高考生物第一轮复习知识点挖空专项练习 回归课本之新教材的查缺补漏-01物质运输(通道蛋白与载体蛋白区别)(原卷版+答案解析)
展开专题1 物质运输(转运蛋白与通道蛋白的区别)
转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白两种类型,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,分子或离子通过通道蛋白时,不需要与通道蛋白结合。
1.2021年诺贝尔生理学或医学奖获得者David Julius和Ardem Pataputian通过解析感知热、冷的分子基础,开创性地发现了温度感受器TRP,其结构与钠钾离子通道类似,工作机理如图所示。下列叙述错误的是( )
A.TRP开放或关闭过程不发生自身构象的改变
B.TRP内部的结构和带电基团的分布影响其功能
C.TRP对外界温度刺激作出的反应属于反射
D.离子借助TRP进行的跨膜运输方式是协助扩散
2.在盐化土壤中,大量Na+迅速流入细胞,形成胁迫,影响植物正常生长。耐盐植物可通过Ca2+介导的离子跨膜运输,减少Na+在细胞内的积累,从而提高抗盐胁迫的能力,其主要机制如下图。下列说法错误的是( )
A.在盐胁迫下,Na+进入细胞的运输方式是协助扩散
B.使用ATP抑制剂处理细胞,Na+的排出量会明显减少
C.在高盐胁迫下,胞外Ca2+抑制转运蛋白A,胞内Ca2+促进转运蛋白C
D.转运蛋白C能同时转运H+和Na+,故其不具有特异性
3.在水和离子跨膜运输中,通道蛋白发挥着重要作用,下列叙述正确的是( )
A.水通道蛋白由氨基酸分子组成,水分子进出细胞可能需要水通道蛋白的参与
B.神经元动作电位产生的原因是K+通道开放,K+顺浓度梯度输入细胞
C.水通道蛋白在转运水分子时会发生自身构象的改变且消耗ATP
D.同一个体不同细胞通道蛋白种类有所不同,是基因选择性表达的结果
协同运输是一种物质的逆浓度跨膜运输 ,其依赖于另一种溶质的顺浓度,该过程消耗的能量来自离子电化学梯度。
4.协同运输是一类靠间接提供能量完成的主动运输方式,一种物质跨膜运输所需要的能量直接来自另一种物质膜两侧离子的浓度梯度,有同向运输和对向运输两种方式。如Na+和葡萄糖与转运体结合后,转运体的构象发生改变,当Na+顺浓度梯度进入细胞时,葡萄糖利用Na+浓度梯度的势能被“拉进”细胞内;钠钙交换体是当Na+顺浓度梯度进入细胞时,Ca2+逆浓度梯度排出细胞外,以去除细胞中过多的Ca2+。下列叙述错误的是( )
A.协同运输不直接依赖ATP中的能量,但该物质跨膜运输一定与ATP有关
B.在Na+和葡萄糖运输过程中,Na+的运输导致细胞内外Na+的浓度梯度减小
C.Na+浓度梯度越大,葡萄糖运输速度越快,Na+浓度梯度减小,可能导致葡萄糖运输停止
D.如果用药物抑制钠钙交换体的活动,将减小钠钙交换的速率,使细胞内Ca2+浓度下降
5.海水稻是一种介于野生稻和栽培稻之间,普遍生长在海边滩涂地区,具有耐盐碱特点的水稻,相比其他普通水稻具有更强的生存竞争能力,具有抗涝、抗盐碱、抗倒伏、抗病虫等能力,如图为某些物质进出海水稻根细胞的示意图,NO3-和H+属于协同运输,下列叙述正确的是( )
A.NO3-和H+进入根细胞内的方式均为协助扩散
B.若人工补充ATP,Na+也可通过蛋白A进入细胞
C.蛋白B既有物质运输功能也可以提供活化能
D.当盐碱地被水涝的时候,根细胞吸收NO3-的量减少
6.科学研究发现,细胞进行主动运输主要以几种方式进行:①偶联转运蛋白:把一种物质穿过膜的逆浓度梯度转运与另一种物质的顺浓度梯度转运相偶联。②ATP驱动泵:把物质逆浓度梯度转运与ATP的水解相偶联。③光驱动泵:主要在细菌中发现,能把物质逆浓度梯度转运与光能的输入相偶联(如图1所示,图中a,b,c代表主动运输的三种类型,▲、○代表主动运输的离子或小分子)。葡萄糖是细胞的主要能源物质,其进出小肠上皮细胞的运输方式如图2所示。回答下列问题:
(1)分析图1所示的细胞膜结构,______侧(填“P”或“Q”)为细胞外。
(2)在小肠腔面,细胞膜上的蛋白S有两种结合位点:一种与Na+结合,一种与葡萄糖结合。当蛋白S将Na+顺浓度梯度运输进入上皮细胞时,葡萄糖与Na+相伴随也进入细胞。小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式是图1中____________(填“a”,“b”或“c”)类型的主动运输,葡萄糖进入小肠上皮细胞的直接能量来源是______________________。
(3)小肠基膜上Na+-K+泵由α、β两个亚基组成,α亚基上既有Na+、K+的结合位点,又具有ATP水解酶的活性,据此分析图中Na+-K+泵的功能是______________。
(4)最新研究表明,若肠腔葡萄糖浓度较高,葡萄糖主要通过载体蛋白(GLUT2)的协助通过协助扩散的方式进入小肠上皮细胞。在协助扩散的同时,通过载体蛋白(SGLT1)的主动运输过程也在发生。但主动运输的载体(SGLT1)容易饱和,协助扩散吸收葡萄糖的速率比主动运输快数倍。请你设计实验加以验证。(载体蛋白由相关基因控制合成)
实验步骤:
第一步:取甲(敲除了SGLT1载体蛋白基因的小肠上皮细胞)、乙(敲除了GLUT2载体蛋白基因的小肠上皮细胞)、丙(正常的小肠上皮细胞),三组其他生理状况均相同。
第二步:将甲、乙、丙三组细胞分别置于__________________溶液中,其他条件相同,培养适宜时间。
第三步:检测三组培养液的____________________。
实验结果:________________,则验证了上面的最新研究结果。
7.双子叶植物的肾形保卫细胞的内壁(靠气孔一侧)厚而外壁薄,微纤丝从气孔呈扇形辐射排列(图1)。当保卫细胞吸水膨胀时,较薄的外壁易于伸长,向外扩展,但微纤丝难以伸长,于是将力量作用于内壁,把内壁拉过来,于是气孔张开。研究发现,气孔开放和保卫细胞积累K+密切相关。在保卫细胞质膜上有H+—ATPase(质子泵),能利用ATP分解时产生的能量将H+分泌到细胞外,使得保卫细胞的pH升高,驱动K+通过膜上的内向K+通道进入细胞。实验还发现,在K+进入细胞同时,还伴随着Cl-、NO3-的进入,以保持保卫细胞的电中性(图2)。请回答:
(1)与分泌蛋白相似,H+—ATPase和内向K+通道在细胞内的合成,加工和转运过程需要___(答出两种即可)及线粒体等细胞器共同参与。
(2)H+—ATPase激活时,细胞内的H+通过__的方式转移出保卫细胞;H+跨膜运输时,H+—ATPase的___发生变化,这种变化是___(填“可逆”或“不可逆”)的。
(3)研究发现,拟南芥的保卫细胞在一定pH的溶液中(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。后来研究结果表明,蓝光诱导可气孔张开,有人推测蓝光照射会通过激活保卫细胞膜上的H+—ATPase来促进H+的主动运输。请利用提供的实验材料设计实验验证该推测正确。
实验材料:含有保卫细胞的一定pH的溶液,钒酸盐(H+—ATPase抑制剂)。
简要写出实验思路和结果:______。
(4)结合上述材料和图2.据细胞吸水与失水的原理推测,蓝光诱导后气孔张开的原因是___。
8.下列有关细胞膜上载体蛋白和通道蛋白的叙述中错误的是( )
A.载体蛋白和通道蛋白均具有专一性
B.载体蛋白和通道蛋白在转运物质时均消耗ATP
C.载体蛋白每次转运时会发生自身构象的改变
D.离子或分子通过通道蛋白时,不需要与通道蛋白的结合
9.Ca²⁺逆浓度运输需要借助载体蛋白,Na⁺进入神经细胞时需要借助通道蛋白。下列有关叙述正确的是
A.唾液淀粉酶通过胞吐排出细胞需要细胞膜上载体蛋白协助
B.Ca²⁺逆浓度跨膜运输时要与细胞膜上载体蛋白的特定部位结合
C.Na⁺通过离子通道进入神经细胞时,需要与通道蛋白结合
D.载体蛋白和通道蛋白在顺浓度转运离子时,作用机制完全相同
10.主动运输的能量除来自ATP外,还可依赖顺浓度差提供能量(协同运输)。图1为动物细胞物质跨膜运输示意图,图2为植物细胞液泡膜上离子跨膜运输机制示意图。下列说法正确的是( )
A.图2中H+进出液泡的方式相同,可维持液泡内外pH差
B.血红蛋白结构异常不会影响钠钾泵跨膜运输离子的速率
C.图1中载体蛋白甲和钠钾泵虽然同时运输两种物质,但是也体现了专一性
D.图2中Ca2+逆浓度梯度从细胞液进入细胞质基质
11.下图为动物小肠上皮细胞吸收葡萄糖的原理图,这种运输方式被称为协同运输(主动运输的一种),下列关于该原理图分析错误的是( )
A.钠钾泵维持小肠上皮细胞内外Na+浓度差
B.钠钾泵具有催化ATP水解的功能
C.葡萄糖载体蛋白与葡萄糖结合后,空间结构发生变化
D.ATP为吸收葡萄糖直接提供能量
12.嗜盐杆菌质膜上的视紫红质是一种光能驱动的H+跨膜运输蛋白,在光照条件下使两侧形成H+浓度差,即质子动力势。在质子动力势的驱动下合成的ATP可用于将CO2同化为糖,具体过程如图所示。①表示视紫红质,②表示ATP合成酶。下列叙述不正确的是( )
A.质膜上的视紫红质在核糖体上合成后需要内质网、高尔基体加工
B.②是一种通道蛋白,在工作过程中其形状会发生改变
C.①所介导的H+跨膜运输是主动转运,该过程消耗ATP
D.嗜盐杆菌为自养生物,能利用视紫红质吸收光能合成ATP
13.叶绿体和线粒体都可以进行能量转换。叶绿体中的光合色素与各种蛋白质结合形成的大型复合物称作光系统。光系统可以将光能转换为电能(图1),图中的Chl为反应中心色素分子,D为电子供体,A为原初电子受体。光系统(PSI和PSⅡ两种)产生的高能电子沿着电子传递链依次传递促使NADPH的形成,同时驱动膜内的质子泵在膜两侧建立H+梯度,进而驱动ATP的合成(图2)。通过“苹果酸/草酰乙酸穿梭”和“苹果酸/天冬氨酸穿梭”可实现叶绿体和线粒体中物质和能量的转移(图3)。据图回答下列问题:
(1)常用________________法分离叶绿体中的色素,天线色素的作用是_________________。
(2)光反应过程中,_______________是原初电子供体,_______________是最终电子受体;ATP的形成与光系统_______________(填“I”或“Ⅱ”或“I和Ⅱ”)发挥作用产生的H+浓度梯度有关。通过电子传递链,光能最终转化为________________中的化学能。
(3)强光条件下,“苹果酸/草酰乙酸穿梭”________________(填“加快”“不变”或“减慢”),其意义有________________;再通过“苹果酸/天冬氨酸穿梭”,使________________中的NADH进入线粒体,其中的还原能通过位于________________上的“电子传递链”转化为_________________。
回归课本之新教材的查缺补漏-01 物质运输(通道蛋白与载体蛋白区别)
专题1 物质运输(转运蛋白与通道蛋白的区别)
转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白两种类型,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,分子或离子通过通道蛋白时,不需要与通道蛋白结合。
1.2021年诺贝尔生理学或医学奖获得者David Julius和Ardem Pataputian通过解析感知热、冷的分子基础,开创性地发现了温度感受器TRP,其结构与钠钾离子通道类似,工作机理如图所示。下列叙述错误的是( )
A.TRP开放或关闭过程不发生自身构象的改变
B.TRP内部的结构和带电基团的分布影响其功能
C.TRP对外界温度刺激作出的反应属于反射
D.离子借助TRP进行的跨膜运输方式是协助扩散
2.在盐化土壤中,大量Na+迅速流入细胞,形成胁迫,影响植物正常生长。耐盐植物可通过Ca2+介导的离子跨膜运输,减少Na+在细胞内的积累,从而提高抗盐胁迫的能力,其主要机制如下图。下列说法错误的是( )
A.在盐胁迫下,Na+进入细胞的运输方式是协助扩散
B.使用ATP抑制剂处理细胞,Na+的排出量会明显减少
C.在高盐胁迫下,胞外Ca2+抑制转运蛋白A,胞内Ca2+促进转运蛋白C
D.转运蛋白C能同时转运H+和Na+,故其不具有特异性
3.在水和离子跨膜运输中,通道蛋白发挥着重要作用,下列叙述正确的是( )
A.水通道蛋白由氨基酸分子组成,水分子进出细胞可能需要水通道蛋白的参与
B.神经元动作电位产生的原因是K+通道开放,K+顺浓度梯度输入细胞
C.水通道蛋白在转运水分子时会发生自身构象的改变且消耗ATP
D.同一个体不同细胞通道蛋白种类有所不同,是基因选择性表达的结果
协同运输是一种物质的逆浓度跨膜运输 ,其依赖于另一种溶质的顺浓度,该过程消耗的能量来自离子电化学梯度。
4.协同运输是一类靠间接提供能量完成的主动运输方式,一种物质跨膜运输所需要的能量直接来自另一种物质膜两侧离子的浓度梯度,有同向运输和对向运输两种方式。如Na+和葡萄糖与转运体结合后,转运体的构象发生改变,当Na+顺浓度梯度进入细胞时,葡萄糖利用Na+浓度梯度的势能被“拉进”细胞内;钠钙交换体是当Na+顺浓度梯度进入细胞时,Ca2+逆浓度梯度排出细胞外,以去除细胞中过多的Ca2+。下列叙述错误的是( )
A.协同运输不直接依赖ATP中的能量,但该物质跨膜运输一定与ATP有关
B.在Na+和葡萄糖运输过程中,Na+的运输导致细胞内外Na+的浓度梯度减小
C.Na+浓度梯度越大,葡萄糖运输速度越快,Na+浓度梯度减小,可能导致葡萄糖运输停止
D.如果用药物抑制钠钙交换体的活动,将减小钠钙交换的速率,使细胞内Ca2+浓度下降
5.海水稻是一种介于野生稻和栽培稻之间,普遍生长在海边滩涂地区,具有耐盐碱特点的水稻,相比其他普通水稻具有更强的生存竞争能力,具有抗涝、抗盐碱、抗倒伏、抗病虫等能力,如图为某些物质进出海水稻根细胞的示意图,NO3-和H+属于协同运输,下列叙述正确的是( )
A.NO3-和H+进入根细胞内的方式均为协助扩散
B.若人工补充ATP,Na+也可通过蛋白A进入细胞
C.蛋白B既有物质运输功能也可以提供活化能
D.当盐碱地被水涝的时候,根细胞吸收NO3-的量减少
6.科学研究发现,细胞进行主动运输主要以几种方式进行:①偶联转运蛋白:把一种物质穿过膜的逆浓度梯度转运与另一种物质的顺浓度梯度转运相偶联。②ATP驱动泵:把物质逆浓度梯度转运与ATP的水解相偶联。③光驱动泵:主要在细菌中发现,能把物质逆浓度梯度转运与光能的输入相偶联(如图1所示,图中a,b,c代表主动运输的三种类型,▲、○代表主动运输的离子或小分子)。葡萄糖是细胞的主要能源物质,其进出小肠上皮细胞的运输方式如图2所示。回答下列问题:
(1)分析图1所示的细胞膜结构,______侧(填“P”或“Q”)为细胞外。
(2)在小肠腔面,细胞膜上的蛋白S有两种结合位点:一种与Na+结合,一种与葡萄糖结合。当蛋白S将Na+顺浓度梯度运输进入上皮细胞时,葡萄糖与Na+相伴随也进入细胞。小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式是图1中____________(填“a”,“b”或“c”)类型的主动运输,葡萄糖进入小肠上皮细胞的直接能量来源是______________________。
(3)小肠基膜上Na+-K+泵由α、β两个亚基组成,α亚基上既有Na+、K+的结合位点,又具有ATP水解酶的活性,据此分析图中Na+-K+泵的功能是______________。
(4)最新研究表明,若肠腔葡萄糖浓度较高,葡萄糖主要通过载体蛋白(GLUT2)的协助通过协助扩散的方式进入小肠上皮细胞。在协助扩散的同时,通过载体蛋白(SGLT1)的主动运输过程也在发生。但主动运输的载体(SGLT1)容易饱和,协助扩散吸收葡萄糖的速率比主动运输快数倍。请你设计实验加以验证。(载体蛋白由相关基因控制合成)
实验步骤:
第一步:取甲(敲除了SGLT1载体蛋白基因的小肠上皮细胞)、乙(敲除了GLUT2载体蛋白基因的小肠上皮细胞)、丙(正常的小肠上皮细胞),三组其他生理状况均相同。
第二步:将甲、乙、丙三组细胞分别置于__________________溶液中,其他条件相同,培养适宜时间。
第三步:检测三组培养液的____________________。
实验结果:________________,则验证了上面的最新研究结果。
7.双子叶植物的肾形保卫细胞的内壁(靠气孔一侧)厚而外壁薄,微纤丝从气孔呈扇形辐射排列(图1)。当保卫细胞吸水膨胀时,较薄的外壁易于伸长,向外扩展,但微纤丝难以伸长,于是将力量作用于内壁,把内壁拉过来,于是气孔张开。研究发现,气孔开放和保卫细胞积累K+密切相关。在保卫细胞质膜上有H+—ATPase(质子泵),能利用ATP分解时产生的能量将H+分泌到细胞外,使得保卫细胞的pH升高,驱动K+通过膜上的内向K+通道进入细胞。实验还发现,在K+进入细胞同时,还伴随着Cl-、NO3-的进入,以保持保卫细胞的电中性(图2)。请回答:
(1)与分泌蛋白相似,H+—ATPase和内向K+通道在细胞内的合成,加工和转运过程需要___(答出两种即可)及线粒体等细胞器共同参与。
(2)H+—ATPase激活时,细胞内的H+通过__的方式转移出保卫细胞;H+跨膜运输时,H+—ATPase的___发生变化,这种变化是___(填“可逆”或“不可逆”)的。
(3)研究发现,拟南芥的保卫细胞在一定pH的溶液中(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。后来研究结果表明,蓝光诱导可气孔张开,有人推测蓝光照射会通过激活保卫细胞膜上的H+—ATPase来促进H+的主动运输。请利用提供的实验材料设计实验验证该推测正确。
实验材料:含有保卫细胞的一定pH的溶液,钒酸盐(H+—ATPase抑制剂)。
简要写出实验思路和结果:______。
(4)结合上述材料和图2.据细胞吸水与失水的原理推测,蓝光诱导后气孔张开的原因是___。
8.下列有关细胞膜上载体蛋白和通道蛋白的叙述中错误的是( )
A.载体蛋白和通道蛋白均具有专一性
B.载体蛋白和通道蛋白在转运物质时均消耗ATP
C.载体蛋白每次转运时会发生自身构象的改变
D.离子或分子通过通道蛋白时,不需要与通道蛋白的结合
9.Ca²⁺逆浓度运输需要借助载体蛋白,Na⁺进入神经细胞时需要借助通道蛋白。下列有关叙述正确的是
A.唾液淀粉酶通过胞吐排出细胞需要细胞膜上载体蛋白协助
B.Ca²⁺逆浓度跨膜运输时要与细胞膜上载体蛋白的特定部位结合
C.Na⁺通过离子通道进入神经细胞时,需要与通道蛋白结合
D.载体蛋白和通道蛋白在顺浓度转运离子时,作用机制完全相同
10.主动运输的能量除来自ATP外,还可依赖顺浓度差提供能量(协同运输)。图1为动物细胞物质跨膜运输示意图,图2为植物细胞液泡膜上离子跨膜运输机制示意图。下列说法正确的是( )
A.图2中H+进出液泡的方式相同,可维持液泡内外pH差
B.血红蛋白结构异常不会影响钠钾泵跨膜运输离子的速率
C.图1中载体蛋白甲和钠钾泵虽然同时运输两种物质,但是也体现了专一性
D.图2中Ca2+逆浓度梯度从细胞液进入细胞质基质
11.下图为动物小肠上皮细胞吸收葡萄糖的原理图,这种运输方式被称为协同运输(主动运输的一种),下列关于该原理图分析错误的是( )
A.钠钾泵维持小肠上皮细胞内外Na+浓度差
B.钠钾泵具有催化ATP水解的功能
C.葡萄糖载体蛋白与葡萄糖结合后,空间结构发生变化
D.ATP为吸收葡萄糖直接提供能量
12.嗜盐杆菌质膜上的视紫红质是一种光能驱动的H+跨膜运输蛋白,在光照条件下使两侧形成H+浓度差,即质子动力势。在质子动力势的驱动下合成的ATP可用于将CO2同化为糖,具体过程如图所示。①表示视紫红质,②表示ATP合成酶。下列叙述不正确的是( )
A.质膜上的视紫红质在核糖体上合成后需要内质网、高尔基体加工
B.②是一种通道蛋白,在工作过程中其形状会发生改变
C.①所介导的H+跨膜运输是主动转运,该过程消耗ATP
D.嗜盐杆菌为自养生物,能利用视紫红质吸收光能合成ATP
13.叶绿体和线粒体都可以进行能量转换。叶绿体中的光合色素与各种蛋白质结合形成的大型复合物称作光系统。光系统可以将光能转换为电能(图1),图中的Chl为反应中心色素分子,D为电子供体,A为原初电子受体。光系统(PSI和PSⅡ两种)产生的高能电子沿着电子传递链依次传递促使NADPH的形成,同时驱动膜内的质子泵在膜两侧建立H+梯度,进而驱动ATP的合成(图2)。通过“苹果酸/草酰乙酸穿梭”和“苹果酸/天冬氨酸穿梭”可实现叶绿体和线粒体中物质和能量的转移(图3)。据图回答下列问题:
(1)常用________________法分离叶绿体中的色素,天线色素的作用是_________________。
(2)光反应过程中,_______________是原初电子供体,_______________是最终电子受体;ATP的形成与光系统_______________(填“I”或“Ⅱ”或“I和Ⅱ”)发挥作用产生的H+浓度梯度有关。通过电子传递链,光能最终转化为________________中的化学能。
(3)强光条件下,“苹果酸/草酰乙酸穿梭”________________(填“加快”“不变”或“减慢”),其意义有________________;再通过“苹果酸/天冬氨酸穿梭”,使________________中的NADH进入线粒体,其中的还原能通过位于________________上的“电子传递链”转化为_________________。
参考答案:
1.C
【分析】据题意,TRP是温度感受器,其结构与钠钾离子通道类似,推测TRP是一种通道蛋白,并能够感受温度的变化而产生兴奋。
【详解】A、据题意“TRP,其结构与钠钾离子通道类似”,分子与离子通过通道蛋白时不需要与通道蛋白结合,故TRP开放或关闭不会改变其自身构象,A正确;
B、通道蛋白只容许与自身通道直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过,因此TRP内部的结构和带电基团的分布影响其功能,B正确;
C、反射是指在中枢神经系统的参与下,机体对内外界环境刺激所产生的规律性应答反应,TRP是温度感受器,能感受外界温度的变化,从而产生兴奋,此过程没有中枢神经系统的参与,也没法对外界温度的变化产生规律性应答,因此该过程不属于反射,C错误;
D、由题意可知,TRP的结构与钠钾离子通道(协助扩散钠钾离子)类似,故推测离子借助其运输的方式是协助扩散,D正确。
故选C。
2.D
【分析】题图分析:钠离子通过转运蛋白A运入细胞,而钙离子可抑制该过程,钙离子能通过转运蛋白B运入细胞,胞内钙离子增多会促进钠离子通过转运蛋白C运出细胞。
【详解】A、据图可知,在盐胁迫下,钠离子借助通道蛋白A运入细胞,运输方式是协助扩散,A正确;
B、据图可知,H+运出细胞需要ATP,说明H+在细胞内的浓度低于细胞外,使用ATP抑制剂处理细胞,会影响H+在细胞内外的分布情况,而Na+的排出需要H+提供势能,故使用ATP抑制剂处理细胞,Na+的排出量会明显减少,B正确;
C、分析题意可知,→表示促进,而—表示抑制,结合图示可知,在高盐胁迫下,胞外Ca2+抑制转运蛋白A,胞内Ca2+促进转运蛋白C,C正确;
D、转运蛋白C能同时转运H+和Na+,而不能转运其它离子,说明其仍有特异性,D错误。
故选D。
3.AD
【分析】水分子进出细胞的方式为自由扩散和协助扩散。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离子或分子通过,在转运物质时自身构象不发生改变。
【详解】A、水通道蛋白的基本组成单位是氨基酸,水分子进出细胞的方式为自由扩散和协助扩散,若是协助扩散水分子进出细胞可能需要水通道蛋白的参与,A正确;
B、神经元动作电位产生的原因是Na+通道开放,Na+顺浓度梯度输入细胞, B错误;
C、通道蛋白在转运水是自身构象不会发生改变,不需要消耗能量,C错误;
D、基因可控制蛋白质的合成,同一个体不同细胞通道蛋白种类有所不同,是基因选择性表达的结果,D正确。
故选AD。
4.D
【分析】分析图示可知,图中Ca2+进入液泡时需要载体且消耗ATP,属于主动运输;Ca2+从液泡进入细胞质基质并未消耗能量,但需要载体,属于协助扩散;H+进入液泡需要载体且消耗ATP,属于主动运输;H+运出液泡不消耗能量,但需要载体,属于协助扩散;Na+进入液泡与H+运出液泡相伴随。
【详解】A、协同运输依赖的是某种离子浓度梯度产生的势能,没有直接消耗ATP中的能量,但是离子浓度梯度的形成与主动运输有关,消耗细胞内的ATP,A正确;
B、在Na+和葡萄糖运输过程中,转运体的构象发生改变,Na+顺浓度梯度进入细胞时,导致细胞内外Na+的浓度差值减小,B正确;
C、在Na+和葡萄糖运输过程中,葡萄糖的同向运输与Na+的浓度梯度有关,浓度梯度越大,运输速度越快,Na+浓度梯度减小,可能不足以产生葡萄糖运输的离子势能,可能导致葡萄糖运输停止,C正确;
D、如果用药物抑制钠钙交换体的活动,将减小钠钙交换的速率,细胞内Ca2+不能运输出去,导致细胞内Ca2+浓度上升,D错误。
故选D。
5.D
【分析】由图可知,NO3-借助H+顺浓度梯度运输产生的电化学势能运进细胞,同时需要蛋白A作为载体,该过程为主动运输。蛋白B即可作为运输H+的载体,也可当做ATP水解酶。
【详解】A、NO3-借助H+顺浓度梯度运输产生的电化学势能运进细胞,H+进入根细胞内的方式为协助扩散,NO3-进入根细胞内的方式为主动运输,A错误;
B、细胞膜上的载体具有特异性,一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合,Na+只能通过蛋白B进入细胞,B错误;
C、蛋白B既有物质运输功能也有酶催化的功能,但酶的作用原理是降低化学反应的活化能,不能提供活化能,C错误;
D、当盐碱地被水涝的时候,细胞呼吸产生的ATP减少,细胞内外的H+浓度差减小,H+进入根细胞减少,吸收的NO3-也减少,D正确。
故选D。
6.(1)P
(2) a 细胞膜内外两侧的Na+浓度差形成的势能
(3)运输钠钾离子和催化ATP水解
(4) 相同的较高浓度的葡萄糖 葡萄糖浓度 若丙组的培养液中葡萄糖浓度小于甲组的,甲组的培养液中葡萄糖浓度小于乙组的
【分析】根据题意结合图示可知,图1中:a表示偶联转运蛋白参与的主动运输;b表示ATP驱动泵参与的主动运输;c表示光驱动泵参与的主动运输。图2中:小肠上皮细胞通过主动运输(逆浓度梯度)吸收葡萄糖,从小肠上皮细胞运出的方式是协助扩散。
【详解】(1)根据P侧含有糖蛋白可知,P为细胞外侧。
(2)当蛋白S将Na+顺浓度梯度运输进入上皮细胞时,葡萄糖与Na+相伴随也进入细胞,葡萄糖进入小肠上皮细胞的方式为偶联转运蛋白参与的主动运输,类似于图1中的a过程。该过程中,葡萄糖主动运输所需的能量来自于细胞膜内外两侧的Na+浓度差形成的势能。
(3)根据Na+-K+泵上既有Na+、K+的结合位点,又具有ATP水解酶的活性可知,Na+-K+泵可以参与钠钾离子的运输,也可以催化ATP的水解。
(4)要验证当肠腔葡萄糖浓度较高时,葡萄糖既可以通过主动运输又可以通过协助扩散进入小肠上皮细胞,且协助扩散的速度更快,则实验的自变量应该是设置不同的运输方式,各组均创造相同的高浓度葡萄糖环境,比较各组葡萄糖的吸收速率。如甲组敲除了SGLT1载体蛋白基因的小肠上皮细胞只能进行协助扩散,乙组敲除了GLUT2载体蛋白基因的小肠上皮细胞只能进行主动运输,丙组正常的小肠上皮细胞可以同时进行主动运输和协助扩散,将甲、乙、丙三组细胞分别置于相同浓度的高浓度葡萄糖溶液中,培养一段时间,其他条件相同且适宜,并检测培养液中葡萄糖的浓度。实验结果:丙组同时进行主动运输和协助扩散,葡萄糖的吸收速率最快,故培养液中葡萄糖的浓度最小;由于协助扩散的速率大于主动运输,故乙组吸收葡萄糖的速率慢,培养液中葡萄糖的剩余量最多,浓度最大,即若丙组培养液中葡萄糖浓度小于甲组,甲组培养液中葡萄糖浓度小于乙组,则可证明上述观点正确。
7.(1)核糖体、内质网、高尔基体
(2) 主动运输 空间结构 可逆
(3)将含有保卫细胞的该溶液分成两组,甲组照射蓝光后溶液的pH明显降低;乙组先在溶液中加入钒酸盐,再用蓝光照射,溶液的pH不变。
(4)蓝光激活保卫细胞膜上的H+—ATPase,将H+分泌到细胞外,建立H+电化学梯度K+,Cl-等依赖于H+电化学梯度大量进入保卫细胞,细胞内渗透压升高,保卫细胞吸水气孔张开。
【分析】自由扩散的方向是从高浓度向低浓度,不需载体和能量,常见的有水、CO2、O2、甘油、苯、酒精等;协助扩散的方向是从高浓度向低浓度,需要载体,不需要能量,如红细胞吸收葡萄糖;主动运输的方向是从低浓度向高浓度,需要载体和能量,常见的如小肠绒毛上皮细胞吸收氨基酸、葡萄糖,K+等。
【详解】(1)H+—ATPase和内向K+通道与分泌蛋白相似,根据分泌蛋白合成和分泌过程可知,H+—ATPase和内向K+通道在细胞内的核糖体上合成,而后通过内质网和高尔基体的加工、转运过程需要的加工到达细胞膜上,该过程中需要消耗线粒体提供的能量。
(2)题中显示,在保卫细胞质膜上有H+—ATPase(质子泵),能利用ATP分解时产生的能量将H+分泌到细胞外,可见细胞内的H+通过主动运输的方式转移出保卫细胞,该过程需要消耗能量,且逆浓度梯度进行;H+跨膜运输时,H+—ATPase的空间结构会发生变化,且这种变化是可逆的,因此,H+—ATPase可反复被激活,可重复利用。
(3)研究发现,拟南芥的保卫细胞在一定pH的溶液中(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,说明在暗处,细胞没有吸收氢离子。后来研究结果表明,蓝光可诱导气孔张开,有人推测蓝光照射会通过激活保卫细胞膜上的H+—ATPase来促进H+的主动运输。请利用提供的实验材料设计实验验证该推测正确,根据实验目的可知,本实验的自变量为是否用钒酸盐处理,因变量是 外界溶液中pH的变化,为此实验思路 如下:将含有保卫细胞的该溶液分成两组,一组作为对照,即不用钒酸盐处理,另一组用钒酸盐处理,而后用等量的蓝光照射,而后检测外界溶液中pH的变化。若甲组(对照组)照射蓝光后溶液的pH明显降低;乙组(实验组)先在溶液中加入钒酸盐,再用蓝光照射,溶液的pH不变,则可证明上述推测。
(4)结合上述材料和图2,据细胞吸水与失水的原理推测,则蓝光诱导后激活保卫细胞膜上的H+—ATPase,进而促进H+的主动运输,使H+运出细胞,使得保卫细胞的pH升高,驱动K+通过膜上的内向K+通道进入细胞,同时,还伴随着Cl-、NO3-的进入,进而使保卫细胞细胞液浓度上升,吸水力增强,当保卫细胞吸水膨胀时,较薄的外壁易于伸长,向外扩展,但微纤丝难以伸长,于是将力量作用于内壁,把内壁拉过来,于是气孔张开。
8.B
【分析】转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白两种类型,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,分子或离子通过通道蛋白时,不需要与通道蛋白结合。
【详解】A、载体蛋白和通道蛋白均具有专一性,体现在其对于物质的运输具有专一性,A正确;
B、通道蛋白协助运输的方式是协助扩散,协助扩散转运物质时不需要消耗ATP,B错误;
C、载体蛋白每次转运时都会发生自身构象的改变,便于和运输物质结合,C正确;
D、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,分子或离子通过通道蛋白时,不需要与通道蛋白结合,D正确。
故选B。
9.B
【分析】小分子物质或离子通过自由扩散或协助扩散或主动运输进出细胞,大分子物质可通过胞吞、胞吐方式进出细胞。载体蛋白和通道蛋白在转运分子和离子时,其作用机制是不一样的,载体蛋白分子结构会发生变化,而通道蛋白结构不发生变化。
【详解】A、唾液淀粉酶为分泌蛋白,通过胞吐排出细胞,不需要细胞膜上载体蛋白协助,A错误;
B、Ca2+逆浓度跨膜运输的方式为主动运输,需要与细胞膜上载体蛋白的特定部位结合,使载体蛋白结构改变,从而进行运输,B正确;
C、Na+通过离子通道进入神经细胞时为协助扩散,离子不与通道蛋白结合,通道蛋白不会发生构象改变,C错误;
D、载体蛋白和通道蛋白在顺浓度转运离子时,作用机制不完全相同,其中载体蛋白分子结构会发生变化,而通道蛋白结构不发生变化,D错误。
故选B。
10.C
【分析】1、图1分析:载体蛋白甲将Na+运入细胞的同时,将葡萄糖运入细胞,钠钾泵通过消耗ATP将 Na+运出细胞同时将K+运入细胞。
2、图2分析:液泡膜上具有多种载体蛋白,有的可同时运输钠离子和氢离子,有的可以水解ATP并将氢离子转运至液泡内,钙离子可以通过主动运输进入液泡,也可以通过协助扩散排出液泡。
【详解】A、根据题图分析可知,H+进入液泡的方式为主动运输,H+出液泡的方式为协助扩散,因此H+进出液泡的机制不相同,可维持液泡内外pH差,A错误;
B、钠钾泵通过消耗ATP将 Na+运出细胞同时将K+运入细胞,血红蛋白结构异常将导致氧气运输速率降低,细胞呼吸产生ATP速率减慢,因此血红蛋白结构异常会影响钠钾泵跨膜运输离子的速率,B错误;
C、图1中载体蛋白甲和钠钾泵同时运输特定两种物质,但不能运输其他物质,体现了载体蛋白的专一性,C正确;
D、图2中液泡膜上载体蛋白消耗ATP将Ca2+运输至液泡内,可推测液泡内Ca2+浓度更高,故可推测Ca2+顺浓度梯度从细胞液进入细胞质基质,D错误。
故选C。
11.D
【分析】根据题意和图示分析可知:小肠上皮细胞通过同向协同运输的方式吸收葡萄糖,虽然这种方式属于主动运输,但不靠直接水解ATP提供的能量推动,而是依赖于Na+梯度形式储存的能量,当Na+顺电化学梯度流向膜内时,葡萄糖通过专一性的运送载体,伴随Na+一起运送入小肠上皮细胞,进入膜内的Na+再通过质膜上的Na+-K+泵运送到膜外以维持Na+浓度梯度,从而使葡萄糖不断利用Na+梯度形成的能量进入细胞。
【详解】A、据图可知,Na+-K+泵能逆浓度将Na+送到膜外,维持小肠上皮细胞内外Na+浓度差,A正确;
B、钠钾泵是一种特殊的载体蛋白,该蛋白既可催化ATP水解,又能促进Na+、K+的转运,B正确;
C、细胞膜上载体蛋白与葡萄糖结合,空间结构发生改变,从而完成运输葡萄糖过程,C正确;
D、由题图可知,动物小肠细胞对葡萄糖的吸收不直接利用ATP水解的能量,而是依赖于Na+梯度形式储存的能量,D错误。
故选D。
12.ABC
【分析】1、光合作用通常是指绿色植物提供叶绿体利用光能将二氧化碳和水转变为储存能量的有机物,同时释放氧气的过程。一些光能自养型的微生物也能够进行光合作用,但场所不是叶绿体。2、由题意可知,视紫红质是运输氢离子的载体,氢离子通过视紫红质运出质膜为主动运输。
【详解】A、嗜盐杆菌是原核细胞生物,无内质网、高尔基体,A错误;
B、②是运输氢离子的载体,属于通道蛋白,在工作过程中其性状不会发生改变,B错误;
C、根据题干“视紫红质是一种光能驱动的H+跨膜运输蛋白,在光照条件下使膜两侧形成H+浓度差”可知,①所介导的H+跨膜运输是主动运输,该过程以光能作为能源,不消耗ATP,C错误;
D、由题干可知,该嗜盐菌能制造糖,能将光能最终转化成了有机物中稳定的化学能,为自养生物,其吸收光能的光能能合成ATP,D正确。
故选ABC。
13.(1) 纸层析 吸收、传递光能
(2) H2O NADP+ Ⅱ ATP和NADPH
(3) 加快 减少NADPH的积累,避免对叶绿体(或细胞、类囊体膜)的损伤 细胞质基质 线粒体内膜 ATP中的化学能
【分析】光能转换成电能的转化过程:(1)光合色素:叶绿体内类囊体薄膜上的色素,可以分为两类:吸收和传递光能的作用:包括全部的叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素,以及绝大多数的叶绿素a;吸收光能并将光能转换成电能:少数处于特殊状态的叶绿素a。(2)转化过程处于特殊状态的叶绿素a在光的照射下,可以得失电子,从而将光能转换成电能。 叶绿素a被激发而失去电子(e),最终传递给NADP+(中文简称是辅酶Ⅱ)。 失去电子的叶绿素a变成一种强氧化剂,能够从水分子中夺取电子,使水分子氧化生成氧分子和氢离子(H+),叶绿素a由于获得电子而恢复稳态。
【详解】(1)不同光合色素在层析液中的溶解度不同,因此可用纸层析法分离叶绿体中的色素。据图可知,天线色素包括叶绿素和类胡萝卜素,可吸收并传递光能。
(2)色素吸收光能后叶绿素a被激发而失去电子(e),失去电子的叶绿素a变成一种强氧化剂,能够从水分子中夺取电子,使水分子氧化生成氧分子和氢离子(H+),电子最终传递给NADP+(中文简称是辅酶Ⅱ),因此光反应过程中,H2O是原初电子供体,NADP+是最终电子受体;由图可知,B侧较高浓度的H+向A侧运输可催化ATP的形成,而B侧较高浓度的H+来源于光系统Ⅱ催化水光解以及质体醌从A侧向B侧运输,因此ATP的形成与光系统Ⅱ发挥作用产生的H+浓度梯度有关。通过电子传递链,光能最终转化为ATP和NADPH中的化学能。
(3)据图可知,草酰乙酸转化为苹果酸可消耗NADPH,强光条件下,光反应加快,产生NADPH增加,为减少NADPH的积累,避免对叶绿体(或细胞、类囊体膜)的损伤,因此“苹果酸/草酰乙酸穿梭”加快。NADH是细胞呼吸的产物,有氧呼吸在细胞质基质和线粒体基质可形成NADH,而在线粒体内膜被消耗,其与氧气结合形成水的过程中产生大量能量,部分能量转化形成ATP。因此在“苹果酸/天冬氨酸穿梭”中,使细胞质基质中的NADH进入线粒体,其中的还原能通过位于线粒体内膜上的“电子传递链”转化为ATP中的化学能。
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