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第3讲 物质跨膜运输的实例与
物质跨膜运输的方式
1．下图为一个渗透装置，半透膜小袋内布满0.3 g/mL的蔗糖溶液，用不同表面积的半透膜小袋做试验，开头一段时间内玻璃管内液面高度变化速率的相关曲线最可能是(横坐标表示表面积) ( )
解析 随半透膜表面积的增大，单位时间内进入到玻璃管内的水量增多，所以玻璃管内液面的上升也越快。
答案 B
2．市场上流行的直饮机的核心部件是逆渗透膜，它利用逆渗透原理，通过水压使水由较高浓度的一侧渗透至较低浓度一侧，理论上在较高浓度侧的全部细菌及不纯杂物、可溶性固体物和对人体有害的有机物和无机物均不能渗入高精密的逆渗透膜，示意图如图所示。依据上述信息推断，下列有关叙述正确的是 ( )
A．逆渗透过程与渗透作用的差异是前者需要消耗能量
B．逆渗透膜也具有细胞膜的识别功能
C．逆渗透膜上有载体蛋白，可以选择性把握有害物质
D．逆渗透膜祛除有害物质的力气赛过生物膜，可放心饮用
解析 逆渗透过程需通过水压使水由较高浓度的一侧渗透至较低浓度一侧，形成水压需要能量，故逆渗透作用消耗能量，A正确。
答案 A
3．某同学设计了下图所示的渗透作用试验装置，试验开头时长颈漏斗内外液面平齐，记作零界面。试验开头后，长颈漏斗内部液面的变化趋势为 ( )
解析 依据图示，烧杯中的液体为蔗糖溶液，长颈漏斗中的液体为蒸馏水。故在单位时间内，由漏斗中进入烧杯中的水分子比烧杯中进入漏斗中的水分子要多，故开头时液面快速下降，当进出水分子相等时，液面不再下降。
答案 A
4．下面能发生质壁分别的一组细胞是
( )
①食用的糖醋蒜细胞 ②蚕豆叶的表皮细胞 ③植物的根毛细胞 ④人的口腔上皮细胞 ⑤用盐酸解离的洋葱根尖细胞 ⑥根尖分生区细胞
A．①⑤ B．②③⑥
C．①②③④⑤⑥ D．②③
解析 能发生质壁分别的细胞为活的成熟的高等植物的体细胞，①是死细胞，④是动物细胞，没有细胞壁，⑤用盐酸解离会杀死细胞，⑥没有大的液泡，这些细胞都不能发生质壁分别。②和③都是活的成熟的高等植物细胞，可以发生质壁分别。
答案 D
5．如图表示细胞对大分子物质“胞吞”和“胞吐”的过程。下列与此有关的叙述错误的是 ( )
A．a与b均要以膜的流淌性为基础才可能发生
B．a要有细胞表面识别和内部供能才可能完成
C．b表示细胞分泌的同时会导致膜成分的更新
D．b与a分别是细胞排泄废物和摄取养分的基本方式
解析 胞吞和胞吐是膜流淌性的具体体现，胞吞是通过膜外表面的糖被识别，消耗能量进入细胞内；细胞分泌是高尔基体“出芽”形成的囊泡与细胞膜融合，将大分子物质排到膜外，因此，有部分高尔基体膜的成分转移到细胞膜；细胞排出废物和摄取养分的基本方式是利用膜的选择透过性直接通过细胞膜，以被动运输、主动运输等方式进行。
答案 D
6．污水净化中应用的超滤膜技术指的是一种能够将溶液进行净化、分别、浓缩的膜分别技术。超滤过程通常可以理解成与膜孔径大小相关的筛分过程。在确定的压力下，当水流过膜表面时，只允许水及比膜孔径小的小分子物质通过，达到将溶液净化、分别与浓缩的目的。下列说法中合理的是
( )
A．超滤膜技术中使用的“滤膜”实质上是一种人造生物膜
B．超滤膜技术中使用的“滤膜”实质上是一种人造半透膜
C．超滤膜技术可以滤去污水中的各种污染物
D．透过超滤膜的水，已被除去了臭味
解析 由于水体中的物质能否通过超滤膜取决于膜孔径的大小，而不是载体蛋白，因此“滤膜”实质上是一种半透膜；氨气、硫化氢等有刺激性臭味的小分子物质可以透过超滤膜，因此该技术并不能除去污水中的全部污染物，也不能除臭。
答案 B
7．为争辩甲地某植物能不能移植到乙地生长，某生物学争辩性学习 小组设计了一个测定该植物细胞液浓度的试验方案，试验结果如下表：
浓度(mol/L)
0.15
0.2
0.25
0.3
质壁分别状况
不分别
刚分别
显著
显著
他们又测定了乙地土壤溶液浓度，发觉乙地土壤溶液的浓度适合该植物生长，则乙地土壤溶液的浓度最可能是 ( )
A．≥0.2 B．≤0.2
C．<0.2 D．0.15<土壤溶液<0.3
解析 由表格信息知：该植物细胞液浓度为0.2 mol/L，该植物要能在乙地生长，则必需保证能正常吸水，即土壤溶液浓度小于细胞液浓度。
答案 C
8．如图所示，图乙是图甲发生渗透作用之后的示意图，图丙是根毛细胞示意图，图丁表示细胞体积随时间变化的曲线。下列叙述错误的是
( )
A．图甲中①处溶液浓度小于②处溶液浓度
B．图甲和图丙中都有半透膜，两者的本质区分是图丙细胞膜上有载体蛋白，使其具有选择透过性
C．若把图丙所示细胞放在质量分数为5%的NaCl溶液中，在显微镜下连续观看一段时间发觉其发生了质壁分别
D．若把图丙所示细胞放在质量浓度为0.3 g/ mL的蔗糖溶液中，则图丁表示细胞体积随时间推移而变化的曲线
解析 由图乙可知，图甲的渗透装置内部溶液浓度高于外部溶液浓度，即①处溶液浓度小于②处的。载体蛋白的存在使得细胞膜具有选择透过性。植物细胞可以吸取Na＋、Cl－，使细胞液浓度上升，所以根毛细胞处于质量分数为5%的NaCl溶液中时会先发生质壁分别，后发生质壁分别复原。将图丙所示根毛细胞放在质量浓度为0.3 g/ mL的蔗糖溶液中时，细胞渗透失水，体积渐渐缩小，但由于细胞壁的伸缩性有限，体积不会无限收缩，则图丁表示细胞体积随时间推移而变化的曲线。
答案 C
9．下表是人体成熟红细胞与血浆中的K＋和Mg2＋在不同条件下的含量比较，据表分析不精确 的是( )
处理前
用鱼滕酮处理后
用乌本苷处理后
细胞内
血浆中
细胞内
血浆中
细胞内
血浆中
K＋
145 mmol
5 mmol
11 mmol
5 mmol
13 mmol
5 mmol
Mg2＋
35 mmol
1.4 mmol
1.8 mmol
1.4 mmol
35 mmol
1.4 mmol
A.鱼滕酮对K＋和Mg2＋的载体的生理功能均有抑制作用
B．乌本苷抑制K＋的载体的生理功能而不影响Mg2＋的载体的生理功能
C．鱼滕酮抑制ATP的合成从而影响K＋和Mg2＋的运输
D．正常状况下血浆中K＋和Mg2＋均通过主动运输进入红细胞
解析 K＋和Mg2＋由血浆进入红细胞内是逆浓度运输，即为主动运输。经鱼滕酮处理后，红细胞内两种离子的量均有变化，说明鱼滕酮对不同离子的影响没有专一性，即不是作用于不同离子的载体，而是作用于呼吸作用某过程而抑制ATP的合成，从而抑制不同离子的运输。
答案 A
10．某同学在试验室中做“观看洋葱表皮细胞的质壁分别和复原”试验时，在老师的挂念下，进行了一系列的创新试验，试验步骤和现象如下表：
试验组
5 min的现象
再过5 min
滴加清水5 min
①
物质量浓度为0.3/(mol·L－1) 蔗糖溶液
x
无变化
质壁分别复原
②
物质量浓度为0.5/(mol·L－1) 蔗糖溶液
质壁分别
y
无变化
③
物质量浓度为1/(mol·L－1) KNO3溶液
质壁分别
质壁分别复原
z
④
物质量浓度为1/(mol·L－1) 醋酸溶液
细胞大小无变化
细胞大小无变化
细胞大小无变化
对上表的推断或解释不正确的是
( )
A．x为质壁分别，由于细胞壁伸缩性小于原生质层
B．y为质壁分别，可能导致细胞失水过多而死
C．z为细胞稍增大，细胞液颜色渐渐变浅
D．④组细胞大小无变化是由于细胞吸水量等于失水量
解析 由于细胞壁伸缩性小于原生质层，植物细胞在高浓度蔗糖溶液中发生质壁分别，但假如蔗糖溶液浓度过高(如0.5 g/ mL)可能导致植物细胞失水过多死亡，A、B正确；在1 mol/L KNO3溶液中，细胞先发生质壁分别，后来细胞吸取K＋和NO使细胞液浓度上升而发生自动复原，再滴加清水，细胞会吸水，体积稍增大，C正确；在1 mol/L醋酸溶液中，植物细胞大小无变化，是由于细胞已被杀死，原生质层失去选择透过性，D错误。
答案 D
11．科学争辩表明，哺乳动物肌肉细胞膜外Na＋浓度是膜内的15倍，K＋浓度膜内是膜外的35倍，这种浓度差与膜上的Na＋－K＋泵有关，其作用原理如右图所示，下列说法正确的是( )
A．温度的转变不影响Na＋和 K＋的运输
B．呼吸抑制剂不影响Na＋和K＋的运输
C．该运输过程能体现细胞膜的功能特征
D．该运输过程的持续会导致大量ADP的积累
解析 本题中Na+－K+泵是膜上的载体蛋白，ATP酶在确定的条件下可以被膜外K+或膜内的Na+激活，促进ATP分解并释放能量，转运Na+和K+。温度能影响ATP合成酶的活性，也能转变ATP酶(分解酶)的活性，进而影响Na+和K+的转运；动物细胞合成ATP所需的能量来自细胞的呼吸作用，呼吸抑制剂会影响ATP的合成，进而影响Na+和K+的转运；该过程能选择性地吸取K+，排出Na+，能够体现细胞膜的选择透过性；细胞内ATP和ADP可以快速转化，不会导致ADP的大量积累。
答案 C
12．下列关于物质跨膜运输的叙述中，不正确的是 ( )
A．同一物质进入不同细胞的方式可以相同，如葡萄糖进入肝脏细胞和骨骼肌细胞
B．不同物质进入相同细胞的方式可能相同，如氨基酸和核苷酸进入小肠上皮细胞
C．同一物质进入相同细胞的方式可能不同，如水分子进入某些具有水通道蛋白的细胞
D．不同物质进入不同细胞的方式可能相同，如乙醇进入小肠上皮细胞和Na＋进入神经细胞
解析 葡萄糖可以通过主动运输的方式进入肝脏细胞和骨骼肌细胞；氨基酸和核苷酸都可以通过主动运输的方式进入小肠上皮细胞：水分子既可以自由集中的方式从细胞膜磷脂双分子层的间隙通过，又可以帮忙集中的方式从水通道中通过；乙醇进入小肠上皮细胞的方式是自由集中，Na＋进入神经细胞的方式是主动运输。
答案 D
13．囊性纤维化是一种严峻的遗传性疾病，导致这一疾病发生的主要缘由是编码CFTR蛋白的基因发生突变，下图表示CFTR蛋白在氯离子跨膜运输过程中的作用。
(1)图中所示为细胞膜的________模型，其中构成细胞膜的基本支架是________，氯离子跨膜运输的正常进行是由膜上________________打算的。
(2)在正常细胞内，氯离子在CFTR蛋白的帮忙下通过________方式转运至细胞外，随着氯离子在细胞外浓度渐渐上升，水分子向膜外集中的速度________，使掩盖于肺部细胞表面的黏液被稀释。
(3)正常的CFTR蛋白约由1 500个氨基酸组成，直接指导该蛋白质合成的模板至少由________个核苷酸组成。有一种CFTR基因突变会导致肽链错误折叠，使蛋白质的__________结构发生转变，从而影响CFTR蛋白的正常功能。目前已发觉CFTR基因有1 600多种突变，都能导致严峻的囊性纤维化，这一事实说明基因突变具有________等特点。
解析 (1)图为细胞膜的流淌镶嵌模型，以磷脂双分子层为基本支架；氯离子的跨膜运输属于主动运输，需要载体和能量。(2)氯离子以主动运输的方式从细胞内转运至细胞外，使细胞外氯离子浓度增大，水分子以自由集中的方式由细胞内向细胞外集中，使肺部细胞表面的黏液被稀释。(3)直接指导蛋白质合成的模板是mRNA，RNA上核苷酸与氨基酸的比例关系为3∶1，故需要mRNA上的核苷酸为4 500个，若考虑终止密码子则需要4 503个核苷酸；CFTR基因有1 600多种突变，都能导致疾病的发生，说明基因突变具有不定向性和多害少利性。
答案 (1)流淌镶嵌 磷脂双分子层 功能正常的CFTR蛋白 (2)主动运输 加快 (3)4 500(4 503) 空间 不定向性、多害少利性
14．引起50%左右细胞发生初始质壁分别的浓度，我们称之为细胞液的等渗浓度。为了测定洋葱表皮细胞的细胞液的等渗浓度，有人把剪成小块的洋葱表皮细胞分别(等量)依次放入下面各组溶液中，并记录结果如下表：
培 养 皿
1
2
3
4
5
6
7
蔗糖溶液/ (mol·L－1)
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
发生初始质壁分别细胞占观看细胞数目的百分比
无
无
15%
40%
80%
99%
100%
(1)该洋葱表皮细胞的细胞液的等渗浓度为________。
(2)假如再给你4组试验材料，请设计可以更精确地测定出细胞液的等渗浓度的方法。
____________________。
解析 这类试题并不以试验力气为直接的考查目的，而是以试验作为问题情境，将试验的思想方法渗透于试题之中。依据题设条件可知洋葱表皮细胞的细胞液的等渗浓度在0.5～0.6 mol/L之间。如何设计一个更精确的测定方法，从题中设计思路推知，可通过缩小各组蔗糖溶液的浓度梯度，来加以测定。
答案 (1)0.5～0.6 mol/L之间
(2)可分别配制浓度为0.52 mol/L、0.54 mol/L、0.56 mol/L、0.58 mol/L的4组蔗糖溶液进行类似的试验
15．图甲是物质A通过细胞膜的示意图。请回答以下问题。
(1)物质A跨膜运输的方式是________，推断理由是________。其运输方式也可用图乙中的曲线________表示。假如物质A释放到细胞外，则转运方向是________(填“Ⅰ―→Ⅱ”或“Ⅱ―→Ⅰ”)。
(2)图甲中细胞膜是在________(填“光学显微镜”或“电子显微镜”)下放大的结果。该膜的模型被称为________，科学家用该模型很好地解释了生物膜的结构及特点。
(3)图中物质B指的是________，该物质彻底水解的产物是________。
(4)图乙中曲线①反映出物质运输速率与________有关，曲线②Q点之前影响物质运输速率的因素可能有________。
解析 本题考查生物膜的结构和物质跨膜运输的方式，意在考查考生的理解力气和分析问题的力气。物质A从低浓度向高浓度运输，应属于主动运输，其中B物质为载体蛋白，蛋白质彻底水解的产物是氨基酸。图乙中，曲线②反映出物质进入细胞可以逆浓度梯度进行，说明物质运输方式与A相同。图甲中细胞膜的结构图是亚显微结构模式图，该图是在电子显微镜下观看得到的。图乙中曲线①反映的是自由集中，而影响自由集中的因素主要是膜两侧的浓度差；曲线②反映的是主动运输，而影响主动运输的主要因素有能量和载体数量。
答案 (1)主动运输 物质运输逆浓度梯度进行 ② Ⅱ―→Ⅰ (2)电子显微镜 流淌镶嵌模型 (3)载体蛋白 氨基酸 (4)膜两侧物质的浓度差 载体数量和能量
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