2025屆高考生物二輪復(fù)習(xí)【第1部分•核心考點突破】專題1第3講核心考點2物質(zhì)的跨膜運輸方式學(xué)案(新教材)

專題1細胞的物質(zhì)基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)第3講物質(zhì)通過被動運輸主動運輸?shù)确绞竭M出細胞核心考點2物質(zhì)的跨膜運輸方式1．根據(jù)特點和實例判斷物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞?．實驗探究物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞?1)探究是主動運輸還是被動運輸(2)探究是自由擴散還是協(xié)助擴散真題感悟?？碱}型一物質(zhì)跨膜運輸方式的判斷典例1(2023·山東卷)溶酶體膜上的H＋載體蛋白和Cl－/H＋轉(zhuǎn)運蛋白都能運輸H＋，溶酶體內(nèi)H＋濃度由H＋載體蛋白維持，Cl－/H＋轉(zhuǎn)運蛋白在H＋濃度梯度驅(qū)動下，運出H＋的同時把Cl－逆濃度梯度運入溶酶體。Cl－/H＋轉(zhuǎn)運蛋白缺失突變體的細胞中，因Cl－轉(zhuǎn)運受阻導(dǎo)致溶酶體內(nèi)的吞噬物積累，嚴(yán)重時可導(dǎo)致溶酶體破裂。下列說法錯誤的是(D)A．H＋進入溶酶體的方式屬于主動運輸B．H＋載體蛋白失活可引起溶酶體內(nèi)的吞噬物積累C．該突變體的細胞中損傷和衰老的細胞器無法得到及時清除D．溶酶體破裂后，釋放到細胞質(zhì)基質(zhì)中的水解酶活性增強【解析】Cl－/H＋轉(zhuǎn)運蛋白在H＋濃度梯度驅(qū)動下，運出H＋的同時把Cl－逆濃度梯度運入溶酶體，說明溶酶體內(nèi)H＋濃度較高，因此H＋進入溶酶體為逆濃度運輸，方式屬于主動運輸，A正確；溶酶體內(nèi)H＋濃度由H＋載體蛋白維持，若載體蛋白失活，溶酶體內(nèi)pH改變導(dǎo)致溶酶體酶活性降低，進而導(dǎo)致溶酶體內(nèi)的吞噬物積累，B正確；Cl－/H＋轉(zhuǎn)運蛋白缺失突變體的細胞中，因Cl－轉(zhuǎn)運受阻導(dǎo)致溶酶體內(nèi)的吞噬物積累，該突變體的細胞中損傷和衰老的細胞器無法得到及時清除，C正確；細胞質(zhì)基質(zhì)中的pH與溶酶體內(nèi)不同，溶酶體破裂后，釋放到細胞質(zhì)基質(zhì)中的水解酶可能失活，D錯誤。故選D。典例2(2023·全國甲卷)物質(zhì)輸入和輸出細胞都需要經(jīng)過細胞膜。下列有關(guān)人體內(nèi)物質(zhì)跨膜運輸?shù)臄⑹?，正確的是(B)A．乙醇是有機物，不能通過自由擴散方式跨膜進入細胞B．血漿中的K＋進入紅細胞時需要載體蛋白并消耗ATPC．抗體在漿細胞內(nèi)合成時消耗能量，其分泌過程不耗能D．葡萄糖可通過主動運輸?shù)荒芡ㄟ^協(xié)助擴散進入細胞【解析】乙醇是有機物，與細胞膜中磷脂相似相溶，可以通過自由擴散方式進入細胞，A錯誤；血漿中K＋含量低，紅細胞內(nèi)K＋含量高，血漿中K＋進入紅細胞是逆濃度梯度為主動運輸，需要消耗ATP并需要載體蛋白，B正確；抗體為分泌蛋白，分泌過程為胞吐，需要消耗能量，C錯誤；葡萄糖進入小腸上皮細胞等為主動運輸，進入哺乳動物成熟的紅細胞為協(xié)助擴散，D錯誤。故選B。典例3(2023·浙江6月卷)植物組織培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)基中常添加蔗糖，植物細胞利用蔗糖的方式如圖所示。下列敘述正確的是(B)A．轉(zhuǎn)運蔗糖時，共轉(zhuǎn)運體的構(gòu)型不發(fā)生變化B．使用ATP合成抑制劑，會使蔗糖運輸速率下降C．植物組培過程中蔗糖是植物細胞吸收的唯一碳源D．培養(yǎng)基的pH高于細胞內(nèi)，有利于蔗糖的吸收【解析】轉(zhuǎn)運蔗糖時，共轉(zhuǎn)運體的構(gòu)型會發(fā)生變化，但該過程是可逆的，A錯誤；據(jù)圖分析可知，H＋向細胞外運輸是需要消耗ATP的過程，說明該過程是逆濃度梯度的主動運輸，細胞內(nèi)的H＋＜細胞外的H＋，蔗糖運輸時通過共轉(zhuǎn)運體依賴于膜兩側(cè)的H＋濃度差建立的勢能，故使用ATP合成抑制劑，會通過影響H＋的運輸而使蔗糖運輸速率下降，而培養(yǎng)基的pH低(H＋多)于細胞內(nèi)，有利于蔗糖的吸收，B正確，D錯誤；植物組織培養(yǎng)過程中，蔗糖可作為碳源并有助于維持滲透壓，但蔗糖并非唯一碳源，C錯誤。故選B。典例4(2022·山東卷)NOeq\o\al(－,3)和NHeq\o\al(＋,4)是植物利用的主要無機氮源，NHeq\o\al(＋,4)的吸收由根細胞膜兩側(cè)的電位差驅(qū)動，NOeq\o\al(－,3)的吸收由H＋濃度梯度驅(qū)動，相關(guān)轉(zhuǎn)運機制如圖。銨肥施用過多時，細胞內(nèi)NHeq\o\al(＋,4)的濃度增加和細胞外酸化等因素引起植物生長受到嚴(yán)重抑制的現(xiàn)象稱為銨毒。下列說法正確的是(B)A．NHeq\o\al(＋,4)通過AMTs進入細胞消耗的能量直接來自ATPB．NOeq\o\al(－,3)通過SLAH3轉(zhuǎn)運到細胞外的方式屬于被動運輸C．銨毒發(fā)生后，增加細胞外的NOeq\o\al(－,3)會加重銨毒D．載體蛋白NRT1.1轉(zhuǎn)運NOeq\o\al(－,3)和H＋的速度與二者在膜外的濃度呈正相關(guān)【解析】由題干信息可知，NHeq\o\al(＋,4)的吸收是根細胞膜兩側(cè)的電位差驅(qū)動的，所以NHeq\o\al(＋,4)通過AMTs進入細胞消耗的能量不是來自ATP，A錯誤；由圖上可以看到，NOeq\o\al(－,3)進入根細胞膜是H＋的濃度梯度驅(qū)動的逆濃度梯度運輸，所以NOeq\o\al(－,3)通過SLAH3轉(zhuǎn)運到細胞外是順濃度梯度運輸，屬于被動運輸，B正確；銨毒發(fā)生后，H＋在細胞外更多，增加細胞外的NOeq\o\al(－,3)，可以促使H＋向細胞內(nèi)轉(zhuǎn)運，減少細胞外的H＋，從而減輕銨毒，C錯誤；據(jù)圖可知，載體蛋白NRT1.1轉(zhuǎn)運NOeq\o\al(－,3)屬于主動運輸，主動運輸?shù)乃俾逝c其濃度無必然關(guān)系；運輸H＋屬于協(xié)助擴散，協(xié)助擴散在一定范圍內(nèi)呈正相關(guān)，超過一定范圍后不成比例，D錯誤。歸納提升：物質(zhì)跨膜運輸方式需要注意的問題(1)主動運輸和被動運輸，是由物質(zhì)穿過細胞膜完成的，是小分子物質(zhì)進出細胞的物質(zhì)運輸方式，其動力來自于物質(zhì)濃度差或能量。(2)無機鹽離子的運輸方式并非都是主動運輸，在順濃度梯度情況下，也可以被動運輸?shù)姆绞竭M出細胞。(3)胞吞和胞吐借助于膜的融合完成，與膜的流動性有關(guān)，是大分子和顆粒物質(zhì)進出細胞的物質(zhì)運輸方式，靠ATP提供動力。常考題型二影響物質(zhì)跨膜運輸方式的因素典例5(2023·湖北卷)心肌細胞上廣泛存在Na＋－K＋泵和Na＋－Ca2＋交換體(轉(zhuǎn)入Na＋的同時排出Ca2＋)，兩者的工作模式如圖所示。已知細胞質(zhì)中鈣離子濃度升高可引起心肌收縮。某種藥物可以特異性阻斷細胞膜上的Na＋－K＋泵。關(guān)于該藥物對心肌細胞的作用，下列敘述正確的是(C)A．心肌收縮力下降B．細胞內(nèi)液的鉀離子濃度升高C．動作電位期間鈉離子的內(nèi)流量減少D．細胞膜上Na＋－Ca2＋交換體的活動加強【解析】當(dāng)藥物阻斷Na＋－K＋泵時，影響Na＋勢能，從而影響細胞膜上的鈉鈣交換體，Na＋內(nèi)流受阻，進一步使活動減弱，使細胞外鈉離子進入細胞內(nèi)減少，鈣離子外流減少，細胞內(nèi)鈣離子濃度增加，心肌收縮力加強，A、D錯誤，C正確；由于該種藥物可以特異性阻斷細胞膜上的Na＋－K＋泵，導(dǎo)致K＋內(nèi)流、Na＋外流減少，故細胞內(nèi)鈉離子濃度增高，鉀離子濃度降低，B錯誤。故選C。典例6(2023·湖南卷改編)鹽堿化是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要障礙之一。植物可通過質(zhì)膜H＋泵把Na＋排出細胞，也可通過液泡膜H＋泵和液泡膜NHX載體把Na＋轉(zhuǎn)入液泡內(nèi)，以維持細胞質(zhì)基質(zhì)Na＋穩(wěn)態(tài)。下圖是NaCl處理模擬鹽脅迫，釩酸鈉(質(zhì)膜H＋泵的專一抑制劑)和甘氨酸甜菜堿(GB)影響玉米Na＋的轉(zhuǎn)運和相關(guān)載體活性的結(jié)果。下列敘述不正確的是(C)A．溶質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運不一定引起細胞膜兩側(cè)滲透壓的變化B．GB可能通過調(diào)控質(zhì)膜H＋泵活性增強Na＋外排，從而減少細胞內(nèi)Na＋的積累C．GB引起鹽脅迫下液泡中Na＋濃度的顯著變化，與液泡膜H＋泵活性有關(guān)D．鹽脅迫下細胞質(zhì)基質(zhì)Na＋排出細胞或轉(zhuǎn)入液泡都能增強植物的耐鹽性【解析】溶質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運不一定都會引起細胞膜兩側(cè)的滲透壓變化，如正常細胞為維持滲透壓一直在進行的跨膜轉(zhuǎn)運，再如單細胞生物在跨膜轉(zhuǎn)運時，細胞外側(cè)滲透壓幾乎很難改變，A正確；對比分析上兩個題圖可知，NaCl脅迫時，加GB使Na＋外排顯著增加，釩酸鈉處理抑制了質(zhì)膜H＋泵后，NaCl脅迫時，加GB使Na＋外排略微增加，說明GB可能通過調(diào)控質(zhì)膜H＋泵活性來增強Na＋外排，從而減少細胞內(nèi)Na＋的積累，B正確；對比分析下兩個題圖可知，NaCl脅迫時，加GB使液泡膜NHX載體活性明顯增強，而液泡膜H＋泵活性幾乎無變化，所以GB引起鹽脅迫時液泡中Na＋濃度的顯著變化，與液泡膜NHX載體活性有關(guān)，而與液泡膜H＋泵活性無關(guān)，C錯誤；由題意可知，植物通過質(zhì)膜H＋泵把Na＋排出細胞，也可通過液泡膜NHX載體和液泡膜H＋泵把Na＋轉(zhuǎn)入液泡內(nèi)，以維持細胞質(zhì)基質(zhì)Na＋穩(wěn)態(tài)，增強植物的耐鹽性，D正確。故選C。典例7(2023·浙江1月卷)纈氨霉素是一種脂溶性抗生素，可結(jié)合在微生物的細胞膜上，將K＋運輸?shù)郊毎?如圖所示)，降低細胞內(nèi)外的K＋濃度差，使微生物無法維持細胞內(nèi)離子的正常濃度而死亡。下列敘述正確的是(A)A．纈氨霉素順濃度梯度運輸K＋到膜外B．纈氨霉素為運輸K＋提供ATPC．纈氨霉素運輸K＋與質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)無關(guān)D．纈氨霉素可致噬菌體失去侵染能力【解析】結(jié)合題意“將K＋運輸?shù)郊毎猓档图毎麅?nèi)外的K＋濃度差”和題圖中纈氨霉素運輸K＋的過程不消耗能量，可推測K＋的運輸方式為協(xié)助擴散，順濃度梯度運輸，A正確；結(jié)合A選項分析可知，K＋的運輸方式為協(xié)助擴散，不需要消耗ATP，B錯誤；纈氨霉素是一種脂溶性抗生素，能結(jié)合在細胞膜上，能在磷脂雙子層間移動，該過程與質(zhì)膜具有一定的流動性這一結(jié)構(gòu)特點有關(guān)，C錯誤；噬菌體沒有細胞結(jié)構(gòu)，故纈氨霉素不會影響噬菌體的侵染能力，D錯誤。故選A。典例8(2022·全國乙卷)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)作物生長所需的氮素可以NOeq\o\al(－,3)的形式由根系從土壤中吸收。一定時間內(nèi)作物甲和作物乙的根細胞吸收NOeq\o\al(－,3)的速率與O2濃度的關(guān)系如圖所示。回答下列問題。(1)由圖可判斷NOeq\o\al(－,3)進入根細胞的運輸方式是主動運輸，判斷的依據(jù)是_主動運輸需要呼吸作用提供能量，O2濃度小于a點，根細胞對NOeq\o\al(－,3)的吸收速率與O2濃度呈正相關(guān)__。(2)O2濃度大于a時作物乙吸收NOeq\o\al(－,3)速率不再增加，推測其原因是_主動運輸需要載體蛋白，此時載體蛋白數(shù)量達到飽和__。(3)作物甲和作物乙各自在NOeq\o\al(－,3)最大吸收速率時，作物甲根細胞的呼吸速率大于作物乙，判斷依據(jù)是_甲的NOeq\o\al(－,3)最大吸收速率大于乙，甲需要能量多，消耗O2多__。(4)據(jù)圖可知，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，為促進農(nóng)作物對NOeq\o\al(－,3)的吸收利用，可以采取的措施是_定期松土__。【解析】(1)由圖可知，當(dāng)氧氣濃度小于a點時，隨著O2濃度的增加，根細胞對NOeq\o\al(－,3)的吸收速率也增加，說明根細胞吸收NOeq\o\al(－,3)需要能量的供應(yīng)，為主動運輸。(2)主動運輸需要能量和載體蛋白，呼吸作用可以為主動運輸提供能量，O2濃度大于a時作物乙吸收NOeq\o\al(－,3)的速率不再增加，能量不再是限制因素，此時影響根細胞吸收NOeq\o\al(－,3)速率的因素是載體蛋白的數(shù)量，此時載體蛋白數(shù)量達到飽和。(3)由曲線圖分析，當(dāng)甲和乙根細胞均達到最大的NOeq\o\al(－,3)的吸收速率時，甲的NO