2025届高考 一轮复习 苏教版 物质出入细胞的方式及影响因素 课件(江苏版)
展开(1)举例说明哪些物质顺浓度梯度进出细胞,不需要额外提供能量;哪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。
影响物质跨膜运输速率的因素
考点一 物质出入细胞的方式
1.被动运输 主要体现膜的功能特点——选择透过性
2.通道蛋白与载体蛋白的异同
载体与受体的区别载体是协助物质运输的蛋白质,如血红蛋白是运输氧的载体,细胞膜上有运输葡萄糖、Na+、K+等的转运蛋白;受体是接收信号分子的蛋白质,如神经递质受体、激素分子受体,其主要作用是实现细胞间信息交流。
3.主动运输 主要体现膜的功能特点——选择透过性
4.胞吞和胞吐 主要体现膜的结构特点——流动性
提醒 ①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。②生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式运输的,如RNA和蛋白质可通过核孔出入细胞核。③无机盐离子的运输方式不一定是主动运输,如兴奋产生和恢复过程中的Na+内流和K+外流的方式均为协助扩散。④胞吞过程需要某些特定的膜蛋白的作用,但是不需要转运蛋白的作用。
(1)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。(2021·江苏卷,3A)( )(2)神经细胞膜上运入K+的载体蛋白和运出K+的通道蛋白都具有特异性。(2021·江苏卷,3C)( )(3)肾小管上皮细胞通过主动运输方式重吸收氨基酸。(2021·江苏卷,3D)( )(4)葡萄糖是机体能量的重要来源,能经自由扩散通过细胞膜。(2023·全国新课标卷,1B)( )提示 葡萄糖通过细胞膜进入红细胞是协助扩散,进入其他细胞一般通过主动运输。(5)抗体在浆细胞内合成时消耗能量,其分泌过程不耗能。(2023·全国甲卷,1C)( )提示 抗体以胞吐方式分泌,该过程耗能。
1.回顾膜的结构补充下列图解:
2.被动运输离子的通道称离子通道,主动运输的离子载体称为离子泵。如下图所示:
上图中,Na+和K+各行其道,且只有通道开放时,离子才能顺浓度梯度流动,该过程________ (填“需要”或“不需要”)消耗能量。钠钾泵能逆浓度梯度转运Na+和K+,转运方向相反,且钠钾泵同时具有______________的作用,催化ATP水解并释放能量,为Na+和K+主动运输供能。
3.小肠上皮细胞面向肠腔的一侧形成很多微绒毛,对吸收来自肠腔的营养物质有重要意义。新生儿小肠上皮细胞能直接吸收母乳中的免疫球蛋白到血液中。人体进食后,小肠微绒毛外侧葡萄糖由于二糖的水解而局部浓度高于细胞内,这部分葡萄糖能通过GLUT2转运;大部分葡萄糖通过SGLT1转运,过程如图所示。
(1)新生儿小肠上皮细胞直接吸收母乳中的免疫球蛋白是什么运输方式?需要膜蛋白发挥作用吗?需要消耗能量吗?提示 新生儿小肠上皮细胞通过胞吞直接吸收母乳中的免疫球蛋白。需要膜蛋白发挥识别功能。需消耗能量。
(2)葡萄糖通过SGLT1从肠腔进入小肠上皮细胞是什么运输方式?判断的依据是什么?葡萄糖通过GLUT2是什么运输方式?依据是什么?提示 主动运输。依据是需要载体蛋白,且需要利用Na+电化学梯度势能。协助扩散。依据是顺浓度梯度运输,且需要载体蛋白。
(3)Na+从小肠上皮细胞运输到肠腔时,所需Na+转运蛋白的空间构象是否发生改变?并说明理由。提示 是。Na+从小肠上皮细胞运输到肠腔时,逆浓度梯度运输,需要ATP水解提供能量,是主动运输,需要载体蛋白,载体蛋白在转运过程中空间构象发生改变。
考向 物质出入细胞方式的判断,考查科学思维
1.(2023·江苏扬州期初检测)通道蛋白是横跨细胞膜的蛋白质通道,允许特定的离子和小分子物质顺浓度梯度快速通过。下图甲、乙分别表示由细胞膜上的通道蛋白和载体蛋白介导的两种运输方式。下列相关叙述错误的是( )
A.细胞质膜的选择透过性与载体蛋白和通道蛋白都有关B.由载体蛋白和通道蛋白介导都是物质顺浓度梯度的跨膜运输C.肾小管细胞能快速重吸收水分主要依赖细胞质膜上的水通道蛋白D.水通道蛋白失活的植物细胞在高渗溶液中仍能发生质壁分离
解析 载体蛋白和通道蛋白都只能容许部分物质通过,体现了生物膜的选择透过性, A正确;由通道蛋白介导的都是物质顺浓度梯度的跨膜运输,由载体蛋白介导的是物质顺浓度梯度的跨膜运输或物质逆浓度梯度的跨膜运输,B错误;由通道蛋白介导的物质跨膜运输速率比由载体蛋白介导的物质跨膜运输速率快1 000倍以上,故肾小管细胞能快速重吸收水分主要依赖细胞质膜上的水通道蛋白, C 正确;水分子可通过自由扩散进出细胞,故水通道蛋白失活的植物细胞在高渗溶液中仍能发生质壁分离,D 正确。
2.(多选)(2023·江苏徐州期末)如图是小肠上皮细胞吸收葡萄糖的示意图,其中钠—钾泵、SGLT1、GLUT2代表载体。下列相关叙述正确的是( )
A.钠—钾泵的转运有利于建立膜两侧Na+浓度差B.SGLT1运输葡萄糖不消耗ATP,属于协助扩散C.细胞两侧GLUT2运输葡萄糖的方式相同D.当肠道中葡萄糖浓度高时,SGLT1、GLUT2都能运输葡萄糖
解析 据图可知,钠-钾泵的转运可将Na+转运出细胞,该过程消耗能量,有利于建立膜两侧Na+浓度差,A正确;SGLT1运输葡萄糖不消耗ATP,依靠Na+的电化学势能驱动,属于主动运输,B错误;细胞两侧GLUT2运输葡萄糖的方式相同:都是借助载体蛋白进行的顺浓度梯度的运输,属于协助扩散,C正确;据图可知,当肠道中葡萄糖浓度高时,SGLT1、GLUT2都能运输葡萄糖,从而使肠道中的葡萄糖浓度降低,D正确。
3.(2023·江苏南通适应性考)如图是小肠上皮细胞运输葡萄糖的过程。其中GLUT2是细胞膜上的葡萄糖载体,Na+/K+ATPase是钠-钾ATP水解酶。下列有关叙述正确的是( )
A.葡萄糖载体和Na+/K+ATPase功能不同的根本原因是基因的选择性表达B.葡萄糖进出小肠上皮细胞的运输方式分别是主动运输和协助扩散C.小肠上皮细胞直接生活的内环境是肠腔液和组织液D.Na+以主动运输的方式出小肠上皮细胞时能量来自K+电化学势能和ATP的水解
解析 葡萄糖载体和Na+/K+ATPase功能不同的根本原因,是其各自基因中的碱基排列顺序不同,A错误;由图可知,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,属于主动运输;而葡萄糖运出小肠上皮细胞时,是从高浓度向低浓度一侧运输,属于协助扩散,B正确;小肠上皮细胞直接生活的内环境是组织液,小肠肠腔与外界环境直接相通,故肠腔液不属于内环境,C错误;由图可知,Na+通过Na+/K+ATPase以主动运输的方式出小肠上皮细胞,消耗的能量由钠-钾ATP水解酶水解ATP提供,D错误。
“三看法”快速判定物质出入细胞的方式
考点二 影响物质跨膜运输速率的因素
1.影响物质跨膜运输速率的因素(1)浓度差对物质跨膜运输的影响
浓度差主要影响自由扩散和协助扩散。
(2)转运蛋白数量对跨膜运输的影响
转运蛋白数量影响协助扩散和主动运输,自由扩散不受转运蛋白数量的影响。
(3)氧气含量对跨膜运输的影响:通过影响细胞呼吸进而影响主动运输的速率。
提醒 红细胞主动运输速率与O2含量的关系同左图。
(4)温度对跨膜运输的影响
2.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)探究是自由扩散还是协助扩散
柽柳是一种强耐盐植物,叶子和嫩枝可以将吸收的盐分排出。柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是主动运输还是被动运输?请设计实验加以证明(实验材料:形态及生理状况相似的柽柳幼苗若干,适宜浓度的含Ca2+和K+的完全培养液,细胞呼吸抑制剂,蒸馏水),写出实验步骤,并预测实验结果。
提示 实验步骤:①将柽柳幼苗随机均分为甲、乙两组,分别培养在适宜浓度的含Ca2+和K+的完全培养液中;②甲组柽柳幼苗的培养液中加入一定量的细胞呼吸抑制剂,乙组柽柳幼苗的培养液中加入等量的蒸馏水,在适宜的条件下培养;③分别测定两组柽柳幼苗吸收Ca2+和K+的速率,并进行比较。预期实验结果:若两组植株对Ca2+和K+的吸收速率相同,则柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是被动运输;若甲组植株对Ca2+和K+的吸收速率明显小于乙组植株对Ca2+和K+的吸收速率,则柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是主动运输。
考向1 结合物质跨膜运输的影响因素,考查科学思维、科学探究
2.(2024·江苏南师附中、天一中学等四校联考)人体内某离子跨膜运输的方式如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A.该离子跨膜运输的动力主要来自细胞有氧呼吸所产生的ATPB.离子通道与该离子结合后空间结构发生改变并将离子运入细胞C.离子通道既能控制物质进出细胞,也体现了细胞膜可识别信息D.神经递质的释放体现了细胞膜上的磷脂和蛋白质均具有流动性
解析 该离子跨膜运输方式属于协助扩散,不需要消耗能量,A错误;离子通道在运输过程中,空间结构不会发生改变,B错误;由图可知,离子通道上既发生了识别并结合神经递质,又能控制该离子进入细胞,C正确;神经递质的释放利用了细胞膜的流动性,主要是和细胞膜上的磷脂分子的流动性有关,D错误。
考向2 结合物质跨膜运输的有关实验分析,考查科学探究
3.(2024·江苏南京六校联合体调研)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.图中所示过程体现了细胞膜具有流动性B.图中细胞对C6H12O6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 图中所示物质的运输依靠特定的载体完成,说明细胞膜的功能特点是具有选择透过性,A错误;图中细胞对C6H12O6的吸收方式属于主动运输,动力依赖于细胞膜两侧的Na+浓度差,B错误;Na+-K+泵可以催化ATP水解,所以Na+-K+泵既有运输功能,又有催化功能,C错误;图中氢离子的运输是主动运输,动力依赖于细胞膜两侧的Na+浓度差,说明细胞外氢离子浓度高,则胞外pH低于胞内pH,D正确。
4.(多选)(2023·江苏扬州开学考)为研究细胞膜的渗透性及不同物质进入细胞的速率差异,某研究小组利用鸡血红细胞悬液进行溶血(红细胞破裂,血红蛋白逸出)实验。下表为向 6支试管的不同溶液中分别滴加一滴红细胞悬液后的实验结果。
据表分析,下列有关叙述正确的是( )A.1号未出现溶血的原因是0.85%NaCl溶液与鸡血红细胞渗透压相近B.3号比 4号溶血时间短的原因是丙三醇比甲醇分子量大,不能自由扩散进入细胞C.5号出现溶血的原因是葡萄糖通过主动运输进入红细胞,细胞渗透吸水涨破D.6号出现溶血的原因是因为TritnX-100能够破坏细胞膜而裂解细胞
解析 1号未出现溶血的原因可能是0.85%NaCl溶液与鸡血红细胞渗透压相近,水分子进出细胞平衡,A正确;3号比4号溶血时间短的原因是丙三醇比甲醇分子量大,能自由扩散进入细胞,但是进入细胞的运输速率慢,B错误;5号出现溶血的原因是葡萄糖通过协助扩散进入红细胞,细胞渗透吸水涨破,C错误;TritnX-100常用作洗涤剂,能够破坏细胞膜而裂解细胞,从而使红细胞发生溶血现象,D正确。
1.(2021·江苏卷,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
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,C正确;肾小管上皮细胞重吸收氨基酸的方式是主动运输,D正确。
2.(2020·江苏卷,5)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
解析 由图示可知,葡萄糖进入小肠上皮细胞时逆浓度梯度运输,该运输方式属于主动运输,葡萄糖运出小肠上皮细胞时顺浓度梯度运输且需要载体蛋白,该运输方式为协助扩散,A正确;据图可知,Na+主要以方式②(主动运输)运出小肠上皮细胞,B错误;多肽以方式⑤(胞吞)进入细胞,以胞吐方式离开细胞,C错误;维生素D为固醇类物质,口服维生素D通过方式④(自由扩散)被吸收,D错误。
3.(2023·全国甲卷,1)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ATPC.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 乙醇是常见的脂溶性有机物,与细胞膜中磷脂相似相溶,可以通过自由扩散方式进入细胞,A错误;血浆中K+含量低,红细胞内K+含量高,血浆中的K+进入红细胞为逆浓度梯度运输,是主动运输,需要消耗ATP并需要载体蛋白协助,B正确;抗体的合成和分泌过程均需要消耗能量,C错误;葡萄糖进入小肠上皮细胞为主动运输,进入哺乳动物成熟的红细胞为协助扩散,D错误。
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