【备考2024】高中生物一轮复习学案 第3讲 物质跨膜运输（含解析）

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第3讲 物质跨膜运输
一、主动运输和被动运输
1．膜转运蛋白有两种：载体蛋白和通道蛋白，都具有专一性。
2． 载体蛋白可执行主动运输和协助扩散，通道蛋白只能执行协助扩散。
3．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（右图）。
4．载体蛋白在运输物质时一定发生构象改变，但通道蛋白不一定发生改变（如钾离子渗漏经过的非门控钾离子通道）。
5．通道蛋白有离子通道蛋白、孔蛋白和水孔蛋白，其中孔蛋白允许一定分子质量大小的水溶性物质通过，而水孔蛋白则是水分子的专一通道。通道蛋白大多是离子通道蛋白，广泛分布在各类真核细胞质膜和细胞内膜上。
6．门控通道和非门控通道
大多数离子通道蛋白都有开和关两种构象，这些通道称为门控通道，通道的开启和关闭受复杂的生理环境调控。门控通道是不连续开放的，细胞质膜上的离子通道并非都是门控通道，也有始终开放的非门控通道，如神经细胞质膜上的非门控K+渗漏通道。
（1）离子通道的三种类型
（2）神经细胞处于静息状态时膜转运蛋白的状态
7． 根据能量来源的不同，主动运输分为：由ATP直接提供能量（ATP驱动泵）、间接提供能量（协同转运或偶联转运蛋白）以及光驱动泵三种基本类型。其中ATP驱动泵最为常见，光驱动泵发现于细菌，对溶质的主动运输与光能输入相偶联，如菌紫红质。
7．4种类型的ATP驱动泵
P型泵、V型泵和ABC超家族泵利用ATP水解释放的能量进行物质跨膜运输，而F型质子泵通常情况下是利用质子动力势合成ATP。所有P型泵都有2个独立的α催化亚基，具有ATP结合位点；绝大多数还具有2个起调节作用的小的β亚基。在转运离子过程中，至少有一个α催化亚基发生磷酸化和去磷酸化反应，从而改变转运泵的构象，实现离子的跨膜转运。由于转运泵水解ATP使自身形成磷酸化的中间体，因此称作P型泵。大多数P型泵都是离子泵，负责Na+、K+、H+和Ca2+跨膜梯度的形成和维持。
二、胞吞和胞吐
真核细胞通过胞吞和胞吐作用完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输，如蛋白质、多核苷酸、多糖等。在转运过程中，物质包裹在脂双层膜包被的囊泡中，因此又称膜泡运输。这种运输方式常常可同时转运一种或一种以上数量不等的大分子甚至颗粒性物质，因此也有人称之为批量运输。膜泡运输涉及生物膜的断裂与融合，是一个耗能的过程。所谓胞吞作用，就是细胞通过质膜内陷形成囊泡，将胞外的生物大分子、颗粒性物质或液体等摄取到细胞内，以维持细胞正常的代谢活动；而胞吐作用则是细胞内合成的生物分子（蛋白质和脂质等）和代谢物以分泌泡的形式与质膜融合而将内含物分泌到细胞表面或细胞外的过程。
1．胞吞
（1）根据胞吞泡形成的分子机制不同和胞吞泡的大小差异，胞吞作用可分为两种类型：吞噬作用和胞饮作用（如下图）。所有真核生物细胞都能通过胞饮作用连续摄入溶液及可溶性分子，而吞噬作用往往发生于一些特化的吞噬细胞如巨噬细胞。
（2）吞噬作用需要被吞噬物与吞噬细胞表面结合激活细胞表面的受体，将信号传递到细胞内并引起细胞应答反应，是一个信号触发的过程。
（3）胞饮作用几乎发生于所有类型的真核细胞中。
2．胞吐作用
（1）胞吐作用包括调节型胞吐途径和组成型胞吐途径。
（2）特化的分泌细胞存在调节型胞吐途径，如内分泌细胞、神经细胞等，这些特化细胞合成的分泌物存储在囊泡中，当细胞受到某些化学信号或电信号刺激时，分泌泡移向细胞质膜，与细胞质膜融合，将囊泡的内容物释放到胞外。
三、教材拾遗
1．肾小球的滤过作用和肾小管的重吸收作用，都与水通道蛋白的结构和功能有直接关系。
2．一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合。
3．囊性纤维化发生的一种主要原因是，患者肺部支气管上皮细胞表面转运氯离子的载体蛋白的功能发生异常，导致患者支气管中黏液增多，造成细菌感染。
4．胞吞形成的囊泡，在细胞内可以被溶酶体降解。
5．阿米巴痢疾的病原体通过饮食传播，注意个人饮食卫生，加强公共卫生建设是预防阿米巴痢疾的关键措施。
（一）转运蛋白
1．在盐化土壤中，大量Na＋迅速流入细胞，形成胁迫，影响植物正常生长。耐盐植物可通过Ca2＋介导的离子跨膜运输，减少Na＋在细胞内的积累，从而提高抗盐胁迫的能力，其主要机制如下图。下列说法错误的是（ ）
A． 在盐胁迫下，Na＋进入细胞的运输方式是协助扩散
B． 使用ATP抑制剂处理细胞，Na＋的排出量会明显减少
C． 在高盐胁迫下，胞外Ca2＋抑制转运蛋白A，胞内Ca2＋促进转运蛋白C
D． 转运蛋白C能同时转运H＋和Na＋，故其不具有特异性
【答案】D
【解析】A、据图可知，在盐胁迫下，钠离子借助通道蛋白A运入细胞，运输方式是协助扩散，A正确；B、据图可知，H＋运出细胞需要ATP，说明H＋在细胞内的浓度低于细胞外，使用ATP抑制剂处理细胞，影响H＋在细胞内外的分布情况，而Na＋的排出需要H＋提供势能，故使用ATP抑制剂处理细胞，Na＋的排出量会明显减少，B正确；C、分析题意可知，→表示促进，而—表示抑制，结合图示可知，在高盐胁迫下，胞外Ca2＋抑制转运蛋白A，胞内Ca2＋促进转运蛋白C，C正确；D、转运蛋白C能同时转运H＋和Na+而不能转运其它离子，说明其仍有特异性，D错误。
2．（多选）在水和离子跨膜运输中，通道蛋白发挥着重要作用，下列叙述正确的是（ ）
A． 水通道蛋白由氨基酸分子组成，水分子进出细胞可能需要水通道蛋白的参与
B． 神经元动作电位产生的原因是K+通道开放，K+顺浓度梯度输入细胞
C． 水通道蛋白在转运水分子时会发生自身构象的改变且消耗ATP
D． 同一个体不同细胞通道蛋白种类有所不同，是基因选择性表达的结果
【答案】AD
【解析】A、水通道蛋白的基本组成单位是氨基酸，水分子进出细胞的方式为自由扩散和协助扩散，若是协助扩散水分子进出细胞可能需要水通道蛋白的参与，A正确；B、神经元动作电位产生的原因是Na+通道开放，Na+顺浓度梯度输入细胞, B错误；C、通道蛋白在转运水是自身构象不会发生改变，不需要消耗能量，C错误；D、基因可控制蛋白质的合成，同一个体不同细胞通道蛋白种类有所不同，是基因选择性表达的结果，D正确。
（二）协同运输
3．协同运输是一类靠间接提供能量完成的主动运输方式，一种物质跨膜运输所需要的能量直接来自另一种物质膜两侧离子的浓度梯度，有同向运输和对向运输两种方式。如Na+和葡萄糖与转运体结合后，转运体的构象发生改变，当Na+顺浓度梯度进入细胞时，葡萄糖利用Na+浓度梯度的势能被“拉进”细胞内；钠钙交换体是当Na+顺浓度梯度进入细胞时，Ca2+逆浓度梯度排出细胞外，以去除细胞中过多的Ca2+。下列叙述错误的是（ ）
A．协同运输不直接依赖ATP中的能量，但该物质跨膜运输一定与ATP有关
B．在Na+和葡萄糖运输过程中，Na+的运输导致细胞内外Na+的浓度梯度减小
C．Na+浓度梯度越大，葡萄糖运输速度越快，Na+浓度梯度减小，可能导致葡萄糖运输停止
D．如果用药物抑制钠钙交换体的活动，将减小钠钙交换的速率，使细胞内Ca2+浓度下降
【答案】D
【解析】A、协同运输依赖的是某种离子浓度梯度产生的势能，没有直接消耗ATP中的能量，但是离子浓度梯度的形成与主动运输有关，消耗细胞内的ATP，A正确；B、在Na+和葡萄糖运输过程中，转运体的构象发生改变，Na+顺浓度梯度进入细胞时，导致细胞内外Na+的浓度差值减小，B正确；C、在Na+和葡萄糖运输过程中，葡萄糖的同向运输与Na+的浓度梯度有关，浓度梯度越大，运输速度越快，Na+浓度梯度减小，可能不足以产生葡萄糖运输的离子势能，可能导致葡萄糖运输停止，C正确；D、如果用药物抑制钠钙交换体的活动，将减小钠钙交换的速率，细胞内Ca2+不能运输出去，导致细胞内Ca2+浓度上升，D错误。
4． 海水稻是一种介于野生稻和栽培稻之间，普遍生长在海边滩涂地区，具有耐盐碱特点的水稻，相比其他普通水稻具有更强的生存竞争能力，具有抗涝、抗盐碱、抗倒伏、抗病虫等能力，如图为某些物质进出海水稻根细胞的示意图，NO3-和H+属于协同运输，下列叙述正确的是（ ）
A．NO3-和H+进入根细胞内的方式均为协助扩散
B． 若人工补充ATP，Na+也可通过蛋白A进入细胞
C． 蛋白B既有物质运输功能也可以提供活化能
D． 当盐碱地被水涝的时候，根细胞吸收NO3-的量减少
【答案】D
【解析】A、NO3-借助H+顺浓度梯度运输产生的电化学势能运进细胞，H+进入根细胞内的方式为协助扩散，NO3-进入根细胞内的方式为主动运输，A错误；B、细胞膜上的载体具有特异性，一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合，Na+只能通过蛋白B进入细胞，B错误；C、蛋白B既有物质运输功能也有酶催化的功能，但酶的作用原理是降低化学反应的活化能，不能提供活化能，C错误；D、当盐碱地被水涝的时候，细胞呼吸产生的ATP减少，细胞内外的H+浓度差减小，H+进入根细胞减少，吸收的NO3-也减少，D正确。
（三）驱动泵
5．ATP驱动泵能利用ATP水解释放的能量将小分子或离子进行跨膜转运。有下图所示的3种类型。相关叙述正确的是（ ）
A．Ca2+泵可发生磷酸化改变泵的蛋白质构象进行Ca2+的转运过程
B．Na+-K+泵依赖ATP水解释放能量维持神经细胞内高Na+低K+的环境
C．溶酶体膜上存在F型质子泵将H+运入溶酶体维持溶酶体内的酸性环境
D．F型质子泵广泛分布于于线粒体内膜、叶绿体的类囊体薄膜上
【答案】AD
【解析】Ca2+泵催化ATP水解酶，ATP末端的磷酸基团会脱下来与载体蛋白结合，使载体蛋白发生磷酸化，导致其空间结构发生变化，使Ca2+的结合位点转身膜外，A正确；Na+-K+泵依赖ATP水解释放能量维持神经细胞外高Na+低K+的环境，B错误；F型泵利用H+浓度差驱动ATP的合成，所以溶酶体膜上没有F型泵，C错误；F型质子泵的作用是运输质子的同时利用动力热能合成ATP，真核细胞中能合成ATP的生物膜是线粒体内膜和类囊体膜，D正确。
6．科学研究发现，细胞进行主动运输主要以几种方式进行：①偶联转运蛋白：把一种物质穿过膜的逆浓度梯度转运与另一种物质的顺浓度梯度转运相偶联。②ATP驱动泵：把物质逆浓度梯度转运与ATP的水解相偶联。③光驱动泵：主要在细菌中发现，能把物质逆浓度梯度转运与光能的输入相偶联（如图1所示，图中a，b，c代表主动运输的三种类型，▲、○代表主动运输的离子或小分子）。葡萄糖是细胞的主要能源物质，其进出小肠上皮细胞的运输方式如图2所示。回答下列问题：
（1）分析图1所示的细胞膜结构，______侧（填“P”或“Q”）为细胞外。
（2）在小肠腔面，细胞膜上的蛋白S有两种结合位点：一种与Na+结合，一种与葡萄糖结合。当蛋白S将Na+顺浓度梯度运输进入上皮细胞时，葡萄糖与Na+相伴随也进入细胞。小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式是图1中____________（填“a”，“b”或“c”）类型的主动运输，葡萄糖进入小肠上皮细胞的直接能量来源是______________________。
（3）小肠基膜上Na+-K+泵由α、β两个亚基组成，α亚基上既有Na+、K+的结合位点，又具有ATP水解酶的活性，据此分析图中Na+-K+泵的功能是______________。
（4）最新研究表明，若肠腔葡萄糖浓度较高，葡萄糖主要通过载体蛋白（GLUT2）的协助通过协助扩散的方式进入小肠上皮细胞。在协助扩散的同时，通过载体蛋白（SGLT1）的主动运输过程也在发生。但主动运输的载体（SGLT1）容易饱和，协助扩散吸收葡萄糖的速率比主动运输快数倍。请你设计实验加以验证。（载体蛋白由相关基因控制合成）
实验步骤：
第一步：取甲（敲除了SGLT1载体蛋白基因的小肠上皮细胞）、乙（敲除了GLUT2载体蛋白基因的小肠上皮细胞）、丙（正常的小肠上皮细胞），三组其他生理状况均相同。
第二步：将甲、乙、丙三组细胞分别置于__________________溶液中，其他条件相同，培养适宜时间。
第三步：检测三组培养液的____________________。
实验结果：________________，则验证了上面的最新研究结果。
【解析】（1）根据P侧含有糖蛋白可知，P为细胞外侧。（2）当蛋白S将Na+顺浓度梯度运输进入上皮细胞时，葡萄糖与Na+相伴随也进入细胞，葡萄糖进入小肠上皮细胞的方式为偶联转运蛋白参与的主动运输，类似于图1中的a过程。该过程中，葡萄糖主动运输所需的能量来自于细胞膜内外两侧的Na+浓度差形成的势能。（3）根据Na+-K+泵上既有Na+、K+的结合位点，又具有ATP水解酶的活性可知，Na+-K+泵可以参与钠钾离子的运输，也可以催化ATP的水解。（4）要验证当肠腔葡萄糖浓度较高时，葡萄糖既可以通过主动运输又可以通过协助扩散进入小肠上皮细胞，且协助扩散的速度更快，则实验的自变量应该是设置不同的运输方式，各组均创造相同的高浓度葡萄糖环境，比较各组葡萄糖的吸收速率。如甲组敲除了SGLT1载体蛋白基因的小肠上皮细胞只能进行协助扩散，乙组敲除了GLUT2载体蛋白基因的小肠上皮细胞只能进行主动运输，丙组正常的小肠上皮细胞可以同时进行主动运输和协助扩散，将甲、乙、丙三组细胞分别置于相同浓度的高浓度葡萄糖溶液中，培养一段时间，其他条件相同且适宜，并检测培养液中葡萄糖的浓度。实验结果：丙组同时进行主动运输和协助扩散，葡萄糖的吸收速率最快，故培养液中葡萄糖的浓度最小；由于协助扩散的速率大于主动运输，故乙组吸收葡萄糖的速率慢，培养液中葡萄糖的剩余量最多，浓度最大，即若丙组培养液中葡萄糖浓度小于甲组，甲组培养液中葡萄糖浓度小于乙组，则可证明上述观点正确。
【答案】（1）P （2） a 细胞膜内外两侧的Na+浓度差形成的势能 （3）运输钠钾离子和催化ATP水解 （4） 相同的较高浓度的葡萄糖 葡萄糖浓度 若丙组的培养液中葡萄糖浓度小于甲组的，甲组的培养液中葡萄糖浓度小于乙组的
（四）胞吞胞吐
7．胆固醇是人体内一种重要的脂质，下图表示人体细胞内胆固醇的来源及调节过程。
(1)细胞中的胆固醇可以来源于血浆。人体血浆中含有的某种低密度脂蛋白（LDL）的结构如图所示，其主要功能是将胆固醇转运到肝脏以外的组织细胞（靶细胞）中，以满足这些细胞对胆固醇的需要。
①与构成生物膜的基本支架相比，LDL膜结构的主要不同点是_____。LDL能够将包裹的胆固醇准确转运至靶细胞中，与其结构中的_____与靶细胞膜上的LDL受体结合直接相关。
②LDL通过途径①_____方式进入靶细胞，形成网格蛋白包被的囊泡，经过脱包被作用后与胞内体（膜包裹的囊泡结构）融合。由于胞内体内部酸性较强，LDL与受体分离，胞内体以出芽的方式形成含有受体的小囊泡，通过途径②回到细胞膜被重新利用。含有LDL的胞内体通过途径③被转运到_____中，被其中的水解酶降解，胆固醇被释放进入细胞质基质。
(2)当细胞中的胆固醇含量过高时，会抑制LDL受体基因表达以及_____，从而使游离胆固醇的含量维持在正常水平。
【解析】（1）①与构成生物膜的基本支架是磷脂双分子层，图中LDL膜结构为单层磷脂分子层。LDL能够将包裹的胆固醇准确转运至靶细胞中，与其结构中的载脂蛋白B与靶细胞膜上的LDL受体结合直接相关，通过信息交流实现了LDL胞吞进入细胞的过程。②LDL通过途径①，即胞吞方式进入靶细胞，形成网格蛋白包被的囊泡，经过脱包被作用后与胞内体（膜包裹的囊泡结构）融合。由于胞内体内部酸性较强，LDL与受体分离，胞内体以出芽的方式形成含有受体的小囊泡，通过途径②回到细胞膜被重新利用。含有LDL的胞内体还可通过途径③被转运到溶酶体中，被其中的水解酶降解，胆固醇被释放进入细胞质基质，而后被再度利用。
（2）根据题图可知，当细胞中的胆固醇含量过高时，会抑制LDL受体基因表达以及抑制乙酰CoA还原酶的活性，促进胆固醇的储存，从而使游离胆固醇的含量维持在正常水平。
【答案】(1) 只有单层磷脂分子 载脂蛋白B 胞吞 溶酶体
(2)抑制乙酰CoA还原酶的活性，促进胆固醇的储存
8．胞内体是动物细胞内由膜包围的细胞器，其作用是转运胞吞作用新摄取的物质到溶酶体被降解。胞内体（具有质子泵）中的酸性环境在胞吞物质分选中起重要作用，与胞吞物到溶酶体降解、受体返回质膜有关。图示表示LDL（低密度脂蛋白）通过受体介导的胞吞作用进入细胞。回答下列问题：
(1)为了研究胞内体的特征可采用________将其分离，构成胞内体的膜成分和结构与_______（答两种）相似，成分中的脂质有________。
(2)胞内体运输通过胞吞作用摄入的物质，该过程中消耗的能量主要由________（填细胞结构）提供，胞吞物到溶酶体降解，降解后物质的去向是_______，溶酶体内酶的合成与加工过程与细胞膜上受体的合成和加工过程相同的是______。
(3)胞内体膜上ATP驱动的质子泵可保证胞内体的酸性环境，该过程说明H＋运输方式是 ，根据图分析胞内体pH降低，可引起的作用是______，使低密度脂蛋白转运至溶酶体，完成降解过程。
(4)细胞内囊泡的运输与细胞骨架直接相关，该结构的成分是______，还参与的生理过程有_______（答两点）。
【解析】（1）分离细胞器的方法是差速离心法，胞内体是动物细胞内由膜包围的细胞器，因此为了研究胞内体的特征可采用差速离心法将其分离，构成胞内体的膜可与细胞膜胞吞形成的囊泡融合，也能与溶酶体融合，因此构成胞内体的膜成分和结构与细胞膜、溶酶体膜相似。构成动物细胞生物膜的脂质包括磷脂和胆固醇。
（2）线粒体是细胞的动力工厂，胞内体运输通过胞吞作用摄入的物质，该过程中消耗的能量主要由线粒体提供，胞吞物到溶酶体降解，降解后的物质为胆固醇和氨基酸等，对细胞有用的物质细胞可以再利用，废物则被排出细胞外。溶酶体内酶的合成与细胞膜上受体的合成都是在核糖体合成的，溶酶体内酶与细胞膜上受体都需要在内质网和高尔基体进行加工。
（3）胞内体膜上ATP驱动的质子泵可保证胞内体的酸性环境，说明该H+是逆浓度梯度运输到胞内体的，故为主动运输。根据题意可知，胞内体（具有质子泵）中的酸性环境与胞吞物到溶酶体降解、受体返回质膜有关，因此胞内体pH降低，可使低密度脂蛋白与受体分离，使低密度脂蛋白转运至溶酶体，完成降解过程。
（4）细胞骨架是由蛋白质纤维构成的，与细胞的运动、分裂、分化以及能量转换、信息传递等有关。
【答案】(1) 差速离心法 细胞膜、高尔基体膜、溶酶体膜等 磷脂、胆固醇
(2) 线粒体 对细胞有用的物质细胞可以再利用，废物则被排出细胞外 都通过核糖体合成，然后在内质网和高尔基体进行加工 (3) 主动运输 低密度脂蛋白与受体分离 (4) 蛋白质 细胞的运动、分裂、分化以及能量转换、信息传递等
1. (2023·浙江6月选考真题)囊泡运输是细胞内重要的运输方式。没有囊泡运输的精确运行，细胞将陷入混乱状态。下列叙述正确的是
A. 囊泡运输依赖于细胞骨架
B. 囊泡可来自核糖体、内质网等细胞器
C. 囊泡与细胞膜的融合依赖于膜的选择透过性
D. 囊泡将细胞内所有结构形成统一的整体
【答案】A
【解析】A、细胞骨架是细胞内由蛋白质纤维组成的网架结构，与物质运输等活动有关，囊泡运输依赖于细胞骨架，A正确；B、核糖体是无膜细胞器，不能产生囊泡，B错误；C、囊泡与细胞膜的融合依赖于膜的结构特性，即具有一定的流动性，C错误；D、囊泡只能在具有生物膜的细胞结构中相互转化，并不能将细胞内所有结构形成统一的整体，D错误。
2. (2023·浙江6月选考真题) 植物组织培养过程中，培养基中常添加蔗糖，植物细胞利用蔗糖的方式如图所示。
下列叙述正确的是（　　）
A. 转运蔗糖时，共转运体的构型不发生变化
B. 使用ATP合成抑制剂，会使蔗糖运输速率下降
C. 植物组培过程中蔗糖是植物细胞吸收的唯一碳源
D. 培养基的pH值高于细胞内，有利于蔗糖的吸收
【答案】B
【解析】A、转运蔗糖时，共转运体的构型会发生变化，但该过程是可逆的，A错误；BD、据图分析可知，H＋向细胞外运输是需要消耗ATP的过程，说明该过程是逆浓度梯度的主动运输，细胞内的H＋＜细胞外H+，蔗糖运输时通过共转运体依赖于膜两侧的H+浓度差建立的势能，故使用ATP合成抑制剂，会通过影响H＋的运输而使蔗糖运输速率下降，而培养基的pH值低（H+多）于细胞内，有利于蔗糖的吸收，B正确，D错误；C、植物组织培养过程中，蔗糖可作为碳源并有助于维持渗透压，但蔗糖并非唯一碳源，C错误。
3. (2023·浙江1月选考真题) 缬氨霉素是一种脂溶性抗生素，可结合在微生物的细胞膜上，将K＋运输到细胞外（如图所示），降低细胞内外的K＋浓度差，使微生物无法维持细胞内离子的正常浓度而死亡。下列叙述正确的是（ ）
A. 缬氨霉素顺浓度梯度运输K＋到膜外
B. 缬氨霉素运输K＋提供ATP
C. 缬氨霉素运输K＋与质膜的结构无关
D. 缬氨霉素可致噬菌体失去侵染能力
【答案】A
【解析】
【解析】A、结合题意“将K＋运输到细胞外，降低细胞内外的K＋浓差”和题图中缬氨可霉素运输K＋的过程不消耗能量，可推测K＋的运输方式为协助扩散，顺浓度梯度运输，A正确；B、结合A选项分析可知，K＋的运输方式为协助扩散，不需要消耗ATP，B错误；C、缬氨霉素是一种脂溶性抗生素，能结合在细胞膜上，能在磷脂双子层间移动，该过程与质膜具有一定的流动性这一结构特点有关，C错误；D、噬菌体为DNA病毒，病毒没有细胞结构，故缬氨霉素不会影响噬菌体的侵染能力，D错误。
4. (2023·山东高考真题) 溶酶体膜上的H+载体蛋白和Cl-/H+转运蛋白都能运输H+，溶酶体内H+浓度由H+载体蛋白维持，Cl-/H+转运蛋白在H+浓度梯度驱动下，运出H+的同时把Cl-逆浓度梯度运入溶酶体。Cl-/H+转运蛋白缺失突变体的细胞中，因Cl-转运受阻导致溶酶体内的吞噬物积累，严重时可导致溶酶体破裂。下列说法错误的是（ ）
A. H+进入溶酶体的方式属于主动运输
B. H+载体蛋白失活可引起溶酶体内的吞噬物积累
C. 该突变体的细胞中损伤和衰老的细胞器无法得到及时清除
D. 溶酶体破裂后，释放到细胞质基质中的水解酶活性增强
【答案】D
【解析】A、Cl-/H+转运蛋白在H+浓度梯度驱动下，运出H+的同时把Cl-逆浓度梯度运入溶酶体，说明H+浓度为溶酶体内较高，因此H+进入溶酶体为逆浓度运输，方式属于主动运输，A正确；B、溶酶体内H+浓度由H+载体蛋白维持，若载体蛋白失活，溶酶体内pH改变导致溶酶体酶活性降低，进而导致溶酶体内的吞噬物积累，B正确；C、Cl-/H+转运蛋白缺失突变体的细胞中，因Cl-转运受阻导致溶酶体内的吞噬物积累，该突变体的细胞中损伤和衰老的细胞器无法得到及时清除，C正确；D、细胞质基质中的pH与溶酶体内不同，溶酶体破裂后，释放到细胞质基质中的水解酶可能失活，D错误。
5. (2023·全国甲高考真题) 物质输入和输出细胞都需要经过细胞膜。下列有关人体内物质跨膜运输的叙述，正确的是（ ）
A. 乙醇是有机物，不能通过自由扩散方式跨膜进入细胞
B. 血浆中的K+进入红细胞时需要载体蛋白并消耗ATP
C. 抗体在浆细胞内合成时消耗能量，其分泌过程不耗能
D. 葡萄糖可通过主动运输但不能通过协助扩散进入细胞
【答案】B
【解析】A、乙醇是有机物，与细胞膜中磷脂相似相溶，可以通过扩散方式进入细胞，A错误；B、血浆中K+量低，红细胞内K+含量高，逆浓度梯度为主动运输，需要消耗ATP并需要载体蛋白，B正确；C、抗体为分泌蛋白，分泌过程为胞吐，需要消耗能量，C错误；D、葡萄糖进入小肠上皮细胞等为主动运输，进入哺乳动物成熟的红细胞为协助扩散，D错误。
6. (2023·全国甲高考真题) 4. 探究植物细胞的吸水和失水实验是高中学生常做的实验。某同学用紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料进行实验，探究蔗糖溶液，清水处理外表皮后，外表皮细胞原生质体和液泡的体积及细胞液浓度的变化。图中所提到的原生质体是指植物细胞不包括细胞壁的部分。下列示意图中能够正确表示实验结果的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】AB、用30%蔗糖处理之后，细胞失水，原生质体和液泡的体积都会减小，细胞液浓度上升；用清水处理之后，细胞吸水，原生质体和液泡体积会扩大，细胞液浓度下降，AB错误。
CD、随着所用蔗糖浓度上升，当蔗糖浓度超过细胞液浓度之后，细胞就会开始失水，原生质体和液泡的体积下降，细胞液浓度上升，故C正确，D错误。
7. (2023·湖南高考真题) 盐碱胁迫下植物应激反应产生的H2O2对细胞有毒害作用。禾本科农作物AT1蛋白通过调节细胞膜上PIP2s蛋白磷酸化水平，影响H2O2的跨膜转运，如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A. 细胞膜上PIP2s蛋白高磷酸化水平是其提高H2O2外排能力所必需的
B. PIP2s蛋白磷酸化被抑制，促进H2O2外排，从而减轻其对细胞的毒害
C. 敲除AT1基因或降低其表达可提高禾本科农作物的耐盐碱能力
D. 从特殊物种中发掘逆境胁迫相关基因是改良农作物抗逆性的有效途径
【答案】B
【解析】A、由题图右侧的信息可知，AT1蛋白缺陷，可以促进PIP2s蛋白的磷酸化，进而促进H2O2排出膜外，A正确；B、据题图左侧的信息可知，AT1蛋白能够抑制PIP2s蛋白的磷酸化，减少了H2O2从细胞内输出到细胞外的量，导致抗氧化胁迫能力弱，不能减轻其对细胞的毒害，B错误；C、结合对A选项的分析可推测，敲除AT1基因或降低其表达，可提高禾本科农作物抗氧化胁迫的能力，进而提高其成活率，C正确；D、从特殊物种中发掘逆境胁迫相关基因，可通过基因工程技术改良农作物抗逆性，D正确。
8. (2023·湖南高考真题)（多选）盐碱化是农业生产的主要障碍之一。植物可通过质膜H+泵把Na+排出细胞，也可通过液泡膜H+泵和液泡膜NHX载体把Na+转入液泡内，以维持细胞质基质Na+稳态。下图是NaCl处理模拟盐胁迫，钒酸钠（质膜H+泵的专一抑制剂）和甘氨酸甜菜碱（GB）影响玉米Na+的转运和相关载体活性的结果。下列叙述正确的是（ ）
A. 溶质的跨膜转运都会引起细胞膜两侧渗透压的变化
B. GB可能通过调控质膜H+泵活性增强Na+外排，从而减少细胞内Na+的积累
C. GB引起盐胁迫下液泡中Na+浓度的显著变化，与液泡膜H+泵活性有关
D. 盐胁迫下细胞质基质Na+排出细胞或转入液泡都能增强植物的耐盐性
【答案】BD
【解析】A、溶质的跨膜转运不一定都会引起细胞膜两侧的渗透压变化，如正常细胞为维持渗透压一直在进行的跨膜转运，再如单细胞生物在跨膜转运时，细胞外侧渗透压几乎很难改变，A错误；B、对比分析上两个题图可知，NaCl胁迫时，加GB使Na+外排显著增加，钒酸钠处理抑制了质膜H+泵后，NaCl胁迫时，加GB使Na+外排略微增加，说明GB可能通过调控质膜H+泵活性来增强Na+外排，从而减少细胞内Na+的积累，B正确；C、对比分析下两个题图可知，NaCl胁迫时，加GB使液泡膜NHX载体活性明显增强，而液泡膜H+泵活性几乎无变化，所以GB引起盐胁迫时液泡中Na+浓度的显著变化，与液泡膜NHX载体活性有关，而与液泡膜H+泵活性无关，C错误；D、由题意可知，植物通过质膜H+泵把Na+排出细胞，也可通过液泡膜NHX载体和液泡膜H+泵把Na+转入液泡内，以维持细胞质基质Na+稳态，增强植物的耐盐性，D正确。
9. （2023·湖北卷） 心肌细胞上广泛存在Na+-K+泵和Na+-Ca2+交换体（转入Na+的同时排出Ca2+），两者的工作模式如图所示。已知细胞质中钙离子浓度升高可引起心肌收缩。某种药物可以特异性阻断细胞膜上的Na+-K+泵。关于该药物对心肌细胞的作用，下列叙述正确的是（　　）
A. 心肌收缩力下降
B. 细胞内液的钾离子浓度升高
C. 动作电位期间钠离子的内流量减少
D. 细胞膜上Na+-Ca2+交换体的活动加强
【答案】C
【解析】ACD、细胞膜上的钠钙交换体（即细胞内钙流出细胞外的同时使钠离子进入细胞内）活动减弱，使细胞外钠离子进入细胞内减少，钙离子外流减少，细胞内钙离子浓度增加，心肌收缩力加强，AD错误，C正确；B、由于该种药物可以特异性阻断细胞膜上的Na+-K+泵，导致K+内流、Na+外流减少，故细胞内钠离子浓度增高，钾离子浓度降低，B错误。
10. (2022·全国甲高考真题) 植物成熟叶肉细胞的细胞液浓度可以不同。现将a、b、c三种细胞液浓度不同的某种植物成熟叶肉细胞，分别放入三个装有相同浓度蔗糖溶液的试管中，当水分交换达到平衡时观察到：①细胞a未发生变化；②细胞b体积增大；③细胞c发生了质壁分离。若在水分交换期间细胞与蔗糖溶液没有溶质的交换，下列关于这一实验的叙述，不合理的是 (　　)
A．水分交换前，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度
B．水分交换前，细胞液浓度大小关系为细胞b＞细胞a＞细胞c
C．水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度大于细胞a的细胞液浓度
D．水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度
【答案】C
【解析】由题可知，水分交换达到平衡时细胞 b 体积增大，说明在水分交换前，细胞 b 的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度，水从外界进入细胞 b 内，A 正确。由题可知，水分交换达到平衡时细胞 a 未发生变化，说明细胞 a 的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度；细胞 b 体积增大，说明在水分交换前，细胞 b 的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度，水从外界进入细胞 b 内；细胞 c发生质壁分离，说明在水分交换前，细胞 c 的细胞液浓度小于外界蔗糖溶液的浓度，水从细胞流出，故细胞 b的细胞液浓度＞外界蔗糖溶液＝细胞 a的细胞液浓度＞细胞 c 的细胞液浓度，B 正确；水分交换平衡时，细胞 c 的细胞液浓度等于外界溶液浓度，由于细胞 c 细胞液的水分进入外界蔗糖溶液，因此水分交换平衡时，外界蔗糖溶液浓度下降，细胞 a 与原本的外界蔗糖溶液浓度相等，因此细胞 c的细胞液浓度小于细胞 a 的细胞液浓度，C 错误；水分交换时，没有发生溶质的交换，则水分交换平衡时，细胞 c 的细胞液浓度等于外界溶液浓度，D 正确。
11. (2022·湖南高考真题) 原生质体(细胞除细胞壁以外的部分)表面积大小的变化可作为质壁分离实验的检测指标。用葡萄糖基本培养基和NaCl溶液交替处理某假单孢菌，其原生质体表面积的测定结果如下图所示。下列叙述错误的是
A．甲组NaCl处理不能引起细胞发生质壁分离,表明细胞中NaCl物质的量浓度≥0.3 mol·L-1
B．乙、丙组NaCl处理皆使细胞质壁分离，处理解除后细胞即可发生质壁分离复原
C．该菌的正常生长和吸水都可导致原生质体表面积增加
D．若将该菌先65℃水浴灭活后，再用NaCl溶液处理，原生质体表面积无变化
【答案】A
【解析】分析甲组结果可知，随着培养时间延长，与0时(原生质体表面积大约为0.5 μm2)相比，原生质体表面积逐渐增大，甲组NaCl处理不能引起细胞发生质壁分离，说明细胞吸水，表明细胞中物质的量浓度＞0.3 mol·L-1，但不一定是细胞内NaCl物质的量浓度＞0.3 mol·L-1，A错误；分析乙、丙组结果可知，与0时(原生质体表面积大约分别为0.6 μm2、0.75 μm2)相比，乙、丙组NaCl处理后原生质体表面积略有下降，说明乙、丙组NaCl处理皆使细胞质壁分离，处理解除后细胞即可发生质壁分离复原，B正确；该菌正常生长时，细胞由小变大可导致原生质体表面积增加，该菌吸水也会导致原生质体表面积增加，C正确；若将该菌65 ℃水浴灭活，细胞死亡，原生质层失去选择透过性，再用NaCl溶液处理，原生质体表面积无变化，D 正确。
12. (2022·湖北高考真题)哺乳动物成熟红细胞的细胞膜含有丰富的水通道蛋白，硝酸银(AgNO3)可使水通道蛋白失去活性。下列叙述错误的是 (　　)
A．经AgNO3处理的红细胞在低渗蔗糖溶液中会膨胀
B．经AgNO3处理的红细胞在高渗蔗糖溶液中不会变小
C．未经AgNO3处理的红细胞在低渗蔗糖溶液中会迅速膨胀
D．未经AgNO3处理的红细胞在高渗蔗糖溶液中会迅速变小
【答案】B
【解析】经AgNO3处理的红细胞，水通道蛋白失去活性，但水可以通过自由扩散的形式进出细胞，故其在低渗蔗糖溶液中会吸水膨胀，在高渗蔗糖溶液中会失水变小，A正确，B错误；未经AgNO3处理的红细胞，水可通过水通道蛋白快速进出细胞，也可通过自由扩散进出细胞，故其在低渗蔗糖溶液中会迅速吸水膨胀，在高渗蔗糖溶液中会迅速失水变小，C、D正确。
13. (2022·山东卷)NO3-和NH4+是植物利用的主要无机氮源，NH4+的吸收由根细胞膜两侧的电位差驱动，NO3-的吸收由H＋浓度梯度驱动，相关转运机制如下图所示。铵肥施用过多时，细胞内NH4+的浓度增加和细胞外酸化等因素引起植物生长受到严重抑制的现象称为铵毒。下列说法正确的是 (　　)
A．NH4+通过AMTs进入细胞消耗的能量直接来自ATP
B．NO3-通过SLAH3转运到细胞外的方式属于被动运输
C．铵毒发生后，增加细胞外的NO3-会加重铵毒
D．载体蛋白NRT1.1转运NO3-和H＋的速度与二者在膜外的浓度呈正相关
【答案】B
【解析】由题干信息可知，NH4+的吸收是根细胞膜两侧的电位差驱动的，消耗的能量不是直接来自ATP，A错误。由图可知，NO3-进入根细胞膜由H+的浓度梯度驱动，是逆浓度梯度进行的，所以NO3-通过SLAH3转运到细胞外是顺浓度梯度运输，属于被动运输，B正确。铵毒发生后，H+在细胞外增多，增加细胞外的NO3-可以促使H＋向细胞内转运，减少细胞外的H+，从而减轻铵毒，C错误。据图可知，载体蛋白NRT1.1转运NO3-属于主动运输，主动运输的速率与其浓度无必然关系；运输H+属于协助扩散，协助扩散的速率在一定范围内与其浓度呈正相关，超过一定范围后不成比例，D错误。