2026《金版教程》高考复习方案生物创新多选版-微专题2 主动运输结合ATP供能

1．主动运输的三种类型注：协同转运类型中的转运蛋白有同向协同转运蛋白和反向协同转运蛋白。2．ATP为主动运输供能的机制(以Na＋－K＋泵为例)步骤1：3个钠离子结合在蛋白质细胞质的一侧，使蛋白质改变了它的构象。步骤2：在新构象下，蛋白质结合一个ATP分子，把它分解成腺苷二磷酸和磷酸(ADP＋Pi)。ADP被释放出来，而磷酸基团仍与蛋白质结合。这个蛋白质被磷酸化。步骤3：蛋白质的磷酸化引发了它第二次构象变化，这次变化使3个钠离子穿过膜，被转移到膜外的位置。在这个新构象下，蛋白质对Na＋只有很低的亲和力，因此，3个结合的Na＋就从蛋白质里释放出来，扩散到细胞外液去。步骤4：新的构象对K＋有很强的亲和力，因此，两个K＋就在释放Na＋的同时结合在蛋白质在细胞外的一侧上。步骤5：K＋的结合导致蛋白质又一次构象变化，这次变化使结合在蛋白质上的磷酸基团释放出来。步骤6：释放了磷酸基团，蛋白质恢复原来的构象，两个K＋暴露在细胞质一侧。这种构象对K＋只有很低的亲和力，所以两个结合在蛋白质上的K＋解离出来，并扩散到细胞内部。而原来这种构象对Na＋有很强亲和力，当钠离子结合在上面时，又启动了另一次循环。如此重复下去，Na＋－K＋泵不断地向膜外运出Na＋，向膜内运进K＋。研究表明，Na＋－K＋泵每运转一次，消耗1个ATP，可运出3个Na＋，运进2个K＋。[例1]某种H＋－ATPase是一种位于膜上的载体蛋白，具有ATP水解酶活性，能够利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H＋。①将某植物气孔的保卫细胞悬浮在一定pH的溶液中(假设细胞内的pH高于细胞外)，置于暗中一段时间后，溶液的pH不变。②再将含有保卫细胞的该溶液分成两组，一组照射蓝光后溶液的pH明显降低；另一组先在溶液中加入H＋－ATPase的抑制剂(抑制ATP水解)，再用蓝光照射，溶液的pH不变。根据上述实验结果，下列推测不合理的是()A．H＋－ATPase位于保卫细胞质膜上，蓝光能够引起细胞内的H＋转运到细胞外B．蓝光通过保卫细胞质膜上的H＋－ATPase发挥作用导致H＋逆浓度梯度跨膜运输C．H＋－ATPase逆浓度梯度跨膜转运H＋所需的能量可由蓝光直接提供D．溶液中的H＋不能通过自由扩散的方式透过细胞质膜进入保卫细胞答案：C解析：由题干信息可知，蓝光通过保卫细胞质膜上的H＋－ATPase(是一种载体蛋白，且可水解ATP提供能量)发挥作用将细胞内的H＋逆浓度梯度由细胞内转运到细胞外，使溶液的pH明显降低，A、B不符合题意；加入H＋－ATPase抑制剂，再用蓝光照射，溶液的pH不变，说明蓝光不能为逆浓度跨膜转运H＋直接提供能量，C符合题意；保卫细胞悬浮在一定的pH溶液中(细胞内的pH高于细胞外)，置于暗中一段时间，溶液的pH不变，说明溶液中的H＋不能通过自由扩散的方式进入保卫细胞，D不符合题意。[例2]研究人员在海洋细菌中发现了菌紫红质，它利用光将H＋泵出细胞，从而在H＋回流时产生能量，细菌可以利用这些能量生长。具体过程如图所示。下列叙述正确的是()A．菌紫红质将H＋泵出细胞与水分子出细胞的运输方式相同B．含有菌紫红质的细菌其胞外H＋浓度低于胞内H＋浓度C．含有菌紫红质的细菌其同化作用类型可能是自养型D．通过上述途径合成的ATP在叶绿体中用于有机物的合成答案：C解析：根据题干信息可知，H＋回流产生能量，则H＋回流的过程为顺浓度梯度运输，因此菌紫红质逆浓度梯度将H＋泵出细胞属于主动运输，而水分子通过自由扩散和协助扩散进行转运，A错误；根据A项分析可知，菌紫红质将H＋泵出细胞属于逆浓度运输，因此含有菌紫红质的细菌其胞外H＋浓度高于胞内H＋浓度，B错误；由题干“它利用光将H＋泵出细胞，从而在H＋回流时产生能量，细菌可以利用这些能量生长”可知，含有菌紫红质的细菌其同化作用类型可能是自养型，C正确；海洋细菌属于原核生物，体内没有叶绿体，因此通过上述途径合成的ATP不能在叶绿体中用于有机物的合成，D错误。[例3]科学研究发现，某植物细胞利用ATP酶和质子泵把细胞内的H＋泵出，导致细胞外H＋浓度较高，形成细胞内外的H＋浓度差。H＋—蔗糖载体能够依靠H＋浓度差把H＋和蔗糖分子运入细胞，上述两个过程如图所示。下列叙述错误的是()A．细胞内的H＋泵出细胞时载体①的空间结构会发生改变B．图中蔗糖分子进入细胞的方式与质子泵将H＋运出细胞的方式相同C．该植物细胞吸收蔗糖分子的速率只受细胞内外的H＋浓度差的影响D．若载体②都失活，在浓度较高的蔗糖溶液中，细胞不会发生质壁分离后自动复原的现象答案：C解析：某植物细胞利用ATP酶和质子泵把细胞内的H＋泵出，可见细胞内的H＋泵出细胞需要消耗能量，需要载体，其运输方式为主动运输，H＋泵出细胞时载体①的空间结构会发生改变，A正确；质子泵将H＋运出细胞的方式与蔗糖分子进入细胞的方式相同，均为主动运输，B正确；该植物细胞吸收蔗糖分子的速率除了受细胞内外H＋浓度差的影响外，还受细胞外蔗糖浓度、载体蛋白数量等的影响，C错误；用浓度较高的蔗糖溶液处理该植物细胞，若载体②失活，则细胞不会吸收蔗糖分子，不能发生质壁分离后自动复原，D正确。[例4](多选)耐盐植物的液泡膜和细胞膜上有大量质子泵，可将ATP水解并利用释放的能量将细胞质中的H＋泵入液泡和泵出细胞，在液泡膜和细胞膜两侧形成H＋电化学梯度。液泡膜和细胞膜上还分布着能同时转运H＋和Na＋的反向转运载体，借助H＋电化学梯度将Na＋运入液泡和运出细胞，来保持细胞质内的低Na＋水平。下列说法错误的是()A．质子泵既有运输功能也有催化功能B．H＋通过反向转运载体由液泡和细胞外进入细胞质基质属于协助扩散C．Na＋在液泡中的积累不利于耐盐植物从外界吸收水分D．呼吸抑制剂不会对Na＋运入液泡和运出细胞产生影响答案：CD解析：质子泵既能催化ATP水解，又能运输H＋，故既有运输功能也有催化功能，A正确；根据H＋进入液泡和排出细胞均需要消耗能量，为主动运输，物质运输方向为从低浓度运输到高浓度，故推测H＋通过反向转运载体由液泡和细胞外进入细胞质基质属于协助扩散，B正确；Na＋在液泡中的积累，可以提高细胞液的浓度，有利于耐盐植物从外界吸收水分，C错误；能同时转运H＋和Na＋的反向转运载体，借助H＋电化学梯度将Na＋运入液泡和运出细胞，H＋进入液泡和排出细胞均需要消耗能量，呼吸抑制剂会抑制呼吸作用，影响能量供应，故会影响Na＋运入液泡和运出细胞，D错误。[例5](多选)Na＋－K＋泵的工作原理如图所示，乌本苷是Na＋－K＋泵的抑制剂，其本身引起溶液浓度的变化可以忽略不计。下列叙述正确的是()A．Na＋－K＋泵同时具有载体和酶的功能B．乌本苷处理可导致红细胞失水皱缩C．Na＋的运输体现了细胞膜的流动性D．该过程中K＋的运输方式为主动运输答案：AD解析：Na＋－K＋泵上具有ATP的结合位点，ATP与之结合后能转变为ADP和P