2024届苏教版高考生物一轮复习物质出入细胞的方式及影响因素学案

第7课时　物质出入细胞的方式及影响因素

课标要求　1.举例说明有些物质顺浓度梯度进出细胞，不需要额外提供能量，有些物质逆浓度梯度进出细胞，需要能量和载体蛋白。2.举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞。

1．物质出入细胞方式的比较

易错提醒　(1)胞吞过程需要某些特定的膜蛋白的作用，但是不需要通道蛋白和载体蛋白的作用。

(2)胞吞、胞吐不是只能运输大分子物质，也可以运输小分子物质，如神经递质。

(3)被动运输和主动运输主要体现了膜的选择透过性，胞吞、胞吐主要体现了膜具有一定的流动性。

源于必修1 P66“应用题”：人们模拟细胞质膜的选择透过性功能，设计一种膜，滤去海水中的盐分，对海水进行淡化处理；或在处理污水时，有选择地将有毒的金属离子阻挡在膜的一侧，以降低有毒的金属离子对水的污染。

延伸应用　“三看法”快速判定物质出入细胞的方式

2．影响物质跨膜运输因素的分析

(1)物质浓度

(2)氧气浓度

(3)温度

3．通道蛋白和载体蛋白的作用机制

(1)通道蛋白和载体蛋白

①通道蛋白：作用于协助扩散，包括离子通道蛋白和水通道蛋白。

②载体蛋白：作用于协助扩散和主动运输。

(2)作用机制

①通道蛋白：可被不同诱导因子诱导其开与关，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，如神经细胞质膜上的Na＋或K＋通道蛋白与兴奋的产生和传导有关。人的肾脏通过水通道对水分子进行重新吸收，使尿液浓缩。

②载体蛋白：运输时先与被运输的离子或分子结合，通过自身构象的变化或移动完成物质运输。如红细胞质膜上的特定载体蛋白运输葡萄糖，红细胞质膜上的Na＋－K＋泵运输Na＋和K＋。

源于必修1 P63“旁栏思考”： 正常情况下细胞内是高K＋低Na＋的，由于两种离子的协助扩散，会改变两种离子正常的细胞内外浓度差，要维持正常的浓度差需要Na＋－K＋泵逆浓度跨膜运输Na＋和K＋。根据对Na＋－K＋泵的作用的认识可以判定“Na＋－K＋泵在跨膜运输Na＋和K＋时，一定要在逆离子浓度条件下才能进行”的观点是正确的。

4．探究物质跨膜运输方式的实验设计思路

(1)探究是主动运输还是被动运输

(2)探究是简单扩散还是协助扩散

考向一　物质跨膜运输方式的判断

1．下图表示几种常见的物质进出细胞的方式，下列相关说法不正确的是(　　)

A．同种生物不同细胞的细胞质膜上通道蛋白或载体蛋白的种类和数量不同

B．①和②均属于被动运输，需要相应的蛋白质进行协助

C．③属于主动运输，能够逆着浓度梯度转运物质且消耗能量

D．胰岛素是大分子蛋白质，以③方式出组织细胞发挥作用

答案　D

解析　胰岛素是大分子蛋白质，以胞吐的形式出细胞发挥作用，D错误。

2．(多选)正常人体在黎明觉醒前后肝脏生糖和胰岛素敏感性都达到高峰，伴随着胰岛素水平的波动，维持机体全天血糖动态平衡。据图分析，下列说法正确的是(　　)

A．觉醒后人体摄食使血糖浓度上升，葡萄糖经GLUT2以协助扩散方式进入细胞

B．葡萄糖进入细胞后，氧化生成ATP，ATP/ADP的值上升使ATP敏感钾通道关闭

C．细胞质膜内侧膜电位的变化引起钙通道打开，Ca2＋以主动运输方式内流进细胞

D．细胞内Ca2＋浓度的升高，促进胰岛素以胞吐方式释放，该过程不需要能量

答案　AB

解析　觉醒后人体摄食经过消化吸收使血糖浓度上升，葡萄糖经GLUT2以协助扩散方式进入细胞，该过程不消耗能量，A正确；结合图示可知，葡萄糖进入细胞后，氧化分解生成的ATP增多，ATP/ADP的值上升使ATP敏感钾通道关闭，阻止了K＋外流，进而使细胞质膜内侧膜电位发生变化，进而引起钙通道打开，Ca2＋以协助扩散方式内流进细胞，B正确，C错误；结合图示可以看出，细胞内Ca2＋浓度的升高，会促进胰岛素以胞吐方式释放，该过程需要消耗细胞代谢产生的能量，D错误。

考向二　影响物质跨膜运输的因素分析

3．如图甲、乙分别是洋葱根尖在不同O2浓度及不同底物浓度情况下(其他条件适宜)，从含硝酸钾的全营养液中吸收NO的速率曲线图。下列相关描述不正确的是(　　)

A．a点时影响离子吸收速率的主要因素是能量

B．b点时离子吸收速率不再增大是因为载体蛋白的数量有限

C．c点时影响离子吸收速率的主要因素是物质浓度

D．d点时离子吸收速率不再增大是因为物质浓度太高，细胞发生质壁分离

答案　D

解析　洋葱根尖吸收NO的方式是主动运输，吸收速率受能量、载体蛋白和物质浓度的影响。d点时离子吸收速率不再随物质的浓度的增大而增大，可能是因为载体蛋白数量有限或能量不足，D错误。

4．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。下列相关叙述错误的是(　　)

A．图甲中的方式a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载体蛋白的数量

D．图乙过程的顺利进行依赖于细胞质膜具有一定的流动性

答案　B

解析　由图甲可知，方式a只与被转运分子的浓度有关，且与其成正比，属于简单扩散，运输的物质可能是O2、甘油和酒精等，A正确；方式b除了与被转运分子的浓度相关外，还与载体蛋白的数量有关，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，B错误，C正确；图乙中的胞吞和胞吐过程通过膜融合完成，说明细胞质膜具有一定的流动性，D正确。

考向三　物质跨膜运输的有关探究实验分析

5．(2023·江苏阜宁东沟中学高三模拟)水分子通过细胞质膜的方式有简单扩散和协助扩散(借助水通道蛋白)两种。为研究水分子的主要跨膜运输方式，某研究小组将生理状况良好的人成熟红细胞平均分为两组并放入等量清水中。甲组不做处理，乙组加入通道蛋白抑制剂。假设加入的成分对清水的渗透压不会造成影响，一段时间后，观察两组细胞的破裂情况。下列相关说法最合理的是(　　)

A．若水分子的主要跨膜运输方式是协助扩散，则甲组细胞比乙组细胞破裂快

B．若水分子的主要跨膜运输方式是简单扩散，则乙组细胞比甲组细胞破裂快

C．两组细胞最终均会破裂，这是水分子向细胞内单向移动造成的

D．适当增加两组细胞的呼吸强度会明显加快人成熟红细胞的破裂

答案　A

6．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、乙两组中的待转运物质是(　　)

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

答案　A

解析　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简单扩散，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简单扩散，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。

1．(2022·湖北)哺乳动物成熟红细胞的细胞质膜含有丰富的水通道蛋白，硝酸银(AgNO3)可使水通道蛋白失去活性。下列叙述错误的是(　　)

A．经AgNO3处理的红细胞在低渗蔗糖溶液中会膨胀

B．经AgNO3处理的红细胞在高渗蔗糖溶液中不会变小

C．未经AgNO3处理的红细胞在低渗蔗糖溶液中会迅速膨胀

D．未经AgNO3处理的红细胞在高渗蔗糖溶液中会迅速变小

答案　B

解析　经AgNO3处理的红细胞，水通道蛋白失去活性，但水可以通过简单扩散的形式进出细胞，故其在低渗蔗糖溶液中会吸水膨胀，在高渗蔗糖溶液中会失水变小，A正确，B错误；未经AgNO3处理的红细胞，水可通过水通道蛋白快速进出细胞，也可通过简单扩散进出细胞，故其在低渗蔗糖溶液中会迅速吸水膨胀，在高渗蔗糖溶液中会迅速失水变小，C、D正确。

2．(2021·山东，2)液泡是植物细胞中储存Ca2＋的主要细胞器，液泡膜上的H＋焦磷酸酶可利用水解无机焦磷酸释放的能量跨膜运输H＋，建立液泡膜两侧的H＋浓度梯度。该浓度梯度驱动H＋通过液泡膜上的载体蛋白CAX完成跨膜运输，从而使Ca2＋以与H＋相反的方向同时通过CAX进入液泡并储存。下列说法错误的是(　　)

A．Ca2＋通过CAX的跨膜运输方式属于协助扩散

B．Ca2＋通过CAX的运输有利于植物细胞保持坚挺

C．加入H＋焦磷酸酶抑制剂，Ca2＋通过CAX的运输速率变慢

D．H＋从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式属于主动运输

答案　A

解析　Ca2＋通过CAX的跨膜运输方式为主动运输，所需要的能量由H＋顺浓度梯度产生的势能提供，A错误；Ca2＋通过CAX运输进入液泡，增加细胞液的浓度，有利于植物细胞保持坚挺，B正确；加入H＋焦磷酸酶抑制剂，则液泡中的H＋浓度降低，液泡膜两侧的H＋浓度梯度差减小，为Ca2＋通过CAX的运输提供的能量减少，C正确；H＋从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式需要水解无机焦磷酸释放的能量来提供，为主动运输，D正确。

3．(2021·江苏，3)细胞可运用不同的方式跨膜转运物质，下列相关叙述错误的是(　　)

A．物质简单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

B．小肠上皮细胞摄入和运出葡萄糖与细胞质中各种溶质分子的浓度有关

C．神经细胞质膜上运入K＋的载体蛋白和运出K＋的通道蛋白都具有特异性

D．肾小管上皮细胞通过主动运输方式重吸收氨基酸

答案　B

解析　小肠上皮细胞摄入和运出葡萄糖与细胞质中葡萄糖分子的浓度有关，与细胞质中其他溶质分子的浓度无关，B错误；膜转运蛋白包括载体蛋白和通道蛋白，二者都具有特异性，载体蛋白只允许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，通道蛋白只允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，C正确。

4．如图①～⑤表示物质进、出小肠上皮细胞的几种方式，下列叙述正确的是(　　)

A．葡萄糖进、出小肠上皮细胞方式不同

B．Na＋主要以方式③运出小肠上皮细胞

C．多肽以方式⑤进入细胞，以方式②离开细胞

D．口服维生素D通过方式⑤被吸收

答案　A

解析　葡萄糖进入小肠上皮细胞通过方式①，由低浓度到高浓度，属于主动运输；葡萄糖运出小肠上皮细胞通过方式③，由高浓度到低浓度，不消耗能量，需要载体蛋白，属于协助扩散，A项正确；Na＋运出小肠上皮细胞通过方式②，由低浓度到高浓度，属于主动运输，B项错误；方式⑤是胞吞，方式②为主动运输，多肽的相对分子质量较大，通过胞吞和胞吐的方式进出细胞，C项错误；维生素D属于脂质中的固醇类物质，进入细胞的方式是简单扩散(方式④)，D项错误。

5．(2022·山东，3)NO和NH是植物利用的主要无机氮源，NH的吸收由根细胞质膜两侧的电位差驱动，NO的吸收由H＋浓度梯度驱动，相关转运机制如图。铵肥施用过多时，细胞内NH的浓度增加和细胞外酸化等因素引起植物生长受到严重抑制的现象称为铵毒。下列说法正确的是(　　)

A．NH通过AMTs进入细胞消耗的能量直接来自ATP

B．NO通过SLAH3转运到细胞外的方式属于被动运输

C．铵毒发生后，增加细胞外的NO会加重铵毒

D．载体蛋白NRT1.1转运NO和H＋的速度与二者在膜外的浓度呈正相关

答案　B

解析　由题干信息可知，NH的吸收是根细胞质膜两侧的电位差驱动的，所以NH通过AMTs进入细胞消耗的能量不是来自ATP，A错误。由题图分析可知，NO进入根细胞质膜是由H＋的浓度梯度驱动，进行的逆浓度梯度运输，所以NO通过SLAH3转运到细胞外是顺浓度梯度运输，属于被动运输，B正确。铵毒发生后，H＋在细胞外更多，增加细胞外的NO，可以促使H＋向细胞内转运，减少细胞外的H＋，从而减轻铵毒，C错误。据图可知，载体蛋白NRT1.1转运NO属于主动运输，主动运输的速率与其浓度无必然关系；运输H＋属于协助扩散，协助扩散在一定范围内呈正相关，超过一定范围后不成比例，D错误。

一、易错辨析

1．分子或离子通过通道蛋白时，需要与通道蛋白结合(　×　)

2．少数水分子借助水通道蛋白进出细胞，更多的水分子以简单扩散方式进出细胞(　×　)

3．Na＋与有关载体蛋白结合排出神经细胞属于主动运输(　√　)

4．细胞外液中的K＋进入神经细胞属于简单扩散(　×　)

5．同种物质进出同一细胞的方式一定相同(　×　)

6．以胞吐的方式排出细胞的物质不一定都是生物大分子(　√　)

7．主动运输使膜内外物质浓度趋于一致，维持了细胞的正常代谢(　×　)

8．人红细胞吸收胆固醇与吸收葡萄糖的相同点是需要载体蛋白的协助(　×　)

二、填空默写

1．(必修1 P61)被动运输：不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量的物质跨膜运输方式，主要包括简单扩散和协助扩散。

2．(必修1 P61)简单扩散(简单扩散)：物质通过细胞质膜进出细胞时，会顺着浓度梯度从高浓度一侧到低浓度一侧移动，这样的过程为简单扩散。

3．(必修1 P61～62)协助扩散：一些物质借助于细胞质膜上的通道蛋白或载体蛋白，不需要细胞代谢供能，顺浓度梯度进出细胞质膜的被动运输方式，所以协助扩散包括依赖通道蛋白的协助扩散和依赖载体蛋白的协助扩散。

4．(必修1 P63)主动运输：物质逆浓度梯度进行跨膜运输，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量的物质跨膜运输方式。

5．(必修1 P63)主动运输的意义是按照生命活动的需要，主动地选择吸收营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。

6．(必修1 P64)通过胞吞或胞吐进出细胞，需要膜上蛋白质的参与，更离不开膜上磷脂双分子层的流动性。胞吞包括吞噬、胞饮两种类型，吞噬是细胞以大囊泡内吞较大固体颗粒的过程，胞饮是细胞通过小囊泡摄入微滴状液体的过程。