人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第2节 主动运输与胞吞、胞吐导学案及答案

4.2 主动运输与胞吞、胞吐

1.掌握主动运输的特点及其与被动运输的区别。

2.掌握胞吞和胞吐的过程和特点，理解主动运输及胞吞、胞吐对细胞生命活动的意义。

3.阐明物质跨膜运输方式与细胞结构的关系。

知识点01  主动运输

【特别提醒】

主动运输的运输速率和细胞的能量供应之间的关系如图所示。

①
ab段：随能量供应的增加，运输速率增大，说明主动运输需要能量。

②bc段：受转运蛋白数量的限制，能量供应增加，但运输速率不再增加。

知识点02 胞吞、胞吐

【特别提醒】

①离子和小分子物质可以通过被动运输和主动运输进出细胞，而大分子和颗粒性物质主要通过胞吞和胞吐进出细胞。

②胞吞和胞吐不需要载体，需要消耗能量。

知识点03  物质输入和输出的结构基础

1.离子和较小的有机分子的跨膜运输必须借助于转运蛋白，一种转运蛋白往往只适合转运特定的物质，细胞膜上转运蛋白的种类和数量，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，这也是细胞膜具有选择透过性的结构基础。

2.胞吞或胞吐过程需要膜上蛋白质的参与，离不开膜上磷脂双分子层的流动性。

考法01 细胞的物质输入和输出方式

1.离子和小分子以穿膜运输方式进出细胞

2.大分子以膜泡运输方式进出细胞

【典例1】下图表示葡萄糖跨膜运输的过程，据图分析正确的是(　　)

A.该膜中的转运蛋白也能运输氨基酸

B.该方式发生在被转运物质从低浓度到高浓度时

C.该膜可能是哺乳动物的红细胞膜

D.与该过程有关的细胞器是线粒体和核糖体

【答案】C

【解析】[细胞膜上的转运蛋白具有专一性，运输葡萄糖的转运蛋白不能运输氨基酸；需要转运蛋白协助而不消耗能量的运输方式为协助扩散，它是被动运输的一种，其运输方向为顺浓度梯度；哺乳动物红细胞吸收葡萄糖的方式就是协助扩散；协助扩散不消耗能量，与协助扩散有关的细胞器不包括线粒体。

考法02  影响物质运输的因素

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。自由扩散中，浓度差越大，运输速率越大；协助扩散中，浓度差达到一定程度后运输速率不再继续增加，原因是受载体数量的限制。

2.载体蛋白数量对跨膜运输的影响

载体蛋白主要影响协助扩散和主动运输。其他条件适宜的情况下，协助扩散载体蛋白数量越多，运输速率越大；主动运输中载体蛋白数量达到一定程度后运输速率不再增加，可能原因是受能量供应限制。自由扩散不受载体蛋白数量的影响。

3.氧气含量对跨膜运输的影响

通过影响细胞的呼吸进而影响主动运输的速率。

①P点时：无氧呼吸为物质的吸收提供能量。

②PQ段：随着氧气含量的增加，有氧呼吸产生的能量越多，主动运输的速率越大。

③Q点以后：当氧气含量达到一定程度后，受载体蛋白数量以及其他限制因素的影响，运输速率不再增加。

【典例2】用呼吸抑制剂处理人体红细胞，下列物质吸收量显著减少的一组是(　　)

【答案】B

【解析】氨基酸进入红细胞是主动运输，其吸收需要细胞呼吸提供的能量和载体蛋白，葡萄糖进入红细胞是协助扩散，与能量无关，A项错误；氨基酸和K＋的运输方式都是主动运输，能量降低会使其吸收速率下降，B项正确；O2、H2O、甘油和脂肪酸的运输方式都是自由扩散，抑制细胞呼吸对它们的吸收没有影响，C、D项错误。

考法03  物质跨膜运输的科学探究

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

【典例3】将生长状态一致的某种植物幼苗分成甲、乙两组，分别移入适宜的营养液中在光下培养，并给甲组的营养液适时通入空气，乙组不进行通气处理。一定时间后测得甲组的根对a离子的吸收速率远大于乙组的。关于这一实验现象，下列说法错误的是(　　)

A．给营养液通入空气有利于该植物的生长

B．根细胞对a离子的吸收过程属于自由扩散

C．根细胞对a离子的吸收过程有能量的消耗

D．根细胞的有氧呼吸有利于根对a离子的吸收

【答案】B

【解析】由题目给出的信息“甲组的根对a离子的吸收速率远大于乙组的”，说明根对a离子的吸收过程属于主动运输，主动运输需要能量和载体，B项错误、C项正确；给营养液通入的空气中含有氧气，根细胞获得氧气，有氧呼吸能正常进行，有利于根对a离子的吸收，有利于该植物的生长，A、D项正确。

题组A  基础过关练

1.人红细胞细胞质中K+的浓度比血浆高30倍，下列关于红细胞从血浆吸收的叙述，不正确的是（   ）

A.逆浓度梯度进行             B.需要载体蛋白质的协助

C.消耗细胞呼吸释放的能量     D.K+直接穿过磷脂双分子层

1.【答案】D

【解析】由于红细胞细胞质中K+的浓度比血浆高30倍，红细胞吸水K+的的方式是主动运输。主动运输是逆浓度梯度进行的、需要载体蛋白质的协助、消耗细胞呼吸释放的能量，A、B、C正确；K+不能直接穿过磷脂双分子层，只能借助载体协助进入细胞，D不正确。

2.胰岛素是胰岛B细胞合成并释放到血浆中的蛋白质类激素，关于胰岛素由胰岛B细胞释放到血浆的叙述，正确的是（    ）

A.需要载体蛋白质协助         B.不消耗细胞呼吸释放的能量

C.存在囊泡与细胞膜的融合     D.与构成细胞膜的磷脂运动无关

2.【答案】C

【解析】胰岛素由胰岛B细胞释放到血浆的方式是胞吐。胞吐不需要载体蛋白质协助、 不消耗细胞呼吸释放的能量、离不开细胞膜上磷脂双分子层的流动性，A、B、D不正确；胰岛素分泌过程中，胰岛素先在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜融合，将胰岛素由胰岛B细胞释放到血浆，D正确。

3．下列现象的原理与植物根细胞表面的矿质离子进入根细胞的原理相同的是 （    ）

A．腌制咸菜时，盐进入蔬菜细胞

B．根细胞吸收氧气，释放二氧化碳

C．Na＋ 排出细胞

D．葡萄糖进入红细胞

3.【答案】C

【解析】植物根细胞表面的矿质离子进入根细胞的原理是主动运输。腌制咸菜时，菜叶细胞失水死亡，盐渗入蔬菜细胞，A不属于主动运输；根细胞吸收氧气，释放二氧化碳是通过自由扩散进行的，B不符合题意；Na＋排出细胞通过主动运输进行的，C符合题意；葡萄糖进入红细胞通过协助扩散进行的，D不符合题意。

4．下图中a~d表示人体小肠绒毛上皮细胞细胞膜上物质的运输方式。下列相关叙述错误的是（    ）

A．方式a消耗的能量来自细胞呼吸

B．水分子能以方式b进入细胞

C．方式c为胞吞，运输的是大分子物质

D．方式d逆浓度梯度进行，可能需要消耗ATP

4.【答案】C

【解析】方式a为主动运输，需要能量，在人体细胞中能量由细胞呼吸产生，A正确；b为自由扩散，水分子能直接穿透细胞膜，以自由扩散方式运输，故水分子能以方式b进入细胞，B正确；c运输方式从高浓度到低浓度，需要载体蛋白协助，方式c为协助扩散，C错误；方式d逆浓度梯度进行，需要载体蛋白协助，属于主动运输，可能需要消耗ATP（或其他形式的能量），D正确。

5．物质路膜运输的方式如图所示，有关分析正确的是（    ）

A．①和②所示的过程都需要消耗能量

B．只有①所示的过程能逆浓度梯度运输物质

C．乙醇只有通过①过程才能进入细胞

D．氨基酸进入细胞一定与过程②无关

5.【答案】B

【解析】②为协助扩散，不需要消耗能量，A错误；图中只有①主动运输能逆浓度梯度运输物质，B正确；

C、乙醇通过自由扩散进出细胞，C错误；氨基酸可在顺浓度条件下通过协助扩散进入细胞，D错误。

6．细胞吸收物质的方式之一是胞吞。具体过程是当物质吸附在细胞膜上时，细胞膜内陷，形成小囊泡，然后囊泡包裹着物质，将其运输至相应部位。下列叙述错误的是（    ）

A．胞吞消耗能量，会发生质膜的断裂 

B．各种离子通过胞吞被运送到细胞内侧

C．被胞吞的物质可以是固体或液体 

D．胞吞发生时，质膜的相对面积可能会减少

6.【答案】B

【解析】胞吞过程利用了细胞膜的流动性，有细胞膜形成囊泡的过程，会发生质膜的断裂，需要消耗能量，A正确；离子通过主动运输或协助扩散转运到细胞内侧，B错误；胞吞的物质可以是固体也可以是液体，C正确；胞吞发生，质膜会形成囊泡从细胞膜上脱离，相对面积可能减少，D正确。

题组B  能力提升练

7．甲、乙两种物质分别依赖自由扩散和协助扩散进入细胞。如果以人工合成的无蛋白磷脂双分子膜代替细胞膜，并维持其他条件不变，则(　　)

A．甲运输被促进　　 B．乙运输被促进

C．甲运输被抑制   D．乙运输被抑制

7.【答案】D

【解析】甲物质通过自由扩散进入细胞，其运输与蛋白质无关，在以人工合成的无蛋白磷脂双分子膜代替细胞膜，并维持其他条件不变的情况下，其运输不受影响；乙物质通过协助扩散进入细胞，其运输需要转运蛋白协助，在以人工合成的无蛋白磷脂双分子膜代替细胞膜，并维持其他条件不变情况下，乙物质的运输被抑制，不能进行。

8．如图是物质进出细胞方式的概念图，对图示分析正确的是(　　)

A．据图可确定①为不耗能、需载体蛋白的协助扩散

B．⑤⑥两种方式的共同特点是顺浓度梯度运输物质

C．葡萄糖进入细胞可通过①③两种方式被吸收

D．质壁分离实验中蔗糖进入细胞的方式为①

8.【答案】B 

【解析】图中①是K＋进入细胞的方式，为主动运输，需要载体蛋白和消耗能量；②表示被动运输，⑤和⑥表示协助扩散和自由扩散，是能够顺浓度梯度运输的；③和④表示胞吞和胞吐；葡萄糖进入细胞的方式有主动运输和协助扩散两种方式，应该对应图中的①和⑤或⑥；质壁分离过程中蔗糖分子是不能进入细胞的。

9．如图为某种离子跨膜运输的示意图，由此做出的判断正确的是(　　)

A．图中离子通过膜的正确顺序是乙→丙→甲

B．离子通过膜有随机性并消耗能量

C．磷脂的可运动性使离子通过膜的通道自动开闭

D．图示的离子通过膜的方式为协助扩散

9.【答案】A 

【解析】由题图中箭头可以看出，离子通过膜的正确顺序是乙→丙→甲，A正确；该过程用到了载体蛋白和能量，为主动运输过程，D错误；根据载体蛋白的专一性的特点，离子通过膜不是随机的，而是具有选择性的，B错误；通道开闭是在能量和离子的作用下，通过载体蛋白的空间结构的改变来实现的，C错误。

10．如图是胡萝卜在不同的含氧情况下从硝酸钾溶液中吸收K＋和NO的曲线。影响A、B两点和B、C两点吸收量不同的因素分别是(　　)

A．载体蛋白数量、能量   B．能量、载体蛋白数量

C．载体蛋白数量、离子浓度           D．能量、离子浓度

10.【答案】B 

【解析】A、B两点对应的氧浓度不同，细胞呼吸产生的能量不同，导致NO的吸收量不同。B、C两点处于相同氧浓度下，呼吸作用产生能量相同，但吸收量有差异，是因为膜上运输NO的载体蛋白比运输K＋的载体蛋白数量多。

11．如图所示为葡萄糖通过红细胞膜的速度随着膜外侧葡萄糖浓度升高而变化的曲线。

请据图回答下列问题：

（1）葡萄糖从血浆进入红细胞的运输方式是__________________________。

（2）红细胞膜的化学成分中，除磷脂外，含量最多的是________，推测该分子的存在为葡萄糖的运输提供了特殊途径，使其速度显著________。曲线变化也反映出这种速度还受到特殊分子数量的限制，当葡萄糖浓度________时，由于__________________________，无论膜外侧葡萄糖浓度怎样增高，葡萄糖分子通过膜的速度将____________________。

11.【答案】（1）协助扩散

（2）蛋白质　加快　大于c　协助葡萄糖通过膜的蛋白质分子转运能力已饱和　维持稳定

【解析】（1）葡萄糖从血浆进入红细胞的运输方式是协助扩散。

（2）细胞膜的主要成分是磷脂和蛋白质，其中脂质占50%左右(磷脂最丰富)、蛋白质占40%左右。葡萄糖进入红细胞的运输方式是协助扩散，转运蛋白质（载体）使葡萄糖运输的速度加快，一定范围内，随着红细胞膜外侧葡萄糖浓度的增加，葡萄糖进入红细胞的速度加快，但超过一定范围后(大于c)，由于运输葡萄糖的载体数量有限，葡萄糖进入红细胞的速度不再增加而维持稳定。

12.如图是生物膜流动镶嵌模型及物质跨膜运输示意图,其中离子通道是一种通道蛋白,该通道蛋白是横跨细胞膜的亲水性通道,具有离子选择性。请据图回答有关问题。

（1）很多研究成果有力支持“脂溶性物质易透过生物膜,不溶于脂质的物质不易透过生物膜”这一说法。这是因为组成细胞膜的主要成分中有[　]________。 

（2）鲨鱼体内能积累大量的盐,盐分过高时就要及时将多余的盐分排出体外,经研究,鲨鱼体内多余的盐分是经②途径排出的,那么其跨膜运输的方式是______________。 

（3）对蟾蜍的离体心脏施加某种毒素后Ca2+的吸收明显减少,但K+、葡萄糖的吸收不受影响,最可能的原因是该毒素抑制了心肌细胞膜上转运Ca2+的[　]________________的活性。 

（4）柽柳是泌盐植物,叶子和嫩枝可以将吸收到植物体内的盐分排出,是强耐盐植物。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。

①实验步骤:

a.取甲、乙两组生长发育相同的柽柳幼苗,放入适宜浓度的含有Ca2+、K+的溶液中。

b.甲组给予正常的呼吸条件,乙组___________________。 

c.一段时间后测定两组植株根系对Ca2+、K+的吸收速率。

②实验结论:

a.若两组植株对Ca2+、K+的吸收速率相同,说明柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是被动运输。

b.______________________________________________________。 

12.【答案】（1）[甲]磷脂分子　（2）被动运输   （3）[乙]载体蛋白

（4）①完全抑制有氧呼吸

②若乙组吸收速率明显小于甲组吸收速率,说明柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是主动运输

【解析】（1）脂溶性物质易透过生物膜,不溶于脂质的物质不易透过生物膜,这是因为细胞膜的成分中含有脂质。

（2）据图可知,过程②的运输方式不需要能量,需要细胞膜上的载体蛋白,因此属于被动运输。

（3）Ca2+、K+和葡萄糖的运输方式是主动运输,药物没有影响K+等物质的主动运输,而Ca2+的运输减少,说明药物抑制了Ca2+载体蛋白的活性。

（4）主动运输和被动运输的区别在于主动运输需要消耗能量,因此该实验的自变量是能量的有无(通过控制有氧呼吸实现),若抑制有氧呼吸时,二者的吸收量相同,说明与能量无关,是被动运输;若抑制有氧呼吸的一组的吸收速率小于对照组,则说明是主动运输。

题组C  培优拔尖练

13.（2020·新课标Ⅱ）取某植物的成熟叶片，用打孔器获取叶圆片，等分成两份，分别放入浓度（单位为g/mL）相同的甲糖溶液和乙糖溶液中，得到甲、乙两个实验组（甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍）。水分交换达到平衡时，检测甲、乙两组的溶液浓度，发现甲组中甲糖溶液浓度升高。在此期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换。据此判断下列说法错误的是（    ）

A．甲组叶细胞吸收了甲糖溶液中的水使甲糖溶液浓度升高

B．若测得乙糖溶液浓度不变，则乙组叶细胞的净吸水量为零

C．若测得乙糖溶液浓度降低，则乙组叶肉细胞可能发生了质壁分离

D．若测得乙糖溶液浓度升高，则叶细胞的净吸水量乙组大于甲组

13.【答案】D

【解析】由题干信息可知，叶细胞与溶液之间无溶质交换，而甲组的甲糖溶液浓度升高，则可能是由于叶细胞的细胞液浓度大于甲糖溶液物质的量浓度，引起了细胞吸水，A正确；若乙糖溶液浓度不变，说明乙糖溶液物质的量浓度与叶细胞的细胞液浓度相等，叶细胞净吸水量为零，B正确；若乙糖溶液浓度降低，说明细胞失水，叶肉细胞可能发生了质壁分离，C正确；若乙糖溶液浓度升高，说明乙糖溶液物质的量浓度低于叶细胞的细胞液浓度，细胞吸水，而乙糖溶液的物质的量浓度约为甲糖溶液的2倍，因此叶细胞的净吸水量应是乙组小于甲组，D错误。

14.（2020·江苏卷）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

14.【答案】A

【解析】由图示可知，葡萄糖进入小肠上皮细胞的方式①为主动运输；Na+逆浓度梯度运出小肠上皮细胞和K+逆浓度梯度进入小肠上皮细胞的过程均需要载体和能量，则方式②为主动运输；方式③葡萄糖运出小肠上皮细胞是顺浓度梯度，需要载体协助，为协助扩散；水进入细胞的方式④为自由扩散；多肽等大分子物质进入细胞的方式⑤为胞吞。葡萄糖进入小肠上皮细胞的方式为主动运输，运出小肠上皮细胞的方式为协助扩散，A正确；由图示可知，Na+主要以②主动运输的方式运出小肠上皮细胞，B错误；多肽以⑤胞吞的方式进入细胞，以胞吐方式离开细胞，C错误；维生素D属于固醇类，进入细胞的方式为④自由扩散，D错误。

15.（2019·新课标Ⅱ卷）某种H﹢-ATPase是一种位于膜上的载体蛋白，具有ATP水解酶活性，能够利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H﹢。①将某植物气孔的保卫细胞悬浮在一定pH的溶液中（假设细胞内的pH高于细胞外），置于暗中一段时间后，溶液的pH不变。②再将含有保卫细胞的该溶液分成两组，一组照射蓝光后溶液的pH明显降低；另一组先在溶液中加入H﹢-ATPase的抑制剂（抑制ATP水解），再用蓝光照射，溶液的pH不变。根据上述实验结果，下列推测不合理的是

A．H﹢-ATPase位于保卫细胞质膜上，蓝光能够引起细胞内的H﹢转运到细胞外

B．蓝光通过保卫细胞质膜上的H﹢-ATPase发挥作用导致H﹢逆浓度梯度跨膜运输

C．H﹢-ATPase逆浓度梯度跨膜转运H﹢所需的能量可由蓝光直接提供

D．溶液中的H﹢不能通过自由扩散的方式透过细胞质膜进入保卫细胞

15.【答案】C

【解析】载体蛋白位于细胞膜上，根据题意可知，照射蓝光后溶液的pH值明显下降，说明即H+含量增加，进而推知：蓝光能够引起细胞内H+转运到细胞外，A正确；对比②中两组实验可知，蓝光引起细胞内H+转运到细胞外需要通过H+-ATPase，且原先细胞内pH值高于细胞外，即细胞内H+浓度低于细胞外，因此该H+为逆浓度梯度转运，B正确；由题意可知H+－ATPase具有ATP水解酶活性，利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H+，C错误；由①中的实验可知，最初细胞内pH值高于细胞外，即细胞内H+浓度低于细胞外，但暗处理后溶液浓度没有发生变化，说明溶液中的H+不能通过自由扩散的方式透过细胞质膜进入保卫细胞，D正确。

16.如图一是生物膜的流动镶嵌模型及物质跨膜运输示意图，其中组成离子通道的通道蛋白是横跨生物膜的亲水性通道，允许相应的离子通过，①②③④代表不同的运输方式。图二表示物质通过膜的运输速率随O2浓度变化的情况。请仔细观察图示并回答有关问题：

（1）图一生物膜的功能与其化学组成密切相关，功能越复杂的生物膜____________的种类与数目越多。

（2）图二与图一中的_________（填序号）代表的物质运输方式一致。若需跨膜运输的物质足够，图中曲线出现BC段的主要原因是_________________________。

（3）盐角草是世界上最著名的耐盐植物，它能生长在含盐量高达0.5%—6.5%高浓度潮湿盐沼气中。为探究盐角草从土壤中吸收盐分的方式是主动运输还是被动运输，设计了如下实验。

①实验步骤：

A．取甲、乙两组生长发育状况基本相同的盐角草幼苗，分别放入适宜浓度的同时含有Ca2+、Na+的培养液中进行培养。

B．甲组给予正常的呼吸条件，乙组_______________________。

C．__________________________________________________________________。

②实验结果及结论：

16.【答案】（1）蛋白质   

（2）④    载体蛋白数量有限   

（3）①抑制细胞呼吸    一段时间后测定两组植株根系对Ca2+、Na+的吸收速率   

②盐角草从土壤中吸收盐分的方式是被动运输    两组植株对Ca2+、Na+的吸收速率不相同    盐角草从土壤中吸收盐分的方式是主动运输   

【解析】（1）生物膜的功能主要由蛋白质来体现的，功能越复杂的生物膜，蛋白质的种类与数目越多。

（2）图二中的物质运输方式一定范围内与氧气浓度成正比，应为主动运输方式，与图一中的④代表的物质运输方式一致；若跨膜运输的物质足够，但细胞膜上载体蛋白的数量有限，故图中曲线BC段运输速率不再增加。

（3）主动运输和被动运输的根本区别是是否消耗能量，故探究盐角草从土壤中吸收盐分的方式是主动运输还是被动运输，可利用呼吸抑制剂进行有无能量供应的对照实验（甲组正常呼吸，B乙组完全抑制呼吸）。C：一段时间后，检测、计算离子（Ca2+、Na+）的吸收速率是否相同。若提供能量的实验组（甲组）离子（Ca2+、Na+）吸收速率大于对照组（乙组），则说明盐角草从土壤中吸收盐分的方式是主动运输；若b若两组实验离子（Ca2+、Na+）吸收速率相同，这说明c则说明盐角草从土壤中吸收盐分的方式是被动运输。