專題二細(xì)胞的生存需要能量和營養(yǎng)物質(zhì)第2講物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式一、物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式及影響因素1.“三看法”快速判斷物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式:提醒物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式的“一定”和“不一定”(1)物質(zhì)逆濃度梯度跨膜運輸?shù)姆绞揭欢ㄊ侵鲃舆\輸;主動運輸中的物質(zhì)轉(zhuǎn)運方向一定是逆濃度梯度。(2)生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式運輸?shù)?如mRNA和某些蛋白質(zhì)可通過核孔運輸。(3)以胞吞、胞吐方式運輸?shù)牟灰欢ǘ际谴蠓肿游镔|(zhì),如突觸中神經(jīng)遞質(zhì)的釋放。2.影響物質(zhì)跨膜運輸?shù)囊蛩丶跋嚓P(guān)曲線:(1)物質(zhì)濃度(在一定的濃度范圍內(nèi)):(2)氧濃度:(3)溫度:①溫度影響生物膜的流動性,進(jìn)而影響所有跨膜方式的運輸速率。②溫度影響酶活性,影響呼吸速率,進(jìn)而影響能量供應(yīng),主動運輸和胞吞、胞吐均受影響。二、主動運輸?shù)哪芰縼碓醇半x子泵與質(zhì)子泵1.主動運輸?shù)哪芰縼碓?(1)協(xié)同轉(zhuǎn)運蛋白參與的逆濃度梯度跨膜運輸方式稱為協(xié)同運輸,其依賴于另一種溶質(zhì)的順濃度梯度運輸,該過程消耗的能量來自離子電化學(xué)梯度,包括同向協(xié)同和反向協(xié)同兩種情況。(2)ATP驅(qū)動泵,如鈉鉀泵、鈣泵等既具有酶的催化功能(催化ATP的水解),又具有運輸離子的功能。2.離子泵(如鈉鉀泵):3.質(zhì)子泵:提醒質(zhì)子泵與ATP的水解與合成質(zhì)子泵是一類而不是一種轉(zhuǎn)運蛋白,有些質(zhì)子泵具有催化ATP水解的功能,而另一些質(zhì)子泵具有催化ATP合成的功能。1.(2024·江西高考)營養(yǎng)物質(zhì)是生物生長發(fā)育的基礎(chǔ)。依據(jù)表中信息,下列有關(guān)小腸上皮細(xì)胞吸收營養(yǎng)物質(zhì)方式的判斷,錯誤的是()方式細(xì)胞外相對濃度細(xì)胞內(nèi)相對濃度需要提供能量需要轉(zhuǎn)運蛋白甲低高是是乙高低否是丙高低是是丁高低否否A.甲為主動運輸 B.乙為協(xié)助擴(kuò)散C.丙為胞吞作用 D.丁為自由擴(kuò)散【解析】選C。本題主要考查物質(zhì)跨膜運輸方式的判斷。甲逆濃度梯度進(jìn)行,且需要消耗能量,并通過轉(zhuǎn)運蛋白轉(zhuǎn)運,為主動運輸,A正確;乙順濃度梯度進(jìn)行,需要轉(zhuǎn)運蛋白,不需要消耗能量,為協(xié)助擴(kuò)散,B正確;胞吞、胞吐不需要轉(zhuǎn)運蛋白的協(xié)助,因此丙不是胞吞作用,C錯誤;丁順濃度梯度進(jìn)行,不需要轉(zhuǎn)運蛋白,也不需要消耗能量,是自由擴(kuò)散,D正確。2.(2024·山東高考)仙人掌的莖由內(nèi)部薄壁細(xì)胞和進(jìn)行光合作用的外層細(xì)胞等組成,內(nèi)部薄壁細(xì)胞的細(xì)胞壁伸縮性更大。水分充足時,內(nèi)部薄壁細(xì)胞和外層細(xì)胞的滲透壓保持相等;干旱環(huán)境下,內(nèi)部薄壁細(xì)胞中單糖合成多糖的速率比外層細(xì)胞快。下列說法錯誤的是()A.細(xì)胞失水過程中,細(xì)胞液濃度增大B.干旱環(huán)境下,外層細(xì)胞的細(xì)胞液濃度比內(nèi)部薄壁細(xì)胞的低C.失水比例相同的情況下,外層細(xì)胞更易發(fā)生質(zhì)壁分離D.干旱環(huán)境下內(nèi)部薄壁細(xì)胞合成多糖的速率更快,有利于外層細(xì)胞的光合作用[命題人揭秘命題陷阱]難點B項D項命題陷阱易混淆多糖合成與細(xì)胞液濃度的關(guān)系忽略干旱環(huán)境條件水分與光合作用的關(guān)系解鎖陷阱由題干中“干旱環(huán)境下,內(nèi)部薄壁細(xì)胞中單糖合成多糖的速率比外層細(xì)胞快”,推知干旱環(huán)境下,內(nèi)部薄壁細(xì)胞中溶質(zhì)的物質(zhì)的量減少,故外層細(xì)胞液濃度比內(nèi)部薄壁細(xì)胞的細(xì)胞液濃度高D選項中,關(guān)鍵信息為“干旱環(huán)境”,此時水分應(yīng)為限制外層細(xì)胞光合作用的主要因素。結(jié)合B項分析可知,內(nèi)部薄壁細(xì)胞的滲透壓比外層細(xì)胞小,有利于水分子由內(nèi)部薄壁細(xì)胞滲透到外層細(xì)胞,增加外層細(xì)胞的水分含量,從而促進(jìn)外層細(xì)胞的光合作用【解析】選B。本題主要考查植物細(xì)胞的吸水和失水。細(xì)胞失水過程中,細(xì)胞液濃度增大,A正確;依題意,干旱環(huán)境下,內(nèi)部薄壁細(xì)胞中單糖合成多糖的速率比外層細(xì)胞快,則外層細(xì)胞的細(xì)胞液單糖多,故外層細(xì)胞的細(xì)胞液濃度比內(nèi)部薄壁細(xì)胞的細(xì)胞液濃度高,B錯誤;內(nèi)部薄壁細(xì)胞的細(xì)胞壁的伸縮性比外層細(xì)胞的細(xì)胞壁伸縮性更大,失水比例相同的情況下,外層細(xì)胞更易發(fā)生質(zhì)壁分離,C正確;干旱環(huán)境下,內(nèi)部薄壁細(xì)胞中單糖合成多糖的速率比外層細(xì)胞快,有利于外層細(xì)胞光合作用產(chǎn)物向內(nèi)部薄壁細(xì)胞轉(zhuǎn)移,且內(nèi)部薄壁細(xì)胞的滲透壓比外層細(xì)胞小,有利于水分子由內(nèi)部薄壁細(xì)胞滲透到外層細(xì)胞,可促進(jìn)外層細(xì)胞的光合作用,D正確。[高考變式探究](1)植物細(xì)胞失水時,細(xì)胞液中的水分子依次通過__________________________進(jìn)入細(xì)胞外液。

(2)干旱環(huán)境下,有利于外層細(xì)胞的光合作用的因素,題目信息中除“內(nèi)部薄壁細(xì)胞中單糖合成多糖的速率比外層細(xì)胞快”外,還有_______________________。

答案:(1)液泡膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞膜(2)內(nèi)部薄壁細(xì)胞滲透壓低,外層細(xì)胞滲透壓高,外層細(xì)胞吸水,有利于進(jìn)行光合作用3.(2024·甘肅高考)維持細(xì)胞的Na+平衡是植物的耐鹽機(jī)制之一。鹽脅迫下,植物細(xì)胞膜(或液泡膜)上的H+-ATP酶(質(zhì)子泵)和Na+-H+逆向轉(zhuǎn)運蛋白可將Na+從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中轉(zhuǎn)運到細(xì)胞外(或液泡中),以維持細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的低Na+水平(如圖)。下列敘述錯誤的是()A.細(xì)胞膜上的H+-ATP酶磷酸化時伴隨著空間構(gòu)象的改變B.細(xì)胞膜兩側(cè)的H+濃度梯度可以驅(qū)動Na+轉(zhuǎn)運到細(xì)胞外C.H+-ATP酶抑制劑會干擾H+的轉(zhuǎn)運,但不影響Na+轉(zhuǎn)運D.鹽脅迫下Na+-H+逆向轉(zhuǎn)運蛋白的基因表達(dá)水平可能提高【解析】選C。本題考查物質(zhì)跨膜運輸?shù)脑砗陀绊懸蛩亍+-ATP酶是一種轉(zhuǎn)運蛋白,也是一種ATP水解酶,每次轉(zhuǎn)運物質(zhì)時,與ATP脫落下來的磷酸基團(tuán)結(jié)合后都會發(fā)生自身構(gòu)象的改變,A正確;Na+通過Na+-H+逆向轉(zhuǎn)運蛋白以主動運輸?shù)姆绞竭\到細(xì)胞外(或液泡中),其動力來自H+膜內(nèi)外濃度差產(chǎn)生的勢能,B正確;使用H+-ATP酶抑制劑會干擾H+的轉(zhuǎn)運,進(jìn)而使膜內(nèi)外H+的濃度梯度降低,影響Na+轉(zhuǎn)運,C錯誤;鹽脅迫下Na+-H+逆向轉(zhuǎn)運蛋白的數(shù)量會增多,其相關(guān)基因表達(dá)水平會提高,D正確。4.(2024·吉安聯(lián)考)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是細(xì)胞中的“鈣”庫,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)的鈣離子濃度是細(xì)胞中最高的,下列有關(guān)敘述正確的是()A.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的鈣離子通過離子通道進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔B.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)的鈣離子進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的方式為協(xié)助擴(kuò)散C.濃度差是鈣離子向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔運輸?shù)闹饕獎恿碓碊.阻斷ATP的水解會導(dǎo)致更多的鈣離子在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中積累【解析】選B。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)的鈣離子濃度是細(xì)胞中最高的,因此細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的鈣離子進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔為逆濃度梯度的運輸,屬于主動運輸,而離子通道介導(dǎo)的運輸方式為協(xié)助擴(kuò)散,A錯誤;內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中的鈣離子進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)為順濃度梯度運輸,因此屬于協(xié)助擴(kuò)散,B正確;鈣離子向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔運輸為逆濃度梯度的運輸,為主動運輸,主要動力來源是ATP的水解,C錯誤;阻斷ATP的水解會影響鈣離子向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔運輸,會不利于鈣離子在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中積累,D錯誤。5.轉(zhuǎn)運蛋白可以分為載體蛋白和通道蛋白兩種類型,通道蛋白包括水通道蛋白和離子通道蛋白,通道蛋白含有“感受器”,它只有在“感受刺激”時才開放。下列敘述錯誤的是()A.載體蛋白通過自身構(gòu)象的變化,與氨基酸、核苷酸等分子結(jié)合,將其轉(zhuǎn)移到膜的另一側(cè)B.抗利尿激素促進(jìn)腎小管對水的重吸收,主要通過水分子與水通道蛋白結(jié)合發(fā)揮作用C.甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞通過載體蛋白吸收碘,需要細(xì)胞提供能量D.Na+通過鈉離子通道內(nèi)流,參與形成動作電位,維持神經(jīng)和肌肉的正常興奮性【解析】選B。載體蛋白只容許與自身結(jié)合部位相適應(yīng)的分子或離子通過,而且每次轉(zhuǎn)運時都會發(fā)生自身構(gòu)象的改變,與氨基酸、核苷酸等分子結(jié)合轉(zhuǎn)移到膜的另一側(cè),A正確;抗利尿激素促進(jìn)腎小管對水的重吸收,主要通過水通道蛋白完成,水分子不與水通道蛋白結(jié)合,B錯誤;甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞通過載體蛋白吸收碘,是主動運輸,需要細(xì)胞提供能量,C正確;在興奮的傳導(dǎo)過程中,Na+通過鈉離子通道內(nèi)流,參與形成動作電位,維持神經(jīng)和肌肉的正常興奮性,D正確。6.(2024·揚州模擬)功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜,其上蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量就越多。下列敘述正確的是()A.通道蛋白負(fù)責(zé)介導(dǎo)協(xié)助擴(kuò)散,載體蛋白負(fù)責(zé)介導(dǎo)主動運輸B.分子或離子通過通道蛋白時需要與通道蛋白結(jié)合C.細(xì)胞膜內(nèi)表面的糖類分子與蛋白質(zhì)結(jié)合形成糖蛋白,可進(jìn)行信息傳遞D.大分子與膜上蛋白質(zhì)結(jié)合后通過胞吞進(jìn)入細(xì)胞,說明細(xì)胞膜具有一定的流動性【解析】選D。通道蛋白介導(dǎo)的物質(zhì)運輸方式是協(xié)助擴(kuò)散,載體蛋白介導(dǎo)的物質(zhì)運輸方式是協(xié)助擴(kuò)散或主動運輸,A錯誤;分子或離子通過載體蛋白時需要與載體蛋白結(jié)合,但通過通道蛋白時不需要與通道蛋白結(jié)合,B錯誤;細(xì)胞膜外表面的糖類分子與蛋白質(zhì)結(jié)合形成糖蛋白,可進(jìn)行信息傳遞,C錯誤;大分子與膜上蛋白質(zhì)結(jié)合后通過胞吞進(jìn)入細(xì)胞,說明細(xì)胞膜具有一定的流動性,D正確。7.(2024·邯鄲一模)圖1表示衣藻細(xì)胞膜上存在的兩種Ca2+運輸方式。衣藻細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度很低,只有水環(huán)境的萬分之一到百萬分之一,眼點感光可促使衣藻細(xì)胞膜上的Ca2+通道打開,利于衣藻運動,圖2表示衣藻鞭毛(本質(zhì)是蛋白質(zhì))運動與細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度的關(guān)系,箭頭表示衣藻的運動方向。下列有關(guān)分析錯誤的是()A.衣藻依賴圖1中的b運輸方式維持細(xì)胞內(nèi)外Ca2+的濃度差B.衣藻兩種鞭毛對10-7~10-6mol/L的Ca2+反應(yīng)不同可能與其蛋白質(zhì)不同有關(guān)C.眼點感光后,衣藻細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度快速上升,有利于衣藻向眼點側(cè)移動D.b運輸方式可將胞內(nèi)Ca2+濃度提升至10-8mol/L,此時衣藻將向正前方移動【解析】選D。圖1中的b運輸方式需要消耗能量,屬于主動運輸,細(xì)胞依靠主動運輸維持細(xì)胞內(nèi)外離子濃度差,A正確;Ca2+濃度為10-7~10-6mol/L時,順式鞭毛和反式鞭毛的反應(yīng)不同,可能與組成兩種鞭毛的蛋白質(zhì)不同有關(guān),B正確;由圖2可以看出,眼點感光后,衣藻細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度快速上升,反式鞭毛彎曲運動,利于衣藻向眼點側(cè)移動,C正確;b運輸方式會使細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度減小,a運輸方式可使細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度升高,以促進(jìn)衣藻向眼點側(cè)移動,D錯誤。8.(多選)(2024·邢臺二模)胃壁細(xì)胞上的H+-K+-ATP酶是一種質(zhì)子泵,它不斷將胃壁細(xì)胞內(nèi)的H+運輸?shù)侥ね馕盖恢?空腹時胃壁細(xì)胞分泌到胃腔中的H+過多易引起胃潰瘍。奧美拉唑?qū)ξ笣冇幸欢ǖ闹委熥饔?其特異性地作用于胃壁細(xì)胞的質(zhì)子泵,使其失去活性,從而高效抑制胃酸分泌,直到新的質(zhì)子泵產(chǎn)生,胃壁細(xì)胞才能恢復(fù)泌酸功能。下列有關(guān)說法錯誤的是()A.胃酸屬于保衛(wèi)人體的第一道防線,使用奧美拉唑可能導(dǎo)致細(xì)菌感染B.胃壁細(xì)胞的Cl-需要與細(xì)胞頂部膜上的Cl-通道蛋白結(jié)合進(jìn)入胃腔C.圖中質(zhì)子泵能同時介導(dǎo)H+、K+跨膜運輸說明其沒有專一性D.奧美拉唑可能影響胃壁細(xì)胞中ATP合成【解析】選B、C。胃酸屬于保衛(wèi)人體的第一道防線,胃酸具有殺菌作用,奧美拉唑是抑酸藥物,使用奧美拉唑使胃腔完全無酸可能導(dǎo)致細(xì)菌感染,A正確;分