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第4章　細胞的物質輸入和輸出
微專題突破二　物質進出細胞方式的判斷
?根據題目中的描述進行判斷
1．關于濃度大小關系的相關描述。
2．關于是否需要提供能量及是否需要轉運蛋白協助的相關描述。
3．關于物質的化學本質和分子特點的相關描述。
(1)水、氣體分子、脂溶性小分子等可通過自由擴散的方式穿過生物膜。
(2)大部分水進出細胞、葡萄糖進入紅細胞、離子穿過通道蛋白等運輸過程為協助擴散。
(3)大多數情況下無機鹽、氨基酸、核苷酸、葡萄糖等的吸收方式為主動運輸。
(4)大分子物質進出細胞一般通過胞吞、胞吐的形式。但發生胞吞、胞吐現象時，運輸的物質不一定是大分子物質，如許多神經遞質為小分子物質，仍然通過胞吐的形式進行釋放，以在短時間內達到大量釋放的效果。
4．關于達到平衡時的濃度差相關描述。
若達到平衡時細胞內外仍存在濃度差，則是主動運輸，因為自由擴散和協助擴散達到平衡時，細胞內外濃度相等。
1．液泡是植物細胞中儲存Ca2＋的主要細胞器。液泡膜上的H＋焦磷酸酶可利用水解無機焦磷酸釋放的能量跨膜運輸H＋，建立液泡膜兩側的H＋濃度梯度。該濃度梯度驅動H＋通過液泡膜上的載體蛋白CAX完成跨膜運輸，從而使Ca2＋以與H＋相反的方向同時通過CAX進入液泡并儲存。下列說法錯誤的是(　　)
A．Ca2＋通過CAX的跨膜運輸方式屬于協助擴散
B．Ca2＋通過CAX的運輸有利于植物細胞保持堅挺
C．加入H＋焦磷酸酶抑制劑，Ca2＋通過CAX的運輸速率變慢
D．H＋從細胞質基質轉運到液泡的跨膜運輸方式屬于主動運輸
【解析】　根據題意可知，整個運輸過程中，首先H＋通過主動運輸從細胞質基質進入液泡，從而建立液泡膜兩側的H＋濃度梯度，然后　H＋順濃度梯度通過載體蛋白CAX經協助擴散運出液泡，同時H＋濃度梯度驅動Ca2＋通過主動運輸進入液泡，該過程屬于反向協同運輸，A錯誤，D正確；Ca2＋通過CAX運輸進入液泡后，增大了細胞液的滲透壓，有利于植物細胞從外界吸水，使植物細胞保持堅挺，B正確；加入H＋焦磷酸酶抑制劑后，用于H＋主動運輸的能量減少，液泡膜兩側的H＋濃度梯度不易建立，而Ca2＋通過CAX運輸進入液泡需要H＋濃度梯度來驅動，故加入H＋焦磷酸酶抑制劑后，Ca2＋通過CAX的運輸速率變慢，C正確。故選A。
?根據模型進行判斷
1．常見物理模型
(1)根據細胞膜兩側是否有糖蛋白判斷細胞內外，進而判斷物質的吸收和外排。如甲圖中可根據糖蛋白的位置判斷：上方為細胞外，下方為細胞內，進而可知abcd為物質吸收，e為物質外排。
(2)注意物質是穿膜方式還是膜泡運輸方式：甲圖中均為穿膜運輸(直接穿過磷脂雙分子層為自由擴散、通過轉運蛋白穿過生物膜且不消耗能量為協助擴散、通過轉運蛋白穿過生物膜且消耗能量為主動運輸)，乙圖為膜泡運輸(進入細胞為胞吞、排出細胞為胞吐)。
(3)代表分子的圖形多少可表示濃度的大小關系：如甲圖中d運輸過程，相應物質的圖形上側四個、下側兩個，代表該過程順濃度梯度進行運輸，為協助擴散。
2．常見數學模型
(1)圖A中物質的運輸速率與細胞外的濃度成正比例的關系，說明該物質的運輸速率主要取決于膜內外物質濃度梯度的大小，不受轉運蛋白數量的限制，因此為自由擴散。
(2)圖B中物質的運輸速率在一定范圍內取決于膜內外物質濃度梯度的大小，但是當物質濃度超過一定范圍后，物質運輸的速率不再增大，可能是受到轉運蛋白數量的限制。綜上所述，該物質的運輸為被動運輸且需要轉運蛋白，為協助擴散。
(3)圖C中物質的運輸速率與細胞的能量供應無關，說明該物質的運輸方式為被動運輸，可能是自由擴散，也可能是協助擴散。
【特別提醒】　主動運輸的能量提供有兩種常見類型①直接型：直接消耗ATP的主動運輸，通常相應轉運蛋白同時具有ATP水解酶的功能。②間接型：利用膜兩側其他物質的濃度梯度提供的化學勢能。
A．a點時影響離子吸收速率的主要因素是能量
B．b點時離子吸收速率不再增大是因為載體的數量有限
C．c點時影響離子吸收速率的主要因素是底物濃度
D．d點時離子吸收速率不再增大是因為底物濃度太高，細胞發生質壁分離
?物質跨膜運輸方式的實驗探究
1．實驗原理
根據主動運輸和被動運輸對能量和轉運蛋白的需求，確定實驗的自變量。
2．實驗方法
(1)探究是主動運輸還是被動運輸的方法
(2)探究是自由擴散還是協助擴散的方法
3．主動運輸是一種重要的跨膜運輸方式，體現了生命活動的“主動性”。為探究主動運輸的特點，科研人員利用下圖裝置進行實驗，其中HgCl2是一種可以影響ATP(直接供能物質)水解的新陳代謝抑制劑。請分析回答：
(1)本實驗的名稱是__________________________________________ ____________________________。
　　　　　　　　探究HgCl2溶液和細胞成熟程度對細胞主動運輸(吸收磷酸鹽)的影響
(2)實驗得到如圖所示的結果。
①根據實驗結果，科研人員在實驗前后需測定__________________　_____。
②比較乙組和甲組結果，得出的結論是________________________　_______________。
③與甲組相比，丙組吸收磷酸鹽較少的原因可能是______________ _____________________________。
溶液中磷酸鹽的濃
度
細胞主動運輸吸收磷酸鹽
需要消耗能量
幼嫩組織供能
少，幼嫩組織細胞膜上載體少
【解析】　(1)通過對比可知，甲與乙、丙與丁之間的自變量為是否添加HgCl2溶液，甲與丙、乙與丁之間的自變量為細胞成熟程度，因此實驗目的為探究HgCl2溶液和細胞成熟程度對細胞主動運輸(吸收磷酸鹽)的影響。(2)根據數學模型可知，需要計算實驗前后溶液中磷酸鹽濃度差，所以實驗前后需測定溶液中磷酸鹽的濃度；乙組添加HgCl2溶液，ATP為主動運輸供能受阻，對磷酸鹽的吸收明顯減少，這說明細胞吸收磷酸鹽需要消耗能量；與甲組相比，丙組為幼嫩組織，細胞膜表面的轉運蛋白較成熟組織少，且產生的能量也較少，因此主動運輸比甲組弱。

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