2023年高考生物一轮复习（全国版） 第2单元 第6课时　物质出入细胞的方式及影响因素

第6课时物质出入细胞的方式及影响因素目标要求物质出入细胞的方式。1．物质出入细胞方式的比较物质出入细胞的方式被动运输主动运输胞吞胞吐自由扩散协助扩散图例运输方向高浓度→低浓度低浓度→高浓度胞外→胞内胞内→胞外是否需要载体蛋白否是是否是否消耗能量否否是是举例O2、CO2、甘油、乙醇、苯的跨膜运输人的红细胞吸收葡萄糖小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等吞噬细胞吞噬抗原胰岛素、消化酶、抗体的分泌易错提醒1胞吞过程需要某些特定的膜蛋白的作用，但是不需要载体蛋白的作用。2胞吐不是只能运输大分子物质，也可以运输小分子物质，如神经递质。3被动运输和主动运输主要体现了膜的选择透过性，胞吞、胞吐主要体现了膜的流动性。延伸应用“三看法”快速判定物质出入细胞的方式2．影响物质跨膜运输因素的分析(1)物质浓度(2)氧气浓度(3)温度3．探究物质跨膜运输方式的实验设计思路(1)探究是主动运输还是被动运输(2)探究是自由扩散还是协助扩散考向一物质跨膜运输方式的判断1．(2022·江西南昌高三期末)下图表示几种常见的物质进出细胞的方式，下列相关说法不正确的是()A．同种生物不同细胞的细胞膜上载体蛋白的种类和数量不同B．①和②均属于被动运输，需要相应的蛋白质进行协助C．③属于主动运输，能够逆浓度梯度转运物质且消耗能量D．胰岛素是大分子蛋白质，以③的方式出组织细胞发挥作用答案D解析胰岛素是大分子蛋白质，以胞吐的方式出细胞发挥作用，D错误。2．Na＋－K＋泵是普遍存在于动物细胞表面的一种载体蛋白，如图所示，它具有ATP酶活性，能将Na＋排出细胞外，同时将K＋运进细胞内，以维持细胞内外Na＋和K＋的浓度差。载体蛋白1和载体蛋白2依赖细胞两侧的Na＋浓度差完成相应物质的运输。下列叙述错误的是()A．图中所示过程说明细胞膜具有选择透过性B．图中细胞对C6H12O6和K＋的吸收方式属于主动运输C．载体蛋白2可能与细胞内pH的调节有关D．图中各种载体蛋白只具有运输功能答案D解析Na＋－K＋泵具有ATP酶活性，所以Na＋－K＋泵既有运输功能，又有催化功能，D错误。考向二影响物质跨膜运输的因素分析3．如图甲、乙分别是洋葱根尖在不同O2浓度及不同物质浓度情况下(其他条件适宜)，从含KNO3的全营养液中吸收NOeq\o\al(－,3)的速率曲线图。下列相关描述不正确的是()A．a点时影响离子吸收速率的主要因素是能量B．b点时离子吸收速率不再增大是因为载体蛋白的数量有限C．c点时影响离子吸收速率的主要因素是物质的浓度D．d点时离子吸收速率不再增大是因为物质浓度太高，细胞发生质壁分离答案D解析洋葱根尖吸收NOeq\o\al(－,3)的方式是主动运输，吸收速率受能量、载体蛋白和物质的浓度的影响。d点时离子吸收速率不再随物质的浓度的增大而增大，可能是因为载体蛋白数量有限或能量不足，D错误。4．主动运输可根据是否由ATP直接供能，分为原发性主动运输和继发性主动运输，其中继发性主动运输不由ATP直接供能。图甲为人小肠上皮细胞与肠腔、组织液之间部分物质交换的示意图，图乙表示物质跨膜运输时被转运分子的浓度和转运速率的关系。下列有关叙述错误的是()A．图甲中载体蛋白①运输葡萄糖的方式为继发性主动运输B．图甲中载体蛋白②的功能可能包括物质运输和催化作用C．图甲中载体蛋白②和载体蛋白③运输物质的速率与被载体分子浓度的关系，分别用图乙中的曲线a和曲线b表示D．由图甲可知，同一种物质可能存在两种跨膜运输方式答案C解析图乙中a表示自由扩散，b表示主动运输或者协助扩散，载体蛋白②和载体蛋白③运输物质的方式分别为主动运输和协助扩散，C错误。考向三物质跨膜运输的有关探究实验分析5．将生长状况良好的人成熟红细胞平均分为三组进行物质转运实验。甲组加入细胞呼吸抑制剂，乙组加入载体蛋白抑制剂，丙组不做处理，一段时间后测定物质转运速率。与丙组相比，甲组和乙组中物质的转运速率明显降低，甲、乙两组中的待转运物质是()A．甲组：K＋；乙组：葡萄糖B．甲组：氧气；乙组：二氧化碳C．甲组：葡萄糖；乙组：甘油D．甲组：氨基酸；乙组：大分子蛋白质答案A解析K＋进入细胞的方式为主动运输，葡萄糖进入人成熟红细胞的方式为协助扩散，A正确；氧气进入人成熟红细胞与二氧化碳出人成熟红细胞的方式都为自由扩散，B错误；葡萄糖进入人成熟红细胞的方式为协助扩散，甘油进出人成熟红细胞的方式为自由扩散，C错误；氨基酸进入人成熟红细胞的方式为主动运输，大分子蛋白质进出细胞的方式为胞吞、胞吐，D错误。6．(2022·辽宁抚顺一模)某研究小组为探究不同物质跨膜运输方式的特点做了相关实验，请根据表中实验结果分析，下列相关叙述错误的是()膜类型及处理方式物质跨膜运输速率(cm/s)葡萄糖K＋Na＋O2H2O单纯磷脂双分子层0001.0×10－21.0×10－4细胞膜无处理1.0×10－101.0×10－81.0×10－61.0×10－21.0×10－1加入呼吸抑制剂1.0×10－121.0×10－101.0×10－61.0×10－21.0×10－1A.葡萄糖跨膜运输时需要消耗能量B．K＋和Na＋的跨膜运输方式相同C．O2跨膜运输时只取决于膜两侧的浓度差D．细胞吸收水的方式可能有协助扩散答案B解析K＋运输为主动运输，而Na＋运输为协助扩散，两者的跨膜运输方式不相同，B错误。重温高考真题演练1．(2021·湖北，11)红细胞在高渗NaCl溶液(浓度高于生理盐水)中体积缩小，在低渗NaCl溶液(浓度低于生理盐水)中体积增大。下列有关该渗透作用机制的叙述，正确的是()A．细胞膜对Na＋和Cl－的通透性远高于水分子，水分子从低渗溶液运输至高渗溶液B．细胞膜对水分子的通透性远高于Na＋和Cl－，水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液C．细胞膜对Na＋和Cl－的通透性远高于水分子，Na＋和Cl－从高渗溶液扩散至低渗溶液D．细胞膜对水分子的通透性远高于Na＋和Cl－，Na＋和Cl－从高渗溶液扩散至低渗溶液答案B解析大多数水分子以协助扩散的方式进出细胞，少数水分子以自由扩散的方式进出细胞，而Na＋和Cl－以主动运输的方式进出红细胞。自由扩散和协助扩散比主动运输更容易，故细胞膜对水分子的通透性远高于Na＋和Cl－。由于自由扩散和协助扩散都是顺浓度梯度运输，主动运输是逆浓度梯度运输，故水分子从低渗溶液被运输至高渗溶液，Na＋和Cl－从低渗溶液运输至高渗溶液，B正确，A、C、D错误。2．(2021·山东，2)液泡是植物细胞中储存Ca2＋的主要细胞器，液泡膜上的H＋焦磷酸酶可利用水解无机焦磷酸释放的能量跨膜运输H＋，建立液泡膜两侧的H＋浓度梯度。该浓度梯度驱动H＋通过液泡膜上的载体蛋白CAX完成跨膜运输，从而使Ca2＋以与H＋相反的方向同时通过CAX进入液泡并储存。下列说法错误的是()A．Ca2＋通过CAX的跨膜运输方式属于协助扩散B．Ca2＋通过CAX的运输有利于植物细胞保持坚挺C．加入H＋焦磷酸酶抑制剂，Ca2＋通过CAX的运输速率变慢D．H＋从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式属于主动运输答案A解析Ca2＋通过CAX的跨膜运输方式为主动运输，所需要的能量由H＋顺浓度梯度产生的势能提供，A错误；Ca2＋通过CAX运输进入液泡，增加细胞液的浓度，有利于植物细胞保持坚挺，B正确；加入H＋焦磷酸酶抑制剂，则液泡中的H＋浓度降低，液泡膜两侧的H＋浓度梯度差减小，为Ca2＋通过CAX的运输提供的能量减少，C正确；H＋从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式需要水解无机焦磷酸释放的能量来提供，为主动运输，D正确。3．(2020·海南，18)ABC载体蛋白是一类跨膜转运蛋白，参与细胞吸收多种营养物质，每一种ABC载体蛋白对物质运输具有特异性。ABC载体蛋白的结构及转运过程如图所示，下列有关叙述正确的是()A．ABC载体蛋白可提高O2的跨膜运输速度B．ABC载体蛋白可协助葡萄糖顺浓度梯度进入细胞C．Cl－和氨基酸依赖同一种ABC载体蛋白跨膜运输D．若ATP水解受阻，ABC载体蛋白不能完成转运过程答案D解析O2的跨膜运输方式为自由扩散，不需要载体蛋白协助，A错误；据图可知，ABC载体蛋白发挥作用过程伴随ATP水解，消耗能量，葡萄糖顺浓度梯度进入细胞不需要耗能，B错误；据题干信息可知“每一种ABC载体蛋白对物质运输具有特异性”，故Cl－和氨基酸跨膜运输依赖的载体蛋白不同，C错误；据图可知，ABC载体蛋白的功能发挥伴随ATP水解的过程，故若ATP水解受阻，ABC载体蛋白不能完成转运过程，D正确。4．(2020·江苏，5)如图①～⑤表示物质进、出小肠上皮细胞的几种方式，下列叙述正确的是()A．葡萄糖进、出小肠上皮细胞方式不同B．Na＋主要以方式③运出小肠上皮细胞C．多肽以方式⑤进入细胞，以方式②离开细胞D．口服维生素D通过方式⑤被吸收答案A解析葡萄糖进入小肠上皮细胞通过方式①，由低浓度到高浓度，属于主动运输；葡萄糖运出小肠上皮细胞通过方式③，由高浓度到低浓度，不消耗能量，需要载体蛋白，属于协助扩散，A项正确；Na＋运出小肠上皮细胞通过方式②，由低浓度到高浓度，属于主动运输，B项错误；方式⑤是胞吞，方式②为主动运输，多肽的相对分子质量较大，通过胞吞和胞吐的方式进出细胞，C项错误；维生素D属于脂质中的固醇类物质，进入细胞的方式是自由扩散(方式④)，D项错误。一、易错辨析1．少数水分子借助水通道蛋白进出细胞，更多的水分子以自由扩散方式进出细胞(×)2．Na＋与有关载体蛋白结合排出神经细胞属于主动运输(√)3．细胞外液中的K＋进入神经细胞属于自由扩散(×)4．同种物质进出同一细胞的方式一定相同(×)5．以胞吐的方式排出细胞的物质不一定都是生物大分子(√)6．主动运输使膜内外物质浓度趋于一致，维持了细胞的正常代谢(×)7．人红细胞吸收胆固醇与吸收葡萄糖的相同点是需要载体蛋白的协助(×)二、填空默写1．(必修1P70)顺浓度梯度的扩散统称为被动运输，包括自由扩散和协助扩散。2．(必修1P70～71)进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散，叫做协助扩散。3．(必修1P71)从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫做主动运输。4．(必修1P72)胞吞和胞吐是借助于膜的融合完成的，与膜的流动性有关，它是大分子和颗粒性物质进出细胞的物质运输方式，某些小分子也可通过胞吞、胞吐进出细胞，靠ATP提供动力。课时精练一、选择题1．研究发现，水分子进入植物细胞的两种方式如图所示。下列叙述错误的是()A．根毛细胞吸水能力与其细胞液中水的相对含量有关B．土壤溶液浓度过高时，植物细胞失水需要消耗能量C．水分子通过水通道蛋白是顺浓度梯度运输的D．水分子不通过水通道蛋白的跨膜运输方式为自由扩散答案B解析土壤溶液浓度过高时，细胞失水可通过自由扩散或协助扩散，两种方式都不需要消耗能量。2．(2022·河南高三期中)细胞生命活动的正常进行，需要通过细胞膜与外界环境进行频繁的物质交换。下列叙述正确的是()A．需要消耗能量的物质运输方式一定是主动运输B．供能不足会导致线粒体不能吸收利用葡萄糖分子C．小分子物质都通过主动运输或被动运输进出细胞D．水分子通过水通道蛋白运输的速率大于直接通过磷脂双分子层的速率答案D解析主动运输和胞吞、胞吐都需要消耗能量，A项错误；线粒体可能因膜上缺少特异性载体蛋白而不能吸收葡萄糖分子，B项错误；小分子物质也可以通过胞吐的方式运输，如神经递质，C项错误。3．肾小管上皮细胞基底外侧膜上的Na＋－K＋泵通过消耗ATP建立胞内的低Na＋电化学梯度，细胞顶部膜借助Na＋电化学梯度，通过膜上的Na＋/K＋/Cl－共转运体从肾小管腔中同时重吸收Na＋、K＋和Cl－，细胞内液的Cl－浓度增加后，Cl－顺浓度梯度运出细胞到组织液。下列相关分析正确的是()A．肾小管上皮细胞运出Na＋的方式属于被动运输B．肾小管上皮细胞对Na＋、K＋的运输不具有特异性C．Na＋/K＋/Cl－共转运体转运离子的过程会消耗ATPD．若组织液中Cl－含量过多，则可能导致抗利尿激素分泌增加答案D解析肾小管上皮细胞基底外侧膜上的Na＋－K＋泵通过消耗ATP建立胞内的低Na＋电化学梯度，所以肾小管上皮细胞逆浓度梯度运出Na＋，属于主动运输，A错误；肾小管上皮细胞对Na＋、K＋的运输虽然可通过Na＋－K＋泵或Na＋/K＋/Cl－共转运体，但是这些载体蛋白不能运输其他离子，仍具有特异性，B错误；Na＋/K＋/Cl－共转运体转运离子的过程是借助Na＋的电化学梯度进行的，不需要消耗ATP，C错误；若组织液中Cl－过多，可能会使细胞外液渗透压增大，从而使抗利尿激素分泌增加，以促进水分的重吸收，D正确。4．红细胞膜中的Na＋/K＋－ATPase(ATP水解酶)的功能是水解ATP吸收K＋，用一定的技术手段将红细胞细胞质置换成高浓度的K＋溶液，并将其置于极高浓度Na＋的环境中，就发生了如图所示的生理过程。下列相关叙述正确的是()A．图示过程中，Na＋、K＋跨膜运输方式属于主动运输B．Na＋/K＋－ATPase既有催化功能，又有运输功能C．发生图示过程中，红细胞内外的渗透压不相等D．该实验中ATP的合成不需要能量答案B解析据图可知，K＋和Na＋均顺浓度梯度进行跨膜运输，且此过程没有ATP的水解，只有ATP的合成，因此该过程没有消耗能量，不属于主动运输，A错误；红细胞膜中的Na＋/K＋－ATPase(ATP水解酶)可水解ATP吸收K＋，在实验所示环境下可以催化ATP的合成，B正确；图示过程只表示了细胞内外不同离子浓度不等，但不代表细胞内外渗透压不等，C错误；该实验中ATP的合成需要能量，由离子浓度差提供，D错误。5．如图是人体小肠上皮细胞对半乳糖、葡萄糖和果糖的吸收过程，半乳糖与葡萄糖共用同一载体蛋白且半乳糖与载体蛋白的亲和力大于葡萄糖，半乳糖和葡萄糖的运输是伴随钠离子从细胞外流入细胞内而完成的，转运过程不需要消耗ATP。下列叙述错误的是()A．在一定浓度范围内，随着果糖浓度的升高，果糖的转运速率会加快B．葡萄糖和半乳糖进入小肠上皮细胞的方式为协助扩散C．半乳糖出现后，葡萄糖的转运量会明显减少D．钠离子在细胞内外的浓度差靠主动运输来维持答案B解析从图中可以看出，葡萄糖和半乳糖的转运为逆浓度梯度跨膜运输，能量来源于钠离子浓度梯度的势能，为主动运输，B错误。6．(2022·北京海淀高三期中)研究者将大蒜的根分别浸入不同浓度的磷酸盐溶液中，4h后测定得到如图所示的磷吸收速率曲线。对本实验现象作出的下列分析，合理的是()A．磷通过自由扩散进入大蒜根尖细胞B．磷吸收速率受到膜上载体蛋白数量制约C．磷吸收一定是逆浓度梯度的运输D．磷的吸收过程说明细胞膜具有一定的流动性答案B解析据题图分析可知，磷进入大蒜根尖细胞属于协助扩散或主动运输，A错误；到达一定浓度范围，磷吸收速率不再增加，说明运输速率受到载体蛋白数量的限制，B正确；根据题干信息，“将大蒜的根分别浸入不同浓度的磷酸盐溶液中”，说明磷吸收可能是逆浓度梯度的运输，也可能是顺浓度梯度的运输，C错误；磷的吸收过程说明细胞膜具有选择透过性，D错误。7．离子通道型受体与细胞内或外的特定配体结合后发生反应，引起门通道蛋白的一种成分发生构型变化，使“门”打开，介导离子顺浓度梯度通过细胞膜，其过程如图所示。下列叙述错误的是()A．离子通道型受体介导离子跨膜运输的方式为协助扩散B．细胞内氧气供应不足会直接影响离子通过离子通道运输的速率C．抑制性神经递质可作为一种配体开启突触后膜上的Cl－通道D．“门”打开后，离子通过通道的速率主要取决于膜两侧离子的浓度差答案B解析细胞内氧气不会直接影响离子通过离子通道的速率，该过程属于被动运输，不消耗能量，B错误。8．离子通过细胞膜进出细胞有两种方式，一种是通过离子通道，另一种是借助离子泵转运。离子通道是由蛋白质复合物构成的，一种离子通道只允许一种离子通过，且只有在对特定刺激发生反应时才瞬时开放，运输离子时不消耗能量；离子泵是一种具有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。下列叙述正确的是()A．细胞通过主动运输方式吸收离子的速率与细胞呼吸强度总是呈正相关B．蛋白质变性剂会降低离子通道的运输速率但不会降低离子泵的运输速率C．借助离子泵转运离子的结果是使该种离子在细胞内外的浓度趋于相等D．通过离子通道运输离子是被动运输，其运输是顺浓度梯度进行的答案D解析细胞通过主动运输方式吸收离子时需要载体蛋白，当载体蛋白饱和时，主动运输的速率将不再随呼吸强度的增加而增加，A错误；离子通道的运输和离子泵的运输都需要蛋白质，故蛋白质变性后功能发生改变，二者的运输速率都会受到影响，B错误；借助离子泵转运离子的运输方式是主动运输，其结果是使该离子在细胞膜内外存在浓度差，C错误；通过离子通道转运离子的运输方式是协助扩散，属于被动运输，其运输是顺浓度梯度进行的，D正确。9．研究发现在小肠绒毛的微绒毛面存在着两种运输葡萄糖的载体——SGLT1和GLUT2，前者是主动运输的载体，后者是协助扩散的载体。科学家通过体外实验，将不同葡萄糖浓度下的运输速率绘制了如图所示的曲线。下列相关叙述错误的是()A．主动运输需要消耗细胞化学反应所释放的能量B．在较低浓度下，主动运输的载体先达到饱和状态C．在较高浓度下，细胞主要依赖主动运输来增大吸收速率D．小肠绒毛细胞吸收葡萄糖的过程中，上述两种运输方式同时进行答案C解析在较高浓度下，GLUT2的运输速率较大，所以细胞主要依赖协助扩散来增大吸收速率，C错误。10.植物叶肉细胞光合作用合成的有机物是以蔗糖的形式经筛管不断运出。蔗糖分子利用H＋形成的浓度差提供的能量借助蔗糖载体与H＋同向跨膜运输，如图所示。下列叙述错误的是()A．植物体缺K＋会影响光合作用产物的运输B．ATP酶既作为K＋、H＋的载体蛋白，又可以催化ATP的水解C．叶肉细胞与筛管间H＋浓度差的维持离不开ATP酶D．蔗糖的跨膜运输没有直接消耗ATP，属于协助扩散答案D解析蔗糖的跨膜运输没有直接消耗ATP，但依赖H＋浓度差产生的能量，依然属于主动运输，D错误。11．研究人员为研究小肠绒毛上皮细胞对葡萄糖的转运方式，进行了相关体外实验。若用蛋白质抑制剂处理小肠绒毛，则葡萄糖的转运速率为0；在外界葡萄糖浓度为5mmol·L－1时，抑制细胞呼吸与正常情况下，细胞转运葡萄糖的速率不同，且有一种情况下速率为0；在外界葡萄糖浓度为100mmol·L－1时，抑制细胞呼吸情况下，葡萄糖的转运速率与正常情况相比有所下降但不为0。下列相关叙述错误的是()A．小肠绒毛上皮细胞内葡萄糖的浓度大于5mmol·L－1B．外界葡萄糖浓度较低时，小肠绒毛上皮细胞主要通过协助扩散吸收葡萄糖C．小肠绒毛上皮细胞转运葡萄糖的速率不可能一直与外界葡萄糖的浓度成正比D．小肠绒毛上皮细胞转运葡萄糖既可以逆浓度梯度进行，也可以顺浓度梯度进行答案B解析外界葡萄糖浓度较低时，小肠绒毛上皮细胞主要通过主动运输吸收葡萄糖，B错误。12．如图是人体内某物质进入细胞的过程，其部分进入过程为接触→凹陷→包围→分离。下列叙述错误的是()A．吞噬细胞以此方式吞噬入侵的细菌及衰老的红细胞B．大分子物质或者颗粒性物质通过此方式进入细胞C．此过程为胞吞过程，体现了细胞膜的流动性D．此过程需要的能量只能由线粒体提供答案D解析胞吞过程需要的能量，可由在线粒体或细胞质基质中产生的ATP提供，D错误。二、非选择题13.(2022·陕西汉中高三月考)如图1为某高等植物细胞物质跨膜运输的示意图，其中①～④表示物质，a～d表示运输方式；图2表示物质浓度对物质运输速率的影响。回答下列相关问题：(1)图1所示运输方式中，能表示植物细胞通过自由扩散吸收氧气的是________，该运输方式的运输速率与被运输物质在细胞内外浓度差的关系是______________________________________________________________________________________________________。(2)图1所示运输方式中，能表示作物根从土壤中吸收无机盐的是________。农田被水淹后，作物吸收无机盐的速率会减慢，原因是_________________________________________________________________________________________________________________；同时，作物还容易烂根，原因是________________________________________________________________________________________________________________________。(3)图2中D点限制吸收速率的因素可能是____________________________。答案(1)a随着被运输物质在细胞内外浓度差的增大，运输速率逐渐加快(2)d农作物以主动运输方式吸收无机盐，需要消耗ATP，农田被水淹后，土壤中的氧气浓度降低