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第4章　细胞的物质输入和输出
微专题突破二　物质进出细胞方式的判断
?根据题目中的描述进行判断
1．关于浓度大小关系的相关描述。
2．关于是否需要提供能量及是否需要转运蛋白协助的相关描述。
3．关于物质的化学本质和分子特点的相关描述。
(1)水、气体分子、脂溶性小分子等可通过自由扩散的方式穿过生物膜。
(2)大部分水进出细胞、葡萄糖进入红细胞、离子穿过通道蛋白等运输过程为协助扩散。
(3)大多数情况下无机盐、氨基酸、核苷酸、葡萄糖等的吸收方式为主动运输。
(4)大分子物质进出细胞一般通过胞吞、胞吐的形式。但发生胞吞、胞吐现象时，运输的物质不一定是大分子物质，如许多神经递质为小分子物质，仍然通过胞吐的形式进行释放，以在短时间内达到大量释放的效果。
4．关于达到平衡时的浓度差相关描述。
若达到平衡时细胞内外仍存在浓度差，则是主动运输，因为自由扩散和协助扩散达到平衡时，细胞内外浓度相等。
1．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
【解析】　根据题意可知，整个运输过程中，首先H＋通过主动运输从细胞质基质进入液泡，从而建立液泡膜两侧的H＋浓度梯度，然后　H＋顺浓度梯度通过载体蛋白CAX经协助扩散运出液泡，同时H＋浓度梯度驱动Ca2＋通过主动运输进入液泡，该过程属于反向协同运输，A错误，D正确；Ca2＋通过CAX运输进入液泡后，增大了细胞液的渗透压，有利于植物细胞从外界吸水，使植物细胞保持坚挺，B正确；加入H＋焦磷酸酶抑制剂后，用于H＋主动运输的能量减少，液泡膜两侧的H＋浓度梯度不易建立，而Ca2＋通过CAX运输进入液泡需要H＋浓度梯度来驱动，故加入H＋焦磷酸酶抑制剂后，Ca2＋通过CAX的运输速率变慢，C正确。故选A。
?根据模型进行判断
1．常见物理模型
(1)根据细胞膜两侧是否有糖蛋白判断细胞内外，进而判断物质的吸收和外排。如甲图中可根据糖蛋白的位置判断：上方为细胞外，下方为细胞内，进而可知abcd为物质吸收，e为物质外排。
(2)注意物质是穿膜方式还是膜泡运输方式：甲图中均为穿膜运输(直接穿过磷脂双分子层为自由扩散、通过转运蛋白穿过生物膜且不消耗能量为协助扩散、通过转运蛋白穿过生物膜且消耗能量为主动运输)，乙图为膜泡运输(进入细胞为胞吞、排出细胞为胞吐)。
(3)代表分子的图形多少可表示浓度的大小关系：如甲图中d运输过程，相应物质的图形上侧四个、下侧两个，代表该过程顺浓度梯度进行运输，为协助扩散。
2．常见数学模型
(1)图A中物质的运输速率与细胞外的浓度成正比例的关系，说明该物质的运输速率主要取决于膜内外物质浓度梯度的大小，不受转运蛋白数量的限制，因此为自由扩散。
(2)图B中物质的运输速率在一定范围内取决于膜内外物质浓度梯度的大小，但是当物质浓度超过一定范围后，物质运输的速率不再增大，可能是受到转运蛋白数量的限制。综上所述，该物质的运输为被动运输且需要转运蛋白，为协助扩散。
(3)图C中物质的运输速率与细胞的能量供应无关，说明该物质的运输方式为被动运输，可能是自由扩散，也可能是协助扩散。
【特别提醒】　主动运输的能量提供有两种常见类型①直接型：直接消耗ATP的主动运输，通常相应转运蛋白同时具有ATP水解酶的功能。②间接型：利用膜两侧其他物质的浓度梯度提供的化学势能。
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的数量有限
C．c点时影响离子吸收速率的主要因素是底物浓度
D．d点时离子吸收速率不再增大是因为底物浓度太高，细胞发生质壁分离
?物质跨膜运输方式的实验探究
1．实验原理
根据主动运输和被动运输对能量和转运蛋白的需求，确定实验的自变量。
2．实验方法
(1)探究是主动运输还是被动运输的方法
(2)探究是自由扩散还是协助扩散的方法
3．主动运输是一种重要的跨膜运输方式，体现了生命活动的“主动性”。为探究主动运输的特点，科研人员利用下图装置进行实验，其中HgCl2是一种可以影响ATP(直接供能物质)水解的新陈代谢抑制剂。请分析回答：
(1)本实验的名称是__________________________________________ ____________________________。
　　　　　　　　探究HgCl2溶液和细胞成熟程度对细胞主动运输(吸收磷酸盐)的影响
(2)实验得到如图所示的结果。
①根据实验结果，科研人员在实验前后需测定__________________　_____。
②比较乙组和甲组结果，得出的结论是________________________　_______________。
③与甲组相比，丙组吸收磷酸盐较少的原因可能是______________ _____________________________。
溶液中磷酸盐的浓
度
细胞主动运输吸收磷酸盐
需要消耗能量
幼嫩组织供能
少，幼嫩组织细胞膜上载体少
【解析】　(1)通过对比可知，甲与乙、丙与丁之间的自变量为是否添加HgCl2溶液，甲与丙、乙与丁之间的自变量为细胞成熟程度，因此实验目的为探究HgCl2溶液和细胞成熟程度对细胞主动运输(吸收磷酸盐)的影响。(2)根据数学模型可知，需要计算实验前后溶液中磷酸盐浓度差，所以实验前后需测定溶液中磷酸盐的浓度；乙组添加HgCl2溶液，ATP为主动运输供能受阻，对磷酸盐的吸收明显减少，这说明细胞吸收磷酸盐需要消耗能量；与甲组相比，丙组为幼嫩组织，细胞膜表面的转运蛋白较成熟组织少，且产生的能量也较少，因此主动运输比甲组弱。

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