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考题分布 考查转运蛋白类型 命题分析
2020·山东·T8 钠—碘同向转运体 通过近几年考题分析可知，物质进出细胞方式是每年必考知识点，命题情境多数为无机盐离子进出植物细胞，少数与神经调节结合进行命题
2021·山东·T2 H＋/Ca2＋转运蛋白
2022·山东·T3 H＋/NO转运蛋白
2023·山东·T2 Cl－/H＋转运蛋白
2024·山东·T1 Ca2＋通道蛋白
1．通道蛋白类型
(1)离子通道蛋白
①特点：转运速率高、没有饱和值、非连续开放而是门控。
②实例：神经细胞的Na＋通道和K＋通道蛋白、肌肉细胞中肌质网膜Ca2＋通道蛋白。
(2)孔通道蛋白
①特点：特异性较低、可通过的分子较大。
②分布：革兰氏阴性细菌的细胞膜外膜、线粒体和叶绿体的外膜上。
(3)水通道蛋白
①特点：水通道蛋白有多种，水通道蛋白AQP1只允许水分子通过，AQP8对尿素和水有通透性，AQP7对甘油和水有通透性。
②作用：对动物体的渗透压以及生理和病理有调节作用，对植物种子萌发、细胞伸长、气孔运动及受精等过程有重要作用。
2．常见的载体蛋白
类型 分布 能源 功能
葡萄糖载体 大多数动物细胞膜 无 被动运输吸收葡萄糖
Na＋驱动的葡萄糖泵 肾和肠细胞的顶部细胞膜 Na＋ 梯度 主动运输吸收葡萄糖
Na＋-H＋ 交换器 动物细胞的细胞膜 Na＋ 梯度 主动运输排出H＋，调节pH
Na＋-K＋泵 大多数动物的细胞膜 ATP 水解 主动运输吸收K＋和排出Na＋
Ca2＋泵 真核细胞的细胞膜 ATP 水解 主动运输排出Ca2＋
H＋泵 植物、真菌和某些细菌的细胞膜 ATP 水解 主动运输排出H＋
动物细胞的溶酶体膜、植物细胞的液泡膜 ATP 水解 将细胞质基质中的H＋主动运输吸收进溶酶体或液泡
菌紫红质 一些细菌的细胞膜 光能 主动运输排出H＋
3．主动运输的能量来源
(1)ATP水解(ATP驱动泵)：如图1中物质A的运输方式。
(2)Na＋、H＋等离子的电化学梯度(协同转运蛋白)：如图2中物质B的运输方式。
(3)光能(光驱动泵)：如图3中物质C的运输方式。
1．(2024·岳阳三模)津液代谢失常可使脏腑功能异常进而出现多种疾病，而中医药在津液代谢失常类疾病的治疗上效果显著。水通道蛋白作为转运水分子的蛋白通道，是机体水液代谢的重要环节，在各系统细胞膜上均有表达，可以介导水分子在细胞内外转运，使细胞内外环境稳态得以平衡。下列有关推断正确的是(　　)
A．人参二醇皂苷能减轻肺水肿，其机制可能是提高肺部细胞水通道蛋白的表达量
B．人体吸收中药中有效成分时，与细胞膜上的蛋白质有关而与磷脂分子无关
C．通道蛋白在介导物质跨膜运输时不与被转运的物质结合，故其构象不需发生改变
D．津液代谢时水分子总是从渗透压低的一侧向高的一侧转运，直到两侧浓度相等
A　解析：分析题意可知，水通道蛋白作为转运水分子的蛋白通道，是机体水液代谢的重要环节，人参二醇皂苷能减轻肺水肿，其机制可能是提高肺部细胞水通道蛋白的表达量，使水分子的运输加快，A正确；细胞膜控制物质进出的功能与膜上的蛋白质和磷脂都有关系，人体吸收中药中有效成分时，与细胞膜上的蛋白质有关，也与磷脂分子(磷脂双分子层构成生物膜的基本支架)有关，B错误；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，不与被转运物质结合，但转运过程中也存在通道蛋白构象的变化，C错误；决定水分子渗透方向的是半透膜两侧溶液的浓度，即水分子是从浓度低的一侧向浓度高的一侧渗透，津液代谢时水分子从渗透压低的一侧向高的一侧转运，但最终达到渗透平衡，两侧浓度不一定相等，D错误。
2．(2024·聊城三模)骨骼肌细胞处于静息状态时，钙泵可维持细胞质基质的低Ca2＋浓度。骨骼肌细胞中Ca2＋主要运输方式如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．骨骼肌细胞兴奋可能是由Ca2＋跨过细胞膜内流引起的
B．Ca2＋进入细胞质基质的过程，需要与通道蛋白结合
C．Ca2＋与钙泵结合，会激活钙泵ATP水解酶的活性
D．钙泵转运Ca2＋过程中，会发生磷酸化和去磷酸化
B　解析：骨骼肌细胞处于静息状态时，细胞质基质中Ca2＋浓度低，Ca2＋通过通道蛋白内流引起骨骼肌细胞兴奋，A正确。Ca2＋进入细胞质基质的过程，需要通道蛋白的协助，分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，B错误；参与 Ca2＋主动运输的钙泵是一种能催化ATP 水解的酶，当Ca2＋ 与其相应位点结合时，其ATP水解酶活性被激活，C正确；钙泵转运Ca2＋过程中，ATP水解释放的磷酸基团会使钙泵磷酸化，导致其空间结构发生变化，将 Ca2＋释放到膜另一侧，然后钙泵去磷酸化，结构恢复到初始状态，为再次运输Ca2＋做准备，D正确。
3．甘蔗叶肉细胞产生的蔗糖进入伴胞细胞有共质体途径和质外体途径，分别如图中①②所示。下列叙述错误的是(　　)
A．图中细胞间可通过途径①的通道进行信息交流
B．图中转运蛋白在行使功能时空间结构改变可逆
C．H＋化学势能驱动蔗糖-H＋同向运输器转运蔗糖
D．质外体pH因H＋-ATP酶的作用而逐步降低
D　解析：高等植物细胞间可以形成通道，细胞间可通过通道(途径①)进行信息交流，A正确；由题图可知，图中转运蛋白均为载体蛋白，载体蛋白具有能与被转运物质结合的特异性受体结构域，该结构域对被转运物质有较强的亲和性，在被转运物质结合之后载体蛋白会通过改变其空间结构使结合了被转运物质的结构域向生物膜另一侧打开，转运结束后恢复其原有结构，故题图中转运蛋白(载体蛋白)在行使功能时空间结构发生可逆改变，B正确；H＋在H＋-ATP酶的作用下运出细胞，进而维持膜内外的H＋浓度差，该浓度差会在蔗糖-H＋同向运输器的作用下实现蔗糖的转运，C正确；质外体pH因H＋-ATP酶的作用表现为降低，但其产生的化学势能驱动蔗糖-H＋同向运输器转运蔗糖，随着H＋顺浓度梯度进入细胞，膜外的H＋浓度不会持续上升，D错误。
4．(不定项)(2024·衡阳模拟)龙胆花处于低温(16 ℃)下30 min内发生闭合，而转移至正常生长温度(22 ℃)、光照条件下30 min内重新开放。花冠近轴表皮细胞的膨压(原生质体对细胞壁的压力)增大能促进龙胆花的开放，水通道蛋白在该过程中发挥了重要作用，其相关机理如图所示。实验发现，龙胆花由低温转移至正常生长温度，给予光照的同时向培养液中添加适量的钙螯合剂(可与Ca2＋结合形成稳定的络合物)，龙胆花重新开放受到抑制。下列分析正确的是(　　)
A．水分子进出龙胆花花冠近轴表皮细胞的运输方式除图中所示方式外还有自由扩散
B．据图可知，被激活的GsCPK16能促使水通道蛋白磷酸化，该过程会改变水通道蛋白的构象，使水通道蛋白运输水的能力减弱
C．水通道蛋白运输水能力的改变，体现了细胞膜控制物质进出细胞的功能
D．据图推测，光刺激可加速龙胆花重新开放的机理是光刺激利于细胞吸收Ca2＋，激活GsCPK16，促使水通道蛋白磷酸化，花冠近轴表皮细胞吸水增多，膨压增大
ACD　解析：题图水分子进出龙胆花花冠近轴表皮细胞是通过水通道蛋白进行的，属于协助扩散，水分子还可不需要水通道蛋白进行跨膜运输，这种运输方式为自由扩散，A正确；磷酸化会造成蛋白质空间构象发生改变，故被激活的GsCPK16使水通道蛋白磷酸化会引起水通道蛋白构象的改变，使水通道蛋白运输水的能力增强，B错误；水通道蛋白磷酸化后，运输水能力的改变，体现了细胞膜控制物质进出细胞的功能，C正确；光照促进Ca2＋运输至细胞内，激活GsCPK16，使水通道蛋白磷酸化，运输水的能力增强，花冠近轴表皮细胞吸水增多，膨压增大，加速龙胆花重新开放，D正确。
5．(不定项)科学家对藜麦根部细胞耐盐情况进行了研究，发现KOR、SOS1、NSCC、NHX是位于生物膜上的不同离子通道或转运载体，其作用机制如图所示。下列相关叙述正确的有(　　)
A．生物膜上离子通道或转运载体功能不同的直接原因是其蛋白质的结构不同
B．H＋通过SOS1转运载体进入表皮细胞的运输方式为主动运输
C．K＋与通道蛋白KOR结合后，以协助扩散的方式运出表皮细胞
D．Na＋通过NHX转运载体运入液泡，有利于提高藜麦的耐盐性
AD　解析：结构决定功能，生物膜上离子通道或转运载体功能不同的直接原因是其蛋白质的结构不同，A正确；H＋由表皮细胞运至膜外，需要消耗ATP，说明细胞内的H＋浓度低于膜外，故H＋通过SOS1转运载体进入表皮细胞的运输方式为协助扩散，B错误；K＋以协助扩散的方式运出表皮细胞，但并不与通道蛋白KOR结合，C错误；NHX能促使Na＋进入液泡，有利于提高细胞液的渗透压，从而提高藜麦的耐盐性，D正确。
6．(不定项)(2024·大连二模)研究发现红细胞在清水中容易涨破与其细胞膜上的水通道蛋白(CHIP28)密切相关。为进一步研究该水通道蛋白的功能及影响因素，科研人员对脂质体做了不同的处理，并比较脂质体在清水中涨破的时间，实验结果如下表。下列叙述正确的是(　　)
组别 处理 实验结果
甲 不含CHIP28的脂质体 破裂所需时间较长
乙 插入CHIP28的脂质体 短时间内膨胀破裂
丙 插入CHIP28的脂质体＋Hg2＋ 破裂所需时间较长
丁 插入CHIP28的脂质体＋Hg2＋＋物质X 短时间内膨胀破裂
注：脂质体为人工合成的仅由磷脂双分子层构成的封闭球状结构。
A．乙组的自变量处理利用了“加法原理”
B．CHIP28提高了水分子自由扩散和协助扩散的速率
C．Hg2＋可能对CHIP28的功能具有抑制作用
D．物质X可能与恢复CHIP28的空间结构及功能相关
ACD　解析：分析表格中甲、乙两组处理可知，甲、乙两组的区别在于有无水通道蛋白CHIP28，乙组的自变量处理利用了“加法原理”，A正确；有水通道蛋白的乙组脂质体膨胀破裂所需时间短于没有水通道蛋白CHIP28的甲组，说明加入水通道蛋白CHIP28后，水分子进入脂质体的速率加快，即甲、乙两组实验结果说明水通道蛋白CHIP28有运输水分子的作用，提高了协助扩散的速率，B错误；乙、丙两组的区别在于Hg2＋的有无，丙组加了Hg2＋，破裂所需时间长于乙组，说明Hg2＋对水通道蛋白CHIP28的功能有抑制作用，C正确；丙、丁两组的区别在于物质X的有无，丁组加了物质X，破裂所需时间短于丙组，说明物质X可能与恢复水通道蛋白CHIP28的空间结构及功能有关，D正确。(共21张PPT)
专题一　细胞的分子组成、结构及物质运输
命题热点2　转运蛋白参与的物质运输
1．通道蛋白类型
(1)离子通道蛋白
①特点：转运速率高、没有饱和值、非连续开放而是门控。
②实例：神经细胞的Na＋通道和K＋通道蛋白、肌肉细胞中肌质网膜Ca2＋通道蛋白。
(2)孔通道蛋白
①特点：特异性较低、可通过的分子较大。
②分布：革兰氏阴性细菌的细胞膜外膜、线粒体和叶绿体的外膜上。
(3)水通道蛋白
①特点：水通道蛋白有多种，水通道蛋白AQP1只允许水分子通过，AQP8对尿素和水有通透性，AQP7对甘油和水有通透性。
②作用：对动物体的渗透压以及生理和病理有调节作用，对植物种子萌发、细胞伸长、气孔运动及受精等过程有重要作用。
2．常见的载体蛋白
类型 分布 能源 功能
葡萄糖载体 大多数动物细胞膜 无 被动运输吸收葡萄糖
Na＋驱动的葡萄糖泵 肾和肠细胞的顶部细胞膜 Na＋
梯度 主动运输吸收葡萄糖
Na＋-H＋
交换器 动物细胞的细胞膜 Na＋
梯度 主动运输排出H＋，调节pH
类型 分布 能源 功能
Na＋-K＋泵 大多数动物的细胞膜 ATP水解 主动运输吸收K＋和排出Na＋
Ca2＋泵 真核细胞的细胞膜 ATP水解 主动运输排出Ca2＋
H＋泵 植物、真菌和某些细菌的细胞膜 ATP水解 主动运输排出H＋
动物细胞的溶酶体膜、植物细胞的液泡膜 ATP水解 将细胞质基质中的H＋主动运输吸收进溶酶体或液泡
菌紫红质 一些细菌的细胞膜 光能 主动运输排出H＋
3．主动运输的能量来源
(1)ATP水解(ATP驱动泵)：如图1中物质A的运输方式。
(2)Na＋、H＋等离子的电化学梯度(协同转运蛋白)：如图2中物质B的运输方式。
(3)光能(光驱动泵)：如图3中物质C的运输方式。
1．(2024·岳阳三模)津液代谢失常可使脏腑功能异常进而出现多种疾病，而中医药在津液代谢失常类疾病的治疗上效果显著。水通道蛋白作为转运水分子的蛋白通道，是机体水液代谢的重要环节，在各系统细胞膜上均有表达，可以介导水分子在细胞内外转运，使细胞内外环境稳态得以平衡。下列有关推断正确的是(　　)
A．人参二醇皂苷能减轻肺水肿，其机制可能是提高肺部细胞水通道蛋白的表达量
B．人体吸收中药中有效成分时，与细胞膜上的蛋白质有关而与磷脂分子无关
C．通道蛋白在介导物质跨膜运输时不与被转运的物质结合，故其构象不需发生改变
D．津液代谢时水分子总是从渗透压低的一侧向高的一侧转运，直到两侧浓度相等
√
A　解析：分析题意可知，水通道蛋白作为转运水分子的蛋白通道，是机体水液代谢的重要环节，人参二醇皂苷能减轻肺水肿，其机制可能是提高肺部细胞水通道蛋白的表达量，使水分子的运输加快，A正确；细胞膜控制物质进出的功能与膜上的蛋白质和磷脂都有关系，人体吸收中药中有效成分时，与细胞膜上的蛋白质有关，也与磷脂分子(磷脂双分子层构成生物膜的基本支架)有关，B错误；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，不与被转运物质结合，但转运过程中也存在通道蛋白构象的变化，C错误；决定水分子渗透方向的是半透膜两侧溶液的浓度，即水分子是从浓度低的一侧向浓度高的一侧渗透，津液代谢时水分子从渗透压低的一侧向高的一侧转运，但最终达到渗透平衡，两侧浓度不一定相等，D错误。
2．(2024·聊城三模)骨骼肌细胞处于静息状态时，钙泵可维持细胞质基质的低Ca2＋浓度。骨骼肌细胞中Ca2＋主要运输方式如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．骨骼肌细胞兴奋可能是由Ca2＋跨过细胞膜内流引起的
B．Ca2＋进入细胞质基质的过程，需要与通道蛋白结合
C．Ca2＋与钙泵结合，会激活钙泵ATP水解酶的活性
D．钙泵转运Ca2＋过程中，会发生磷酸化和去磷酸化
√
B　解析：骨骼肌细胞处于静息状态时，细胞质基质中Ca2＋浓度低，Ca2＋通过通道蛋白内流引起骨骼肌细胞兴奋，A正确。Ca2＋进入细胞质基质的过程，需要通道蛋白的协助，分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，B错误；参与 Ca2＋主动运输的钙泵是一种能催化ATP 水解的酶，当Ca2＋ 与其相应位点结合时，其ATP水解酶活性被激活，C正确；钙泵转运Ca2＋过程中，ATP水解释放的磷酸基团会使钙泵磷酸化，导致其空间结构发生变化，将 Ca2＋释放到膜另一侧，然后钙泵去磷酸化，结构恢复到初始状态，为再次运输Ca2＋做准备，D正确。
3．甘蔗叶肉细胞产生的蔗糖进入伴胞细胞有共质体途径和质外体途径，分别如图中①②所示。下列叙述错误的是(　　)
A．图中细胞间可通过途径①的通道进行信息交流
B．图中转运蛋白在行使功能时空间结构改变可逆
C．H＋化学势能驱动蔗糖-H＋同向运输器转运蔗糖
D．质外体pH因H＋-ATP酶的作用而逐步降低
√
D　解析：高等植物细胞间可以形成通道，细胞间可通过通道(途径①)进行信息交流，A正确；由题图可知，图中转运蛋白均为载体蛋白，载体蛋白具有能与被转运物质结合的特异性受体结构域，该结构域对被转运物质有较强的亲和性，在被转运物质结合之后载体蛋白会通过改变其空间结构使结合了被转运物质的结构域向生物膜另一侧打开，转运结束后恢复其原有结构，故题图中转运蛋白(载体蛋白)在行使功能时空间结构发生可逆改变，B正确；H＋在H＋-ATP酶的作用下运出细胞，进而维持膜内外的H＋浓度差，该浓度差会在蔗糖-H＋同向运输器的作用下实现蔗糖的转运，C正确；质外体pH因H＋-ATP酶的作用表现为降低，但其产生的化学势能驱动蔗糖-H＋同向运输器转运蔗糖，随着H＋顺浓度梯度进入细胞，膜外的H＋浓度不会持续上升，D错误。
4．(不定项)(2024·衡阳模拟)龙胆花处于低温(16 ℃)下30 min内发生闭合，而转移至正常生长温度(22 ℃)、光照条件下30 min内重新开放。花冠近轴表皮细胞的膨压(原生质体对细胞壁的压力)增大能促进龙胆花的开放，水通道蛋白在该过程中发挥了重要作用，其相关机理如图所示。实验发现，龙胆花由低温转移至正常生长温度，给予光照的同时向培养液中添加适量的钙螯合剂(可与Ca2＋结合形成稳定的络合物)，龙胆花重新开放受到抑制。下列分析正确的是(　　)
A．水分子进出龙胆花花冠近轴表皮细胞的运输方式除图中所示方式外还有自由扩散
B．据图可知，被激活的GsCPK16能促使水通道蛋白磷酸化，该过程会改变水通道蛋白的构象，使水通道蛋白运输水的能力减弱
C．水通道蛋白运输水能力的改变，体现了细胞膜控制物质进出细胞的功能
D．据图推测，光刺激可加速龙胆花重新开放的机理是光刺激利于细胞吸收Ca2＋，激活GsCPK16，促使水通道蛋白磷酸化，花冠近轴表皮细胞吸水增多，膨压增大
√
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√
ACD　解析：题图水分子进出龙胆花花冠近轴表皮细胞是通过水通道蛋白进行的，属于协助扩散，水分子还可不需要水通道蛋白进行跨膜运输，这种运输方式为自由扩散，A正确；磷酸化会造成蛋白质空间构象发生改变，故被激活的GsCPK16使水通道蛋白磷酸化会引起水通道蛋白构象的改变，使水通道蛋白运输水的能力增强，B错误；水通道蛋白磷酸化后，运输水能力的改变，体现了细胞膜控制物质进出细胞的功能，C正确；光照促进Ca2＋运输至细胞内，激活GsCPK16，使水通道蛋白磷酸化，运输水的能力增强，花冠近轴表皮细胞吸水增多，膨压增大，加速龙胆花重新开放，D正确。
5．(不定项)科学家对藜麦根部细胞耐盐情况进行了研究，发现KOR、SOS1、NSCC、NHX是位于生物膜上的不同离子通道或转运载体，其作用机制如图所示。下列相关叙述正确的有(　　)
A．生物膜上离子通道或转运载体功能不同的直接原因是其蛋白质的结构不同
B．H＋通过SOS1转运载体进入表
皮细胞的运输方式为主动运输
C．K＋与通道蛋白KOR结合后，
以协助扩散的方式运出表皮细胞
D．Na＋通过NHX转运载体运入液泡，有利于提高藜麦的耐盐性
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AD　解析：结构决定功能，生物膜上离子通道或转运载体功能不同的直接原因是其蛋白质的结构不同，A正确；H＋由表皮细胞运至膜外，需要消耗ATP，说明细胞内的H＋浓度低于膜外，故H＋通过SOS1转运载体进入表皮细胞的运输方式为协助扩散，B错误；K＋以协助扩散的方式运出表皮细胞，但并不与通道蛋白KOR结合，C错误；NHX能促使Na＋进入液泡，有利于提高细胞液的渗透压，从而提高藜麦的耐盐性，D正确。
6．(不定项)(2024·大连二模)研究发现红细胞在清水中容易涨破与其细胞膜上的水通道蛋白(CHIP28)密切相关。为进一步研究该水通道蛋白的功能及影响因素，科研人员对脂质体做了不同的处理，并比较脂质体在清水中涨破的时间，实验结果如下表。下列叙述正确的是(　　)
组别 处理 实验结果
甲 不含CHIP28的脂质体 破裂所需时间较长
乙 插入CHIP28的脂质体 短时间内膨胀破裂
丙 插入CHIP28的脂质体＋Hg2＋ 破裂所需时间较长
丁 插入CHIP28的脂质体＋Hg2＋＋物质X 短时间内膨胀破裂
注：脂质体为人工合成的仅由磷脂双分子层构成的封闭球状结构。
A．乙组的自变量处理利用了“加法原理”
B．CHIP28提高了水分子自由扩散和协助扩散的速率
C．Hg2＋可能对CHIP28的功能具有抑制作用
D．物质X可能与恢复CHIP28的空间结构及功能相关
√
√
√
ACD　解析：分析表格中甲、乙两组处理可知，甲、乙两组的区别在于有无水通道蛋白CHIP28，乙组的自变量处理利用了“加法原理”，A正确；有水通道蛋白的乙组脂质体膨胀破裂所需时间短于没有水通道蛋白CHIP28的甲组，说明加入水通道蛋白CHIP28后，水分子进入脂质体的速率加快，即甲、乙两组实验结果说明水通道蛋白CHIP28有运输水分子的作用，提高了协助扩散的速率，B错误；乙、丙两组的区别在于Hg2＋的有无，丙组加了Hg2＋，破裂所需时间长于乙组，说明Hg2＋对水通道蛋白CHIP28的功能有抑制作用，C正确；丙、丁两组的区别在于物质X的有无，丁组加了物质X，破裂所需时间短于丙组，说明物质X可能与恢复水通道蛋白CHIP28的空间结构及功能有关，D正确。

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