高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第4章 细胞的物质输入和输出综合与测试学案设计

第2节　主动运输与胞吞、胞吐

1.通过对小分子物质逆浓度梯度运输的分析,说明主动运输的特点。

2.通过对大分子物质进出细胞过程的分析,说明胞吞、胞吐的特点。

3.通过对物质跨膜运输多种方式的比较,总结概括细胞膜跨膜运输各种方式的结构基础。

新知探究一　主动运输

资料1:皮质性白内障是老年性白内障中最常见的一种类型,临床上主要表现为视力逐渐下降。经研究发现,该病的发病与晶状体的氧化损伤有关,氧化作用会损伤晶状体的细胞膜,使维持细胞内正常低钠和高钾离子浓度的钠钾泵功能明显改变,对Na+的通透性增加,使晶状体内的Na+增加,水分流失。

资料2:与细胞外液相比,动物细胞内K+浓度高、Na+浓度低,这对于细胞生命活动的正常进行是至关重要的。钠钾泵(一种ATP水解酶可水解ATP)在维持这种溶液浓度差的过程中发挥着重要的作用。细胞内的ATP和Na+与钠钾泵上相应位点结合后,ATP水解导致钠钾泵的构象发生改变,将Na+运出细胞(如图1、2);之后,细胞外K+与钠钾泵上相应位点结合,磷酸基团与钠钾泵脱离,钠钾泵构象恢复,将K+运入细胞(如图3、4)。

结合教材P69及P70第1段,讨论下列问题。

问题(1):分析Na+和K+运输过程中,钠钾泵和ATP的作用分别是什么?

提示:钠钾泵作为载体蛋白起到转运的作用;ATP水解为离子运输提供能量。

问题(2):钠钾泵既能与K+结合也能和Na+结合,是否说明钠钾泵不具有特异性?

提示:不是。钠钾泵上的不同位点分别与K+和Na+结合,仍然具有特异性。

问题(3):上述物质运输的方式称为主动运输,请概括主动运输的概念。

提示: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,这种方式叫作主动运输。

问题(4):主动运输对于细胞的生活有什么意义?

提示:细胞通过主动运输来选择吸收所需要的物质,排出代谢废物和对细胞有害的物质,保证了细胞和个体生命活动的需要。

问题(5):据发病机理,提出一种预防白内障的思路。

提示:可以适量增加富含抗氧化剂食物的摄入,避免晶状体的氧化损伤。

不同物质跨膜运输方式的比较

1.如图表示某种细胞的细胞膜对不同物质的运输方式。下列叙述错误的是(　D　)

A.①物质可以是氨基酸

B.②物质可以是胆固醇

C.甲运输方式为主动运输,乙运输方式为被动运输

D.甲运输方式还需要能量,乙运输方式还需要载体蛋白

解析:小肠上皮细胞吸收氨基酸的方式是主动运输,因此①物质可以是氨基酸;胆固醇进入细胞的方式是自由扩散;由题图分析可知,甲图表示的运输方式为从低浓度到高浓度,需要载体蛋白和能量,是主动运输,乙图表示的运输为从高浓度到低浓度,不需要转运蛋白,是自由扩散,属于被动运输。

2.

钠钾泵是一种常见的ATP-驱动泵(ATP是细胞中的直接能源物质,细胞水解ATP可以获得能量),一种在动物细胞的能量系统中起主要作用的载体,也是一种能催化ATP水解的酶。这种泵每消耗1分子的ATP,就逆浓度梯度将3分子的Na+泵出细胞外,将2分子的K+泵入细胞内。由此可知(　D　)

A.该载体不一定能催化ATP水解,但一定能促进物质的转运

B.图中,Na+跨膜运输方式是主动运输,K+的跨膜运输方式是协助扩散

C.水分子进入细胞的方式与图中Na+的跨膜运输的方式相同

D.钠钾泵对维持动物细胞的渗透压平衡起着非常重要的作用

解析:根据题意,钠钾泵是一种常见的ATP-驱动泵,也是能催化ATP水解的酶,所以该载体一定能催化ATP水解;钠离子和钾离子都是逆浓度跨膜运输,消耗能量,所以都属于主动运输;水分子进入细胞的方式是协助扩散或自由扩散,而图中钠离子的跨膜运输方式是主动运输;钠离子在细胞外的浓度高于细胞内,钾离子浓度在细胞内高于细胞外,均是钠钾泵维持的结果,说明钠钾泵对维持动物细胞的渗透压平衡起着非常重要的作用。

新知探究二　胞吞和胞吐

资料:对新冠病毒(SARS-CoV-2)的研究发现,嵌在病毒脂质包膜上的刺突糖蛋白(S)可以识别人宿主细胞的受体ACE2,之后细胞通过胞吞的方式摄入病毒(如图所示)。病毒还可以通过多种方式刺激人体的免疫细胞,受刺激的免疫细胞可以产生抗体。抗体是一种分泌蛋白,其合成加工和分泌过程与其他分泌蛋白的形成过程基本相同。

问题(1):简述人体细胞摄入病毒的过程。

提示:进入人体的病毒表面的S蛋白与人细胞膜表面的ACE-2受体结合后传递信息,细胞膜内陷形成小囊,包裹病毒颗粒,小囊脱离细胞膜形成囊泡。囊泡包裹病毒进入细胞内。

问题(2):简述免疫细胞合成和分泌抗体的过程。

提示:氨基酸先在游离的核糖体上脱水缩合形成一段肽链,随后这段肽链与核糖体一起转移到内质网上继续合成并进行初步加工后,通过囊泡运输到高尔基体,进一步加工为成熟的蛋白质,再形成囊泡运输到细胞膜,囊泡与细胞膜融合后将其分泌到细胞外。

问题(3):胞吞和胞吐过程的实现与生物膜结构的特性有什么关系?

提示:两者都依赖于生物膜的流动性。

问题(4):试根据病毒侵入人体的过程,提出一种治疗新冠肺炎的思路。

提示:开发一种干扰病毒的S蛋白和人体的ACE-2受体蛋白相结合的化学物质,该物质可以起到阻滞病毒进入人体细胞的作用。

大分子物质进出细胞的方式

(1)胞吞:大分子与膜上的蛋白质结合,从而引起这部分细胞膜内陷形成小囊,包围着大分子。然后,小囊从细胞膜上分离下来,形成囊泡,进入细胞内部。

(2)胞吐:细胞需要外排的大分子,先在细胞内形成囊泡,然后移动到细胞膜处,并与之融合,将大分子排出细胞。

(3)胞吞、胞吐的条件和特点:

胞吞和胞吐需要(填“需要”或“不需要”)消耗能量,这两种方式依赖于细胞膜的结构特点,即具有一定的流动性。

快速判定物质进出细胞的方式
 

3.新生儿小肠上皮细胞通过消耗ATP,可以直接吸收母乳中的免疫球蛋白和半乳糖,这两种物质被吸收到血液中的方式分别是(　D　)

A.主动运输、主动运输

B.被动运输、主动运输

C.主动运输、胞吞

D.胞吞、主动运输

解析:免疫球蛋白是大分子物质,进入细胞的方式只能是胞吞;半乳糖是小分子物质,本题题干中提到“小肠上皮细胞通过消耗ATP”,小分子物质的运输方式中消耗能量(ATP)的只有主动运输一种方式,所以吸收半乳糖的方式是主动运输。

4.如图表示某细胞摄取和排出生物大分子的过程。下列与此有关的叙述中,错误的是(　D　)

A.a是胞吞过程,b是胞吐过程,均需要消耗能量

B.白细胞吞噬病原体是通过a过程实现的

C.a过程细胞膜内陷形成囊泡,b过程导致细胞膜成分更新

D.核糖体上合成的蛋白质可以通过a过程进入细胞核

解析:由题图可知,a是胞吞过程,b是胞吐过程,细胞通过胞吞和胞吐来摄取和排出生物大分子。在胞吞、胞吐过程中,物质通过囊泡转移,需要消耗能量,但不需要转运蛋白;白细胞吞噬病原体是通过胞吞过程实现的;胞吞过程中细胞膜内陷形成囊泡,胞吐过程导致细胞膜成分更新;蛋白质通过核孔进入细胞核,不会通过胞吞方式进入细胞核。

[生活和实践情境]

低温处理法、载体蛋白抑制法和细胞呼吸抑制法都能影响物质进出细胞。

探究:(1)低温处理法能影响物质进出细胞的原因是什么?

提示:①可直接降低细胞膜的流动性;②影响酶的活性,从而影响能量供应。

(2)载体蛋白抑制法对人体成熟红细胞吸收葡萄糖有影响而对甘油无影响,原因是什么?

提示:人体成熟红细胞吸收甘油为自由扩散,不需要载体蛋白,而吸收葡萄糖为协助扩散,需要载体蛋白。

(3)细胞呼吸抑制法会影响　　　　　(填下列序号)的运输。 

①K+　②胰岛素　③乙醇　④氨基酸　⑤CO2

提示:①②④

(4)若想阻止某种特定金属离子进出细胞,可选用上述方法中的哪一种方法?原因是什么?

提示:载体蛋白抑制法,载体蛋白具有专一性,而低温处理法和细胞呼吸抑制法均无专一性。

课堂小结

随堂反馈

1.如图表示某种离子的跨膜运输,但顺序打乱了,正确顺序以及这些图代表的过程分别是(　B　)

A.d—c—b—a,主动运输 B.c—b—d—a,主动运输

C.a—b—d—c,被动运输 D.a—d—b—c,被动运输

解析:分析题图可知,此离子跨膜运输需要载体蛋白,而且要消耗能量,因此是主动运输。该过程中被转运物先与载体蛋白结合,后消耗能量,可以判断出此离子主动运输的顺序是c—b—d—a。

2.水生植物丽藻的细胞液中K+浓度比它们生活的池水高很多倍,丽藻细胞对K+的吸收必须具备哪些基本条件(　A　)

①载体蛋白　②ATP供能　③从高浓度溶液到低浓度溶液　④从低浓度溶液到高浓度溶液

A.①② B.①③ C.②③ D.②④

解析:水生植物丽藻的细胞液中K+浓度比它们生活的池水高很多倍,据此可推知,丽藻细胞对K+的吸收是从低浓度溶液到高浓度溶液,其方式是主动运输,主动运输需要载体蛋白的协助,需要ATP供能。

3.如图表示两种细胞输入和输出物质的方式。下列相关叙述中,错误的是(　C　)

A.甲表示胞吞,乙表示胞吐

B.甲和乙两种物质运输方式说明生物膜具有一定的流动性

C.甲需要消耗ATP,而乙不需要

D.抗体和胰岛素的释放方式均与乙图中的方式相同

解析:分析题图,甲过程显示膜包裹物质,并形成囊泡进入细胞中,是胞吞;乙过程相反,是胞吐过程;胞吞和胞吐的结构基础是细胞膜具有一定的流动性;胞吞和胞吐过程是耗能过程,需ATP为之提供能量;抗体和胰岛素的释放方式都是胞吐。

4.某哺乳动物神经细胞内外的K+和Na+浓度如表。下列属于主动运输的是(　D　)

A.K+经钾离子通道排出细胞

B.K+与有关载体蛋白结合排出细胞

C.Na+经钠离子通道排出细胞

D.Na+与有关载体蛋白结合排出细胞

解析:分析表格数据可知,K+排出神经细胞是从高浓度到低浓度运输,不需要消耗能量,不是主动运输,而K+进入细胞则属于主动运输;Na+排出神经细胞是从低浓度到高浓度运输,无法经钠离子通道排出细胞,需与有关载体蛋白结合且需要消耗能量排出细胞,属于主动运输。

5.如图甲表示某种物质跨膜运输的过程,图乙表示4种物质在神经细胞内外溶质的相对浓度。请回答下列问题。

(1)图甲所示的跨膜运输方式是　　　　　　。图中A、B分别代表细胞膜的两侧,其中　　　为细胞膜的外侧,判断的依据是　   。 

(2)图乙的4种物质中,能通过图甲所示的运输方式来维持细胞内外浓度差的是　　　　,判断的依据是　 　。 

(3)CO2的跨膜运输方式是　　　　　　。 

(4)胰岛素的运输方式与图甲所示的运输方式相同之处是　　　　　　　　　。 

解析:(1)图甲物质运输过程需要载体蛋白的协助,并消耗了能量,说明是主动运输。图中A侧含有糖蛋白,为细胞膜的外侧。

(2)图乙中Na+、K+都能够逆浓度梯度进行跨膜转运,维持细胞内外较大的浓度差,说明是主动运输的方式(图乙中只有K+逆浓度梯度从细胞外主动运输到细胞内)。

(3)CO2的跨膜运输方式是自由扩散,不需要载体蛋白的协助,也不需要消耗能量。

(4)胰岛素的运输方式为胞吐,与主动运输的共同点是都消耗能量。

答案:(1)主动运输　A　只有在细胞膜的外侧才存在糖蛋白

(2)Na+、K+(或K+)　Na+、K+都能够逆浓度梯度进行跨膜转运,维持细胞内外较大的浓度差(若只填K+,则回答只有K+逆浓度梯度从细胞外主动运输到细胞内)

(3)自由扩散

(4)都消耗能量

选题测控导航表

1.为避免地方性甲状腺肿,我国在向社会供应的很多种类的食盐中增加了碘酸钾。但是沿海地区的人们一般是不会缺碘的,这是因为海带等水产品中富含碘。海水中碘的含量比海带细胞中碘的含量要低得多,但海带细胞还能不断从海水中吸收碘,下列细胞器中参与海带细胞对碘吸收的是(　D　)

A.叶绿体  B.中心体

C.溶酶体  D.线粒体

解析:海水中碘的含量比海带细胞中碘的含量要低得多,故碘进入海带细胞是逆浓度梯度转运,属于主动运输,该运输过程需要借助载体蛋白,还需要消耗能量,而线粒体能为主动运输提供能量。

2.胰腺细胞能顺浓度梯度吸收小分子物质甲,能逆浓度梯度吸收小分子物质乙,并能以囊泡的形式排出物质丙。下列叙述不正确的是(　C　)

A.物质甲可以是葡萄糖、氧气等物质

B.物质丙可能是胰淀粉酶

C.物质甲进出胰腺细胞都不消耗ATP

D.载体蛋白参与胰腺细胞吸收物质乙

解析:顺浓度梯度吸收的物质甲可以是氧气、葡萄糖等,方式是自由扩散和协助扩散;胰腺细胞以胞吐形式释放的是大分子物质,可能是胰淀粉酶;物质甲顺浓度进入细胞不消耗ATP,若出细胞是逆浓度梯度则需要消耗ATP,如Na+;逆浓度梯度的乙是通过主动运输进入细胞的,除了需要消耗能量还需要载体蛋白。

3.根据如图所示,对于水分子跨膜运输方式的判断,最准确的是(　D　)

A.自由扩散 B.协助扩散

C.主动运输 D.被动运输

解析:据题图可知,水分子既可以直接在磷脂双分子层处自由扩散,也可以由水通道蛋白协助进行协助扩散,所以水分子的跨膜运输方式为被动运输。

4.受体介导的胞吞作用指细胞外的生物大分子与受体结合后,经胞吞作用进入细胞的过程,如图所示。下列叙述正确的是(　A　)

A.胞吞作用对运输的物质具有选择性

B.对生物大分子的胞吞需要转运蛋白的参与

C.抑制细胞呼吸不会影响胞吞作用

D.葡萄糖分子也可通过此方式通过生物膜

解析:生物大分子与受体结合的过程,体现了胞吞对运输物质的选择性;需要转运蛋白参与的运输方式为协助扩散和主动运输;胞吞需要消耗能量,受到细胞呼吸强度的影响;葡萄糖分子是小分子,跨膜运输方式是协助扩散或主动运输。

5. 将植物的愈伤组织分散成单个细胞,放入适宜的完全营养液中,置于适宜的条件下培养。培养液中甲、乙两种离子的浓度保持相等且恒定,定期测得细胞中两种离子的含量,得到如图所示曲线。据图分析,下列叙述中正确的是(　A　)

A.该组织细胞运输离子甲的载体数量比运输离子乙的载体数量多

B.该组织的细胞吸收甲、乙两种离子的方式分别是自由扩散和主动

运输

C.两种离子均只能从低浓度的一侧运输到高浓度的一侧

D.曲线mn段和ab段表明两种离子浓度的升高抑制了细胞的吸收

解析:由于细胞膜上的载体具有选择性,又因细胞内甲离子浓度大于乙离子浓度,所以该组织细胞运输甲离子的载体数量比运输乙离子的载体数量多;该组织的细胞吸收甲、乙两种离子的方式都是主动运输;根据曲线图分析可知,在最初的时间内,两种离子也能从高浓度的一侧运输到低浓度的一侧;由于载体和能量是有限的,所以主动运输速率不可能无限上升。

6.据报道,一种称作“瘦素穿肠蛋白”的药物能够治疗肥胖,可口服使用,以减轻肥胖症患者肌肉注射的痛苦。若该信息属实,则小肠上皮细胞吸收该药物最可能的方式为(　B　)

A.渗透作用 B.胞吞

C.协助扩散 D.主动运输

解析:蛋白质在空间结构完整时才能发挥正常功能,能口服使用并发挥作用的药物应该是以完整蛋白质的形式被吸收,细胞吸收大分子蛋白质的方式是胞吞。

7.科学家研究物质进出人的成熟红细胞时绘制了下列模型图,对该图的正确理解是(　A　)

A.Ⅰ和Ⅱ分别表示自由扩散和主动运输

B.图示Ⅱ方式与胞吞和胞吐均需要载体蛋白协助

C.Ⅱ方式所需能量主要是由线粒体提供的

D.水、二氧化碳、氧气都是以Ⅰ方式进入细胞的

解析:Ⅰ不需要载体蛋白和能量,属于自由扩散,Ⅱ需要载体蛋白和能量,属于主动运输;胞吐和胞吞是大分子依赖生物膜的流动性进出细胞,不需载体蛋白的协助;人的成熟红细胞中没有线粒体;水分子的跨膜运输有协助扩散和自由扩散两种方式。

8.动物的神经细胞膜膜外Na+浓度是膜内的15倍,细胞膜上对Na+进行跨膜运输的转运蛋白有两种,通过离子通道运输的为被动运输,通过离子泵运输的为主动运输,神经细胞受到刺激时,会引起Na+内流。下列叙述错误的是(　C　)

A.Na+通过离子泵的跨膜运输是逆浓度梯度进行的

B.神经细胞受到刺激时,Na+通过离子通道进入细胞内

C.缺氧引起神经细胞兴奋性降低,是因为影响了Na+的内流

D.离子通道与离子泵都是在细胞内的核糖体上合成的

解析:离子通过离子泵的跨膜运输是主动运输,为逆浓度梯度运输;神经细胞受到刺激时,Na+大量内流是通过离子通道进入细胞内的,为协助扩散;Na+的内流是通过离子通道进入细胞内的,为协助扩散,与缺氧无关;离子通道与离子泵都是蛋白质,都是在细胞内的核糖体上合成的。

9.如图为家兔小肠上皮细胞亚显微结构示意图,据图回答下列问题。

(1)该细胞面向肠腔的一侧形成很多突起即微绒毛,微绒毛不仅可以增加膜面积,还可以增加细胞膜上　　　　数量,有利于吸收肠腔中的葡萄糖等物质。 

(2)研究发现,葡萄糖分子逆浓度梯度进入小肠上皮细胞时,并不直接消耗ATP分子提供的能量,而是在Na+顺浓度梯度进入细胞时一同进入细胞。这说明,葡萄糖分子进入小肠上皮细胞的方式是　　　　　。据此判断Na+运出细胞的过程是否消耗能量?　　　　。 

(3)已知膜蛋白的合成、加工、运输途径与分泌蛋白基本相同,若用某种药物处理该细胞后发现,细胞消耗氨基酸的水平没有明显改变,但是物质的跨膜运输速率显著降低。分析可能的原因是          

                                                     　。 

解析:(1)依题意并结合图示分析可知,葡萄糖进入小肠上皮细胞需膜蛋白A的协助,微绒毛不仅增加了膜面积,还增加了细胞膜上载体蛋白的数量,有利于吸收肠腔中的葡萄糖等物质。

(2) 物质逆浓度梯度运输属于主动运输,所以葡萄糖进入细胞属于主动运输;由题意可知,Na+运出细胞是逆浓度梯度运输,属于主动运输,消耗能量。

(3)已知膜蛋白与分泌蛋白合成、加工和运输的途径基本相同,据此可知,膜蛋白需要由核糖体合成,内质网、高尔基体加工和运输才能转移到细胞膜上。用某种药物处理该细胞后,细胞消耗氨基酸的水平没有明显改变,这说明细胞中的核糖体功能正常,但是合成的蛋白质无法加工和转移到细胞膜上,推测是药物影响了③内质网或②高尔基体的功能,使核糖体合成的蛋白质不能正常加工和转运,膜蛋白无法转移到细胞膜上,从而导致了物质跨膜运输速率的降低。

答案:(1)载体蛋白

(2)主动运输　是

(3)药物影响了③内质网或②高尔基体的功能,使核糖体合成的蛋白质不能正常加工和转运,膜蛋白无法转移到细胞膜上,从而导致了物质跨膜运输速率的降低

10.囊性纤维病是一种严重的遗传疾病,患者汗液中氯离子的浓度升高,支气管被异常黏液堵塞,导致这一疾病发生的主要原因是CFTR蛋白功能异常。如图中CFTR蛋白在氯离子跨膜运输过程中的作用,请回答下列问题。

(1)图1中细胞膜的基本支架是[　]　　　　　         　　;②为　　　　　　　,其参与的重要生命活动有　　　　　　　(试列举1例)。 

(2)由图1可知,氯离子跨膜运输所借助的CFTR蛋白属于　　　　　　　(填“通道蛋白”或“载体蛋白”),在正常细胞内,氯离子在该蛋白的协助下通过　　　　　　 　方式转运至细胞外,转运过程中,该蛋白

　　　　(填“能”或“否”)发生自身构象的改变。随着氯离子在细胞外浓度逐渐升高,水分子通过　　　　　　　作用向膜外扩散的速度　　　　　　　,使覆盖于肺部细胞表面的黏液被稀释。 

(3)根据能量来源的不同,可将动物细胞膜上的主动运输分为原发性主动运输和继发性主动运输,如图中K+进入细胞属于原发性主动运输,葡萄糖进入细胞属于继发性主动运输。

通过分析,氯离子在CFTR蛋白的协助下转运至细胞外,属于　　　　　　　主动运输。驱动葡萄糖进入细胞所需的能量来源于　　　　　　。 

(4)科研人员发现,红细胞在清水中很容易涨破,而水生动物的卵母细胞在清水中不易涨破,故推测红细胞快速吸水与细胞膜上的水通道蛋白CHIP28有关,水通道蛋白CHIP28可插入其他生物细胞膜上。请你设计实验验证这一结论,写出简单的设计思路并预期结果。

解析:(1)图1中①磷脂双分子层是细胞膜的基本支架;②是糖被,可参与细胞表面的识别(细胞间的信息传递)。

(2)由图1可知,氯离子跨膜运输所借助的CFTR蛋白能与离子结合,故属于载体蛋白;在正常细胞内,氯离子在该蛋白的协助下通过主动运输方式转运至细胞外,转运过程中,载体蛋白会发生自身构象的改变;随着氯离子在细胞外浓度逐渐升高,浓度差增大,故水分子通过渗透作用向膜外扩散的速度加快,使覆盖于肺部细胞表面的黏液被稀释。

(3)由原发性主动运输的示意图可知,氯离子在CFTR蛋白的协助下消耗ATP,转运至细胞外,属于原发性主动运输;驱动葡萄糖进入细胞所需的能量来源于Na+浓度梯度。

(4)分析题干信息可知,本实验目的为验证水通道蛋白CHIP28可插入其他生物细胞膜上,且该蛋白与红细胞快速吸水有关,故实验设计思路:将水通道蛋白CHIP28插入不含有水通道蛋白的水生动物的卵母细胞的细胞膜上,再将卵母细胞放于清水中。预期结果:卵母细胞迅速吸水膨胀后涨破。

答案:(1)[①]　磷脂双分子层　糖被　细胞表面的识别(细胞间的信息传递)

(2)载体蛋白　主动运输　能　渗透　加快

(3)原发性　Na+浓度梯度

(4)实验思路:将水通道蛋白CHIP28插入不含有水通道蛋白的水生动物的卵母细胞的细胞膜上,再将卵母细胞放于清水中。

预期结果:卵母细胞迅速吸水膨胀后涨破。

11.饥饿状态下,肠腔的葡萄糖通过SGLT1逆浓度梯度进行跨膜运输;进食后,小肠微绒毛局部葡萄糖浓度由于二糖的水解而升高,细胞通过GLUT2顺浓度梯度吸收葡萄糖,速率比通过SGLT1快数倍(如图所示)。下列叙述错误的是(　A　)

A.SGLT1和GLUT2都属于载体蛋白,两者都应该具有将ATP水解的

功能

B.图中的二糖可能是麦芽糖

C.SGLT1和GLUT2同时存在增强了动物对环境的适应性

D.葡萄糖通过SGLT1的跨膜运输方式体现了活细胞能够按照生命活动的需要,选择性吸收所需营养物质

解析:GLUT2是顺浓度梯度运输葡萄糖的载体蛋白,运输过程中不消耗ATP,因而没有将ATP水解的功能。

12.如图表示物质进出细胞有关的图像或曲线。下列有关叙述不正确的是(　C　)

A.图甲与图丙代表的跨膜运输方式相同

B.图丁可代表红细胞或肌细胞吸收葡萄糖的方式

C.环境中氧浓度变化对图示代表的丙、丁、戊均有影响

D.抗体和唾液淀粉酶的释放方式均与戊代表的方式相同

解析:由题图分析可知,图甲和图丙代表的运输方式是自由扩散;图丁中,运输速率除了与浓度相关外,还与载体蛋白的数量有关,属于协助扩散或主动运输,葡萄糖进入红细胞是协助扩散,葡萄糖进入肌肉细胞是主动运输,可用图丁表示;氧气浓度会影响能量的供应,因此可能会影响乙、丁和戊,但不影响甲和丙;抗体和唾液淀粉酶属于分泌蛋白,释放方式为胞吐,即图戊。

13.如图表示物质进出细胞1和细胞2的过程示意图。据图分析正确的是(　D　)

A.甲、丁物质都是顺浓度梯度运输的

B.乙物质的作用体现了细胞膜的选择透过性

C.乙物质离开细胞1的方式需要载体,且都是大分子转运

D.运输甲和丙物质的蛋白质结构不同,但都具有专一性

解析:甲物质是顺浓度梯度运输,属于协助扩散,物质丁的运输方式是主动运输,逆浓度梯度运输;乙物质与细胞2细胞膜上的受体结合,体现了细胞膜的信息交流功能;乙物质离开细胞1的方式不需要载体,属于胞吐,运输的可能是大分子物质,也可能是小分子有机物,如乙酰胆碱;运输甲的蛋白质是载体蛋白,运输丙物质的蛋白质是通道蛋白,两种蛋白质的结构不同,但是都具有专一性。

14.离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白,能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子。下列叙述正确的是(　C　)

A.离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散

B.离子通过离子泵的跨膜运输是顺浓度梯度进行的

C.动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率

D.加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率

解析:由题干可知,离子通过离子泵的跨膜运输过程需要载体蛋白和能量,属于主动运输,因此加入蛋白质变性剂会降低离子泵跨膜运输离子的速率;主动运输一般是逆浓度梯度进行的;动物一氧化碳中毒后,机体缺乏氧气而影响有氧呼吸,进而影响能量供应,降低离子泵跨膜运输离子的速率。

15.如图甲表示由磷脂分子合成的人工膜的结构示意图,如图乙表示人的红细胞膜的结构示意图及葡萄糖和乳酸的跨膜运输情况,图丙中A为1 mol/L的葡萄糖溶液,B为1 mol/L 的乳酸溶液,请据图回答以下问题。

(1)在水中磷脂分子排成双层的原因是　　　　　　　　　　　。 

(2)图丙中，半透膜模拟的是成熟植物细胞中的　　　　　　　；图乙中,葡萄糖和乳酸跨膜运输的共同点是都需要　　　　　　　。 

(3)如果用图甲所示人工膜作为图丙中的半透膜,则液面不再变化时,左侧液面高度等于右侧液面高度的原因是　                ; 

如果在图甲所示人工膜上贯穿上图乙的蛋白质①,再用作图丙的半透膜,则液面不再变化时,左侧液面　　　(填“高于”“低于”或“等于”)右侧液面;如果用图乙的蛋白质②替换蛋白质①,进行实验,则液面不再变化时,左侧液面　　　　(填“高于”“低于”或“等于”)右侧液面。 

(4)图丁中①为信号分子,与靶细胞细胞膜上的　　　　　　　(填结构名称)结合,此过程体现了细胞膜具有　　　　　  　　的功能,如果乙图为丁细胞的细胞膜,那么丁图中的②应该分布于乙图膜结构的

　　　　　(填“上方”或“下方”)。 

解析:(1)由于磷脂分子具有亲水的头部和疏水的尾部,因此在水中的磷脂分子疏水的尾部聚集,亲水的头部朝向集团的外侧,形成磷脂双分子层。

(2)成熟植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。据题图可知,葡萄糖和乳酸的跨膜运输均需要载体蛋白,其中乳酸的运输还需要消耗

能量。

(3)如果没有液面变化,说明通过半透膜进出两侧的水分子数始终相等,两侧溶液的浓度相等,说明溶质不能透过半透膜。

(4)细胞间的信息交流是以信号分子和细胞膜上的受体结合的方式完成的。丁图中的②在细胞外侧,而乙图中的葡萄糖是细胞需要的能源物质,乳酸则属于细胞无氧呼吸的代谢产物,可以判断乙图中的上方为细胞外侧。

答案:(1)磷脂分子具有亲水的头部和疏水的尾部

(2)原生质层　载体蛋白

(3)葡萄糖和乳酸均不可透过此人工半透膜　低于　等于

(4)受体(受体蛋白)　进行细胞间信息交流　上方