拉分题5 物质跨膜运输方式的判断学案 (含答案)高中生物学 必修1(苏教版2019)

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拉分题5 物质跨膜运输方式的判断学案 (含答案)高中生物学 必修1(苏教版2019)

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得分策略
1. 比较法区分物质出入细胞的方式
运输方式 运输方向 是否需要转运蛋白 是否消耗能量 图例 举例
被动运输 自由扩散 顺浓度梯度 不需要 不消耗 小部分水、氧气、二氧化碳、甘油、乙醇等出入细胞
协助扩散 顺浓度梯度 需要载体蛋白或通道蛋白 不消耗 人的红细胞吸收葡萄糖,肾小管细胞吸收水
主动运输 逆浓度梯度 需要载体蛋白 消耗 小肠上皮细胞吸收氨基酸等
胞吞 细胞外→细胞内 不需要 消耗 变形虫摄取食物
胞吐 细胞内→细胞外 不需要 消耗 分泌蛋白的分泌
2. “三看法”快速判定物质出入细胞的方式
3. 物质跨膜运输模式图分析思路
4. 运用运输方式的特点设计实验探究物质跨膜运输方式
(1) 探究是主动运输还是被动运输
(2) 探究是自由扩散还是协助扩散
5. 归纳法掌握主动运输的载体蛋白的三种类型
根据能量来源的不同,可以将主动运输的载体蛋白分为三种基本类型:ATP驱动泵、偶联转运蛋白、光驱动泵
项目 转运方向 能量来源 举例
ATP驱动泵 逆浓度梯度 ATP Na+K+泵、Ca2+泵、H+泵等
偶联转运蛋白 同时转运两种不同溶质。一种离子或分子逆浓度梯度转运;另外一种或多种不同离子顺浓度梯度转运 利用的能量储存在其中的一种溶质的电化学梯度中 ①动物细胞的细胞质膜上,Na+是常用的协同转运离子,它的电化学梯度为一种分子的主动运输提供驱动力②细菌、酵母菌和动物细胞,绝大多数主动运输靠的是H+的电化学梯度来驱动
光驱动泵 逆浓度梯度 光能 细菌视紫红质等物质利用光能驱动H+的转运
1 (2024徐州学情检测)如图表示动物某组织细胞的膜转运部分物质的示意图。与图中信息相符的是(  )
A. 动物CO中毒不会影响Na+跨膜运输的速率
B. 图中葡萄糖的运输方式与细胞吸收甘油的方式相同
C. 图中葡萄糖运输的直接驱动力是ATP
D. Na+的运输既可顺浓度梯度也可逆浓度梯度
2 (2024南通期末)人进食后,胃壁细胞向胃液中分泌H+同时吸收K+,细胞内K+又可经通道蛋白进入胃腔。胃腔内酸性环境的维持如下图所示。下列相关叙述错误的是(  )
A. K+由胃壁细胞进入胃液不需要与通道蛋白结合
B. 质子泵在发挥作用时自身的构象会发生改变
C. H+和K+进出胃壁细胞的跨膜运输均需消耗ATP
D. 抑制质子泵功能的药物可有效减少胃酸的分泌
3 (2024淮安期末)如图表示肾小管上皮细胞重吸收葡萄糖的过程。下列叙述错误的是(  )
A. SGLT2作为转运蛋白不具有特异性
B. Na+K+泵运输Na+和K+需消耗ATP
C. 葡萄糖进出肾小管上皮细胞的运输方式不同
D. 细胞质膜对物质的进出具有选择性
4 (多选)(2024盐城建湖高级中学期末)如图甲、乙表示小肠绒毛上皮细胞的细胞质膜对不同物质的运输方式。下列叙述不正确的有(  )
A. a物质可能是水,跨膜运输方式只有这一种
B. a物质可能是氧气,跨膜运输方式为自由扩散
C. b物质的运输速率完全取决于载体数量的多少
D. b物质的运输方式与葡萄糖进入红细胞的方式相同
5 (多选)(2024盐城建湖高级中学模拟)细胞需要不断从外界吸收营养物质和排出代谢废物,以维持细胞的正常代谢和内环境稳定。如图为某溶质分子跨膜运输的示意图。下列说法正确的有(  )
A. 细胞吸收该分子将导致Na+在细胞内外的浓度差减小
B. 该溶质分子通过载体①进入细胞没有消耗ATP,运输方式为协助扩散
C. 载体②将该溶质分子运出细胞是顺浓度梯度运输、不消耗能量,为协助扩散
D. 载体③通过消耗ATP,逆浓度梯度将Na+泵出细胞外时伴随K+转运至细胞内
6 (多选)(2024宿迁沭阳期中)如图表示物质进出细胞的方式。下列叙述正确的有(  )
A. 同一物质进出同一细胞的运输方式可能不同
B. 小肠上皮细胞中线粒体的嵴是独立的,与内膜、外膜没有必然关系
C. 葡萄糖进入小肠上皮细胞由 ATP 水解直接供能
D. 小肠上皮细胞内外 Na+浓度差的维持依赖主动运输
7 (2024盐城响水中学期中)图甲表示物质跨膜运输的方式,图乙所示为小肠上皮细胞吸收转移营养物质的过程。已知主动运输消耗的能量可来自ATP或离子电化学梯度。请回答以下问题。
甲 乙
(1) 图甲中表示细胞质膜的基本支架的是[ ]____________。([ ]内填相应字母,横线上填名称);可表示水分子跨膜运输的是________(填图中字母)。
(2) 图乙中Na+从肠腔运输到小肠上皮细胞和从小肠上皮细胞运输到组织细胞间隙的方式分别是____________、____________。蛋白质B运输葡萄糖是________(填“逆”或“顺”)浓度梯度进行的,运输方式是____________。
(3) 小肠是食物消化吸收的主要场所,但酒精除了在小肠中被吸收以外,还能在胃中被吸收,这是因为细胞质膜的主要成分中有脂质分子,使酒精或其他脂溶性物质能够以________的运输方式进入细胞,所以空腹饮酒,酒精吸收快,易醉。
8 (2024江苏五市十一校联考)下图为 Na+和葡萄糖进出小肠上皮细胞的示意图,图中的主动运输过程既可消耗来自 ATP 直接提供的能量,也可利用Na+电化学梯度的势能。请据图回答问题。
(1) 葡萄糖进入哺乳动物成熟的红细胞和葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的跨膜运输方式________(填“相同”或“不同”);在上述过程中,当葡萄糖充足时,二者的运输速率与相应载体蛋白的数量呈________(填“正相关”或“负相关”)。
(2) 葡萄糖从小肠上皮细胞进入组织液的跨膜运输方式是____________,判断的依据:①____________________;②____________。
(3) 温度影响 Na+从小肠上皮细胞到组织液的运输,一方面是因为温度影响细胞质膜的________(填结构特点);另一方面温度影响____________,进而影响细胞的能量提供。
(4) 一种转运蛋白往往只适合转运特定的物质,因此,细胞质膜上转运蛋白的________和________, 或转运蛋白空间结构的变化,对许多物质的跨膜运输起着决定性的作用,这也是细胞质膜具有____________(填功能特点)的结构基础。
9 (2024苏州期末)人体吸收葡萄糖主要与小肠绒毛上皮细胞质膜的钠—葡萄糖协同转运蛋白1(SGLT1)和葡萄糖转运蛋白2(GLUT2)有关。为探究肠腔中不同浓度条件下葡萄糖的主要吸收方式,研究人员进行了相关实验,实验结果如图2所示。请回答下列问题。
图1 图2
(1) 细胞质膜上的转运蛋白可以分为载体蛋白和________两种类型;生物大分子蛋白质通过________方式进出细胞,其过程________(填“需要”或“不需要”)细胞提供能量。
(2) 据图1分析,人体在饥饿状态下,肠腔内的葡萄糖浓度很低,GLUT2的活性也很低,主要通过SGLT1吸收葡萄糖,SGLT1可同时结合葡萄糖和Na+,此时葡萄糖进入细胞的方式属于__________,判断依据是____________,SGLT1转运葡萄糖所需能量直接来自_____________。
(3) 进食后,小肠肠腔微绒毛局部葡萄糖的浓度升高,IM的作用是________________。葡萄糖进入小肠绒毛上皮细胞后,激活蛋白激酶βⅡ,促进葡萄糖进入细胞,原因是______________________________。细胞通过GLUT2吸收葡萄糖的运输方式属于__________。
(4) 分析图2结果,可得出的结论是当葡萄糖浓度较低时,_____________________________________________;当葡萄糖浓度持续升高时,_________________________________。
【巩固强化】
1 D 动物CO中毒,机体运输氧的能力下降,细胞呼吸释放的能量减少,生成的ATP减少,故会降低Na+通过钠钾泵(主动运输)跨膜运输的速率,A错误;图中的葡萄糖进入细胞,需要载体蛋白的协助,还需要Na+浓度驱动提供的能量,其方式属于主动运输,而细胞吸收甘油的方式是自由扩散,所以两者不同,B错误; 图中葡萄糖运输的直接驱动力不是ATP,C错误;分析题图可知,钠浓度高的甲侧为细胞的外侧,Na+进入细胞是顺浓度梯度进行的,Na+运出细胞是逆浓度梯度进行的,D正确。
2 C 该过程为协助扩散,不需要与通道蛋白结合,A正确;分析图可知,质子泵能转运两种离子,是一个载体蛋白,在发挥作用时自身的构象会发生改变,B正确;该质子泵分泌H+、吸收K+均需要载体和能量,而K+运出胃壁细胞是顺浓度梯度进行的,需要通道蛋白但不消耗能量,C错误;抑制质子泵功能的药物会抑制主动运输,减少H+的分泌,所以可有效减少胃酸的分泌,D正确。
3 A SGLT2是一种Na+葡萄糖协同转运蛋白,专门运输葡萄糖和Na+,其具有专一性,A错误;Na+K+泵运输Na+和K+需消耗ATP,B正确;葡萄糖进肾小管上皮细胞是逆浓度梯度的主动运输,消耗能量,葡萄糖出肾小管上皮细胞是顺浓度的协助扩散,C正确;细胞质膜具有选择透过性,所以对物质的进出具有选择性,D正确。
4 ACD a表示自由扩散,自由扩散的对象是氧气等气体、水、脂溶性小分子,但水分子除自由扩散外,也可通过协助扩散跨膜运输,A错误,B正确;b物质属于主动运输(逆浓度梯度运输,需要载体和能量),其运输速率不仅取决于载体数量的多少,还与能量多少有关,C错误;b物质的运输方式为主动运输,葡萄糖进入红细胞的方式为协助扩散,D错误。
5 ACD Na+通过载体①进入细胞为顺浓度梯度,细胞吸收该分子将导致Na+在细胞内外的浓度差减小,A正确;该溶质分子通过载体①进入细胞没有消耗ATP,但其直接驱动力是细胞质膜两侧的Na+浓度梯度,需要能量和载体,属于主动运输,B错误;载体②将该分子运出细胞是顺浓度梯度运输、不消耗能量,为协助扩散,C正确;载体③通过消耗ATP,逆浓度梯度将Na+泵出细胞外时,伴随K+转运至细胞内,D正确。
6 AD 同一物质进出同一细胞的运输方式可能不同,如葡萄糖进入小肠上皮细胞是主动运输,运出小肠上皮细胞是协助扩散,A正确;小肠上皮细胞中线粒体的嵴是内膜向内折叠形成的,B错误;葡萄糖进入小肠上皮细胞是逆浓度梯度的主动运输,其直接的能量来源是Na+顺浓度运输产生的势能,C错误;据图可知,Na+运出细胞时,由低浓度向高浓度一侧运输,为主动运输,小肠上皮细胞维持内外Na+的浓度差是依靠主动运输实现的,D正确。
7 (1) B 磷脂双分子层 b、c
(2) 协助扩散 主动运输 逆 主动运输
(3) 自由扩散
【解析】(1) B是磷脂双分子层,构成细胞质膜的基本支架。图甲中b是自由扩散(高浓度向低浓度运输,不需要载体,不消耗能量),c、d是协助扩散(高浓度向低浓度运输,需要转运蛋白),水分子可通过b自由扩散,或以c通过通道蛋白的协助扩散进出细胞。(2) 图乙中Na+从肠腔运输到小肠上皮细胞的过程为顺浓度梯度运输,需要载体蛋白,不需要ATP,运输方式为协助扩散。从小肠上皮细胞运输到组织细胞间隙为逆浓度梯度进行,需要载体蛋白和能量,为主动运输。蛋白质B运输葡萄糖是从肠腔运输到小肠上皮细胞,为逆浓度梯度运输,需要消耗能量,但此过程不直接消耗ATP水解提供的能量,所需能量来自膜内外Na+浓度差所形成的电化学势能,这种运输方式为主动运输。(3) 小肠是食物消化吸收的主要场所,但酒精除了在小肠中被吸收以外,还能在胃中被吸收,这是因为细胞质膜的主要成分中有磷脂(或脂质)分子,使酒精或其他脂溶性物质能够以自由扩散的运输方式进入细胞,所以空腹饮酒,酒精吸收快,易醉。
8 (1) 不同 正相关
(2) 协助扩散 从高浓度运输到低浓度 需要载体蛋白
(3) 流动性 细胞呼吸
(4) 种类 数量 选择透过性
【解析】(1) 葡萄糖进入哺乳动物成熟的红细胞的运输方式是协助扩散,葡萄糖进入小肠上皮细胞时,是由低浓度向高浓度一侧运输,为主动运输,二者不同。当葡萄糖充足时,二者的运输速率与相应载体蛋白的数量呈正相关。(2) 葡萄糖从小肠上皮细胞进入组织液的跨膜运输方式是协助扩散,判断依据有从高浓度运输到低浓度,需要载体蛋白。(3) Na+从小肠上皮细胞到组织液的运输属于主动运输,需要消耗能量和载体蛋白的协助,温度影响Na+从小肠上皮细胞到组织液的运输,一方面是因为温度影响细胞质膜的流动性;另一方面是温度影响细胞呼吸,进而影响细胞的能量提供。(4) 一种转运蛋白往往只适合转运特定的物质,因此,细胞质膜上转运蛋白的种类和数量,或转运蛋白的空间结构对许多物质的跨膜运输起着决定性的作用,这也是细胞质膜具有选择透过性的结构基础。
9 (1) 通道蛋白 胞吞、胞吐 需要
(2) 主动运输 葡萄糖是借助SGLT1逆浓度梯度运输 小肠绒毛上皮细胞内外Na+浓度差(电化学势能)
(3) 催化麦芽糖水解 激活GLUT2的活性,促进更多的GLUT2向微绒毛处移动 协助扩散
(4) 小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖的主要方式是主动运输
小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖的主要方式是协助扩散
【解析】(1) 转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白两种类型。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,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。大分子物质一般通过胞吞和胞吐的方式进行运输,它们均需要消耗能量,因此生物大分子蛋白质通过胞吞、胞吐方式进出细胞,其过程需要细胞提供能量。(2) 人体在饥饿状态下,主要通过SGLT1吸收葡萄糖,是由低浓度运输到高浓度,逆浓度梯度运输,需要载体蛋白和能量,属于主动运输。SGLT1可同时结合葡萄糖和Na+,Na+顺浓度梯度进入细胞内产生的电化学势能为葡萄糖的运输提供能量,因此SGLT1转运葡萄糖所需能量直接来自小肠绒毛上皮细胞内外Na+浓度差(电化学势能)。(3) 据图可知,在IM作用下,麦芽糖转变为葡萄糖,推测IM的作用是催化麦芽糖水解。图中显示,葡萄糖进入小肠绒毛上皮细胞后,激活蛋白激酶βⅡ,进而激活GLUT2的活性,促进更多的GLUT2向微绒毛处移动,GLUT2是转运葡萄糖的载体,GLUT2向微绒毛处移动,促进葡萄糖进入细胞。细胞内葡萄糖浓度高于细胞外,细胞内葡萄糖通过GLUT2运出细胞是顺浓度梯度运输,因此运输方式属于协助扩散。(4) 根据题意和图示分析可知,SGLT1和GLUT2,前者是主动运输的载体,后者是协助扩散的载体,分析题图曲线可知,协助扩散发生的同时,主动运输也在发生,只不过很低浓度下,主动运输的载体就达到饱和;高浓度情况下,需要依赖于协助扩散和主动运输提高吸收速率,主要吸收方式是协助扩散,协助扩散是主动运输方式的3倍,即结论是当葡萄糖浓度较低时,小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖的主要方式是主动运输;当葡萄糖浓度持续升高时,小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖的主要方式是协助扩散。

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