精研重難點(diǎn)(三)破解物質(zhì)運(yùn)輸中的四類迷茫點(diǎn)從“高度”上研究高考思維建模|三看法快速判斷物質(zhì)出入細(xì)胞的方式[例1]

(2023·全國甲卷)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觯_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[答案]

B[解析]

乙醇屬于脂溶性有機(jī)小分子，可以通過自由擴(kuò)散方式跨膜進(jìn)入細(xì)胞，A錯(cuò)誤；血漿中的K＋進(jìn)入紅細(xì)胞的方式屬于主動(dòng)運(yùn)輸，需要載體蛋白并消耗能量，B正確；抗體在漿細(xì)胞內(nèi)合成時(shí)消耗能量，分泌到細(xì)胞外的過程為胞吐，也消耗能量，C錯(cuò)誤；葡萄糖能通過協(xié)助擴(kuò)散進(jìn)入紅細(xì)胞，D錯(cuò)誤。[例2]

(2023·山東高考)溶酶體膜上的H＋載體蛋白和Cl－/H＋轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白都能運(yùn)輸H＋，溶酶體內(nèi)H＋濃度由H＋載體蛋白維持，Cl－/H＋轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在H＋濃度梯度驅(qū)動(dòng)下，運(yùn)出H＋的同時(shí)把Cl－逆濃度梯度運(yùn)入溶酶體。Cl－/H＋轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白缺失突變體的細(xì)胞中，因Cl－轉(zhuǎn)運(yùn)受阻導(dǎo)致溶酶體內(nèi)的吞噬物積累，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致溶酶體破裂。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A．H＋進(jìn)入溶酶體的方式屬于主動(dòng)運(yùn)輸B．H＋載體蛋白失活可引起溶酶體內(nèi)的吞噬物積累C．該突變體的細(xì)胞中損傷和衰老的細(xì)胞器無法得到及時(shí)清除D．溶酶體破裂后，釋放到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的水解酶活性增強(qiáng)

解題關(guān)鍵—科學(xué)思維[答案]

D[解析]

Cl－/H＋轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在H＋濃度梯度驅(qū)動(dòng)下，運(yùn)出H＋的同時(shí)把Cl－逆濃度梯度運(yùn)入溶酶體，說明溶酶體內(nèi)H＋濃度較高，因此H＋進(jìn)入溶酶體為逆濃度運(yùn)輸，方式屬于主動(dòng)運(yùn)輸，A正確；溶酶體內(nèi)H＋濃度由H＋載體蛋白維持，若載體蛋白失活，溶酶體內(nèi)H＋濃度降低，則Cl－/H＋轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在H＋濃度梯度驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)運(yùn)Cl－的過程受阻，Cl－轉(zhuǎn)運(yùn)受阻導(dǎo)致溶酶體內(nèi)的吞噬物積累，B正確；Cl－/H＋轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白缺失突變體的細(xì)胞中，因Cl－轉(zhuǎn)運(yùn)受阻導(dǎo)致溶酶體內(nèi)的吞噬物積累，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致溶酶體破裂，則該突變體的細(xì)胞中損傷和衰老的細(xì)胞器無法得到及時(shí)清除，C正確；細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的pH與溶酶體內(nèi)不同，溶酶體破裂后，釋放到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的水解酶可能失活，D錯(cuò)誤。從“深度”上提升知能澄清點(diǎn)(一)載體蛋白和通道蛋白作用不完全相同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白可以分為載體蛋白和通道蛋白兩種類型，它們的作用特點(diǎn)分析如下：(1)載體蛋白和通道蛋白對(duì)物質(zhì)的運(yùn)輸都具有選擇性。(2)載體蛋白需要和被轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)結(jié)合，且會(huì)發(fā)生自身構(gòu)象改變；通道蛋白運(yùn)輸時(shí)不需要和被轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)結(jié)合。(3)載體蛋白既能夠介導(dǎo)協(xié)助擴(kuò)散，又能夠介導(dǎo)主動(dòng)運(yùn)輸，而通道蛋白只能介導(dǎo)協(xié)助擴(kuò)散，即通道蛋白只能順濃度梯度運(yùn)輸物質(zhì)。澄清點(diǎn)(二)載體蛋白并非只有運(yùn)輸功能(1)離子泵：屬于復(fù)合蛋白，既具有酶的催化功能(催化ATP水解)，又具有運(yùn)輸離子的功能，通過主動(dòng)運(yùn)輸?shù)姆绞綄?duì)特定離子進(jìn)行跨膜運(yùn)輸，如Na＋-K＋泵、Ca2＋泵、H＋-K＋ATP酶(位于胃表皮細(xì)胞，分泌胃酸)；以Na＋-K＋泵為例圖示如下：(2)質(zhì)子泵：有的位于溶酶體、液泡等膜上(如圖類型Ⅰ)，有的位于線粒體內(nèi)膜、葉綠體中類囊體等膜上(如圖類型Ⅱ)。(1)主動(dòng)運(yùn)輸?shù)哪芰縼碓捶譃槿?如圖1)：ATP直接提供能量——ATP驅(qū)動(dòng)泵(ATP酶)、勢能——協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、光能——光驅(qū)動(dòng)泵。(2)協(xié)同運(yùn)輸是一種物質(zhì)的逆濃度跨膜運(yùn)輸，其依賴于另一種物質(zhì)的順濃度跨膜運(yùn)輸，該過程消耗的能量來自離子電化學(xué)梯度(如圖2)。(1)ATP為主動(dòng)運(yùn)輸供能(2)ATP水解釋放的磷酸基團(tuán)使蛋白質(zhì)等分子磷酸化，這些分子被磷酸化后，空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，活性也被改變，因而可以參與各種化學(xué)反應(yīng)。從“精度”上拓展訓(xùn)練1.(2023·銅仁二模)嗜鹽細(xì)菌是一種厭氧菌，圖示為H＋進(jìn)出細(xì)胞的過程圖解；適宜光照下，細(xì)菌視紫紅質(zhì)吸收一個(gè)光量子后，改變其空間結(jié)構(gòu)，將2個(gè)H＋由細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞外；H＋在ATP合成酶的協(xié)助下進(jìn)入細(xì)胞。下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.細(xì)菌通過視紫紅質(zhì)運(yùn)輸H＋過程所需能量來自光能B.細(xì)菌通過視紫紅質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)H＋時(shí)，視紫紅質(zhì)發(fā)生空間結(jié)構(gòu)的改變C.隨著氧氣濃度的增加，H＋運(yùn)輸速率加快，ATP的合成速率加快D.ATP合成酶具有物質(zhì)運(yùn)輸和催化功能，將H＋勢能轉(zhuǎn)化為ATP中的化學(xué)能答案：C

解析：細(xì)菌視紫紅質(zhì)吸收一個(gè)光量子后，改變其空間結(jié)構(gòu)，將2個(gè)H＋由細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞外，說明2個(gè)H＋運(yùn)出細(xì)胞需要能量，并且來自光能，且視紫紅質(zhì)發(fā)生空間結(jié)構(gòu)的改變，A、B正確；嗜鹽細(xì)菌是一種厭氧菌，只進(jìn)行無氧呼吸，故氧氣濃度的增加不會(huì)影響ATP的合成速率，并且視紫紅質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)H＋的能量來自光能，不受氧氣濃度的影響，C錯(cuò)誤；由圖可知，ATP合成酶能轉(zhuǎn)運(yùn)H＋并且能催化合成ATP，能將H＋勢能轉(zhuǎn)化為ATP中的化學(xué)能，D正確。2．(2023·武漢期末)協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)是指轉(zhuǎn)運(yùn)一種溶質(zhì)的載體又間接地推動(dòng)其他物質(zhì)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)過膜的過程。下圖是植物細(xì)胞進(jìn)行的一種協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)，下列說法正確的是(

)A．細(xì)胞膜外側(cè)的H＋濃度低于細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)B．圖中的質(zhì)子泵只有轉(zhuǎn)運(yùn)H＋的作用C．抑制ATP的合成不會(huì)影響蔗糖分子的吸收D．質(zhì)子泵在轉(zhuǎn)運(yùn)H＋'時(shí)會(huì)發(fā)生構(gòu)象的變化答案：D

解析：由圖可知，在質(zhì)子泵的作用下，H＋運(yùn)輸消耗能量，逆濃度梯度運(yùn)出細(xì)胞，故細(xì)胞膜外側(cè)的H＋濃度高于細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)，A錯(cuò)誤；由圖可知，質(zhì)子泵可以轉(zhuǎn)運(yùn)H＋，同時(shí)，該過程伴隨著ATP的水解，可知質(zhì)子泵還有催化作用，B錯(cuò)誤；抑制ATP的合成，會(huì)導(dǎo)致H＋運(yùn)出細(xì)胞的過程受阻，而蔗糖分子的吸收依賴于細(xì)胞膜兩側(cè)的H＋濃度差，故抑制ATP的合成會(huì)影響蔗糖分子的吸收，C錯(cuò)誤；質(zhì)子泵在轉(zhuǎn)運(yùn)H＋時(shí)消耗能量，屬于主動(dòng)運(yùn)輸，故質(zhì)子泵應(yīng)屬于載體蛋白，載體蛋白在轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)時(shí)會(huì)發(fā)生構(gòu)象的變化，D正確。3.(2023·湘潭模擬)在鹽化土壤中，大量Na＋迅速流入細(xì)胞，形成脅迫，影響植物正常生長。耐鹽植物可通過Ca2＋介導(dǎo)的離子跨膜運(yùn)輸，減少Na＋在細(xì)胞內(nèi)的積累，從而提高抗鹽脅迫的能力，其主要機(jī)制如下圖。下列敘述正確的是

(

)A.轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白C結(jié)合物質(zhì)時(shí)沒有特異性B.增加H＋泵的活性可增加Na＋的排出量C.增加胞內(nèi)Ca2＋含量可減弱轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白C的功能D.生活在鹽化土壤中的植物，其根細(xì)胞缺乏轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白B答案：B

解析：轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白C在不同的結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合H＋和Na＋，結(jié)合物質(zhì)時(shí)是特異性結(jié)合，A錯(cuò)誤；H＋泵將H＋運(yùn)出細(xì)胞外，營造H＋外高內(nèi)低的狀態(tài)，轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白C能將H＋運(yùn)進(jìn)細(xì)胞的同時(shí)將Na＋運(yùn)出，Na＋消耗的是H＋順濃度梯度進(jìn)入細(xì)胞時(shí)產(chǎn)生的電化學(xué)勢能，因此增加H＋泵的活性可增加Na＋的排出量，B正確；結(jié)合圖示可知，增加胞內(nèi)Ca2＋含量可增強(qiáng)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白C運(yùn)輸H＋和Na＋的功能，C錯(cuò)誤；生活在鹽化土壤中的植物，為提高抗鹽脅迫能力，其根細(xì)胞具有較多轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白B，D錯(cuò)誤。4.(2023·天津一模)質(zhì)子泵是生物膜上特異性轉(zhuǎn)運(yùn)H＋的蛋白質(zhì)，對(duì)維持細(xì)胞局部環(huán)境以及能量代謝的正常進(jìn)行起著重要作用。下圖是常見的兩種質(zhì)子泵，相關(guān)敘述正確的是

(

)A.葉肉細(xì)胞中的類囊體膜和線粒體內(nèi)膜可能分布有F型質(zhì)子泵B.生物膜上有質(zhì)子泵體現(xiàn)了生物膜在結(jié)構(gòu)上具有一定的流動(dòng)性C.核糖體膜上可能分布有V型質(zhì)子泵D.V型質(zhì)子泵轉(zhuǎn)運(yùn)H＋的方式為協(xié)助擴(kuò)散答案：A

解析：F型質(zhì)子泵可以將H＋由膜內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)到膜外，同時(shí)還能催化ATP合成，在類囊體膜和線粒體內(nèi)膜上能