資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第3講 物質跨膜運輸
一、主動運輸和被動運輸
1．膜轉運蛋白有兩種：載體蛋白和通道蛋白，都具有專一性。
2． 載體蛋白可執行主動運輸和協助擴散，通道蛋白只能執行協助擴散。
3．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（右圖）。
4．載體蛋白在運輸物質時一定發生構象改變，但通道蛋白不一定發生改變（如鉀離子滲漏經過的非門控鉀離子通道）。
5．通道蛋白有離子通道蛋白、孔蛋白和水孔蛋白，其中孔蛋白允許一定分子質量大小的水溶性物質通過，而水孔蛋白則是水分子的專一通道。通道蛋白大多是離子通道蛋白，廣泛分布在各類真核細胞質膜和細胞內膜上。
6．門控通道和非門控通道
大多數離子通道蛋白都有開和關兩種構象，這些通道稱為門控通道，通道的開啟和關閉受復雜的生理環境調控。門控通道是不連續開放的，細胞質膜上的離子通道并非都是門控通道，也有始終開放的非門控通道，如神經細胞質膜上的非門控K+滲漏通道。
（1）離子通道的三種類型
（2）神經細胞處于靜息狀態時膜轉運蛋白的狀態
7． 根據能量來源的不同，主動運輸分為：由ATP直接提供能量（ATP驅動泵）、間接提供能量（協同轉運或偶聯轉運蛋白）以及光驅動泵三種基本類型。其中ATP驅動泵最為常見，光驅動泵發現于細菌，對溶質的主動運輸與光能輸入相偶聯，如菌紫紅質。
7．4種類型的ATP驅動泵
P型泵、V型泵和ABC超家族泵利用ATP水解釋放的能量進行物質跨膜運輸，而F型質子泵通常情況下是利用質子動力勢合成ATP。所有P型泵都有2個獨立的α催化亞基，具有ATP結合位點；絕大多數還具有2個起調節作用的小的β亞基。在轉運離子過程中，至少有一個α催化亞基發生磷酸化和去磷酸化反應，從而改變轉運泵的構象，實現離子的跨膜轉運。由于轉運泵水解ATP使自身形成磷酸化的中間體，因此稱作P型泵。大多數P型泵都是離子泵，負責Na+、K+、H+和Ca2+跨膜梯度的形成和維持。
二、胞吞和胞吐
真核細胞通過胞吞和胞吐作用完成大分子與顆粒性物質的跨膜運輸，如蛋白質、多核苷酸、多糖等。在轉運過程中，物質包裹在脂雙層膜包被的囊泡中，因此又稱膜泡運輸。這種運輸方式常常可同時轉運一種或一種以上數量不等的大分子甚至顆粒性物質，因此也有人稱之為批量運輸。膜泡運輸涉及生物膜的斷裂與融合，是一個耗能的過程。所謂胞吞作用，就是細胞通過質膜內陷形成囊泡，將胞外的生物大分子、顆粒性物質或液體等攝取到細胞內，以維持細胞正常的代謝活動；而胞吐作用則是細胞內合成的生物分子（蛋白質和脂質等）和代謝物以分泌泡的形式與質膜融合而將內含物分泌到細胞表面或細胞外的過程。
1．胞吞
（1）根據胞吞泡形成的分子機制不同和胞吞泡的大小差異，胞吞作用可分為兩種類型：吞噬作用和胞飲作用（如下圖）。所有真核生物細胞都能通過胞飲作用連續攝入溶液及可溶性分子，而吞噬作用往往發生于一些特化的吞噬細胞如巨噬細胞。
（2）吞噬作用需要被吞噬物與吞噬細胞表面結合激活細胞表面的受體，將信號傳遞到細胞內并引起細胞應答反應，是一個信號觸發的過程。
（3）胞飲作用幾乎發生于所有類型的真核細胞中。
2．胞吐作用
（1）胞吐作用包括調節型胞吐途徑和組成型胞吐途徑。
（2）特化的分泌細胞存在調節型胞吐途徑，如內分泌細胞、神經細胞等，這些特化細胞合成的分泌物存儲在囊泡中，當細胞受到某些化學信號或電信號刺激時，分泌泡移向細胞質膜，與細胞質膜融合，將囊泡的內容物釋放到胞外。
三、教材拾遺
1．腎小球的濾過作用和腎小管的重吸收作用，都與水通道蛋白的結構和功能有直接關系。
2．一種載體蛋白通常只適合與一種或一類離子或分子結合。
3．囊性纖維化發生的一種主要原因是，患者肺部支氣管上皮細胞表面轉運氯離子的載體蛋白的功能發生異常，導致患者支氣管中黏液增多，造成細菌感染。
4．胞吞形成的囊泡，在細胞內可以被溶酶體降解。
5．阿米巴痢疾的病原體通過飲食傳播，注意個人飲食衛生，加強公共衛生建設是預防阿米巴痢疾的關鍵措施。
（一）轉運蛋白
1．在鹽化土壤中，大量Na＋迅速流入細胞，形成脅迫，影響植物正常生長。耐鹽植物可通過Ca2＋介導的離子跨膜運輸，減少Na＋在細胞內的積累，從而提高抗鹽脅迫的能力，其主要機制如下圖。下列說法錯誤的是（ ）
A． 在鹽脅迫下，Na＋進入細胞的運輸方式是協助擴散
B． 使用ATP抑制劑處理細胞，Na＋的排出量會明顯減少
C． 在高鹽脅迫下，胞外Ca2＋抑制轉運蛋白A，胞內Ca2＋促進轉運蛋白C
D． 轉運蛋白C能同時轉運H＋和Na＋，故其不具有特異性
【答案】D
【解析】A、據圖可知，在鹽脅迫下，鈉離子借助通道蛋白A運入細胞，運輸方式是協助擴散，A正確；B、據圖可知，H＋運出細胞需要ATP，說明H＋在細胞內的濃度低于細胞外，使用ATP抑制劑處理細胞，影響H＋在細胞內外的分布情況，而Na＋的排出需要H＋提供勢能，故使用ATP抑制劑處理細胞，Na＋的排出量會明顯減少，B正確；C、分析題意可知，→表示促進，而—表示抑制，結合圖示可知，在高鹽脅迫下，胞外Ca2＋抑制轉運蛋白A，胞內Ca2＋促進轉運蛋白C，C正確；D、轉運蛋白C能同時轉運H＋和Na+而不能轉運其它離子，說明其仍有特異性，D錯誤。
2．（多選）在水和離子跨膜運輸中，通道蛋白發揮著重要作用，下列敘述正確的是（ ）
A． 水通道蛋白由氨基酸分子組成，水分子進出細胞可能需要水通道蛋白的參與
B． 神經元動作電位產生的原因是K+通道開放，K+順濃度梯度輸入細胞
C． 水通道蛋白在轉運水分子時會發生自身構象的改變且消耗ATP
D． 同一個體不同細胞通道蛋白種類有所不同，是基因選擇性表達的結果
【答案】AD
【解析】A、水通道蛋白的基本組成單位是氨基酸，水分子進出細胞的方式為自由擴散和協助擴散，若是協助擴散水分子進出細胞可能需要水通道蛋白的參與，A正確；B、神經元動作電位產生的原因是Na+通道開放，Na+順濃度梯度輸入細胞, B錯誤；C、通道蛋白在轉運水是自身構象不會發生改變，不需要消耗能量，C錯誤；D、基因可控制蛋白質的合成，同一個體不同細胞通道蛋白種類有所不同，是基因選擇性表達的結果，D正確。
（二）協同運輸
3．協同運輸是一類靠間接提供能量完成的主動運輸方式，一種物質跨膜運輸所需要的能量直接來自另一種物質膜兩側離子的濃度梯度，有同向運輸和對向運輸兩種方式。如Na+和葡萄糖與轉運體結合后，轉運體的構象發生改變，當Na+順濃度梯度進入細胞時，葡萄糖利用Na+濃度梯度的勢能被“拉進”細胞內；鈉鈣交換體是當Na+順濃度梯度進入細胞時，Ca2+逆濃度梯度排出細胞外，以去除細胞中過多的Ca2+。下列敘述錯誤的是（ ）
A．協同運輸不直接依賴ATP中的能量，但該物質跨膜運輸一定與ATP有關
B．在Na+和葡萄糖運輸過程中，Na+的運輸導致細胞內外Na+的濃度梯度減小
C．Na+濃度梯度越大，葡萄糖運輸速度越快，Na+濃度梯度減小，可能導致葡萄糖運輸停止
D．如果用藥物抑制鈉鈣交換體的活動，將減小鈉鈣交換的速率，使細胞內Ca2+濃度下降
【答案】D
【解析】A、協同運輸依賴的是某種離子濃度梯度產生的勢能，沒有直接消耗ATP中的能量，但是離子濃度梯度的形成與主動運輸有關，消耗細胞內的ATP，A正確；B、在Na+和葡萄糖運輸過程中，轉運體的構象發生改變，Na+順濃度梯度進入細胞時，導致細胞內外Na+的濃度差值減小，B正確；C、在Na+和葡萄糖運輸過程中，葡萄糖的同向運輸與Na+的濃度梯度有關，濃度梯度越大，運輸速度越快，Na+濃度梯度減小，可能不足以產生葡萄糖運輸的離子勢能，可能導致葡萄糖運輸停止，C正確；D、如果用藥物抑制鈉鈣交換體的活動，將減小鈉鈣交換的速率，細胞內Ca2+不能運輸出去，導致細胞內Ca2+濃度上升，D錯誤。
4． 海水稻是一種介于野生稻和栽培稻之間，普遍生長在海邊灘涂地區，具有耐鹽堿特點的水稻，相比其他普通水稻具有更強的生存競爭能力，具有抗澇、抗鹽堿、抗倒伏、抗病蟲等能力，如圖為某些物質進出海水稻根細胞的示意圖，NO3-和H+屬于協同運輸，下列敘述正確的是（ ）
A．NO3-和H+進入根細胞內的方式均為協助擴散
B． 若人工補充ATP，Na+也可通過蛋白A進入細胞
C． 蛋白B既有物質運輸功能也可以提供活化能
D． 當鹽堿地被水澇的時候，根細胞吸收NO3-的量減少
【答案】D
【解析】A、NO3-借助H+順濃度梯度運輸產生的電化學勢能運進細胞，H+進入根細胞內的方式為協助擴散，NO3-進入根細胞內的方式為主動運輸，A錯誤；B、細胞膜上的載體具有特異性，一種載體蛋白通常只適合與一種或一類離子或分子結合，Na+只能通過蛋白B進入細胞，B錯誤；C、蛋白B既有物質運輸功能也有酶催化的功能，但酶的作用原理是降低化學反應的活化能，不能提供活化能，C錯誤；D、當鹽堿地被水澇的時候，細胞呼吸產生的ATP減少，細胞內外的H+濃度差減小，H+進入根細胞減少，吸收的NO3-也減少，D正確。
（三）驅動泵
5．ATP驅動泵能利用ATP水解釋放的能量將小分子或離子進行跨膜轉運。有下圖所示的3種類型。相關敘述正確的是（ ）
A．Ca2+泵可發生磷酸化改變泵的蛋白質構象進行Ca2+的轉運過程
B．Na+-K+泵依賴ATP水解釋放能量維持神經細胞內高Na+低K+的環境
C．溶酶體膜上存在F型質子泵將H+運入溶酶體維持溶酶體內的酸性環境
D．F型質子泵廣泛分布于于線粒體內膜、葉綠體的類囊體薄膜上
【答案】AD
【解析】Ca2+泵催化ATP水解酶，ATP末端的磷酸基團會脫下來與載體蛋白結合，使載體蛋白發生磷酸化，導致其空間結構發生變化，使Ca2+的結合位點轉身膜外，A正確；Na+-K+泵依賴ATP水解釋放能量維持神經細胞外高Na+低K+的環境，B錯誤；F型泵利用H+濃度差驅動ATP的合成，所以溶酶體膜上沒有F型泵，C錯誤；F型質子泵的作用是運輸質子的同時利用動力熱能合成ATP，真核細胞中能合成ATP的生物膜是線粒體內膜和類囊體膜，D正確。
6．科學研究發現，細胞進行主動運輸主要以幾種方式進行：①偶聯轉運蛋白：把一種物質穿過膜的逆濃度梯度轉運與另一種物質的順濃度梯度轉運相偶聯。②ATP驅動泵：把物質逆濃度梯度轉運與ATP的水解相偶聯。③光驅動泵：主要在細菌中發現，能把物質逆濃度梯度轉運與光能的輸入相偶聯（如圖1所示，圖中a，b，c代表主動運輸的三種類型，▲、○代表主動運輸的離子或小分子）。葡萄糖是細胞的主要能源物質，其進出小腸上皮細胞的運輸方式如圖2所示。回答下列問題：
（1）分析圖1所示的細胞膜結構，______側（填“P”或“Q”）為細胞外。
（2）在小腸腔面，細胞膜上的蛋白S有兩種結合位點：一種與Na+結合，一種與葡萄糖結合。當蛋白S將Na+順濃度梯度運輸進入上皮細胞時，葡萄糖與Na+相伴隨也進入細胞。小腸上皮細胞吸收葡萄糖的方式是圖1中____________（填“a”，“b”或“c”）類型的主動運輸，葡萄糖進入小腸上皮細胞的直接能量來源是______________________。
（3）小腸基膜上Na+-K+泵由α、β兩個亞基組成，α亞基上既有Na+、K+的結合位點，又具有ATP水解酶的活性，據此分析圖中Na+-K+泵的功能是______________。
（4）最新研究表明，若腸腔葡萄糖濃度較高，葡萄糖主要通過載體蛋白（GLUT2）的協助通過協助擴散的方式進入小腸上皮細胞。在協助擴散的同時，通過載體蛋白（SGLT1）的主動運輸過程也在發生。但主動運輸的載體（SGLT1）容易飽和，協助擴散吸收葡萄糖的速率比主動運輸快數倍。請你設計實驗加以驗證。（載體蛋白由相關基因控制合成）
實驗步驟：
第一步：取甲（敲除了SGLT1載體蛋白基因的小腸上皮細胞）、乙（敲除了GLUT2載體蛋白基因的小腸上皮細胞）、丙（正常的小腸上皮細胞），三組其他生理狀況均相同。
第二步：將甲、乙、丙三組細胞分別置于__________________溶液中，其他條件相同，培養適宜時間。
第三步：檢測三組培養液的____________________。
實驗結果：________________，則驗證了上面的最新研究結果。
【解析】（1）根據P側含有糖蛋白可知，P為細胞外側。（2）當蛋白S將Na+順濃度梯度運輸進入上皮細胞時，葡萄糖與Na+相伴隨也進入細胞，葡萄糖進入小腸上皮細胞的方式為偶聯轉運蛋白參與的主動運輸，類似于圖1中的a過程。該過程中，葡萄糖主動運輸所需的能量來自于細胞膜內外兩側的Na+濃度差形成的勢能。（3）根據Na+-K+泵上既有Na+、K+的結合位點，又具有ATP水解酶的活性可知，Na+-K+泵可以參與鈉鉀離子的運輸，也可以催化ATP的水解。（4）要驗證當腸腔葡萄糖濃度較高時，葡萄糖既可以通過主動運輸又可以通過協助擴散進入小腸上皮細胞，且協助擴散的速度更快，則實驗的自變量應該是設置不同的運輸方式，各組均創造相同的高濃度葡萄糖環境，比較各組葡萄糖的吸收速率。如甲組敲除了SGLT1載體蛋白基因的小腸上皮細胞只能進行協助擴散，乙組敲除了GLUT2載體蛋白基因的小腸上皮細胞只能進行主動運輸，丙組正常的小腸上皮細胞可以同時進行主動運輸和協助擴散，將甲、乙、丙三組細胞分別置于相同濃度的高濃度葡萄糖溶液中，培養一段時間，其他條件相同且適宜，并檢測培養液中葡萄糖的濃度。實驗結果：丙組同時進行主動運輸和協助擴散，葡萄糖的吸收速率最快，故培養液中葡萄糖的濃度最小；由于協助擴散的速率大于主動運輸，故乙組吸收葡萄糖的速率慢，培養液中葡萄糖的剩余量最多，濃度最大，即若丙組培養液中葡萄糖濃度小于甲組，甲組培養液中葡萄糖濃度小于乙組，則可證明上述觀點正確。
【答案】（1）P （2） a 細胞膜內外兩側的Na+濃度差形成的勢能 （3）運輸鈉鉀離子和催化ATP水解 （4） 相同的較高濃度的葡萄糖 葡萄糖濃度 若丙組的培養液中葡萄糖濃度小于甲組的，甲組的培養液中葡萄糖濃度小于乙組的
（四）胞吞胞吐
7．膽固醇是人體內一種重要的脂質，下圖表示人體細胞內膽固醇的來源及調節過程。
(1)細胞中的膽固醇可以來源于血漿。人體血漿中含有的某種低密度脂蛋白（LDL）的結構如圖所示，其主要功能是將膽固醇轉運到肝臟以外的組織細胞（靶細胞）中，以滿足這些細胞對膽固醇的需要。
①與構成生物膜的基本支架相比，LDL膜結構的主要不同點是_____。LDL能夠將包裹的膽固醇準確轉運至靶細胞中，與其結構中的_____與靶細胞膜上的LDL受體結合直接相關。
②LDL通過途徑①_____方式進入靶細胞，形成網格蛋白包被的囊泡，經過脫包被作用后與胞內體（膜包裹的囊泡結構）融合。由于胞內體內部酸性較強，LDL與受體分離，胞內體以出芽的方式形成含有受體的小囊泡，通過途徑②回到細胞膜被重新利用。含有LDL的胞內體通過途徑③被轉運到_____中，被其中的水解酶降解，膽固醇被釋放進入細胞質基質。
(2)當細胞中的膽固醇含量過高時，會抑制LDL受體基因表達以及_____，從而使游離膽固醇的含量維持在正常水平。
【解析】（1）①與構成生物膜的基本支架是磷脂雙分子層，圖中LDL膜結構為單層磷脂分子層。LDL能夠將包裹的膽固醇準確轉運至靶細胞中，與其結構中的載脂蛋白B與靶細胞膜上的LDL受體結合直接相關，通過信息交流實現了LDL胞吞進入細胞的過程。②LDL通過途徑①，即胞吞方式進入靶細胞，形成網格蛋白包被的囊泡，經過脫包被作用后與胞內體（膜包裹的囊泡結構）融合。由于胞內體內部酸性較強，LDL與受體分離，胞內體以出芽的方式形成含有受體的小囊泡，通過途徑②回到細胞膜被重新利用。含有LDL的胞內體還可通過途徑③被轉運到溶酶體中，被其中的水解酶降解，膽固醇被釋放進入細胞質基質，而后被再度利用。
（2）根據題圖可知，當細胞中的膽固醇含量過高時，會抑制LDL受體基因表達以及抑制乙酰CoA還原酶的活性，促進膽固醇的儲存，從而使游離膽固醇的含量維持在正常水平。
【答案】(1) 只有單層磷脂分子 載脂蛋白B 胞吞 溶酶體
(2)抑制乙酰CoA還原酶的活性，促進膽固醇的儲存
8．胞內體是動物細胞內由膜包圍的細胞器，其作用是轉運胞吞作用新攝取的物質到溶酶體被降解。胞內體（具有質子泵）中的酸性環境在胞吞物質分選中起重要作用，與胞吞物到溶酶體降解、受體返回質膜有關。圖示表示LDL（低密度脂蛋白）通過受體介導的胞吞作用進入細胞。回答下列問題：
(1)為了研究胞內體的特征可采用________將其分離，構成胞內體的膜成分和結構與_______（答兩種）相似，成分中的脂質有________。
(2)胞內體運輸通過胞吞作用攝入的物質，該過程中消耗的能量主要由________（填細胞結構）提供，胞吞物到溶酶體降解，降解后物質的去向是_______，溶酶體內酶的合成與加工過程與細胞膜上受體的合成和加工過程相同的是______。
(3)胞內體膜上ATP驅動的質子泵可保證胞內體的酸性環境，該過程說明H＋運輸方式是 ，根據圖分析胞內體pH降低，可引起的作用是______，使低密度脂蛋白轉運至溶酶體，完成降解過程。
(4)細胞內囊泡的運輸與細胞骨架直接相關，該結構的成分是______，還參與的生理過程有_______（答兩點）。
【解析】（1）分離細胞器的方法是差速離心法，胞內體是動物細胞內由膜包圍的細胞器，因此為了研究胞內體的特征可采用差速離心法將其分離，構成胞內體的膜可與細胞膜胞吞形成的囊泡融合，也能與溶酶體融合，因此構成胞內體的膜成分和結構與細胞膜、溶酶體膜相似。構成動物細胞生物膜的脂質包括磷脂和膽固醇。
（2）線粒體是細胞的動力工廠，胞內體運輸通過胞吞作用攝入的物質，該過程中消耗的能量主要由線粒體提供，胞吞物到溶酶體降解，降解后的物質為膽固醇和氨基酸等，對細胞有用的物質細胞可以再利用，廢物則被排出細胞外。溶酶體內酶的合成與細胞膜上受體的合成都是在核糖體合成的，溶酶體內酶與細胞膜上受體都需要在內質網和高爾基體進行加工。
（3）胞內體膜上ATP驅動的質子泵可保證胞內體的酸性環境，說明該H+是逆濃度梯度運輸到胞內體的，故為主動運輸。根據題意可知，胞內體（具有質子泵）中的酸性環境與胞吞物到溶酶體降解、受體返回質膜有關，因此胞內體pH降低，可使低密度脂蛋白與受體分離，使低密度脂蛋白轉運至溶酶體，完成降解過程。
（4）細胞骨架是由蛋白質纖維構成的，與細胞的運動、分裂、分化以及能量轉換、信息傳遞等有關。
【答案】(1) 差速離心法 細胞膜、高爾基體膜、溶酶體膜等 磷脂、膽固醇
(2) 線粒體 對細胞有用的物質細胞可以再利用，廢物則被排出細胞外 都通過核糖體合成，然后在內質網和高爾基體進行加工 (3) 主動運輸 低密度脂蛋白與受體分離 (4) 蛋白質 細胞的運動、分裂、分化以及能量轉換、信息傳遞等
1. (2023·浙江6月選考真題)囊泡運輸是細胞內重要的運輸方式。沒有囊泡運輸的精確運行，細胞將陷入混亂狀態。下列敘述正確的是
A. 囊泡運輸依賴于細胞骨架
B. 囊泡可來自核糖體、內質網等細胞器
C. 囊泡與細胞膜的融合依賴于膜的選擇透過性
D. 囊泡將細胞內所有結構形成統一的整體
【答案】A
【解析】A、細胞骨架是細胞內由蛋白質纖維組成的網架結構，與物質運輸等活動有關，囊泡運輸依賴于細胞骨架，A正確；B、核糖體是無膜細胞器，不能產生囊泡，B錯誤；C、囊泡與細胞膜的融合依賴于膜的結構特性，即具有一定的流動性，C錯誤；D、囊泡只能在具有生物膜的細胞結構中相互轉化，并不能將細胞內所有結構形成統一的整體，D錯誤。
2. (2023·浙江6月選考真題) 植物組織培養過程中，培養基中常添加蔗糖，植物細胞利用蔗糖的方式如圖所示。
下列敘述正確的是（　　）
A. 轉運蔗糖時，共轉運體的構型不發生變化
B. 使用ATP合成抑制劑，會使蔗糖運輸速率下降
C. 植物組培過程中蔗糖是植物細胞吸收的唯一碳源
D. 培養基的pH值高于細胞內，有利于蔗糖的吸收
【答案】B
【解析】A、轉運蔗糖時，共轉運體的構型會發生變化，但該過程是可逆的，A錯誤；BD、據圖分析可知，H＋向細胞外運輸是需要消耗ATP的過程，說明該過程是逆濃度梯度的主動運輸，細胞內的H＋＜細胞外H+，蔗糖運輸時通過共轉運體依賴于膜兩側的H+濃度差建立的勢能，故使用ATP合成抑制劑，會通過影響H＋的運輸而使蔗糖運輸速率下降，而培養基的pH值低（H+多）于細胞內，有利于蔗糖的吸收，B正確，D錯誤；C、植物組織培養過程中，蔗糖可作為碳源并有助于維持滲透壓，但蔗糖并非唯一碳源，C錯誤。
3. (2023·浙江1月選考真題) 纈氨霉素是一種脂溶性抗生素，可結合在微生物的細胞膜上，將K＋運輸到細胞外（如圖所示），降低細胞內外的K＋濃度差，使微生物無法維持細胞內離子的正常濃度而死亡。下列敘述正確的是（ ）
A. 纈氨霉素順濃度梯度運輸K＋到膜外
B. 纈氨霉素運輸K＋提供ATP
C. 纈氨霉素運輸K＋與質膜的結構無關
D. 纈氨霉素可致噬菌體失去侵染能力
【答案】A
【解析】
【解析】A、結合題意“將K＋運輸到細胞外，降低細胞內外的K＋濃差”和題圖中纈氨可霉素運輸K＋的過程不消耗能量，可推測K＋的運輸方式為協助擴散，順濃度梯度運輸，A正確；B、結合A選項分析可知，K＋的運輸方式為協助擴散，不需要消耗ATP，B錯誤；C、纈氨霉素是一種脂溶性抗生素，能結合在細胞膜上，能在磷脂雙子層間移動，該過程與質膜具有一定的流動性這一結構特點有關，C錯誤；D、噬菌體為DNA病毒，病毒沒有細胞結構，故纈氨霉素不會影響噬菌體的侵染能力，D錯誤。
4. (2023·山東高考真題) 溶酶體膜上的H+載體蛋白和Cl-/H+轉運蛋白都能運輸H+，溶酶體內H+濃度由H+載體蛋白維持，Cl-/H+轉運蛋白在H+濃度梯度驅動下，運出H+的同時把Cl-逆濃度梯度運入溶酶體。Cl-/H+轉運蛋白缺失突變體的細胞中，因Cl-轉運受阻導致溶酶體內的吞噬物積累，嚴重時可導致溶酶體破裂。下列說法錯誤的是（ ）
A. H+進入溶酶體的方式屬于主動運輸
B. H+載體蛋白失活可引起溶酶體內的吞噬物積累
C. 該突變體的細胞中損傷和衰老的細胞器無法得到及時清除
D. 溶酶體破裂后，釋放到細胞質基質中的水解酶活性增強
【答案】D
【解析】A、Cl-/H+轉運蛋白在H+濃度梯度驅動下，運出H+的同時把Cl-逆濃度梯度運入溶酶體，說明H+濃度為溶酶體內較高，因此H+進入溶酶體為逆濃度運輸，方式屬于主動運輸，A正確；B、溶酶體內H+濃度由H+載體蛋白維持，若載體蛋白失活，溶酶體內pH改變導致溶酶體酶活性降低，進而導致溶酶體內的吞噬物積累，B正確；C、Cl-/H+轉運蛋白缺失突變體的細胞中，因Cl-轉運受阻導致溶酶體內的吞噬物積累，該突變體的細胞中損傷和衰老的細胞器無法得到及時清除，C正確；D、細胞質基質中的pH與溶酶體內不同，溶酶體破裂后，釋放到細胞質基質中的水解酶可能失活，D錯誤。
5. (2023·全國甲高考真題) 物質輸入和輸出細胞都需要經過細胞膜。下列有關人體內物質跨膜運輸的敘述，正確的是（ ）
A. 乙醇是有機物，不能通過自由擴散方式跨膜進入細胞
B. 血漿中的K+進入紅細胞時需要載體蛋白并消耗ATP
C. 抗體在漿細胞內合成時消耗能量，其分泌過程不耗能
D. 葡萄糖可通過主動運輸但不能通過協助擴散進入細胞
【答案】B
【解析】A、乙醇是有機物，與細胞膜中磷脂相似相溶，可以通過擴散方式進入細胞，A錯誤；B、血漿中K+量低，紅細胞內K+含量高，逆濃度梯度為主動運輸，需要消耗ATP并需要載體蛋白，B正確；C、抗體為分泌蛋白，分泌過程為胞吐，需要消耗能量，C錯誤；D、葡萄糖進入小腸上皮細胞等為主動運輸，進入哺乳動物成熟的紅細胞為協助擴散，D錯誤。
6. (2023·全國甲高考真題) 4. 探究植物細胞的吸水和失水實驗是高中學生常做的實驗。某同學用紫色洋蔥鱗片葉外表皮為材料進行實驗，探究蔗糖溶液，清水處理外表皮后，外表皮細胞原生質體和液泡的體積及細胞液濃度的變化。圖中所提到的原生質體是指植物細胞不包括細胞壁的部分。下列示意圖中能夠正確表示實驗結果的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】AB、用30%蔗糖處理之后，細胞失水，原生質體和液泡的體積都會減小，細胞液濃度上升；用清水處理之后，細胞吸水，原生質體和液泡體積會擴大，細胞液濃度下降，AB錯誤。
CD、隨著所用蔗糖濃度上升，當蔗糖濃度超過細胞液濃度之后，細胞就會開始失水，原生質體和液泡的體積下降，細胞液濃度上升，故C正確，D錯誤。
7. (2023·湖南高考真題) 鹽堿脅迫下植物應激反應產生的H2O2對細胞有毒害作用。禾本科農作物AT1蛋白通過調節細胞膜上PIP2s蛋白磷酸化水平，影響H2O2的跨膜轉運，如圖所示。下列敘述錯誤的是（ ）
A. 細胞膜上PIP2s蛋白高磷酸化水平是其提高H2O2外排能力所必需的
B. PIP2s蛋白磷酸化被抑制，促進H2O2外排，從而減輕其對細胞的毒害
C. 敲除AT1基因或降低其表達可提高禾本科農作物的耐鹽堿能力
D. 從特殊物種中發掘逆境脅迫相關基因是改良農作物抗逆性的有效途徑
【答案】B
【解析】A、由題圖右側的信息可知，AT1蛋白缺陷，可以促進PIP2s蛋白的磷酸化，進而促進H2O2排出膜外，A正確；B、據題圖左側的信息可知，AT1蛋白能夠抑制PIP2s蛋白的磷酸化，減少了H2O2從細胞內輸出到細胞外的量，導致抗氧化脅迫能力弱，不能減輕其對細胞的毒害，B錯誤；C、結合對A選項的分析可推測，敲除AT1基因或降低其表達，可提高禾本科農作物抗氧化脅迫的能力，進而提高其成活率，C正確；D、從特殊物種中發掘逆境脅迫相關基因，可通過基因工程技術改良農作物抗逆性，D正確。
8. (2023·湖南高考真題)（多選）鹽堿化是農業生產的主要障礙之一。植物可通過質膜H+泵把Na+排出細胞，也可通過液泡膜H+泵和液泡膜NHX載體把Na+轉入液泡內，以維持細胞質基質Na+穩態。下圖是NaCl處理模擬鹽脅迫，釩酸鈉（質膜H+泵的專一抑制劑）和甘氨酸甜菜堿（GB）影響玉米Na+的轉運和相關載體活性的結果。下列敘述正確的是（ ）
A. 溶質的跨膜轉運都會引起細胞膜兩側滲透壓的變化
B. GB可能通過調控質膜H+泵活性增強Na+外排，從而減少細胞內Na+的積累
C. GB引起鹽脅迫下液泡中Na+濃度的顯著變化，與液泡膜H+泵活性有關
D. 鹽脅迫下細胞質基質Na+排出細胞或轉入液泡都能增強植物的耐鹽性
【答案】BD
【解析】A、溶質的跨膜轉運不一定都會引起細胞膜兩側的滲透壓變化，如正常細胞為維持滲透壓一直在進行的跨膜轉運，再如單細胞生物在跨膜轉運時，細胞外側滲透壓幾乎很難改變，A錯誤；B、對比分析上兩個題圖可知，NaCl脅迫時，加GB使Na+外排顯著增加，釩酸鈉處理抑制了質膜H+泵后，NaCl脅迫時，加GB使Na+外排略微增加，說明GB可能通過調控質膜H+泵活性來增強Na+外排，從而減少細胞內Na+的積累，B正確；C、對比分析下兩個題圖可知，NaCl脅迫時，加GB使液泡膜NHX載體活性明顯增強，而液泡膜H+泵活性幾乎無變化，所以GB引起鹽脅迫時液泡中Na+濃度的顯著變化，與液泡膜NHX載體活性有關，而與液泡膜H+泵活性無關，C錯誤；D、由題意可知，植物通過質膜H+泵把Na+排出細胞，也可通過液泡膜NHX載體和液泡膜H+泵把Na+轉入液泡內，以維持細胞質基質Na+穩態，增強植物的耐鹽性，D正確。
9. （2023·湖北卷） 心肌細胞上廣泛存在Na+-K+泵和Na+-Ca2+交換體（轉入Na+的同時排出Ca2+），兩者的工作模式如圖所示。已知細胞質中鈣離子濃度升高可引起心肌收縮。某種藥物可以特異性阻斷細胞膜上的Na+-K+泵。關于該藥物對心肌細胞的作用，下列敘述正確的是（　　）
A. 心肌收縮力下降
B. 細胞內液的鉀離子濃度升高
C. 動作電位期間鈉離子的內流量減少
D. 細胞膜上Na+-Ca2+交換體的活動加強
【答案】C
【解析】ACD、細胞膜上的鈉鈣交換體（即細胞內鈣流出細胞外的同時使鈉離子進入細胞內）活動減弱，使細胞外鈉離子進入細胞內減少，鈣離子外流減少，細胞內鈣離子濃度增加，心肌收縮力加強，AD錯誤，C正確；B、由于該種藥物可以特異性阻斷細胞膜上的Na+-K+泵，導致K+內流、Na+外流減少，故細胞內鈉離子濃度增高，鉀離子濃度降低，B錯誤。
10. (2022·全國甲高考真題) 植物成熟葉肉細胞的細胞液濃度可以不同。現將a、b、c三種細胞液濃度不同的某種植物成熟葉肉細胞，分別放入三個裝有相同濃度蔗糖溶液的試管中，當水分交換達到平衡時觀察到：①細胞a未發生變化；②細胞b體積增大；③細胞c發生了質壁分離。若在水分交換期間細胞與蔗糖溶液沒有溶質的交換，下列關于這一實驗的敘述，不合理的是 (　　)
A．水分交換前，細胞b的細胞液濃度大于外界蔗糖溶液的濃度
B．水分交換前，細胞液濃度大小關系為細胞b＞細胞a＞細胞c
C．水分交換平衡時，細胞c的細胞液濃度大于細胞a的細胞液濃度
D．水分交換平衡時，細胞c的細胞液濃度等于外界蔗糖溶液的濃度
【答案】C
【解析】由題可知，水分交換達到平衡時細胞 b 體積增大，說明在水分交換前，細胞 b 的細胞液濃度大于外界蔗糖溶液的濃度，水從外界進入細胞 b 內，A 正確。由題可知，水分交換達到平衡時細胞 a 未發生變化，說明細胞 a 的細胞液濃度等于外界蔗糖溶液的濃度；細胞 b 體積增大，說明在水分交換前，細胞 b 的細胞液濃度大于外界蔗糖溶液的濃度，水從外界進入細胞 b 內；細胞 c發生質壁分離，說明在水分交換前，細胞 c 的細胞液濃度小于外界蔗糖溶液的濃度，水從細胞流出，故細胞 b的細胞液濃度＞外界蔗糖溶液＝細胞 a的細胞液濃度＞細胞 c 的細胞液濃度，B 正確；水分交換平衡時，細胞 c 的細胞液濃度等于外界溶液濃度，由于細胞 c 細胞液的水分進入外界蔗糖溶液，因此水分交換平衡時，外界蔗糖溶液濃度下降，細胞 a 與原本的外界蔗糖溶液濃度相等，因此細胞 c的細胞液濃度小于細胞 a 的細胞液濃度，C 錯誤；水分交換時，沒有發生溶質的交換，則水分交換平衡時，細胞 c 的細胞液濃度等于外界溶液濃度，D 正確。
11. (2022·湖南高考真題) 原生質體(細胞除細胞壁以外的部分)表面積大小的變化可作為質壁分離實驗的檢測指標。用葡萄糖基本培養基和NaCl溶液交替處理某假單孢菌，其原生質體表面積的測定結果如下圖所示。下列敘述錯誤的是
A．甲組NaCl處理不能引起細胞發生質壁分離,表明細胞中NaCl物質的量濃度≥0.3 mol·L-1
B．乙、丙組NaCl處理皆使細胞質壁分離，處理解除后細胞即可發生質壁分離復原
C．該菌的正常生長和吸水都可導致原生質體表面積增加
D．若將該菌先65℃水浴滅活后，再用NaCl溶液處理，原生質體表面積無變化
【答案】A
【解析】分析甲組結果可知，隨著培養時間延長，與0時(原生質體表面積大約為0.5 μm2)相比，原生質體表面積逐漸增大，甲組NaCl處理不能引起細胞發生質壁分離，說明細胞吸水，表明細胞中物質的量濃度＞0.3 mol·L-1，但不一定是細胞內NaCl物質的量濃度＞0.3 mol·L-1，A錯誤；分析乙、丙組結果可知，與0時(原生質體表面積大約分別為0.6 μm2、0.75 μm2)相比，乙、丙組NaCl處理后原生質體表面積略有下降，說明乙、丙組NaCl處理皆使細胞質壁分離，處理解除后細胞即可發生質壁分離復原，B正確；該菌正常生長時，細胞由小變大可導致原生質體表面積增加，該菌吸水也會導致原生質體表面積增加，C正確；若將該菌65 ℃水浴滅活，細胞死亡，原生質層失去選擇透過性，再用NaCl溶液處理，原生質體表面積無變化，D 正確。
12. (2022·湖北高考真題)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。
13. (2022·山東卷)NO3-和NH4+是植物利用的主要無機氮源，NH4+的吸收由根細胞膜兩側的電位差驅動，NO3-的吸收由H＋濃度梯度驅動，相關轉運機制如下圖所示。銨肥施用過多時，細胞內NH4+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象稱為銨毒。下列說法正確的是 (　　)
A．NH4+通過AMTs進入細胞消耗的能量直接來自ATP
B．NO3-通過SLAH3轉運到細胞外的方式屬于被動運輸
C．銨毒發生后，增加細胞外的NO3-會加重銨毒
D．載體蛋白NRT1.1轉運NO3-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，NH4+的吸收是根細胞膜兩側的電位差驅動的，消耗的能量不是直接來自ATP，A錯誤。由圖可知，NO3-進入根細胞膜由H+的濃度梯度驅動，是逆濃度梯度進行的，所以NO3-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。銨毒發生后，H+在細胞外增多，增加細胞外的NO3-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NO3-屬于主動運輸，主動運輸的速率與其濃度無必然關系；運輸H+屬于協助擴散，協助擴散的速率在一定范圍內與其濃度呈正相關，超過一定范圍后不成比例，D錯誤。

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