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物质出入细胞的方式和影响因素
易错归因
不能准确辨析物质出入细胞的方式；不能厘清不同因素对物质跨膜运输的影响。
典型易错题
例1（2022·福建省福州华侨中学·模拟预测）如图1~4为表示物质浓度或氧气浓度与物质跨膜运输速度间关系的曲线图。下列相关叙述不正确的是（ ）
A．如某物质跨膜运输的速度可用图1与3表示，则该物质不应为葡萄糖
B．如某物质跨膜运输的速度可用图2与3表示，则该物质可能是葡萄糖
C．限制图中A、C两点的运输速度的主要因素不同，B、D两点的限制因素有共同点
D．将图2与4的曲线补充完整，曲线的起点应从坐标系的原点开始
【答案】D
【解析】图1物质的运输速率随着物质浓度的增加而增加，说明只受物质浓度差的影响，可判断为自由扩散；图2物质的运输速率，在一定范围内，随着物质浓度的增加而增加，超过该范围，不再随被转运分子浓度的增加而增加，说明受到载体数量的限制，可判断为协助扩散或主动运输；图3物质的运输速率不随O2浓度的增加而增加，说明不需要能量，可判断为自由扩散或协助扩散；图4物质的运输速率在一定范围内，随O2浓度的增加而增加，超过该范围，不再随O2浓度的增加而增加，说明受到能量和载体数量的限制，可判断为主动运输。根据分析，如某物质跨膜运输的速度可用图1与3表示，说明该物质的运输方式是自由扩散，因此该物质不应为葡萄糖，A正确；如某物质跨膜运输的速度可用图2与3表示，说明该物质的运输方式是协助扩散，则该物质可能是葡萄糖进入红细胞，B正确；限制图中A、C两点的运输速度的主要因素分别是物质浓度和O2浓度，B、D两点的限制因素都是载体的数量，C正确；图4的曲线的起点不能从坐标系的原点开始，因为无氧呼吸也能提供能量，D错误。故选D。
解题技巧
1．物质跨膜运输方式的比较
小分子物质 大分子物质
比较项目 自由扩散 协助扩散 主动运输 胞吞 胞吐
运输方向 顺浓度梯度 顺浓度梯度 逆浓度梯度 无
转运蛋白 不需要 需要 需要 无
能量 不消耗 不消耗 消耗 消耗
举例 水、CO2、O2、甘油、乙醇、苯 水分子借助水通道蛋白进出细胞、红细胞吸收葡萄糖 小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖 吞噬细胞吞噬病菌 分泌蛋白的分泌
2．物质浓度差对物质运输速率的影响（主要影响自由扩散和协助扩散）
自由扩散中，浓度差越大，物质运输速率越大；协助扩散中，浓度差达到一定程度后运输速率不再继续增大的原因是受载体数量的限制。
3．氧气浓度及呼吸作用强度对物质运输速率的影响（主要影响主动运输和胞吞、胞吐）
（1）由于自由扩散和协助扩散不需要消耗细胞代谢产生的能量，因此其运输与速率氧气浓度及呼吸作用强度无关；
（2）有氧呼吸和无氧呼吸都可为主动运输提供能量，因此，氧气浓度为0时，可由无氧呼吸为其提供能量，故图B曲线的起点不在原点；
（3）如果是哺乳动物成熟红细胞，图A也可以表示某物质的主动运输速率与氧气浓度的关系。
4．温度对物质跨膜运输的影响
同类题练习
1．（2020·辽宁沈阳·模拟预测）研究人员以胡萝卜为材料，探究其在不同的氧气含量下从硝酸钾溶液中吸收K+和NO 3的情况，绘制曲线如下图，据图分析，影响A、B两点和B、C两点吸收量不同的因素分别是（ ）
A．载体数量、离子浓度 B．氧气含量、离子浓度
C．载体种类、能量 D．氧气含量、载体数量
2．（2021·甘肃省庄浪县第一中学·模拟预测）若对离体的心肌细胞施用某种毒素，可使心肌细胞对Ca2+吸收量明显减少，而对K+吸收则不受影响。这种毒素的作用是（ ）
A．抑制呼吸酶的活性 B．抑制Ca2+载体的活性
C．改变了线粒体的结构 D．改变了细胞膜两侧的Ca2+浓度
3．（2020·黑龙江·哈尔滨三中模拟预测）离体培养的某动物细胞，研究者探究甲、乙、丙三种物质的运输方式。图中反映的是实验一：三种物质的运输速率与浓度的关系；实验二：改变培养液中O2浓度，发现甲、乙的运输速率没有变化，而丙物质会受影响。下列关于这三种物质的说法，正确的是（ ）
A．甲可能是协助扩散，乙可能是主动运输
B．乙不可能是水，丙可能是K+
C．丙可能是氨基酸，运输时一般需要能量
D．如果培养液不含O2，则细胞停止吸收这三种物质
4．（2021·陕西省洛南中学·二模）如图甲曲线a、b表示物质跨膜运输的两种方式，图乙表示大分子物质进行胞吞和胞吐的过程。下列叙述错误的是（ ）
A．图甲中的a方式运输的物质可能是O2、甘油和酒精等
B．图甲b曲线所示方式和图乙过程均需要消耗能量
C．图甲中b曲线达到最大转运速率后的限制因素可能是转运蛋白的数量
D．图乙过程的顺利进行依赖于细胞膜具有一定的流动性
5．（2022·江苏·模拟预测）图1为氨基酸和Na＋进出肾小管上皮细胞的示意图，图2表示甲、乙两种小分子物质在细胞内外的浓度情况。下列相关叙述错误的是（ ）
A．图1中氨基酸运出肾小管上皮细胞的方式属于被动运输
B．使用呼吸抑制剂不会影响肾小管上皮细胞将氨基酸运进细胞
C．图2中的甲可代表图1中的Na＋，进出均需要转运蛋白
D．图2中的乙可代表图1中的氨基酸，进出均需要转运蛋白
6．（2022·吉林吉林·模拟预测）为研究植物根尖吸收钾离子机制，研究人员利用氰化物（剧毒，抑制[H]与O2的结合）进行相关实验。相关分析不正确的是（ ）
A．根尖细胞吸收蒸馏水的方式是被动运输
B．根尖细胞吸收K+的方式是主动运输
C．乙中4h后吸收K+的能量可能来自于无氧呼吸
D．实验乙加入氰化物后，细胞对氧气的吸收速率不变
7．（2021·黑龙江省哈尔滨市·模拟题）下图曲线反映了人体某细胞膜转运葡萄糖的相关情况。实线为仅有葡萄糖条件，虚线为同时存在一定浓度半乳糖的情况，据图分析，下列说法正确的是（ ）
A．细胞膜对半乳糖有转运功能
B．半乳糖对葡萄糖的转运有抑制作用
C．增加半乳糖浓度会促进了葡萄糖的转运
D．葡萄糖的转运速率随葡萄糖浓度的升高持续增大
8．（2022·北京市市辖区·模拟题）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度明显降低，甲、乙两组中待转运的物质是（ ）
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
9．（2021·河北省·模拟题）人体细胞膜上存在一种蛋白质离子通道，在膜电位发生变化时，蛋白质通道的闸门开启或关闭，完成无机盐离子进出细胞的运输。如图所示为物质进出细胞的三种途径，下列说法不正确的是（ ）
A．①②过程需要的离子通道需要内质网和高尔基体的加工
B．影响途径①的因素主要有物质的浓度差以及载体数量
C．温度会影响图中途径①②③的物质运输速率
D．甲物质是ATP，可为途径②和③提供能量
10．（2021·河南·鹤壁高中模拟预测）如图一是生物膜的流动镶嵌模型及物质跨膜运输示意图，其中离子通道是一种通道蛋白，是横跨细胞膜的亲水性通道，允许适当大小的离子顺浓度梯度通过，①②③④代表不同的运输方式。图二表示物质通过膜的运输速率（纵坐标）随环境中O2浓度的变化。请仔细观察图示并回答有关问题。
（1）图中甲代表_____；细胞膜从功能上来说，它是一层_____膜。
（2）鲨鱼体内能积累大量的盐，盐分过高时就要及时将多余的盐分排出体外，经研究，鲨鱼体内多余的盐分是经②途径排出的，那么其跨膜运输的方式是____________。
（3）图二代表的物质运输方式与图一中的_____（填序号）一致。图中曲线出现BC段的主要原因是__________________________________________________________。
（4）柽柳是泌盐植物，其叶子和嫩枝可以将植物体内的盐分排出，是强耐盐植物。为探究柽柳从土壤中吸收盐分的方式是主动运输还是被动运输，设计了如下实验。
①实验步骤：
a．取甲、乙两组生长发育基本相同的柽柳幼苗植株，放入适宜浓度的含有Ca2+、K+、C6H12O6的溶液中进行培养。
b．甲组给予正常的呼吸条件，乙组___________________。
c．_______________________________________________________________________。
②实验结果及结论：
结果 结论
乙组吸收速率明显小于甲组吸收速率
柽柳从土壤中吸收盐分的方式是被动运输
同类题练习参考答案
1．D 【解析】题图分析，A、B两点表示不同氧气浓度下吸收NO 3的量，则载体相同，影响因素是能量；B、C两点表示在同一氧浓度下吸收K+和NO 3的量，则能量相同，影响因素是载体。无机盐离子的吸收是主动运输，与载体和能量有关，据图可知：A、B两点在同一曲线（吸收NO 3）上，载体数量相同，因变量是氧浓度，A点大于B，A点有氧呼吸较强，提供能量较多，则主动运输吸收的NO 3较多；而B、C两点对应的氧浓度一样，说明有氧呼吸提供的能量一样，不同的是B所在的曲线NO- 3载体数量多于A所在曲线K+载体数量，即D正确。故选D。
2．B 【解析】主动运输需要2个条件：一是需要能量，二是需要载体；由于钙离子和钾离子的运输方式都是主动运输，而对心肌细胞施用某种毒素，可使心肌细胞对Ca2+吸收量明显减少，而对K+的吸收则不受影响，这说明没有影响到能量，影响的是钙离子的载体。如果抑制呼吸酶的活性，则钾离子的吸收也受影响，A错误；由于载体具有专一性，对Ca2+吸收量明显减少，而对K+的吸收则不受影响，说明抑制了Ca2+载体的活动，B正确；改变了线粒体的结构，会影响呼吸作用，则钾离子的吸收也受影响，C错误；改变了细胞膜两侧的Ca2+浓度对主动运输的影响不大，D错误。故选B。
3．C 【解析】甲和乙的运输速率在本实验中只受浓度影响，甲的运输速率随着浓度差增大一直增大，无饱和现象，所以甲可能是自由扩散，乙可能是协助扩散；丙的运输速率受氧气浓度影响，即受能量因素影响，所以丙的运输方式为主动运输。由此可知，甲和乙的运输速率在本实验中只受浓度影响，甲的运输速率随着浓度差增大一直增大，无饱和现象，所以甲可能是自由扩散，乙可能是协助扩散，A错误；水的运输方式可以是自由扩散或协助扩散，所以乙可能是水，K+的跨膜运输可以是主动运输，可能是曲线丙，B错误；氨基酸的跨膜运输为主动运输，如曲线丙，运输时一般需要ATP供能，C正确；由选项A可知，甲和乙的运输方式是被动运输，不需要消耗能量，培养液不含O2，不影响甲和乙的运输方式，而物质丙的运输方式为主动运输，需要载体和能量，如果培养液不含O2，细胞通过无氧呼吸为吸收丙提供能量，D错误。故选C。
4．B 【解析】分析曲线甲图：方式a只与浓度有关，且与浓度呈正相关，属于自由扩散；方式b除了与浓度相关外，还与载体数量有关，属于协助扩散或主动运输。分析图乙：图乙是对胞吐和胞吞的过程的考查，分析题图可知，a是细胞的胞吞过程，b是细胞的胞吐过程，不论是细胞的胞吞还是胞吐都伴随着细胞膜的变化和具膜小泡的形成，因此胞吐与胞吞的结构基础是膜的流动性。分析曲线甲图：方式a只与浓度有关，且与浓度呈正相关，属于自由扩散，可能是O2、甘油和酒精等，A正确；方式b除了与浓度相关外，还与载体数量有关，属于协助扩散或主动运输，协助扩散不需要消耗能量，主动运输需要消耗能量，胞吞和胞吐是耗能过程，需要细胞内部提供能量，B错误；甲图中方式b除了与浓度相关外，还与载体数量有关，其最大转运速率与载体蛋白数量有关，b曲线达到最大转运速率后的限制因素可能是转运蛋白的数量，C正确；乙图中的胞吞和胞吐过程通过膜融合完成，说明细胞膜具有一定的流动性，D正确。故选B。
5．B 【解析】据图可知，肾小管上皮细胞将氨基酸排出到组织液，是顺浓度梯度运输，需要载体协助，是协助扩散，即属于被动运输，A正确；肾小管上皮细胞从肾小管吸收氨基酸是从低浓度向高浓度运输，是逆浓度梯度运输，因此是主动运输，需要消耗钠离子在细胞内外浓度差而形成的势能，不需要呼吸作用提供能量，但是钠离子在细胞内外浓度差的维持依靠钠离子的主动运输，其需要消耗呼吸作用合成的ATP，故使用呼吸抑制剂会影响肾小管上皮细胞将氨基酸运进细胞，B错误；图2中的甲物质细胞内的浓度低于细胞外，图1中Na+在细胞内的浓度低于细胞外，故图2中的甲可代表图1中的Na+，钠离子进入细胞的方式是协助扩散，钠离子运出细胞的方式是主动运输，两种运输方式都需要转运蛋白协助，C正确；图2中的乙物质细胞内的浓度高于细胞外，图1中氨基酸在细胞内的浓度高于细胞外，氨基酸进入细胞的方式是主动运输，氨基酸运出细胞的方式是协助扩散，两种运输方式都需要转运蛋白协助，D正确。故选B。
6．D 【解析】分析甲图：细胞置于蒸馏水中时，氧气的消耗速率不变，当加入KCl后，氧气消耗速率先逐渐升高后又逐渐降低。分析乙图：在加入氰化物之前，钾离子的吸收速率不变，加入氰化物之后，钾离子的吸收速率逐渐降低，最后保持相对稳定。分析甲图可知，细胞置于蒸馏水中时，氧气的消耗速率不变，说明根尖细胞吸收蒸馏水不消耗能量，属于被动运输，A正确；由实验甲可知，加入KCl后，氧气的消耗速率增加，说明植物根尖细胞吸收K+需要消耗能量，属于主动运输，B正确；实验乙中4h后组织细胞吸收K+的速率不再降低，说明此时细胞已经不能利用氧，其吸收K+的能量可能来自于无氧呼吸，C正确；氰化物能抑制[H]与O2的结合，因此实验乙加入氰化物后，细胞对氧气的吸收速率减慢，D错误。故选D。
7．B 【解析】曲线分析：仅有葡萄糖条件，随着葡萄糖浓度的升高，葡萄糖的转运速率逐渐升高,当到达一定浓度后，速率保持不变；而葡萄糖和一定浓度的半乳糖同时存在时，葡萄糖的转运速率随着葡萄糖浓度而升高，但同样浓度下低于葡萄糖转运速率，说明半乳糖的存在抑制了葡萄糖的转运。图中纵坐标是葡萄糖转运速率，没有半乳糖的转运速率，无法判断细胞膜对半乳糖的转运功能，A错误；BC、两条曲线相比可知，同样浓度下，增加半乳糖，其葡萄糖转运速率更小，说明增加半乳糖浓度会抑制了葡萄糖的转运，B正确，C错误；由曲线走势可知，随着葡萄糖浓度的升高，葡萄糖的转运速率逐渐升高，当到达一定浓度后，速率保持不变，D错误；故选B。
8．A 【解析】根据题意分析，甲组加入细胞呼吸抑制剂，抑制细胞呼吸，能量供应发生障碍；乙组加入载体蛋白抑制剂，抑制了载体蛋白的功能；丙组不做处理，作为对照。与丙组相比，甲组的物质转运速度明显降低，说明能量供应影响了物质的运输，该物质的跨膜运输方式为主动运输；乙组的物质转运速度明显降低，说明载体蛋白影响了物质的运输，该物质的运输需要载体蛋白，运输方式为协助扩散或主动运输。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。故选A。
9．D 【解析】分析题图：途径①指的是葡萄糖在载体的协助下，顺浓度梯度进入细胞，属于协助扩散，不耗能；途径②是Ca2+顺浓度梯度进入细胞，属于协助扩散，不耗能；途径③是物质通过胞吐作用出细胞，需要消耗能量，依赖于细胞膜的流动性实现。①②过程需要的离子通道（蛋白质）需要内质网和高尔基体的加工，A正确；据图分析，途径①指的是葡萄糖在载体的协助下，顺浓度梯度进入细胞，所以影响途径①的因素主要有物质的浓度差以及载体数量，B正确；温度会影响细胞膜的流动性，因此温度对物质进出细胞方式中途径①②③的速率都有影响，C正确；根据以上分析可知，图中途径②Ca2+顺浓度梯度进入细胞，属于协助扩散，不需要消耗ATP，D错误。故选：D。
10．（1）磷脂双分子层；选择透过性
（2）协助扩散
（3）④；载体蛋白的数量是有限的
（4）①完全抑制呼吸；一段时间后测定两组植株根系对Ca2+、K+、C6H12O6的吸收速率；
②柽柳从土壤中吸收盐分的方式是主动运输；
两组植株对Ca2+、K+、C6H12O6的吸收速率相同
【解析】（1）识图分析可知，图一中甲是组成生物膜的磷脂双分子层，乙是蛋白质，细胞膜从功能上来说是一层选择透过性膜。
（2）鲨鱼体内多余的盐分是经②途径排出的，那么其跨膜运输的方式是协助扩散，因为据图知其运输过程需要蛋白质，但不需要能量。
（3）图二的运输方式中需要能量，表示主动运输；与图一中④的代表的方式一致。图中曲线出现BC段氧气浓度增加，物质跨膜运输速率不再增加的主要原因是细胞膜上的载体蛋白数量有限。
（4）①根据实验目的，主动运输和被动运输的区别是否需要ATP，故ATP（细胞呼吸条件）为自变量，吸收速率为因变量。故甲组给予正常的呼吸条件，乙组抑制细胞呼吸。c．一段时间后测定两组植株根系对Ca2+、Na+、C6H12O6的吸收速率。②若两组植株对Ca2+、Na+、C6H12O6的吸收速率相同，说明都不需要ATP，为被动运输。若两组植株对Ca2+、Na+、C6H12O6的吸收速率表现为甲组明显大于乙组，则说明需要ATP，为主动运输。
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