专题03 物质跨膜运输、酶和ATP（讲义江苏专用）（解析版）

3/3专题03物质跨膜运输、酶和ATP目录目录学考要求速览必备知识梳理高频考点精讲（3大必备知识）考点一：物质的跨膜运输的实例考点二：细胞的物质输入和输出考点三：酶和ATP进阶分级练1、描述细胞失水和吸水的基本原理，包括渗透作用的概念及其发生条件。2、区分动物细胞和植物细胞在失水和吸水过程中表现的不同现象（如动物细胞皱缩、植物细胞质壁分离等）。3、能够区分被动运输（简单扩散、协助扩散）和主动运输的特点及区别，并能举例说明每种运输方式在生物体内的实际应用。4、解释胞吞和胞吐的过程及其生物学意义，理解它们在大分子物质运输中的作用。5、能够准确描述酶的化学本质、基本特性及其在细胞代谢中的作用，并解释酶促反应的基本原理。6、阐明ATP的分子结构特点及其作为“能量货币”的生物学意义必备知识1物质的跨膜运输的实例1.渗透作用：(1)概念：水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。(2)方向：水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。(3)条件：有半透膜存在，半透膜允许溶剂分子通过，但限制或完全阻止溶质扩散；半透膜两侧的溶液存在浓度差，即膜两侧溶液的溶质浓度不同，溶剂会从低浓度侧流向高浓度侧。特点：无需能量输入，属于被动运输的一种。现象：当液面上升到一定程度时，液面不再升高的原因分析：由于水槽中与漏斗中的液体具有浓度差，即具有渗透压差，所以多数水分子进入漏斗，使漏斗中的液面高于水槽中的液面，液面差为H1；当H1产生的压强使半透膜两侧的渗透平衡时，半透膜两侧水分子的交换速率相同，液面不再升高【易错提醒】①半透膜两侧的水分子进行的是双向运动，而不是单向运动，液面高度的改变是水分子双向运动的差别导致的。②当液面高度不再变化时，半透膜两侧仍有水分子进出，且进出速率相同。但两侧溶液的浓度并不一定相同，两侧的液面高度也不一定相同。③水分子通过半透膜由低浓度溶液向高浓度溶液扩散。此处的浓度是指物质的量浓度，是单位体积中微粒的多少，不是质量分数。（溶质摩尔质量大的，物质的量浓度小。）2.细胞的吸水和失水（1）动物细胞的吸水和失水——动物细胞的细胞膜相当于半透膜过程条件现象吸水外界溶液的浓度＜细胞质的浓度失水外界溶液的浓度＞细胞质的浓度平衡外界溶液的浓度＝细胞质的浓度（2）植物细胞的吸水和失水原生质层相当于一层半透膜。当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离；当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。（3）质壁分离及复原实验实验材料：紫色的洋葱鳞片叶，质量浓度为0.3g/mL-1的蔗糖溶液、清水实验步骤：细胞壁中央液泡细胞壁中央液泡逐渐变小(紫色加深）深)逐渐变小(紫色加深）深)与细胞壁逐渐分离逐渐贴近细胞壁逐渐变大泡逐渐贴近细胞壁逐渐变大泡【得分速记】①质壁分离程度越大，植物吸水能力越强。②一定浓度的溶质可透膜的溶液中可发生质壁分离后自动复原现象，如KNO3溶液、甘油、尿素、乙二醇等。③细胞会发生自动复原的原因:细胞主动吸收外界溶液中的溶质分子必备知识2细胞的物质输入和输出被动运输：被动运输是指物质顺着浓度梯度（从高浓度到低浓度）进行的跨膜运输，不需要消耗细胞的能量。简单扩散（自由扩散）特点：小分子或脂溶性物质直接通过磷脂双分子层进出细胞。不需要载体蛋白参与。速度取决于浓度差、温度和分子大小。示例：氧气、二氧化碳、甘油、乙醇等物质的运输。（2）协助扩散特点：需要特定的载体蛋白或通道蛋白帮助完成运输。物质仍然顺着浓度梯度移动，不消耗能量。运输速率受载体数量限制，可能出现饱和现象。示例：葡萄糖进入红细胞（通过载体蛋白）、离子通过离子通道。主动运输：物质逆浓度梯度（从低浓度到高浓度）进行的跨膜运输，需要消耗细胞的能量（ATP），并依赖特定的载体蛋白。特点：需要能量（通常由ATP提供）。需要载体蛋白参与，具有高度特异性。可以维持细胞内外某些物质的浓度差，如钠钾泵的作用。实例：钠钾泵（每分解一个ATP分子，可将3个Na⁺排出细胞外，同时将2个K⁺运入细胞内，从而维持细胞内外的电位差）；氢离子泵（在植物根部吸收矿质元素时发挥作用）。胞吞胞吐：大分子或颗粒状物质进出细胞的方式（跨0层膜），需要消耗能量。（1）胞吞作用：细胞膜包裹外界大分子或颗粒，形成囊泡将其摄入细胞内部的过程。（2）胞吐作用：细胞内的物质被包裹在囊泡中，与细胞膜融合后释放到细胞外的过程影响物质运输的因素：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的原因是受载体数量的限制。主动运输不受浓度差的影响。载体数量对跨膜运输的影响主要影响协助扩散和主动运输。其他条件适宜的情况下，载体数量越多，运输速率越大。自由扩散不受载体数量的影响。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。）温度对跨膜运输的影响自由扩散协助扩散和主动运输一方面升高温度通过影响分子运动而影响自由扩散和协助扩散，另一方面温度直接影响蛋白质的活性，通过影响呼吸作用中酶的活性而影响主动运输。5.比较同种物质不同运输方式：物质相应过程运输方式葡萄糖进入红细胞协助扩散进入小肠绒毛上皮细胞、肾小管重吸收葡萄糖主动运输Na＋进入神经细胞协助扩散(靠离子通道)运出神经细胞主动运输(钠—钾泵)K＋进入神经细胞主动运输(钠—钾泵)运出神经细胞协助扩散(靠离子通道)【易错提醒】①协助扩散和主动运输依赖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，这也是细胞膜具有选择透过性的结构基础。②胞吞和胞吐也需要膜上蛋白质的参与，更离不开磷脂双分子层的流动性。必备知识3酶和ATP1.酶（1）酶的作用及机理酶的本质：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。酶的作用机理：酶是一种生物催化剂，其作用机理是降低化学反应的活化能，使细胞代谢在温和的条件下快速有序地进行。如图所示酶的特性高效性：催化效率远高于无机催化剂，显著降低化学反应活化能专一性：每种酶只能催化一种或一类特定化学反应，通过"诱导契合"模型与底物特异性结合作用条件温和性：需在适宜温度和pH条件下发挥作用，过酸、过碱或高温会导致酶失活（2）实验探究实验1：比较过氧化氢在不同条件下的分解变量分析自变量：实验条件（常温、加热、氯化铁溶液、肝脏研磨液）因变量：H2O2分解速率（观察指标：气泡产生数量、速度，卫生香燃烧情况）无关变量：试管中H2O2溶液的浓度用量和是否新制、FeCl3和肝脏的新鲜程度、加入试剂的量对照实验：本实验对照组是1组，实验组是2、3、4组。上图设置的空白对照有：1号和2号，它们之间自变量是温度，结论：升温能加速H2O2分解1号和3号，它们之间自变量是是否加Fe3+，结论：Fe3+能加速H2O2分解1号和4号，它们之间自变量是是否加H2O2酶，结论：H2O2酶能加速H2O2分解结论：酶具有高效性实验2：淀粉酶对淀粉和蔗糖水解作用方案一：（酶同底物不同）方案二：（酶不同底物同）试管1试管2试管1试管2淀粉酶2mL2mL淀粉酶2mL——淀粉溶液2mL——淀粉溶液2mL2mL蔗糖溶液——2mL蔗糖酶——2mL水浴保温后用试剂检测还原糖方案一用斐林试剂检测，不能用碘液（碘液无法检测蔗糖是否水解）方案二可以用斐林试剂也可用碘液结论：一种酶只能催化一种或一类化学反应，酶具有专一性实验3：探究温度对酶活性的影响（酶活性：酶催化特定化学反应的能力）温度对酶活性的影响试管1试管2试管3稀释唾液1mL1mL1mL淀粉溶液2mL2mL2mL温度37℃温水保温沸水保温冰水保温加碘液后现象不变蓝变蓝变蓝注意：①底物与酶要分别先保温在特定温度下5分钟，然后混合后继续保温。这样避免在预设温度前就发生反应，影响实验结果。②不能用过氧化氢做底物，因为温度会影响其分解。检测不能用斐林试剂，因为需要水浴加热，影响实验结果。实验4：探究PH对酶活性的影响pH对酶活性的影响试管1试管2试管3H2O2溶液2mL2mL2mLHCl溶液1mL————NaOH溶液——1mL——蒸馏水————1mLH2O2酶1mL1mL1mL观察各试管气泡生成量或卫生香燃烧情况注意：不用淀粉充当底物，因为淀粉在酸性条件下会分解，影响实验结果结论：过酸、过碱、高温都会使酶的空间结构破坏，使酶永久失活。（3）影响酶促反应的因素温度和pH对酶促反应速率的影响底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响影响酶促反应速率的调节剂激活剂：提高酶活性的物质抑制剂：A.竞争性抑制剂：抑制剂与底物竞争酶。B.非竞争性抑制剂：抑制剂与底物不存在竞争关系。【易错提醒】①酶改变化学反应的速率，但不能改变反应方向和平衡点。反应前后酶的性质和数量均没有变化。②低温只是抑制酶活性，重金属也会影响酶活性改变磷酸基团特殊的化学键2.ATP（腺苷三磷酸）磷酸基团特殊的化学键（1）ATP的结构：由腺嘌呤、核糖和三个磷酸基团组成，其分子简式为A-P~P~P，其中“~”表示高能磷酸键。腺苷ATP的功能：是细胞内的直接能源物质，被称为“能量货币”。腺苷ATP水解时释放大量能量，用于支持细胞的各种生命活动，如肌肉收缩、物质运输、生物合成等。ATP与ADP的相互转化吸能放能吸能放能ATP的意义：维持细胞正常生命活动的能量需求。在代谢过程中起到能量传递和调节的作用实例：Ca2+的主动运输①参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶。当膜内侧的Ca2+与其相应位点结合时，其酶活性就被激活了。②在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随着能量的转移，这就是载体蛋白的磷酸化。③载体蛋白的磷酸化导致其空间结构发生变化，使Ca2+的结合位点转向膜外侧，将Ca2+释放到膜外。【易错提醒】ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质，但不是唯一的直接能源物质；细胞内直接能源物质除ATP外，还有UTP、CTP、GTP。、考点精讲讲练考点一：物质的跨膜运输的实例例题1.（2024高二上·江苏·学业考试）在“观察植物细胞质壁分离和复原”实验中，洋葱表皮细胞从a状态变化为b状态，此过程中（）A．细胞失水，细胞液浓度变大 B．细胞失水，细胞液浓度变小C．细胞吸水，细胞液浓度变大 D．细胞吸水，细胞液浓度变小【答案】A【知识点】质壁分离及其复原实验【分析】植物细胞的吸水和失水原理和现象：外界溶液浓度＞细胞液浓度→细胞失水→质壁分离外界溶液浓度＜细胞液浓度→细胞吸水→质壁分离的复原外界溶液浓度=细胞液浓度→细胞形态不变（处于动态平衡）。【详解】据图可知，洋葱表皮细胞从a状态变化为b状态是质壁分离的过程，该过程中细胞失水，细胞液浓度变大，A符合题意。故选A。例题2.（2023高一上·江苏·学业考试）某同学以紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料，进行“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验，观察到如下图所示现象。该紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液初始浓度（

）A．大于a B．等于aC．小于a D．无法确定【答案】C【知识点】质壁分离及其复原实验【分析】质壁分离的外因是外界溶液浓度大于细胞液浓度；内因是细胞壁的伸缩性小于原生质层，且原生质层可以作为半透膜。【详解】ABCD、分析图可知，该紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞在质量浓度为a的蔗糖溶液中，细胞失水，发生了质壁分离现象，因此紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液初始浓度小于a，ABD错误，C正确。故选C。例题3.（2024高一上·江苏盐城·学业考试）将已发生质壁分离的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于清水中，在显微镜下观察到的是（

）A． B．C． D．【答案】B【知识点】质壁分离及其复原实验【分析】当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞液中的水分就透过原生质层进入到外界溶液中，由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时，液泡逐渐缩小，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来，即发生了质壁分离。当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中的水分就透过原生质层进入到细胞液中，液泡逐渐变大，整个原生质层就会慢慢地恢复成原来的状态，即发生了质壁分离复原。【详解】将已发生质壁分离的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于清水中，液泡变大，细胞液浓度变小，所以液泡中紫色变浅，而细胞质仍为无色，B正确。故选B。1.下图是三个相邻的植物细胞之间水分流动方向示意图。图中三个细胞的细胞液浓度关系是（）A．甲>乙>丙B．甲<乙<丙C．甲>乙，乙<丙D．甲<乙，乙>丙【答案】B【知识点】渗透作用、细胞的吸水和失水【详解】根据渗透作用原理可知，水分子只能由浓度低的一侧向浓度高的一侧扩散，因此由图可知，甲可以向乙、丙两个方向扩散，说明甲的浓度最低，即甲<乙、甲<丙；又因为乙可以向丙一侧扩散，说明乙的浓度比丙低，即乙<丙，则图中三个细胞的细胞液浓度关系是甲<乙<丙，ACD错误，B正确。

故选B。2．用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞为材料开展“植物细胞的质壁分离”实验，结果绘成如下示意图，下列有关叙述正确的是A．结构①是细胞膜，具有全透性B．结构②为原生质层，水分子不能自由通过C．结构③中溶液的颜色随质壁分离而逐渐加深D．高浓度蔗糖溶液可使图中的细胞质壁分离复原【答案】C【知识点】细胞壁的成分及功能、细胞的吸水和失水、质壁分离及其复原实验【分析】图示分析，①是细胞壁，②是原生质层，③是液泡。【详解】A、结构①是细胞壁，具有全透性，A错误；B、结构②为原生质层，水分子能自由通过，B错误；C、结构③为液泡，质壁分离程度增加，细胞失去的水增多，液泡的颜色加深，C正确；D、在高浓度的蔗糖溶液中细胞可能会继续失水，质壁分离程度变大，清水可使图中的细胞质壁分离复原，D错误。故选C。3．质壁分离实验中的“质”和“壁”分别是指（

）A．细胞质、细胞壁 B．细胞质基质、细胞壁C．原生质层、细胞壁 D．原生质、细胞壁【答案】C【知识点】质壁分离及其复原实验【分析】对于水分子来说，细胞壁是全透性的，即水分子可以自由地通过细胞壁，细胞壁的作用主要是保护和支持细胞，伸缩性比较小。成熟的植物细胞由于中央液泡占据了细胞的大部分空间，将细胞质挤成一薄层，所以细胞内的液体环境主要指的是液泡里面的细胞液。细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层。【详解】植物细胞的质壁分离是指植物细胞的原生质层和细胞壁的分离，原生质层包括液泡膜、细胞膜和两者之间的细胞质，相当于一层半透膜，具有选择透过性，所以质壁分离中的‘质”指的是原生质层，“壁”指的是细胞壁，ABD错误，C正确。故选C。4．原生质层包括（

）①细胞壁

②液泡膜

③细胞膜④细胞核

⑤细胞膜和液泡膜之间的细胞质A．①②③ B．①②⑤ C．②③⑤ D．②③④⑤【答案】C【知识点】细胞的吸水和失水【分析】植物细胞原生质层包括细胞膜和液泡膜，以及两层膜之间的细胞质。【详解】植物的原生质层包括细胞膜、液泡膜、细胞膜和液泡膜之间的细胞质，C正确，ABD错误。故选C。5．如图漏斗内的初始液面与烧杯内蒸馏水液面相同。观察一段时间后，漏斗内液面变化情况是（）A．下降B．先上升后稳定C．一直上升D．先下降后上升【答案】B【知识点】渗透作用【分析】渗透作用是指水分子等溶剂分子通过半透膜从低浓度一侧运输到高浓度一侧；条件是有半透膜和膜两侧有浓度差。【详解】水分子是顺相对含量的梯度从低浓度的溶液通过半透膜向高浓度的溶液扩散，而蔗糖分子不能通过半透膜，因此一段时间后，漏斗内液面将上升，当静水压和渗透压相等时，液面不再上升，ACD错误，B正确。故选B。考点二：细胞的物质输入和输出例题1．（2023高一上·江苏·学业考试）变形虫是一种单细胞生物，摄取食物的过程如下图所示，该过程中物质进入细胞的方式为（

）

A．自由扩散 B．协助扩散C．主动运输 D．胞吞【答案】D【知识点】胞吞和胞吐【分析】物质进出细胞的方式分为主动运输、被动运输、胞吞和胞吐。物质由低浓度向高浓度运输为主动运输，需要载体协助，消耗能量；物质由高浓度向低浓度运输为被动运输，不消耗能量；被动运输分为自由扩散和协助扩散，自由扩散不需要转运蛋白协助，协助扩散需要转运蛋白协助；大分子物质可通过胞吞和胞吐方式进出细胞，不需要载体蛋白协助，消耗能量。【详解】变形虫是一种单细胞生物，摄取食物的过程物质进入细胞的方式为胞吞，需要消耗能量，依赖于膜的流动性，D正确，ABC错误。故选D。例题2．（2022高一上·江苏·学业考试）下图表示某物质通过通道蛋白进入细胞的示意图。该物质跨膜运输方式是（

）A．胞吞 B．胞吐 C．协助扩散 D．主动运输【答案】C【知识点】协助扩散【分析】小分子物质进出细胞的方式主要为自由扩散、协助扩散和主动运输。气体分子和一些脂溶性的小分子可发生自由扩散；葡萄糖进入红细胞、钾离子出神经细胞和钠离子进入神经细胞属于协助扩散，不需要能量，借助于转运蛋白进行顺浓度梯度转运；逆浓度梯度且需要载体和能量的小分子运输方式一般为主动运输。【详解】图示运输方式需要通道蛋白的协助，顺浓度梯度运输，不消耗ATP水解释放的能量，属于协助扩散，C正确，ABD错误。故选C。例题3．（2024高二上·江苏盐城·学业考试）下列物质出入细胞膜的方式中需要载体的是（

）A．O2进入肺泡 B．CO2进入毛细血管C．K+被吸收进入小肠绒毛上皮细胞 D．乙醇分子进入肝脏细胞【答案】C【知识点】主动运输、自由扩散、协助扩散【分析】物质出入细胞膜的方式中需要载体的是主动运输和协助扩散。【详解】A、O2进入肺泡的运输方式是自由扩散，不需要载体和能量，A错误；B、CO2进入毛细血管的方式是自由扩散，不需要载体和能量，B错误；C、小肠绒毛吸收K+的运输方式是主动运输，需要载体和能量，C正确；D、乙醇分子进入肝脏细胞的运输方式是自由扩散，动力是浓度差，不需要载体和能量，D错误。故选C。1．如图为某种物质跨膜运输示意图，它代表的运输方式是（

）A．自由扩散 B．协助扩散 C．渗透作用 D．主动运输【答案】B【知识点】协助扩散【分析】自由扩散的运输特点为：物质由高浓度向低浓度一侧扩散，不需要转运蛋白协助，不需要消耗能量，协助扩散也是物质由高浓度向低浓度一侧扩散，不需要消耗能量，但是需要转运蛋白的协助。【详解】从图中可看出，该物质从高浓度一侧运往低浓度一侧，需要转运蛋白协助，不消耗细胞代谢所释放的能量，可判断该运输方式为协助扩散，B正确，ACD错误。故选B。2．下图为某生物膜的结构示意图，图中a、b、c、d四种物质正在进行跨膜运输，其中属于协助扩散的是（

）A．a B．b C．c D．d【答案】B【知识点】主动运输、自由扩散、协助扩散【分析】小分子物质跨膜运输的方式一般有被动运输和主动运输（逆梯度运输，需要载体和能量），前者包含了自由扩散（顺梯度运输，不需要载体和能量）和协助扩散（顺梯度运输，需在载体，不需要能量）。大分子物质一般是通过胞吞和胞吐的方式进出细胞（需要消耗能量，体现了细胞膜具有一定的流动性）。【详解】A、a是从低浓度运输到高浓度，借助了转运蛋白，可以判断为主动运输，A错误；B、b是从高浓度运输到低浓度，且借助了转运蛋白，可以判断为协助扩散，B正确；C、c是从高浓度到低浓度，没有借助转运蛋白，也没有消耗能量，可以判断是自由扩散，C错误；D、d是从低浓度运输到高浓度，借助了载体蛋白，还使用了能量，可以判断为主动运输，D错误。故选B。3．甲状腺滤泡上皮细胞内碘浓度比血液中的高20～25倍，甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘的运输方式是（）A．自由扩散 B．协助扩散C．主动运输 D．胞吞【答案】C【知识点】主动运输【分析】小分子物质跨膜运输的方式包括：自由扩散、协助扩散、主动运输。自由扩散高浓度到低浓度，不需要载体，不需要能量；协助扩散是从高浓度到低浓度，不需要能量，需要载体；主动运输从低浓度到高浓度，需要载体，需要能量。大分子或颗粒物质进出细胞的方式是胞吞和胞吐，不需要载体，消耗能量。【详解】分析题意，甲状腺滤泡细胞内碘浓度比血液中高20～25倍，说明其从环境中吸收碘是从低浓度运输到高浓度，是逆浓度梯度进行的，属于主动运输的过程。故选C。4．图中曲线a可以表示下列哪种物质运输方式（

）

A．自由扩散 B．协助扩散 C．主动运输 D．胞吞【答案】A【知识点】自由扩散、协助扩散【分析】小分子物质跨膜运输的方式包括：自由扩散、协助扩散、主动运输。自由扩散是从高浓度到低浓度，不需要载体，不需要能量；协助扩散是从高浓度到低浓度，不需要能量，需要载体；主动运输是从高浓度到低浓度，需要载体，需要能量。大分子或颗粒物质进出细胞的方式是胞吞和胞吐，不需要载体，消耗能量。【详解】图中a曲线，物质运输的速率与物质浓度呈正相关，说明不需要能量和转运蛋白，属于自由扩散，A正确，BCD错误。故选A。5．下列有关物质进出细胞的发生的叙述，错误的是（）A．水分子进入细胞，都是通过自由扩散方式进行的B．葡萄糖进入红细胞需要载体蛋白的协助，但不需要消耗能量C．物质以胞吞、胞吐方式出入细胞时需要消耗能量D．离子进出细胞不一定是主动运输【答案】A【知识点】主动运输、胞吞和胞吐、自由扩散、协助扩散【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】A、水分子进入细胞的方式有两种方式，自由扩散和协助扩散，A错误；B、葡萄糖进入红细胞需要载体蛋白的协助，但不需要消耗能量，属于协助扩散，B正确；C、物质以胞吞、胞吐方式出入细胞时需要消耗能量，C正确；D、离子进出细胞不一定是主动运输，如动作电位形成时钠离子的内流属于协助扩散，D正确。故选A。考点三：酶和ATP例题1．（2024高二上·江苏·学业考试）每个ATP分子中含有磷酸基团的数目是（）A．1个 B．2个 C．3个 D．4个【答案】C【知识点】ATP的结构【分析】ATP的结构简式为A-P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团。水解时远离A的磷酸键容易断裂，释放大量的能量，供给各项生命活动。【详解】ATP的结构简式为A-P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，故每个ATP分子中含有磷酸基团的数目是3个，C正确。故选C。例题2．（2023高一上·江苏·学业考试）下图为某加酶洗衣粉包装袋上印有的注意事项，这表明影响酶活性的重要因素是（

）注意事项1．洗涤前减少浸泡用水量，适当延长浸泡时间。2．使用温水效果最佳。3．不宜用60℃以上的热水。A．pH B．湿度 C．温度 D．光照【答案】C【知识点】酶促反应的因素及实验【分析】酶具有专一性、高效性和作用条件温和的特性，影响酶活性的主要因素有温度、pH等。【详解】因为提到温水效果最佳，不宜用60℃以上热水，这表明温度对酶活性有重要影响，C正确，ABD错误。故选C。例题3．（2023高一上·江苏·学业考试）生物体的生命活动需要能量，直接给生命活动提供能量的物质是（

）A．水 B．二氧化碳 C．ATP D．核酸【答案】C【知识点】ATP的功能及利用【分析】四大能源：①主要储能物质：脂肪，②主要能源物质：糖类，③直接能源物质：ATP，④根本能源物质：阳光。【详解】ABD、水、二氧化碳和核酸都不能为生命活动提供能量，ABD错误；C、ATP是直接能源物质，水解时远离A的特殊化学键容易断裂，释放能量，供耗能的生命活动利用，C正确。故选C。1．一分子ATP中，含有的特殊化学键（～）和磷酸基团的数目分别是（

）A．4和6 B．1和3 C．2和2 D．2和3【答案】D【知识点】ATP的结构【分析】ATP的结构：一分子腺嘌呤、一分子核糖、三分子磷酸。【详解】一分子ATP中，含有3个磷酸基团，3个磷酸基团之间通过两个特殊化学键（~）连接，结构式为A-P~P~P，D正确，ABC错误。故选D。2．酶催化作用的本质是（

）A．降低化学反应的活化能 B．增加反应物之间的接触面积C．提高反应物分子的活化能 D．提供使反应开始所必需的活化能【答案】A【知识点】酶的作用及机理【分析】酶的作用机理：（1）活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。（2）作用机理：降低化学反应所需要的活化能。【详解】酶的作用机理是降低化学反应的活化能，不能增加反应物之间的接触面积，酶也不能提供能量，A正确，BCD错误。故选A。3．果酒放久了易产生沉淀，只要加入少量蛋白酶就可使沉淀消失，而加入其他酶，沉淀不发生变化。这一现象反映了A．酶的催化作用具有高效性 B．酶的作用条件较温和C．酶的催化作用具有专一性 D．酶的化学本质是蛋白质【答案】C【知识点】酶的特性【分析】酶的特性：①高效性：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。②专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。③酶的作用条件较温和：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高；温度和pH偏高或偏低，酶活性都会明显降低。【详解】蛋白酶可催化蛋白质水解。由题意可知：加入少量蛋白酶可以使果酒产生的沉淀消失，而加入其他酶，沉淀不发生变化，说明沉淀物的成分为蛋白质，同时也说明酶的催化作用具有专一性，ABD错误，C正确。故选C。4．如图是ATP的结构示意图，下列叙述错误的是（

）A．ATP的名称为腺苷三磷酸B．图中①代表腺苷C．ATP是一种可以直接为生命活动提供能量的分子D．ATP是一种高能磷酸化合物【答案】B【知识点】ATP的功能及利用、ATP的结构【分析】ATP的结构简式为A-P～P～P，其组成元素是C、H、O、N、P，其中A代表腺苷，T是三的意思，P代表磷酸基团，～代表特殊化学键。水解时远离A的磷酸键易断裂，释放大量的能量，供给各项生命活动，所以ATP是新陈代谢所需能量的直接来源。【详解】A、ATP是腺苷三磷酸的英文名称缩写，A正确；B、图中①是腺嘌呤，①和核糖组成的结构叫腺苷，B错误；C、ATP是生命活动能量的直接来源，因此ATP是一种可以直接为生命活动提供能量的分子，C正确；D、ATP中含有特殊的化学键，1摩尔的ATP水解会释放30.54kJ的能量，因此ATP一种高能磷酸化合物，D正确。故选B。5．为了研究温度对凝乳酶催化乳汁凝固的影响，某同学进行了如下实验：先将酶和乳汁分别放入两支试管，然后将两支试管放入保持一定温度的同一水浴锅中持续15min，再将酶和乳汁倒入同一试管中混合，继续保温并记录凝乳所需要的时间，结果如下：装置ABCDEF水浴温度/℃102030405060凝乳时间/min不凝固7.04.01.54.0不凝固该实验说明凝乳酶发挥催化作用最适宜的温度是（

）A．10℃或60℃左右 B．30℃或50℃左右C．40℃左右 D．20℃左右【答案】C【知识点】酶促反应的因素及实验【分析】由题干信息可知，本题研究的是温度对凝乳酶催化乳汁凝固的影响，自变量是温度，因变量凝乳所需的时间。【详解】分析实验数据可知，除温度外其他条件相同，在40℃时凝乳酶催化乳汁凝固所需的时间最短，说明此温度下酶活性比其他组高，由此可推测40℃左右是凝乳酶催化作用最适宜的温度。ABD错误，C正确。故选C。训练1．图中能证明酶具有催化作用的实验组合是（）A．①与② B．①与④ C．②与④ D．③与④【答案】B【知识点】酶的作用及机理【分析】酶是活细胞产生的具有生物催化能力的有机物，大多数是蛋白质，少数是RNA；酶的催化具有高效性（酶的催化效率远远高于无机催化剂）、专一性（一种酶只能催化一种或一类化学反应的进行）、需要适宜的温度和pH值。【详解】酶能催化某些化学反应，该催化作用可通过酶与自然条件对比，即图中的①和④（肝脏研磨液中含有过氧化氢酶），可通过相同时间内气泡的产生情况进行比较。B正确，ACD错误。故选B。2．酶是一种有机催化剂，在反应前后不变。下列说法中不正确的是（

）A．酶的基本组成单位是氨基酸B．过高温度会导致酶的活性丧失C．酶具有专一性和高效性D．酶能降低化学反应所需的活化能【答案】A【知识点】酶的作用及机理、酶的本质、酶的特性【分析】1、酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数酶是蛋白质，极少数酶是RNA，所以酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸。2、酶的催化具有高效性（酶的催化效率远远高于无机催化剂）、专一性（一种酶只能催化一种或一类化学反应的进行）、需要适宜的温度和pH值（在最适条件下，酶的催化活性是最高的，低温可以抑制酶的活性，随着温度升高，酶的活性可以逐渐恢复，高温、过酸、过碱可以使酶的空间结构发生改变，使酶永久性的失活）。【详解】A、绝大多数酶是蛋白质，极少数酶是RNA，相应的，酶的基本单位是氨基酸或核糖核苷酸，A错误；B、酶的催化需要适宜的温度和pH值，温度过高会使酶的空间结构遭到破坏导致酶的活性丧失，B正确；C、酶具有专一性、高效性和作用条件较温和，C正确；D、酶的作用机理是降低化学反应的活化能，D正确。故选A。3．为验证酶的催化作用具有专一性，某兴趣小组设计了如图实验，该实验的自变量是（

）

A．温度 B．底物 C．pH D．淀粉酶含量【答案】B【知识点】酶的特性【分析】本题是为了验证酶的催化作用具有专一性而设计的实验。从给出的信息可知，实验涉及到淀粉酶溶液、淀粉溶液和蔗糖溶液。【详解】A、题干中未提及温度有不同设置，所以温度不是该实验的自变量，A错误；B、实验中存在淀粉和蔗糖两种不同的底物，而酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类底物的反应，这里通过改变底物来验证酶的专一性，所以底物是自变量，B正确；C、题干没有关于pH不同设置的信息，pH不是该实验的自变量，C错误；D、题干没有体现淀粉酶含量有不同设置，淀粉酶含量不是该实验的自变量，D错误。故选B。4．下列示意图中，能正确反映唾液淀粉酶的催化活性与pH关系的是（

）A． B．

C．

D．

【答案】D【知识点】酶的特性【分析】酶的知识点：（1）酶活性：酶的活性受温度、pH、激活剂或抑制剂等因素的影响。（2）活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。（3）作用机理：催化剂是降低反应的活化能。与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。（4）酶的本质：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质，少数是RNA。（5）酶的特性：高效性、专一性、作用条件较温和（高温、过酸、过碱，都会使酶的结构遭到破坏，使酶永久失活；在低温下，酶的活性降低，但不会失活）。【详解】pH能影响酶活性，在最适pH前，随着pH的升高，酶活性增强；到达最适pH时，酶活性最强；超过最适pH后，随着pH的升高，酶活性降低，另外低温不会使酶变性失活，但高温、过酸或过碱都会使酶变性失活，D符合题意。故选D。5．在细胞中，ATP与ADP能发生相互转化并处于动态平衡中，如图为ATP与ADP相互转化的示意图。下列哪一项生理活动不需要ATP水解供能？（

）

A．自由扩散 B．主动运输 C．大脑思考 D．日常跑步【答案】A【知识点】主动运输、ATP的功能及利用、自由扩散【分析】ADP转变成ATP的能量即合成ATP的能量在动物中来自于呼吸作用，植物中来自于呼吸作用和光合作用，而ATP水解成ADP时释放的能量，用于各种生命活动。【详解】A、自由扩散是顺浓度梯度进行的，不需要载体和能量，A正确；B、主动运输是逆浓度梯度进行的，需要载体和ATP水解供能，B错误；C、脑思考是耗能过程，需要ATP水解供能，C错误；D、日常跑步耗能较多，需要ATP水解供能，D错误。故选A。6．表示物质跨膜运输的示意图(①~④表示物质运输的方式)，下列叙述错误的是（

）A．性激素以方式①进入细胞B．方式①③④都是顺浓度梯度运输C．方式②逆浓度梯度运输并消耗能量D．钠钾泵参与的跨膜运输属于方式④【答案】D【知识点】主动运输、自由扩散、协助扩散【分析】据图分析，图中①表示自由扩散，②表示主动运输，③④表示协助扩散。【详解】A、性激素的本质是固醇类，脂溶性物质，主要通过方式①自由扩散的方式进入细胞，A正确；B、方式①表示自由扩散，方式③④表示协助扩散；故①③④三种物质都是顺浓度梯度运输，B正确；C、方式②表示主动运输，其逆浓度梯度运输并消耗能量，C正确；D、钠钾泵参与的跨膜运输属于主动运输，而④表示协助扩散，D错误。故选D。7．实验发现，葡萄糖进入红细胞时，如果使用药物限制蛋白质的活动，则葡萄糖的运输速率迅速下降，如果减少能量的供应，却对运输没有影响。由此推断，葡萄糖进入红细胞的方式是（）A．自由扩散 B．协助扩散 C．主动运输 D．胞吞【答案】B【知识点】物质出入细胞的方式综合【分析】分析题干可知，葡萄糖进入红细胞时，蛋白质会影响其运输速率，而能量不会影响其运输速率，分析可知，葡萄糖进入红细胞方式为协助扩散。【详解】A、自由扩散不需要载体蛋白参与，而题干中可知蛋白质的活动会影响葡萄糖的运输速率，A错误；B、葡萄糖进入红细胞时需要蛋白质，但不需要能量，是协助扩散，B正确；C、主动运输需要能量，但减少能量的供应，却对其运输没有影响，因此葡萄糖进入红细胞时不是主动运输，C错误;D、胞吞需要消耗能量，而减少能量的供应，却对其运输没有影响，因此葡萄糖进入红细胞时不是胞吞，D错误。故选B。8．在0.5%的蔗糖溶液中，能够发生质壁分离的细胞是（

）A．人口腔上皮细胞 B．洋葱鳞片叶表皮细胞C．洋葱根尖分生区细胞 D．蛙的红细胞【答案】B【知识点】质壁分离及其复原实验【分析】成熟的植物细胞才会发生质壁分离的现象，质壁分离的原理就是渗透作用。【详解】A、人的口腔上皮细胞没有细胞壁，也没有原生质层，无法发生质壁分离，A错误；B、洋葱的鳞片叶内表皮细胞为成熟的植物细胞，有大液泡，可以发生质壁分离以及复原现象，B正确；C、洋葱根尖分生区细胞是未成熟细胞，无中央大液泡，所以不会发生渗透作用失水，也就不会发生质壁分离，C错误；D、蛙的红细胞没有细胞壁，也没有原生质层，无法发生质壁分离，D错误。故选B。9．将紫色洋葱鳞片叶表皮细胞浸于0.3g/mL蔗糖溶液中，显微镜下观察该细胞整个动态变化过程获得甲、乙两种状态。下列叙述错误的是（

）A．实验可以证明原生质层相当于一层半透膜B．乙中的细胞液比甲中颜色浅C．甲的吸水能力低于乙D．若细胞液泡颜色较浅，则可调暗视野观察【答案】B【知识点】显微镜的种类、构造及使用、细胞的吸水和失水、质壁分离及其复原实验【分析】由图可知，甲和乙均处于质壁分离的状态，且乙的质壁分离程度大于甲。【详解】A、该实验中，成熟的植物细胞渗透失水发生了质壁分离，渗透作用发生的条件是需要半透膜和半透膜两侧有浓度差，因此，该实验可证明植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，A正确；BC、甲的质壁分离程度小于乙，乙失水更多，乙的细胞液浓度较大，故乙的细胞液比甲中颜色深，且乙的吸水能力更强，B错误，C正确；D、若细胞液泡颜色较浅，则需调暗视野，增加对比度，D正确。故选B。10．下列生命活动现象的原理与渗透作用无关的是（）A．水淹导致农作物烂根 B．红细胞吸水涨破C．洋葱表皮细胞质壁分离 D．过度施肥引发农作物烧苗【答案】A【知识点】渗透作用、细胞的吸水和失水、细胞呼吸原理在生产和生活中的应用【详解】A、水淹导致农作物烂根是由于土壤缺氧，根细胞进行无氧呼吸产生酒精，酒精对细胞有毒害作用，导致细胞死亡，与渗透作用无关，A错误；B、红细胞吸水涨破是因细胞膜（半透膜）两侧存在浓度差，水分子通过渗透作用进入细胞，导致细胞涨破，B正确；C、洋葱表皮细胞质壁分离是细胞液与外界溶液存在浓度差时，细胞通过渗透作用失水所致，C正确；D、过度施肥引发烧苗是因土壤溶液浓度过高，根细胞通过渗透作用失水，导致植物萎蔫，D正确。故选A。11．用的2mol/L乙二醇溶液浸泡某种植物细胞，观察细胞的质壁分离及复原现象，得到液泡的相对体积变化情况，如图所示。据图分析，下列叙述错误的是（）A．A→B段细胞发生质壁分离 B．A→B段液泡的体积在缩小C．B→C段细胞发生质壁分离的复原 D．B→C段细胞已经失去活性【答案】D【知识点】质壁分离及其复原实验【详解】AB、A→B段细胞的液泡相对体积下降，表明细胞失水，细胞发生质壁分离，AB正确；CD、B→C段细胞的液泡相对体积增加，表明细胞吸水，发生质壁分离复原，细胞具有活性，C正确，D错误。故选D。12．某同学将质壁分离状态下的洋葱鳞片叶外表皮细胞浸润在清水中，用显微镜观察并绘出不同时刻的细胞形态如图所示。能反映细胞质壁分离后复原过程的是（

）A．甲→乙→丙 B．乙→甲→丙C．丙→甲→乙 D．丙→乙→甲【答案】D【知识点】质壁分离及其复原实验、质壁分离及其复原实验的应用【分析】​​细胞吸水​​，原生质层逐渐贴近细胞壁。​​液泡逐渐变大​​，颜色变浅（因吸水后细胞液浓度降低）。【详解】图中三个细胞的形态对应不同阶段：

​​丙​​：原生质层与细胞壁分离程度最大，液泡最小且颜色最深→​​质壁分离最严重​​（初始状态）。​​乙​​：分离程度次之，液泡稍大→​​部分复原​​。​​甲​​：原生质层紧贴细胞壁，液泡最大且颜色最浅→​​完全复原​​。因此，​​复原过程的正确顺序应