(新教材)2021-2022学年上学期高一期末复习练习3-细胞的物质输入和输出-学生版.docx

练习 3
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细胞的物质输入和输出

知识梳理

寒假集训
（45分钟）

经典集训

1．（2021年新高考湖北卷·11）红细胞在高渗NaCl溶液（浓度高于生理盐水）中体积缩小，在低渗NaCl溶液（浓度低于生理盐水）中体积增大。下列有关该渗透作用机制的叙述，正确的是（ ）
A．细胞膜对Na+和Cl-的通透性远高于水分子，水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液
B．细胞膜对水分子的通透性远高于Na+和Cl-，水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液
C．细胞膜对Na+和Cl-的通透性远高于水分子，Na+和Cl-从高渗溶液扩散至低渗溶液
D．细胞膜对水分子的通透性远高于Na+和Cl-，Na+和Cl-从高渗溶液扩散至低渗溶液
2．（2021年新高考山东卷·2）液泡是植物细胞中储存Ca2+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Ca2+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．Ca2+通过CAX的跨膜运输方式属于协助扩散
B．Ca2+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，Ca2+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

巩固集训

一、选择题
1．下列关于植物细胞吸水或失水的叙述错误的是（ ）
A．液泡中的液体是细胞液，具有一定的浓度
B．外界溶液浓度和细胞液相等时，水分进出平衡
C．在低浓度的外界溶液中，细胞因吸水会胀破
D．成熟植物细胞的原生质层相当于渗透装置中的半透膜
2．图中“”表示进入细胞的物质a。下列叙述错误的是（　　）

A．物质a进入细胞的方式是协助扩散
B．a的运输速率与物质a的浓度梯度大小有关
C．X与a结合后自身构象改变
D．a的运输速率与X的数量无关
3．下列有关实验课题与相应方法的叙述，不正确的是（ ）
A．成熟的植物细胞是否具有活性，可以用质壁分离的方法
B．研究分泌蛋白的合成与分泌过程利用放射性同位素标记法
C．分离细胞中各种细胞器的常用方法是差速离心法
D．可用低倍显微镜观察叶绿体在叶肉细胞中的形态和分布情况
4．以紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料观察植物细胞质壁分离现象，下列叙述错误的是（ ）
A．在发生质壁分离的细胞中能观察到紫色中央液泡逐渐缩小
B．在盖玻片一侧滴加清水，细胞吸水膨胀但不会破裂
C．发生质壁分离的细胞放入清水中又复原，说明细胞保持活性
D．若用菠菜叶片进行实验，因叶绿体的存在，无法观察到质壁分离现象
5．某兴趣小组设计的简易渗透吸水装置如图甲所示，图甲中蔗糖溶液液面上升的高度与时间的关系如图乙所示，渗透平衡时漏斗内外液面差为n。下列相关叙述错误的是（ ）

A．实验开始时，b侧液体的浓度大于a侧
B．由图乙可知图甲中漏斗里溶液的吸水速率在下降
C．c处的半透膜不允许蔗糖分子通过
D．液面差达到n时，半透膜两侧无水分子进出
6．研究者为探究哺乳动物成熟红细胞的吸水方式，进行了如下实验，将甲组红细胞用蛋白酶溶液（用生理盐水配制的）处理，乙组红细胞用等量的生理盐水处理。将甲、乙两组的红细胞制成装片，在盖玻片一侧滴加清水，另一侧用吸水纸吸引，在显微镜下观察在相同时间内两组细胞发生破裂的情况。下列分析不合理的是（　　）
A．水分子的两种跨膜运输方式都是顺浓度梯度进行的
B．根据磷脂分子的特性，水分子自由扩散通过细胞膜时会受到一定阻碍
C．若甲、乙两组红细胞破裂数目差异不大，则说明水分子主要以自由扩散方式进入红细胞
D．若甲组红细胞破裂的数量比乙组少，说明水分子仅通过通道蛋白进入红细胞
7．新生儿小肠上皮细胞通过消耗能量，可以直接吸收母乳中的免疫球蛋白和半乳糖，这两种物质被吸收到血液中的方式分别是（　　）
A．主动转运、主动转运 B．胞吞、主动转运
C．主动转运、胞吞 D．被动转运、主动转运
8．对某细胞破坏线粒体前后，细胞对某物质的吸收速率均如图曲线所示，下列叙述正确的是（　　）

A．该细胞对该物质的吸收方式与对甘油的吸收方式相同
B．该图不能表示根细胞对水的吸收方式
C．温度变化不影响该细胞对该物质的吸收
D．该细胞对该物质的吸收方式与细胞内的转运蛋白有关
9．研究发现盐碱地中生活的某种植物，其液泡膜上有一种载体蛋白，能使Na+逆浓度梯度进入液泡，从而降低Na+对细胞质基质中物质的伤害。下列有关叙述正确的是（ ）
A．液泡膜与细胞膜构成了原生质层
B．Na+进入液泡的方式是协助扩散
C．该种植物比普通植物细胞液浓度高
D．水分子通过原生质层的扩散只能单向进行
10．物质跨膜运输的方式与该物质的分子大小等性质有关。下列有关物质跨膜运输的叙述，正确的是（ ）
A．相对分子质量小的物质或离子都可以通过自由扩散进入细胞内
B．载体蛋白和通道蛋白在转运分子或离子时，其作用机制是一样的
C．大分子有机物要通过转运蛋白的协助才能进入细胞内，并且要消耗能量
D．吞噬细胞吞噬病原体的过程中伴随着生物膜的相互转化
11．溶酶体内的pH一般在4.6左右。当溶酶体的内部物质不断消耗H+使pH上升时，与Na+和H+运输有关的m蛋白、T蛋白和V蛋白发生如图所示变化，下列叙述正确的是（　　）

A．T蛋白和V蛋白都是转运蛋白，结构功能相同
B．当溶酶体中pH值上升后，V蛋白转运H+量增加
C．溶酶体pH上升后，T蛋白发生的变化会使溶酶体内的Na+浓度上升
D．pH为4.6时，m蛋白抑制了T蛋白和V蛋白的活性
12．通道蛋白和载体蛋白均为转运物质的膜蛋白，二者的共性为（　　）
A．转运物质时自身构象发生改变 B．两者空间结构相同
C．都要与转运的物质结合 D．基本组成单位相同

二、非选择题
13．下图a是发生质壁分离的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞示意图，图b是显微镜下观察到某一时刻的图像，图c是图a中结构2的亚显微结构示意图，其中A、B表示相关物质。请回答下列问题：

（1）图a中细胞的质壁分离是指细胞壁和_________的分离（填名称），后者的结构包括______（填标号）。
（2）与该成熟植物细胞正常状态时相比，图b所示细胞的吸水能力______（填“更强”“更弱”或“相等”）
（3）图c所示结构的功能复杂程度主要与______（填“A”或“B”）有关。
14．原发性主动转运是指由ATP直接供能的逆浓度梯度的跨膜运输，继发性主动转运是指某种物质能够逆浓度梯度进行的跨膜运输，但是其能量不是由ATP提供，而是由主动转运其他物质时的势能提供。下图为某些特殊植物细胞吸收蔗糖的过程，回答下列问题：

（1）图中属于原发性主动转运的是_____（填 “H+运出细胞”或“蔗糖进入细胞”），属于继发性主动转运的是_____（填 “H运出细胞”或“蔗糖进入细胞”），后者的能量来自_____。
（2）据图分析，细胞外H+浓度_____（填“大于”或“小于”） 细胞内，判断依据是_____。
（3）据图分析，直接影响这些植物细胞吸收蔗糖速率的两个因素是_____、_____。
15．研究发现，水分子存在两种跨膜运输机制：一种是自由扩散，另一种是通过水通道蛋白的协助扩散。某兴趣小组为探究肾小管上皮细胞的吸水方式，进行了如下实验。
步骤
相关操作
①
实验分组：甲组：肾小管上皮细胞+生理盐水配制的HgCl2溶液
乙组：肾小管上皮细胞+X
②
将甲、乙两组制成装片，在盖玻片一侧滴清水，另一侧用吸水纸吸引，重复多次，显微镜观察
③
统计一段时间内的细胞破裂数目
（注：Hg2+能显著抑制水通道蛋白的活性）
回答下列问题：
（1）人的肾小管上皮细胞吸水或失水取决于细胞内外溶液的__________。当外界溶液的浓度_________（“高于”或“低于”）细胞内溶液的浓度时，细胞会吸水膨胀甚至破裂。
（2）自由扩散与协助扩散的共同点有_________（答出其中一点）。步骤①中“X”应为__________。
（3）实验结果及结论分析：
若甲组和乙组破裂的细胞数目基本相同，说明水进入肾小管上皮细胞的主要方式是_______；若甲组破裂的细胞数目明显少于乙组，说明水进入肾小管上皮细胞的主要方式是_________。

参考答案

经典集训：
1．【答案】B
【解析】大多数水分子以协助扩散的方式进出细胞，少数水分子以自由扩散的方式进出细胞，而Na+和Cl-以主动运输的方式进出红细胞。自由扩散和协助扩散比主动运输更容易，故细胞膜对水分子的通透性远高于Na+和Cl-。由于自由扩散和协助扩散都是顺浓度梯度运输，主动运输是逆浓度梯度运输，故水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液，Na+和Cl-从低渗溶液扩散至高渗溶液，B正确，ACD错误。
2．【答案】A
【解析】Ca2+通过CAX的跨膜运输方式为主动运输，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。
巩固集训：
一、选择题
1．【答案】C
【解析】成熟的植物细胞由于中央液泡占据了细胞的大部分空间，将细胞挤成一薄膜，所以细胞内的液体环境主要指的是液泡里面的液体，因此液泡中的液体是细胞液，具有一定的浓度，A正确；外界溶液浓度和细胞液相等时，细胞内外渗透压平衡，则水分进出平衡，B正确；因为植物细胞有细胞壁，当外界溶液浓度低于细胞液浓度时，植物细胞会吸水，但不会胀破，C错误；成熟植物细胞的原生质层具有选择透过性，相当于半透膜，D正确。
2．【答案】D
【解析】a物质进入细胞需要载体协助，但不消耗能量，属于协助扩散，A正确；a物质进入细胞是顺浓度梯度运输，其运输速率与a物质浓度梯度大小有关，B正确；据图分析，在运输a的过程中，X载体蛋白与a结合后自身构象会改变，C正确；由于载体蛋白数量有限，a的运输速率与X的数量有关，D错误。
3．【答案】D
【解析】植物细胞是否具有活性，可以用质壁分离的方法，死细胞不会发生质壁分离，A正确；用放射性同位素标记法追踪氨基酸的转移途径进而研究分泌蛋白的合成过程，因此研究分泌蛋白的合成与运输，利用放射性同位素标记法，B正确；不同的细胞器的相对质量不同，分离各种细胞器利用了差速离心法，C正确；应使用高倍显微镜观察叶绿体在叶肉细胞中的分布情况，D错误。
4．【答案】D
【解析】细胞在发生质壁分离时，由于细胞失水，原生质层收缩，故能观察到紫色中央液泡逐渐缩小，颜色加深，A正确；在盖玻片一侧滴入清水，由于细胞壁的存在，细胞吸水膨胀但不会破裂，B正确；发生质壁分离的细胞放入清水后复原，说明细胞能通过吸水，使原生质层逐渐增大而恢复，该过程能说明细胞保持活性，C正确；菠菜叶片中叶绿体的存在使原生质层呈绿色，有利于实验现象的观察，D错误。
5．【答案】D
【解析】由图甲中漏斗液面上升可知，实验开始b侧液体的浓度大于a侧的，水分进入漏斗的多，A正确；如图乙所示，最终随着两者浓度差的减小及液体重力的影响下，水面上升速率减小直到不再上升，B正确；由图甲中蔗糖溶液液面上升可知：c处的半透膜不允许蔗糖分子通过，C正确；n时渗透达到平衡，此时水分子进出半透膜的量相等，达到动态平衡，D错误。
6．【答案】D
【解析】水分子进入细胞的方式可以是自由扩散和通过通道蛋白运输，都是顺浓度梯度进行的，A正确；磷脂分子由亲水的头部和疏水的尾部组成，在形成生物膜时，亲水头部在外，疏水尾部相对，所以水分子经过自由扩散通过磷脂双分子层时，会受到一定的阻碍，B正确；根据分析如果甲组和乙组破裂的细胞数目基本相同，说明水跨膜不需要通道蛋白，进而可知水通过红细胞的方式主要是自由扩散，C正确；若甲组极少的细胞发生破裂，说明无通道蛋白，水就不能跨膜，进而可知红细胞主要依赖水孔蛋白吸水，D错误。
7．【答案】B
【解析】免疫球蛋白是大分子物质，进入细胞的方式只能是胞吞；半乳糖是小分子物质，小分子的物质运输方式是主动运输或被动运输，本题题干中提出“小肠上皮细胞通过消耗能源物质，可以直接吸收母乳中的免疫球蛋白和半乳糖”，说明小分子物质的运输方式中消耗能量，即为主动转运，故吸收半乳糖的方式是主动转运。综上分析，B正确，ACD错误。
8．【答案】D
【解析】甘油的吸收方式为自由扩散，而该物质运输是协助扩散，A错误；根细胞吸水随着浓度差增大，吸水速率也增大，但是植物根细胞吸水达到一定程度是吸水速率不变，因为有细胞壁的支持和保护，因此该图可以表示为根细胞对水的吸收，B错误；温度变化影响磷脂分子和蛋白质分子运动，因此温度影响该细胞对该物质的吸收，C错误；由图可知，该图表示的运输方式为协助扩散，因此该种物质的运输还和载体蛋白有关，D正确。
9．【答案】C
【解析】液泡膜、细胞膜及这两层膜之间的细胞质构成了原生质层，A错误；题中指出“细胞的液泡膜上有一种载体蛋白，能将细胞质基质中的Na+逆浓度梯度运入液泡”，因此Na+进入液泡的方式是主动运输，B错误；题中指出“细胞的液泡膜上有一种载体蛋白，能将细胞质基质中的Na+逆浓度梯度运入液泡”，这完全符合主动运输的特点，从而增大了细胞液的浓度，因此该种植物比普通植物细胞液浓度高，C正确；水分子通过原生质层的扩散是双向进行的，D错误。
10．【答案】D
【解析】一些不带电荷的小分子可以通过自由扩散的方式进出细胞，大多数无机盐离子可通过主动运输的方式进出细胞，A错误；载体蛋白和通道蛋白在转运分子或离子时，其作用机制是不同的，B错误；大分子有机物不一定要通过转运蛋白的协助才能进入细胞内，如可通过胞吞进入细胞，C错误；吞噬细胞吞噬病原体之后形成囊泡，囊泡与细胞中的溶酶体结合，通过溶酶体中水解酶的作用将病原体消化掉，可见该过程中伴随着生物膜的相互转化，D正确。
11．【答案】B
【解析】T蛋白和V蛋白都是转运蛋白，前者是转运钠离子的，而后者是转运氢离子的，因此，二者的结构功能有差异，A错误；pH上升后，V蛋白逆浓度梯度转运H+进入溶酶体，会使溶酶体内氢离子增加，pH下降，B正确；溶酶体pH上升时，溶酶体内的Na+以协助扩散的方式从溶酶体进入细胞质基质，而协助扩散是顺浓度梯度运输的，所以溶酶体内的Na+浓度高于溶酶体外的Na+浓度，即由于T蛋白的转运使溶酶体内的Na+浓度有所下降，C错误；据图分析，pH为4.6时，T蛋白的活性受m蛋白的抑制，而V蛋白的活性并未受到抑制，D错误。
12．【答案】D
【解析】载体蛋白在转运离子或分子时，会与离子或分子结合，导致发生自身构象的改变，通道蛋白转运物质时自身构象不发生改变，A错误；通道蛋白和载体蛋白是不同种类的蛋白质，其空间结构不相同，B错误；载体蛋白在转运物质时与转运的物质特异性结合，通道蛋白转运物质时不需要与转运的物质特异性结合，C错误；通道蛋白和载体蛋白都是蛋白质，其基本组成单位都是氨基酸，D正确。
二、非选择题
13．【答案】（1）原生质层 ②③④ （2）更强 （3）A
【解析】（1）图a中细胞的质壁分离指的是细胞壁和原生质层的分离，原生质层包括三部分，分别是2细胞膜、4液泡膜以及3细胞膜和液泡膜之间的细胞质。
（2）根据题意和图可知，图b中的细胞正处于质壁分离状态，细胞失水，浓度升高，故与该成熟植物细胞的正常状态时相比，图b细胞的吸水能力更强。
（3）图c表示细胞膜，A表示蛋白质，B表示磷脂双分子层，细胞膜的功能复杂程度主要与蛋白质有关，蛋白质种类数目越多，细胞膜的功能越复杂。
14．【答案】（1）H+运出细胞 蔗糖进入细胞 H+运进细胞时的势能 （2）大于 H+运出细胞消耗ATP，应为逆浓度梯度的跨膜运输 （3）载体蛋白的数量 细胞内外H+的浓度差
【解析】（1）图中H+运出细胞需要消耗ATP，属于原发性主动转运；蔗糖进入细胞属于继发性主动转运，后者的能量来自H+运进细胞时的势能。
（2）据图分析，H+运出细胞消耗ATP，应为逆浓度梯度的跨膜运输，则细胞外H+浓度大于细胞内。
（3）据图分析，细胞吸收蔗糖需要载体蛋白，需要H+运进细胞时的势能，故直接影响植物细胞吸收蔗糖速率的两个因素是载体蛋白的数量、细胞内外H+的浓度差。
15．【答案】（1）浓度差 低于 （2）都是顺浓度梯度进行跨膜运输（或不需要消耗细胞化学反应产生的能量） 等量的生理盐水 （3）自由扩散 协助扩散
【解析】（1）人的肾小管上皮细胞吸水或失水取决于细胞内外溶液的浓度差。当外界溶液的浓度低于细胞内溶液的浓度时，细胞会吸水膨胀甚至破裂。
（2）自由扩散和协助扩散的相同点有：都不需要能量，都是由高浓度向低浓度扩散，其中自由扩散不需要载体参与，协助扩散需要载体参与。由题意可知，HgCl2溶液中Hg2+的能显著抑制水通道蛋白的活性，所以甲组中水通过水通道蛋白的协助扩散被抑制，因此乙组不能抑制水通道蛋白的活性，所以乙组中X是等量的生理盐水。
（3）因为甲组中，Hg2+的能显著抑制水通道蛋白的活性，若甲组和乙组破裂的细胞数目基本相同，说明水跨膜不需要通道蛋白，进而可知水进入肾小管上皮细胞的主要方式是自由扩散；若甲组破裂少于乙组，说明水跨膜需要通道蛋白，进而水进入肾小管上皮细胞的主要方式是协助扩散。