解密03 细胞的物质输入和输出（讲义)-【高频考点解密】2023年高考生物二轮复习讲义+分层训练（新教材）

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解密03 细胞的物质输入和输出考点热度   ★★★★1.在酸性土壤中,小麦可吸收利用土壤中的N2和N。(2018·全国卷Ⅰ,T3) (　×　)分析:植物根细胞能从土壤中吸收无机盐,但无机盐需以离子形成存在,所以N2不能被直接吸收利用。2.给玉米施肥过多时,会因根系水分外流引起“烧苗”现象。(2018·全国卷Ⅰ,T3) (　√　)3.巨噬细胞摄入病原体的过程属于协助扩散。(2018·全国卷Ⅱ,T2) (　×　)分析:病原体属于颗粒性物质,颗粒性物质或大分子物质进出细胞的方式为胞吞和胞吐,因此巨噬细胞摄入病原体的过程属于胞吞。4.固醇类激素进入靶细胞的过程属于主动运输。(2018·全国卷Ⅱ,T2) (　×　)分析:固醇类激素的化学本质是脂质,脂溶性物质以自由扩散的方式进入靶细胞。5.护肤品中的甘油进入皮肤细胞的过程属于主动运输。(2018·全国卷Ⅱ,T2) (　×　)分析:甘油是脂溶性小分子物质,以自由扩散的方式进入细胞。6.神经细胞处于静息状态时,细胞内外K+和Na+的分布特征是细胞外K+浓度高于细胞内,Na+相反。(2018·全国卷Ⅲ,T3)              ( × )分析:由于神经细胞处于静息状态时,膜主要对K+有通透性,造成K+外流,使膜外阳离子浓度高于膜内,但细胞内K+浓度仍然高于细胞外,而Na+浓度则是细胞外高于细胞内。7.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。(2019·浙江卷,T9) (　×　)分析:在高于0.9%NaCl溶液中,红细胞因渗透作用失水皱缩,但红细胞无细胞壁结构,故不会发生质壁分离。8.用黑藻叶片进行观察植物细胞质壁分离与复原实验时,叶绿体的存在会干扰实验现象的观察。 (　×　)分析:黑藻叶片的叶肉细胞中液泡呈无色,叶绿体的存在使原生质层呈绿色,有利于实验现象的观察。9.将人的红细胞放入4 ℃蒸馏水中,一段时间后红细胞破裂的原因是低温时红细胞的细胞膜流动性增大。 (　×　)分析:将红细胞放在蒸馏水中,由于外界浓度低于细胞内浓度,导致吸水涨破。10.水盐调节过程中,肾小管上皮细胞对水的重吸收不依赖膜蛋白。 (　×　)分析:肾小管上皮细胞对水的重吸收是依赖水分子通道蛋白参与的协助扩散。11.如果半透膜两侧分别放有体积与质量浓度相等的蔗糖溶液和葡萄糖溶液,则单位时间内两个方向通过半透膜的水分子数目相等。              (　×　)分析:由于葡萄糖的相对分子质量比蔗糖小,等体积且质量浓度相等的蔗糖溶液和葡萄糖溶液相比,葡萄糖溶液中溶质多,吸水能力强。12.植物细胞发生质壁分离的原因除了细胞失水外,还有原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。 (　√　)13.正常情况下,氧气浓度影响主动运输,但不影响自由扩散和协助扩散。 (　√　) 易混1A:大分子有机物要通过载体蛋白的转运才能进入细胞,并且消耗能量。 (×)B:大分子有机物通过胞吞的方式进入细胞,并且消耗能量。  (√)易混2A:在一定范围内,随着植物细胞的失水,细胞的吸水能力逐渐减小。 (×)B:在一定范围内,细胞液渗透压越大,植物细胞的失水能力越弱。 (√)易混3A:观察植物细胞质壁分离程度只能用紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞。 (×)B:用紫色洋葱鳞片叶外表皮的不同部位细胞观察到的质壁分离程度可能不同。(√) 考点01 区分物质跨膜运输的5个曲线图:(1)图1至图5分别表示的物质出入细胞的方式为自由扩散、协助扩散、自由扩散或协助扩散、主动运输、主动运输。(2)图2、图4和图5中P点的限制因素分别是膜上载体蛋白的数量、膜上载体蛋白的数量、膜上载体蛋白的数量或供能不足。(3)在图5坐标系中绘出葡萄糖进入哺乳动物红细胞过程的变化曲线,如图所示:考点02 辨明物质出入细胞的方式:(1)根据分子大小与是否需要载体蛋白和能量进行判断:(2)根据运输方向进行判断:逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动运输。考点03 关于植物细胞质壁分离与复原的4点提醒:(1)质壁分离与复原过程中水分子的移动是双向的,总结果是单向的。在植物细胞失水达到平衡状态时,细胞液浓度和外界溶液浓度相等;吸水达到平衡状态时,细胞液浓度大于外界溶液浓度。(2)植物细胞质壁分离与复原的条件:①原生质层相当于半透膜;②细胞液与外界溶液存在浓度差。(3)质壁分离的外因是细胞液浓度小于外界溶液浓度,内因是原生质层和细胞壁的伸缩性不同。(4)测定细胞液浓度范围的实验设计思路:   【典例分析】(2021·湖南选择考)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【信息提取与转化】关键信息转化成解题突破口质壁分离的原因外因:外界溶液浓度>细胞液浓度;内因:原生质层相当于一层半透膜,细胞壁的伸缩性小于原生质层质壁分离的实验现象液泡由大变小,细胞液颜色由浅变深,原生质层与细胞壁分离溶液渗透压的大小的影响因素溶液渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目,溶质微粒越多,渗透压越高,反之,越低【答案】D【解析】施肥过多会导致植物根部细胞的细胞液浓度小于外界溶液浓度引起细胞失水即造成“烧苗”,A正确;质壁分离指原生质层(细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质)和细胞壁的分离,细胞膜可局部或全部脱离细胞壁,B正确;质壁分离复原过程中,细胞不断吸水导致细胞液的浓度逐渐降低,故吸水能力降低,C正确;溶液渗透压指单位体积溶液中溶质微粒对水的吸引力,大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目,1 mol/L NaCl溶液和1 mol/L蔗糖溶液中溶质微粒数目不同,故渗透压大小不同,D错误。 【真题探究1】（2022·全国甲卷·高考真题）植物成熟叶肉细胞的细胞液浓度可以不同。现将a、b、c三种细胞液浓度不同的某种植物成熟叶肉细胞，分别放入三个装有相同浓度蔗糖溶液的试管中，当水分交换达到平衡时观察到：①细胞a未发生变化；②细胞b体积增大；③细胞c发生了质壁分离。若在水分交换期间细胞与蔗糖溶液没有溶质的交换，下列关于这一实验的叙述，不合理的是（       ）A．水分交换前，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度B．水分交换前，细胞液浓度大小关系为细胞b>细胞a>细胞cC．水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度大于细胞a的细胞液浓度D．水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度【答案】C【解析】【分析】由题分析可知，水分交换达到平衡时细胞a未发生变化，既不吸水也不失水，细胞a的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度；细胞b的体积增大，说明细胞吸水，水分交换前，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度；细胞c发生质壁分离，说明细胞失水，水分交换前，细胞c的细胞液浓度小于外界蔗糖溶液的浓度。【详解】A、由于细胞b在水分交换达到平衡时细胞的体积增大，说明细胞吸水，则水分交换前，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度，A正确； B、水分交换达到平衡时，细胞a的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度，细胞c的细胞液浓度小于外界蔗糖溶液的浓度，因此水分交换前，细胞液浓度大小关系为细胞b>细胞a>细胞c，B正确；C、由题意可知，水分交换达到平衡时，细胞a未发生变化，说明其细胞液浓度与外界蔗糖溶液浓度相等；水分交换达到平衡时，虽然细胞内外溶液浓度相同，但细胞c失水后外界蔗糖溶液的浓度减小，因此，水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度小于细胞a的细胞液浓度，C错误D、在一定的蔗糖溶液中，细胞c发生了质壁分离，水分交换达到平衡时，其细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度，D正确。故选C。【真题探究2】（2021·6浙江月选考）质膜的流动镶嵌模型如图所示。下列叙述正确的是（   ）A.磷脂和糖脂分子形成的脂双层是完全对称的 B.胆固醇镶嵌或贯穿在膜中利于增强膜的流动性C.物质进出细胞方式中的被动转运过程与膜蛋白无关 D.有些膜蛋白能识别并接受来自细胞内外的化学信号【答案】D【解析】【分析】质膜的流动镶嵌模型：1、主要成分是蛋白质分子和磷脂分子，还含有少量的糖类。2、脂双层：流动镶嵌模型中最基本的部分，由脂双层组成的膜称为单位膜，由两层磷脂分子组成，磷脂分子具有亲水性的头部和亲脂性的尾部，其两层并不是完全相同的。3、膜蛋白：也和磷脂分子一样，具有水溶性部分和脂溶性部分，有的蛋白质整个贯穿在膜中，有的一部分插在膜中，还有的整个露在膜表面，膜蛋白的分布具有不对称性。4、结构特点：具有一定的流动性。【详解】A、脂双层是指磷脂双分子层，不包括膜蛋白，是在有水的环境中自发形成的，由磷脂分子的物理性质和化学性质决定的，但具有识别作用的糖脂分子只分布在质膜的外侧，故脂双层是不完全对称的， A错误；B、磷脂的尾部与胆固醇一起存在于脂双层内部，而非镶嵌或贯穿在膜中，且由于胆固醇是“刚性的”，会限制膜的流动性，B错误；C、物质进出细胞方式中的被动转运包括扩散、渗透和易化扩散，其中易化扩散需要载体蛋白，即与膜蛋白有关，C错误；D、有些膜蛋白起着细胞标志物的作用，能识别并接受来自细胞内外的化学信号，D正确。故选D。【真题探究3】（2022·山东·高考真题）NO3-和NH4+是植物利用的主要无机氮源，NH4+的吸收由根细胞膜两侧的电位差驱动，NO3-的吸收由H+浓度梯度驱动，相关转运机制如图。铵肥施用过多时，细胞内NH4+的浓度增加和细胞外酸化等因素引起植物生长受到严重抑制的现象称为铵毒。下列说法正确的是（       ）A．NH4+通过AMTs进入细胞消耗的能量直接来自ATPB．NO3-通过SLAH3转运到细胞外的方式属于被动运输C．铵毒发生后，增加细胞外的NO3-会加重铵毒D．载体蛋白NRT1.1转运NO3-和H+的速度与二者在膜外的浓度呈正相关【答案】B【解析】【分析】物质跨膜运输主要包括两种方式:被动运输和主动运输，被动运输又包括自由扩散和协助扩散，被动运输是由高浓度向低浓度一侧扩散，而主动运输是由低浓度向高浓度一侧运输。其中协助扩散需要载体的协助，但不需要消耗能量:而主动运输既需要消耗能量，也需要载体的协助。【详解】A、由题干信息可知，NH4+的吸收是根细胞膜两侧的电位差驱动的，所以NH4+通过AMTs进入细胞消耗的能量不是来自ATP，A错误；B、由图上可以看到，NO3-进入根细胞膜是H+的浓度梯度驱动，进行的逆浓度梯度运输，所以NO3-通过SLAH3转运到细胞外是顺浓度梯度运输，属于被动运输，B正确；C、铵毒发生后，H+在细胞外更多，增加细胞外的NO3-，可以促使H+向细胞内转运，减少细胞外的H+，从而减轻铵毒，C错误；D、据图可知，载体蛋白NRT1.1转运NO3-属于主动运输，主动运输的速率与其浓度无必然关系；运输H+属于协助扩散，协助扩散在一定范围内呈正相关，超过一定范围后不成比例，D错误。故选B。【真题探究4】（2022年6月·浙江·高考真题）“观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原”实验中，用显微镜观察到的结果如图所示。下列叙述正确的是（       ）A．由实验结果推知，甲图细胞是有活性的B．与甲图细胞相比，乙图细胞的细胞液浓度较低C．丙图细胞的体积将持续增大，最终胀破D．若选用根尖分生区细胞为材料，质壁分离现象更明显【答案】A【解析】【分析】分析题图：甲到乙的过程中，细胞发生质壁分离，乙到丙的过程细胞发生质壁分离的复原，据此分析解答。【详解】A、 能发生质壁分离细胞应为活的植物细胞，据图分析，从甲到乙发生了质壁分离现象，说明甲细胞是活细胞，A正确；B、 乙图所示细胞发生质壁分离，该过程中细胞失水，故与甲图相比，乙图细胞的细胞液浓度较高，B错误；C、 由于有细胞壁的限制，丙图细胞体积不会持续增大，且不会涨破，C错误；D、 根尖分生区细胞无中央大液泡，不能发生质壁分离现象，D错误。故选A。【真题探究5】 (2021山东高考 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【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。【真题探究6】（2021·河北高考真题）人体成熟红细胞能够运输O2和CO2，其部分结构和功能如图，①~⑤表示相关过程。下列叙述错误的是（    ）A．血液流经肌肉组织时，气体A和B分别是CO2和O2B．①和②是自由扩散，④和⑤是协助扩散C．成熟红细胞通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP，为③提供能量D．成熟红细胞表面的糖蛋白处于不断流动和更新中【答案】D【分析】1、人体成熟的红细胞在发育成熟过程中，将细胞核和细胞器等结构分解或排出细胞，为血红蛋白腾出空间，运输更多的氧气；2、分析题图可知，①和②表示气体进出红细胞，一般气体等小分子进出细胞的方式为自由扩散，③为红细胞通过消耗能量主动吸收K+排出Na+，④是载体蛋白运输葡萄糖顺浓度梯度进入红细胞，⑤是H2O通过水通道蛋白进入红细胞。【详解】A、根据题意可知，红细胞能运输O2和CO2，肌肉细胞进行有氧呼吸时，消耗O2，产生CO2，可以判断气体A和B分别是CO2和O2，A正确；B、①和②表示气体进出红细胞，一般气体等小分子进出细胞的方式为自由扩散，④是载体蛋白运输葡萄糖进入红细胞，顺浓度梯度，不需要消耗能量，为协助扩散，⑤是H2O通过水通道蛋白进入红细胞，属于协助扩散，B正确；C、③为红细胞通过消耗能量主动吸收K+排出Na+，成熟红细胞没有线粒体，不能进行有氧呼吸，只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP，为③提供能量，C正确；D、成熟红细胞没有核糖体，不能再合成新的蛋白质，细胞膜上的糖蛋白不能更新，糖蛋白存在于细胞膜的外表面，由于细胞膜具有流动性，其表面的糖蛋白处于不断流动中，D错误。故选D。【真题探究7】（2021·广东高考真题）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，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【答案】A【分析】气孔是由两两相对而生的保卫细胞围成的空腔，它的奇妙之处在于能够自动的开闭。气孔是植物体蒸腾失水的“门户”，也是植物体与外界进行气体交换的“窗口”。气孔的张开和闭合受保卫细胞的控制。分析图示：滴加蔗糖溶液①后一段时间，保卫细胞气孔张开一定程度，说明保卫细胞在蔗糖溶液①中吸收一定水分；滴加蔗糖溶液②后一段时间，保卫细胞气孔关闭，说明保卫细胞在蔗糖溶液②中失去一定水分，滴加蔗糖溶液③后一段时间，保卫细胞气孔张开程度较大，说明保卫细胞在蔗糖溶液③中吸收水分多，且多于蔗糖溶液①，由此推断三种蔗糖溶液浓度大小为：②>①>③。【详解】A、通过分析可知，①细胞处吸水量少于③处细胞，说明保卫细胞细胞液浓度①处理后>③处理后，A错误；B、②处细胞失水，故质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中，B正确；C、滴加③后细胞大量吸水，故滴加③后有较多水分子进入保卫细胞，C正确；D、通过分析可知，推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③，D正确。故选A。【真题探究8】（2021·1月浙江选考）下图为植物细胞质膜中H+-ATP酶将细胞质中的H+转运到膜外的示意图。下列叙述正确的是（　　）A．H+转运过程中H+-ATP酶不发生形变B．该转运可使膜两侧H+维持一定的浓度差C．抑制细胞呼吸不影响H+的转运速率D．线粒体内膜上的电子传递链也会发生图示过程【答案】B【分析】据图分析可知：H＋逆浓度梯度运输，且需要消耗能量，该过程为主动转运；在此过程中H+-ATP酶兼有载体蛋白和ATP水解酶的功能。【详解】A、主动转运过程中H+-ATP酶作为载体蛋白，会发生形变，协助物质运输，A错误；B、该转运方式为主动转运，主动转运的结果是使膜两侧H+维持一定的浓度差，B正确；C、H+的转运方式主动转运，需要载体蛋白的协助，同时需要能量，抑制细胞呼吸会影响细胞的能量供应，进而影响H+的转运速率，C错误；D、图示过程是消耗ATP的过程，而线粒体内膜的电子传递链最终会生成ATP，不会发生图示过程，D错误。故选B。【真题探究9】（2021·全国甲卷高考真题）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_______。【答案】（1）具有一定的流动性    （2）蛋白质    顺浓度或选择性    （3）细胞逆浓度梯度吸收K+是主动运输过程，需要能量，呼吸抑制剂会影响细胞呼吸供能，故使细胞主动运输速率降低    【分析】植物根细胞的从外界吸收各种离子为主动运输，一般从低到高主动地吸收或排出物质，以满足生命活动的需要，需要耗能、需要载体协助。【详解】（1）生物膜的结构特点是具有一定的流动性。（2）离子通道是由蛋白质复合物构成的，一种通道只能先让某种离子通过，而另一些离子则不容易通过，即离子通道具有选择性。（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。可知是主动运输过程，主动运输需要消耗能量，而细胞中的能量由细胞呼吸提供，因此呼吸抑制剂会影响细胞对K+的吸收速率。【点睛】本题考查植物细胞对离子的运输方式，主动运输的特点等，要求考生识记基本知识点，理解描述基本生物学事实。【真题探究10】（2022·全国乙卷·高考真题）农业生产中，农作物生长所需的氮素可以的形式由根系从土壤中吸收。一定时间内作物甲和作物乙的根细胞吸收的速率与O2浓度的关系如图所示。回答下列问题。(1)由图可判断进入根细胞的运输方式是主动运输，判断的依据是______。(2)O2浓度大于a时作物乙吸收速率不再增加，推测其原因是______。(3)作物甲和作物乙各自在最大吸收速率时，作物甲根细胞的呼吸速率大于作物乙，判断依据是______。(4)据图可知，在农业生产中，为促进农作物对的吸收利用，可以采取的措施是______。【答案】(1)主动运输需要呼吸作用提供能量，O2浓度小于a点，根细胞对的吸收速率与O2浓度呈正相关(2)主动运输需要载体蛋白，此时载体蛋白数量达到饱和(3)甲的最大吸收速率大于乙，甲需要能量多，消耗O2多(4)定期松土【解析】【分析】根据物质运输的方向以及运输过程中是否需要能量，将物质跨膜运输分为被动运输和主动运输，其中主动运输为逆浓度方向运输，需要载体蛋白和能量的供应。曲线图分析，当氧气浓度小于a时，影响根细胞吸收NO3－的因素是能量，当氧气浓度大于a时，影响根细胞吸收NO3－的因素是载体蛋白的数量。(1)主动运输是低浓度向高浓度运输，需要能量的供应、需要载体蛋白协助，由图可知，当氧气浓度小于a点时，随着O2浓度的增加，根细胞对NO3－ 的吸收速率也增加，说明根细胞吸收NO3－需要能量的供应，为主动运输。(2)主动运输需要能量和载体蛋白，呼吸作用可以为主动运输提供能量，O2浓度大于a时作物乙吸收NO3－的速率不再增加，能量不再是限制因素，此时影响根细胞吸收NO3－速率的因素是载体蛋白的数量，此时载体蛋白数量达到饱和。(3)曲线图分析，当甲和乙根细胞均达到最大的NO3－的吸收速率时，甲的NO3－最大吸收速率大于乙，说明甲需要能量多，消耗O2多，甲根部细胞的呼吸速率大于作物乙。(4)在农业生产中，为了促进根细胞对矿质元素的吸收，需要定期松土，增加土壤中的含氧量，促进根细胞的有氧呼吸，为主动运输吸收矿质元素提供能量。