2023人教版高中生物必修1 分子与细胞 第4章 细胞的物质输入和输出 综合拔高练

综合拔高练

五年高考练

考点1　分析细胞吸水和失水

1.(2021湖南,3)质壁分离和质壁分离复原是某些生物细胞响应外界水分变化而发生的渗透调节过程。下列叙述错误的是(　　)

A.施肥过多引起的“烧苗”现象与质壁分离有关

B.质壁分离过程中,细胞膜可局部或全部脱离细胞壁

C.质壁分离复原过程中,细胞的吸水能力逐渐降低

D.1 mol/L NaCl溶液和1 mol/L蔗糖溶液的渗透压大小相等

2.(2021广东,13)保卫细胞吸水膨胀使植物气孔张开。适宜条件下,制作紫鸭跖草叶片下表皮临时装片,观察蔗糖溶液对气孔开闭的影响,如图为操作及观察结果示意图。下列叙述错误的是(　　)

A.比较保卫细胞细胞液浓度,③处理后>①处理后

B.质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中

C.滴加③后有较多水分子进入保卫细胞

D.推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③

3.(2020课标Ⅱ,5)取某植物的成熟叶片,用打孔器获取叶圆片,等分成两份,分别放入浓度(单位为g/mL)相同的甲糖溶液和乙糖溶液中,得到甲、乙两个实验组(甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍)。水分交换达到平衡时,检测甲、乙两组的溶液浓度,发现甲组中甲糖溶液浓度升高。在此期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换。据此判断下列说法错误的是(　　)

A.甲组叶细胞吸收了甲糖溶液中的水使甲糖溶液浓度升高

B.若测得乙糖溶液浓度不变,则乙组叶细胞的净吸水量为零

C.若测得乙糖溶液浓度降低,则乙组叶肉细胞可能发生了质壁分离

D.若测得乙糖溶液浓度升高,则叶细胞的净吸水量乙组大于甲组

4.(2019浙江4月选考,9)哺乳动物细胞在0.9%NaCl溶液中仍能保持其正常形态。将兔红细胞置于不同浓度NaCl溶液中,一段时间后制作临时装片,用显微镜观察并比较其形态变化。下列叙述正确的是(　　)

A.在高于0.9%NaCl溶液中,红细胞因渗透作用失水皱缩并发生质壁分离

B.在0.9%NaCl溶液中,红细胞形态未变是由于此时没有水分子进出细胞

C.在低于0.9%NaCl溶液中,红细胞因渗透作用吸水膨胀甚至有的破裂

D.渗透作用是指水分子从溶液浓度较高处向溶液浓度较低处进行的扩散

考点2　物质跨膜运输的方式

5.(2020江苏单科,5)如图①~⑤表示物质进、出小肠上皮细胞的几种方式,下列叙述正确的是(　　)

A.葡萄糖进、出小肠上皮细胞方式不同

B.Na+主要以方式③运出小肠上皮细胞

C.多肽以方式⑤进入细胞,以方式②离开细胞

D.口服维生素D通过方式⑤被吸收

6.(2019课标全国Ⅱ,3)某种H+-ATPase是一种位于膜上的载体蛋白,具有ATP水解酶活性,能够利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H+。①将某植物气孔的保卫细胞悬浮在一定pH的溶液中(假设细胞内的pH高于细胞外),置于暗中一段时间后,溶液的pH不变。②再将含有保卫细胞的该溶液分成两组,一组照射蓝光后溶液的pH明显降低;另一组先在溶液中加入H+-ATPase的抑制剂(抑制ATP水解),再用蓝光照射,溶液的pH不变。根据上述实验结果,下列推测不合理的是(　　)

A.H+-ATPase位于保卫细胞质膜上,蓝光能够引起细胞内的H+转运到细胞外

B.蓝光通过保卫细胞质膜上的H+-ATPase发挥作用导致H+逆浓度梯度跨膜运输

C.H+-ATPase逆浓度梯度跨膜转运H+所需的能量可由蓝光直接提供

D.溶液中的H+不能通过自由扩散的方式透过细胞质膜进入保卫细胞

7.(2021全国甲,29)植物的根细胞可以通过不同方式吸收外界溶液中的K+,回答下列问题:

(1)细胞外的K+可以跨膜进入植物的根细胞。细胞膜和核膜等共同构成了细胞的生物膜系统,生物膜的结构特点是                                           　。 

(2)细胞外的K+能够通过离子通道进入植物的根细胞。离子通道是由　　　　　复合物构成的,其运输的特点是　　                             (答出1点即可)。 

(3)细胞外的K+可以通过载体蛋白逆浓度梯度进入植物的根细胞。在有呼吸抑制剂的条件下,根细胞对K+的吸收速率降低,原因是                                                                                                                 　。 

考点3　物质跨膜运输的影响因素

8.(2019海南单科,27节选)在适宜条件下,测得的某植物根细胞对a、b两种物质的吸收速率与外界溶液中这两种物质浓度的关系如图所示(a、b两条曲线分别代表植物根细胞对不同浓度a、b两种物质的吸收速率)。回答下列问题。

(1)根据实验结果发现a是通过自由扩散方式跨膜运输的。自由扩散的含义是                                                                        　。 

(2)实验结果表明:当外界溶液中b的浓度达到一定数值时,再增加b的浓度,根细胞对b的吸收速率不再增加。可能的原因是　　　　                                                                      。 

三年模拟练

应用实践

1.(2022山东济南一中期中)气孔开放的无机离子吸收学说认为:保卫细胞可逆浓度梯度将H+运出细胞,从而驱动无机离子进入细胞,使细胞液渗透压升高,细胞吸水,气孔张开。用电子探针微量分析仪测量证明,K+在开放或关闭的气孔中流动。下列叙述正确的是(　　)

A.H+运出保卫细胞需要细胞代谢供能

B.据无机离子吸收学说推断,保卫细胞吸水会导致气孔关闭

C.在蔗糖等渗溶液中无水分子进出保卫细胞,气孔开放度不变

D.抑制K+进入保卫细胞会降低植物对干旱环境的适应能力

2.(2022吉林调研)某同学进行“观察洋葱鳞片叶表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原”实验时,将观察到的某个细胞原生质体变化情况绘制成了曲线(如图)。下列叙述正确的是(注:原生质体的初始大小相对值记为1)(　　)

A.b~c段,由于失水过多,细胞可能已经死亡

B.c~d段,水分子的运动方向是从细胞外进入细胞内

C.d~e段,细胞液浓度等于外界溶液浓度

D.e时液泡的颜色比a时浅

3.(2022四川雅安期末)同一个水槽中放置甲、乙、丙三个渗透装置如图,三个漏斗颈的内径相等,漏斗口均封以半透膜(单糖能透过而二糖和酶不能透过),漏斗内装有不同浓度的蔗糖溶液,开始时漏斗内液面高度相同,蔗糖溶液浓度和半透膜的面积见下表。下列相关说法错误的是(　　)

A.三个装置达到渗透平衡时,丙漏斗的液面上升的最高

B.甲漏斗的液面上升到最大高度所需的时间小于乙

C.乙、丙达到渗透平衡时,漏斗内蔗糖溶液的浓度相等

D.乙、丙达到渗透平衡后再加入等量蔗糖酶,漏斗内的液面都是先升后降

4.(2022山东泰安十九中期中)如图表示小肠上皮细胞转运葡萄糖的过程,已知肠腔的葡萄糖浓度小于细胞内葡萄糖浓度,细胞内的葡萄糖浓度大于组织液中葡萄糖的浓度,细胞内的钠离子浓度低于细胞外,葡萄糖依赖钠离子形成的浓度差与钠离子一起同向运输。下列相关叙述错误的是(　　)

A.细胞中的葡萄糖进入组织液可不消耗能量

B.图中Na+的转运依赖两种不同的动力

C.一种物质可以有两种不同的运输方式

D.Na+/葡萄糖同向运输蛋白能同时运输葡萄糖和Na+,说明其不具有特异性

5.(2022湖南师大附中月考)如图表示不同条件下植物细胞吸收或外渗离子的情况。在正常条件下处于低盐溶液的根吸收离子W时,初始几分钟(图示中的a段)离子W的流入速度很快,这是因为起初离子W流入的是细胞壁而没有通过膜进入细胞质。此后离子W以恒定的速率持续流入根细胞。下列有关分析错误的是(　　)

A.图示中的植物细胞以主动运输的方式吸收离子W

B.曲线1中c段离子W外渗迅速的原因是外渗的离子W主要来自细胞壁

C.曲线2中限制代谢作用的条件包括缺氧、低温或存在呼吸抑制剂等

D.曲线2中初始一段时间离子W吸收速率受到的影响较小,之后的吸收速率仍大于0

6.(不定项)(2021湖南长沙长郡中学月考)某同学在“探究植物细胞的吸水与失水”的实验过程中,得到如图a、b。将形状、大小相同的萝卜条A和萝卜条B均分成5组,记录初始质量数据,然后分别放在不同浓度的蔗糖溶液(甲~戊)的10个小烧杯中,达到平衡后,取出称重、记录并取平均值,结果如图c所示。下列说法错误的是(　　)

图a

图b

图c

A.图a中由2、3、5组成的结构称为原生质层

B.图b中细胞,此时细胞液浓度一定小于外界溶液浓度

C.图c中,甲~戊蔗糖溶液浓度最大的是乙

D.达到平衡状态后,丁组中萝卜条A的细胞液浓度大于萝卜条B的细胞液浓度

迁移创新

7.(2021湖南长沙雅礼中学月考改编)现有两瓶质量分数均为30%的葡萄糖溶液和蔗糖溶液。已知葡萄糖分子可以透过半透膜,蔗糖分子不能透过。请回答以下问题:

图1　图2

图3

(1)有同学把体积相同的葡萄糖溶液与蔗糖溶液用半透膜隔开(如图1所示),在一段时间内,乙液面的变化情况是　　　　　　　　　　,最后乙液面　　　(填“高于”“低于”或“等于”)甲液面。 

(2)某同学以紫色洋葱鳞片叶的外表皮为材料,利用植物细胞质壁分离与复原的原理进行了鉴定葡萄糖溶液和蔗糖溶液的实验。请在图2中补充可能的实验结果。

(3)如图3所示是生物膜的流动镶嵌模型及物质跨膜运输示意图,其中①②③④代表物质运输方式。鲨鱼体内能积累大量的盐,盐分过高时就要及时将多余的盐分快速排到体外,经研究,鲨鱼体内多余的盐分是经②途径排出的,那么其跨膜运输的方式是　　　　。蟾蜍心肌细胞吸收Ca2+、K+的方式是　　(填序号)。若用呼吸作用抑制剂处理心肌细胞,则图3中不会受到显著影响的运输方式是　　　　(填序号)。 

8.某研究人员设计了一个简单有效地测定植物细胞细胞液浓度的实验方法,基本过程如图所示:

(1)实验原理:当植物细胞或组织放在外界溶液中时,若植物细胞液浓度小于外界溶液浓度,则细胞　　　(填“失水”或“吸水”)而使外界溶液浓度　　　;若植物细胞液浓度大于外界溶液浓度,结果会相反。而这一生理过程可通过亚甲基蓝蓝色小液滴在与原溶液浓度相等的无色外界溶液中的沉浮来判断。 

(2)实验材料:菠菜叶圆片,亚甲基蓝结晶,蔗糖,清水,试管10支,毛细滴管,烧杯,量筒,天平等。

(3)实验思路:

①取10支试管,分5组(每组2支,分为a、b),编号1~5,分别装入浓度为0.012 5M、0.025M、0.05M、0.1M、0.2M的蔗糖溶液。

②在每组的a试管中加入　　　　　　　　　　　,放置15分钟。 

③向每组的a试管中加入一粒亚甲基蓝结晶,稍等片刻(加入的亚甲基蓝结晶极小,溶解后使溶液呈蓝色,对溶液浓度的影响忽略不计)。

④用毛细滴管从每组的a试管中取出一滴蓝色溶液置于b试管中部。

⑤　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)分析与讨论

①若第2组蓝色小液滴基本不动,第3组蓝色小液滴明显上浮,则取出第4组的植物组织放到显微镜下,可观察到细胞形态接近图　　　　;该植物组织细胞液浓度大约为　　　　。 

②若发现这5组实验结果均为蓝色小液滴上浮,实验应该如何改进:　　　　　　　　　　　　　　　。 

五年高考练

1.D　施肥过多,外界溶液浓度大于植物根细胞的细胞液浓度,根细胞会失水发生质壁分离,若细胞失水过多则会导致“烧苗”现象,A正确;质壁分离过程中,因失水的多少不同,质壁分离的程度也不同,细胞膜可局部或全部脱离细胞壁,B正确;在质壁分离复原过程中,细胞吸水,细胞液浓度逐渐下降,因此细胞的吸水能力逐渐降低,C正确;渗透压是溶液中溶质微粒对水的吸引力,溶质微粒数越多,渗透压越大,因为NaCl在水中会电离而蔗糖不会,所以1 mol/L NaCl溶液中的溶质微粒是2 mol/L,其渗透压大于1 mol/L蔗糖溶液,D错误。

2.A　由图示可知,经①、②、③处理后气孔变化分别为基本不变、关闭、张开,说明①、②、③处理后保卫细胞的变化分别为①形态几乎不变,细胞液浓度基本不变;②失水,细胞液浓度变大;③吸水,细胞液浓度变小,C正确。保卫细胞经③处理后的细胞液浓度小于①处理后,A错误。②处理后保卫细胞失水,最可能发生质壁分离,B正确。推测3种蔗糖溶液浓度的高低为②>①>③,D正确。

3.D　在实验期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换,两者之间只发生了水分的交换,而甲组中甲糖溶液浓度升高,说明甲组叶细胞从甲糖溶液中吸收了水分,净吸水量大于零,A正确;若测得乙糖溶液浓度不变,即乙组叶细胞细胞液浓度与乙糖溶液浓度相等,则乙组叶细胞的净吸水量为零,B正确;若测得乙糖溶液浓度降低,说明乙组叶肉细胞失去了水分,净吸水量小于零,叶肉细胞可能发生了质壁分离,C正确;题中甲、乙两组糖溶液浓度(g/mL)相等,但甲糖的相对分子质量大于乙糖,因此甲糖溶液的物质的量浓度小于乙糖溶液(即甲糖溶液中的水分子数多于乙糖溶液),若甲、乙两组的叶细胞均从糖溶液中吸收了水分(糖溶液浓度升高),则甲组叶细胞与甲糖溶液间的物质的量浓度差大于乙组叶细胞与乙糖溶液的物质的量浓度差,因此叶细胞的净吸水量甲组大于乙组,D错误。

4.C　在高于0.9%NaCl溶液中,红细胞因渗透作用失水皱缩,但不会发生质壁分离,A错误;在0.9%NaCl溶液中,红细胞形态未变,但此时仍有水分子进出细胞,B错误;渗透作用是指水分子从溶液浓度较低处向溶液浓度较高处进行的扩散,D错误。

5.A　小肠上皮细胞吸收葡萄糖需要转运蛋白的协助,且消耗Na+电化学梯度中的能量,属于主动运输,而葡萄糖通过转运蛋白顺浓度梯度以协助扩散的方式出小肠上皮细胞,A正确;Na+出小肠上皮细胞的方式是②主动运输,B错误;多肽是通过胞吞和胞吐的方式进出细胞的,⑤是胞吞,而②是主动运输,C错误;维生素D属于脂质,以④自由扩散的方式进入小肠上皮细胞,D错误。

6.C　蓝光通过保卫细胞质膜上的H+-ATPase(一种载体蛋白,且可水解ATP提供能量)发挥作用将细胞内的H+逆浓度梯度由细胞内转运到细胞外,使溶液的pH明显降低,A、B不符合题意;加入H+-ATPase抑制剂,再用蓝光照射,溶液的pH不变,说明蓝光不能为H+-ATPase逆浓度梯度跨膜转运H+直接提供能量,C符合题意;保卫细胞悬浮在一定的pH溶液中(细胞内的pH高于细胞外),置于暗中一段时间,溶液的pH不变,说明溶液中的H+不能通过自由扩散的方式进入保卫细胞,D不符合题意。

7.答案　(1)磷脂双分子层构成膜的基本支架,具有流动性;蛋白质分子以不同方式镶嵌于磷脂双分子层中　(2)蛋白质　一种离子通道只允许一种离子通过　(3)K+通过载体蛋白逆浓度梯度运输需要消耗能量,呼吸抑制剂使细胞呼吸作用产生的能量减少

解析　(2)离子通道是由蛋白质复合物构成的,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,一种离子通道只允许一种离子通过。(3)细胞外的K+可以通过载体蛋白逆浓度梯度进入植物的根细胞,这种逆浓度梯度运输的方式为主动运输,主动运输需要消耗细胞呼吸产生的能量,在有呼吸抑制剂的条件下,呼吸抑制剂抑制了细胞呼吸,使能量供应不足,故根细胞对K+的吸收速率降低。

8.答案　(1)物质通过简单的扩散方式进出细胞　(2)载体数量饱和(备注:转运蛋白数量饱和)

解析　(1)物质通过简单的扩散方式进出细胞即自由扩散,该过程不需要转运蛋白和能量,受细胞内外物质浓度差的影响。(2)b物质跨膜运输方式可能是协助扩散或主动运输,转运过程中需要转运蛋白的协助,当外界溶液中b的浓度达到一定数值时,转运蛋白数目饱和,再增加b的浓度,根细胞对b的吸收速率不再增加。

三年模拟练

1.A　保卫细胞可逆浓度梯度将H+运出细胞,H+运出细胞的方式是主动运输,该过程需要细胞代谢供能,A正确;据无机离子吸收学说认为,保卫细胞可逆浓度梯度将H+运出细胞,从而驱动无机离子进入细胞,使细胞液渗透压升高,进而促进细胞吸水,气孔张开,B错误;在蔗糖等渗溶液中水分子进出细胞达到动态平衡,导致气孔开放度变化不大,C错误;抑制K+进入保卫细胞,可导致气孔关闭,减少水分的散失,会增强植物对干旱环境的适应能力,D错误。

2.D　a~b段,原生质体大小的相对值减小,说明细胞失水,发生质壁分离;c~d段,原生质体大小的相对值增加,细胞吸水,水分子从细胞外进入细胞内多于从细胞内进入细胞外,发生质壁分离复原;b~c段细胞并没有死亡,A、B错误。d~e段,原生质体大小的相对值基本不变,即达到渗透平衡,由于细胞壁的存在,细胞液浓度可能等于或者大于外界溶液浓度,C错误。e时原生质体大小的相对值大于a时,说明细胞吸水,则液泡的颜色比a时浅,D正确。

3.C　漏斗内液面高度大小最终取决于水分渗透总量,而水分渗透总量和蔗糖溶液的浓度呈正相关;半透膜面积与水分子的渗透速率呈正相关。丙的蔗糖溶液浓度最高,水分的渗透总量最大,因此最终漏斗液面高度最高,A正确;甲和乙蔗糖溶液的浓度相等,最终水分渗透总量一样,所以漏斗液面高度最终一样,但甲的半透膜面积是乙的2倍,水分渗透速率较乙快,升到最大高度所需的时间小于乙,B正确;起始时,漏斗丙的蔗糖溶液浓度大于乙,均达到渗透平衡时,漏斗丙内蔗糖溶液的浓度仍大于乙,C错误;加入蔗糖酶后,蔗糖发生水解反应,生成葡萄糖和果糖,由于单糖可以透过半透膜,因此达到平衡后乙、丙漏斗内外液面相同,乙、丙漏斗内的液面都是先升后降,D正确。

4.D　肠腔的葡萄糖浓度小于细胞内,钠离子浓度大于细胞内,小肠上皮细胞通过Na+/葡萄糖同向运输蛋白从肠腔中吸收Na+和葡萄糖,葡萄糖进入小肠上皮细胞是逆浓度梯度进行,属于主动运输;Na+进入小肠上皮细胞是顺浓度梯度运输,属于协助扩散。在ATP提供能量条件下,小肠上皮细胞将Na+运出细胞,同时将K+运进细胞,Na+和K+的运输方式都是主动运输。小肠上皮细胞将葡萄糖运出细胞是顺浓度梯度进行,且需要转运蛋白参与,属于协助扩散。细胞中的葡萄糖进入组织液为协助扩散,不消耗能量,A正确;图中Na+运输方式有协助扩散和主动运输,前者的动力是浓度差,后者的动力是ATP水解产生的能量,B、C正确;虽然Na+/葡萄糖同向运输蛋白能同时运输葡萄糖和钠离子,但两种物质与该蛋白的结合位点不同,故仍具有特异性,D错误。

5.D　曲线2在限制代谢作用的条件下,初始吸收不受太大的影响,之后细胞吸收离子的量不改变,即吸收速率为0,说明根对离子的吸收方式是主动运输,A正确,D错误;细胞壁具有全透性,曲线1中c段离子外渗比d段迅速,这是由于c段外渗的离子主要来自细胞壁,B正确;低温、缺氧、呼吸抑制剂均能抑制细胞呼吸供能,均对主动运输有影响,C正确。

6.AB　分析萝卜条的重量变化,重量不变时,表示细胞液浓度和外界溶液浓度相等;重量减小时,萝卜条失水,且失水越多,表示外界溶液浓度越大;重量增加时,萝卜条吸水,且吸水越多,表示外界溶液浓度越小。原生质层由细胞膜2、液泡膜4和两层膜之间的细胞质5组成,A错误。图b中的细胞若正在发生质壁分离,则细胞液浓度小于外界溶液浓度;若质壁分离已达到平衡,则细胞液浓度等于外界溶液浓度;若正在发生质壁分离复原,则细胞液浓度大于外界溶液浓度,B错误。图c中萝卜条A和B在乙浓度的蔗糖溶液中失水均是最多的,因此乙的蔗糖溶液浓度最大,C正确。达到平衡状态后,丁组中萝卜条A重量比萝卜条B更重,说明萝卜条A比萝卜条B丢失的水分少,而外界溶液初始浓度相同,因此平衡后萝卜条A的外界溶液浓度要比萝卜条B的大,可推知萝卜条A细胞液浓度比萝卜条B大,D正确。

7.答案　(1)先下降后上升　高于

(2)

(3)协助扩散　④　①②③

解析　(1)蔗糖是二糖,葡萄糖是单糖,相同质量分数、相同体积的两种溶液加入被半透膜隔开的U形管中,葡萄糖溶液的物质的量浓度大于蔗糖溶液,因此水分子从乙侧更多地流向甲侧,乙液面下降,又因为葡萄糖透过半透膜进入乙侧,使乙侧溶质分子数目增多,水分子最终会更多地流向乙侧,使乙液面高于甲液面。(2)将紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞分别放在质量分数均是30%的葡萄糖溶液和蔗糖溶液中,均发生质壁分离,液泡体积减小。由于葡萄糖分子可以透过半透膜,故在质量分数为30%的葡萄糖溶液中外表皮细胞会发生质壁分离复原,液泡体积增大;蔗糖分子不能透过半透膜,所以外表皮细胞不会发生质壁分离复原,仍保持质壁分离状态。(3)分析图3:①顺浓度梯度进行运输,不需要转运蛋白和能量,是自由扩散;②顺浓度梯度进行运输,需要通道蛋白协助,是协助扩散;③顺浓度梯度进行运输,需要载体蛋白协助,是协助扩散;④逆浓度梯度进行运输,需要载体蛋白和能量,是主动运输。若用呼吸作用抑制剂处理心肌细胞,则图3中不会受到显著影响的运输方式是被动运输,包括①自由扩散、②③协助扩散。

8.答案　(1)失水　降低　(3)②等量大小相同的菠菜叶圆片　⑤观察并记录实验现象　(4)①A　0.025M　②增加多组蔗糖溶液浓度更低的组别

解析　(3)实验设计应遵循对照原则、等量原则和单一变量原则。(4)若第2组蓝色小液滴基本不动,说明该植物组织细胞液浓度与该外界溶液浓度相近,大约为0.025M;第3组蓝色小液滴明显上浮,说明该植物组织细胞液浓度小于该外界溶液浓度;第4组外界溶液浓度大于第3组外界溶液浓度,故第4组的植物细胞处于失水状态,如图A所示。若发现这5组的实验结果均是蓝色小液滴上浮,则需增加蔗糖溶液浓度更低的组别。