高三生物一轮复习讲义物质出入细胞的方式

物质出入细胞的方式——2025届高考生物一轮复习【教学目标】1.阐明被动运输的原理和特点。2.通过对小分子物质逆浓度梯度运输的分析，说明主动运输的特点。3.通过对大分子物质进出细胞过程的学习，说明胞吞、胞吐的特点。4.通过对物质跨膜运输进出细胞多种方式的比较，总结概括细胞膜具有选择透过性、物质跨膜运输有各种方式的结构基础。【核心素养】1.生命观念：通过水分子进出细胞的多种方式，体会物质进出细胞的多种形态，是生物适应性的体现，深入领悟细胞膜是有选择透过性的生物膜：运输物质的方式取决于细胞膜的结构特点，形成生物的结构与功能相适应的观念。2.科学思维、科学探究：通过水通道蛋白科学史的学习，进行实验结果分析推导，培养科学思维，科学探究的能力。3.生命观念：通过对主动运输、胞吞胞吐的过程、特点、意义的学习，建立结构与功能观物质与能量观。4.科学思维：通过资料和问题探索获取信息、模型建构直观展示，概括主动运输和胞吞胞叶的概念及特点，并能够基于事实阐释生命现象和规律。5.社会责任：通过对囊性纤维病的病因分析、痢疾变形等引发疾病的关键措施分析，领悟科学研究重要性，培养社会责任意识。【典例分析】1.下列关于细胞膜上转运蛋白的说法，不合理的是()A．离子通过通道蛋白时，不需要和通道蛋白结合B．载体蛋白和通道蛋白参与的运输方式分别为主动运输和被动运输C．载体蛋白和通道蛋白的构象在控制物质进出过程中都有可能发生改变D．通道蛋白贯穿磷脂双分子层中，同时具有亲水和疏水区域答案：B解析：A项，离子通过通道蛋白时，不需要和通道蛋白结合，故A项正确；B项，载体蛋白和通道蛋白都可以参与被动运输如载体蛋白参与协助扩散，通道蛋白参与自由扩散和协助扩散，故B项错误；C项，载体蛋白和通道蛋白的构象在控制物质进出过程中都有可能发生改变，故C项正确；D项，通道蛋白贯穿磷脂双分子层中，同时具有亲水和疏水区域，故D项正确。综上所述，本题正确答案为B。2.矮牵牛花瓣颜色与其液泡pH密切相关，液泡pH≤2时多呈红色、橙色，随着pH升高颜色不断改变，当pH>5时，出现稀有的蓝色调。研究表明，液泡pH值主要由H⁺泵甲、乙和转运蛋白NHX1共同调控，过程如图。原本开红花的矮牵牛某一突变体中NHX1表达量显著增加，导致花瓣呈现独特的蓝色。下列说法错误的是()A.H⁺通过甲、乙进入液泡利于植物细胞保持坚挺B.K⁺通过NHX1的跨膜运输方式属于协助扩散C.促进甲、乙蛋白表达，利于花瓣保持鲜艳的红色D.H⁺从细胞质基质转运到液泡的方式属于主动运输答案：B解析：A、H⁺通过甲、乙进入液泡，使液泡的渗透压升高，液泡吸水，利于植物细胞保持坚挺，A正确；B.液泡中H⁺浓度高于细胞质基质中，K⁺通过NHX1的跨膜运输需要依赖H⁺浓度梯度提供能量，属于主动运输，B错误；C.促进甲、乙蛋白表达，利于H⁺进入液泡，液泡pH≤2时多呈红色、橙色，C正确；D.H⁺从细胞质基质转运到液泡需要能量，为主动运输，D正确。故选B。3.碘是甲状腺激素合成的原材料，甲状腺滤泡上皮细胞内I－的浓度是血浆中I－浓度的30倍。血浆中I－进入滤泡上皮细胞是由钠碘同向转运体（NIS）介导的，如图所示。哇巴因是钠钾泵抑制剂；硝酸根离子（）可以与I竞争NIS。下列叙述正确的是()A.钠碘同向转运体运输I的方式与其运输Na+的方式相同B.钠钾泵通过协助扩散将细胞内的钠离子顺浓度梯度运出C.哇巴因可抑制NIS的功能，从而影响甲状腺激素的合成D.能够同时影响Na+和I－进入甲状腺滤泡上皮细胞答案：C解析：A、根据题干信息“甲状腺滤泡细胞内的I浓度是血浆中浓度的30倍”，血浆中进入滤泡上皮细胞是逆浓度梯度进行的，是主动运输，Na+进入细胞是从高浓度向低浓度，为协助护扩散，A错误；B、识图分析可知，钠钾泵消耗ATP将细胞内多余的钠离子逆浓度梯度运出，因此钠钾泵通过主动运输将细胞内的Na+逆浓度梯度运出，B错误；C、哇巴因是钠钾泵抑制剂，则哇巴因抑制了NIS的功能，滤泡上皮细胞吸收受到抑制，则影响甲状腺激素的合成，C正确；D、根据题意，硝酸根离子（）可以与引竞争NIS，则影响了进入甲状腺滤泡上皮细胞，D错误。4.一些离子和小分子有机物不能自由地通过细胞膜，协助物质进出细胞的转运蛋白包括载体蛋白和通道蛋白。下列有关物质进出细胞的方式的叙述，错误的是()A.载体蛋白每次转运离子时都会发生自身构象的改变B.胞吞过程需要膜上蛋白质的参与，但不需要转运蛋白的参与C.维生素D进入细胞不需要转运蛋白的参与，其运输方式是自由扩散D.载体蛋白和通道蛋白在转运分子或离子时作用机制一样答案：D解析：A、载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，每次转运时都会发生自身构象的改变，A正确；B.胞吞过程需要膜上蛋白质（识别功能）的参与，但不需要转运蛋白的参与，B正确；C.维生素D属于脂溶性物质，进出细胞的方式是自由扩散，不需要转运蛋白的参与，C正确；D.载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，每次转运时都会发生自身构象的改变；通道蛋白具有选择性，只容许与自身通道直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子和离子通过，不与运输物质结合，不发生构象改变，D错误。故选D。5.某细菌细胞膜上的光驱动蛋白可作为“质子泵”可将H+泵到细胞外，形成的H+浓度梯度可用于ATP合成等生命活动。如图为该菌能量转化的部分示意图。下列说法错误的是()A.H+出入细胞的方式分别是主动运输、协助扩散B.ATP合成酶既具有运输功能，也具有催化功能C.该菌的线粒体内膜能发生图中合成ATP的过程D.抑制光驱动蛋白的活性会导致合成的ATP减少答案：C解析：A、据图可知，H+输入细胞的过程不消耗ATP，会合成ATP，属于协助扩散，H+从细胞内侧到细胞膜外侧是从低浓度运往高浓度，属于主动运输，A正确；B.据图可知，图中的ATP合成酶可以协助H＋运输，还可催化ATP合成，故具有运输和催化功能，B正确；C.细菌为原核生物不含线粒体，C错误；D.光驱动蛋白可作为“质子泵”可将H+泵到细胞外，形成的H+浓度梯度可用于ATP合成，抑制光驱动蛋白的活性H+泵到细胞外的量减少，形成的H+浓度梯度减少，合成的ATP减少，D正确。故选C。6.蔗糖是甘蔗叶肉细胞光合作用的主要产物。由液泡膜上的蔗糖载体利用ATP水解释放的能量逆浓度梯度把蔗糖和H+运输到液泡贮存。液泡也是植物细胞中贮存Ca2+的主要细胞器，利用蛋白CAX可再将液泡中暂时贮存的H+运输到细胞质基质，同时把细胞质基质中的Ca2+以与H+相反的方向逆浓度梯度运入液泡并储存。下列叙述，正确的是()A.蛋白CAX的实质是液泡膜上的通道蛋白，不具有特异性B.向液泡运输H+和Ca2+都需要消耗储存在有机物中的化学能C.Ca2+通过蛋白CAX的运输方式是协助扩散D.抑制蔗糖载体的功能会抑制Ca2+运入液泡中储存的速率答案：D解析：A、蛋白CAX在将液泡中暂时储存的H+运输到细胞质基质的同时，同时把细胞质基质中的Ca2+逆浓度梯度（主动运输）运入液泡并储存，说明蛋白CAX是一种载体蛋白，具有特异性，A错误；B.液泡膜上的蔗糖载体利用ATP水解释放的能量逆浓度梯度把蔗糖和H+运输到液泡贮存，即消耗有机物中的化学能；Ca2+通过CAX的运输所消耗的能量由H+顺浓度梯度产生的势能提供，B错误；C.Ca2+通过蛋白CAX逆浓度进入液泡，则运输方式是主动运输，C错误；D.由题干信息可知，蔗糖运输载体可逆浓度梯度把H+运输到液泡储存，是液泡内外保持H+浓度差的基础，正是这个浓度差为Ca2+运入液泡提供了能量，故抑制蔗糖运输载体的功能会抑制Ca2+通过蛋白CAX进入液泡的速率，D正确。故选D。7.细胞膜上的通道蛋白根据功能分为水通道蛋白和离子通道蛋白。下图为肾小管上皮细胞重吸收水分的过程和K+通道蛋白的结构示意图。有关叙述错误的是()A.细胞内核糖体发生功能障碍会影响细胞膜上的水通道蛋白的数量B.水分子和K+通过通道蛋白进出细胞的方式相同C.图示说明机体能通过调节细胞膜上K+通道蛋白的数量来调节物质的运输D.水分子与K+进入细胞与细胞膜的选择透过性相关答案：C解析：A、水通道蛋白的合成场所是核糖体，则细胞内核糖体发生功能障碍会影响细胞膜上的水通道蛋白的数量，A正确；B、水分子和K+通过通道蛋白进出细胞的方式是协助扩散，B正确；C、由题图可知，机体可通过调节细胞膜上通道蛋白的数量（如水通道蛋白）或开关（如K+通道蛋白）来调节物质的运输，C错误；D、水分子与K+进入细胞与细胞膜的选择透过性相关，D正确。8.藜麦是一种具有极强的耐盐性和较高营养品质的植物，藜麦的耐盐作用与细胞膜和液泡膜上的多种转运蛋白有关，其耐盐机制如图所示。下列有关说法中错误的是()A.KOR运输K+的过程中会发生磷酸化和去磷酸化B.SOS1将Na+排出细胞的直接动力来自H+的浓度差C.H+进出表皮细胞的方式分别是协助扩散和主动运输D.NHX能促使Na+进入液泡有利于提高叶肉细胞的耐盐能力答案：A解析：根据题意分析，KOR是一种K+通道，K+通道介导的物质运输方式为协助扩散，因此其运输K+的过程不会消耗ATP，因此不会发生磷酸化和去磷酸化，A错误；由于表皮细胞内的Na+浓度低于膜外，而H+浓度低于膜外，因此SOS1将Na+排出细胞的直接动力来自H+的浓度差，B正确；根据膜两侧H+浓度差可知，H+进出表皮细胞的方式分别是协助扩散和主动运输，C正确；NHX能促使Na+进入液泡，有利于提高细胞液的渗透压，从而提高叶肉细胞的耐盐能力，D正确。9.小檗碱是黄连的主要有效成分，在治疗肿瘤方面具有应用价值。研究者将结肠癌细胞置于100μmol/L小檗碱培养液中培养适宜时间，测得结肠癌细胞的四种有机阴离子转运蛋白OAT1、OAT2、OAT3、OAT4及尿酸转运蛋白URAT1的相对转运活性如图，相关叙述不正确的是()A.有机阴离子不能以自由扩散方式通过生物膜，必须依赖转运蛋白才可进入细胞B.四种有机阴离子转运蛋白的相对转运活性不同，与四种转运蛋白空间结构有关C.由图可知100μmol/L小檗碱对结肠癌细胞尿酸转运蛋白URAT1的抑制作用较强D.若细胞外小檗碱浓度高于细胞内，则可确定小檗碱排出细胞外的方式为主动运输答案：D解析：A、由图可知，有机阴离子跨膜运输时，都需要转运蛋白，因此不能以自由扩散通过生物膜，A正确；B.小檗碱对四种有机阴离子转运蛋白的相对转运活性的抑制作用不同，与四种转运蛋白空间结构有关，B正确；C.由图可知转运蛋白URAT1的相对活性最低，说明100μmol/L小檗碱对结肠癌细胞尿酸转运蛋白URAT1的抑制作用较强，C正确；D.无法确定小檗碱的运输方式，若细胞外小檗碱浓度高于细胞内，小檗碱排出细胞外的方式可能为主动运输也可能为胞吐，D错误。故选D。10.土壤含盐量过高对植物生长造成的危害称为盐胁迫，碱蓬等耐盐植物能够在盐胁迫逆境中正常生长。图1是碱蓬叶肉细胞结构模式图，图2是碱蓬根细胞参与抵抗盐胁迫有关的示意图，其根细胞生物膜两侧H+形成的电化学梯度，在物质转运过程中发挥了十分重要的作用。（1）图1中细胞与动物细胞相比特有的结构有______________（填序号）。盐碱地上大多数植物很难生长，主要原因是土壤溶液浓度大于______________（填标号）处溶液浓度，植物的根细胞发生质壁分离，此处的“质”指原生质层，由_____________三个部分组成。（2）当盐浸入到根周围的环境时，Na+以______________方式大量进入根部细胞，使细胞内的酶失活，影响蛋白质的正常合成。根细胞的细胞质基质与细胞液、细胞膜外的pH不同，这种差异主要由H+ATP泵以______________方式将H+转运到______________来维持的，H+的分布特点为______________（蛋白）运输Na+提供了动力。（3）生物膜上转运蛋白的种类、数量、空间结构的变化，对物质的跨膜运输起着决定性的作用，这也是生物膜具有选择透过性的结构基础。转运蛋白功能存在差异的直接原因有______________。答案：（1)①②⑨；②；细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质（2）协助扩散；主动运输；液泡内和细胞膜外；NHX和SOS1(3）构成转运蛋白的氨基酸种类、数量和排列顺序不同，以及转运蛋白的空间结构不同解析：（1）题图1为高等植物（碱蓬）叶肉细胞，与动物细胞相比，特有的结构为①（细胞壁）、②（大液泡）、⑨（叶绿体），盐碱地土壤盐分过多，土壤溶液浓度大于植物根部细胞②处细胞液浓度，植物无法从土壤中获取充足的水分甚至萎蔫，故盐碱地上大多数植物很难生长。原生质层是由细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质组成。（2）根据各部分的pH可知，H+借助转运蛋白SOS1顺浓度梯度从细胞膜外运输到细胞质基质形成的势能，为Na+从细胞质基质运输到细胞膜外提供了动力，说明细胞膜外Na+浓度高于细胞质基质，因此Na+以协助扩散的方式顺浓度梯度大量进