陳惠琴 謝麗開

細(xì)胞是一個開放的最基本的生命系統(tǒng)，時刻與環(huán)境進行著物質(zhì)交換。"物質(zhì)出入細(xì)胞的方式"是高考的高頻考點之一，考查角度多集中在物質(zhì)的跨膜運輸，當(dāng)考題情景涉及膜結(jié)構(gòu)綜合考查控制物質(zhì)進出、能量轉(zhuǎn)換和信息交流等功能時，問題變得較為復(fù)雜，往往會成為考生作答的難點。在備考復(fù)習(xí)過程中，讀透教材準(zhǔn)確理解相關(guān)概念，梳理概念之間的聯(lián)系構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)，分析典型高考例題領(lǐng)會解題思路和技巧，歸納考查角度并適度訓(xùn)練，才能真正做到夯實基礎(chǔ)并突破疑難，真正地提升應(yīng)考的能力和效率。

一、典型高考試題評析

【例1】（2020·江蘇高考，5）如圖1所示中①-⑤表示物質(zhì)進出小腸上皮細(xì)胞的幾種方式，下列敘述正確的是

A. 葡萄糖進、出小腸上皮細(xì)胞方式不同

B. Na+主要以方式③運出小腸上皮細(xì)胞

C. 多肽以方式⑤進入細(xì)胞，以方式②離開細(xì)胞

D. 口服維生素D通過方式⑤被吸收

試題評析：本題考查5種常見物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞?，考查考生的理解能力和獲取信息的能力。細(xì)胞通過方式①吸收Na+ 和葡萄糖，雖然二者共用同一載體蛋白，實質(zhì)為兩種不同的運輸方式，Na+ 進入細(xì)胞是順濃度梯度，屬于協(xié)助擴散，葡萄糖進入細(xì)胞是逆濃度梯度，能量來自細(xì)胞內(nèi)外Na+ 濃度差的勢能，屬于主動運輸。而葡萄糖運出小腸上皮細(xì)胞是通過方式③，順濃度梯度，借助載體蛋白，屬于協(xié)助擴散，故A正確。Na+ 主要以方式②利用Na+ -K+ 泵主動運輸運出小腸上皮細(xì)胞，而方式③是協(xié)助擴散，故B錯誤。多肽是大分子物質(zhì)，以方式⑤即胞吞的方式進入細(xì)胞內(nèi)，不能以方式②主動運輸運出細(xì)胞，故C錯誤。維生素D屬于脂溶性小分子物質(zhì)，通過方式④即以自由擴散方式被吸收，故D錯誤。

解題方法啟示：本題是細(xì)胞膜控制物質(zhì)進出方式的典型題。此類題目解題的關(guān)鍵在于正確讀取圖中的信息，并打破慣性思維排除干擾項。本題的干擾點在A選項。因為在方式①中葡萄糖的吸收是逆濃度梯度的，但圖中有別于典型的主動運輸方式⑤并沒有標(biāo)明ATP的供給，慣性思維可能會讓考生難以判斷此時逆濃度梯度運輸?shù)哪芰肯?，而只有把它與Na+ 的吸收共用同一蛋白載體聯(lián)系起來，聯(lián)系離子的濃度差存在勢能才能排除干擾。由此，對于主動運輸?shù)哪芰縼碓次覀儜?yīng)該有所拓展，即其能量來源除了ATP水解反應(yīng)釋放的化學(xué)能外，還包括物質(zhì)濃度差所產(chǎn)生的勢能等，而且需要進一步強化概念：凡逆濃度梯度運輸，需要消耗能量，屬主動運輸，凡順濃度梯度運輸為被動運輸，不消耗細(xì)胞化學(xué)反應(yīng)釋放的化學(xué)能。

參考答案：A

【例2】（2014·北京高考3）比較生物膜和人工雙層磷脂膜對多種物質(zhì)的通透性，結(jié)果如圖2所示。據(jù)此不能得出的推論是

A. 生物膜上存在著協(xié)助H2O通過的物質(zhì)

B. 生物膜對K+、Na+、Cl-的通透具有選擇性

C. 離子以協(xié)助擴散方式通過人工膜

D. 分子的大小影響其通過人工膜的擴散速率

試題評析：本題以坐標(biāo)圖呈現(xiàn)數(shù)據(jù)創(chuàng)設(shè)情境考查對物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞降谋举|(zhì)認(rèn)識，涉及兩種膜結(jié)構(gòu)及多種物質(zhì)通透性數(shù)據(jù)的比較分析來作出推論，考查理解能力、獲取信息的能力、綜合能力，難度較大。讀圖可知，CO2、O2和甘油的運輸速度在生物膜和人工雙層磷脂膜上是相同的，可推論：這三種物質(zhì)的運輸與二者共有的磷脂雙分子層密切相關(guān)，為自由擴散，而這三種物質(zhì)運輸速度有差異，從而推論出分子的大小的差異影響所致，故D推論正確。讀圖可知，H2O在生物膜上的通透性要大于在人工膜上的速度，可推論在生物膜上有協(xié)助H2O運輸?shù)奈镔|(zhì)，實質(zhì)水通道蛋白的存在導(dǎo)致水的跨膜方式還有協(xié)助擴散，故A推論可得出;K+、Na+、Cl- 的在生物膜上的通透性有差異，生物膜對這些離子具有選擇性，故B推論正確;因為人工膜沒有載體蛋白，離子不能以協(xié)助擴散方式通過人工膜，故C推論不能得出。

參考答案：C

【例3】（2020·天津高考第14節(jié)選）神經(jīng)細(xì)胞間的突觸聯(lián)系往往非常復(fù)雜。圖3為大鼠視網(wǎng)膜局部神經(jīng)細(xì)胞間的突觸示意圖。據(jù)圖回答：

（1）當(dāng)BC末梢有神經(jīng)沖動傳來時，甲膜內(nèi)的_______釋放谷氨酸，與乙膜上的谷氨酸受體結(jié)合，使GC興奮，誘導(dǎo)其釋放內(nèi)源大麻素，內(nèi)源性大麻素和甲膜上的大麻素受體結(jié)合，抑制Ca2+通道開放，使BC釋放的谷氨酸__________（增加/減少）最終導(dǎo)致GC興奮性降低。

（2）GC釋放的內(nèi)源性大麻素還能與丙膜上的大麻素受體結(jié)合，抑制AC中甘氨酸的釋放，使甲膜上的甘氨酸受體活化程度________（升高/降低），進而導(dǎo)致Ca2+通道失去部分活性。AC與BC間突觸的前膜為_____膜。

（3）上述為______調(diào)節(jié)機制，保證了神經(jīng)調(diào)節(jié)的精準(zhǔn)性。該調(diào)節(jié)過程與細(xì)胞膜________兩種功能密切相關(guān)。

試題評析：本題以大鼠視網(wǎng)膜局部神經(jīng)細(xì)胞間的突觸聯(lián)系為背景創(chuàng)設(shè)情境，在新情境中考查考生對物質(zhì)的跨膜運輸、細(xì)胞膜的功能、負(fù)反饋調(diào)節(jié)機制等知識的理解應(yīng)用水平，考查考生的理解能力、獲取信息的能力、綜合能力。第（1）小題，當(dāng)BC末梢有神經(jīng)沖動傳來時，甲膜通過胞吐方式釋放谷氨酸增加，包裹谷氨酸的小囊泡是突觸小泡;讀圖可知，Ca2+ 可促進突觸小泡釋放谷氨酸，而谷氨酸與乙膜的受體結(jié)合促進了大麻素釋放增加，大麻素與甲膜的受體結(jié)合后，抑制了Ca2+ 通道開放，BC吸收Ca2+ 減少，因而谷氨酸的釋放減少。從谷氨酸釋放增加到釋放減少，形成了一條調(diào)節(jié)環(huán)路，很顯然，這是一種負(fù)反饋調(diào)節(jié)，這種機制的意義是保證了神經(jīng)調(diào)節(jié)的精準(zhǔn)性。第（2）小題，當(dāng)BC末梢有神經(jīng)沖動傳來時，GC釋放的內(nèi)源性大麻素還能與丙膜上的大麻素受體結(jié)合后，抑制了丙膜甘氨酸的釋放，致使甲膜上的甘氨酸受體活化程度降低，顯然，這里也存在從谷氨酸釋放增加到釋放減少的調(diào)節(jié)環(huán)路，也是一種負(fù)反饋調(diào)節(jié)。對于丙膜和甲膜而言，丙膜釋放神經(jīng)遞質(zhì)甘氨酸，甲膜有甘氨酸的受體，所以丙膜為突觸前膜。第（3）小題，在前兩個小題的基礎(chǔ)上進行綜合，總結(jié)出細(xì)胞膜的兩個功能。

解題啟示：本題解題的關(guān)鍵從圖中獲取信息，圖中的信息錯綜復(fù)雜且互為因果，要抓住突觸結(jié)構(gòu)的本質(zhì)特征，即前膜釋放神經(jīng)遞質(zhì)，后膜具有特異性的受體;要掌握負(fù)反饋調(diào)節(jié)本質(zhì)特征，在一個系統(tǒng)中，系統(tǒng)本身工作的效果，反過來又作為信息調(diào)節(jié)該系統(tǒng)的工作。

參考答案：（1）突觸小泡 減少（2）降低丙（3）負(fù)反饋 控制物質(zhì)的進出、進行細(xì)胞間的信息交流

【例4】（2014·江蘇高考27）生物膜系統(tǒng)在細(xì)胞的生命活動中發(fā)揮著極其重要的作用。圖4-5表示2種生物膜結(jié)構(gòu)及其所發(fā)生的部分生理過程。請回答下列問題：

（1）圖4表示的生理過程是________，其主要的生理意義在于______________。

（2）圖5中ATP參與的主要生理過程是__________。

（3）葉肉細(xì)胞與人體肝臟細(xì)胞都具有圖 _______（填圖序號）中的膜結(jié)構(gòu)。

（4）圖4-6中生物膜的功能不同，從生物膜的組成成分分析，其主要原因是___________。

（5）圖6中存在3種信號分子，但只有1種信號分子能與其受體蛋白結(jié)合，這說明_________;若與受體蛋白結(jié)合的是促甲狀腺激素釋放激素，那么靶器官是___________。

（6）圖4-6說明生物膜具有的功能有________________________________________________________（寫出3項）。

試題分析：本題以葉綠體類囊體膜、線粒體內(nèi)膜、細(xì)胞膜的亞顯微鏡結(jié)構(gòu)及其發(fā)生的生理功能為背景創(chuàng)設(shè)情境，考查考生的光合作用、呼吸作用、細(xì)胞識別作用等知識的理解和應(yīng)用，考查理解能力、獲取信息能力和綜合能力。

第（1）小題，圖4發(fā)生了2H++1/2O2→H2O，并產(chǎn)生了ATP，可知發(fā)生在線粒體內(nèi)膜的有氧呼吸第三階段，合成的ATP為生命活動供能;

第（2）小題，圖5表示色素吸收光能合成ATP的光合作用的光反應(yīng)階段，合成的ATP參與暗反應(yīng)中的CO2的還原。

第（3）小題，光合作用是葉肉細(xì)胞特有的，有氧呼吸第三階段和生物膜的信息傳遞是葉肉細(xì)胞和人體肝臟細(xì)胞共有的，所以葉肉細(xì)胞與肝細(xì)胞都有的膜結(jié)構(gòu)是圖4、5。

第（4）小題，生物膜主要由蛋白質(zhì)和磷脂組成，而生物膜主要的功能活動由蛋白質(zhì)來參與完成，所以生物膜功能不同是含有的蛋白質(zhì)不同。

第（5）小題，一種受體只能與特定的信號分子相結(jié)合，說明了受體蛋白具有特異性，促甲狀腺激素釋放激素作用的靶器官為垂體。

第（6）小題，通過圖4、圖5可看出生物膜具有跨膜運輸功能和能量轉(zhuǎn)換功能，圖6可以看出生物膜具有信息交流功能。

解題啟示：本題是物質(zhì)跨膜運輸?shù)哪芰哭D(zhuǎn)換功能的典型題。生物膜的基本結(jié)構(gòu)是基本相同的，但生理功能有不同，本題的解題的關(guān)鍵是根據(jù)圖中的關(guān)鍵信息來判斷生物膜的結(jié)構(gòu)及其生理功能。無論是光合作用還是呼吸作用都涉及到了H+ 的跨膜運輸，涉及了兩類膜蛋白的協(xié)助，包括H+ 質(zhì)子泵和ATP合成酶，理解這一點，有助于理解跨膜運輸?shù)哪芰哭D(zhuǎn)換功能。

參考答案：（1）有氧呼吸第三階段 為生命活動供能 （2）暗反應(yīng)（3）4、6（4）含有的蛋白質(zhì)不同（5）受體蛋白具有特異性垂體（6）跨膜運輸、能量轉(zhuǎn)換信息交流等。

從上述高考典型試題分析來看，在新情境中考查知識和關(guān)鍵能力，重視考查基礎(chǔ)知識，呈現(xiàn)一定的綜合性、創(chuàng)新性，能力素養(yǎng)立意是今后命題的總趨勢?？缒み\輸?shù)奈镔|(zhì)種類繁多，不同物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞揭灿兴煌?，同一種物質(zhì)進出細(xì)胞的方式也可能不同。在這個版塊的復(fù)習(xí)備考過程中，應(yīng)該立足于夯實基礎(chǔ)，循序漸進突破難點和疑點，逐步提高生物學(xué)科素養(yǎng)。針對物質(zhì)跨膜運輸命題特點，多運用圖表法和比較法較為合適，需要綜合生物膜結(jié)構(gòu)、滲透壓的調(diào)節(jié)、神經(jīng)信息傳遞、生物膜上的能量轉(zhuǎn)換等內(nèi)容，下面提出從不同層面或不同角度展開全面系統(tǒng)的復(fù)習(xí)策略來突破。

二、難點突破復(fù)習(xí)策略

（一）讀透教材，比較歸納幾種物質(zhì)跨膜運輸方式的概念和特點并舉例（見圖7）

理解掌握幾個重要的觀點：

1. 細(xì)胞膜的功能特點是什么？有何意義？細(xì)胞膜的功能特點選擇透過性。保證了細(xì)胞內(nèi)相對穩(wěn)定的微環(huán)境。

2. 自由擴散和協(xié)助擴散統(tǒng)稱為被動運輸。被動運輸能否體現(xiàn)細(xì)胞膜的選擇透過性？依據(jù)是什么？被動運輸能體現(xiàn)細(xì)胞膜的選擇透過性，因為協(xié)助擴散需要轉(zhuǎn)運蛋白，轉(zhuǎn)運蛋白的種類和數(shù)量表現(xiàn)出細(xì)胞膜的選擇透過性;自由擴散中也會受到物質(zhì)的大小和性質(zhì)的影響，表現(xiàn)出選擇透過性。

3. 主動運輸?shù)囊饬x是什么？保證活細(xì)胞能夠按照生命活動的需要，主動選擇吸收所需要的營養(yǎng)物質(zhì)，排出代謝廢物和對細(xì)胞有害的物質(zhì)。

4. 核膜是雙層膜，核內(nèi)外的物質(zhì)交換是如何進行的？核膜上有核孔，核孔具有選擇性，與物質(zhì)的分子大小無關(guān)，小分子一般不通過核孔運輸，核內(nèi)的DNA不能進入細(xì)胞質(zhì)。mRNA只能通過核孔進入細(xì)胞質(zhì)，而氨基酸、葡萄糖、離子和小分子等可通過核膜進出細(xì)胞核。

（二）圖文轉(zhuǎn)換，辨析圖中跨膜運輸?shù)姆绞讲⒈容^分析其影響因素。

（1）內(nèi)在影響因素。

物質(zhì)跨膜運輸與膜的流動性和選擇透過性有關(guān)，選擇透過性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是膜上載體蛋白的種類和數(shù)量。

（2）外在影響因素（見表1）。

比較總結(jié)影響物質(zhì)跨膜運輸速率的因素：

1. 自由擴散：主要受細(xì)胞膜內(nèi)外物質(zhì)的濃度差和溫度影響，不受O2濃度變化影響。

2. 協(xié)助擴散：主要受細(xì)胞膜內(nèi)外物質(zhì)的濃度差和溫度影響，不受O2濃度影響。受細(xì)胞膜上轉(zhuǎn)運蛋白的數(shù)量和種類影響，有載體飽和現(xiàn)象。

3. 主動運輸：凡能影響細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生能量的因素，都能影響主動運輸，如氧氣濃度、溫度等。載體蛋白有特異性，載體蛋白有飽和現(xiàn)象。

（三）突破難點，歸納幾種?？嫉哪さ鞍准捌渑c跨膜運輸方式的關(guān)系

1. 生物膜不只是有物質(zhì)轉(zhuǎn)運的功能，還有信息傳遞和能量轉(zhuǎn)換的功能。所以膜蛋白的種類也比較多。運用圖解幫助記憶和理解。（見圖8）

（1）“酶”蛋白：如ATP水解酶，好養(yǎng)性細(xì)菌細(xì)胞膜上附著與有氧呼吸相關(guān)的酶。

（2）受體蛋白：信號分子（如激素、神經(jīng)遞質(zhì)、淋巴因子）與之特異性結(jié)合，傳遞信息。

（3）載體蛋白：參與協(xié)助擴散和主動運輸，協(xié)助物質(zhì)的跨膜運輸。載體蛋白具有專一性，只容許與自身結(jié)合部位相適應(yīng)的分子或離子通過，每次轉(zhuǎn)運時都會發(fā)生自身構(gòu)象的改變。

（4）通道蛋白：通過打開或關(guān)閉通道（改變蛋白質(zhì)構(gòu)象）控制物質(zhì)跨膜運輸，屬于協(xié)助擴散。只容許與自身通道的直徑和形狀相適配、大小和電荷相適宜的分子或離子通過，物質(zhì)不需要與通道蛋白結(jié)合。如水通道蛋白、神經(jīng)傳導(dǎo)時，Ca2+離子通道、Na+、K+ 通道蛋白。

（5）離子泵：是一種具有ATP水解酶活性的載體蛋白，能利用水解ATP釋放的能量跨膜運輸離子，屬于主動運輸。如Na+-K+ 泵實際是由一種能分解ATP的酶，即Na+-K+ ATP酶，利用ATP供能，使Na+-K+ 泵的蛋白質(zhì)分子發(fā)生構(gòu)象變化，將Na+ 從細(xì)胞內(nèi)逆濃度運出，將K+ 從細(xì)胞外逆濃度梯度運入。

（6）質(zhì)子泵：在線粒體內(nèi)膜和葉綠體的類囊體膜等一些膜結(jié)構(gòu)上存在著質(zhì)子泵?？梢岳觅|(zhì)子動力勢將ADP轉(zhuǎn)化成ATP，也可以利用水解ATP釋放的能量轉(zhuǎn)移質(zhì)子，實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。例如：呼吸作用過程中在線粒體的內(nèi)膜上NADH將有機物降解得到的高能電子傳遞給質(zhì)子泵，后者利用這一能量將H+ 泵到線粒體基質(zhì)外，使得線粒體內(nèi)外膜間隙中H+ 濃度提髙，大部分H+ 通過特殊的結(jié)構(gòu)①回流至線粒體基質(zhì)，同時驅(qū)動ATP合成，如圖9所示：

分析：分析這一過程中物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞剑航Y(jié)構(gòu)①是一種具有ATP合成酶活性的通道蛋白，H+ 由膜間隙向線粒體基質(zhì)的跨膜運輸屬于協(xié)助擴散，通過質(zhì)子泵將H+ 由線粒體基質(zhì)向膜間隙的跨膜運輸屬于主動運輸，其中伴隨能量轉(zhuǎn)換：有機物中穩(wěn)定化學(xué)能→電能→ATP中活躍化學(xué)能。

（四）突破疑點，綜合分析幾種特定細(xì)胞的物質(zhì)跨膜運輸方式

如圖10所示為一種溶質(zhì)分子跨膜運輸?shù)氖疽鈭D。先比較分析細(xì)胞中三種膜蛋白及其轉(zhuǎn)運方式，再以腎小管上皮細(xì)胞和小腸上皮細(xì)胞中發(fā)生的一些物質(zhì)運輸實例進一步內(nèi)化。

1. 腎小管上皮細(xì)胞。如圖11所示為氨基酸和Na+進出腎小管上皮細(xì)胞的示意圖。上皮細(xì)胞中氨基酸進入組織液需要載體協(xié)助，不需要消耗能量，屬于協(xié)助擴散;官腔中氨基酸進入上皮細(xì)胞是依靠Na+的濃度差化學(xué)勢能，方式為主動運輸。

2. 小腸上皮細(xì)胞。如圖12所示為小腸上皮細(xì)胞吸收葡萄糖的示意圖。其吸收腸腔中低濃度的葡萄糖時與Na+使用同一載體，方式是主動運輸，而吸收Na+方式是協(xié)助擴散，K+以主動運輸方式從組織液進入小腸上皮細(xì)胞。

結(jié)語：對于物質(zhì)的跨膜運輸，教材的表達比較簡單，本文在備考策略方面，歸納、增補、重組了一些教材未曾出現(xiàn)的圖表、情境和案例，目的是加深學(xué)生對教材知識的理解，促進學(xué)生多角度思考問題，提升思維品質(zhì)，更加自信、有效、輕松自如地應(yīng)對高考。

責(zé)任編輯? ?李平安