江苏省仪征中学2023-2024学年度第二学期高三生物学科导学案

微专题《细胞的跨膜运输》导学案

研制人：罗凤芳    审核人：毛爱华

班级：__________姓名：__________学号：_______  授课日期：__________

【本课在课程标准里的表述】

举例说明物质通过被动运输、主动运输、胞呑、胞吐等方式进出细胞，以维持细胞的正常代谢活动。

【学习内容】

【导学】

一、自主学习

1.跨膜运输方式的识图及判断

（1）识图

a .            ； b .          ； c .          ； d .           ； e .           。

（2）判断

【规律总结】：

（1）人工膜≠生物膜：生物膜具有“转运蛋白”，故具有选择透过性，人工膜为半透膜，物质能否通过取决于膜上孔径的大小。

（2）主动运输消耗的能量不一定来自ATP，还可能来自离子电化学梯度等。

（3）胞吞、胞吐借助膜的融合完成,但胞吐的物质不一定是大分子物质，如释放的神经递质。

（4）mRNA通过核孔到细胞质，不属于胞吐。

2.影响物质跨膜运输的因素

（1）物质浓度（在一定浓度范围内）

（2）氧气浓度

3.探究植物的吸水、失水

（1）实验原理

（2）实验步骤

【提醒】本实验中存在两组对照实验，实验组和对照组在同一装片中先后进行，属于自身对照。

二、合作探究

1.实验设计：利用抑制剂，探究物质跨膜运输的方式

活动一：探究是主动运输还是被动运输

活动二：探究是自由扩散还是协助扩散

2.拓展提升：离子泵、质子泵与协同运输

（1） 离子泵

（2） 质子泵

（3） 协同运输

判一判：

(1)适当浓度蔗糖溶液处理新鲜黑藻叶装片，可先后观察到细胞质流动与质壁分离现象(2022·江苏卷，5B)(        )

(2)为尽快观察到质壁分离现象，应在盖玻片四周均匀滴加蔗糖溶液。(2021·江苏卷，12C)(        )

(3)用0.3 g/mL蔗糖溶液处理的紫色洋葱鳞片叶外表皮装片，紫色的液泡逐渐变小，颜色逐渐变深。(2020·江苏卷，25B)(          )

(4)在蔗糖溶液中加入适量红墨水，可用于观察白洋葱鳞片叶表皮细胞的质壁分离。(2019·江苏卷，22B)(        )

(5)用紫色洋葱外表皮、蔗糖溶液等材料观察植物细胞的质壁分离实验，可观察到原生质层呈紫色，各组成部分结构清晰。(2018·江苏卷，24A)(       )

(6)可以用大蒜根尖分生区细胞作实验材料来观察细胞的质壁分离与复原。(2020·全国卷Ⅰ，4A)(       )

(7)需要高倍显微镜下才能观察到洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离。(2019·海南卷，7C)(        )

【导练】

例1.（2022·河北卷）关于细胞膜的叙述，错误的是（　 　）

A.  细胞膜与某些细胞器膜之间存在脂质、蛋白质的交流

B.  细胞膜上多种载体蛋白协助离子跨膜运输

C.  细胞膜的流动性使膜蛋白均匀分散在脂质中

D.  细胞膜上多种蛋白质参与细胞间信息交流

例2.（2021·江苏卷）细胞可运用不同的方式跨膜转运物质，下列相关叙述错误的是（　 　）

A.  物质自由扩散进出细胞的速度既与浓度梯度有关，也与分子大小有关

B.  小肠上皮细胞摄入和运出葡萄糖与细胞质中各种溶质分子的浓度有关

C.  神经细胞膜上运入K＋的载体蛋白和运出K＋的通道蛋白都具有特异性

D.  肾小管上皮细胞通过主动运输的方式重吸收氨基酸

例3. （2020·江苏卷）如图①～⑤表示物质进、出小肠上皮细胞的几种方式，下列叙述正确的是（　 　）

A.  葡萄糖进、出小肠上皮细胞的方式不同         B.  Na＋主要以方式③运出小肠上皮细胞

C.  多肽以方式⑤进入细胞，以方式②离开细胞     D.  口服维生素D通过方式⑤被吸收

例4. （2023·南通一模）如图是植物根毛细胞从土壤中吸收铁的过程图，相关叙述正确的是（　 　）

A.  蛋白质1运输H＋消耗的ATP仅来自有氧呼吸第三个阶段

B.  蛋白质2将柠檬酸转运到细胞外属于主动运输

C.  蛋白质3催化Fe3＋还原为Fe2＋需要该细胞光反应提供NADPH

D.  根毛细胞吸收铁与细胞膜上的多种蛋白质、土壤的pH有关

【课后反思】

江苏省仪征中学2023-2024学年度第二学期高三生物学科作业

微专题《细胞的跨膜运输》导学案

研制人：罗凤芳    审核人：毛爱华

班级：__________姓名：__________学号：_______授课日期：_________

一、单选题

1．丁桂儿脐贴可利用透皮给药法（肚脐处皮肤贴敷12小时）辅助治疗小儿腹泻腹痛。如图所示，贴剂中的丁香酚经扩散最终进入胃壁细胞，刺激胃蛋白酶和胃酸分泌，具有促进消化的作用。下列相关叙述错误的是（　　）

A．丁香酚进入细胞不消耗细胞内化学反应释放的能量

B．胃壁细胞膜上协助H⁺排出的载体蛋白可降低反应的活化能

C．胃蛋白酶在细胞内合成后可通过胞吐作用进入胃液

D．此法可增加给药频率、避免儿童服药困难

2．图1表示衣藻细胞膜上存在的两种Ca²⁺运输方式。衣藻细胞内Ca²⁺浓度很低，只有水环境的万分之一到百万分之一，眼点感光可促使衣藻细胞膜上的Ca²⁺通道打开，利于衣藻运动，图2表示衣藻鞭毛(本质是蛋白质)运动与细胞内Ca²⁺浓度的关系，箭头表示衣藻的运动方向。下列有关分析错误的是（    ）

A．衣藻依赖图1中的b运输方式维持细胞内外Ca²⁺的浓度差

B．衣藻两种鞭毛对10^-9mol/L的Ca²⁺反应不同可能与其蛋白质不同有关

C．眼点感光后，衣藻细胞内Ca²⁺浓度快速上升，有利于衣藻向眼点侧移动

D．b运输方式可将胞内Ca²⁺浓度提升至10^-8mol/L，此时衣藻将向正前方移动

3．甲、乙、丙分别是三种哺乳动物的红细胞，将它们分别置于同一浓度的某水溶液中，水分子的跨膜运输示意图如图（箭头方向表示水分子的进出，箭头粗细表示单位时间内水分子出入的多少）。下列叙述正确的是（    ）

A．甲、乙、丙三种红细胞在该溶液中都能发生渗透作用，且速度相同

B．若将甲、乙、丙细胞分别置于蒸馏水中，最终均会涨破

C．在高倍显微镜可观察到进出乙细胞的水分子数相等

D．在该溶液中能够发生质壁分离现象的是细胞甲

4．细胞在受到物理或化学因素刺激后，胞吞形成多囊体，内部包含脂质、蛋白质、RNA等多种物质。多囊体可以与溶酶体融合，其中内容物被水解酶降解，也可与膜融合后释放到胞外，形成外泌体（如下图所示）。溶酶体蛋白DRAM会降低溶酶体的水解功能。下列说法正确的是（    ）

A．细胞胞吞和胞吐有利于细胞膜成分的更新          B．外泌体是由内、外两层膜包被的囊泡

C．若因某原因导致溶酶体蛋白DRAM含量减少，则该小鼠细胞的溶酶体不能和多囊体融合

D．溶酶体能合成多种水解酶，分解衰老、损伤的细胞器

5．口服药物进入小肠后常见的转运方式如下图所示。已知小肠上皮细胞间存在水溶性孔道，OATP 和P-gp 两种膜转运蛋白分别参与图中C 和D途径。下列叙述错误的是（　　）

A．药物中的亲水性小分子物质可能更容易通过细胞间途径被吸收

B．OATP 和P-gp 两种膜转运蛋白发挥作用时体现了细胞膜的选择透过性

C．当甲侧药物分子浓度低于乙侧并通过C 途径跨膜转运时，有可能需要ATP 供能

D．提高P-gp的活性可在一定程度上缓解药物吸收障碍而造成的口服药效降低

6．在线粒体内膜上，ATP合成酶利用质子泵运输H⁺形成的浓度梯度驱动ATP合成，如下图所示。研究发现海狮棕色脂肪组织的线粒体内膜上存在一种U蛋白，可将质子泵运输的H⁺直接运回线粒体基质。下列叙述正确的是（    ）

A．组成脂肪和质子泵的元素均为C、H、O、N       B．脂肪和磷脂、固醇的结构相似，均不溶于水

C．推测敲除U蛋白基因后，海狮棕色脂肪组织的线粒体内膜上合成的ATP增多

D．图中H⁺从膜间隙回流至线粒体基质的方式是主动运输

7．如图代表某种动物细胞长时间处在不同浓度的NaCl溶液中，动物细胞的体积（V）与初始体积（V₀）之比的变化曲线。据图分析下列叙述正确的是（    ）

A．当NaCl溶液浓度小于100mmol·L^-1时，细胞会因为吸水过多发生破裂

B．当NaCl溶液浓度为150mmol·L^-1时，此时细胞内外的NaCl浓度相同

C．长时间处于NaCl浓度为300mmol·L^-1溶液中，对细胞的结构和功能没有影响

D．随着外界NaCl溶液浓度的增加，该种细胞发生质壁分离的现象就越明显

8．正常酵母菌的分泌蛋白运输到细胞外的过程如下图所示。酵母菌突变体甲合成的蛋白质堆积在内质网，突变体乙合成的蛋白质堆积在高尔基体。下列有关叙述不合理的是（    ）

A．突变体甲与正常酵母菌相比内质网的体积会增大

B．囊泡运输分泌蛋白需要载体蛋白的协助且消耗能量

C．突变体乙高尔基体中积累的蛋白质由核糖体合成

D．研究囊泡定向运输的分子机制可将正常酵母菌与突变体进行基因序列比对

9．下图①~④表示小肠绒毛上皮细胞吸收和排出Ca²⁺的过程，下列相关叙述错误的是（　　）

A．过程①Ca²⁺运输和过程③Na⁺运输都不消耗能量

B．过程②和过程③的Ca²⁺运输方式都是主动运输

C．过程④Ca²⁺运输依赖膜的流动性，不消耗能量

D．小肠绒毛上皮细胞对Ca²⁺的吸收速率受某些脂质的影响

10．高密度脂蛋白（HDL）是一种主要由载脂蛋白、脂质（富含磷脂）等构成的复合微粒，如图所示。它摄取血管壁上胆固醇、甘油三酯等有害物质，将胆固醇酯化，并转运到肝脏进行分解，俗称“血管清道夫”。以下推测不合理的是（　　）

A．胆固醇参与血液中脂质的运输

B．HDL外层磷脂分子与内质网出芽形成的囊泡中磷脂分子排布方式相同

C．HDL进入肝细胞无需直接穿过磷脂双分子层，但需ATP供能

D．HDL进入肝细胞后，血液中胆固醇含量降低

二．填空题

11．蛋白质分泌是实现某些细胞间信息传递途径的重要环节。经典蛋白分泌是通过内质网—高尔基体途径进行的。这些分泌蛋白在肽链的氨基端有信号肽序列，它可以引导正在合成的多肽进入内质网，如下图1。请据图回答下列问题：

(1)细胞中的信号识别颗粒（SRP）与信号肽序列结合后，再与内质网膜上的             结合，引导蛋白质继续合成。切除信号肽时断裂的化学键是      ，切除信号肽后的肽链会在内质网腔中进行初步加工。

(2)为确定两种参与某经典分泌蛋白囊泡运输的基因的功能，科学家筛选了两种酵母菌突变体。与野生型酵母菌电镜照片相比，Secl2基因突变体（Secl2基因功能缺失）细胞中内质网特别大；Secl7基因突变体（Secl7基因功能缺失）细胞中内质网和高尔基体间积累大量的未融合小泡。据此推测，Secl2基因编码的蛋白质的功能可能是           ；Secl7基因编码的蛋白质的功能可能是                   。

(3)在真核细胞中，有少数蛋白质（如FGF-2）的分泌是通过下图2所示的途径完成的，这类分泌途径被称为非经典分泌途径，这类分泌蛋白不含有信号肽序列。下列4种分泌途径中，需要依赖生物膜的流动性来实现的是                 （填写字母代号）。

(4)已知布雷菲尔德菌素能抑制经典分泌途径，某种类型的细胞能够分泌FGF-2，为了验证FGF-2的分泌属于非经典分泌途径，请简要叙述实验思路：                                                  。

*12．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）

补充习题                                             

 一、单选题

1．血液中的胆固醇分子大多数装载在尺寸不同的载脂蛋白里，分别是尺寸较大的低密度脂蛋白和尺寸较小的高密度脂蛋白。低密度脂蛋白经常被叫作“坏”胆固醇，它的作用如图所示，可以抑制细胞内胆固醇的合成。下列说法不正确的是（    ）

A．低密度脂蛋白进入细胞内，需要细胞膜上特定的蛋白参与

B．临床实践中，低密度脂蛋白的水平与心脑血管疾病的发病呈正相关

C．血液中低密度脂蛋白含量高，有利于细胞内胆固醇的合成，导致高胆固醇血症

D．科学家可以通过用放射性同位素标记低密度脂蛋白来研究受体蛋白的形成途径

2．CLCa蛋白是位于液泡膜上的转运蛋白。液泡借助该蛋白逆浓度梯度吸收2个的同时向外排出1个。野生型植株CLCa蛋白中一个谷氨酸发生突变后会转化为的通道蛋白（如图）。下列叙述错误的是（　　）

注：箭头粗细表示量的多少

A．野生型植株CLCa蛋白运输时需要消耗的电化学势能

B．突变导致CLCa蛋白的空间结构发生改变，从而影响其功能

C．突变型CLCa蛋白双向运输更有利于调节植物细胞的渗透压

D．根部特异性表达突变型CLCa蛋白可能会提高植株对氮素的利用率

3．图1为U型渗透装置，两侧分别盛有质量分数为10%的蔗糖溶液和质量分数为10%的葡萄糖溶液，初始状态时两侧液面等高；图2为密闭装置，中间是可移动的半透膜。两装置的半透膜只允许水分子通过。下列分析错误的是（　　）

A．图1中半透膜两侧均存在水分子的移动，但是两侧水分子的移动速率不同

B．若在液面稳定后，从图1的U型管右侧吸出高出的溶液，液面会升高达到新的平衡

C．初始时，若在图1装置的左侧加入蔗糖酶，两侧溶质分子数相等，液面高度肯定不变

D．图2中由于半透膜两侧水分子的移动速率不同，水分子向右移动的多，半透膜向左移动

4．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

5．普通水稻移植到盐碱地，根细胞间H减少，抑制依赖H⁺梯度的Na⁺外排，导致根细胞Na⁺大量积累，影响细胞中酶的活性。海水稻通过调节相关物质运输，使细胞间pH小于7，促进Na⁺外排，维持细胞正常代谢。下列叙述错误的是（    ）

A．海水稻对H⁺和Na⁺的运输体现了细胞膜的选择透过性

B．海水稻根细胞膜上有向内运输H⁺和向外运输Na⁺的转运蛋白

C．海水稻通过主动运输将H⁺运出细胞，以维持细胞间的pH

D．海水稻通过协助扩散将Na⁺运出细胞，以降低细胞中Na⁺浓度

6．ABC转运蛋白是一类跨膜转运蛋白，参与细胞吸收多种营养物质，每一种ABC转运蛋白对物质运输具有特异性。ABC转运蛋白的结构及转运过程如图1所示，下列有关叙述正确的是（    ）

A．若有氧呼吸受阻，ABC转运蛋白完成转运过程的速率会受到影响

B．ABC转运蛋白可协助葡萄糖顺浓度梯度进入细胞

C．Cl^-和氨基酸依赖同一种ABC转运蛋白跨膜运输     D．ABC转运蛋白可提高水分子的跨膜运输速度

7．当血糖浓度升高到一定程度时，会使胰岛 B细胞的活动增强，其调节过程如图所示。下列相关叙述错误的是（    ）

A．葡萄糖以协助扩散的方式进入胰岛 B 细胞中     B．细胞呼吸将葡萄糖中的化学能贮存在ATP 中

C．K⁺通道蛋白的磷酸化能促进 K⁺的外流过程        D．Ca²⁺|内流促使细胞通过胞吐的方式释放胰岛素

8．协同运输是物质跨膜运输的一种方式。如图所示，Na⁺进入细胞所需动力来自于膜两侧的浓度差， 葡萄糖进入细胞是在膜两侧Na⁺浓度梯度驱动下进行的，而细胞内的 Na⁺则由另一种载体蛋白运到膜外。 下列有关叙述正确的是（    ）

A．同时与 Na⁺和葡萄糖结合的载体蛋白不有特异性         B．图中Na⁺跨膜运输的方式相同

C．图中葡萄糖跨膜运输是不消耗能量的协助扩散

D．图中的协同运输是Na ⁺顺浓度协助扩散驱动葡萄糖主动运输

9．内共生学说认为线粒体、叶绿体极有可能是由真核生物吞噬蓝细菌形成的，内质网和高尔基体是真核细胞适应环境逐渐进化出来的，而溶酶体测是由高尔基体演化而来的，下图是细胞中溶酶体的形成过程，分析下列有关说法错误的是（　　）

A．溶酶体酶的糖链在内质网中形成，M6P标志的形成在高尔基体中

B．溶酶体酶的合成过程与分泌蛋白合成过程经历的细胞器种类一致

C．错误运往细胞外的溶酶体酶能通过M6P受体众导的胞吞作用回收到前溶酶体中

D．M6P受体与溶酶体分离后，其去向由囊泡包裹着运往细胞膜，成为细胞膜蛋白

10．透析袋是一种半透膜，水、葡萄糖等小分子和离子可以通过，而蔗糖、淀粉、蛋白质等则无法通过。某实验小组搭建了如图所示的实验装置验证上述结论。A是袋内溶液，烧杯中B是蒸馏水。下列现象会出现的是（    ）

A．若A是蛋白质溶液，B中加入双缩脲试剂可发生紫色反应

B．若A是淀粉溶液，B中加入碘-碘化钾溶液，则A不变蓝

C．若A是葡萄糖溶液，则透析袋的体积会先增大后减小

D．若A是质量分数为10%蔗糖溶液，B中加入质量分数为10%葡萄糖溶液，则透析袋体积不变

二、多选题

11．用物质的量浓度为2mol·L^-1的乙二醇溶液和2 mol·L^-1的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞，观察细胞的质壁分离现象，得到其原生质体体积变化情况如图所示。下列叙述正确的是（　　）

A．开始时植物细胞的细胞液浓度小于两种外界溶液的浓度

B．120s以内，植物细胞不断失水，吸水能力逐渐减弱

C．BD段处于蔗糖溶液中的植物细胞其细胞壁与原生质层之间充满了蔗糖溶液

D．处于乙二醇溶液中时，A点与C点的细胞液浓度相等

12．细胞内Ca^2＋与多种生理活动密切相关，而线粒体在细胞钙稳态调节中居核心地位，其参与的部分Ca^2＋运输过程如图所示。下列有关叙述正确的是（    ）

注：转运蛋白NCLX是Na^＋/Ca^2＋交换体，即从线粒体运出1个Ca^2＋的同时，运入3～4个Na^＋；MCU为Ca^2＋通道蛋白。

A．人体内钙元素只能以离子形式存在，钙稳态可保障肌肉的正常功能

B．MCU转移Ca^2＋至线粒体时，其构象不发生改变，且不需要消耗ATP

C．线粒体基质中的Ca^2＋通过NCLX进入细胞质基质的方式为主动运输

D．NCLX还可调节线粒体内的电位，其功能异常可能导致线粒体的结构与功能障碍

三．填空题

13．人体缺乏尿酸氧化酶，导致体内嘌呤分解代谢的终产物是尿酸（存在形式为尿酸盐）。尿酸盐经肾小球滤过后，部分被肾小管细胞膜上具有尿酸盐转运功能的蛋白URAT1和GLUT9重吸收，最终回到血液。尿酸盐重吸收过量会导致高尿酸血症。蛋白URAT1和GLUT9重吸收尿酸盐的过程如下图所示，请回答下列问题。

(1)与分泌蛋白相似，URAT1和GLUT9在细胞内的合成、加工和转运过程需要       及线粒体等细胞器共同参与。肾小管上皮细胞通过两种蛋白质重吸收尿酸盐，体现了细胞膜具有       的功能特性。

(2)URAT1分布于肾小管细胞刷状缘，该结构有利于尿酸盐的重吸收，原因是肾小管细胞刷状缘形成很多突起，从而       吸收面积。原尿中还有许多物质也需借助载体蛋白通过肾小管的细胞膜，这类跨膜运输的具体方式有       。

(3)非布司他片是目前治疗高尿酸血症的常用临床药物。为研究传统中药药方清补通络方对血清中尿酸盐的含量及URAT1和GLUT9的影响，进行了以下实验。下表为研究的主要过程，请完善相关实验步骤。

材料和试剂：生理状况相同的正常大鼠（有尿酸氧化酶）若干只、尿酸氧化酶抑制剂（抑制尿酸氧化酶作用）、清补通络汤剂、生理盐水等。（要求与说明：给药方式为灌服，相关指标的具体检测方法不作要求）