1、细胞的物质输入与输出(30分钟100分)一、选择题(共8小题,每小题6分,共48分)1.(2019中山模拟)将一萝卜去皮后切成大小相同的数个小条,测定长度后随机分成数量相等的几组,然后放在不同浓度的蔗糖溶液中进行实验,一定时间后取出,再次测定每组萝卜条的长度并取平均值,得到如图所示的关系图。下列有关叙述正确的是()A.a浓度之前蔗糖进入了细胞B.a浓度之后原生质层紧贴细胞壁C.a浓度时,细胞内的蔗糖浓度与外界蔗糖溶液相等D.图中萝卜条长度的变化说明细胞壁具有一定的伸缩性【解析】选D。a浓度之前萝卜条长度大于初始值,主要是由于水分进入了细胞;a浓度之后原生质层与细胞壁分离;a浓度时,细胞液浓度与
2、外界蔗糖溶液浓度相当。2.如图所示,容器甲中含0.02 molL-1蔗糖,0.03 molL-1尿素;容器乙中含0.01 molL-1蔗糖,0.05 molL-1尿素。甲、乙间隔一层半透膜。第一种情况:半透膜只允许水分子通过;第二种情况:半透膜允许水分子和尿素分子通过。当达到动态平衡时,这两种情况下的液面高度情况是()A.一样高,甲高于乙B.乙高于甲,不能确定C.乙高于甲,甲高于乙D.一样高,不能确定【解析】选C。第一种情况:半透膜只允许水分子通过,则甲中溶液总的物质的量浓度为0.05 mol L-1,乙中溶液总的物质的量浓度为0.06 mol L-1,乙中溶液的渗透压高于甲中的,故最终乙液面
3、高于甲液面。第二种情况:半透膜允许水分子和尿素分子通过,那么最终半透膜两侧的尿素浓度相等,但是甲中溶液的蔗糖浓度大于乙中的,故最终甲液面高于乙液面。3.下列有关物质跨膜运输的叙述,错误的是()A.载体蛋白运输物质具有选择性是由其结构决定的B.DNA聚合酶和RNA聚合酶可经核孔向细胞核内运输C.神经细胞未受到刺激时产生的K+外流属于主动运输D.小分子物质可能通过胞吐的方式运输到细胞外【解析】选C。载体蛋白运输物质时需要与被运输的物质结合,载体蛋白的结构决定了其运输的选择性,A正确;DNA聚合酶和RNA聚合酶都是在核糖体上合成的,通过核孔进入细胞核,分别催化DNA的复制和转录过程,B正确;神经细胞
4、未受到刺激时,K+通道打开,K+外流,属于协助扩散,C错误;小分子物质可能通过胞吐的方式运输到细胞外,如某些神经递质、性激素,D正确。4.(2019新乡模拟)物质跨膜运输分为甲、乙两大类,四小类,如图所示。下列相关叙述错误的是()A.图中甲和乙分别指的是被动运输和主动运输B.图中物质a、b、c均顺浓度梯度进行跨膜运输C.图中跨膜运输类型可表示红细胞吸收葡萄糖D.图中跨膜运输类型可表示Na+运入神经细胞【解析】选D。从图中信息可知类型应为自由扩散,而甲又包括类型,可见甲应为被动运输,乙为主动运输,A正确;被动运输,物质的跨膜运输方向为顺浓度梯度,B正确;红细胞吸收葡萄糖为协助扩散,需要载体蛋白的
5、协助,C正确;神经细胞内Na+的浓度低于细胞外Na+浓度,可见Na+运入神经细胞是顺浓度梯度的,该过程通过Na+通道完成,属于协助扩散,而类型为主动运输,D错误。5.(2020宝鸡模拟)关于甲、乙所示过程,叙述错误的是()A.转运的不一定都是大分子物质B.都需要消耗能量C.一定从低浓度向高浓度输送物质D.均会导致膜面积的变化【解析】选C。胞吞和胞吐转运的不一定都是大分子物质,小分子物质如神经递质也通过胞吐的方式释放,A正确;胞吞和胞吐都需要消耗能量,B正确;二者物质转运的方向不一定从低浓度向高浓度,C错误;在胞吞和胞吐过程中会发生膜面积的变化,如分泌蛋白的分泌过程,内质网膜面积减小,高尔基体膜
6、面积基本不变,细胞膜面积增大,D正确。6.(2020开封模拟)科学家将萝卜和甜菜幼苗分别放在培养液中培养。一段时间后,培养液中的离子浓度变化如图所示。下列相关叙述错误的是()A.萝卜吸收水的相对速度快于Mg2+B.甜菜运输Si的载体蛋白多于运输Mg2+的C.萝卜吸收Mg2+需要细胞提供能量D.甜菜和萝卜对离子的吸收具有选择性【解析】选A。由图可知,一段时间后,萝卜培养液中Mg2+浓度明显下降,可见萝卜吸收Mg2+的相对速度快于吸收水的相对速度,A错误;甜菜对Si的吸收明显多于Mg2+,说明甜菜运输Si的载体蛋白多于运输Mg2+的,B正确;植物吸收矿质元素的方式是主动运输,需要消耗能量,C正确;
7、甜菜和萝卜对两种离子的吸收速率明显不同,可见萝卜和甜菜对离子的吸收具有选择性,D正确。7.(2020甘肃、青海、宁夏联考)下列有关物质进出细胞的叙述,正确的是()A.细胞以胞吐的方式分泌胰岛素的过程不消耗ATPB.台盼蓝以主动运输的方式进入细胞C.乙醇以自由扩散的方式进入人体胃上皮细胞D.物质进出细胞只与细胞膜上的载体蛋白有关【解析】选C。细胞以胞吐的方式分泌胰岛素的过程消耗ATP,A错误;由于细胞膜的选择透过性,导致台盼蓝不能进入活细胞,B错误;乙醇以自由扩散的方式进入人体胃上皮细胞,C正确;物质进出细胞不只与细胞膜上的载体蛋白有关,还与磷脂双分子层和能量等有关,D错误。8.(2020唐山模
8、拟)把蚕豆植株放在湿润的空气中照光一段时间后,取蚕豆叶下表皮制作临时装片,先在清水中观察,然后用 0.3 gmL-1蔗糖溶液取代清水,继续观察,结果如图所示。对此现象的推断最合理的是()A.保卫细胞由于失水,从而导致气孔开放B.蔗糖溶液中保卫细胞因失水而形态发生改变,从而导致气孔关闭C.叶片在清水中蒸腾作用减弱导致气孔开放D.蔗糖进入保卫细胞后,细胞吸水导致气孔关闭【解析】选B。由题图可以看出,清水中的保卫细胞吸水后,气孔开放,A错误;图中0.3 gmL-1的蔗糖溶液中,由于外界溶液浓度细胞液浓度,细胞失水,导致气孔关闭,B正确;叶片在清水中渗透吸水导致气孔开放,C错误;蔗糖溶液中,保卫细胞失
9、水,导致气孔关闭,但原生质层具有选择透过性,蔗糖不能进入细胞,D错误。二、非选择题(共22分)9.图甲是物质A通过细胞膜的示意图。请回答以下问题。(1)图甲中,物质A跨膜运输的方式是_,判断理由是_。该运输方式也可用图乙中的曲线_表示。若物质A进入细胞内,则转运方向是_(填“”或“”)。(2)图乙中,曲线反映出物质运输速率与_有关,曲线Q点之前影响物质运输速率的主要因素是_。(3)科学家在电子显微镜下观察细胞膜分子结构,构建如图甲中所示的_模型,该模型很好地解释了生物膜的结构及特点。动物细胞吸水膨胀时,厚度变小,说明细胞膜具有_。【解析】(1)物质A的跨膜运输为逆浓度运输,运输方式是主动运输,
10、图乙中,曲线反映出物质跨膜运输需要消耗能量,说明曲线表示的物质运输方式与物质A相同。侧含有糖蛋白,代表膜外,如果物质A进入细胞内,则转运方向是。(2)图乙中曲线反映的是自由扩散,影响自由扩散的因素主要是膜两侧的浓度差;曲线反映的是主动运输,影响主动运输的因素主要是载体和能量,而Q点之前运输速率随能量供应增多而增大,说明此时的主要影响因素是能量。(3)图甲中细胞膜的结构图是亚显微结构模式图,该模型被称为流动镶嵌模型。动物细胞吸水膨胀时,厚度变小,说明细胞膜具有一定的流动性。答案:(1)主动运输物质运输逆浓度梯度进行(2)膜两侧物质的浓度差能量(3)流动镶嵌一定的流动性1.(5分)(2019宁波模
11、拟)在“探究细胞外界溶液浓度与质壁分离程度关系”的实验中,用不同浓度NaCl溶液分别处理取自同一洋葱同一部位的4个细胞,用目镜测微尺分别测出细胞的原生质体长度B、细胞长度A,并计算B/A(%),结果如图所示。据图分析这4个细胞所处的NaCl溶液浓度最高的是()A.细胞B.细胞C.细胞D.细胞【解析】选C。据图可知,B/A在细胞中约为60%,细胞中约为90%,细胞中约为40%,细胞中约为80%,故可知失水程度最高的是细胞,因此细胞所处的NaCl溶液浓度最高,C正确。2.(5分)(2020郑州模拟)饥饿状态下,肠腔的葡萄糖通过SGLT1逆浓度梯度进行跨膜运输;进食后,小肠微绒毛局部葡萄糖浓度由于二
12、糖的水解而升高,细胞通过GLUT2顺浓度梯度吸收葡萄糖,速率比通过SGLT1快数倍(如图所示)。下列叙述错误的是()A.SGLT1和GLUT2都属于载体蛋白,两者都应该具有ATP水解酶活性B.图中的二糖可能是麦芽糖C.SGLT1和GLUT2同时存在增强了动物对环境的适应性D.葡萄糖通过SGLT1的跨膜运输方式体现了活细胞能够按照生命活动的需要,选择性吸收所需营养物质【解析】选A。SGLT1和GLUT2都是用于运输葡萄糖的载体蛋白,据题干信息,GLUT2是细胞顺浓度梯度吸收葡萄糖的载体蛋白,该过程不消耗能量,因此没有ATP水解酶的活性,A错误;一分子麦芽糖能水解成两分子葡萄糖,图中二糖可能是麦芽
13、糖,B正确;据题干信息,饥饿时细胞通过SGLT1逆浓度梯度吸收葡萄糖,而当肠腔葡萄糖浓度高时,细胞通过GLUT2顺浓度梯度吸收葡萄糖,二者同时存在,增强了动物对环境的适应能力,C正确;载体蛋白SGLT1主动运输葡萄糖体现了活细胞能够选择性吸收所需营养物质,D正确。3.(20分)(素养提升科学探究)图甲是某同学观察植物细胞质壁分离与复原实验时拍下的显微照片,图乙是小肠上皮细胞转运葡萄糖的过程示意图。请回答下列问题:(1)图甲细胞处于质壁分离状态,则细胞膜和细胞壁之间充满了_;此时细胞液浓度_外界溶液浓度。将洋葱细胞放入大于细胞液浓度的KNO3溶液中,一段时间后没有观察到质壁分离现象,可能的原因有
14、_。(2)葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞时,不直接消耗ATP,而是借助相同载体蛋白上Na+顺浓度梯度运输时产生的电化学势能。该载体蛋白只能转运葡萄糖和Na+,体现了载体蛋白的_性。 据图乙中的信息分析,葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞是_浓度梯度进行的主动运输。(3)为了证明小肠上皮细胞以主动运输的方式吸收葡萄糖,请设计实验探究。实验步骤:第一步:取甲、乙两组生理状况相同的小肠上皮细胞,放入适宜浓度的含有葡萄糖的培养液中。第二歩:甲组细胞给予正常的呼吸条件,乙组细胞_,其他条件与甲组相同。第三步:一段时间后测定葡萄糖的吸收速率。预测实验结果并分析:若_,则说明小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式是主动运输,
15、否则不是主动运输。【解题指南】解答此题,要明确:(1)植物细胞的质壁分离和复原的实验原理与操作流程等相关知识;(2)自由扩散、协助扩散和主动运输这三种物质跨膜运输方式的区别和联系(主要从物质运输方向、是否消耗能量和是否需要载体蛋白协助几方面考虑);(3)设计对照实验应遵循的原则。【解析】(1) 由于细胞壁是全透性的,所以处于质壁分离状态的图甲细胞的细胞膜和细胞壁之间充满了外界溶液。图甲细胞处于质壁分离状态,可能正处于质壁分离复原的过程中,也可能正处于质壁分离的过程中,或已经达到渗透平衡,所以此时细胞液浓度大于或小于或等于外界溶液浓度。具有中央液泡的成熟的植物细胞才能发生质壁分离,未成熟的植物细
16、胞或死亡的植物细胞不能发生质壁分离;KNO3溶液中的硝酸根离子和钾离子可通过主动运输的方式被细胞吸收,使细胞液的浓度增大,因此在大于细胞液浓度的KNO3溶液中的细胞,在发生质壁分离后能够自动复原。综上分析可推知:将洋葱细胞放入大于细胞液浓度的KNO3溶液中,一段时间后没有观察到质壁分离现象,可能的原因有该细胞是死细胞,或者是根尖分生区细胞,或者质壁分离后又自动复原。(2)图乙显示:葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞,是借助相同载体蛋白上Na+顺浓度梯度运输时产生的电化学势能,从低浓度的一侧通过细胞膜到达高浓度一侧,说明葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞是逆浓度梯度进行的主动运输。该载体蛋白只能转运葡萄糖和
17、Na+,体现了载体蛋白的专一性。(3)证明小肠上皮细胞以主动运输的方式吸收葡萄糖,自变量是能量的有无,而能量是由细胞呼吸提供的,因此可通过抑制实验组细胞的细胞呼吸、对照组细胞给予正常的细胞呼吸条件控制自变量,因变量是葡萄糖的吸收速率。据此,依据给出的不完善的实验步骤可推知:在第二步中,对乙组细胞的处理是抑制细胞呼吸,其他条件都与甲组细胞相同。预测实验结果并分析:若乙组细胞对葡萄糖的吸收速率小于甲组细胞对葡萄糖的吸收速率,表明小肠上皮细胞吸收葡萄糖需要消耗能量,进而说明小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式是主动运输,否则不是主动运输。答案:(1)外界溶液大于或小于或等于该细胞是死细胞,或者是根尖分生区细胞,或者质壁分离后又自动复原(2)专一逆(3)抑制细胞呼吸(或加入呼吸抑制剂等)乙组细胞吸收速率小于甲组细胞吸收速率
