备战2025届高考生物一轮总复习第2单元细胞的基本结构及物质运输课时规范练9物质出入细胞的方式及影响因素

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考点一 物质出入细胞的方式
1.研究发现物质出入细胞有多种方式,有些物质的出入需要转运蛋白的协助。协助物质进出细胞的转运蛋白包括载体蛋白和通道蛋白,且载体蛋白协助物质进出细胞时可能消耗能量,也可能不消耗能量,而通道蛋白协助物质进出细胞时不消耗能量。下列叙述正确的是( )
A.无转运蛋白参与的物质进出细胞的方式只有胞吞、胞吐
B.Na+能通过通道蛋白的协助逆浓度梯度运出细胞
C.在主动运输中协助物质进出细胞的蛋白质是载体蛋白
D.物质依靠通道蛋白进出细胞的方式属于主动运输
2.下列与物质运输有关的叙述,正确的是( )
A.某物质进入细胞时需要消耗能量,则其运输方式一定为主动运输
B.缺氧环境中,人体成熟红细胞吸收葡萄糖的速率会降低
C.主动运输、协助扩散体现了生物膜的选择透过性,与膜的流动性无关
D.无机盐离子通过主动运输的方式进出细胞时,往往伴随载体蛋白的磷酸化
3.(2023·海南海口一模)下图表示不同的物质通过细胞膜由细胞外向细胞内运输的过程。下列有关叙述正确的是( )
A.A转运物质时自身构象不变,其转运特点有专一性和饱和性
B.若物质进入细胞时需消耗ATP水解释放的能量,则对应方式①
C.水分子进入细胞的方式包括①的协助扩散和②的自由扩散
D.图中只有方式③所示的过程能逆浓度梯度运输物质
4.(2023·山东济南三模)通道蛋白有离子通道蛋白、孔蛋白、水通道蛋白三种类型。孔蛋白常见于线粒体和叶绿体外膜上,可允许相对分子质量小于5 000的分子自由通过。下列叙述错误的是( )
A.离子通道蛋白运输相应离子的速率与膜两侧离子浓度差有关,也与膜电位有关
B.离子通道蛋白和水通道蛋白的选择性比孔蛋白的高
C.肾小管和集合管上皮细胞膜上水通道蛋白的数量较多
D.通道蛋白往往需要与运输的物质相结合且构象改变
考点二 影响物质跨膜运输的因素和实验探究
5.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
6.(2024·广东潮州统考)下图表示给某种细胞施予呼吸抑制剂后,细胞对某物质的吸收速率与细胞内外该物质浓度差的关系。下列有关叙述错误的是( )
A.该细胞吸收这种物质与ATP的水解无直接关系
B.该物质不能直接穿过细胞膜上的磷脂分子间隙
C.该细胞对这种物质的吸收速率与核糖体的功能有关
D.这种物质进入该细胞的方式与O2进入该细胞的方式相同
7.(2024·江苏连云港联考)气孔的开关与保卫细胞积累钾离子密切相关。某种质子泵(H+-ATPase)具有ATP水解酶的活性,利用水解ATP释放的能量,使H+从细胞膜内侧向外侧泵出,在H+浓度梯度的驱动下K+通过转运蛋白进入保卫细胞,保卫细胞吸水膨胀,气孔打开。以下说法错误的是( )
A.K+进入保卫细胞的运输方式属于主动运输
B.H+转运过程中质子泵磷酸化,发生构象改变
C.用促进该质子泵活性的壳梭孢素处理叶片可促进气孔打开
D.据题推测,脱落酸可能会促进保卫细胞的K+内流通道打开
关键能力提升练
1.口服药物进入小肠后常见的转运方式主要包括细胞间途径(图中A)和跨膜转运途径。跨膜转运途径分为被动转运(图中B)、摄入型转运体介导的跨膜转运(图中C)及外排型药物转运体介导的跨膜转运(图中D),OATP和P-gp是两种膜转运蛋白。下列说法错误的是( )
A.药物分子通过图中B途径跨膜转运也可体现细胞膜的选择透过性
B.药物跨膜转运方式与药物本身的性质有关,蛋白质类药物可通过C途径吸收
C.当甲侧药物分子浓度低于乙侧并通过C途径跨膜转运时,OATP的构象会发生可逆性改变
D.抑制P-gp的功能可缓解药物吸收障碍而造成的口服药效降低
2.蔗糖在植物组织培养过程中为植物细胞提供营养、能量和维持一定的渗透压,如图为蔗糖分子进入植物细胞的示意图。下列叙述正确的是( )
A.一种转运蛋白可转运多种物质,一种物质只能由一种转运蛋白转运
B.结构①和②是控制物质进出细胞的载体且①具有催化作用
C.H+出细胞的方式为主动运输,蔗糖进细胞的方式是协助扩散
D.该成熟的植物细胞在蔗糖溶液(浓度偏高)中会发生质壁分离但不能自动复原
3.(2023·江苏扬州三模)研究发现,甘蔗叶肉细胞产生的蔗糖进入伴胞细胞有共质体途径和质外体途径,分别如图中①②所示。下列叙述正确的是( )
A.质外体的pH因H+-ATP酶的运输作用而逐步降低
B.图中细胞间可通过途径①的通道进行信息交流
C.转运蛋白都含有相应分子或离子的结合部位
D.加入H+-ATP酶抑制剂不会影响蔗糖的运输速率
4.(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( )
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.主动运输过程中溶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
5.甲状腺滤泡细胞内的I-浓度是血浆中I-的30倍。血浆中I-进入滤泡上皮细胞是由钠碘同向转运体(NIS)介导的(如图所示)。已知毒毛花苷是钠钾泵抑制剂,硝酸根离子(N)可以与I-竞争NIS。下列叙述正确的是( )
A.寒冷信号能直接刺激甲状腺滤泡细胞合成并分泌更多甲状腺激素
B.N能够同时影响Na+和I-进入甲状腺滤泡上皮细胞
C.钠钾泵通过协助扩散将细胞内的Na+顺浓度梯度运出
D.毒毛花苷可抑制甲状腺滤泡细胞吸收碘,从而影响甲状腺激素的合成
6.(2024·广东联考)下图1为生物膜的结构模型及物质跨膜运输示意图,A、B表示组成膜的成分,①~④表示运输方式。图2为科研人员将人的红细胞分别置于蒸馏水和几种等渗溶液中,测定红细胞溶血(红细胞破裂)所需的时间。请据图回答下列问题。
图1
图2
(1)若图1表示细胞膜的结构模型,则其基本支架是 (填字母);细胞膜功能的复杂程度与其 有关。
(2)图2中的氯化铵以离子的形式进入细胞,其中氯离子进入细胞需要消耗能量,其运输方式为图1中的 (填序号),而蒸馏水进入细胞的方式为图1中的 (填序号)。据图2分析,甘油和乙醇进入红细胞的速度大小关系为 。
(3)氯化铵的相对分子质量要小于甘油、乙醇,但红细胞在氯化铵溶液中的溶血时间却明显长于这两种溶液,这说明 (填“脂溶性”或“水溶性”)分子更容易通过细胞膜。图2中氯化铵溶液是红细胞的等渗溶液,但红细胞还会发生溶血,原因是 。
答案：
必备知识基础练
1.C 解析 无转运蛋白参与的物质进出细胞的方式有自由扩散、胞吞和胞吐,A项错误;Na+通过载体蛋白的协助逆浓度梯度运出细胞,通道蛋白只能进行顺浓度梯度运输,B项错误;在主动运输中协助物质进出细胞的蛋白质是载体蛋白,C项正确;物质依靠通道蛋白进出细胞的方式是协助扩散,属于被动运输,D项错误。
2.D 解析 某物质进入细胞时需要消耗能量,其运输方式可能是胞吞,也可能是主动运输,A项错误;人体成熟红细胞吸收葡萄糖的方式为协助扩散,不消耗能量,缺氧环境中,人体成熟红细胞吸收葡萄糖的速率不变,B项错误;主动运输、协助扩散与膜上蛋白质分子的运动有关,与膜的流动性有关,C项错误;无机盐离子通过主动运输的方式进出细胞时,需要载体且需要消耗能量,该过程往往伴随载体蛋白的磷酸化,D项正确。
3.D 解析 A属于载体蛋白,载体蛋白转运物质时自身构象发生改变,A项错误;若物质进入细胞时需消耗ATP水解释放的能量,则可能是主动运输,而图中的①是顺浓度梯度运输,不需要耗能,B项错误;水分子进入细胞的方式包括④水通道蛋白进行的协助扩散和②自由扩散,C项错误;图中的①②④都是顺浓度梯度进行的,而③是从低浓度向高浓度进行的逆浓度梯度的运输,D项正确。
4.D 解析 离子通道对被转运的离子的大小和电荷都有高度的选择性,驱动带电荷的离子跨膜转运的净驱动力来自两种力的合力,一种是溶质的浓度梯度,另一种是跨膜电位差,这种净驱动力构成离子跨膜的电化学梯度,这种梯度决定离子跨膜的被动运输的方向,A项正确;离子通道对被转运的离子的大小和电荷都有高度的选择性,水通道蛋白只运输水分子,而孔蛋白只允许相对分子质量小于5000的分子自由通过,因此离子通道蛋白和水通道蛋白的选择性比孔蛋白的高,B项正确;肾小管和集合管上皮细胞主要参与水的重吸收,因此两者细胞膜上水通道蛋白的数量较多,C项正确;通道蛋白介导的被动运输不需要溶质分子与其结合,D项错误。
5.C 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。
6.D 解析 图示运输方式为协助扩散,不消耗ATP,与ATP的水解无直接关系,A项正确;协助扩散需要转运蛋白,不能直接穿过细胞膜上的磷脂分子间隙,B项正确;协助扩散需要载体,而载体的化学本质是蛋白质,在核糖体上合成,则该细胞对这种物质的吸收速率与核糖体的功能有关,C项正确;图示运输方式为协助扩散,细胞吸收O2的方式是自由扩散,D项错误。
7.D 解析 K+进入保卫细胞的过程需要H+浓度梯度的驱动以及转运蛋白,属于主动运输,A项正确;H+转运过程中质子泵磷酸化,其构象发生改变,B项正确;用促进该质子泵活性的壳梭孢素处理叶片,使H+从细胞膜内侧向外侧泵出,H+浓度差增大导致K+进入保卫细胞,可促进气孔打开,C项正确;脱落酸会促进叶片脱落,故推测脱落酸不能促进保卫细胞的K+内流通道打开,D项错误。
关键能力提升练
1.B 解析 协助扩散、主动运输和自由扩散都能体现细胞膜具有选择透过性,药物分子通过图中B途径(自由扩散)跨膜转运也可体现细胞膜的选择透过性,A项正确;药物跨膜转运方式与药物本身的性质有关,蛋白质类药物属于生物大分子,不能通过C途径吸收,而是通过胞吞的方式被吸收,B项错误;参与主动运输的载体蛋白,每次转运时载体蛋白都会发生自身构象的改变,当甲侧药物分子浓度低于乙侧并通过C途径(主动运输)跨膜转运时,OATP的构象会发生可逆性改变,C项正确;P-gp可以把药物从上皮细胞中排出到肠腔,限制药物的吸收,减少药物的入血量,从而造成药物口服生物利用度降低,因此抑制P-gp的功能可缓解药物吸收障碍而造成的口服药效降低,D项正确。
2.B 解析 结合题图可知,一种转运蛋白可转运多种物质(如载体②可以转运H+和蔗糖),一种物质可以由多种转运蛋白转运(如H+可以由载体①和载体②转运),A项错误。结构①和②是控制物质进出细胞的载体,且结构①能够催化ATP水解为ADP和Pi,即具有催化作用,B项正确。H+出细胞需要载体协助,且需要消耗ATP,方式为主动运输;细胞外的H+多于细胞内,H+进入细胞是协助扩散,蔗糖进入细胞借助H+的浓度差,属于主动运输,C项错误。结合图示可知,该成熟的植物细胞在蔗糖溶液(浓度偏高)中会发生质壁分离,由于蔗糖可通过细胞膜进入细胞内,故可自动复原,D项错误。
3.B 解析 H+在H+-ATP酶的作用下运出细胞,但会在蔗糖-H+同向运输器的作用下再进入细胞中,故质外体的pH是相对稳定的状态,A项错误;高等植物细胞间可以形成通道,细胞间可通过通道(途径①)进行信息交流,B项正确;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,而且每次转运时都会发生自身构象的改变,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,不需要结合,C项错误;加入H+-ATP酶抑制剂会影响H+运出细胞,进而影响细胞对蔗糖的吸收,D项错误。
4.C 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;主动运输过程中溶质逆浓度梯度运输,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。
5.D 解析 寒冷信号能直接刺激皮肤冷觉感受器,经下丘脑体温调节中枢,然后由下丘脑、垂体分泌相应的激素,促进甲状腺分泌更多的甲状腺激素,A项错误;N可以与I-竞争NIS,因此N能够影响I-进入甲状腺滤泡上皮细胞,但不影响Na+运输,B项错误;钠钾泵运输Na+需要ATP提供能量,故通过主动运输将细胞内的Na+逆浓度梯度运出,C项错误;毒毛花苷是钠钾泵抑制剂,会抑制Na+运出甲状腺滤泡细胞,导致细胞内外Na+浓度差变小,钠碘同向转运体运输I-时需要借助Na+的浓度梯度产生的电化学势能,因此毒毛花苷可抑制甲状腺滤泡细胞吸收碘,从而影响甲状腺激素的合成,D项正确。
6.答案 (1)A 蛋白质(或B)的种类和数量
(2)④ ①② 乙醇>甘油
(3)脂溶性 红细胞会吸收氯化铵,使细胞内的溶液浓度增大,渗透压上升,细胞大量吸水,最终导致细胞溶血
解析 (1)细胞膜的基本支架是磷脂双分子层,即图1中的A。细胞膜功能的复杂程度与膜上的蛋白质(B)种类和数量有关,功能越复杂,蛋白质的种类和数量越多。
(2)由题意可知,氯离子进入细胞需要消耗能量,其运输方式为主动运输,即图1中的④;蒸馏水进入细胞的方式为自由扩散或协助扩散,即图1中的①②;根据图2中甘油和乙醇使红细胞溶血的时间可知,乙醇使红细胞溶血时间更短,说明乙醇进入红细胞的速度较甘油更快。
(3)红细胞在氯化铵(水溶性)溶液中的溶血时间明显长于甘油、乙醇(脂溶性),说明氯化铵进入细胞较慢,即脂溶性分子更易通过细胞膜进入细胞。由于红细胞会吸收氯化铵,使细胞内的溶液浓度增大,渗透压上升,细胞大量吸水,所以会导致细胞溶血。