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第第页【分层作业】4.2主动运输与胞吞、胞吐高中生物人教新版必修1一、基础巩固1.母乳是婴幼儿获取免疫球蛋白的主要来源,其中的IgA、IgG对预防肠道感染、调节肠道菌群等有重要作用。IgA、IgG被直接吸收的方式是()A.胞吐 B.胞吞 C.主动运输 D.自由扩散2.下图是某神经纤维的膜结构示意图,a~d代表不同物质出入神经细胞的方式,下列叙述错误的是()A.a可表示钠离子经主动转运排出细胞B.b可表示氧气经扩散进入细胞C.c可表示去极化过程钠离子的内流D.d可表示复极化过程钾离子的外流3.下列物质进入细胞的方式,属于胞吞的是()A.水分子借助通道蛋白进入细胞 B.变形虫摄取水中的有机物颗粒C.小肠上皮细胞吸收葡萄糖 D.氧进入肺泡细胞4.用磷脂双分子层将某种不容易进入细胞的药物包裹成小球,通过小球膜与细胞膜的融合将药物送入细胞,从而达到治疗疾病的目的。该药物的化学成分和进入细胞的方式最可能是()A.胆固醇,自由扩散 B.性激素,协助扩散C.蛋白质,主动运输 D.蛋白质,胞吞5.下图①~④表示物质出入细胞的不同方式,下列叙述正确的是()A.O2和甘油通过图①方式运输B.图③可表示葡萄糖进入红细胞的方式,该过程消耗能量C.温度变化可能通过影响膜的流动性来影响图中所有运输方式D.方式④体现了细胞膜的选择透过性6.下图表示物质a通过物质b进入细胞的过程示意图。下列叙述错误的是()A.物质a进入细胞的方式是主动转运B.物质a进入细胞需与物质b结合C.物质b可以不止一次地转运物质aD.物质b能够为物质a的转运提供能量7.如图为氨基酸和Na+进出肾小管上皮细胞的示意图。下列选项中正确的是()A.①过程为主动运输 B.②过程需要线粒体参与C.③过程为自由扩散 D.④过程需要通道蛋白的参与8.已知某种物质通过细胞膜的方式如图所示,下列物质与其运输方式相同的是()A.H2O B.K+ C.甘油 D.CO29.下列有关主动运输的叙述,错误的是()A.主动运输过程中,需要载体蛋白协助并消耗能量B.主动运输的结果是细胞内外物质的浓度差趋于0C.细胞膜上的载体种类决定了细胞主动吸收或排出的物质类别D.温度可通过影响生物膜的流动性来影响物质运输速率10.人们每天摄入的各种营养物质是完成机体正常生命活动的物质基础。健康合理的餐饮搭配有利于保持身体机能的健康,让人精力充沛。请回答下列有关问题:(1)在人体中,赖氨酸属于(填“必需”或“非必需”)氨基酸。赖氨酸在体液调节和免疫调节中都起着无可替代的作用,可能是由于赖氨酸是等物质的必要组成成分。(2)每日三餐中含有丰富的无机盐,其中钙是人体骨骼和牙齿中的重要组成部分,铁是血红蛋白的主要成分,这说明无机盐的生理作用是。(3)机体合成的蛋白质类激素、消化酶等分泌蛋白以方式排出细胞,此过程中高尔基体的功能是。(4)健身爱好者在减脂期间,减少米饭、馒头等主食摄入的原因是。二、能力提升11.果肉细胞中,液泡膜上的质子泵消耗ATP将H+运入液泡,转运蛋白TST可利用H+浓度梯度在运输H+的同时将蔗糖运入液泡储存,增加果实甜度。下列说法错误的是()A.质子泵是一种载体蛋白,也是一种能催化ATP水解的酶B.质子泵在运输H+的过程中空间结构会发生变化C.TST运输蔗糖的方向和其运输H+的方向相同D.H+与蔗糖经TST跨膜运输时都需要与其结合12.柽柳泌盐腺腔分泌细胞可以利用H+形成的浓度差提供能量,通过Na+-H+逆向转运蛋白排出Na+抵抗盐胁迫。如图为Na+、H+的跨膜运输示意图。下列叙述错误的是()A.Na+-H+逆向转运蛋白运输物质具有特异性B.加入H+-ATP酶抑制剂会影响Na+的运输速率C.H+-ATP酶既具有催化功能又具有运输功能D.Na+借助转运蛋白转出细胞的过程属于协助扩散13.寄生在细胞内的沙眼衣原体(原核生物),需要依赖宿主细胞获得ATP,其细胞膜上存在NTT载体蛋白,可以顺浓度梯度转运ATP、ADP和Pi,转运过程如图所示。下列叙述错误的是()A.NTT蛋白转运ATP、ADP和Pi的方式为协助扩散B.NTT蛋白转运ATP、ADP和Pi时构象会发生改变C.图中①处为宿主细胞内,②处为沙眼衣原体细胞内D.沙眼衣原体可以利用宿主细胞的ATP进行有丝分裂14.肾小管上皮细胞是组成肾小管的最基本单位,对维持肾脏核心机能具有重要作用,如图为物质进出肾小管上皮细胞的示意图。下列分析正确的是()A.水分子主要通过方式①进入细胞B.葡萄糖进入细胞与K+进入细胞时所需能量来源相同C.钠-钾泵同时具有运输与催化作用D.葡萄糖通过GLUT2运出细胞的速率不受温度影响15.顺向轴突运输分快速轴突运输(主要运输跨膜蛋白L)和慢速轴突运输(主要运输细胞骨架蛋白)两种,都以移动、停滞反复交替的方式(移动时速度无差异)向轴突末梢运输物质。用带标记的某氨基酸(合成蛋白A和B所必需)分析蛋白A和B的轴突运输方式,实验如图。下列叙述正确的是()A.氨基酸通过自由扩散进入细胞B.蛋白A是一种细胞骨架蛋白C.轴突运输中,胞体中形成的突触小泡与跨膜蛋白L的运输方向不同D.在单位时间内,运输蛋白B时的停滞时间长于蛋白A16.气孔是水分和气体进出植物叶片的通道,保卫细胞体积变大时会导致气孔开启,体积变小会导致气孔关闭,下图为保卫细胞在不同溶液中的气孔开放程度变化,已知蓝光可促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+。据图分析错误的是()A.用清水处理保卫细胞可能会出现甲曲线B.用蔗糖溶液处理保卫细胞后可能会出现丁曲线C.用KNO3溶液处理保卫细胞可能会出现乙曲线D.用蓝光处理保卫细胞可能会出现丙曲线17.植物叶肉细胞光合作用合成的有机物是以蔗糖的形式经筛管不断运出。蔗糖分子利用H+形成的浓度差提供的能量借助蔗糖载体与H+同向跨膜运输,如图所示。下列叙述错误的是()A.维持筛管细胞内外正常的H+浓度差有利于蔗糖运输B.ATP酶既作为K+、H+的载体,又可以催化ATP的水解C.蔗糖的跨膜运输没有直接消耗ATP,属于协助扩散D.筛管细胞膜内侧的H+的浓度低于外侧18.盐碱地中含大量的NaCl、Na2CO3等钠盐,会威胁海水稻的生存。同时一些病原菌也会感染水稻植株,影响正常生长。下图为海水稻抵抗逆境的生理过程示意图,相关叙述不正确的是()A.H2O可以通过自由扩散和协助扩散两种方式进入海水稻细胞B.海水稻细胞通过胞吐方式分泌抗菌蛋白抵御病原菌的侵染C.液泡逆浓度梯度吸收Na+增大细胞液的浓度以适应高浓度环境D.H+以协助扩散的方式从细胞质基质运入液泡或运出细胞19.细胞内的各种生物膜在结构上既有明确的分工,又有紧密的联系。图甲表示分泌细胞通过形成囊泡运输物质的过程,图乙是图甲的局部放大,不同囊泡介导不同途径的运输。请回答:(1)细胞膜的基本支架是。细胞膜、核膜以及各种细胞器膜等结构,共同构成细胞的。(2)细胞器并非漂浮于细胞质中,而是沿着某种网架结构进行移动,该结构由蛋白质纤维构成,称为。(3)以分泌蛋白——胰岛素为例:首先在核糖体中以为原料合成肽链,再经一系列的加工修饰形成成熟的蛋白质,进而被转运到细胞膜,最终与细胞膜融合,通过(填运输方式)分泌到细胞外(图乙所示)。(4)图乙中的囊泡能精确地将细胞“货物”(胰岛素)运送到细胞膜,据图推测,其原因是囊泡膜上的蛋白A可以和细胞膜上的特异性识别并结合,此过程体现了细胞膜在细胞与外部环境进行物质运输和的过程中具有重要作用。20.盐地碱蓬能生活在靠近海滩或者海水与淡水汇合的河口地区,它能在盐胁迫逆境中正常生长,与其根细胞独特的转运机制有关。下图是盐地碱蓬根细胞参与抵抗盐胁迫的示意图(HKT1、AKT1、SOS1和NHX均为转运蛋白)。请回答下列问题:(1)盐地碱蓬根细胞的细胞质基质与细胞液、细胞膜外的pH不同,这种差异主要由H+—ATP泵以方式将H+转运到细胞外和液泡内来维持的。这种H+的分布特点为图中的蛋白运输Na+提供了动力,以减少其对细胞代谢的影响。(2)在高盐胁迫下,当盐浸入到根周围的环境时,Na+以协助扩散的方式大量进入根部细胞,同时抑制了K+进入细胞,导致细胞中Na+、K+的比例异常,使细胞内的酶失活,影响蛋白质的正常合成。盐地碱蓬的根细胞会借助吸收的Ca2+调节Na+、K+转运蛋白的功能,进而调节细胞中Na+、K+的比例。由此推测,细胞质基质中的Ca2+对HKT1和AKT1的作用依次为、(填“激活”或“抑制”),使细胞内的蛋白质合成恢复正常。另外,一部分离子被运入液泡内,通过调节细胞液的渗透压促进根细胞,从而降低细胞内盐浓度。(3)为验证Ca2+在高盐胁迫下对盐地碱蓬吸收Na+、K+的调节作用,科研小组进行实验:①实验材料:盐地碱蓬幼苗、Ca2+转运蛋白抑制剂溶液、一定浓度的NaCl、KCl的高盐培养液等。②实验步骤:a.取生长发育基本相同的盐地碱蓬幼苗分成甲、乙两组,放入一定浓度的含NaCl、KCl的高盐培养液中培养;b.甲组加入2mL蒸馏水,乙组加入;c.一段时间后测定高盐培养液中Na+、K+浓度。③预测实验结果及结论:若与甲组比较,乙组,说明Ca2+在一定程度上能调节细胞中Na+、K+的比例。(4)根据题目所给信息及所学知识,农业生产上促进盐化土壤中耐盐作物增产的措施有。(写出两点)
答案解析部分1.【答案】B【解析】【解答】A、胞吐是细胞将大分子物质排出细胞外的运输方式,而IgA、IgG是被婴幼儿吸收进入细胞,并非排出,A错误;
B、IgA、IgG属于大分子蛋白质,大分子物质进入细胞的方式为胞吞,B正确;
C、主动运输适用于小分子或离子的跨膜运输,大分子蛋白质不能通过主动运输被吸收,C错误;
D、自由扩散适用于小分子物质顺浓度梯度的跨膜运输,无法运输大分子蛋白质,D错误。
故答案为:B。
【分析】物质跨膜运输的方式包括被动运输、主动运输和胞吞胞吐,自由扩散与协助扩散属于被动运输,顺浓度梯度进行且不消耗能量,主动运输逆浓度梯度进行,需要载体蛋白和能量,胞吞和胞吐依赖生物膜的流动性,消耗能量,主要用于大分子物质进出细胞。2.【答案】A【解析】【解答】A、a过程是逆浓度梯度、消耗能量的主动运输,且为物质进入细胞的过程,钠离子经主动转运排出细胞是出细胞过程,a不能表示该过程,A错误;
B、b过程属于自由扩散,氧气通过自由扩散进出细胞,可表示氧气经扩散进入细胞,B正确;
C、c过程是顺浓度梯度、经通道蛋白的协助扩散,去极化过程中钠离子内流属于该方式,可表示该过程,C正确;
D、d过程是顺浓度梯度、经通道蛋白的协助扩散,复极化过程中钾离子外流属于该方式,可表示该过程,D正确;
故答案为:A。
【分析】本题考查物质跨膜运输方式与神经纤维电位变化,主动运输逆浓度梯度且消耗能量,自由扩散无需载体和能量,协助扩散顺浓度梯度且需通道蛋白;神经纤维去极化依赖钠离子协助扩散内流,复极化依赖钾离子协助扩散外流,钠离子排出神经细胞为主动出细胞过程,与图中a的进细胞方向不符。3.【答案】B【解析】【解答】A、水分子借助通道蛋白顺浓度梯度进入细胞,该方式属于协助扩散,不属于胞吞,A错误;
B、变形虫摄取水中的有机物颗粒时,细胞膜内陷包裹颗粒形成囊泡并进入细胞,该过程属于胞吞,B正确;
C、小肠上皮细胞吸收葡萄糖一般逆浓度梯度进行,需要载体蛋白且消耗能量,运输方式为主动运输,不属于胞吞,C错误;
D、氧是小分子气体,顺浓度梯度直接穿过细胞膜进入肺泡细胞,该方式属于自由扩散,不属于胞吞,D错误。
故答案为:B。
【分析】(1)自由扩散顺浓度梯度进行,不需要载体和能量,氧气、二氧化碳等小分子物质常通过该方式跨膜运输。
(2)协助扩散顺浓度梯度进行,需要通道蛋白或载体蛋白协助,不消耗能量,水分子借助通道蛋白进出细胞属于协助扩散。
(3)主动运输大多逆浓度梯度进行,需要载体蛋白协助,同时消耗细胞代谢释放的能量,小肠上皮细胞吸收葡萄糖是典型的主动运输实例。
(4)胞吞主要运输大分子或颗粒状物质,该过程依赖细胞膜的流动性,且需要消耗能量。4.【答案】D【解析】【解答】A、胆固醇属于脂质,依据相似相溶原理可通过自由扩散穿过细胞膜,容易进入细胞,A错误;
B、性激素属于脂质,能以自由扩散的方式进入细胞,并非协助扩散,B错误;
C、蛋白质是大分子物质,主动运输仅适用于小分子物质,蛋白质无法通过主动运输进入细胞,C错误;
D、蛋白质是大分子物质,难以直接跨膜进入细胞,经磷脂双分子层包裹后通过膜融合送入细胞,该方式为胞吞,D正确。
故答案为:D。
【分析】细胞膜的基本支架为磷脂双分子层,脂质类物质易通过自由扩散进出细胞;大分子物质不能直接穿过磷脂双分子层,需依靠胞吞、胞吐完成跨膜运输,该过程依赖生物膜的流动性并消耗能量;主动运输与协助扩散均针对小分子物质,需要载体蛋白参与,主动运输还需消耗能量。5.【答案】C【解析】【解答】A、②表示自由扩散过程,氧气(O2)和甘油分子通过②所示的自由扩散方式进行跨膜运输,A错误;B、葡萄糖分子进入红细胞是通过①所示的协助扩散方式完成的,B错误;C、由于温度会影响细胞膜的流动性,而图中所有运输方式(包括①协助扩散、②自由扩散、③主动运输、④胞吞作用)都需要依赖膜的流动性,C正确;D、④过程代表胞吞作用,该过程确实体现了细胞膜的流动性特性,D错误。故选C。
【分析】自由扩散和协助扩散属于被动运输,前者不需要载体和能量,后者需要载体不需要能量;主动运输需要载体和能量;胞吞依赖膜的流动性。温度可通过改变膜的流动性影响所有跨膜运输方式,胞吞、胞吐只体现膜的流动性,选择透过性主要体现在跨膜运输的选择性上。6.【答案】D【解析】【解答】A、物质a逆浓度梯度进入细胞,需要载体协助,该转运方式是主动转运,但A不是本题答案,A不符合题意;
B、从图中可以看出,物质a进入细胞需与物质b结合才能完成转运,但B不是本题答案,B不符合题意;
C、物质b是载体蛋白,其在转运过程中结构可以发生可逆性改变,因此可以不止一次地转运物质a,但C不是本题答案,C不符合题意;
D、物质b是载体蛋白,只能起到运输物质的作用,不能为物质a的转运提供能量,能量通常由ATP水解提供,D是本题答案,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】主动转运的特点是逆浓度梯度运输、需要载体蛋白协助、需要消耗能量。载体蛋白具有专一性,一种载体蛋白通常只能转运特定的物质,且载体蛋白在转运过程中自身结构会发生变化,但转运完成后可恢复原状,能重复利用。主动转运所需的能量来自细胞呼吸产生的ATP,载体蛋白不提供能量,仅起运输介质的作用。7.【答案】A【解析】【解答】A、由图可知,①的运输方向是低浓度→高浓度,属于主动运输,A正确;B、由图可知,②的运输方向是高浓度→低浓度,且需要载体,但是没有消耗ATP,所以属于协助扩散,不需要线粒体提供能量,B错误;C、由图可知,③的运输方向是高浓度→低浓度,且需要载体,但是没有消耗ATP,所以属于协助扩散,不是自由扩散,C错误;D、由图可知,④的运输方向是低浓度→高浓度,且需要载体和消耗ATP,所以为主动运输,所以都必须有载体蛋白协助,D错误。故选A。
【分析】由图可知,该题是考察三种物质跨膜运输方式的相关知识点。自由扩散的特点是高浓度运输到低浓度,不需要载体和能量,如气体分子、水、脂溶性物质(如甘油等);协助扩散的特点是高浓度运输到低浓度,需要载体,不需要能量,如葡萄糖进入红细胞;主动运输的特点是从低浓度向高浓度运输,逆浓度梯度进行,需要载体和能量,如小肠上皮细胞吸收葡萄糖等。8.【答案】B【解析】【解答】A、据图可知,某种物质进入细胞膜需要载体的协助,消耗了能量,且能够从低浓度向高浓度运输,说明运输方式为主动运输,水分的运输是被动运输,A错误;B、K+的运输是主动运输,B正确;C、甘油的运输方式是自由扩散,C错误;D、CO2的运输方式是自由扩散,D错误。故选B。【分析】物质跨膜运输的方式主要有三种:
自由扩散:物质从高浓度向低浓度转运,不需要消耗能量,也不需要转运蛋白;
协助扩散:物质从高浓度向低浓度转运,不需要消耗能量,但需要转运蛋白;
主动运输:物质从低浓度向高浓度转运,需要消耗能量和转运蛋白。9.【答案】B【解析】【解答】A、主动运输需要载体蛋白协助和ATP提供能量,A正确;B、主动运输的结果是使细胞内外维持一定的浓度差,B错误;C、载体蛋白具有专一性,细胞膜上的载体种类决定了细胞主动吸收的物质的类别,C正确;D、温度可通过影响生物膜的流动性和有关酶的活性来影响物质运输,D正确。故选B。【分析】物质跨膜运输的方式主要有三种:
自由扩散:物质从高浓度向低浓度转运,不需要消耗能量,也不需要转运蛋白;
协助扩散:物质从高浓度向低浓度转运,不需要消耗能量,但需要转运蛋白;
主动运输:物质从低浓度向高浓度转运,需要消耗能量和转运蛋白。10.【答案】(1)必需;激素和抗体(2)构成细胞内某些复杂化合物的重要成分(3)胞吐;对蛋白质进行加工、分类和包装(4)米饭、馒头等主食富含糖类(或“淀粉”),糖类供应充足时可以大量转化为脂肪【解析】【解答】(1)赖氨酸属于必需氨基酸。赖氨酸在人体的生长发育和免疫调节中起着无可替代的作用,可能是由于赖氨酸是激素、抗体(或细胞因子)等物质的必要组成部分。
(2)据题意“钙是人体骨骼和牙齿中的重要组成部分,铁是血红蛋白的主要成分”,其中碳酸钙是人体骨骼和牙齿的重要组成成分,铁是血红素的组成成分,这说明无机盐的生理作用是构成细胞内某些复杂化合物的重要成分。
(3)分泌蛋白从合成至分泌到细胞外还需要内质网加工,再经过高尔基体的进一步加工、分类、包装,最后形成分泌小泡转运至细胞膜,通过胞吐的方式分泌出去。
(4)健身爱好者在减脂期间,减少米饭、馒头等主食摄入的原因是米饭、馒头富含糖类,糖类供应充足时可以大量转化为脂肪。
【分析】氨基酸是构成蛋白质的基本单位,是一种含氨基的有机酸,饲料中的蛋白质并不能直接被生物体吸收利用,而是在胃蛋白酶和胰蛋白酶的作用下被分解为氨基酸之后吸收进入血液,运输到全身组织器官参加新陈代谢。氨基酸分为必需氨基酸和非必需氨基酸两大类,其中,必需氨基酸指的是在机体内不能合成或合成速度很慢,不能满足生物体生长需求,必需由饲料供给的氨基酸。
必需氨基酸是蛋白质营养的核心,对于生物体的新陈代谢、生理功能都有非常重要的作用。以人体为例,必需氨基酸有八种,分别是赖氨酸、色氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸和缬氨酸。其中,蛋氨酸参与造血,能够组成血红蛋白;赖氨酸对于促进大脑发育具有重要作用。
非必需氨基酸并不是生物体生长所必需的,但也是构成蛋白质的重要组成部分,具有重要的生理功能。例如,精氨酸在精子的生成和伤口愈合中起着重要作用。
蛋白质进出细胞的方式主要包括以下几种:
1.胞吞和胞吐:
蛋白质属于大分子物质,不能直接通过细胞膜,因此其进出细胞的方式主要是胞吞或胞吐。
胞吞是将物质从外部环境引入细胞内部,而胞吐则是将细胞内部的物质排出细胞。这两种方式主要适用于较大的蛋白质。
2.载体蛋白介导转运:
有些蛋白质需要通过特定的载体蛋白介导进入或离开细胞。载体蛋白通常与特定的蛋白质结合,将其运输进入或离开细胞。
3.膜通道:
对于较小的蛋白质或离子,可以通过细胞膜上的通道(例如离子通道、载体蛋白)进入或离开细胞。但这种方式在蛋白质进出细胞中的应用相对较少,因为蛋白质通常较大。
4.蛋白质融合:
某些病毒或细菌可以通过将自身的蛋白质与宿主细胞膜蛋白质融合的方式进入细胞。虽然这种方式主要适用于病毒或细菌的入侵,但在某些特殊情况下,也可能与蛋白质的正常进出细胞有关。
5.胞内的蛋白质运输途径:
在细胞内,蛋白质的运输也有多种方式。包括门控运输(通过核孔复合体进行的选择性双向运输)、穿膜运输(通过结合在膜上的蛋白质转运体进行)以及小泡运输(由不同膜性运输小泡承载的蛋白质运输形式)。
高尔基体是一种细胞器,它参与了许多细胞内的重要过程,包括:
1.蛋白质加工和修饰:高尔基体主要负责对蛋白质进行加工、修饰和包装。它通过添加糖链或其他化学基团到蛋白质上,使其具有特定的功能或能够被运送到细胞内的特定位置。
2.多糖合成:高尔基体还参与合成某些多糖,如糖胺聚糖和糖蛋白。这些多糖在细胞外基质中发挥重要作用,如提供结构支持、调节细胞间的相互作用等。
3.分泌过程:高尔基体在分泌过程中也起着关键作用。它负责将蛋白质和其他分子包装成囊泡,然后运送到细胞膜,以便它们能够被分泌到细胞外。
4.细胞膜修复和更新:高尔基体还参与细胞膜修复和更新过程。它通过将新合成的膜脂和膜蛋白运送到细胞膜,帮助维持细胞膜的完整性和功能。11.【答案】C【解析】【解答】A、根据题文可知,质子泵将氢离子运入液泡中,故质子泵是一种载体蛋白;质子泵消耗ATP,故质子泵是一种能催化ATP水解的酶,A正确;
B、质子泵在结合被转运的氢离子后,会在ATP水解释放的能量推动下发生空间结构的改变,从而完成物质的跨膜转运,B正确;
C、TST将蔗糖从细胞质基质运进液泡中,将氢离子从液泡运进细胞质基质中,故TST运输蔗糖的方向和其运输H+的方向不同,C错误;
D、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,每次转运时都会发生自身构象的改变,分子或离子需要与载体蛋白的对应部位结合才能完成跨膜转运,TST是一种载体蛋白,不是通道蛋白,故H+与蔗糖经TST跨膜运输时都需要与其结合,D正确;
故答案为:C。
【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。12.【答案】D【解析】【解答】A、Na+-H+逆向转运蛋白属于载体蛋白,载体蛋白具有特异性,只能特异性结合并转运Na+和H+,无法运输其他离子或分子,体现了转运蛋白的特异性,A正确;
B、H+-ATP酶通过催化ATP水解供能,将H+逆浓度梯度运出细胞,建立细胞外H+浓度高于细胞内的浓度梯度;Na+借助Na+-H+逆向转运蛋白逆浓度梯度排出细胞,所需能量来自H+顺浓度梯度进入细胞的电化学势能。加入H+-ATP酶抑制剂会抑制H+的外排,破坏细胞内外H+浓度梯度,导致Na+运输的能量来源不足,进而影响Na+的运输速率,B正确;
C、H+-ATP酶可催化ATP水解为ADP和Pi(释放能量,体现催化功能),同时介导H+从细胞内转运至细胞外(体现运输功能),因此该酶兼具催化功能和运输功能,C正确;
D、Na+借助Na+-H+逆向转运蛋白转出细胞时,是逆浓度梯度进行的(细胞外Na+浓度高于细胞内),且需要依赖H+浓度梯度提供的电化学势能,属于主动运输(继发性主动运输);协助扩散是顺浓度梯度且不消耗能量,因此该过程不属于协助扩散,D错误。
故答案为:D。
【分析】转运蛋白的特异性由其空间结构决定,一种转运蛋白通常只能转运一种或一类特定物质。主动运输分为原发性主动运输和继发性主动运输,前者直接消耗ATP水解的能量,后者利用离子浓度梯度形成的电化学势能驱动物质逆浓度梯度运输。部分膜蛋白兼具催化功能和运输功能,可同时完成物质转运和化学反应催化。协助扩散的特点是顺浓度梯度运输、需要转运蛋白协助、不消耗能量。13.【答案】D【解析】【解答】A、NTT载体蛋白顺浓度梯度转运ATP、ADP和Pi,该过程需要载体蛋白协助但不消耗能量,属于协助扩散,A正确;
B、载体蛋白在转运物质时,会与被转运的物质特异性结合,结合后其空间构象发生改变,从而完成物质的跨膜运输,B正确;
C、沙眼衣原体寄生在宿主细胞内,需依赖宿主细胞获取ATP,因此ATP会从宿主细胞(①处)顺浓度梯度转运至沙眼衣原体细胞内(②处),C正确;
D、沙眼衣原体是原核生物,原核生物的细胞分裂方式为二分裂,有丝分裂是真核细胞特有的分裂方式,因此沙眼衣原体不能进行有丝分裂,D错误。
故答案为:D。
【分析】物质跨膜运输的方式包括自由扩散、协助扩散和主动运输,协助扩散顺浓度梯度进行,需要载体蛋白协助,不消耗能量;载体蛋白在转运物质时会发生构象改变,具有特异性。原核生物没有成形的细胞核,其细胞分裂方式为二分裂,有丝分裂、减数分裂等是真核细胞的分裂方式。ATP是细胞的直接能源物质,原核生物可利用ATP完成各项生命活动,但分裂方式不受ATP来源影响,由其细胞结构决定。14.【答案】C【解析】【解答】A、水分子进入肾小管上皮细胞的方式包括自由扩散(方式①)和通过水通道蛋白的协助扩散(方式②),其中协助扩散是水分子进入细胞的主要方式,因此水分子主要通过方式②进入细胞,A错误。
B、葡萄糖通过SGLT1进入细胞时,依赖Na+顺浓度梯度形成的电化学势能,属于间接供能;K+通过钠-钾泵进入细胞时,直接消耗ATP水解释放的能量,二者所需能量来源不同,B错误。
C、钠-钾泵是一种特殊的载体蛋白,既能逆浓度梯度运输Na+和K+,又能催化ATP水解为ADP和Pi,同时具有运输与催化作用,C正确。
D、葡萄糖通过GLUT2运出细胞的方式为协助扩散,需要转运蛋白参与,温度会影响转运蛋白的空间结构和细胞膜的流动性,因此该过程的速率会受温度影响,D错误。
故答案为:C。
【分析】物质跨膜运输的方式主要分为被动运输(自由扩散、协助扩散)和主动运输。自由扩散不需要载体和能量,协助扩散需要载体但不需要能量,主动运输需要载体和能量。水分子主要通过水通道蛋白以协助扩散的方式进入细胞,这是因为水通道蛋白的存在大大提高了水分子的运输效率。15.【答案】D【解析】【解答】A、氨基酸属于极性小分子物质,其跨膜转运通常依赖主动运输而非自由扩散,A错误;
B、顺向轴突运输分为快速(主要运输跨膜蛋白L)和慢速(主要运输细胞骨架蛋白)两种类型。实验中,注射带标记的氨基酸后,蛋白A在3小时被检测到,蛋白B需5天才被检测到,说明蛋白A属于快速轴突运输(运输跨膜蛋白L),而非慢速运输的细胞骨架蛋白,B错误;
C、在轴突运输过程中,胞体内形成的突触小泡与跨膜蛋白L均朝向轴突末梢方向运输,二者运输方向一致,C错误;
D、蛋白A(快速运输)与蛋白B(慢速运输)的移动速度无差异,但慢速运输在单位时间内移动的距离更少,这是由于其停滞时间更长所致。因此,运输蛋白B时的停滞时间确实长于蛋白A,D正确。
故选D。
【分析】顺向轴突运输分快速轴突运输(主要运输跨膜蛋白L)和慢速轴突运输(主要运输细胞骨架蛋白)两种,都以移动、停滞反复交替的方式(移动时速度无差异)向轴突末梢运输物质。16.【答案】D【解析】【解答】A、图中甲曲线的保卫细胞的气孔开放程度逐渐增大,而保卫细胞处于清水时,保卫细胞吸水,体积变大,会导致气孔开启,随着吸水较多,气孔开放程度变大,符合甲曲线,A正确;B、当蔗糖溶液与保卫细胞的渗透压等渗时,细胞既不吸水也不失水,气孔开放程度不变,可能会出现丁曲线,B正确;C、用KNO3溶液的渗透压大于保卫细胞时,保卫细胞会先失水气孔开放程度下降,由于细胞会主动吸收K+、NO3-或者细胞失水,保卫细胞内溶液浓度增大,导致保卫细胞又吸水气孔开放程度增加,因此,用KNO3溶液处理保卫细胞可能会出现乙曲线,C正确;D、由题意“蓝光可促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+”可知,用蓝光处理保卫细胞,保卫细胞主动吸收K+使细胞液浓度逐渐升高,气孔开放程度不会下降,不可能会出现丙曲线,D错误。故选D。【分析】植物细胞通过渗透作用吸水和失水。
植物细胞质壁分离的原理:当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时,细胞就会通过渗透作用而失水,细胞液中的水分就透过原生质层进入到溶液中,使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。由于原生质层比细胞壁的收缩性大,当细胞不断失水时,原生质层就会与细胞壁分离。
质壁分离复原的原理:当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时,细胞就会通过渗透作用而吸水,外界溶液中的水分就通过原生质层进入到细胞液中,整个原生质层就会慢慢地恢复成原来的状态,紧贴细胞壁,使植物细胞逐渐发生质壁分离复原。17.【答案】C【解析】【解答】A、蔗糖跨膜运输的动力来自筛管细胞内外的H+浓度差,只有维持正常的H+浓度差(外侧H+浓度高于内侧),才能为蔗糖与H+的同向运输提供能量,确保蔗糖顺利进入筛管细胞,因此维持该浓度差有利于蔗糖运输,A不符合题意;
B、由图可知,ATP酶具有双重功能:一方面作为载体蛋白,能协助K+进入细胞、H+运出细胞;另一方面作为酶,能催化ATP水解,释放能量用于维持H+浓度差(将H+主动运出细胞),因此ATP酶既为K+、H+的载体,又可催化ATP水解,B不符合题意;
C、蔗糖的跨膜运输虽未直接消耗ATP,但依赖H+浓度差提供的能量(该浓度差的维持需要ATP水解供能,属于间接消耗能量),符合主动运输“需要能量、需要载体”的特点;而协助扩散仅需载体蛋白,不消耗任何能量(包括间接能量),仅顺浓度梯度运输。因此蔗糖的运输方式是主动运输,而非协助扩散,C符合题意;
D、蔗糖与H+借助蔗糖载体同向跨膜运输,结合图示可知,蔗糖从筛管细胞膜外侧进入内侧,H+也随之从外侧进入内侧,这一过程依赖H+的浓度差(顺浓度梯度运输),说明筛管细胞膜内侧的H+浓度低于外侧,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】蔗糖跨膜运输依赖“蔗糖载体”,其动力来自**H+浓度差**(细胞外H+浓度高于细胞内),而H+浓度差的维持需ATP酶催化ATP水解供能(同时ATP酶也是K+、H+的载体,协助H+运出细胞、K+运入细胞)。虽蔗糖运输未直接消耗ATP,但依赖H+浓度差(该浓度差由ATP供能维持),因此属于主动运输,而非协助扩散;协助扩散仅需载体,不消耗能量(也不依赖其他能量来源)。18.【答案】D【解析】【解答】A、由图,H2O可以通过自由扩散和协助扩散两种方式进入海水稻细胞,A正确;B、如图,海水稻细胞可形成囊泡运输抗菌蛋白,胞吐方式分泌抗菌蛋白,B正确;C、图中液泡吸收Na+从低浓度到高浓度,为了防止在高浓度的环境下失水,故逆浓度梯度增大细胞液的浓度以适应高浓度环境,C正确;D、图中液泡内pH=5.5,细胞质基质pH=7.5,因此H+从细胞质基质运入液泡是逆浓度梯度,方式是主动运输,需要消耗能量,D错误。故答案为:D。【分析】分子的跨膜运输是生物学中一个重要的过程,它涉及到细胞内外物质的交换。根据搜索结果,分子的跨膜运输主要分为以下几种方式:1.自由扩散:
自由扩散是最简单的跨膜运输方式。它不需要能量,也不需要膜蛋白的协助。
这种方式主要适用于脂溶性高、分子量小的物质,如O2、CO2、N2、乙醇、尿素以及水分子等。
这些物质会顺着浓度梯度从高浓度一侧向低浓度一侧扩散,直到膜两侧的浓度差消失。
2.协助扩散:
协助扩散是一种被动运输方式,需要膜蛋白(如载体蛋白或通道蛋白)的协助,但不需要能量。
这种方式适用于分子量较大的极性小分子,如葡萄糖、氨基酸等,它们不能通过自由扩散穿过细胞膜,但可以与膜上的载体蛋白结合,通过载体蛋白的构象变化实现跨膜运输。
另外,一些带电离子(如Na+、K+、Ca2+等)也可以通过特定的通道蛋白(如Na+通道、K+通道等)进行协助扩散。
3.主动运输:
主动运输是一种需要细胞提供能量的跨膜运输方式。
它主要适用于带电离子、氨基酸、各种无机盐离子、葡萄糖等不能通过自由扩散或协助扩散进行跨膜运输的物质。
主动运输通常通过离子泵(如钠钾泵)或转运体膜蛋白来实现,这些膜蛋白能够利用ATP分解产生的能量,将物质逆浓度梯度或电位梯度进行跨膜运输。
4.胞吞作用和胞吐作用:
对于大分子物质和颗粒性物质(如蛋白质、多糖、细菌等),细胞通常通过内吞作用和外排作用进行跨膜运输。
胞吞作用是指细胞从外界摄入大分子颗粒,并将其包裹在囊泡内,然后转运到细胞内的过程。
胞吐作用则是细胞内物质先被囊泡裹入形成分泌泡,然后与细胞膜接触、融合并向外释放被裹入的物质的过程。19.【答案】(1)磷脂双分子层;生物膜系统(2)细胞骨架(3)氨基酸;胞吐(4)蛋白B;信息传递(信息交流)【解析】【解答】(1)细胞膜主要由磷脂和蛋白质组成,其中磷脂双分子层排列成双层,构成了细胞膜的基本支架,对细胞膜的结构和功能起支撑作用;细胞中的细胞膜、核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等各种细胞器膜,在结构和功能上紧密联系,这些膜结构共同构成了细胞的生物膜系统。
(2)细胞质中存在由蛋白质纤维交织形成的网架结构,即细胞骨架,它能维持细胞的形态,同时为细胞器提供移动的轨道,使细胞器在细胞质中有序分布和运动,而非漂浮不定。
(3)胰岛素属于分泌蛋白,蛋白质的基本组成单位是氨基酸,因此核糖体以氨基酸为原料合成肽链;胰岛素是大分子物质,无法通过跨膜运输排出细胞,其经内质网、高尔基体加工后,通过囊泡与细胞膜融合,以胞吐的方式分泌到细胞外。
(4)由图乙可知,囊泡能精准运输物质,是因为囊泡膜上的蛋白A可以和细胞膜上的蛋白B特异性识别并结合,保证运输方向准确;该识别结合过程依赖膜蛋白传递信息,体现了细胞膜在细胞与外部环境进行物质运输和信息传递(信息交流)的过程中具有重要作用。
【分析】磷脂双分子层是细胞膜基本支架,细胞内全部膜结构共同组成生物膜系统;细胞骨架由蛋白质纤维构成,参与细胞器的定位与运动;分泌蛋白以氨基酸为原料合成,通过胞吐分泌,依赖膜的流动性;囊泡的精准运输依赖膜蛋白的特异性识别,体现了细胞膜的信息交流功能。(1)细胞膜的基本支架是磷脂双分子层,细胞膜、核膜以及各种细胞器膜等结构,共同构成细胞的生物膜系统。(2)细胞器并非漂浮于细胞质中,细胞质中有着支持它们的结构——细胞骨架。(3)分泌蛋白首先在核糖体中以氨基酸为原料合成肽链,再经一系列加工修饰形成成熟的蛋白质,进而被转运到细胞膜,最终与细胞膜融合,通过胞吐分泌到细胞外。(4)如图乙所示,囊泡能精确地将细胞“货物”(胰岛素)运送到细胞膜,据图推测,其原因是囊泡膜上的蛋白A可以和细胞膜上的蛋白B特异性识别并结合,此过程体现了细胞膜在细胞与外部环境进行物质运输和信息传递的过程中具有重要作用。20.【答案】(1)主动运输;SOS1和NHX(2)抑制;激活;吸水(3)2mLCa2+转运蛋白抑制剂溶液(或等量的Ca2+转运蛋白抑制剂溶液);培养液中Na+浓度较高,K+浓度较低(4)灌溉降低土壤溶液浓度、增施钙肥【解析】【解答】(1)从图中可以看到,H+-ATP泵在转运H+时,需要消耗ATP(ATP水解为ADP和Pi),并且是逆浓度梯度运输H+(细胞质基质pH=7.5,细胞外pH=5.5,液泡内pH=5.5,细胞质基质中H+浓度低于细胞外和液泡内),根据物质跨膜运输的方式特点,逆浓度梯度且消耗能量的运输方式是主动运输,所以H+-ATP泵以主动运输方式将H+转运到细胞外和液泡内。观察图中Na+的运输情况,SOS1蛋白将细胞内的Na+运出细胞,同时伴随着H+从细胞外进入细胞;NHX蛋白将细胞内的Na+运入液泡,同时伴随着H+从液泡内进入细胞质基质。这两种运输过程中,H+都是顺着浓度梯度运输,为Na+的运输提供了动力,所以这种H+的分布特点为图中的SOS1和NHX蛋白运输Na+提供了动力。
(2)根据题文可知,当Na+以协助扩散的方式大量进入根部细胞时,K+进入细胞会受抑制,导致细胞中Na+/K+比例异常,使得细胞内的酶失活,该过程中HKT1能协助Na+进入细胞,AKT1能协助K+进入细胞。为使细胞内蛋白质合成恢复正常,就需要细胞质基质中的Ca2+抑制HKT1运输Na+,激活AKT1运输K+,从而让细胞中Na+/
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