专题03 物质跨膜运输、酶和ATP（讲义江苏专用）（原卷版）

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)通过的扩散。(2)方向：水分子从水的相对含量____的一侧向相对含量______的一侧渗透。(3)条件：有存在，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，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：输入，属于被动运输的一种。现象：当液面上升到一定程度时，液面的原因分析：由于水槽中与漏斗中的液体具有，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，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。当外界溶液浓度细胞液浓度时，细胞失水，发生；当外界溶液浓度细胞液浓度时，细胞吸水，发生。（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：【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（从高浓度到低浓度）进行的跨膜运输，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。不需要参与。速度取决于浓度差、温度和分子大小。示例：氧气、、甘油、乙醇等物质的运输。（2）协助扩散特点：需要特定的帮助完成运输。物质仍然移动，。运输速率受载体数量限制，可能出现现象。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（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。特点：需要（通常由ATP提供）。需要参与，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，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和，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，少数酶是。酶的作用机理：酶是一种，其作用机理是，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：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：。1号和3号，它们之间自变量是是否加Fe3+，结论：。1号和4号，它们之间自变量是是否加H2O2酶，结论：。结论：酶具有实验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：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2.ATP（腺苷三磷酸）（1）ATP的结构：由、核糖和组成，其分子简式为A-P~P~P，其中“~”表示高能磷酸键。ATP的功能：是细胞内的，被称为“能量货币”。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的酶。当膜内侧的Ca2+与其相应位点时，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。③载体蛋白的磷酸化导致其发生变化，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．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【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．d3．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32．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④2．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．

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④7．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