2023届高考生物考前冲刺过关查补易混易错点04物质的运输方式

查补易混易错点04物质的跨膜运输【★01教材方位直击】物质运输方式是人教版必修一第四章的内容，关于物质的跨膜运输，也是与后面内环境稳态紧密结合，毕竟物质会与渗透压有关，也与激素、血糖、神经递质等出入细胞的方式结合在一起考察考生，考验学生的综合理解能力，考生想得高分，这一章节就得好好掌握。熟知物质跨膜运输的过程，学生能从题图中提取有效信息并结合这些信息，运用所学知识与观点，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理的判断是解答题目的关键能力。【★02易混易错归纳】细胞膜的主要组成成分是蛋白质、脂质和糖类，细胞膜的功能取决于细胞膜上蛋白质的种类和数量；结构特点为具有一定的流动性，功能特点为细胞膜是一层选择透过性膜。质壁分离：1.条件：质壁分离是指原生质体与细胞壁分离，质壁分离发生的条件：（1）具有生物活性的成熟的植物细胞；（2）外界溶液浓度大于细胞液浓度；（3）原生质层的伸缩性大于细胞壁。2.植物细胞的质壁分离：当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞就会通过渗透作用而失水，细胞液中的水分就透过原生质层进入到溶液中，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。由于原生质层比细胞壁的收缩性大，当细胞不断失水时，原生质层就会与细胞壁分离。3.质壁分离复原的原理：当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，细胞就会通过渗透作用而吸水，外界溶液中的水分就通过原生质层进入到细胞液中，整个原生质层就会慢慢地恢复成原来的状态，紧贴细胞壁，使植物细胞逐渐发生质壁分离复原。质壁分离的原因分析：外因：外界溶液浓度>细胞液浓度；内因：原生质层相当于一层半透膜，细胞壁的伸缩性小于原生质层；表现：液泡由大变小，细胞液颜色由浅变深，原生质层与细胞壁分离。（1）渗透作用的发生需要两个条件：半透膜和浓度差。成熟的植物细胞就是一个渗透系统，其中原生质层相当于一层半透膜，只要细胞液与外界溶液之间存在浓度差，即可发生渗透吸水或失水。（2）将动物细胞放到高渗溶液中，会发生渗透失水，细胞会皱缩；放入低渗溶液中，会发生渗透吸水，甚至会破裂；放在等渗溶液中，细胞保持正常状态。物质跨膜运输：物质跨膜运输包括被动运输和主动运输，被动运输是顺浓度梯度的运输，不需要消耗能量，包括自由扩散和协助扩散，前者不需要载体，后者需要载体。主动运输是逆浓度梯度的运输，需要载体，需要消耗能量。自由扩散的方向是从高浓度向低浓度，不需载体和能量。协助扩散的方向是从高浓度向低浓度，需要载体，不需要能量。主动运输的方向是从低浓度向高浓度，需要载体和能量。实例：人的成熟红细胞膜吸收葡萄糖顺梯度，要载体，不耗能，属于协助扩散；大分子物质进出细胞只能依靠胞吞和胞吐，胞吞和胞吐过程发生膜的融合，这依赖于细胞膜具有一定的流动性，即构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。【★03真题好题演练】真题演练：1．（2019·江苏）某生物兴趣小组利用紫色洋葱鳞片叶为实验材料，探究植物细胞的吸水和失水，有关叙述正确的是（）A．该实验观察了植物细胞的质壁分离和复原现象，没有对照实验B．发生质壁分离的细胞，滴加清水后不一定都能复原C．质壁分离中的“质”“壁”分别是指细胞质、细胞壁D．若换成洋葱内表皮细胞则观察不到质壁分离现象【答案】B【详解】A.在“探究植物细胞质壁分离和复原的实验”中，质壁分离的前后可以对照，质壁分离过程和质壁分离的复原过程也可以对照，所以本实验有对照，A错误；B.使用高浓度的蔗糖溶液进行质壁分离实验时，会使细胞由于大量失水而死亡，不会再出现质壁分离复原现象，B正确；C.质壁分离中的“质”“壁”分别是指原生质层、细胞壁，C错误；D.洋葱鳞片叶内表皮细胞具有大液泡，能选作细胞质壁分离与复原的材料，D错误。故选B。2．（2021·河北）美国科学家阿格雷和麦金农因研究细胞膜中的通道蛋白获得了诺贝尔奖，通道蛋白分为两大类：水通道蛋白和离子通道蛋白，阿格雷成功分离出了水通道蛋白，麦金农测出了K+通道蛋白的立体结构。下图为肾小管上皮细胞重吸收水的通道蛋白的示意图。下列与通道蛋白有关的叙述，错误的是（

）A．水通道蛋白往往贯穿于磷脂双分子层中B．水通过水通道蛋白实现跨膜运输的方式为协助扩散，不需要消耗能量C．水通道蛋白在起作用时需要和水分子结合才能实现跨膜运输D．机体可通过调节细胞膜上通道蛋白的数量或开关来调节物质的运输【答案】C【分析】根据图示分析，“肾小管对水的重吸收是在水通道蛋白参与下完成的”，说明水分子的重吸收属于协助扩散。K+借助K+通道蛋白顺浓度梯度运输，不需要消耗ATP，属于协助扩散。【详解】A.通过题图可知，水通道蛋白往往贯穿于磷脂双分子层中，A正确；B.通过中间图示和右侧图示可知，水分子从高浓度一侧到低浓度一侧，通过水通道蛋白运输，不需要消耗ATP，属于协助扩散，B正确；C.通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，C错误；D.由图可知，水分子和K+的运输需要借助通道蛋白来实现，机体可通过调节细胞膜上通道蛋白的数量或开关来调节物质的运输，D正确。故选C。3．（2018·新疆）下列关于细胞结构及化合物的叙述错误的是（

）A．内质网既参与物质的合成，也参与物质的运输B．胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，在人体内还参与血液中脂质运输C．由于磷脂双分子层内部是疏水的，因此水分子不能通过细胞膜D．细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构，能维持细胞形态、保持细胞内部结构的有序性【答案】C【分析】1.内质网是单层膜形成的网状结构，是细胞内蛋白质的合成和加工，以及脂质合成的“车间”。2.胆固醇是构成细胞膜的重要成分、在人体内还参与血液中脂质的运输。3.细胞骨架是真核细胞中由蛋白质聚合而成的三维的纤维状网架体系。细胞骨架在细胞分裂、细胞生长、细胞物质运输、细胞壁合成等等许多生命活动中都具有非常重要的作用。【详解】A.内质网能合成脂质，参与物质的合成，其膜结构联系最广，直接与核膜和细胞膜相连，是物质运输的通道，故也参与物质的运输，A正确；B.胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，与磷脂的尾部结合，能降低细胞膜的流动性，在人体内还参与血液中脂质运输，B正确；C.细胞膜中含有水通道蛋白，可以允许水分子通过，C错误；D.细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构，其支撑起的空间能维持细胞形态，保持细胞内部结构的有序性，有利于细胞的运动、分裂、能量转换等生命活动进行，D正确。故选C。4．（2019·浙江·）正常人体内某细胞对物质M的转运方式如图所示，下列说法错误的是（

）A．M的运输过程中，不需要ATP供能B．M的运输过程可以体现质膜的选择透性C．若适当提高环境温度，则M的转运速率会加快D．若M是葡萄糖，则该转运可发生在红细胞质膜上【答案】C【详解】A.题图分析，图中物质M顺浓度梯度进入细胞，同时需要载体蛋白协助，说明该物质进入细胞的方式为协助扩散，需要载体，不需要能量，A正确；B.细胞膜上有转运M物质的载体，因此物质M可以被转运到细胞内，因此，M的运输过程可以体现质膜的选择透性，B正确；C.M的转运方式为协助扩散，其转运速率与膜内外M物质的浓度差以及细胞膜上转运M物质的载体有关，虽然温度会影响分子的运动，但外界环境温度的改变，对正常人体的体温无影响，因为人体的体温处于相对稳定状态，C错误；D.若M是葡萄糖分子，则该转运可发生在红细胞质膜上，因为红细胞吸收葡萄糖的方式为协助扩散，可用图示的方式表示，D正确。故选C。5．（2020·山东）钠钾泵是动物细胞膜上一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子，其对离子的循环转运依赖磷酸化和去磷酸化过程，具体过程如甲图所示，钠钾泵的存在对于维持细胞内外钠钾离子浓度具有重要意义。而胃壁细胞膜上具有另外一种物质运输的载体蛋白-质子泵（H﹢-K﹢-ATP酶），对胃酸的分泌及胃的消化功能具有重要的生理意义，其作用机理如乙图所示。（1）动物一氧化碳中毒后，离子泵跨膜运输离子的速率会_____。图甲所示的生理过程中钠钾泵的功能为_____。在膜内侧，钠离子同钠钾泵结合激活了其作为ATP水解酶的活性，催化ATP分子末端的磷酸基团脱离下来与钠钾泵结合，从而使钠钾泵发生磷酸化。在此过程中ATP的主要作用是_____。（2）图甲中Ⅲ、Ⅳ显示磷酸化的钠钾泵对_____（填Na﹢或K﹢）的亲和力高，并与之结合，该离子与钠钾泵的结合使钠钾泵发生_____，同时钠钾泵的空间结构发生改变。钠钾泵通过图甲过程完成了对物质的循环转运。（3）图乙中，K﹢通过质子泵的跨膜运输方式属于_____，判断理由是_____。（4）空腹时，胃壁细胞分泌到胃腔中的H﹢过多，易引起胃溃疡。奥美拉唑对胃溃疡有一定的治疗作用，请结合图乙推测出奥美拉唑治疗胃溃疡的机理_____。【答案】（1）降低运输和催化（答全给分）水解提供能量，提供磷酸基团，使钠钾泵发生磷酸化反应（答出供能和磷酸化两个方面即给分）（2）K+去磷酸化（3）主动运输消耗ATP，由低浓度到高浓度，需要载体蛋白（“消耗ATP”可以写“消耗细胞化学反应释放的能量”答出两点即可给分）（4）奥美拉唑通过抑制质子泵（H+-K+-ATP酶）活性，降低胃腔中H+的含量（减少H+分泌到胃腔）（意思正确即可给分）【分析】自由扩散的方向是从高浓度向低浓度，不需载体和能量，常见的有水、CO2、O2、甘油、苯、酒精等；协助扩散的方向是从高浓度向低浓度，需要转运蛋白，不需要能量，如红细胞吸收葡萄糖；主动运输的方向是从低浓度向高浓度，需要载体和能量，常见的如小肠绒毛上皮细胞吸收氨基酸、葡萄糖，K+等。题图分析，钠钾泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子。在膜内侧，钠离子同钠钾泵结合激活了ATP水解酶的活性，使ATP分子末端的磷酸基团脱离下来与钠钾泵结合，从而使钠钾泵发生磷酸化，磷酸化的钠钾泵对K+的亲和力高，并与之结合，促使其去磷酸化。【详解】（1）动物一氧化碳中毒后，由于氧气缺乏，有氧呼吸速率下降，ATP生成量少，因此，离子泵跨膜运输离子的速率会降低。图甲所示的生理过程中显示了钠钾泵的运输和催化功能。在膜内侧，钠离子同钠钾泵结合激活了其作为ATP水解酶的活性，催化ATP分子末端的磷酸基团脱离下来与钠钾泵结合，从而使钠钾泵发生磷酸化，空间结构发生改变，进而实现运输功能。在此过程中ATP的主要作用表现为水解提供能量，提供磷酸基团，使钠钾泵发生磷酸化反应。（2）图甲中Ⅲ、Ⅳ显示磷酸化的钠钾泵对K﹢的亲和力高，并与之结合，该离子与钠钾泵的结合使钠钾泵发生去磷酸化，同时钠钾泵的空间结构发生改变，实现了钾离子进入细胞和钠离子运出细胞的过程。（3）图乙中，K﹢通过质子泵的跨膜运输是逆浓度梯度进行的，且需要消耗ATP，因此，该过程中钾离子的运输方式属于主动扩散。（4）空腹时，胃壁细胞分泌到胃腔中的H﹢过多，易引起胃溃疡。据此可推测奥美拉唑应该是通过降低胃腔中氢离子的浓度实现了对胃溃疡的治疗作用，根据图乙中氢离子的转运过程可知，奥美拉唑应该通过抑制质子泵活性，降低胃腔中H+的浓度的。好题演练：1．（2021·贵州实验中学）将五组大小相同的马铃薯幼根与物种A幼根分别放入甲~戊五种不同浓度的蔗糖溶液中，数小时后，取出称重，两种幼根的重量变化如图所示。下列关于该实验结果的叙述，错误的是（

）A．与马铃薯幼根细胞液等渗的溶液是甲溶液B．在上述五种蔗糖溶液中，浓度最大的是乙溶液C．物种A幼根的细胞在戊溶液中会发生明显的质壁分离D．马铃薯的耐旱能力比物种A的更强【答案】C【分析】据图分析，马铃薯幼根与物种A的幼根分别放入甲~戊五种不同浓度的蔗糖溶液中，若重量不变，表明细胞吸水和失水处于动态平衡；若重量减小，说明外界溶液浓度高，细胞失水；若重量增加，说明外界溶液浓度低，细胞吸水。【详解】A.识图分析可知，在甲溶液中，马铃薯幼根细胞的重量不变，说明马铃薯吸水和失水处于动态平衡，甲溶液是马铃薯幼根细胞液等渗的溶液，A正确；B.这五种蔗糖溶液中，在乙溶液中，马铃薯幼根细胞的重量减少最大，说明乙浓度是最大的，B正确；C.质壁分离的条件之一是外界溶液浓度大于细胞液的浓度，在戊溶液中，物种A幼根细胞的重量不变，说明马铃薯吸水和失水处于动态平衡，即外界溶液浓度与细胞液浓度几乎相等，因此细胞不会发生质壁分离，C错误；D.由图可知，马铃薯吸水能力要比物种A强，所以马铃薯更耐干旱，D正确。故选C。2．（2020·江西南昌实验一中·）在“探究植物细胞的吸水和失水”实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察和两次处理。下列有关叙述正确的是（）A．三次观察均为低倍镜观察，没有使用高倍镜观察B．实验中两次处理过程：第一次用吸水纸吸引时滴加的液体为清水，第二次用吸水纸吸引时滴加的液体为质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液C．若将紫色洋葱鳞片叶的外表皮换成内表皮，则不会发生质壁分离D．该实验方案因为只设计了一组实验，所以没有遵循对照原则【答案】A【分析】1.在“探究植物细胞的吸水和失水”实验中，第一次观察为紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞在蒸馏水中的正常状态，第二次观察为紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞在蔗糖溶液中的质壁分离状态，第三次观察为紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞在蒸馏水中的质壁分离复原状态。2.成熟的植物细胞构成渗透系统，可发生渗透作用。质壁分离的原因：外因：外界溶液浓度＞细胞液浓度；内因：原生质层相当于一层半透膜，细胞壁的伸缩性小于原生质层。【详解】A.由于紫色洋葱磷片叶外表皮细胞的液泡足够大，本次实验使用低倍镜就可清晰观察到细胞的状况，不需要高倍镜观察，A正确；B.实验中两次处理过程：第一次用吸水纸吸引时滴加的液体为质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液以使细胞质壁分离；第二次用吸水纸吸引时滴加的液体为清水，以使细胞质壁分离复原，B错误；C.若将紫色洋葱鳞片叶的外表皮换成内表皮，依然会发生质壁分离，只是不便于实验观察，C错误；D.该实验方案使用同一个紫色洋葱磷片叶外表皮临时装片进行了三次观察和两次处理，遵循了自身前后对照原则，D错误。故选A。3．（2020·河南育才高中高三模拟题）某同学进行质壁分离和复原实验时，实验前测得洋葱鳞片叶外表皮细胞原生质体（不包括细胞壁的植物细胞）体积为x，将其分别置于一定浓度的KNO3溶液和高浓度的蔗糖溶液中，一段时间后测得原生质体的体积分别为y和z，则三者的大小关系不可能是A．x＞y＝z B．x＝y＞z C．x＝y＝z D．x＞y＞z【答案】C【分析】A.若细胞液浓度低于KNO3溶液浓度和蔗糖溶液浓度，而KNO3溶液浓度低于蔗糖溶液浓度，则在KNO3溶液中细胞先发生质壁分离，再发生质壁分离的复原，而在蔗糖溶液浓度中细胞发生质壁分离，则y有可能等于z，均小于x，A不符合题意；B.若细胞液浓度和KNO3溶液浓度相同，则x＝y，若细胞液浓度低于蔗糖溶液浓度，则细胞发生质壁分离，即x＞z，即x＝y＞z，B不符合题意；C.题干中蔗糖溶液浓度为高浓度，则细胞在蔗糖溶液中会失水，发生质壁分离，即x一定大于z，C符合题意；D.若细胞液浓度低于KNO3溶液浓度和蔗糖溶液浓度，在KNO3溶液中细胞先发生质壁分离，再发生质壁分离的复原，而在蔗糖溶液浓度中细胞发生质壁分离，则y＞z，均小于x，D不符合题意。故选C。4．（2022·浙江杭州实验中学）囊性纤维病的症状为患者氯离子不能正常排出细胞，导致支气管被异常黏液堵塞，使患者呼吸困难。下图为正常人（左图）和患者（右图）部分细胞膜结构示意图，据图回答下列问题：（1）该图为细胞膜的流动镶嵌模型，其基本骨架为______________。据图，______________（填“甲”或“乙”）侧是细胞外侧，依据是存在_____________。（2）据图分析，氯离子跨膜运输的速率主要取决于_______________。（3）在正常细胞内、氯离子通过CFTR蛋白转运至细胞外，使其浓度逐渐升高，水分子通过_____________作用向膜外扩散的速度_______________（加快/减慢），使覆盖于肺部细胞表面的黏液被稀释。而囊性纤维病发生的可能原因是_____________。（4）根据上述分析，请提出一个治疗囊性纤维病的合理建议。________________________【答案】（1）磷脂双分子层（或脂双层）甲糖蛋白（2）载体数量、能量（3）渗透加快CFTR蛋白异常关闭（4）清除粘液、减少肺部黏液分泌量、修复异常关闭的CFTR蛋白等【分析】（1）图1所示为细胞膜的流动镶嵌模型，模型中构成细胞膜的基本支架的是磷脂双分子层（脂双层）；据图甲侧是细胞外侧，依据是存在糖蛋白。（2）根据题干信息分析，氯离子跨膜运输需要消耗ATP、并需要CFTR蛋白协助，其方式属于主动运输。该运输方式具有的特点是一般为逆浓度梯度运输，需要载体蛋白的协助，需要细胞内化学反应所释放的能量，影响主动运输速率为载体数量、能量。（3）在正常细胞内、氯离子通过CFTR蛋白转运至细胞外，使其浓度逐渐升高，细胞外溶液浓度大于细胞液浓度，故水分子通过渗透作用向膜外扩散的速度加快，使覆盖于肺部细胞表面的黏液被稀释。而囊性纤维病发生的可能原因是CFTR蛋白异常关闭。（4）根据上述分析，囊性纤维病发生的可能原因是CFTR蛋白异常关闭，氯离子不能正常排出细胞，导致支气管被异常黏液堵塞而引起的，故可以通过清除粘液、减少肺部黏液分泌量、修复异常关闭的CFTR蛋白等治疗囊性纤维病。5．（2022·江西赣州·）图甲为人体的小肠上皮细胞的部分结构模式图，图乙和图丙表示物质运输曲线。请分析图像回答下列问题：（1）该细胞面向肠腔的一侧形成很多突起即微绒毛，该微绒毛的基本骨架是_____。微绒毛不仅可以增加膜面积，还可以增加细胞膜上_____数量，有利于吸收肠腔中的葡萄糖等物质，细胞膜表面还存在水解双糖的膜蛋白D，说明膜蛋白还具有_____功能。（2）该细胞进行有氧呼吸时，O2进入线粒体膜的方式为_____，该运输方式符合图_____（乙或丙）所表示的物质运输曲线。（3）膜蛋白A