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练习4　物质出入细胞的方式及影响因素
1.[2023全国甲]物质输入和输出细胞都需要经过细胞膜。下列有关人体内物质跨膜运输的叙述，正确的是（　）
A.乙醇是有机物，不能通过自由扩散方式跨膜进入细胞
B.血浆中的K＋进入红细胞时需要载体蛋白并消耗ATP
C.抗体在浆细胞内合成时消耗能量，其分泌过程不耗能
D.葡萄糖可通过主动运输但不能通过协助扩散进入细胞
2.[2023浙江1月]缬氨霉素是一种脂溶性抗生素，可结合在微生物的细胞膜上，将K＋运输到细胞外（如图所示），降低细胞内外的K＋浓度差，使微生物无法维持细胞内离子的正常浓度而死亡。下列叙述正确的是（　）
A.缬氨霉素顺浓度梯度运输K＋到膜外
B.缬氨霉素为运输K＋提供ATP
C.缬氨霉素运输K＋与质膜的结构无关
D.缬氨霉素可致噬菌体失去侵染能力
3.[高考组合，4分]（1）[2021全国甲，T29（3）]细胞外的K＋可以通过载体蛋白逆浓度梯度进入植物的根细胞。在有呼吸抑制剂的条件下，根细胞对K＋的吸收速率降低，原因是　 　。
（2）[2022海南，T16（5）]植物根细胞借助细胞膜上的转运蛋白逆浓度梯度吸收磷酸盐，不同温度下吸收速率的变化趋势如图。与25 ℃相比，4 ℃条件下磷酸盐吸收速率低的主要原因是　 　。
4.[2022全国乙节选，4分]农业生产中，农作物生长所需的氮素可以N的形式由根系从土壤中吸收。一定时间内作物甲和作物乙的根细胞吸收N的速率与O2浓度的关系如图所示。回答下列问题。
（1）O2浓度大于a时作物乙吸收N的速率不再增加，推测其原因是　 　。
（2）据图可知，在农业生产中，为促进农作物根对N的吸收利用，可以采取的措施是　
　（答出1点即可）。
5.为探究某泌盐植物的泌盐方式是主动运输还是被动运输，某兴趣小组设计了甲（实验组）、乙（对照组）两组实验，一段时间后测定植物泌盐量。下列叙述错误的是（　）
A.甲、乙两组应选择生长状况相似的植物为实验材料
B.乙组叶肉细胞正常呼吸，甲组施用细胞呼吸抑制剂
C.若测得甲、乙泌盐量相同，则泌盐方式为自由扩散
D.若测得甲组植物的泌盐量小于乙组，则泌盐方式为主动运输
6.科学家在研究Na＋通过细胞膜（只考虑Na＋由细胞内通过细胞膜到细胞外的情况）的运输方式时做了如下实验：向枪乌贼的神经细胞内注入微量的24Na＋，在不同的条件下，分别检测神经细胞周围溶液中的24Na＋。实验方法和现象如表所示。
组别 实验方法 观察到的现象
1 向枪乌贼的神经细胞内注入微量的24Na＋ — — 神经细胞周围溶液中出现24Na＋
2 向枪乌贼的神经细胞内注入微量的24Na＋ 加入甲 药物 — 神经细胞周围溶液中没有出现24Na＋
3 向枪乌贼的神经细胞内注入微量的24Na＋ 加入甲 药物 加入 ATP 神经细胞周围溶液中出现24Na＋
4 向枪乌贼的神经细胞内注入微量的24Na＋ 加入乙 药物 加入 ATP 神经细胞周围溶液中没有出现24Na＋
（1）由实验1中观察到的现象可知，神经细胞周围溶液中的24Na＋来源于　 　。
（2）由实验2、3及其现象可知，24Na＋穿过神经细胞的细胞膜需要　 　，据此可判断24Na＋通过神经细胞细胞膜的运输方式是　 　。
（3）实验4中加入乙药物后，除表中现象外，细胞的其他生命活动没有受到影响，乙药物最可能是抑制了　 　的作用。
7.[2023山东]溶酶体膜上的H＋载体蛋白和 Cl－/H＋转运蛋白都能运输H＋，溶酶体内H＋浓度由H＋载体蛋白维持，Cl－/H＋转运蛋白在H＋浓度梯度驱动下，运出H＋的同时把Cl－逆浓度梯度运入溶酶体。Cl－/ H＋转运蛋白缺失突变体的细胞中，因 Cl－转运受阻导致溶酶体内的吞噬物积累，严重时可导致溶酶体破裂。下列说法错误的是（　）
A.H＋进入溶酶体的方式属于主动运输
B.H＋载体蛋白失活可引起溶酶体内的吞噬物积累
C.该突变体的细胞中损伤和衰老的细胞器无法得到及时清除
D.溶酶体破裂后，释放到细胞质基质中的水解酶活性增强
8.[2024重庆南开中学一测]如图为利用细菌视紫红质（一种能捕捉光能的膜蛋白）、ATP合成酶和脂质体构建的一种人工合成脂质体。在黑暗和光照条件下检测有无H＋跨膜运输及ATP的产生，结果如图所示。下列分析正确的是（　）
A.视紫红质是一种H＋通道蛋白
B.ATP合成酶抑制剂可以抑制视紫红质对H＋的运输
C.用线粒体内膜上的呼吸酶代替视紫红质，可在同样条件下进行该实验
D.该脂质体合成ATP的过程中，能量的转化形式：光能→H＋电化学势能→ATP中的化学能
9.[高考组合，9分]回答下列关于通道蛋白和载体蛋白的问题：
（1）[2022海南，T16（2）]细胞膜上的水通道蛋白是水分子进出细胞的重要通道，水分子借助水通道蛋白进出细胞的方式属于　 　。
（2）[2022海南，T16（3）]细胞膜上的H＋－ATP酶是一种转运H＋的载体蛋白，能催化ATP水解，利用ATP水解释放的能量将H＋泵出细胞，导致细胞外的pH　 　；此过程中，H＋－ATP酶作为载体蛋白在转运H＋时发生的变化是　 　。
（3）[2021全国甲，T29（2）]细胞外的K＋能够通过离子通道进入植物的根细胞。离子通道是由　 　复合物构成的，其运输的特点是　 　（答出1点即可）。
10.[2023湖南，不定项]盐碱化是农业生产的主要障碍之一。植物可通过质膜H＋泵把Na＋排出细胞，也可通过液泡膜H＋泵和液泡膜NHX载体把Na＋转入液泡内，以维持细胞质基质Na＋稳态。下图是NaCl处理模拟盐胁迫，矾酸钠（质膜H＋泵的专一抑制剂）和甘氨酸甜菜碱（GB）影响玉米Na＋的转运和相关载体活性的结果。下列叙述正确的是（　）
A.溶质的跨膜转运都会引起细胞膜两侧渗透压的变化
B.GB可能通过调控质膜H＋泵活性增强Na＋外排，从而减少细胞内Na＋的积累
C.GB引起盐胁迫下液泡中Na＋浓度的显著变化，与液泡膜H＋泵活性有关
D.盐胁迫下细胞质基质Na＋排出细胞或转入液泡都能增强植物的耐盐性
11.[2024武威模拟]下列物质进出细胞的实例中，不需要载体蛋白协助，但需要消耗能量的是（　）
A.人体成熟红细胞从血浆中吸收葡萄糖
B.肾小管上皮细胞吸收K＋
C.叶绿体中的氧气进入线粒体
D.胰岛B细胞分泌胰岛素
12.[2024福州一中模拟]大分子物质可以通过胞吞、胞吐的方式进出细胞，下列说法错误的是（　）
A.该过程不需要与膜上蛋白质结合
B.该过程伴随细胞膜的更新
C.胞吞形成的囊泡可被溶酶体降解
D.该过程需要代谢提供能量
13.[2024仙桃模拟]材料1：研究发现水通过肾小管的速度大大超过了水穿过人工膜（只由磷脂双分子层构成）的速度，蛋白A在肾小管细胞膜中含量丰富。
材料2：科学家将蛋白A结合到由人工膜构成的脂质体上，将其置于低浓度外界溶液中，脂质体迅速膨胀至破裂。
材料3：科学家把蛋白A基因导入非洲爪蟾的卵母细胞使细胞膜上也具有了蛋白A，置于低浓度的外界溶液中，非洲爪蟾卵母细胞也会迅速膨胀。
阅读材料，下列说法错误的是（　）
A.材料1说明水分子进出细胞存在除自由扩散之外的方式
B.材料2导入蛋白A的脂质体通过主动运输吸收水分
C.上述3个材料表明蛋白A是水分子进出细胞的通道蛋白
D.不同组织细胞膜上通道蛋白的种类和数量一般不同
14.[2023福州质检]囊性纤维化患者支气管被异常的黏液堵塞，常于幼年时死于肺部感染，相关机理如图所示。下列叙述错误的是（　）
A.图中Cl－的运输方式为主动运输
B.CFTR蛋白异常关闭，影响H2O向外扩散
C.CFTR蛋白转运Cl－过程中自身的构象发生改变
D.CFTR蛋白转运Cl－过程中形成与之适配的通道
15.[2023广东六校第一次联考]如图为物质a进入细胞的示意图（图中“●”表示物质a）。据图判断，下列叙述错误的是（　）
A.X与物质a结合后不会产生自身构象的改变
B.物质a进入细胞的方式是协助扩散
C.物质a的运输速率受细胞膜上X数量的限制
D.X表示载体蛋白
16.[2023河南联考]Na＋跨膜运输会使细胞内pH发生改变，引起紫色洋葱鳞片叶表皮细胞花青素颜色由浅紫色逐渐变为深蓝色。加入细胞呼吸抑制剂后，颜色的改变过程减缓。根据以上信息，判断下列分析错误的是（　）
A.花青素颜色不同时，细胞液的pH不同
B.Na＋的跨膜运输需要膜载体蛋白的协助
C.Na＋浓度是限制其跨膜运输速率的主要因素
D.Na＋的跨膜运输方式是主动运输，会消耗ATP
17.[2023武汉调研]细胞质酸化是植物面临的生存威胁之一。液泡可对细胞内的pH起调节作用，这与液泡膜上的质子泵（H＋载体蛋白）密切相关，质子泵利用ATP水解产生的能量将H＋泵入液泡，以维持细胞质pH稳定（如图所示）。下列叙述错误的是（　）
A.质子泵也是一种能催化ATP水解的酶
B.质子泵转运H＋的过程属于主动运输
C.细胞外环境、细胞质基质、液泡液三者中，pH最大的是液泡液
D.细胞膜上的质子泵也有助于缓解细胞质酸化
18.[2023河南名校联考]如图是某种小分子物质进入细胞时运输速率与O2浓度的关系曲线，其他环境因素都是适宜的。下列有关叙述正确的是（　）
A.该物质进入细胞不需要载体蛋白协助
B.该曲线可表示O2进入组织细胞的运输速率和O2浓度的关系
C.A点时运输速率低是由于没有能量提供
D.BC段限制运输速率的因素是细胞膜上转运该物质的载体蛋白的数量
19.[2023南京六校联考]如图所示，载体蛋白1和载体蛋白2依赖于细胞膜两侧的Na＋浓度差完成相应物质的逆浓度梯度运输。下列叙述正确的是（　）
A.图中所示过程充分体现了细胞膜具有流动性
B.图中细胞对C6H12O6的吸收方式属于协助扩散
C.图中Na＋－K＋泵只具有转运物质的功能，不具有催化功能
D.图中上面是胞外，下面是胞内，胞外pH低于胞内pH
20.[2023四省名校联考]丽藻是一种水生植物，其细胞液与它生活的池水中多种离子的浓度比如表所示。下列说法错误的是（　）
离子 K＋ Cl－ Na＋ S
细胞液浓度/池水浓度 1 065 100 46 25
A.丽藻细胞对以上离子的吸收方式均为主动运输
B.丽藻细胞对以上离子的吸收速率会受环境温度影响
C.丽藻细胞对以上离子的吸收与细胞膜的流动性无关，但与细胞膜的选择透过性有关
D.无氧条件下，丽藻细胞对以上离子的吸收速率也不会为0
21.物质跨膜运输的方式与物质特点以及细胞膜的结构有关。
（1）主动运输作为一种重要的跨膜运输方式，可以按照生命活动所需吸收营养物质，排出代谢废物。离子或分子与载体蛋白结合后，在细胞内化学反应释放的能量推动下，载体蛋白的空间结构　 　（填“发生”或“不发生”）变化，将它所结合的离子或分子从细胞膜一侧转运到另一侧并释放出来。与被动运输相比，主动运输的特点是　 　。
（2）HgCl2是一种可以影响ATP水解的细胞代谢抑制剂，为探究主动运输是否需要能量，科研工作者设计了图1所示装置进行实验，实验结果如图2所示。
图1
图2
①根据实验结果推断科研人员在实验前后需测定　 　。
②比较乙组和甲组的结果，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　 　。
22.研究发现，水分子存在两种跨膜运输机制：一种是自由扩散，另一种是通过水通道蛋白的协助扩散。某兴趣小组为探究肾小管上皮细胞的吸水方式，进行了如下实验。
步骤 相关操作
① 实验分组： 甲组：肾小管上皮细胞＋生理盐水配制的HgCl2溶液 乙组：肾小管上皮细胞＋X
② 将甲、乙两组制成装片，　　　　　　，显微镜观察
③ 统计一段时间内细胞破裂的数目
注：Hg2＋能显著抑制水通道蛋白的活性。
回答下列问题：
（1）自由扩散与协助扩散的共同点有　 　（答出两点）。
（2）该实验选择肾小管上皮细胞作为实验材料的原因是　 　。步骤①中“X”应为　 　。步骤②中横线处的具体操作是　 　。
（3）实验结果及结论分析：
若甲组和乙组破裂的细胞数目基本相同，说明　 　；若甲组破裂的细胞数目明显少于乙组，说明　 　。
23.现有两瓶质量分数均为30％的葡萄糖溶液和蔗糖溶液。已知葡萄糖分子可以透过半透膜，蔗糖分子不能透过。请回答以下问题：
图1
图2
（1）有同学把体积相同的葡萄糖溶液与蔗糖溶液用半透膜隔开（如图1所示），在一段时间内，乙液面的变化情况是　 　，最后乙液面　 　（填“高于”“低于”或“等于”）甲液面。
（2）如图2是生物膜的流动镶嵌模型及物质跨膜运输示意图，其中①②③④代表物质运输方式。鲨鱼体内能积累大量的盐分，盐分过高时就要及时将多余的排出体外，且该过程不消耗能量，其跨膜运输的方式是　 　（填序号）；自由扩散是指　 　。
（3）蟾蜍心肌细胞吸收 Ca2＋、K＋的方式是　 　（填序号）。若用呼吸作用抑制剂处理心肌细胞，则图2中不会受到显著影响的运输方式是　 　（填序号）。
若对蟾蜍的离体心脏施加某种毒素后Ca2＋吸收明显减少，但K＋的吸收不受影响，最可能的原因是该毒素抑制了转运Ca2＋的　 　的活性。
解析版
1.[2023全国甲]物质输入和输出细胞都需要经过细胞膜。下列有关人体内物质跨膜运输的叙述，正确的是（ B　）
A.乙醇是有机物，不能通过自由扩散方式跨膜进入细胞
B.血浆中的K＋进入红细胞时需要载体蛋白并消耗ATP
C.抗体在浆细胞内合成时消耗能量，其分泌过程不耗能
D.葡萄糖可通过主动运输但不能通过协助扩散进入细胞
解析　乙醇属于有机小分子，可以通过自由扩散方式跨膜进入细胞，A错误；血浆中的K＋进入红细胞的方式属于主动运输，需要载体蛋白并消耗能量，B正确；抗体在浆细胞内合成时消耗能量，分泌到细胞外的过程也消耗能量，C错误；葡萄糖可通过协助扩散进入细胞，如葡萄糖能通过协助扩散进入红细胞，D错误。
2.[2023浙江1月]缬氨霉素是一种脂溶性抗生素，可结合在微生物的细胞膜上，将K＋运输到细胞外（如图所示），降低细胞内外的K＋浓度差，使微生物无法维持细胞内离子的正常浓度而死亡。下列叙述正确的是（ A　）
A.缬氨霉素顺浓度梯度运输K＋到膜外
B.缬氨霉素为运输K＋提供ATP
C.缬氨霉素运输K＋与质膜的结构无关
D.缬氨霉素可致噬菌体失去侵染能力
解析　细胞内的K＋浓度高于细胞外的，因此K＋被缬氨霉素运输到细胞外属于顺浓度梯度运输，A正确；K＋被缬氨霉素运输到细胞外的过程不需要消耗能量，B错误；缬氨霉素是一种脂溶性抗生素，与K＋结合后可以穿过磷脂双分子层，因此缬氨霉素运输K＋与质膜的结构有关，C错误；噬菌体是病毒，没有细胞结构，因此缬氨霉素对噬菌体不起作用，D错误。
3.[高考组合，4分]（1）[2021全国甲，T29（3）]细胞外的K＋可以通过载体蛋白逆浓度梯度进入植物的根细胞。在有呼吸抑制剂的条件下，根细胞对K＋的吸收速率降低，原因是　根细胞吸收K＋的方式为主动运输，呼吸抑制剂使细胞呼吸产生的能量减少　。
（2）[2022海南，T16（5）]植物根细胞借助细胞膜上的转运蛋白逆浓度梯度吸收磷酸盐，不同温度下吸收速率的变化趋势如图。与25 ℃相比，4 ℃条件下磷酸盐吸收速率低的主要原因是　温度降低使细胞内与呼吸作用有关的酶的活性降低，呼吸速率减慢，为主动运输提供的能量减少　。
解析　（1）由细胞外的K＋可以通过载体蛋白逆浓度梯度进入植物的根细胞可判断，根细胞吸收K＋的方式为主动运输，该方式不仅需要载体蛋白，还需要消耗能量。在有呼吸抑制剂的条件下，细胞呼吸受抑制，提供的能量减少，因此，根细胞对K＋的吸收速率降低。（2）植物根细胞吸收磷酸盐的方式为主动运输，主动运输需要载体蛋白协助，需要消耗能量。与25 ℃相比，4 ℃条件下，与呼吸作用有关的酶的活性降低，细胞呼吸速率减慢，为主动运输提供的能量减少，从而使根细胞吸收磷酸盐的速率下降。
4.[2022全国乙节选，4分]农业生产中，农作物生长所需的氮素可以N的形式由根系从土壤中吸收。一定时间内作物甲和作物乙的根细胞吸收N的速率与O2浓度的关系如图所示。回答下列问题。
（1）O2浓度大于a时作物乙吸收N的速率不再增加，推测其原因是　（作物乙根细胞的）细胞膜上运输N的载体蛋白的数量有限　。
（2）据图可知，在农业生产中，为促进农作物根对N的吸收利用，可以采取的措施是　中耕松土（或促进根系进行有氧呼吸等）　（答出1点即可）。
解析　（1）根细胞吸收N的运输方式为主动运输，需要载体蛋白的协助，并且需要消耗能量，当O2浓度大于a时，作物乙吸收N的速率不再增加，其原因是载体蛋白的数量有限。（2）农田适时松土有利于根系的有氧呼吸，而农作物根细胞对N的吸收方式为主动运输，根系的有氧呼吸增强有利于主动运输所需能量的供应。
5.为探究某泌盐植物的泌盐方式是主动运输还是被动运输，某兴趣小组设计了甲（实验组）、乙（对照组）两组实验，一段时间后测定植物泌盐量。下列叙述错误的是（ C　）
A.甲、乙两组应选择生长状况相似的植物为实验材料
B.乙组叶肉细胞正常呼吸，甲组施用细胞呼吸抑制剂
C.若测得甲、乙泌盐量相同，则泌盐方式为自由扩散
D.若测得甲组植物的泌盐量小于乙组，则泌盐方式为主动运输
解析　该实验中实验材料为无关变量，因此甲、乙两组应选择生长状况相似的植物为实验材料，A正确。乙组为对照组，不进行处理；甲组为实验组，需进行处理。被动运输和主动运输的主要区别在于后者需要消耗能量，因此乙组细胞正常呼吸，甲组施用细胞呼吸抑制剂，因为细胞呼吸抑制剂能使主动运输速率受影响，但不影响被动运输速率，B正确。若甲、乙泌盐量相同，则泌盐方式为被动运输，但不能区分是自由扩散还是协助扩散，C错误。若测得甲组植物的泌盐量小于乙组，说明植物泌盐过程需要能量的供应，则泌盐方式为主动运输，D正确。
6.科学家在研究Na＋通过细胞膜（只考虑Na＋由细胞内通过细胞膜到细胞外的情况）的运输方式时做了如下实验：向枪乌贼的神经细胞内注入微量的24Na＋，在不同的条件下，分别检测神经细胞周围溶液中的24Na＋。实验方法和现象如表所示。
组别 实验方法 观察到的现象
1 向枪乌贼的神经细胞内注入微量的24Na＋ — — 神经细胞周围溶液中出现24Na＋
2 向枪乌贼的神经细胞内注入微量的24Na＋ 加入甲 药物 — 神经细胞周围溶液中没有出现24Na＋
3 向枪乌贼的神经细胞内注入微量的24Na＋ 加入甲 药物 加入 ATP 神经细胞周围溶液中出现24Na＋
4 向枪乌贼的神经细胞内注入微量的24Na＋ 加入乙 药物 加入 ATP 神经细胞周围溶液中没有出现24Na＋
（1）由实验1中观察到的现象可知，神经细胞周围溶液中的24Na＋来源于　神经细胞　。
（2）由实验2、3及其现象可知，24Na＋穿过神经细胞的细胞膜需要　消耗能量　，据此可判断24Na＋通过神经细胞细胞膜的运输方式是　主动运输　。
（3）实验4中加入乙药物后，除表中现象外，细胞的其他生命活动没有受到影响，乙药物最可能是抑制了　载体蛋白　的作用。
解析　（1）由实验1中观察到的现象可知，神经细胞周围溶液中的24Na＋来源于神经细胞。（2）由实验2、3及其现象可知，实验2、3的自变量是是否加入ATP，说明24Na＋穿过神经细胞细胞膜需要消耗能量，运输方式是主动运输。（3）实验4中加入乙药物后，除表中现象外，细胞的其他生命活动没有受到影响，说明乙药物不影响细胞呼吸，乙药物最可能是抑制了载体蛋白的作用。
7.[2023山东]溶酶体膜上的H＋载体蛋白和 Cl－/H＋转运蛋白都能运输H＋，溶酶体内H＋浓度由H＋载体蛋白维持，Cl－/H＋转运蛋白在H＋浓度梯度驱动下，运出H＋的同时把Cl－逆浓度梯度运入溶酶体。Cl－/ H＋转运蛋白缺失突变体的细胞中，因 Cl－转运受阻导致溶酶体内的吞噬物积累，严重时可导致溶酶体破裂。下列说法错误的是（ D　）
A.H＋进入溶酶体的方式属于主动运输
B.H＋载体蛋白失活可引起溶酶体内的吞噬物积累
C.该突变体的细胞中损伤和衰老的细胞器无法得到及时清除
D.溶酶体破裂后，释放到细胞质基质中的水解酶活性增强
解析　由题干信息“溶酶体内H＋浓度由H＋载体蛋白维持，Cl－/H＋转运蛋白在H＋浓度梯度驱动下，运出H＋的同时把Cl－逆浓度梯度运入溶酶体”可知，溶酶体内的H＋浓度高于细胞质基质，H＋进入溶酶体是逆浓度梯度进行的，方式属于主动运输，A正确。H＋载体蛋白失活将无法维持溶酶体内的高H＋浓度，Cl－/H＋转运蛋白则不能将Cl－逆浓度梯度运入溶酶体，进而导致溶酶体内的吞噬物积累，B正确。Cl－/H＋转运蛋白缺失突变体的细胞中无Cl－/H＋转运蛋白，不能将Cl－逆浓度梯度运入溶酶体，进而导致溶酶体内的吞噬物积累，严重时可导致溶酶体破裂，据此推测，该突变体的细胞中损伤和衰老的细胞器无法得到及时清除，C正确。溶酶体中的H＋浓度高于细胞质基质，溶酶体破裂后，溶酶体中的水解酶释放到细胞质基质中，水解酶活性将减弱，D错误。
8.[2024重庆南开中学一测]如图为利用细菌视紫红质（一种能捕捉光能的膜蛋白）、ATP合成酶和脂质体构建的一种人工合成脂质体。在黑暗和光照条件下检测有无H＋跨膜运输及ATP的产生，结果如图所示。下列分析正确的是（ D　）
A.视紫红质是一种H＋通道蛋白
B.ATP合成酶抑制剂可以抑制视紫红质对H＋的运输
C.用线粒体内膜上的呼吸酶代替视紫红质，可在同样条件下进行该实验
D.该脂质体合成ATP的过程中，能量的转化形式：光能→H＋电化学势能→ATP中的化学能
解析　如图所示过程为视紫红质作为载体蛋白利用光能主动运输H＋，在人工合成的脂质体内建立质子梯度，形成的H＋电化学势能驱动ATP合成酶合成ATP，A错误；ATP合成酶抑制剂抑制ATP的合成，而不能抑制视紫红质对H＋的主动运输，B错误；线粒体内膜上的呼吸酶无法利用光能，无法在同样条件下进行该实验，C错误；该脂质体合成ATP的过程中，能量的转化形式为：光能→H＋电化学势能→ATP中的化学能，D正确。
9.[高考组合，9分]回答下列关于通道蛋白和载体蛋白的问题：
（1）[2022海南，T16（2）]细胞膜上的水通道蛋白是水分子进出细胞的重要通道，水分子借助水通道蛋白进出细胞的方式属于　协助扩散（易化扩散）　。
（2）[2022海南，T16（3）]细胞膜上的H＋－ATP酶是一种转运H＋的载体蛋白，能催化ATP水解，利用ATP水解释放的能量将H＋泵出细胞，导致细胞外的pH　下降　；此过程中，H＋－ATP酶作为载体蛋白在转运H＋时发生的变化是　自身构象发生改变（或空间结构发生改变）　。
（3）[2021全国甲，T29（2）]细胞外的K＋能够通过离子通道进入植物的根细胞。离子通道是由　蛋白质　复合物构成的，其运输的特点是　一种离子通道只允许一种或一类离子通过　（答出1点即可）。
10.[2023湖南，不定项]盐碱化是农业生产的主要障碍之一。植物可通过质膜H＋泵把Na＋排出细胞，也可通过液泡膜H＋泵和液泡膜NHX载体把Na＋转入液泡内，以维持细胞质基质Na＋稳态。下图是NaCl处理模拟盐胁迫，矾酸钠（质膜H＋泵的专一抑制剂）和甘氨酸甜菜碱（GB）影响玉米Na＋的转运和相关载体活性的结果。下列叙述正确的是（ BD　）
A.溶质的跨膜转运都会引起细胞膜两侧渗透压的变化
B.GB可能通过调控质膜H＋泵活性增强Na＋外排，从而减少细胞内Na＋的积累
C.GB引起盐胁迫下液泡中Na＋浓度的显著变化，与液泡膜H＋泵活性有关
D.盐胁迫下细胞质基质Na＋排出细胞或转入液泡都能增强植物的耐盐性
解析　细胞膜两侧的渗透压受多种物质的影响，溶质的跨膜转运不一定会引起细胞膜两侧渗透压的变化，A错误。由第一个图可知，在盐胁迫条件下，GB可使外排的净Na＋流量显著升高，在该条件下，用矾酸钠（质膜H＋泵的专一抑制剂）处理后，与NaCl处理相比，NaCl＋GB处理后的净Na＋流量变化不明显，推测GB可能通过调控质膜H＋泵活性增强Na＋外排，从而减少细胞内Na＋积累，B正确。由图可知，在盐胁迫条件下，有、无GB组相比，液泡膜NHX载体活性相差较大，液泡膜H＋泵活性相差不大，推测GB引起盐胁迫下液泡中Na＋浓度的显著变化，与液泡膜H＋泵活性无关，可能与液泡膜NHX载体活性有关，C错误。盐胁迫条件下，细胞质基质中Na＋排出细胞或转入液泡均有助于维持细胞质基质Na＋稳态，可增强植物的耐盐性，D正确。
11.[2024武威模拟]下列物质进出细胞的实例中，不需要载体蛋白协助，但需要消耗能量的是（ D　）
A.人体成熟红细胞从血浆中吸收葡萄糖
B.肾小管上皮细胞吸收K＋
C.叶绿体中的氧气进入线粒体
D.胰岛B细胞分泌胰岛素
解析　人体成熟红细胞吸收葡萄糖的方式为协助扩散，该过程需要载体蛋白协助，但不需要消耗能量，A不符合题意；肾小管上皮细胞吸收K＋的方式为主动运输，该过程需要载体蛋白和能量，B不符合题意；氧气进入线粒体的方式为自由扩散，该过程不需要载体蛋白和能量，C不符合题意；胰岛B细胞分泌胰岛素的方式为胞吐，该过程不需要载体蛋白，但需要消耗能量，D符合题意。
12.[2024福州一中模拟]大分子物质可以通过胞吞、胞吐的方式进出细胞，下列说法错误的是（ A　）
A.该过程不需要与膜上蛋白质结合
B.该过程伴随细胞膜的更新
C.胞吞形成的囊泡可被溶酶体降解
D.该过程需要代谢提供能量
解析　胞吞、胞吐过程需要细胞膜上的蛋白质的识别等作用，需要与膜上的蛋白质结合，A错误；胞吞、胞吐的过程涉及膜的融合过程，该过程中伴随细胞膜的更新，B正确；溶酶体是细胞的“消化车间”，能分解衰老、损伤的细胞器，胞吞形成的囊泡可被溶酶体降解，C正确；胞吞、胞吐的过程需要细胞代谢提供能量，D正确。
13.[2024仙桃模拟]材料1：研究发现水通过肾小管的速度大大超过了水穿过人工膜（只由磷脂双分子层构成）的速度，蛋白A在肾小管细胞膜中含量丰富。
材料2：科学家将蛋白A结合到由人工膜构成的脂质体上，将其置于低浓度外界溶液中，脂质体迅速膨胀至破裂。
材料3：科学家把蛋白A基因导入非洲爪蟾的卵母细胞使细胞膜上也具有了蛋白A，置于低浓度的外界溶液中，非洲爪蟾卵母细胞也会迅速膨胀。
阅读材料，下列说法错误的是（ B　）
A.材料1说明水分子进出细胞存在除自由扩散之外的方式
B.材料2导入蛋白A的脂质体通过主动运输吸收水分
C.上述3个材料表明蛋白A是水分子进出细胞的通道蛋白
D.不同组织细胞膜上通道蛋白的种类和数量一般不同
解析　人工膜只由磷脂双分子层构成，肾小管细胞膜富含蛋白A，且水通过肾小管的速度大大超过了水穿过人工膜的速度，说明水分子进出细胞存在除自由扩散之外的方式，A正确；材料2导入蛋白A的脂质体，在低浓度外界溶液中，迅速吸水膨胀至破裂，但不消耗能量，是通过协助扩散方式吸收水分的，B错误；上述3个材料表明蛋白A是水分子进出细胞的通道蛋白，C正确；不同组织细胞的功能有差异，所以不同组织细胞膜上通道蛋白的种类和数量一般不同，D正确。
14.[2023福州质检]囊性纤维化患者支气管被异常的黏液堵塞，常于幼年时死于肺部感染，相关机理如图所示。下列叙述错误的是（ D　）
A.图中Cl－的运输方式为主动运输
B.CFTR蛋白异常关闭，影响H2O向外扩散
C.CFTR蛋白转运Cl－过程中自身的构象发生改变
D.CFTR蛋白转运Cl－过程中形成与之适配的通道
解析　图中Cl－是逆浓度梯度运输的，需要ATP水解释放的能量，属于主动运输，A正确。CFTR蛋白异常关闭，细胞内Cl－浓度增大，影响H2O向外扩散，B正确。转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白。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，而且每次转运时都会发生自身构象的改变；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。分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合。CFTR蛋白是载体蛋白，CFTR蛋白转运Cl－过程中自身的构象发生改变，C正确、D错误。
15.[2023广东六校第一次联考]如图为物质a进入细胞的示意图（图中“●”表示物质a）。据图判断，下列叙述错误的是（ A　）
A.X与物质a结合后不会产生自身构象的改变
B.物质a进入细胞的方式是协助扩散
C.物质a的运输速率受细胞膜上X数量的限制
D.X表示载体蛋白
解析　据图可知，X与物质a结合后自身构象会发生改变，A错误；图中物质a进入细胞是顺浓度梯度进行的，需要载体蛋白协助，不需要消耗能量，所以物质a进入细胞的方式为协助扩散，其中X为载体蛋白，B、D正确；在协助扩散过程中，物质的运输速率受细胞膜上载体蛋白数量的限制，C正确。
16.[2023河南联考]Na＋跨膜运输会使细胞内pH发生改变，引起紫色洋葱鳞片叶表皮细胞花青素颜色由浅紫色逐渐变为深蓝色。加入细胞呼吸抑制剂后，颜色的改变过程减缓。根据以上信息，判断下列分析错误的是（ C　）
A.花青素颜色不同时，细胞液的pH不同
B.Na＋的跨膜运输需要膜载体蛋白的协助
C.Na＋浓度是限制其跨膜运输速率的主要因素
D.Na＋的跨膜运输方式是主动运输，会消耗ATP
解析　由题意可知，pH改变会使紫色洋葱鳞片叶表皮细胞花青素颜色由浅紫色逐渐变为深蓝色，A正确；由题中“加入细胞呼吸抑制剂后，颜色的改变过程减缓”可知，Na＋的跨膜运输属于主动运输，需要消耗能量，也需要载体蛋白的协助，B、D正确；影响主动运输速率的因素主要是温度、O2浓度、载体蛋白的种类和数量，C错误。
17.[2023武汉调研]细胞质酸化是植物面临的生存威胁之一。液泡可对细胞内的pH起调节作用，这与液泡膜上的质子泵（H＋载体蛋白）密切相关，质子泵利用ATP水解产生的能量将H＋泵入液泡，以维持细胞质pH稳定（如图所示）。下列叙述错误的是（ C　）
A.质子泵也是一种能催化ATP水解的酶
B.质子泵转运H＋的过程属于主动运输
C.细胞外环境、细胞质基质、液泡液三者中，pH最大的是液泡液
D.细胞膜上的质子泵也有助于缓解细胞质酸化
解析　由图可知，质子泵既是H＋载体蛋白，也是一种能催化ATP水解的酶，A正确；质子泵在转运H＋时，需要消耗能量，该过程为主动运输，B正确；结合图示可知，H＋以主动运输方式进入液泡或排出细胞，方向为低→高，因此细胞质基质中的H＋浓度低，其pH最大，C错误；细胞膜上的质子泵可以将细胞质中的H＋运出细胞，从而缓解细胞质酸化，D正确。
18.[2023河南名校联考]如图是某种小分子物质进入细胞时运输速率与O2浓度的关系曲线，其他环境因素都是适宜的。下列有关叙述正确的是（ D　）
A.该物质进入细胞不需要载体蛋白协助
B.该曲线可表示O2进入组织细胞的运输速率和O2浓度的关系
C.A点时运输速率低是由于没有能量提供
D.BC段限制运输速率的因素是细胞膜上转运该物质的载体蛋白的数量
解析　题图中物质进入细胞的方式是主动运输，需要载体蛋白协助，A错误；O2进入组织细胞的方式为自由扩散，不需要能量，B错误；A点时运输速率低是由于细胞通过无氧呼吸供能，提供能量较少，C错误；BC段物质运输速率不再升高的原因是细胞膜上转运该物质的载体蛋白的数量有限，D正确。
19.[2023南京六校联考]如图所示，载体蛋白1和载体蛋白2依赖于细胞膜两侧的Na＋浓度差完成相应物质的逆浓度梯度运输。下列叙述正确的是（ D　）
A.图中所示过程充分体现了细胞膜具有流动性
B.图中细胞对C6H12O6的吸收方式属于协助扩散
C.图中Na＋－K＋泵只具有转运物质的功能，不具有催化功能
D.图中上面是胞外，下面是胞内，胞外pH低于胞内pH
解析　图中物质的运输依赖具有专一性的载体蛋白，体现了细胞膜的功能特点——选择透过性，A错误；据题干信息可知，细胞膜两侧的Na＋浓度差产生的化学势能为细胞吸收C6H12O6提供了能量，因此图中细胞吸收C6H12O6的方式为主动运输，B错误；据图示分析可知，Na＋－K＋泵既能转运K＋、Na＋，又能催化ATP水解，C错误；ATP水解发生在细胞内，因此图中下面为胞内，上面是胞外，载体蛋白2依赖于Na＋顺浓度梯度产生的化学势能将H＋运出细胞，胞外H＋多，因此胞外pH低于胞内pH，D正确。
20.[2023四省名校联考]丽藻是一种水生植物，其细胞液与它生活的池水中多种离子的浓度比如表所示。下列说法错误的是（ C　）
离子 K＋ Cl－ Na＋ S
细胞液浓度/池水浓度 1 065 100 46 25
A.丽藻细胞对以上离子的吸收方式均为主动运输
B.丽藻细胞对以上离子的吸收速率会受环境温度影响
C.丽藻细胞对以上离子的吸收与细胞膜的流动性无关，但与细胞膜的选择透过性有关
D.无氧条件下，丽藻细胞对以上离子的吸收速率也不会为0
解析　从表中信息可知，4种离子在细胞液中的浓度均高于池水中的浓度，因此丽藻细胞吸收这4种离子是逆浓度梯度进行的，吸收方式均为主动运输，A正确；主动运输需要消耗能量，而温度会影响膜上分子的运动以及呼吸酶的活性，进而影响细胞对离子的主动吸收，B正确；细胞膜对物质的吸收具有选择透过性，其基础是细胞膜的流动性，丽藻细胞对离子的吸收与细胞膜的流动性有关，C错误；无氧条件下，丽藻细胞无氧呼吸产生的ATP可为主动运输提供能量，对4种离子的吸收速率不为0，D正确。
21.物质跨膜运输的方式与物质特点以及细胞膜的结构有关。
（1）主动运输作为一种重要的跨膜运输方式，可以按照生命活动所需吸收营养物质，排出代谢废物。离子或分子与载体蛋白结合后，在细胞内化学反应释放的能量推动下，载体蛋白的空间结构　发生　（填“发生”或“不发生”）变化，将它所结合的离子或分子从细胞膜一侧转运到另一侧并释放出来。与被动运输相比，主动运输的特点是　逆浓度梯度运输、需要消耗能量　。
（2）HgCl2是一种可以影响ATP水解的细胞代谢抑制剂，为探究主动运输是否需要能量，科研工作者设计了图1所示装置进行实验，实验结果如图2所示。
图1
图2
①根据实验结果推断科研人员在实验前后需测定　溶液中磷酸盐的浓度　。
②比较乙组和甲组的结果，得出的结论是　主动运输需要消耗能量（或能量供应不足会影响主动运输）　。
③与甲组相比，丙组吸收磷酸盐较少的原因可能是　幼嫩组织细胞膜上载体蛋白数量少（答案合理即可）　。
解析　（1）载体蛋白在运输相应的物质时，其空间结构会发生变化，将它所结合的离子或分子从细胞膜一侧转运到另一侧并释放出来。与被动运输相比，主动运输具有逆浓度梯度运输、需要消耗能量的特点。（2）①根据柱形图的纵轴是实验前后溶液中磷酸盐浓度差可知，需要在实验前后测定溶液中磷酸盐的浓度。②HgCl2是一种可以影响ATP水解的细胞代谢抑制剂，乙组锥形瓶中加入了HgCl2溶液，说明其能量供应不足，影响了细胞吸收磷酸盐的量，因此可得出结论：主动运输需要消耗能量（或能量供应不足会影响主动运输）。③甲组中材料是成熟胡萝卜片，丙组中材料是幼嫩胡萝卜片，其他条件都相同，推测丙组吸收磷酸盐较少的原因可能是幼嫩组织细胞膜上载体蛋白数量少。
22.研究发现，水分子存在两种跨膜运输机制：一种是自由扩散，另一种是通过水通道蛋白的协助扩散。某兴趣小组为探究肾小管上皮细胞的吸水方式，进行了如下实验。
步骤 相关操作
① 实验分组： 甲组：肾小管上皮细胞＋生理盐水配制的HgCl2溶液 乙组：肾小管上皮细胞＋X
② 将甲、乙两组制成装片，　　　　　　，显微镜观察
③ 统计一段时间内细胞破裂的数目
注：Hg2＋能显著抑制水通道蛋白的活性。
回答下列问题：
（1）自由扩散与协助扩散的共同点有　都是顺浓度梯度进行跨膜运输；不需要消耗能量　（答出两点）。
（2）该实验选择肾小管上皮细胞作为实验材料的原因是　肾小管上皮细胞含有较多的水通道蛋白　。步骤①中“X”应为　等量的生理盐水　。步骤②中横线处的具体操作是　在盖玻片一侧滴加蒸馏水，另一侧用吸水纸引流，重复多次　。
（3）实验结果及结论分析：
若甲组和乙组破裂的细胞数目基本相同，说明　水进入肾小管上皮细胞的主要方式是自由扩散　；若甲组破裂的细胞数目明显少于乙组，说明　水进入肾小管上皮细胞的主要方式是通过水通道蛋白的协助扩散　。
解析　（1）自由扩散和协助扩散都是被动运输，都是顺浓度梯度进行跨膜运输，不需要消耗能量。（2）该实验的目的是探究肾小管上皮细胞的吸水方式是自由扩散还是通过水通道蛋白的协助扩散。肾小管上皮细胞含有较多的水通道蛋白，因此，肾小管上皮细胞是该实验的合适材料。根据实验设计的控制变量原则，无关变量要保持相同且适宜，实验中只能有一个自变量，因此步骤①中参照甲组可知乙组的X为等量的生理盐水。步骤②中横线处的具体操作是在盖玻片一侧滴加蒸馏水，另一侧用吸水纸引流，重复多次。（3）由于Hg2＋能显著抑制水通道蛋白的活性，若甲组和乙组破裂的细胞数目基本相同，说明水跨膜运输不需要通道蛋白，则水进入肾小管上皮细胞的主要方式是自由扩散；若甲组破裂的细胞数目明显少于乙组，说明无水通道蛋白，水基本不能跨膜运输，则水进入肾小管上皮细胞的主要方式是通过水通道蛋白的协助扩散。
23.现有两瓶质量分数均为30％的葡萄糖溶液和蔗糖溶液。已知葡萄糖分子可以透过半透膜，蔗糖分子不能透过。请回答以下问题：
图1
图2
（1）有同学把体积相同的葡萄糖溶液与蔗糖溶液用半透膜隔开（如图1所示），在一段时间内，乙液面的变化情况是　先下降后上升　，最后乙液面　高于　（填“高于”“低于”或“等于”）甲液面。
（2）如图2是生物膜的流动镶嵌模型及物质跨膜运输示意图，其中①②③④代表物质运输方式。鲨鱼体内能积累大量的盐分，盐分过高时就要及时将多余的排出体外，且该过程不消耗能量，其跨膜运输的方式是　②　（填序号）；自由扩散是指　物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式　。
（3）蟾蜍心肌细胞吸收 Ca2＋、K＋的方式是　④　（填序号）。若用呼吸作用抑制剂处理心肌细胞，则图2中不会受到显著影响的运输方式是　①②③　（填序号）。
若对蟾蜍的离体心脏施加某种毒素后Ca2＋吸收明显减少，但K＋的吸收不受影响，最可能的原因是该毒素抑制了转运Ca2＋的　载体蛋白　的活性。
解析　（1）开始时，虽然两种溶液的质量分数相同，但由于蔗糖的相对分子质量较葡萄糖大，因此，蔗糖溶液的物质的量浓度低于葡萄糖溶液的物质的量浓度，渗透压较低，水流向葡萄糖溶液一侧，蔗糖溶液侧液面下降。随着葡萄糖分子通过半透膜进入蔗糖溶液一侧，蔗糖溶液一侧浓度升高，液面上升，故在一段时间内，乙液面的变化情况是先下降后上升。随着葡萄糖分子透过半透膜进入乙侧，乙侧渗透压高于甲侧，故最终乙液面高于甲液面。（2）将鲨鱼体内多余的盐分快速排出体外，且该过程不消耗能量，其跨膜运输的方式是②通过离子通道的协助扩散。（3）蟾蜍心肌细胞吸收Ca2＋、K＋的方式是④主动运输。若用呼吸作用抑制剂处理心肌细胞，则图2中不会受到显著影响的运输方式是被动运输，包括①自由扩散，②③协助扩散。 对蟾蜍的离体心脏施加某种毒素后Ca2＋吸收明显减少，但K＋的吸收不受影响，说明不是能量供应发生障碍，最可能的原因是该毒素抑制了转运Ca2＋的载体蛋白的活性。

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