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(共36张PPT)
课时规范练9　物质出入细胞的方式及影响因素
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必备知识基础练
考点一　物质出入细胞的方式
1.(2024·湖北模拟)下列物质进行跨膜运输需要转运蛋白参与的是(　　)
A.二氧化碳　　　　B.甘油
C.乙醇 D.氨基酸
D
解析 二氧化碳、甘油、乙醇都是以自由扩散的方式进行跨膜运输,都不需要转运蛋白参与,A、B、C三项错误。
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2.(2024·河北邢台二模)下列有关细胞的物质输入和输出的叙述,正确的
是(　　)
A.抑制细胞膜中转运蛋白的活性一定不会影响水和乙醇的吸收
B.蛋白质、多糖等大分子进出细胞的过程需要膜上蛋白质的参与
C.物质自由扩散进出细胞的速度只与浓度梯度有关,与分子大小无关
D.胞吞、胞吐体现细胞膜具有流动性的功能特性,小分子也可通过胞吐的方式运出细胞
B
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解析 水分子主要以协助扩散方式进入细胞,抑制细胞膜中转运蛋白的活性会影响水的吸收,A项错误;蛋白质、多糖等大分子进出细胞的过程需要膜上蛋白质的参与,B项正确;物质自由扩散的动力是膜两侧物质的浓度差,物质自由扩散进出细胞的速度既与浓度梯度有关,也与分子大小有关(需要穿过磷脂双分子层之间的空隙),C项错误;胞吞、胞吐体现细胞膜具有一定流动性的结构特点,D项错误。
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3.跨膜蛋白是一类贯穿生物膜两侧的蛋白质。生物膜中存在多种跨膜蛋白,其功能往往与物质运输和信息传递有关。下列说法错误的是(　　)
A.载体蛋白通常是跨膜蛋白,运输物质时其结构会发生改变
B.受体都是跨膜蛋白,能将细胞外信号分子传入细胞内
C.离子通道蛋白都是跨膜蛋白,发挥作用时不与所运输的物质结合
D.Na+—K+泵是跨膜蛋白,既有运输功能,同时也有ATP酶活性
B
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解析 载体蛋白通常是跨膜蛋白,运输物质时,其结构会发生改变,A项正确;受体通常分布在膜表面,而非跨膜蛋白,与细胞外的信号分子结合后可改变细胞的生理状态,不能够将信号分子转移到细胞内,B项错误;离子通道蛋白都是跨膜蛋白,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,被转运物质不需要与通道蛋白结合,C项正确;Na+—K+泵是普遍存在于动物细胞表面的一种载体蛋白,它具有ATP酶活性,能将Na+排出细胞外,同时将K+运进细胞内,维持细胞内外Na+和K+的浓度差,D项正确。
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4.(2024·辽宁大连期末)TRPs通道是一种离子通道,主要位于神经细胞膜上。细胞内的脂质PIP2可以活化感觉神经元上的TRPs通道,使其开放后引起Ca2+内流(如图),参与疼痛的信号传递,最终使神经中枢产生痛觉。下列相关叙述错误的是(　　)
A.不同神经细胞膜上的TRPs通道数量和活性相同
B.TRPs通道的合成需要核糖体和线粒体的参与
C.推测Ca2+通过TRPs通道跨膜运输的方式属于协助扩散
D.可通过调节PIP2降低TRPs通道的活性缓解疼痛
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解析 根据题意可知,细胞内的脂质PIP2可以活化感觉神经元上的TRPs通道,使其开放后引起Ca2+内流,参与疼痛的信号传递,不同神经细胞参与不同信号的传递,则不同神经细胞膜上TRPs通道的数量和活性不同,可以通过调节PIP2降低TRPs通道的活性缓解疼痛,A项错误,D项正确;TRPs通道属于蛋白质,因此其合成的场所是核糖体,合成过程中需要线粒体提供能量,B项正确;分析题图和题意可知,Ca2+通过TRPs通道是从高浓度到低浓度运输,其跨膜运输的方式属于协助扩散,C项正确。
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5.(2024·山西师大附中质检)如图是物质进出细胞方式的概念图,下列对图示分析正确的是(　　)
A.据图可确定②为不耗能、需转运蛋白的被动运输
B.哺乳动物的成熟红细胞吸收葡萄糖的方式为①
C.③和④的共同特点都是顺浓度梯度进行跨膜运输
D.水进入细胞的主要方式为①
C
解析 ②为被动运输,其中自由扩散不需要转运蛋白的协助,A项错误;哺乳动物的成熟红细胞吸收葡萄糖的方式为②中的协助扩散,B项错误;水进入细胞的主要方式为②,D项错误。
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6.(2025·福建模拟)如图表示H+和蔗糖进出植物细胞的方式。据图分析,下列实验处理中,可使蔗糖进入细胞速率加快的是(　　)
A.降低细胞外蔗糖浓度
B.降低细胞质H+浓度
C.降低ATP合成酶活性
D.降低膜上协同转运蛋白数量
B
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解析 据图可知,H+通过质子泵运出细胞需要消耗ATP,说明是逆浓度梯度进行的,细胞外H+浓度高于细胞内,而蔗糖的跨膜运输方式是借助H+浓度势能实现的,故降低细胞质H+浓度能够加大势能,从而使蔗糖进入细胞速率加快,而降低细胞外蔗糖浓度不利于蔗糖运输,A项错误,B项正确;降低ATP合成酶活性会影响H+的跨膜运输,进而影响蔗糖运输,C项错误;蔗糖跨膜运输需要转运蛋白协助,降低膜上协同转运蛋白数量会导致蔗糖运输速率减慢,D项错误。
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考点二　影响物质跨膜运输的因素
7.(2024·辽宁实验中学模拟)一种金属离子能够通过细胞膜进入细胞内部。将活细胞分别放入含不同浓度的该金属离子的溶液中,1 h后测量细胞内该金属离子的浓度,得到如图所示曲线。下列叙述错误的是(　　)
A.该金属离子进入细胞的方式是主动运输
B.该金属离子的转运速率与溶液中离子浓度有关
C.A点之后转运速率不再增加,可能是受通道蛋白数量的限制
D.该金属离子的转运过程需要消耗能量
C
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解析 由题图可知,由于细胞能够将该金属离子逆浓度梯度运输到细胞中,故该金属离子进入细胞的方式是主动运输,A项正确;分析题图可知,在一定范围内,随外界溶液中金属离子浓度的增大,细胞内金属离子浓度也增大,可见该金属离子转运速率受溶液中离子浓度的影响,B项正确;该金属离子进入细胞的方式是主动运输,故需要载体蛋白的协助,A点之后该金属离子转运速率不再增加,可能是受载体蛋白数量的限制,C项错误;该金属离子进入细胞的方式是主动运输,需要消耗能量,D项正确。
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8.(2024·福建漳州期末)丽藻是一种水生植物,某实验小组测定了丽藻细胞中离子浓度与其生活环境中相应离子浓度的比值,统计结果如下表所示,下列相关叙述错误的是(　　)
离子种类 Cl- K+ Na+ Ca2+ Mg2+
细胞中离子浓度/池水中相应离子浓度的值 18 050 25 100 1 065 46 13 10
A.表格数据说明丽藻对不同离子的吸收存在差异,说明细胞膜具有选择透过性
B.表格中的比值不同反映了丽藻细胞膜上运输不同离子的转运蛋白数量不同
C.若池水缺氧,则离子的吸收将受影响,但丽藻对水的吸收不受影响
D.若池水温度降低,丽藻对离子的吸收速率都将减慢
C
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解析 丽藻细胞吸收离子可提高细胞液浓度,进而促进丽藻细胞对水的吸收,若池水缺氧,丽藻呼吸产能减少,对离子的吸收受影响,对水的吸收也将受影响,C项错误。
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9.(2024·黑龙江哈尔滨六中质检)如图甲中曲线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出细胞的过程。下列叙述错误的是(　　)
甲
乙
A.图甲中的a曲线可表示O2、甘油和酒精等物质的跨膜运输方式
B.图甲中的b曲线不再上升时,影响转运速率的因素包括转运蛋白的数量
C.图甲中的b曲线所示跨膜运输方式和图乙所示物质进出细胞的过程均需要消耗细胞代谢产生的能量
D.图乙所示过程的顺利进行依赖于细胞膜具有一定的流动性
C
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解析 分析题图可知,图甲中的a曲线所示的跨膜运输方式为自由扩散,O2、甘油和酒精等的跨膜运输方式均为自由扩散,A项正确;图甲中的b曲线所示跨膜运输方式为协助扩散或主动运输,则达到最大转运速率后的主要限制因素可能是转运蛋白的数量,B项正确;若图甲中b曲线所示的跨膜运输方式为协助扩散,则不需要消耗细胞代谢产生的能量,C项错误;图乙所示的胞吞和胞吐过程的顺利进行均依赖于细胞膜具有一定的流动性,D项正确。
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关键能力提升练
10.(2024·湖北武汉模拟)如图为小肠上皮细胞吸收葡萄糖的原理图,这种运输方式被称为协同运输。是一类靠间接提供能量完成的主动运输方式,所需要的能量来自膜两侧离子的电化学浓度梯度,而维持这种电化学势能的是钠钾泵。下列相关叙述错误的是(　　)
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A.Na+进出细胞的方式不同
B.K+进入细胞的方式为协助扩散
C.载体蛋白每次转运时都会发生自身构象改变
D.葡萄糖进入细胞的过程中由Na+浓度梯度提供动力
答案 B　
解析 K+通过细胞膜上的钠钾泵运送到膜内需要消耗ATP,其运输方式为主动运输,B项错误。
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11.(2024·广东东莞联考)物质的跨膜运输对细胞的生存和生长至关重要。小分子物质跨膜运输主要有3种途径:自由扩散、协助扩散和主动运输。如图是各种物质跨膜运输方式的特点模式图。据图分析,下列相关叙述错误的是(　　)
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A.自由扩散和协助扩散都是顺浓度梯度进行的跨膜转运,也都不需要细胞提供能量
B.自由扩散不需要转运蛋白协助,而协助扩散需要转运蛋白的协助
C.主动运输过程中物质逆浓度梯度进行跨膜转运,都需要线粒体提供能量
D.载体蛋白既能够参与协助扩散,又能够参与主动运输,而通道蛋白只能参与协助扩散
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答案 C　
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解析 据图可知,自由扩散和协助扩散都是顺浓度梯度进行的跨膜转运,都不需要细胞提供能量,运输动力来自被运输物质的浓度差,A项正确;自由扩散不需要转运蛋白协助,协助扩散需要,B项正确;主动运输过程中物质逆浓度梯度运输,但能量不只来自线粒体,还可来自细胞质基质,C项错误;主动运输需要载体蛋白参与,协助扩散需要转运蛋白的参与,转运蛋白包括载体蛋白和通道蛋白,说明载体蛋白能够参与协助扩散和主动运输,通道蛋白只能参与协助扩散,D项正确。
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12.(2024·辽宁沈阳模拟)细胞内Ca2+与多种生理活动密切相关,而线粒体在细胞钙稳态调节中居核心地位,其参与的部分Ca2+运输过程如图所示。下列有关叙述正确的是(　　)
注:转运蛋白NCLX是Na+/Ca2+交换体,即从线粒体
运出1个Ca2+的同时,运入3~4个Na+;MCU为Ca2+通道蛋白。
A.人体内钙元素只能以离子形式存在,钙稳态可保障肌肉的正常功能
B.MCU转运Ca2+至线粒体时,不需要与Ca2+结合,且需要消耗ATP
C.线粒体基质中的Ca2+通过NCLX进入细胞质基质的方式为主动运输
D.NCLX在运输物质的过程中不具有专一性
C
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解析 人体内钙元素除了能以离子形式存在,还可以化合态形式存在,如磷酸钙为骨细胞的重要成分,A项错误;由题干信息可知,MCU是通道蛋白,MCU转运Ca2+至线粒体时,其构象不发生改变,不需要消耗ATP,B项错误;由题干信息可知,Ca2+通过通道蛋白由细胞质基质进入线粒体,该过程属于协助扩散,可见细胞质基质中的Ca2+浓度高于线粒体中的,因此,线粒体基质中的Ca2+通过NCLX进入细胞质基质的方式为主动运输,C项正确;转运蛋白NCLX是Na+/Ca2+交换体,即从线粒体运出1个Ca2+的同时,运入3~4个Na+,NCLX在运输物质的过程中具有专一性,D项错误。
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13.(2024·黑吉辽卷)研究人员对小鼠进行致病性大肠杆菌接种,构建腹泻模型。用某种草药进行治疗,发现草药除了具有抑菌作用外,对于空肠、回肠黏膜细胞膜上的水通道蛋白3(AQP3)的相对表达量也有影响,结果如下图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.水的吸收以自由扩散为主、水通道蛋白的协助扩散为辅
B.模型组空肠黏膜细胞对肠腔内水的吸收减少,引起腹泻
C.治疗后空肠、回肠AQP3相对表达量提高,缓解腹泻,减少致病菌排放
D.治疗后回肠AQP3相对表达量高于对照组,可使回肠对水的转运增加
A
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解析 水的吸收以水通道蛋白的协助扩散为主,自由扩散为辅,A项错误。由题图可知,模型组空肠黏膜细胞AQP3的相对表达量比对照组少,说明其对肠腔内水的吸收减少,从而引起腹泻,B项正确。治疗后空肠、回肠AQP3相对表达量增加,对水的吸收增强,肠腔内水减少,缓解了腹泻,从而减少了肠道菌群因腹泻排出,因此减少了致病菌排放,C项正确。治疗后回肠AQP3相对表达量高于对照组,使回肠对水的转运增加,D项正确。
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14.(16分)(2024·山西怀仁模拟)细胞是一个开放的系统,每时每刻都与环境进行着物质交换,细胞膜能对进出细胞的物质进行选择。图中①~⑤表示物质通过细胞膜的转运方式,甲~戊表示不同的物质或细胞结构。请回答以下相关问题。
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(1)图中结构甲的名称是　　　　　　　　。从分子结构分析,膜蛋白乙、丙、丁之间的差异体现在
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　。
(2)据图分析,①方式运输的物质最可能是　　　　(填“氨基酸”“氧气”或“N”)。生物膜对K+和Cl-的通透性存在明显差异,造成这种差异的主要原因是　 　　　　 　 　　　　　　。
磷脂双分子层
构成三种蛋白质的氨基酸种类、数目、排列顺序不同以及肽链盘曲、折叠方式及其形成的空间结构等不同
氧气　
生物膜上运输K+和Cl-的转运蛋白的数量不同
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(3)低温处理法、载体蛋白抑制法、细胞呼吸抑制法都能影响物质进出细胞,细胞呼吸抑制法会影响图中的　　　　(填序号)转运方式;已知某时间段轮藻吸收K+的方式为主动运输,若想抑制K+进入轮藻细胞,而不影响其他物质进出,可选用　　　　　　　　法。
(4)图中戊表示由磷脂分子构成的封闭囊泡,可以作为药物的运载体,囊泡膜上的靶向信号分子可以与靶细胞膜表面的特异性受体结合,然后通过囊泡膜和细胞膜的融合将药物送入特定的细胞。请分析:嵌入囊泡内的药物A属于　　　　(填“脂溶性”或“水溶性”)分子,囊泡能将药物送至特定的细胞,依赖于细胞膜具有　　　　　　　　的功能,囊泡膜与细胞膜融合的过程体现了生物膜　 　　　　　　　的结构特点。
④⑤
载体蛋白抑制
水溶性
进行信息交流
具有一定的流动性
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解析 (1)图中结构甲是磷脂双分子层,是构成细胞膜的基本支架。从分子结构分析,构成乙、丙、丁三种蛋白质的氨基酸种类、数目、排列顺序不同以及肽链盘曲、折叠方式及其形成的空间结构等不同。(2)据图分析,①方式为物质顺浓度梯度的运输,不需转运蛋白的协助和消耗能量,为自由扩散,运输的物质可能是氧气。由于生物膜上运输K+和Cl-的转运蛋白的数量不同,因此生物膜对K+和Cl-的通透性存在明显差异。(3)分析题图可知,④⑤方式运输物质时均会消耗能量,细胞呼吸抑制法会抑制细胞呼吸,使细胞供能减少,因此该方法会影响方式④和⑤。轮藻吸收K+的方式为主动运输,主动运输需要载体蛋白的协助和消耗能量,若抑制细胞呼吸或进行低温处理,则会影响其他物质的运输,因此若想抑制K+进入轮藻细胞,而不影响其他物质进出,可选用载体蛋白抑制法,只抑制K+的载体蛋白的活性。
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(4)囊泡膜由磷脂双分子层组成,两层磷脂分子之间的部分是疏水的,脂溶性分子能被稳定地包裹在其中,囊泡膜内部是水溶液的环境,水溶性分子能被稳定地包裹在其中,因此嵌入囊泡内的药物A为水溶性分子。囊泡膜上的靶向信号分子可以与靶细胞膜表面的特异性受体结合,体现了细胞膜能进行信息交流的功能。由于生物膜具有一定的流动性的结构特点,运输药物的囊泡膜可以与细胞膜融合,将药物送入细胞。
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15.(16分)(2024·黑龙江佳木斯模拟)H+-K+-ATP酶是一种位于胃壁细胞膜上的质子泵,它能通过催化ATP水解完成H+/K+跨膜转运,不断将胃壁细胞内的H+运输到浓度更高的膜外胃腔中,对胃酸的分泌及胃的消化功能有重要的意义,其作用机理如图所示。但是,若胃酸分泌过多,则会引起胃溃疡。请回答下列问题(图中“+”表示促进磷酸化)。
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(1)若探究胃蛋白酶的合成和分泌的路径,可采用　　 　　　　　法。
(2)图中M1-R、H2-R、G-R为胃壁细胞膜上的特异性受体,分别与胞外不同信号分子结合后可通过　　 　　等胞内信号分子激活H+-K+-ATP酶活性。这体现了细胞膜的　　　　　 　功能。H+-K+-ATP酶催化ATP水解后,释放的磷酸基团使H+-K+-ATP酶磷酸化,导致其
　　　　　发生改变,从而促进胃酸的分泌。
(3)图中①和②分别代表　　和　　,②的运输方式为　　　　。判断的依据　　　　 　 　　　　　 　　。
(放射性)同位素标记
cAMP和Ca2+　
进行细胞间的信息交流
空间结构
K+　
H+　
主动运输
胃壁细胞内的H+运输到胃腔的过程需要消耗ATP,且为逆浓度梯度运输
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(4)药物奥美拉唑是一种质子泵抑制剂,能有效减缓因胃酸分泌过多引起的胃溃疡症状。临床上可使用奥美拉唑缓解胃溃疡的理由是
　　　　 　 　　　　　 　　。
抑制H+-K+-ATP酶的活性,抑制胃壁细胞内H+运输到胃腔中,减少胃酸分泌量
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解析 (1)胃蛋白酶的本质是分泌蛋白,若探究胃蛋白酶的合成和分泌的路径,可采用(放射性)同位素标记法。
(2)由图可知,胃壁细胞上的三种受体与各自的信号分子结合后,可通过cAMP和Ca2+等胞内信号分子激活H+-K+-ATP酶活性。通过信号分子与细胞膜上的受体结合传递信号,体现了细胞膜进行细胞间信息交流功能。H+-K+-ATP酶催化ATP水解后,释放的磷酸基团使H+-K+-ATP酶磷酸化,导致其空间结构发生改变,从而促进胃酸的分泌。
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(3)由题意可知,H+-K+-ATP酶能通过催化ATP水解完成H+/K+跨膜转运,不断将胃壁细胞内的H+运输到浓度更高的膜外胃腔中,所以②代表H+,由于是逆浓度梯度运输,且消耗能量,所以②的运输方式为主动运输,①代表K+。
(4)由题意可知,H+过多地被转运到胃腔中导致胃酸分泌过多,引起胃溃疡。H+通过主动运输被转运到胃腔中,药物奥美拉唑可以抑制H+-K+-ATP酶的活性,使H+的主动运输受到抑制,减少胃壁细胞分泌胃酸。
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