《2025年金版教程高考科学复习解决方案生物创新版》

[例 4] (2021·山东等级考)液泡是植物细胞中储存${Ca^{2+}}$的主要细胞器，液泡膜上的${H^{+}}$焦磷酸酶可利用水解无机焦磷酸释放的能量跨膜运输${H^{+}}$，建立液泡膜两侧的${H^{+}}$浓度梯度。该浓度梯度驱动${H^{+}}$通过液泡膜上的载体蛋白$CAX$完成跨膜运输，从而使${Ca^{2+}}$以与${H^{+}}$相反的方向同时通过$CAX$进行进入液泡并储存。下列说法错误的是(A)

A.${Ca^{2+}}$通过$CAX$的跨膜运输方式属于协助扩散
B.${Ca^{2+}}$通过$CAX$的运输有利于植物细胞保持坚挺
C.加入${H^{+}}$焦磷酸酶抑制剂，${Ca^{2+}}$通过$CAX$的运输速率变慢
D.${H^{+}}$从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式属于主动运输

答案： [例4] A [由题干信息可知，H⁺通过液泡膜上的载体蛋白CAX完成跨膜运输进入细胞质基质是由浓度梯度驱动的，为协助扩散，而Ca²⁺通过CAX进入液泡并储存的方式为主动运输，所需要的能量由H⁺顺浓度梯度产生的势能提供，A错误；Ca²⁺通过CAX的运输进入液泡增加细胞液的浓度，有利于植物细胞保持坚挺，B正确；加入H⁺焦磷酸酶抑制剂，则液泡中的H⁺浓度降低，液泡膜两侧的H⁺浓度梯度差减小，为Ca²⁺通过CAX的运输提供的能量减少，C正确；H⁺从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式需要水解无机焦磷酸释放的能量来提供，为主动运输，D正确。]

[例 5] （2025·北京市期末考试）硒是人和动物必需的微量元素，在自然界中常以有毒性的亚硒酸盐${(SeO^{2-}_{3})}$等形式存在，某些微生物能将${SeO^{2-}_{3}}$还原为低毒性的单质硒。
(1)${SeO^{2-}_{3}}$无法自由通过细胞膜，需要借助膜上的转运蛋白进出细胞。
（2）科研人员选用细菌$H$作为实验材料对硒的跨膜运输进行研究，实验设计及结果见下表：


比较Ⅲ组和Ⅰ组，推测${SeO^{2-}_{3}}$主要以协助扩散方式进入细菌$H$。Ⅰ组和Ⅳ组结果表明SO₃²⁻对SeO₃²⁻的跨膜运输具有抑制作用。
（3）为验证水通道蛋白$A$在细菌$H$吸收${SeO^{2-}_{3}}$过程中的功能，科学家对$A$基因进行改造，得到下图所示结果，推测$A$蛋白在细菌$H$吸收${SeO^{2-}_{3}}$中起着关键作用。作出此推测的依据是：________。

（4）综合上述实验结果，你认为研究细菌的硒跨膜运输可能有何应用：________（答出一点即可）。

答案： [例5] 答案：
(1)转运蛋白
(2)协助扩散 SO₃²⁻对SeO₃²⁻的跨膜运输具有抑制作用
(3)A基因突变的细菌H(菌株2)的SeO₃²⁻吸收速率显著低于正常的细菌H(菌株1)；转入正常A基因的细菌H突变体(菌株3)完全恢复SeO₃²⁻吸收能力(高于菌株2，与菌株1接近)
(4)实现高硒环境的生物修复(环境硒污染的处理)；实现硒元素回收利用；提高细菌对硒的吸收和生物转化能力(合理即可) 解析：
(2)Ⅲ是将部分I组细菌放入含2,4－DNP(细胞呼吸抑制剂)的液体培养基中，与I相比，SeO₃²⁻的吸收速率没有明显降低，说明SeO₃²⁻的吸收速率受能量的影响不大，推测SeO₃²⁻主要以协助扩散方式进入细菌H，而将部分I组细菌放入含亚硫酸盐(SO₃²⁻)的液体培养基中(Ⅳ)，SeO₃²⁻的吸收速率明显降低，说明SO₃²⁻对SeO₃²⁻的跨膜运输具有抑制作用。

[例 6] （2022·海南，16）细胞膜上存在的多种蛋白质参与细胞的生命活动。回答下列问题。
（1）细胞膜上不同的通道蛋白、载体蛋白等膜蛋白，对不同物质的跨膜运输起着决定性作用，这些膜蛋白能够体现出细胞膜具有的功能特性是________。
(2)细胞膜上的水通道蛋白是水分子进出细胞的重要通道，水分子借助水通道蛋白进出细胞的方式属于协助扩散。
（3）细胞膜上的${H^{+}-ATP}$酶是一种转运${H^{+}}$的载体蛋白，能催化$ATP$水解，利用$ATP$水解释放的能量将${H^{+}}$泵出细胞，导致细胞外的$pH$________；此过程中，${H^{+}-ATP}$酶作为载体蛋白在转运${H^{+}}$时发生的变化是________。
（4）细胞膜上的受体通常是蛋白质。人体胰岛$B$细胞分泌的胰岛素与靶细胞膜上的受体结合时，会引起靶细胞产生相应的生理变化，这一过程体现的细胞膜的功能是________。
（5）植物根细胞借助细胞膜上的转运蛋白逆浓度梯度吸收磷酸盐，不同温度下吸收速率的变化趋势如图。与$25^{\circ}C$相比，$4^{\circ}C$条件下磷酸盐吸收速率低的主要原因是________。

答案： [例6] 答案：
(1)选择透过性
(2)协助扩散
(3)下降 自身构象发生改变(或空间结构发生改变)
(4)进行细胞间的信息交流
(5)呼吸酶的活性降低，主动运输能利用的能量减少 解析：
(2)水分子借助细胞膜上的水通道蛋白进出细胞，这种借助膜上转运蛋白顺浓度梯度进出细胞的物质扩散方式称为协助扩散。
(3)细胞膜上的H⁺－ATP酶能利用ATP水解释放的能量将H⁺泵出细胞，导致细胞外的H⁺增多，pH下降；载体蛋白在每次转运物质时都会发生自身构象的改变。
(4)胰岛B细胞分泌的胰岛素，随血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞，引起靶细胞产生相应的生理变化，该过程体现了细胞膜具有进行细胞间信息交流的功能。
(5)根细胞吸收磷酸盐的方式为主动运输，影响其运输速率的因素有载体蛋白的数量及能量的供应等，4℃条件下，呼吸酶的活性降低，细胞呼吸供能减少，是使磷酸盐吸收速率下降的主要原因。