影響物質(zhì)跨膜運(yùn)輸速率的因素
考點(diǎn)一 物質(zhì)出入細(xì)胞的方式
1.被動(dòng)運(yùn)輸　主要體現(xiàn)膜的功能特性——選擇透過性
2.通道蛋白與載體蛋白的異同
主 動(dòng)運(yùn)輸
載體與受體的區(qū)別載體是協(xié)助物質(zhì)運(yùn)輸?shù)牡鞍踪|(zhì)，如血紅蛋白是運(yùn)輸氧的載體，細(xì)胞膜上有運(yùn)輸葡萄糖、Na＋、K＋等的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白；受體是接收信號(hào)分子的蛋白質(zhì)，如神經(jīng)遞質(zhì)受體、激素分子受體，其主要作用是實(shí)現(xiàn)細(xì)胞間信息交流?！　　?br/>3.主動(dòng)運(yùn)輸　主要體現(xiàn)膜的功能特點(diǎn)——選擇透過性
4.胞吞和胞吐　主要體現(xiàn)膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)——流動(dòng)性
①胞吐不是只能運(yùn)輸大分子物質(zhì)，也可以運(yùn)輸小分子物質(zhì)，如神經(jīng)遞質(zhì)。②生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式運(yùn)輸?shù)?，如RNA和蛋白質(zhì)可通過核孔出入細(xì)胞核。③無機(jī)鹽離子的運(yùn)輸方式不一定是主動(dòng)運(yùn)輸，如興奮產(chǎn)生和恢復(fù)過程中的Na＋內(nèi)流和K＋外流的方式均為協(xié)助擴(kuò)散。④胞吞過程需要某些特定的膜蛋白的作用，但是不需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的作用。
(1)葡萄糖是機(jī)體能量的重要來源，能經(jīng)自由擴(kuò)散通過細(xì)胞膜。(2023·全國(guó)新課標(biāo)卷，1B)( )葡萄糖通過細(xì)胞膜進(jìn)入紅細(xì)胞是協(xié)助擴(kuò)散，進(jìn)入其他細(xì)胞一般通過主動(dòng)運(yùn)輸。(2)物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞方式中的被動(dòng)運(yùn)輸過程與膜蛋白無關(guān)。(2021·浙江6月選考，4C改編)( )被動(dòng)運(yùn)輸有兩種方式——自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散，其中協(xié)助擴(kuò)散需要膜蛋白的參與。(3)腎小管上皮細(xì)胞通過主動(dòng)運(yùn)輸方式重吸收氨基酸。(2021·江蘇卷，3D)( )(4)胰島B細(xì)胞分泌胰島素不需要消耗能量。(2021·福建卷，2C)( )胰島B細(xì)胞分泌胰島素的方式為胞吐，需要耗能。
1.回顧膜的結(jié)構(gòu)補(bǔ)充下列圖解：
2.被動(dòng)運(yùn)輸離子的通道稱離子通道，主動(dòng)運(yùn)輸?shù)碾x子載體稱為離子泵。如下圖所示：
上圖中，Na＋和K＋各行其道，且只有通道開放時(shí)，離子才能順濃度梯度流動(dòng)，該過程________ (填“需要”或“不需要”)消耗能量。鈉鉀泵能逆濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)Na＋和K＋，轉(zhuǎn)運(yùn)方向相反，且鈉鉀泵同時(shí)具有______________的作用，催化ATP水解并釋放能量，為Na＋和K＋主動(dòng)運(yùn)輸供能。
3.小腸上皮細(xì)胞面向腸腔的一側(cè)形成很多微絨毛，對(duì)吸收來自腸腔的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有重要意義。新生兒小腸上皮細(xì)胞能直接吸收母乳中的免疫球蛋白到血液中。人體進(jìn)食后，小腸微絨毛外側(cè)葡萄糖由于二糖的水解而局部濃度高于細(xì)胞內(nèi)，這部分葡萄糖能通過GLUT2轉(zhuǎn)運(yùn)；大部分葡萄糖通過SGLT1轉(zhuǎn)運(yùn)，過程如圖所示。
(1)新生兒小腸上皮細(xì)胞直接吸收母乳中的免疫球蛋白是什么運(yùn)輸方式？需要膜蛋白發(fā)揮作用嗎？需要消耗能量嗎？新生兒小腸上皮細(xì)胞通過胞吞直接吸收母乳中的免疫球蛋白。需要膜蛋白發(fā)揮識(shí)別功能。需消耗能量。(2)葡萄糖通過SGLT1從腸腔進(jìn)入小腸上皮細(xì)胞是什么運(yùn)輸方式？判斷的依據(jù)是什么？葡萄糖通過GLUT2是什么運(yùn)輸方式？依據(jù)是什么？主動(dòng)運(yùn)輸。依據(jù)是需要載體蛋白，且需要利用Na＋電化學(xué)梯度勢(shì)能。協(xié)助擴(kuò)散。依據(jù)是順濃度梯度運(yùn)輸，且需要載體蛋白。
(3)Na＋從小腸上皮細(xì)胞運(yùn)輸?shù)侥c腔時(shí)，所需Na＋轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的空間構(gòu)象是否發(fā)生改變？并說明理由。是。Na＋從小腸上皮細(xì)胞運(yùn)輸?shù)侥c腔時(shí)，逆濃度梯度運(yùn)輸，需要ATP水解提供能量，是主動(dòng)運(yùn)輸，需要載體蛋白，載體蛋白在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中空間構(gòu)象發(fā)生改變。
考向1　物質(zhì)出入細(xì)胞方式的判斷，考查科學(xué)思維1.(2023·全國(guó)甲卷，1)物質(zhì)輸入和輸出細(xì)胞都需要經(jīng)過細(xì)胞膜。下列有關(guān)人體內(nèi)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)臄⑹?，正確的是(　　)A.乙醇是有機(jī)物，不能通過自由擴(kuò)散方式跨膜進(jìn)入細(xì)胞B.血漿中的K＋進(jìn)入紅細(xì)胞時(shí)需要載體蛋白并消耗ATPC.抗體在漿細(xì)胞內(nèi)合成時(shí)消耗能量，其分泌過程不耗能D.葡萄糖可通過主動(dòng)運(yùn)輸?shù)荒芡ㄟ^協(xié)助擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞
2.(2022·重慶卷，2)如圖為小腸上皮細(xì)胞吸收和釋放銅離子的過程。下列關(guān)于該過程中銅離子的敘述，錯(cuò)誤的是(　　)A.進(jìn)入細(xì)胞需要能量B.轉(zhuǎn)運(yùn)具有方向性C.進(jìn)出細(xì)胞的方式相同D.運(yùn)輸需要不同的載體
考向2　結(jié)合跨膜運(yùn)輸?shù)倪^程，考查科學(xué)思維3.(2023·湖北卷，15)心肌細(xì)胞上廣泛存在Na＋－K＋泵和Na＋－Ca2＋交換體(轉(zhuǎn)入Na＋的同時(shí)排出Ca2＋)，兩者的工作模式如圖所示。已知細(xì)胞質(zhì)中鈣離子濃度升高可引起心肌收縮。某種藥物可以特異性阻斷細(xì)胞膜上的Na＋－K＋泵。關(guān)于該藥物對(duì)心肌細(xì)胞的作用，下列敘述正確的是(　　)
A.心肌收縮力下降B.細(xì)胞內(nèi)液的鉀離子濃度升高C.動(dòng)作電位期間鈉離子的內(nèi)流減少D.細(xì)胞膜上Na＋－Ca2＋交換體的活動(dòng)加強(qiáng)
4.(2024·重慶南開中學(xué)調(diào)研)正常人體在黎明覺醒前后肝臟生糖和胰島素敏感性都達(dá)到高峰，伴隨著胰島素水平的波動(dòng)，維持機(jī)體全天血糖動(dòng)態(tài)平衡。據(jù)圖分析，下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
A.覺醒后人體攝食使血糖濃度上升，葡萄糖經(jīng)GLUT2以協(xié)助擴(kuò)散方式進(jìn)入細(xì)胞B.葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞后，氧化生成ATP，ATP/ADP的值上升使ATP敏感鉀通道關(guān)閉C.細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)膜電位的變化引起鈣通道打開， Ca2＋以主動(dòng)運(yùn)輸方式內(nèi)流進(jìn)細(xì)胞D.細(xì)胞內(nèi)Ca2＋濃度的升高，促進(jìn)胰島素以胞吐方式釋放，該過程需要能量
“三看法”快速判定物質(zhì)出入細(xì)胞的方式
考點(diǎn)二　影響物質(zhì)跨膜運(yùn)輸速率的因素
1.影響物質(zhì)跨膜運(yùn)輸速率的因素(1)濃度差對(duì)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)挠绊?br/>濃度差主要影響自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散。
(2)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白數(shù)量對(duì)跨膜運(yùn)輸?shù)挠绊?br/>轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白數(shù)量影響協(xié)助擴(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)輸，自由擴(kuò)散不受轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白數(shù)量的影響。
(3)氧氣含量對(duì)跨膜運(yùn)輸?shù)挠绊懀和ㄟ^影響細(xì)胞呼吸進(jìn)而影響主動(dòng)運(yùn)輸?shù)乃俾省?br/>紅細(xì)胞主動(dòng)運(yùn)輸速率與O2含量的關(guān)系同左圖。
(4)溫度對(duì)跨膜運(yùn)輸?shù)挠绊?br/>2.探究物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路(1)探究是主動(dòng)運(yùn)輸還是被動(dòng)運(yùn)輸
(2)探究是自由擴(kuò)散還是協(xié)助擴(kuò)散
檉柳是一種強(qiáng)耐鹽植物，葉子和嫩枝可以將吸收的鹽分排出。檉柳從土壤中吸收無機(jī)鹽的方式是主動(dòng)運(yùn)輸還是被動(dòng)運(yùn)輸？請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)加以證明(實(shí)驗(yàn)材料：形態(tài)及生理狀況相似的檉柳幼苗若干，適宜濃度的含Ca2＋和K＋的完全培養(yǎng)液，細(xì)胞呼吸抑制劑，蒸餾水)，寫出實(shí)驗(yàn)步驟，并預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
考向1　結(jié)合物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)挠绊懸蛩?，考查科學(xué)思維、科學(xué)探究1.(2021·江蘇卷，3)細(xì)胞可運(yùn)用不同的方式跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)，下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)A.物質(zhì)自由擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞的速度既與濃度梯度有關(guān)，也與分子大小有關(guān)B.小腸上皮細(xì)胞攝入和運(yùn)出葡萄糖與細(xì)胞質(zhì)中各種溶質(zhì)分子的濃度有關(guān)C.神經(jīng)細(xì)胞膜上運(yùn)入K＋的載體蛋白和運(yùn)出K＋的通道蛋白都具有特異性D.腎小管上皮細(xì)胞通過主動(dòng)運(yùn)輸方式重吸收氨基酸
考向2　結(jié)合物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)挠嘘P(guān)實(shí)驗(yàn)分析，考查科學(xué)探究3.(2024·廣東汕頭調(diào)研)為探究細(xì)胞吸收葡萄糖的條件，將兔的成熟紅細(xì)胞和肌肉細(xì)胞分別置于含有5.0%葡萄糖的培養(yǎng)液中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，一段時(shí)間后測(cè)定培養(yǎng)液中葡萄糖的含量，結(jié)果如表。
以下分析正確的是(　　)A.該實(shí)驗(yàn)的對(duì)照組為甲組，因變量為培養(yǎng)液中葡萄糖的含量B.甲組與丙組比較，可知肌肉細(xì)胞和成熟紅細(xì)胞吸收葡萄糖均需要通道蛋白C.乙組與丙組比較，可知肌肉細(xì)胞和成熟紅細(xì)胞吸收葡萄糖均需要能量D.實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明肌肉細(xì)胞吸收葡萄糖的方式既有主動(dòng)運(yùn)輸，也有協(xié)助擴(kuò)散
4.(2024·福建漳州期末)麗藻是一種水生植物，某實(shí)驗(yàn)小組測(cè)定了麗藻細(xì)胞液中離子濃度與其生活環(huán)境中相應(yīng)離子濃度的比值，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下表所示，下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A.表格數(shù)據(jù)說明麗藻對(duì)不同離子的吸收存在差異，說明細(xì)胞膜具有選擇透過性B.表格中的比值不同反映了麗藻細(xì)胞膜上運(yùn)輸不同離子的載體蛋白數(shù)量不同C.若池水缺氧，則離子的吸收將受影響，但麗藻對(duì)水的吸收不受影響D.若池水溫度降低，麗藻對(duì)離子的吸收速率都將減慢
1.(2023·浙江1月選考，4)纈氨霉素是一種脂溶性抗生素，可結(jié)合在微生物的細(xì)胞膜上，將K＋運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞外(如圖所示)，降低細(xì)胞內(nèi)外的K＋濃度差，使微生物無法維持細(xì)胞內(nèi)離子的正常濃度而死亡。下列敘述正確的是(　　)A.纈氨霉素順濃度梯度運(yùn)輸K＋到膜外B.纈氨霉素為運(yùn)輸K＋提供ATPC.纈氨霉素運(yùn)輸K＋與質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)無關(guān)D.纈氨霉素可致噬菌體失去侵染能力
2.(2022·湖北卷，4)哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞的細(xì)胞膜含有豐富的水通道蛋白，硝酸銀(AgNO3)可使水通道蛋白失去活性。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)A.經(jīng)AgNO3處理的紅細(xì)胞在低滲蔗糖溶液中會(huì)膨脹B.經(jīng)AgNO3處理的紅細(xì)胞在高滲蔗糖溶液中不會(huì)變小C.未經(jīng)AgNO3處理的紅細(xì)胞在低滲蔗糖溶液中會(huì)迅速膨脹D.未經(jīng)AgNO3處理的紅細(xì)胞在高滲蔗糖溶液中會(huì)迅速變小
主動(dòng)運(yùn)輸需要載體蛋白，此時(shí)載體蛋白達(dá)到飽和

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