2024新课标高考生物第一轮章节复习--专题三细胞的物质输入和输出

第二单元细胞的代谢
专题三细胞的物质输入和输出
专题检测题组A
1.植物叶片表皮上分布有大量的气孔,气孔结构如图。

当组成气孔的细胞(保卫细胞)吸水后,会膨胀变形,气孔开启;反之细胞失水皱缩,气孔关闭。

保卫细胞在气孔关闭过程中,不会发生的是( )
A.水分子双向进出细胞
B.细胞液的浓度在逐渐增加
C.细胞的吸水能力在逐渐降低
D.原生质层和细胞壁发生分离
答案C保卫细胞在气孔关闭过程中,细胞失水,水分子双向进出细胞,A正确;细胞失水会导致细胞液浓度增加,细胞吸水能力逐渐增强,B正确,C错误;由于原生质层的伸缩性比细胞壁大,细胞失水过程中,原生质层会和细胞壁分离,D正确。

易错警示
细胞液浓度越大,细胞渗透压越高,则细胞的吸水能力就越强。

2.在无任何相反压力时,渗透吸水会使细胞膨胀甚至破裂,不同的细胞用不同的机制解决这种危机。

高等动物、高等植物和原生生物(如草履虫)细胞以三种不同的机制(如图所示)避免细胞渗透膨胀。

下列相关叙述正确的是( )
A.动物细胞避免渗透膨胀需要转运蛋白的协助
B.植物细胞吸水达到渗透平衡时,细胞内外溶液浓度相等
C.三种细胞发生渗透吸水的原理均为细胞膜相当于半透膜
D.若将原生生物置于高渗溶液中,其收缩泡的伸缩频率会升高
答案A动物细胞避免渗透膨胀需要将离子转运到细胞外,以减小细胞内液的渗透压,防止细胞渗透吸水涨破,将离子运输到细胞外的过程需要转运蛋白的参与,A正确;植物细胞在低浓度溶液中会发生吸水,但是由于细胞壁的支持和保护作用,吸水到一定程度后达到平衡,但此时细胞外溶液浓度仍可能小于细胞液浓度,B错误;植物细胞发生渗透吸水的原理是原生质层相当于半透膜,C错误;原生生物生活在低渗溶液中,会通过收缩泡将多余的水排到细胞外,若将原生生物置于高于细胞液浓度的溶液中,其吸收的水分减少,甚至可能会失水,因此其收缩泡的伸缩频率会降低,D错误。

3.如图是植物根系从土壤中吸收某矿质离子的过程示意图。

下列有关叙述错误的是( )
A.植物的细胞壁主要由纤维素和果胶组成
B.该矿质离子逆浓度梯度进入根细胞内
C.松土不影响根细胞吸收该矿质离子的速率
D.根细胞吸收该矿质离子的过程需要转运蛋白的协助
答案C植物的细胞壁主要由纤维素和果胶组成,A正确;据图可知,该矿质离子由低浓度向高浓度运输,即逆浓度梯度进入根细胞,且需转运蛋白的协助,故该矿质离子进入细胞的方式为主动运输,B、D正确;主动运输需要消耗能量,松土可以提高土壤中氧气含量,促进有氧呼吸,增加供能,从而提高根细胞吸收该矿质离子的速率,C错误。

4.下列有关物质跨膜运输方式的叙述,正确的是( )
A.小分子物质不可能以胞吞或胞吐的方式通过细胞膜
B.一种载体蛋白只能运输一种物质,体现膜的选择透过性
C.物质通过核孔进出细胞核不需要消耗能量
D.胞间连丝可以进行细胞间物质交换和信息交流
答案D小分子物质如神经递质也能以胞吐的方式通过细胞膜,A错误;一种载体蛋白只能运输一种或一类物质,体现了载体蛋白具有专一性,B错误;物质通过核孔可能是被动运输,也可能是主动运输,主动运输需要消耗能量,C错误;植物细胞通过胞间连丝形成通道可进行细胞间物质交换和信息交流,D正确。

5.生物膜上的转运蛋白包括载体蛋白和通道蛋白两种类型。

载体蛋白与相应物质结合后,通过改变自身空间结构转运物质;通道蛋白能形成穿膜小孔或通道,物质通过小孔或通道跨膜转运。

下列有关说法错误的是( )
A.膜转运蛋白对物质的运输具有选择性
B.生物膜功能的复杂程度与膜转运蛋白的种类和数量有关
C.膜载体蛋白转运物质时会改变自身空间结构
D.膜转运蛋白参与物质运输时都需要消耗ATP
答案D膜转运蛋白对物质的运输具有选择性,A正确;生物膜功能的复杂程度与膜蛋白的种类和数量有关,膜转运蛋白属于膜蛋白,B正确;载体蛋白在转运离子或分子时,会与离子或分子结合,导致其发生自
身构象的改变,从而完成物质的运输,C正确;依靠膜转运蛋白的运输方式可能是协助扩散或主动运输,其中协助扩散不消耗ATP,D错误。

归纳总结
通道蛋白和载体蛋白的区别:①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,不需要与其结合。

②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。

6.离子载体是一些能促进离子跨膜运输的物质。

某些离子载体可作为抗生素,如缬氨霉素,其作用机制如图所示。

下列叙述错误的是( )
A.离子载体对物质运输具有选择性
B.图中K+的运输方式为胞吐,需要消耗能量
C.缬氨霉素属于脂溶性物质,可在磷脂双分子层之间移动
D.缬氨霉素可通过提高靶细胞膜通透性,使靶细胞渗透失衡而死亡
答案B据图可知,离子载体只运输K+,不能运输Na+和Cl-,说明离子载体对物质运输具有选择性,A正确;图中K+的运输是顺浓度梯度的,属于协助扩散,不消耗能量,B错误;缬氨霉素属于脂溶性物质,可在磷脂双分子层之间移动,C正确;细胞内的渗透压主要是K+维持的,缬氨霉素可通过提高靶细胞膜通透性,使靶细胞的K+外流,最终导致靶细胞渗透失衡而死亡,D正确。

7.现有取自两个新鲜萝卜的形状、大小、长度相同的萝卜条A和萝卜条B各3段,分别浸泡在不同浓度的蔗糖溶液(甲~丙)中,一段时间后,取出所有萝卜条并测量其长度,结果如图所示(注:萝卜细胞与蔗糖溶液之间只有水分交换),下列相关叙述不正确的是( )
A.浸泡在蔗糖溶液前,萝卜条A的细胞液浓度大于萝卜条B的
B.丙蔗糖溶液浸泡萝卜条A和B后,溶液浓度升高程度不同
C.浸泡在乙蔗糖溶液中的萝卜条B可能失去生活力
D.初始时甲~丙三种蔗糖溶液浓度的大小关系是丙>甲>乙
答案D实验后与实验前长度之比>1,说明萝卜条吸水,细胞液浓度降低;实验后与实验前长度之比<1,说明萝卜条失水,细胞液浓度增加;实验后与实验前长度之比=1,说明萝卜条吸水和失水处于动态平衡。

萝卜条A的细胞液浓度与甲蔗糖溶液浓度接近,萝卜条A在乙蔗糖溶液中失水,在丙蔗糖溶液中吸水,可知丙蔗糖溶液浓度最小,其次是甲,浓度最大的是乙,D错误。

8.细胞膜上的ABC转运器有两个高度保守的ATP结合区,它们通过结合ATP发生二聚化,ATP水解后使ABC 转运器解聚,通过构象改变将与之结合的底物转移至细胞膜的另一侧,下列相关分析错误的是( )
A.ABC转运器运输相关物质的方式属于主动运输
B.适当升高温度,ABC转运器的转运效率可能会提高
C.适当增加O2量,可提高ABC转运器运输相关物质的速率
D.ABC转运器持续转运物质时将会导致细胞中ATP显著减少
答案D据题可知,ABC转运器运输相关物质需要消耗ATP,属于主动运输,A正确;适当升高温度会促进ATP的水解,从而提高ABC转运器的转运效率,B正确;ABC转运器运输相关物质的方式为主动运输,因此适
当增加O2的量会增加能量的供应,从而使运输速率加快,C正确;由于ATP与ADP的转化速率很快,因此ABC 转运器持续转运物质时不会导致细胞中ATP含量明显下降,D错误。

9.人体进食后,小肠微绒毛外侧葡萄糖由于二糖的水解而浓度局部高于细胞内,这部分葡萄糖能通过GLUT2转运;大部分葡萄糖利用Na+顺浓度进入细胞所提供的能量,通过SGLT1转运,过程如图1所示。

葡萄糖的转运速率与肠腔中葡萄糖浓度关系如图2所示。

据此分析错误的是( )
图1小肠绒毛上皮细胞转运葡萄糖示意图
图2肠腔中葡萄糖浓度对于小肠绒毛
上皮细胞吸收葡萄糖速率的影响
A.图1中的IM代表小肠绒毛细胞膜上的麦芽糖酶
B.葡萄糖通过SGLT1进入小肠细胞不消耗ATP,属于协助扩散的方式
C.由图2可知,葡萄糖浓度高时主要以协助扩散的方式进入细胞
D.同一细胞可以不同的方式吸收葡萄糖,其结构基础是载体的种类不同
答案B由图1可知,麦芽糖在IM的作用下分解为葡萄糖,故IM代表小肠绒毛细胞膜上的麦芽糖酶,A 正确;葡萄糖通过SGLT1转运时,利用Na+顺浓度进入细胞所提供的能量,属于主动运输,B错误;由图2可知,随着葡萄糖浓度升高,GLUT2转运葡萄糖速率迅速提高,此运输方式需要载体蛋白,不消耗能量,为协助扩散,因此葡萄糖浓度高时主要以协助扩散的方式进入细胞,C正确。

10.动物细胞细胞膜上的钠钾泵兼具ATP水解酶的活性,其通过磷酸化(如图1)和去磷酸化(如图2)过程发生空间结构的改变,导致其与K+、Na+的亲和力发生变化,实现K+、Na+的跨膜运输。

下列叙述正确的是
( )
A.钠钾泵镶嵌在细胞膜磷脂双分子层的表面
B.钠钾泵的去磷酸化为K+运入细胞提供能量
C.细胞吸收K+和排出Na+的方式均属于主动运输
D.钠钾泵将3个K+泵入细胞内,同时把2个Na+泵到细胞外
答案C由图可知,钠钾泵贯穿细胞膜磷脂双分子层,A错误;K+运入细胞是逆浓度梯度进行的,需要消耗能量,图1中ATP水解释放能量,而钠钾泵的去磷酸化并没有释放能量,B错误;细胞吸收K+和排出Na+均是逆浓度梯度进行的,需要消耗能量,因此细胞吸收K+和排出Na+的方式均属于主动运输,C正确;从图中钠钾泵的结构上可以看出,钠钾泵将2个K+泵入细胞内,同时把3个Na+泵到细胞外,D错误。

11.线粒体外膜分布着孔蛋白构成的通道蛋白,分子量小于5 000 Da的丙酮酸可以经此通道通过。

线粒体内膜蛋白质含量高导致通透性低,丙酮酸通过与H+(质子)协同运输[利用H+(质子)电化学梯度]的方式由膜间隙进入线粒体基质,如图所示。

下列相关分析正确的是( )
A.丙酮酸经过孔蛋白进入线粒体膜间隙的方式为自由扩散
B.丙酮酸从膜间隙进入线粒体基质没有消耗ATP,属于协助扩散
C.H+(质子)通过质子泵由线粒体基质进入膜间隙的方式为主动运输
D.加入蛋白质变性剂会提高线粒体内膜对各种物质运输的速率
答案C根据题意可知,线粒体外膜的通道蛋白可以让丙酮酸通过,不需要消耗能量,因此为协助扩散,A 错误;丙酮酸通过线粒体内膜时,要借助转运蛋白,通过与H+(质子)协同运输的方式由膜间隙进入线粒体基质,会消耗能量,因此属于主动运输,B错误;H+(质子)通过质子泵由线粒体基质进入膜间隙是逆浓度梯度,所以运输方式为主动运输,C正确;蛋白质变性剂会使蛋白质变性,从而失活,降低线粒体内膜的物质运输速率,D错误。

专题检测题组B
1.将等量的猪红细胞分别放置在不同浓度的NaCl溶液中,一段时间后,红细胞体积和初始体积之比的曲线图如图所示。

下列叙述不正确的是( )
A.制备细胞膜时可将猪的红细胞置于蒸馏水中
B.一段时间后,M处红细胞的吸水能力大于N处
C.当细胞处于Q点时,形态正常,但仍有水分子进出细胞
D.该实验体现了细胞膜具有一定流动性的结构特点
答案B将猪的红细胞置于蒸馏水中,细胞吸水涨破,离心后可得到纯净细胞膜,A正确;与N处相比,M处的细胞体积与初始体积之比更大,说明细胞失水更少,细胞质的浓度更低,吸水能力更小,B错误;Q点时细胞体积与初始体积之比为1,说明此时细胞质的浓度等于外界溶液浓度,进出细胞的水分子数目相等,细胞形态正常,C正确;细胞体积的变化体现了细胞膜具有一定流动性的结构特点,D正确。

2.载体蛋白是镶嵌在细胞膜脂双层中,与物质转运有关的一类蛋白质。

因结构和功能的差异可以分为很多种类,如图是其中一种载体蛋白在细胞膜上位置的示意简图。

以下有关载体蛋白的说法正确的是
( )
A.图示中的载体蛋白在转运时不需要和相应的物质结合而使构象发生改变
B.参与葡萄糖进入人的成熟红细胞和小肠上皮细胞的载体蛋白相同
C.为满足细胞对多种物质的需求,一种载体蛋白往往可以转运多种物质
D.载体蛋白在转运物质时有时需要ATP供能,有时不需要
答案D载体蛋白在转运时需要和相应的物质结合,且每次转运时都会发生自身构象的改变,A错误;载体蛋白以协助扩散的方式转运葡萄糖进入人的成熟红细胞,不需要ATP供能,以主动运输的方式转运葡萄糖进入小肠上皮细胞,需要ATP供能,两种载体蛋白不同,B错误,D正确;载体蛋白具有专一性,一种载体蛋白只能转运特定的物质,C错误。

易混易错
载体蛋白和通道蛋白
3.细胞可通过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.小肠上皮细胞运出葡萄糖与细胞质中各种溶质分子的浓度呈正相关
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.若动物发生一氧化碳中毒会降低钠钾泵跨膜转运Na+和K+的速率
答案B自由扩散的动力是膜内外的物质浓度差,自由扩散速度既与物质浓度梯度有关,也与分子大小有关,A正确;小肠上皮细胞运出葡萄糖需要转运蛋白的协助,在转运蛋白的运输达到饱和前与细胞质中葡萄糖分子的浓度可呈正相关,B错误;载体蛋白和通道蛋白都属于转运蛋白,具有特异性,C正确;钠钾泵跨膜转运Na+和K+是耗能的主动运输,动物发生一氧化碳中毒会导致红细胞运输的氧气减少,组织细胞中氧气浓度降低,影响细胞呼吸速率,能量供应减少,钠钾泵的转运速率降低,D正确。

4.在“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中,对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行观察,原生质体长度和细胞长度分别用X和Y表示。

下列有关叙述正确的是( )
A.盖上盖玻片时,需将盖玻片的中心接触液滴并轻轻放下以防止气泡出现
B.鳞片叶细胞在质壁分离过程中X/Y的值可能逐渐变小,液泡紫色越来越深
C.鳞片叶细胞在质壁分离复原过程中,细胞的吸水能力逐渐增强
D.用酶解法去除细胞壁应在低渗溶液中进行,目的是维持细胞形态
答案B盖上盖玻片时,需将盖玻片的边缘接触液滴并轻轻放下以防止气泡出现,A错误;原生质层比细胞壁伸缩性大,在质壁分离过程中,细胞不断失水,原生质体长度X比细胞长度Y减小得多,故X/Y值可能逐渐变小,液泡浓度逐渐增大,紫色越来越深,B正确;鳞片叶细胞在质壁分离复原的过程中,细胞不断吸水,细胞液浓度逐渐减小,细胞的吸水能力逐渐减弱,C错误;用酶解法去除细胞壁时,应在等渗溶液中进行,以维持细胞形态,D错误。

5.为了测定白萝卜细胞液的浓度,某同学在一根白萝卜上间隔相同的距离处挖出体积相同的4个凹槽,取等量(小于凹槽体积量)不同浓度的蔗糖溶液加入凹槽,液面初始高度均为M,过一段时间后测量凹槽内液面高度为N,如表是该同学对4个凹槽内N、M值的测量结果,其中原始凹槽内蔗糖溶液浓度最大、原始凹槽内蔗糖溶液浓度与白萝卜细胞液浓度最接近的分别是( )
A.凹槽4、凹槽1
B.凹槽4、凹槽2
C.凹槽1、凹槽3
D.凹槽1、凹槽4
答案C当蔗糖溶液浓度高于细胞液浓度时,细胞失水,会导致凹槽内液面上升,N/M>1;当蔗糖溶液浓度低于细胞液浓度时,细胞吸水,会导致凹槽内液面下降,N/M<1;当蔗糖溶液浓度等于细胞液浓度时,细胞处
于等渗环境中,凹槽内液面保持不变,N/M=1。

由分析可知,N/M的值最接近1的原始凹槽(凹槽3)内蔗糖溶液浓度最接近白萝卜细胞液浓度,(N/M)-1的值最大的原始凹槽(凹槽1)内蔗糖溶液浓度最大,C正确。

6.如图表示小肠上皮细胞吸收氨基酸和葡萄糖的过程,其中小肠上皮细胞中的葡萄糖和氨基酸浓度均高于肠腔和细胞外液,且细胞内的K+浓度高于细胞外,而Na+浓度低于细胞外,甲、乙、丙、丁表示物质运输的载体。

据此判断,下列说法正确的是( )
A.通过钠钾泵的作用能降低细胞内外的Na+和K+的浓度差
B.氨基酸进出小肠上皮细胞的方式分别为主动运输和协助扩散
C.细胞通过载体甲运输Na+和葡萄糖的方式都是主动运输
D.能量供应不足会影响载体丙协助葡萄糖跨膜运输
答案B据图分析,钠钾泵能将Na+运出细胞,将K+运进细胞,且题干表明细胞内的K+浓度高于细胞外,Na+浓度低于细胞外,故钠钾泵逆浓度梯度运输K+、Na+,说明钠钾泵能维持或增大细胞内外的Na+和K+的浓度差,A错误;据题意,小肠上皮细胞中的氨基酸浓度高于肠腔和细胞外液,故氨基酸进入小肠上皮细胞是逆浓度梯度进行的,为主动运输,运出小肠上皮细胞是顺浓度梯度进行的,且此过程需载体,为协助扩散,B正确;题干中小肠上皮细胞中葡萄糖浓度高于肠腔和细胞外液,故通过载体甲运输葡萄糖是逆浓度梯度的主动运输,而小肠上皮细胞中Na+浓度低于细胞外,故通过载体甲运输Na+为顺浓度梯度的协助扩散,为被动运输,C错误;小肠上皮细胞中的葡萄糖通过载体丙运出细胞是顺浓度梯度的协助扩散,不消耗能量,D错误。

7.主动运输的能量可来自ATP水解或电化学梯度(离子的浓度梯度),如图是与小肠上皮细胞有关的葡萄糖、Na+跨膜运输的示意图,其中a、b、c表示转运蛋白,“■”“▲”的个数代表分子(或离子)的浓度。

据图分析,下列相关叙述正确的是( )
A.转运蛋白b转运葡萄糖的过程中不需要ATP水解供能
B.在转运蛋白c的协助下,小肠上皮细胞内外的Na+浓度趋于相等
C.转运蛋白a能转运葡萄糖和Na+,无特异性
D.脂溶性物质进入小肠上皮细胞不需要消耗能量,但需要转运蛋白
答案A转运蛋白b转运葡萄糖是从高浓度向低浓度的运输,为协助扩散,不需要ATP水解供能,A正确;转运蛋白c运输Na+,是由低浓度向高浓度的运输,为主动运输,会使细胞外的Na+浓度高于细胞内的Na+浓度,有利于维持膜两侧Na+的浓度差,B错误;据图可判断葡萄糖、Na+从肠腔进入小肠上皮细胞是通过同一转运蛋白完成的,但该转运蛋白不能转运其他的小分子或离子,具有特异性,C错误;脂溶性物质进入小肠上皮细胞的方式为自由扩散,不需要能量和转运蛋白,D错误。

8.(不定项)冰叶日中花(简称冰菜)是一种耐盐性极强的盐生植物,其茎、叶表面有盐囊细胞,如图表示盐囊细胞中4种离子的转运方式。

相关叙述正确的是( )
A.NHX运输Na+有利于提高液泡溶液渗透压
B.P型和V型ATP酶转运H+为NHX转运Na+提供动力
C.CLC开放后H+和Cl-顺浓度梯度转运属于主动运输
D.图中一种转运蛋白可转运多种离子,一种离子可由多种转运蛋白转运,不能体现特异性
答案AB NHX向细胞外和液泡内运输Na+,有利于降低细胞质基质中Na+浓度,提高液泡中Na+浓度,从而提高液泡溶液渗透压,A正确;P型和V型ATP酶分别向细胞外和液泡中转运H+,使细胞外和液泡中H+浓度升高,细胞质基质H+浓度降低,从而形成H+浓度梯度,使H+可以通过NHX顺浓度梯度进入细胞质基质,为NHX 转运Na+提供动力,B正确;通过转运蛋白顺浓度梯度的转运属于协助扩散,C错误;图中一种转运蛋白只能转运特定的离子,不能转运所有离子,体现了转运蛋白的特异性,D错误。

专题检测题组C
1.集流是指液体中成群的原子或分子在压力梯度下共同移动。

植物体中有水分集流,植物体的水分集流是通过膜上的水孔蛋白形成的水通道实施的。

下列相关叙述错误的是()
A.单个水分子通过渗透作用进入植物细胞不属于水分集流
B.水分集流通过通道蛋白不需要ATP水解提供能量
C.水分子通过通道蛋白进入细胞的方式需要与通道蛋白结合
D.若水通道蛋白遭到破坏,水分子也能进出细胞
答案C集流是指液体中成群的原子或分子在压力梯度下共同移动,单个水分子通过渗透作用进入植物细胞不属于水分集流,A正确;水分集流通过水通道蛋白的运输为协助扩散,不需要ATP水解供能,B正确;水分子通过通道蛋白时,不需要与通道蛋白结合,C错误;若水通道蛋白遭到破坏,水分子也可通过自由扩散的方式进出细胞,D正确。

2.如图中曲线表示将完全相同的两个植物细胞分别放置在A、B溶液中,细胞失水量的变化情况。

相关叙述不正确的是()
A.该实验可选取绿色植物成熟的叶肉细胞来进行
B.若B溶液的浓度稍增大,则图中b点右移
C.两条曲线的差异是由A、B溶液浓度的不同导致的
D.6 min时取出两个细胞用显微镜观察,均可看到质壁分离现象
答案C绿色植物成熟的叶肉细胞具有中央液泡,可发生质壁分离,A正确;若B溶液的浓度稍增大,植物细胞失水发生质壁分离变快,质壁分离复原变慢,b点应右移,B正确;A溶液中的细胞发生质壁分离后不能自动复原,是因为A溶液的溶质不能被细胞吸收,B溶液中的细胞发生质壁分离后可以自动复原,是因为B溶液中的溶质可被细胞吸收,C错误;6 min时两个细胞皆处于失水状态,用显微镜观察均可看到质壁分离现象,D正确。

3.盐角草能从土壤中吸收大量的盐分,并把这些盐类积聚在体内而不受伤害,属于聚盐性植物,其对盐类的抗性特别强,能忍受6%甚至更浓的NaCl溶液。

某科研人员将其移栽至低渗培养液中,观察其生长发育状况,为盐角草的扩大生产提供依据。

下列有关叙述正确的是()
A.盐角草根细胞液浓度可能低于土壤溶液浓度
B.盐角草从土壤中吸收的无机盐用于合成淀粉等有机物
C.盐角草从低渗培养液中吸收无机盐消耗ATP。