甲所示人工膜上貫穿上圖
乙的蛋白質②,再用作圖丙的
半透膜,由于缺少能量,乳酸
不能跨膜運輸,液面不再變化
時,左側液面等于右側液面,
D錯誤。
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10.(2023·湖南懷化高三期末)葡萄糖轉運體存在于身體各個組織細胞中,它分為兩類:一類是鈉依賴的葡萄糖轉運體(SGLT),以主動運輸?shù)姆绞侥鏉舛忍荻绒D運葡萄糖;另一類為協(xié)助擴散的葡萄糖轉運體(GLUT),以協(xié)助擴散的方式順濃度梯度轉運葡
萄糖。胰島素分泌不足會導致組織
細胞膜表面葡萄糖轉運體數(shù)量減少,
影響組織細胞對葡萄糖的攝取和利
用。如圖是葡萄糖運輸方式示意圖,
下列敘述不正確的是
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A.紅細胞通過GLUT吸收葡萄糖需要消耗ATP
B.胰島素的分泌量會影響組織細胞
表面SGLT和GLUT的數(shù)量
C.將腎小管上皮細胞中的Na+轉運
到腎小管腔中的載體兼有ATP水
解酶活性
D.小腸上皮細胞從腸腔中逆濃度吸
收葡萄糖需要膜上SGLT的協(xié)助,
并消耗ATP

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據圖可知,紅細胞吸收葡萄糖是順濃度梯度,需要轉運蛋白GLUT協(xié)助,方式為協(xié)助擴散,不需要消耗ATP,A錯誤;
將腎小管上皮細胞中的Na+轉運
到腎小管腔中為逆濃度梯度運輸,
方式是主動運輸,其載體通過水
解ATP獲得能量,逆濃度梯度運
輸Na+,因此該載體兼有ATP水
解酶活性,C正確;
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據圖可知,小腸上皮細胞從腸腔中逆濃度吸收葡萄糖是主動運輸,需要膜上SGLT的協(xié)助,消耗ATP,D正確。
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11.研究發(fā)現(xiàn),靜息時突觸囊泡膜上存在能量泄漏,即“質子流出”,突觸囊泡膜上的V型質子泵(V-ATP酶)必須不斷工作,以將質子再泵回囊泡。據圖分析,下列說法正確的是
A.上述過程說明物質運輸伴隨能量轉換
B.圖中囊泡膜的B側儲存有神經遞質
C.V型質子泵兼具運輸和催化的功能
D.H+的運輸體現(xiàn)生物膜的選擇透過性

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突觸囊泡膜上的V型質子泵含有V-ATP酶,能水解ATP,為質子的泵回提供能量,所以上述過程說明物質運輸伴隨能量轉換,A正確;
從題圖中可以看出,靜息時突觸囊泡膜上存在能量泄漏,即“質子流出”,可知A是囊泡內即神經細胞內,儲存有神經遞質,B錯誤;
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由題圖和題干信息可知,V型質子泵中有V-ATP酶,也能將質子再泵回來,所以V型質子泵兼具運輸和催化的功能,C正確;
由題圖和題干信息可知,H+的運輸通過V型質子泵回到囊泡內,體現(xiàn)了生物膜的選擇透過性,D正確。
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組別 培養(yǎng)條件 紅細胞 肌肉細胞
甲 不作任何處理 3.5% 2.5%
乙 加入細胞呼吸抑制劑 3.5% 4.9%
丙 加入葡萄糖載體抑制劑 5.0% 5.0%
12.(2023·河北石家莊高三期末)為了探究細胞吸收葡萄糖的條件,研究人員將兔的紅細胞和肌肉細胞分別置于含有5.0%葡萄糖的培養(yǎng)液中進行實驗,一段時間后測定培養(yǎng)液中葡萄糖的含量,結果如下表所示。下列有關分析錯誤的是
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組別 培養(yǎng)條件 紅細胞 肌肉細胞
甲 不作任何處理 3.5% 2.5%
乙 加入細胞呼吸抑制劑 3.5% 4.9%
丙 加入葡萄糖載體抑制劑 5.0% 5.0%
A.實驗中設置的甲組為對照組,自變量只有細胞種類一種
B.實驗結果說明紅細胞和肌肉細胞吸收葡萄糖的方式相同
C.甲組和乙組的結果說明加入呼吸抑制劑對肌肉細胞的影響大于對紅細
胞的影響
D.甲組和丙組的結果說明加入葡萄糖載體抑制劑后,紅細胞和肌肉細胞
運輸葡萄糖的載體蛋白均會失活
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實驗中設置的甲組不作任何處理,作為空白對照組,對比甲、乙、丙組可知,自變量是培養(yǎng)條件和細胞種類,A錯誤;
甲組與丙組比較,自變量為是否加入葡萄糖載體抑制劑,結果說明肌肉細胞和紅細胞吸收葡萄糖均需要蛋白質協(xié)助;乙組與甲組比較,自變量為是否加入有氧呼吸抑制劑,結果說明肌肉細胞吸收葡萄糖需要消耗能量,成熟紅細胞吸收葡萄糖不需要消耗能量,因此肌肉細胞吸收葡萄糖的方式為主動運輸,紅細胞吸收葡萄糖的方式為協(xié)助擴散,B錯誤;
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甲組與丙組比較,結果顯示丙組紅細胞和肌肉細胞培養(yǎng)液中葡萄糖含量不變,說明加入葡萄糖載體抑制劑后,紅細胞和肌肉細胞運輸葡萄糖的載體蛋白均會失活,D正確。
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三、非選擇題
13.研究表明,在鹽脅迫下大量的Na+進入植物根部細胞,會抑制K+進入細胞,導致細胞中Na+/K+的比例異常,使細胞內的酶失活,影響蛋白質的正常合成。堿蓬等耐鹽植物能夠在
鹽脅迫逆境中正常生長,如圖是耐鹽
植物根細胞參與抵抗鹽脅迫有關的結
構示意圖,其根細胞生物膜兩側H+形
成的電化學梯度,在物質轉運過程中
發(fā)揮了十分重要的作用。請回答下列
問題:
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(1)鹽堿地上大多數(shù)植物很難生長,主要原因是土壤溶液濃度大于_______
_____,植物無法從土壤中獲取充足的水分甚至萎蔫。
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濃度
細胞液
(2)耐鹽植物根細胞膜具有選擇透過性的基礎是_______________________
_______________________________。當鹽浸入到根周圍的環(huán)境時,Na+以__________方式順濃度梯度大
量進入根部細胞。據圖分析,圖
示各結構中H+濃度分布存在差異,
該差異主要由位于_____________
____上的H+-ATP泵轉運H+來維
持的。
和數(shù)量,轉運蛋白空間結構的變化
細胞膜上轉運蛋白的種類
協(xié)助擴散
細胞膜和液泡

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(3)為減少Na+對胞內代謝的影響,這種H+分布特點可使根細胞將Na+轉運到細胞膜外或液泡內。Na+轉運到細胞膜外或液泡內所需的能量來自__________________________________________。
細胞膜兩側、液泡膜兩側H+濃度差形成的勢能
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(4)有人提出,耐鹽堿水稻根部細胞的細胞液濃度比一般水稻品種(生長在普通土壤上)的高。請利用質壁分離實驗方法設計實驗進行驗證(簡要寫出實驗設計思路)。
_____________________________
_____________________________
_____________________________
_____________________________
_____________________________
_____________。
配制一系列濃度梯度的蔗糖溶液,分別取耐鹽堿水稻根的成熟區(qū)細胞和普通水稻根的成熟區(qū)細胞,進行質壁分離實驗,觀察對比兩種植物細胞在每一濃度下發(fā)生質壁分離的情況
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14.血漿中膽固醇含量過高是導致動脈粥樣硬化和冠狀動脈疾病的一種重要原因。膽固醇主要在肝細胞中合成,在血液中是通過與磷脂和蛋白質結合形成低密度脂蛋白(LDL)顆粒形式運輸?shù)狡渌M織細胞(靶細胞)中,以滿足這些細胞對膽固醇的需
要,同時降低血漿中膽固醇含
量。請回答下列問題:
(1)右圖是LDL通過受體介導的
胞吞作用進入細胞的途徑。
①膽固醇參與人體血液中脂質
的運輸,還參與構成___________。
動物細胞膜
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②LDL受體的化學本質是蛋白質,其合成后由囊泡運輸至細胞膜。據此推測,與LDL受體合成、加工、修飾有關的細胞器有_________________
__________________。
高爾基體、線粒體
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核糖體、內質網、
LDL受體是蛋白質,其合成后由囊泡運輸至細胞膜,類似于分泌蛋白,據此推測,LDL受體在核糖體合成,在內質網和高爾基體中加工、修飾,整個過程需要線粒體提供能量。
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③胞內體膜上有ATP驅動的質子泵,將H+泵進胞內體腔中,使腔內pH降低,從而引起LDL與受體分離,此過程中H+的運輸方式是_________。
主動運輸
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胞內體膜上有ATP驅動的質子泵,將H+泵進胞內體腔中,使腔內pH降低,說明此過程中H+是逆濃度梯度運輸,運輸方式是主動運輸。
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(2)人體血液中高水平的LDL會誘發(fā)高膽固醇血脂癥。PCSK9蛋白是能與LDL受體結合的蛋白質,研究人員發(fā)現(xiàn),當利用PCSK9基因的某種突變體,使PCSK9蛋白活性增強時,會增加LDL受體在溶酶體中的降解,導致細胞表面LDL受體減少,根據這個實驗現(xiàn)象,請設計一種治療高膽固醇血脂癥的思路:________
_________________________________
_________________________________
_________________________________
_________________________________
_________________________________
________________。
PCSK9蛋白活性抑制劑類藥物(或利用PCSK9蛋白作為抗原制備單克隆抗體,利用該抗體制成靶向藥物;或利用基因編輯手段敲除PCSK9基因;或利用基因工程使PCSK9基因不表達或沉默,合理即可)
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開發(fā)一種
由題干信息可知,當利用PCSK9基因的某種突變體,使PCSK9蛋白活性增強時,會增加LDL受體在溶酶體中的降解,使細胞表面LDL受體減少,導致血液中LDL增加,從而誘發(fā)高膽固醇血脂癥。如果要治療高膽固醇血脂癥,可以開發(fā)一種PCSK9蛋白活性抑制劑類藥物(或利用PCSK9蛋白作為抗原制備單克隆
抗體,利用該抗體制成靶向藥物;
或利用基因編輯手段敲除PCSK9基
因;或利用基因工程使PCSK9基因
不表達或沉默)。
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處理時間(周) PCSK9蛋白含量(ng/mL)
對照組 實驗組
0 17.1 36.2
1 17.1 18.8
4 17.1 25.1
(3)他汀類藥物是常規(guī)的降脂藥物,但長期使用他汀類藥物,患者血液中LDL含量反而會升高,出現(xiàn)膽固醇逃逸現(xiàn)象。研究人員隨機選取了167例心肌梗死患者作為研究對象,比較分析單用他汀類藥物處理后,患者體內PCSK9蛋白的含量變化,得到下列結果。
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請根據(1)(2)推測,長時間使用他汀類藥物導致膽固醇逃逸的原因:___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
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長時間使用他汀類藥物會促進PCSK9蛋白的合成,增加LDL受體在溶酶體中的降解,導致細胞表面LDL受體減少,LDL進入細胞的途徑受阻,從而使血液中LDL含量升高,出現(xiàn)膽固醇逃逸現(xiàn)象第5課時 物質出入細胞的方式及影響因素
課標要求 1.舉例說明有些物質順濃度梯度進出細胞,不需要額外提供能量,有些物質逆濃度梯度進出細胞,需要能量和載體蛋白。2.舉例說明大分子物質可以通過胞吞、胞吐進出細胞。
考點一 各種物質出入細胞方式的比較
1.物質進出細胞的方式
方式 被動運輸 主動運輸 胞吞 胞吐
自由擴散 協(xié)助擴散
運輸方向 高濃度→低濃度 低濃度→ 高濃度 細胞外→ 細胞內 細胞內→ 細胞外
是否 需要 (消耗) 蛋白質 不需要 需要 需要 需要 需要
能量 不消耗 不消耗 消耗 消耗 消耗
模型
舉例 O2、CO2、甘油、乙醇、苯 人的紅細胞吸收葡萄糖、H2O通過通道蛋白的運輸 小腸上皮細胞吸收葡萄糖、無機鹽、氨基酸等 白細胞吞噬病菌 分泌蛋白的分泌
影響因素 濃度差 濃度差;轉運蛋白的種類和數(shù)量 載體蛋白種類和數(shù)量;能量 溫度;能量
提醒 (1)胞吞過程需要某些特定的膜蛋白的作用,但是不需要轉運蛋白的作用。
(2)胞吐不是只能運輸大分子物質,也可以運輸小分子物質,如神經遞質。
(3)被動運輸和主動運輸主要體現(xiàn)了膜的選擇透過性,胞吞、胞吐主要體現(xiàn)了膜的流動性。
(1)源于必修1 P70 “與社會的聯(lián)系”:囊性纖維化是細胞中某種蛋白質結構異常,影響了Cl-的跨膜運輸,說明這種結構蛋白屬于細胞膜上的載體蛋白,也反映了細胞膜對離子的吸收具有選擇性是通過細胞膜上載體蛋白的種類和數(shù)量來實現(xiàn)的。
(2)源于必修1 P71“相關信息”:胞吞形成的囊泡,在細胞內可以被溶酶體降解。
(3)源于必修1 P72概念檢測T2:果脯在腌制過程中慢慢變甜不是(填“是”或“不是”)細胞通過主動運輸吸收糖分的結果。腌制果脯時由于細胞外液濃度過高,細胞失水死亡,然后糖分大量進入細胞才導致果脯慢慢變甜。
2.協(xié)助擴散中轉運蛋白類型
(1)載體蛋白類:只容許與自身結合部位相適應的分子或離子通過,且每次轉運時都會發(fā)生自身構象的改變。
(2)通道蛋白類:只容許與自身通道的直徑和形狀相適配、大小和電荷相適宜的分子或離子通過。分子或離子不需要與通道蛋白結合。實例:水分子可以借助水通道蛋白以協(xié)助擴散的方式進出細胞。
3.主動運輸?shù)倪^程
(1)Na+、K+和Ca2+等離子和其他物質在逆濃度梯度跨膜運輸時,首先要與膜上載體蛋白的特定部位結合,一種載體蛋白通常只適合與一種或一類離子或分子結合。
(2)離子或分子與載體蛋白結合后,在細胞內化學反應釋放的能量推動下,載體蛋白的空間結構發(fā)生變化,就將它所結合的離子或分子從細胞膜一側轉運到另一側并釋放出來。
(3)載體蛋白隨后恢復原狀,又可以去轉運同種物質的其他離子或分子。
4.主動運輸?shù)囊饬x
通過主動運輸來選擇吸收所需要的物質,排出代謝廢物和對細胞有害的物質,從而保證細胞和個體生命活動的需要。
小腸上皮細胞面向腸腔的一側形成很多微絨毛,對吸收來自腸腔的營養(yǎng)物質有重要意義。如圖1為氨基酸從腸腔內進入組織細胞的簡要過程。新生兒小腸上皮細胞還能直接吸收母乳中的免疫球蛋白到血液中。人體進食后,小腸微絨毛外側葡萄糖由于二糖的水解而局部濃度高于細胞內,這部分葡萄糖能通過GLUT2轉運;大部分葡萄糖通過SGLT1轉運,過程如圖2所示。
(1)氨基酸從腸腔進入小腸上皮細胞是什么運輸方式?判斷的依據是什么?氨基酸從小腸上皮細胞到組織液是什么運輸方式?
提示 氨基酸通過主動運輸?shù)姆绞綇哪c腔進入小腸上皮細胞。依據是逆濃度梯度運輸,需要載體蛋白,且需要利用Na+電化學梯度勢能。氨基酸通過協(xié)助擴散的方式從小腸上皮細胞到組織液。
(2)Na+從小腸上皮細胞運輸?shù)侥c腔時,所需Na+轉運蛋白的空間構象是否發(fā)生改變?并說明理由。
提示 是。Na+從小腸上皮細胞運輸?shù)侥c腔時,逆濃度梯度運輸,需要ATP水解提供能量,是主動運輸,需要載體蛋白,載體蛋白在轉運過程中空間構象發(fā)生改變。
(3)新生兒小腸上皮細胞直接吸收母乳中的免疫球蛋白是什么運輸方式?需要膜蛋白發(fā)揮作用嗎?
提示 新生兒小腸上皮細胞通過胞吞直接吸收母乳中的免疫球蛋白。需要膜蛋白發(fā)揮識別功能。
(4)小腸上皮細胞通過SGLT1、GLUT2轉運葡萄糖分別屬于什么運輸方式?
提示 主動運輸、協(xié)助擴散。
(5)只要是消耗能量的運輸方式就一定是主動運輸嗎?
提示 不一定,消耗能量的運輸方式除了主動運輸外,還有胞吞和胞吐以及穿越核孔的運輸方式。
1.人體小腸上皮細胞對3種單糖吸收的方式如圖所示,其中轉運半乳糖與葡萄糖的載體蛋白是同向協(xié)同轉運蛋白(半乳糖與載體的親和力大于葡萄糖),它們的運輸是伴隨Na+從細胞外流入細胞而完成的。動物細胞外高內低的Na+濃度梯度是依靠細胞膜上的鈉鉀泵維持的。下列有關敘述正確的是(  )
A.果糖的轉運速率會隨著果糖濃度的升高持續(xù)增大
B.葡萄糖和半乳糖轉運時直接消耗了大量ATP
C.半乳糖出現(xiàn)后,葡萄糖的轉運量減少
D.抑制小腸上皮細胞的鈉鉀泵后,葡萄糖的轉運速率不變
答案 C
解析 在一定濃度范圍內,果糖的轉運速率會隨著果糖濃度的升高而增大,但載體蛋白的數(shù)量有限,不能無限增加,A錯誤;葡萄糖和半乳糖轉運時能量來源于Na+濃度梯度的勢能,B錯誤;根據題干信息,半乳糖與載體的親和力大于葡萄糖,說明半乳糖出現(xiàn)后,葡萄糖的轉運量減少,C正確;抑制小腸上皮細胞的鈉鉀泵后,無法維持Na+濃度梯度的勢能,葡萄糖的轉運速率下降,D錯誤。
2.(不定項)正常人體在黎明覺醒前后肝臟生糖和胰島素敏感性都達到高峰,伴隨著胰島素水平的波動,維持機體全天血糖動態(tài)平衡。據圖分析,下列說法正確的是(  )
A.覺醒后人體攝食使血糖濃度上升,葡萄糖經GLUT2以協(xié)助擴散方式進入細胞
B.葡萄糖進入細胞后,氧化生成ATP,ATP/ADP的值上升使ATP敏感鉀通道關閉
C.細胞膜內側膜電位的變化引起鈣通道打開,Ca2+以主動運輸方式內流進細胞
D.細胞內Ca2+濃度的升高,促進胰島素以胞吐方式釋放,該過程不需要能量
答案 AB
解析 覺醒后人體攝食經過消化吸收使血糖濃度上升,葡萄糖經GLUT2以協(xié)助擴散方式進入細胞,該過程不消耗能量,A正確;結合圖示可知,葡萄糖進入細胞后,氧化分解生成的ATP增多,ATP/ADP的值上升使ATP敏感鉀通道關閉,阻止了K+外流,進而使細胞膜內側膜電位發(fā)生變化,進而引起鈣通道打開,Ca2+以協(xié)助擴散方式內流進細胞,B正確,C錯誤;結合圖示可以看出,細胞內Ca2+濃度的升高,會促進胰島素以胞吐方式釋放,該過程需要消耗細胞代謝產生的能量,D錯誤。
歸納提升 “三看法”快速判定物質出入細胞的方式
考點二 影響物質跨膜運輸速率的因素
1.物質濃度對物質跨膜運輸?shù)挠绊?br/>物質濃度主要影響自由擴散和協(xié)助擴散。自由擴散中,物質濃度越大,運輸速率越大;協(xié)助擴散中,物質濃度達到一定程度后運輸速率不再繼續(xù)增加,原因是受轉運蛋白數(shù)量的限制;主動運輸中,物質濃度達到一定程度后運輸速率不再繼續(xù)增加,原因是受載體蛋白的數(shù)量或能量的限制。
2.氧氣含量對物質跨膜運輸?shù)挠绊?br/>氧氣含量通過影響細胞的呼吸進而影響主動運輸?shù)乃俾省?br/>(1)P點時:無氧呼吸為物質的運輸提供能量。
(2)PQ段:隨著氧氣含量的增加,有氧呼吸產生的能量越多,主動運輸?shù)乃俾试酱蟆?br/>(3)Q點以后:當氧氣含量達到一定程度后,受載體蛋白數(shù)量以及其他限制因素的影響,運輸速率不再增加。
3.溫度對物質跨膜運輸?shù)挠绊?br/>1.離子通道具有極高的轉運速率,比已知任何一種載體蛋白的最快轉運速率要高1 000倍以上,每個通道每秒鐘可通過107~108個離子,接近自由擴散的理論值。據此畫出物質濃度對借助通道蛋白的協(xié)助擴散速率的影響。
提示 如圖所示
2.主動運輸與氧氣含量關系圖中,若將橫軸換成ATP,曲線有什么變化?
提示 主動運輸需要消耗ATP,有ATP可進行運輸,無ATP不能進行運輸。曲線圖如下:
3.紅細胞主動運輸速率與氧氣含量的曲線圖是什么樣的?
提示 紅細胞進行無氧呼吸供能,故氧氣濃度不影響主動運輸速率。曲線圖如下:
3.圖甲曲線a、b表示物質跨膜運輸?shù)膬煞N方式,圖乙表示大分子物質進行胞吞和胞吐的過程。下列相關敘述錯誤的是(  )
A.圖甲中的方式a運輸?shù)奈镔|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(shù)量
D.圖乙過程的順利進行依賴于細胞膜具有流動性
答案 B
解析 由圖甲可知,方式a只與被轉運分子的濃度有關,且與其成正比,屬于自由擴散,運輸?shù)奈镔|可能是O2、甘油和酒精等,A正確;方式b除了與被轉運分子的濃度相關外,還與轉運蛋白的數(shù)量有關,屬于協(xié)助擴散或主動運輸,協(xié)助擴散不需要消耗能量,主動運輸需要消耗能量,B錯誤,C正確;圖乙中的胞吞和胞吐過程通過膜融合完成,說明細胞膜具有流動性,D正確。
4.如圖甲、乙分別表示洋蔥根尖在不同O2濃度及不同底物濃度情況下(其他條件適宜),從含硝酸鉀的全營養(yǎng)液中吸收NO的速率曲線圖。下列相關描述不正確的是(  )
A.a點時影響離子吸收速率的主要因素是能量
B.b點時離子吸收速率不再增大是因為載體蛋白的數(shù)量有限
C.c點時影響離子吸收速率的主要因素是底物濃度
D.d點時離子吸收速率不再增大是因為底物濃度太高,細胞發(fā)生質壁分離
答案 D
解析 洋蔥根尖吸收NO的方式是主動運輸,吸收速率受能量、載體蛋白和底物濃度的影響。a點的限制因素是氧氣濃度,氧氣通過影響細胞呼吸影響能量的供應從而影響主動運輸?shù)乃俾剩琣點時影響離子吸收速率的主要因素是能量,A正確;d點時離子吸收速率不再隨底物濃度增大而增大,可能是因為載體蛋白數(shù)量有限或能量不足,D錯誤。
歸納總結 物質跨膜運輸方式的實驗探究
(1)探究是主動運輸還是被動運輸
(2)探究是自由擴散還是協(xié)助擴散
1.(2022·湖北)哺乳動物成熟紅細胞的細胞膜含有豐富的水通道蛋白,硝酸銀(AgNO3)可使水通道蛋白失去活性。下列敘述錯誤的是(  )
A.經AgNO3處理的紅細胞在低滲蔗糖溶液中會膨脹
B.經AgNO3處理的紅細胞在高滲蔗糖溶液中不會變小
C.未經AgNO3處理的紅細胞在低滲蔗糖溶液中會迅速膨脹
D.未經AgNO3處理的紅細胞在高滲蔗糖溶液中會迅速變小
答案 B
解析 經AgNO3處理的紅細胞,水通道蛋白失去活性,但水可以通過自由擴散的形式進出細胞,故其在低滲蔗糖溶液中會吸水膨脹,在高滲蔗糖溶液中會失水變小,A正確,B錯誤;未經AgNO3處理的紅細胞,水可通過水通道蛋白快速進出細胞,也可通過自由擴散進出細胞,故其在低滲蔗糖溶液中會迅速吸水膨脹,在高滲蔗糖溶液中會迅速失水變小,C、D正確。
2.(2022·山東,3)NO和NH是植物利用的主要無機氮源,NH的吸收由根細胞膜兩側的電位差驅動,NO的吸收由H+濃度梯度驅動,相關轉運機制如圖。銨肥施用過多時,細胞內NH的濃度增加和細胞外酸化等因素引起植物生長受到嚴重抑制的現(xiàn)象稱為銨毒。下列說法正確的是(  )
A.NH通過AMTs進入細胞消耗的能量直接來自ATP
B.NO通過SLAH3轉運到細胞外的方式屬于被動運輸
C.銨毒發(fā)生后,增加細胞外的NO會加重銨毒
D.載體蛋白NRT1.1轉運NO和H+的速度與二者在膜外的濃度呈正相關
答案 B
解析 由題干信息可知,NH的吸收是根細胞膜兩側的電位差驅動的,所以NH通過AMTs進入細胞消耗的能量不是來自ATP,A錯誤。由題圖分析可知,NO進入根細胞膜是由H+的濃度梯度驅動,進行的逆濃度梯度運輸,所以NO通過SLAH3轉運到細胞外是順濃度梯度運輸,屬于被動運輸,B正確。銨毒發(fā)生后,H+在細胞外更多,增加細胞外的NO,可以促使H+向細胞內轉運,減少細胞外的H+,從而減輕銨毒,C錯誤。據圖可知,載體蛋白NRT1.1轉運NO屬于主動運輸,主動運輸?shù)乃俾逝c其濃度無必然關系;運輸H+屬于協(xié)助擴散,協(xié)助擴散在一定范圍內呈正相關,超過一定范圍后不成比例,D錯誤。
3.(2020·江蘇,5)如圖①~⑤表示物質進、出小腸上皮細胞的幾種方式,下列敘述正確的是(  )
A.葡萄糖進、出小腸上皮細胞方式不同
B.Na+主要以方式③運出小腸上皮細胞
C.多肽以方式⑤進入細胞,以方式②離開細胞
D.口服維生素 D 通過方式⑤被吸收
答案 A
解析 葡萄糖進入小腸上皮細胞的方式為主動運輸,運出小腸上皮細胞的方式為協(xié)助擴散,A 正確;由圖示可知,Na+主要以②主動運輸?shù)姆绞竭\出小腸上皮細胞,B 錯誤;多肽以⑤胞吞的方式進入細胞,以胞吐方式離開細胞,C 錯誤;維生素 D 屬于固醇類,進入細胞的方式為④自由擴散,D錯誤。
4.(2021·山東,2)液泡是植物細胞中儲存Ca2+的主要細胞器,液泡膜上的H+焦磷酸酶可利用水解無機焦磷酸釋放的能量跨膜運輸H+,建立液泡膜兩側的H+濃度梯度。該濃度梯度驅動H+通過液泡膜上的載體蛋白CAX完成跨膜運輸,從而使Ca2+以與H+相反的方向同時通過CAX進入液泡并儲存。下列說法錯誤的是(  )
A.Ca2+通過CAX的跨膜運輸方式屬于協(xié)助擴散
B.Ca2+通過CAX的運輸有利于植物細胞保持堅挺
C.加入H+焦磷酸酶抑制劑,Ca2+通過CAX的運輸速率變慢
D.H+從細胞質基質轉運到液泡的跨膜運輸方式屬于主動運輸
答案 A
解析 Ca2+通過CAX的跨膜運輸方式為主動運輸,所需要的能量由H+順濃度梯度產生的勢能提供,A錯誤;Ca2+通過CAX運輸進入液泡,增加細胞液的濃度,有利于植物細胞保持堅挺,B正確;加入H+焦磷酸酶抑制劑,則液泡中的H+濃度降低,液泡膜兩側的H+濃度梯度差減小,為Ca2+通過CAX的運輸提供的能量減少,C正確;H+從細胞質基質轉運到液泡的跨膜運輸方式需要水解無機焦磷酸釋放的能量來提供,為主動運輸,D正確。
5.(2020·海南,18)ABC轉運蛋白是一類跨膜轉運蛋白,參與細胞吸收多種營養(yǎng)物質,每一種ABC轉運蛋白對物質運輸具有特異性。ABC轉運蛋白的結構及轉運過程如圖所示,下列有關敘述正確的是(  )
A.ABC轉運蛋白可提高O2的跨膜運輸速度
B.ABC轉運蛋白可協(xié)助葡萄糖順濃度梯度進入細胞
C.Cl-和氨基酸依賴同一種ABC轉運蛋白跨膜運輸
D.若ATP水解受阻,ABC轉運蛋白不能完成轉運過程
答案 D
解析 O2的跨膜運輸方式為自由擴散,不需要轉運蛋白協(xié)助,A錯誤;據圖可知,ABC轉運蛋白發(fā)揮作用過程伴隨ATP水解,消耗能量,葡萄糖順濃度梯度進入細胞不需要耗能,B錯誤;據題干信息“每一種ABC轉運蛋白對物質運輸具有特異性”可知,Cl-和氨基酸跨膜運輸依賴的轉運蛋白不同,C錯誤;據圖可知,ABC轉運蛋白的功能發(fā)揮伴隨ATP水解的過程,故若ATP水解受阻,ABC轉運蛋白不能完成轉運過程,D正確。
1.判斷關于被動運輸?shù)臄⑹?br/>(1)水分子大部分以協(xié)助擴散方式進出細胞,也可以通過自由擴散方式進出細胞( √ )
(2)離子通道的選擇性與其大小、形狀以及帶電荷氨基酸的分布有關( √ )
(3)載體蛋白的選擇性與其上特定的位點有關,其選擇性比通道蛋白強( √ )
(4)大小相同的分子通過通道蛋白進出細胞時的速率相同( × )
(5)Na+借助通道蛋白進入神經細胞的動力是細胞內滲透壓( × )
2.判斷關于主動運輸?shù)臄⑹?br/>(1)同種生物不同細胞的細胞膜上轉運蛋白的種類和數(shù)量可能不同( √ )
(2)在細胞主動運輸過程中,均需要ATP水解直接供能( × )
(3)主動運輸使膜內外物質濃度趨于一致,維持了細胞的正常代謝( × )
(4)同種物質進出同一細胞的方式一定相同( × )
3.判斷關于胞吞、胞吐的敘述
(1)只有某些酶和激素類蛋白質才通過胞吐排出細胞外( × )
(2)胰腺細胞分泌胰蛋白酶的過程不需要穿過膜結構( √ )
4.填空默寫
(1)(必修1 P65)被動運輸:物質以擴散方式進出細胞,不需要消耗細胞內化學反應所釋放的能量的物質跨膜運輸方式。
(2)(必修1 P66)自由擴散(簡單擴散):物質通過簡單的擴散作用進出細胞的方式。
(3)(必修1 P66)協(xié)助擴散(易化擴散):物質借助膜上的轉運蛋白進出細胞的擴散方式。
(4)(必修1 P66)轉運蛋白分為載體蛋白和通道蛋白兩類。載體蛋白只容許與自身結合部位相適應的分子或離子通過,而且每次轉運時都會發(fā)生自身構象的改變。通道蛋白只容許與自身通道的直徑和形狀相適配、大小和電荷相適宜的分子或離子通過。分子或離子通過通道蛋白時,不需要與通道蛋白結合。
(5)(必修1 P69)主動運輸:物質逆濃度梯度進行跨膜運輸,需要載體蛋白的協(xié)助,同時還需要消耗細胞內化學反應所釋放的能量的物質跨膜運輸方式。
(6)(必修1 P72)通過胞吞或胞吐進出細胞,需要膜上蛋白質的參與,更離不開膜上磷脂雙分子層的流動性。
課時精練
一、選擇題:每小題給出的四個選項中只有一個符合題目要求。
1.如圖為物質跨膜運輸示意圖(A、B、D代表物質,a、b、c、d、e代表運輸方式),下列敘述正確的是(  )
①制備純凈的細胞膜是利用雞血做實驗材料
②細胞間的信息交流大部分離不開D
③在a~e的五種方式中,代表主動運輸?shù)氖莂、e
④圖中a可表示葡萄糖進入小腸上皮細胞的過程
⑤圖中b可表示氧氣進入細胞的過程
⑥圖中e可表示維持靜息電位時,排出K+的過程
A.①②③⑤ B.②③④⑤
C.②③⑤⑥ D.②④⑤⑥
答案 B
解析 因為雞的紅細胞有細胞核和各種細胞器,不能用作制備細胞膜的材料,①錯誤;D是糖蛋白,有識別作用,細胞間的信息交流多與糖蛋白有關,②正確;分析題圖可知,b、c、d屬于被動運輸,a、e屬于主動運輸,③正確;a表示主動運輸,可表示葡萄糖進入小腸上皮細胞的過程,④正確;氧氣進入細胞的方式為自由擴散,對應圖中的b,⑤正確;維持靜息電位時,K+外流,排出K+的過程是協(xié)助擴散,不消耗能量,⑥錯誤。
2.(2023·張家口高三模擬)水是一種極性小分子,研究發(fā)現(xiàn)水分子通過細胞膜的方式有兩種(如圖所示),下列相關敘述錯誤的是(  )
A.結構a分子的尾部有屏障細胞內外環(huán)境作用
B.通道蛋白跨膜部分含有較多的疏水性氨基酸
C.方式2屬于主動運輸,該過程中通道蛋白會發(fā)生空間改變
D.水通道蛋白失活的植物細胞在高滲溶液中仍能發(fā)生質壁分離
答案 C
解析 方式2是水分子依賴通道蛋白通過細胞膜,屬于協(xié)助擴散,C錯誤。
3.為了探究溫度和氧氣含量對某植物幼根吸收M離子的影響,某興趣小組進行了相關實驗,一段時間后,測定根吸收M離子的量,實驗的培養(yǎng)條件及結果如表所示。下列相關敘述錯誤的是(  )
項目 密閉培養(yǎng)瓶中氣體 溫度(℃) 離子相對吸收量(%)
甲組 空氣 17 100
乙組 氮氣 17 10
丙組 空氣 3 28
A.該植物幼根細胞可通過主動運輸?shù)姆绞轿誐離子
B.甲組和丙組可構成對照實驗,甲組和乙組也可構成對照實驗
C.氮氣環(huán)境中該植物幼根細胞吸收M離子時需要載體蛋白的協(xié)助
D.低溫主要通過影響膜蛋白的活性來降低該幼根細胞吸收M離子的速率
答案 D
解析 由實驗結果可以看出,溫度和氧氣濃度都影響M離子相對吸收量,根本原因是植物幼根細胞吸收M離子的方式為主動運輸,需要消耗能量,A正確;低溫主要通過影響酶活性來降低該幼根細胞吸收M離子的速率,D錯誤。
4.(2023·江蘇常州高三模擬)下列關于物質跨膜運輸?shù)臄⑹觯_的是(  )
A.相對分子質量小的物質或離子都可以通過自由擴散進入細胞
B.大分子有機物要通過載體蛋白才能進入細胞內,并且消耗能量
C.被動運輸都是順濃度梯度進行的,不需要消耗能量也不需要轉運蛋白
D.主動運輸都是逆濃度梯度進行的,既要消耗能量也要載體蛋白
答案 D
解析 相對分子質量小的物質或離子可以通過自由擴散、協(xié)助擴散、主動運輸?shù)姆绞竭M出細胞,A錯誤;大分子有機物通過胞吞的方式進入細胞內,該方式不需要載體蛋白,B錯誤;被動運輸都是順濃度梯度進行的,其中協(xié)助擴散需要轉運蛋白但不消耗能量,C錯誤。
5.(2023·山東東營高三期末)當細胞向前遷移時,在細胞后會產生一個囊泡狀細胞結構,該細胞結構稱為遷移體,胞內物質可通過遷移體釋放到胞外。下列敘述錯誤的是(  )
A.遷移體釋放過程依賴于生物膜的流動性
B.遷移體釋放過程屬于主動運輸
C.遷移體膜的基本支架為磷脂雙分子層
D.可通過密度梯度離心法對遷移體進行純化
答案 B
解析 遷移體的釋放過程屬于胞吐,依賴于生物膜的流動性,A正確,B錯誤;遷移體膜屬于細胞膜上的一小部分,其基本支架為磷脂雙分子層,C正確;密度梯度離心法為較為精細的分離方法,可分離不同分子量大小的物質,因此可以通過密度梯度離心法對遷移體進行純化,D正確。
6.如圖表示給某種細胞施予呼吸抑制劑后,細胞對某物質的吸收速率與細胞內外該物質濃度差的關系。下列有關敘述錯誤的是(  )
A.這種物質進入該細胞的方式與O2進入該細胞的方式相同
B.該細胞吸收這種物質與ATP的水解無直接關系
C.該物質不能直接穿過細胞膜上的磷脂分子間隙
D.該細胞對這種物質的吸收速率與核糖體的功能有關
答案 A
解析 由題圖分析可知,對細胞施予呼吸抑制劑后,不影響該物質的吸收速率,說明該過程不消耗能量,但當細胞內外濃度差為一定值時,吸收速率不再增加,說明該過程受轉運蛋白數(shù)量的限制,運輸方式為協(xié)助擴散。細胞吸收O2的方式是自由擴散,與這種物質進入該細胞的方式不同,A錯誤。
7.(2023·遼寧丹東高三模擬)高等植物體內光合產物以蔗糖形式從葉肉細胞經細胞外空間進入篩管—伴胞復合體,進而被長距離運輸,其過程如圖所示。研究還發(fā)現(xiàn),隨著蔗糖濃度的提高,篩管-伴胞復合體膜上的蔗糖—質子共運輸載體(SU載體)減少,反之則增加。下列相關敘述錯誤的是(  )
A.蔗糖經SU載體進入篩管—伴胞復合體的方式屬于被動運輸
B.蔗糖濃度能調節(jié)SU載體的含量,體現(xiàn)了蔗糖的信息傳遞功能
C.SU載體與H+泵相伴存在,有利于蔗糖運輸進入篩管—伴胞復合體
D.與野生型相比,SU功能缺陷突變體的葉肉細胞中積累更多的蔗糖
答案 A
解析 蔗糖經SU載體進入篩管-伴胞復合體依賴于質子的濃度梯度,屬于主動運輸,A錯誤;隨著蔗糖濃度的提高,篩管—伴胞復合體膜上的SU載體減少,反之則增加,體現(xiàn)了蔗糖的信息傳遞功能,B正確;SU載體與H+泵相伴存在,為蔗糖運輸進入篩管—伴胞復合體提供能量,C正確;高等植物體內光合產物以蔗糖形式從葉肉細胞經細胞外空間進入篩管—伴胞復合體,SU功能缺陷突變體的細胞外空間中的蔗糖不能進入篩管—伴胞復合體,導致葉肉細胞中積累更多的蔗糖,D正確。
8.如圖表示一段時間內同一細胞的線粒體膜、液泡膜對相關物質的相對吸收速率曲線。下列有關敘述不正確的是(  )
A.線粒體膜與液泡膜對O2吸收速率的不同與兩者膜上的載體蛋白種類和數(shù)量有關
B.兩種膜對甘油的相對吸收速率相同,推測甘油進入兩種細胞器的方式應該相同
C.線粒體膜、液泡膜對K+、Na+的吸收速率都有差異,與膜的選擇透過性有關
D.液泡膜吸收H2O的相對速率比線粒體膜快,可能與兩種膜上水通道蛋白的數(shù)量有關
答案 A
解析 O2跨膜的方式為自由擴散,與載體蛋白無關,線粒體膜與液泡膜對O2吸收速率不同是因為有氧呼吸第三階段在線粒體內膜進行,需要消耗O2,A錯誤。
二、選擇題:每小題給出的四個選項中有一個或多個符合題目要求。
9.如圖甲表示由磷脂分子合成的人工膜的結構示意圖,圖乙表示人的紅細胞膜的結構示意圖及葡萄糖和乳酸的跨膜運輸情況,圖丙中A為1 mol/L的葡萄糖溶液,B為1 mol/L的乳酸溶液。下列說法正確的是(  )
A.如果將圖乙所示細胞放在無氧環(huán)境中,圖中葡萄糖和乳酸的跨膜運輸速率會降低
B.如果用圖甲所示人工膜作為圖丙中的半透膜,則液面不再變化時,左側液面等于右側液面
C.如果在圖甲所示人工膜上貫穿上圖乙的蛋白質①,再用作圖丙的半透膜,當液面不再變化時,左側液面低于右側液面
D.如果在圖甲所示人工膜上貫穿上圖乙的蛋白質②,再用作圖丙的半透膜,當液面不再變化時,左側液面高于右側液面
答案 BC
解析 人的成熟紅細胞沒有線粒體,細胞生命活動需要的能量由無氧呼吸提供,在無氧環(huán)境中,圖乙中葡萄糖和乳酸的跨膜運輸速率不受影響,A錯誤;圖丙中半透膜兩側單位體積液體中溶質含量相等,吸水力相等,液面不再變化時,左側液面等于右側液面,B正確;在圖甲所示人工膜上貫穿上圖乙的蛋白質①,再用作圖丙的半透膜,則葡萄糖可順濃度梯度運輸,右側液體濃度升高,液面不再變化時,左側液面低于右側液面,C正確;在圖甲所示人工膜上貫穿上圖乙的蛋白質②,再用作圖丙的半透膜,由于缺少能量,乳酸不能跨膜運輸,液面不再變化時,左側液面等于右側液面,D錯誤。
10.(2023·湖南懷化高三期末)葡萄糖轉運體存在于身體各個組織細胞中,它分為兩類:一類是鈉依賴的葡萄糖轉運體(SGLT),以主動運輸?shù)姆绞侥鏉舛忍荻绒D運葡萄糖;另一類為協(xié)助擴散的葡萄糖轉運體(GLUT),以協(xié)助擴散的方式順濃度梯度轉運葡萄糖。胰島素分泌不足會導致組織細胞膜表面葡萄糖轉運體數(shù)量減少,影響組織細胞對葡萄糖的攝取和利用。如圖是葡萄糖運輸方式示意圖,下列敘述不正確的是(  )
A.紅細胞通過GLUT吸收葡萄糖需要消耗ATP
B.胰島素的分泌量會影響組織細胞表面SGLT和GLUT的數(shù)量
C.將腎小管上皮細胞中的Na+轉運到腎小管腔中的載體兼有ATP水解酶活性
D.小腸上皮細胞從腸腔中逆濃度吸收葡萄糖需要膜上SGLT的協(xié)助,并消耗ATP
答案 A
解析 據圖可知,紅細胞吸收葡萄糖是順濃度梯度,需要轉運蛋白GLUT協(xié)助,方式為協(xié)助擴散,不需要消耗ATP,A錯誤;將腎小管上皮細胞中的Na+轉運到腎小管腔中為逆濃度梯度運輸,方式是主動運輸,其載體通過水解ATP獲得能量,逆濃度梯度運輸Na+,因此該載體兼有ATP水解酶活性,C正確;據圖可知,小腸上皮細胞從腸腔中逆濃度吸收葡萄糖是主動運輸,需要膜上SGLT的協(xié)助,消耗ATP,D正確。
11.研究發(fā)現(xiàn),靜息時突觸囊泡膜上存在能量泄漏,即“質子流出”,突觸囊泡膜上的V型質子泵(V-ATP酶)必須不斷工作,以將質子再泵回囊泡。據圖分析,下列說法正確的是(  )
A.上述過程說明物質運輸伴隨能量轉換
B.圖中囊泡膜的B側儲存有神經遞質
C.V型質子泵兼具運輸和催化的功能
D.H+的運輸體現(xiàn)生物膜的選擇透過性
答案 ACD
解析 突觸囊泡膜上的V型質子泵含有V-ATP酶,能水解ATP,為質子的泵回提供能量,所以上述過程說明物質運輸伴隨能量轉換,A正確;從題圖中可以看出,靜息時突觸囊泡膜上存在能量泄漏,即“質子流出”,可知A是囊泡內即神經細胞內,儲存有神經遞質,B錯誤;由題圖和題干信息可知,V型質子泵中有V-ATP酶,也能將質子再泵回來,所以V型質子泵兼具運輸和催化的功能,C正確;由題圖和題干信息可知,H+的運輸通過V型質子泵回到囊泡內,體現(xiàn)了生物膜的選擇透過性,D正確。
12.(2023·河北石家莊高三期末)為了探究細胞吸收葡萄糖的條件,研究人員將兔的紅細胞和肌肉細胞分別置于含有5.0%葡萄糖的培養(yǎng)液中進行實驗,一段時間后測定培養(yǎng)液中葡萄糖的含量,結果如下表所示。下列有關分析錯誤的是(  )
組別 培養(yǎng)條件 紅細胞 肌肉細胞
甲 不作任何處理 3.5% 2.5%
乙 加入細胞呼吸抑制劑 3.5% 4.9%
丙 加入葡萄糖載體抑制劑 5.0% 5.0%
A.實驗中設置的甲組為對照組,自變量只有細胞種類一種
B.實驗結果說明紅細胞和肌肉細胞吸收葡萄糖的方式相同
C.甲組和乙組的結果說明加入呼吸抑制劑對肌肉細胞的影響大于對紅細胞的影響
D.甲組和丙組的結果說明加入葡萄糖載體抑制劑后,紅細胞和肌肉細胞運輸葡萄糖的載體蛋白均會失活
答案 AB
解析 實驗中設置的甲組不作任何處理,作為空白對照組,對比甲、乙、丙組可知,自變量是培養(yǎng)條件和細胞種類,A錯誤;甲組與丙組比較,自變量為是否加入葡萄糖載體抑制劑,結果說明肌肉細胞和紅細胞吸收葡萄糖均需要蛋白質協(xié)助;乙組與甲組比較,自變量為是否加入有氧呼吸抑制劑,結果說明肌肉細胞吸收葡萄糖需要消耗能量,成熟紅細胞吸收葡萄糖不需要消耗能量,因此肌肉細胞吸收葡萄糖的方式為主動運輸,紅細胞吸收葡萄糖的方式為協(xié)助擴散,B錯誤;甲組與丙組比較,結果顯示丙組紅細胞和肌肉細胞培養(yǎng)液中葡萄糖含量不變,說明加入葡萄糖載體抑制劑后,紅細胞和肌肉細胞運輸葡萄糖的載體蛋白均會失活,D正確。
三、非選擇題
13.研究表明,在鹽脅迫下大量的Na+進入植物根部細胞,會抑制K+進入細胞,導致細胞中Na+/K+的比例異常,使細胞內的酶失活,影響蛋白質的正常合成。堿蓬等耐鹽植物能夠在鹽脅迫逆境中正常生長,如圖是耐鹽植物根細胞參與抵抗鹽脅迫有關的結構示意圖,其根細胞生物膜兩側H+形成的電化學梯度,在物質轉運過程中發(fā)揮了十分重要的作用。請回答下列問題:
(1)鹽堿地上大多數(shù)植物很難生長,主要原因是土壤溶液濃度大于________________________
________________________________________________,植物無法從土壤中獲取充足的水分甚至萎蔫。
(2)耐鹽植物根細胞膜具有選擇透過性的基礎是___________________________。當鹽浸入到根周圍的環(huán)境時,Na+以__________________方式順濃度梯度大量進入根部細胞。據圖分析,圖示各結構中H+濃度分布存在差異,該差異主要由位于___________________上的H+-ATP泵轉運H+來維持的。
(3)為減少Na+對胞內代謝的影響,這種H+分布特點可使根細胞將Na+轉運到細胞膜外或液泡內。Na+轉運到細胞膜外或液泡內所需的能量來自_________________________________
_____________________________________________________________________________。
(4)有人提出,耐鹽堿水稻根部細胞的細胞液濃度比一般水稻品種(生長在普通土壤上)的高。請利用質壁分離實驗方法設計實驗進行驗證(簡要寫出實驗設計思路)。
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
答案 (1)細胞液濃度 (2)細胞膜上轉運蛋白的種類和數(shù)量,轉運蛋白空間結構的變化 協(xié)助擴散 細胞膜和液泡膜 (3)細胞膜兩側、液泡膜兩側H+濃度差形成的勢能 (4)配制一系列濃度梯度的蔗糖溶液,分別取耐鹽堿水稻根的成熟區(qū)細胞和普通水稻根的成熟區(qū)細胞,進行質壁分離實驗,觀察對比兩種植物細胞在每一濃度下發(fā)生質壁分離的情況
14.血漿中膽固醇含量過高是導致動脈粥樣硬化和冠狀動脈疾病的一種重要原因。膽固醇主要在肝細胞中合成,在血液中是通過與磷脂和蛋白質結合形成低密度脂蛋白(LDL)顆粒形式運輸?shù)狡渌M織細胞(靶細胞)中,以滿足這些細胞對膽固醇的需要,同時降低血漿中膽固醇含量。請回答下列問題:
(1)下圖是LDL通過受體介導的胞吞作用進入細胞的途徑。
①膽固醇參與人體血液中脂質的運輸,還參與構成__________________。
②LDL受體的化學本質是蛋白質,其合成后由囊泡運輸至細胞膜。據此推測,與LDL受體合成、加工、修飾有關的細胞器有_________________________________________________。
③胞內體膜上有ATP驅動的質子泵,將H+泵進胞內體腔中,使腔內pH降低,從而引起LDL與受體分離,此過程中H+的運輸方式是____________。
(2)人體血液中高水平的LDL會誘發(fā)高膽固醇血脂癥。PCSK9蛋白是能與LDL受體結合的蛋白質,研究人員發(fā)現(xiàn),當利用PCSK9基因的某種突變體,使PCSK9蛋白活性增強時,會增加LDL受體在溶酶體中的降解,導致細胞表面LDL受體減少,根據這個實驗現(xiàn)象,請設計一種治療高膽固醇血脂癥的思路:__________________________________________________。
(3)他汀類藥物是常規(guī)的降脂藥物,但長期使用他汀類藥物,患者血液中LDL含量反而會升高,出現(xiàn)膽固醇逃逸現(xiàn)象。研究人員隨機選取了167例心肌梗死患者作為研究對象,比較分析單用他汀類藥物處理后,患者體內PCSK9蛋白的含量變化,得到下列結果。
處理時間(周) PCSK9蛋白含量(ng/mL)
對照組 實驗組
0 17.1 36.2
1 17.1 18.8
4 17.1 25.1
請根據(1)(2)推測,長時間使用他汀類藥物導致膽固醇逃逸的原因:___________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
答案 (1)①動物細胞膜 ②核糖體、內質網、高爾基體、線粒體 ③主動運輸 (2)開發(fā)一種PCSK9蛋白活性抑制劑類藥物(或利用PCSK9蛋白作為抗原制備單克隆抗體,利用該抗體制成靶向藥物;或利用基因編輯手段敲除PCSK9基因;或利用基因工程使PCSK9基因不表達或沉默,合理即可) (3)長時間使用他汀類藥物會促進PCSK9蛋白的合成,增加LDL受體在溶酶體中的降解,導致細胞表面LDL受體減少,LDL進入細胞的途徑受阻,從而使血液中LDL含量升高,出現(xiàn)膽固醇逃逸現(xiàn)象
解析 (1)②LDL受體是蛋白質,其合成后由囊泡運輸至細胞膜,類似于分泌蛋白,據此推測,LDL受體在核糖體合成,在內質網和高爾基體中加工、修飾,整個過程需要線粒體提供能量。③胞內體膜上有ATP驅動的質子泵,將H+泵進胞內體腔中,使腔內pH降低,說明此過程中H+是逆濃度梯度運輸,運輸方式是主動運輸。(2)由題干信息可知,當利用PCSK9基因的某種突變體,使PCSK9蛋白活性增強時,會增加LDL受體在溶酶體中的降解,使細胞表面LDL受體減少,導致血液中LDL增加,從而誘發(fā)高膽固醇血脂癥。如果要治療高膽固醇血脂癥,可以開發(fā)一種PCSK9蛋白活性抑制劑類藥物(或利用PCSK9蛋白作為抗原制備單克隆抗體,利用該抗體制成靶向藥物;或利用基因編輯手段敲除PCSK9基因;或利用基因工程使PCSK9基因不表達或沉默)。第5課時 物質出入細胞的方式及影響因素
課標要求 1.舉例說明有些物質順濃度梯度進出細胞,不需要額外提供能量,有些物質逆濃度梯度進出細胞,需要能量和載體蛋白。2.舉例說明大分子物質可以通過胞吞、胞吐進出細胞。
考點一 各種物質出入細胞方式的比較
1.物質進出細胞的方式
方式 被動運輸 主動運輸 胞吞 胞吐
自由擴散 協(xié)助擴散
運輸方向 低濃度→ 高濃度 細胞內→ 細胞外
是否 需要 (消耗) 蛋白質 不需要 需要 需要
能量 不消耗
模型
舉例 O2、CO2、甘油、乙醇、苯 人的紅細胞吸收 、H2O通過通道蛋白的運輸 小腸上皮細胞吸收葡萄糖、無機鹽、氨基酸等 白細胞吞噬病菌 分泌蛋白的分泌
影響因素 濃度差 濃度差;轉運蛋白的種類和數(shù)量 載體蛋白種類和數(shù)量;能量 溫度;能量
提醒 (1)胞吞過程需要某些特定的膜蛋白的作用,但是不需要轉運蛋白的作用。
(2)胞吐不是只能運輸大分子物質,也可以運輸小分子物質,如神經遞質。
(3)被動運輸和主動運輸主要體現(xiàn)了膜的選擇透過性,胞吞、胞吐主要體現(xiàn)了膜的流動性。
(1)源于必修1 P70“與社會的聯(lián)系”:囊性纖維化是細胞中某種蛋白質結構異常,影響了Cl-的跨膜運輸,說明這種結構蛋白屬于細胞膜上的________________,也反映了細胞膜對離子的吸收具有選擇性是通過____________________________來實現(xiàn)的。
(2)源于必修1 P71“相關信息”:胞吞形成的囊泡,在細胞內可以被溶酶體降解。
(3)源于必修1 P72概念檢測T2:果脯在腌制過程中慢慢變甜________(填“是”或“不是”)細胞通過主動運輸吸收糖分的結果。腌制果脯時由于細胞外液濃度過高,細胞失水死亡,然后糖分大量進入細胞才導致果脯慢慢變甜。
2.協(xié)助擴散中轉運蛋白類型
(1)載體蛋白類:只容許與__________________相適應的分子或離子通過,且每次轉運時都會發(fā)生________________的改變。
(2)通道蛋白類:只容許與自身通道的直徑和________相適配、大小和電荷相適宜的分子或離子通過。分子或離子________與通道蛋白結合。實例:水分子可以借助水通道蛋白以協(xié)助擴散的方式進出細胞。
3.主動運輸?shù)倪^程
(1)Na+、K+和Ca2+等離子和其他物質在逆濃度梯度跨膜運輸時,首先要與膜上_____________結合,一種載體蛋白通常只適合與________________離子或分子結合。
(2)離子或分子與載體蛋白結合后,在細胞內化學反應釋放的__________推動下,載體蛋白的________________發(fā)生變化,就將它所結合的離子或分子從細胞膜一側________到另一側并________出來。
(3)載體蛋白隨后________________,又可以去轉運________物質的其他離子或分子。
4.主動運輸?shù)囊饬x
通過主動運輸來選擇吸收________________,排出________________和對細胞________的物質,從而保證細胞和個體生命活動的需要。
小腸上皮細胞面向腸腔的一側形成很多微絨毛,對吸收來自腸腔的營養(yǎng)物質有重要意義。如圖1為氨基酸從腸腔內進入組織細胞的簡要過程。新生兒小腸上皮細胞還能直接吸收母乳中的免疫球蛋白到血液中。人體進食后,小腸微絨毛外側葡萄糖由于二糖的水解而局部濃度高于細胞內,這部分葡萄糖能通過GLUT2轉運;大部分葡萄糖通過SGLT1轉運,過程如圖2所示。
(1)氨基酸從腸腔進入小腸上皮細胞是什么運輸方式?判斷的依據是什么?氨基酸從小腸上皮細胞到組織液是什么運輸方式?
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
(2)Na+從小腸上皮細胞運輸?shù)侥c腔時,所需Na+轉運蛋白的空間構象是否發(fā)生改變?并說明理由。
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
(3)新生兒小腸上皮細胞直接吸收母乳中的免疫球蛋白是什么運輸方式?需要膜蛋白發(fā)揮作用嗎?
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
(4)小腸上皮細胞通過SGLT1、 GLUT2轉運葡萄糖分別屬于什么運輸方式?
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
(5)只要是消耗能量的運輸方式就一定是主動運輸嗎?
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
1.人體小腸上皮細胞對3種單糖吸收的方式如圖所示,其中轉運半乳糖與葡萄糖的載體蛋白是同向協(xié)同轉運蛋白(半乳糖與載體的親和力大于葡萄糖),它們的運輸是伴隨Na+從細胞外流入細胞而完成的。動物細胞外高內低的Na+濃度梯度是依靠細胞膜上的鈉鉀泵維持的。下列有關敘述正確的是(  )
A.果糖的轉運速率會隨著果糖濃度的升高持續(xù)增大
B.葡萄糖和半乳糖轉運時直接消耗了大量ATP
C.半乳糖出現(xiàn)后,葡萄糖的轉運量減少
D.抑制小腸上皮細胞的鈉鉀泵后,葡萄糖的轉運速率不變
2.(不定項)正常人體在黎明覺醒前后肝臟生糖和胰島素敏感性都達到高峰,伴隨著胰島素水平的波動,維持機體全天血糖動態(tài)平衡。據圖分析,下列說法正確的是(  )
A.覺醒后人體攝食使血糖濃度上升,葡萄糖經GLUT2以協(xié)助擴散方式進入細胞
B.葡萄糖進入細胞后,氧化生成ATP,ATP/ADP的值上升使ATP敏感鉀通道關閉
C.細胞膜內側膜電位的變化引起鈣通道打開,Ca2+以主動運輸方式內流進細胞
D.細胞內Ca2+濃度的升高,促進胰島素以胞吐方式釋放,該過程不需要能量
歸納提升 “三看法”快速判定物質出入細胞的方式
考點二 影響物質跨膜運輸速率的因素
1.物質濃度對物質跨膜運輸?shù)挠绊?br/>物質濃度主要影響自由擴散和協(xié)助擴散。自由擴散中,物質濃度越大,運輸速率越______;協(xié)助擴散中,物質濃度達到一定程度后運輸速率不再繼續(xù)增加,原因是受________________數(shù)量的限制;主動運輸中,物質濃度達到一定程度后運輸速率不再繼續(xù)增加,原因是受________________________________的限制。
2.氧氣含量對物質跨膜運輸?shù)挠绊?br/>氧氣含量通過影響細胞的呼吸進而影響主動運輸?shù)乃俾省?br/>(1)P點時:無氧呼吸為物質的運輸提供能量。
(2)PQ段:隨著氧氣含量的增加,有氧呼吸產生的能量越多,主動運輸?shù)乃俾试酱蟆?br/>(3)Q點以后:當氧氣含量達到一定程度后,受載體蛋白數(shù)量以及其他限制因素的影響,運輸速率不再增加。
3.溫度對物質跨膜運輸?shù)挠绊?br/>1.離子通道具有極高的轉運速率,比已知任何一種載體蛋白的最快轉運速率要高1 000倍以上,每個通道每秒鐘可通過107~108個離子,接近自由擴散的理論值。據此畫出物質濃度對借助通道蛋白的協(xié)助擴散速率的影響。
2.主動運輸與氧氣含量關系圖中,若將橫軸換成ATP,曲線有什么變化?
3.紅細胞主動運輸速率與氧氣含量的曲線圖是什么樣的?
3.圖甲曲線a、b表示物質跨膜運輸?shù)膬煞N方式,圖乙表示大分子物質進行胞吞和胞吐的過程。下列相關敘述錯誤的是(  )
A.圖甲中的方式a運輸?shù)奈镔|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(shù)量
D.圖乙過程的順利進行依賴于細胞膜具有流動性
4.如圖甲、乙分別表示洋蔥根尖在不同O2濃度及不同底物濃度情況下(其他條件適宜),從含硝酸鉀的全營養(yǎng)液中吸收NO的速率曲線圖。下列相關描述不正確的是(  )
A.a點時影響離子吸收速率的主要因素是能量
B.b點時離子吸收速率不再增大是因為載體蛋白的數(shù)量有限
C.c點時影響離子吸收速率的主要因素是底物濃度
D.d點時離子吸收速率不再增大是因為底物濃度太高,細胞發(fā)生質壁分離
歸納總結 物質跨膜運輸方式的實驗探究
(1)探究是主動運輸還是被動運輸
(2)探究是自由擴散還是協(xié)助擴散
1.(2022·湖北)哺乳動物成熟紅細胞的細胞膜含有豐富的水通道蛋白,硝酸銀(AgNO3)可使水通道蛋白失去活性。下列敘述錯誤的是(  )
A.經AgNO3處理的紅細胞在低滲蔗糖溶液中會膨脹
B.經AgNO3處理的紅細胞在高滲蔗糖溶液中不會變小
C.未經AgNO3處理的紅細胞在低滲蔗糖溶液中會迅速膨脹
D.未經AgNO3處理的紅細胞在高滲蔗糖溶液中會迅速變小
2.(2022·山東,3)NO和NH是植物利用的主要無機氮源,NH的吸收由根細胞膜兩側的電位差驅動,NO的吸收由H+濃度梯度驅動,相關轉運機制如圖。銨肥施用過多時,細胞內NH的濃度增加和細胞外酸化等因素引起植物生長受到嚴重抑制的現(xiàn)象稱為銨毒。下列說法正確的是(  )
A.NH通過AMTs進入細胞消耗的能量直接來自ATP
B.NO通過SLAH3轉運到細胞外的方式屬于被動運輸
C.銨毒發(fā)生后,增加細胞外的NO會加重銨毒
D.載體蛋白NRT1.1轉運NO和H+的速度與二者在膜外的濃度呈正相關
3.(2020·江蘇,5)如圖①~⑤表示物質進、出小腸上皮細胞的幾種方式,下列敘述正確的是(  )
A.葡萄糖進、出小腸上皮細胞方式不同
B.Na+主要以方式③運出小腸上皮細胞
C.多肽以方式⑤進入細胞,以方式②離開細胞
D.口服維生素D通過方式⑤被吸收
4.(2021·山東,2)液泡是植物細胞中儲存Ca2+的主要細胞器,液泡膜上的H+焦磷酸酶可利用水解無機焦磷酸釋放的能量跨膜運輸H+,建立液泡膜兩側的H+濃度梯度。該濃度梯度驅動H+通過液泡膜上的載體蛋白CAX完成跨膜運輸,從而使Ca2+以與H+相反的方向同時通過CAX進入液泡并儲存。下列說法錯誤的是(  )
A.Ca2+通過CAX的跨膜運輸方式屬于協(xié)助擴散
B.Ca2+通過CAX的運輸有利于植物細胞保持堅挺
C.加入H+焦磷酸酶抑制劑,Ca2+通過CAX的運輸速率變慢
D.H+從細胞質基質轉運到液泡的跨膜運輸方式屬于主動運輸
5.(2020·海南,18)ABC轉運蛋白是一類跨膜轉運蛋白,參與細胞吸收多種營養(yǎng)物質,每一種ABC轉運蛋白對物質運輸具有特異性。ABC轉運蛋白的結構及轉運過程如圖所示,下列有關敘述正確的是(  )
A.ABC轉運蛋白可提高O2的跨膜運輸速度
B.ABC轉運蛋白可協(xié)助葡萄糖順濃度梯度進入細胞
C.Cl-和氨基酸依賴同一種ABC轉運蛋白跨膜運輸
D.若ATP水解受阻,ABC轉運蛋白不能完成轉運過程
1.判斷關于被動運輸?shù)臄⑹?br/>(1)水分子大部分以協(xié)助擴散方式進出細胞,也可以通過自由擴散方式進出細胞(  )
(2)離子通道的選擇性與其大小、形狀以及帶電荷氨基酸的分布有關(  )
(3)載體蛋白的選擇性與其上特定的位點有關,其選擇性比通道蛋白強(  )
(4)大小相同的分子通過通道蛋白進出細胞時的速率相同(  )
(5)Na+借助通道蛋白進入神經細胞的動力是細胞內滲透壓(  )
2.判斷關于主動運輸?shù)臄⑹?br/>(1)同種生物不同細胞的細胞膜上轉運蛋白的種類和數(shù)量可能不同(  )
(2)在細胞主動運輸過程中,均需要ATP水解直接供能(  )
(3)主動運輸使膜內外物質濃度趨于一致,維持了細胞的正常代謝(  )
(4)同種物質進出同一細胞的方式一定相同(  )
3.判斷關于胞吞、胞吐的敘述
(1)只有某些酶和激素類蛋白質才通過胞吐排出細胞外(  )
(2)胰腺細胞分泌胰蛋白酶的過程不需要穿過膜結構(  )
4.填空默寫
(1)(必修1 P65)被動運輸:________________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
(2)(必修1 P66)自由擴散(簡單擴散):_______________________________________________
_____________________________________________________________________________。
(3)(必修1 P66)協(xié)助擴散(易化擴散):_______________________________________________
_____________________________________________________________________________。
(4)(必修1 P66)轉運蛋白分為________________________兩類。載體蛋白只容許與自身結合部位相適應的分子或離子通過,而且每次轉運時都會發(fā)生自身________的改變。通道蛋白只容許與自身通道的________________相適配、________________相適宜的分子或離子通過。分子或離子通過通道蛋白時,不需要與通道蛋白結合。
(5)(必修1 P69)主動運輸:_______________________________________________________。
(6)(必修1 P72)通過胞吞或胞吐進出細胞,需要膜上________的參與,更離不開膜上磷脂雙分子層的________。

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