2024届高考生物一轮复习第二单元细胞的基本结构细胞的物质输入和输出第3讲细胞的物质输入和输出练习含答案

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第3讲　细胞的物质输入和输出

(本栏目对应课后提能演练P354~356)

　　　 　　　　　　　　　　　　
A组　基础巩固练
1.(2022年广东华师附中期末)某同学设计了如图Ⅰ所示的渗透作用实验装置，实验开始时长颈漏斗内外液相平齐，记为零液面。实验开始后，长颈漏斗内部液面的变化趋势为图Ⅱ，下列对图Ⅱ有关现象的分析不正确的是(　　)

A.在OA段漏斗里的溶液浓度大于烧杯中溶液浓度
B.AB段液面不再上升的原因是膀胱膜两侧的溶液浓度相等
C.OA段从烧杯进入漏斗水分子多于从漏斗内进入烧杯的
D.AB段相同时间内从漏斗进入烧杯中的水与从烧杯进入漏斗内的水的量相同
【答案】B　
【解析】在OA段漏斗内液面上升，说明漏斗里的溶液浓度大于烧杯中溶液浓度，A正确；AB段液面不再上升的原因是膀胱膜两侧水分子扩散到两侧的数量达到动态平衡，此时漏斗内的溶液浓度仍然高于烧杯内的溶液浓度，B错误；OA段液面能够不断上升的直接原因是从烧杯进入漏斗的水分子多于从漏斗内进入烧杯的，C正确；AB段液面不再上升的直接原因是相同时间内从漏斗进入烧杯中的水与从烧杯进入漏斗内的水的量相同，渗透达到平衡，D正确。
2.(2022年广东珠海二中段考)合欢叶柄基部近轴侧运动细胞受光刺激后质子泵活化，消耗ATP泵出H+，建立跨膜质子梯度进而驱动载体蛋白协同运入H+和K+，细胞内渗透压升高，细胞吸水涨大，白天叶片水平展开；夜晚近轴侧运动细胞K+流出，细胞失水曲缩，叶片合拢。下列说法错误的是(　　)
A.影响叶片昼开夜合的信号属于物理信息
B.运动细胞中的液泡通过吸水与失水调节细胞的形态
C.K+通过通道蛋白协助扩散进入细胞
D.与夜晚相比，白天近轴侧运动细胞外的pH较低
【答案】C　
【解析】影响叶片昼开夜合的信号是光，光属于物理信息，A正确；由题意可知，运动细胞中的液泡通过吸水与失水调节细胞的形态，进而控制叶片展开或合拢，B正确；由题意可知，K+在质子梯度的驱动下进入细胞，这是一个耗能过程，为主动运输，C错误；白天运动细胞受光刺激后质子泵活化，泵出H+，故胞外pH较夜间低，D正确。

3.(2022年广东茂名二模)植物叶片表皮上分布有大量的气孔，气孔结构如右图。当组成气孔的细胞(保卫细胞)吸水后，会膨胀变形，气孔开启；反之细胞失水皱缩，气孔关闭。保卫细胞在气孔关闭过程中，不会发生的是(　　)
A.水分子双向进出细胞
B.细胞液的浓度在逐渐增加
C.细胞的吸水能力在逐渐降低
D.原生质层和细胞壁发生分离
【答案】C　
【解析】保卫细胞在气孔关闭过程中，水分子双向进出细胞，但是主要从细胞进入外界溶液，导致细胞失水，A不符合题意；保卫细胞在气孔关闭过程中，细胞失水导致细胞液浓度增加，细胞吸水能力逐渐增强，B不符合题意，C符合题意；保卫细胞在气孔关闭过程中，细胞失水，由于原生质层的伸缩性比细胞壁大，原生质层会和细胞壁分离，D不符合题意。
4.(2022年广东潮州二模)关于紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞质壁分离和复原的实验现象，下列说法错误的是(　　)
实验组
一段时
间后
再过一段
时间
滴加
清水
①
0.3 g·mL－1
蔗糖溶液
质壁分离
无变化
a
②
0.5 g·mL－1
蔗糖溶液
b
无变化
无变化
③
1 mol·L－1
KNO3溶液
质壁分离
c
基本
无变化

A.a为质壁分离复原，在低倍镜下即可观察到
B.b为质壁分离，且质壁分离的速度比①组快
C.c为质壁分离自动复原，①③组对比说明细胞膜有选择透过性
D.③组滴加清水后基本无变化的原因是细胞失水死亡
【答案】D　
【解析】将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于0.3 g·mL－1蔗糖溶液中，由于外界溶液浓度大于细胞液浓度，细胞失水，发生质壁分离，一段时间后再置于清水中，由于外界溶液浓度小于细胞液浓度，细胞吸水，发生质壁分离后的复原，紫色液泡体积增加，颜色变浅，因此a为质壁分离复原，在低倍镜下即可观察到，A正确；将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于0.5 g·mL－1蔗糖溶液中，由于外界溶液浓度大于细胞液浓度，细胞失水，发生质壁分离，外界溶液与细胞液的浓度差越大，细胞质壁分离的速度越快，因此b为质壁分离，且质壁分离的速度比①组快，B正确；将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于1 mol·L－1KNO3溶液中，由于外界溶液浓度大于细胞液浓度，细胞失水，发生质壁分离，但由于钾离子和硝酸根离子都能被根细胞主动吸收，因此一段时间后细胞液浓度大于外界溶液浓度，细胞吸水，发生自动复原，因此c为质壁分离自动复原，①组中蔗糖分子不能进入细胞，只能发生质壁分离，不能自动复原，而③组中钾离子和硝酸根离子都能被根细胞主动吸收，因此①③对比说明细胞膜有选择透过性，C正确；③组滴加清水后基本无变化是由于细胞壁的伸缩性较小，使c复原的细胞不能无限吸水，故会导致细胞体积基本无变化，而不是细胞失水死亡，D错误。
5.下图是一个动物细胞内外不同离子的相对浓度示意图，下列说法正确的是(　　)

A.从图中可以看出Cl－比Mg2+运输速率快
B.K+只能利用主动运输方式进行跨膜运输
C.所有离子的跨膜运输都需要载体和能量
D.Na+和Cl－在肺泡细胞中运输受阻，易引起囊性纤维化
【答案】D　
【解析】图示只能反映细胞对不同离子吸收的量，而不能反映离子运输速率，A错误；神经细胞由动作电位恢复为静息电位时，K+以协助扩散方式排出细胞，B错误；神经细胞产生动作电位时的钠离子内流是不需要消耗能量的，而是一种顺浓度梯度的协助扩散，C错误；囊性纤维化是因为基因发生缺陷，导致肺泡细胞膜Na+和Cl－运输受阻而引起的，D正确。
6.研究发现，在小肠绒毛的微绒毛表面存在着两种运输葡萄糖的载体——SGLT1和GLUT2，前者是主动运输的载体，后者是协助扩散的载体。科学家通过体外实验，将不同葡萄糖浓度下的运输速率绘制成如下图所示的曲线，下列说法中错误的是(　　)

A.在较高葡萄糖浓度下，细胞主要依赖主动运输来增大吸收速率
B.在较低葡萄糖浓度下，主动运输的载体先达到饱和状态
C.主动运输需要消耗细胞化学反应所释放的能量
D.小肠绒毛细胞对葡萄糖运输的两种方式可同时进行
【答案】A　
【解析】在较高葡萄糖浓度下，GLUT2的运输速率较大，即细胞通过协助扩散吸收葡萄糖的速率明显高于主动运输吸收葡萄糖的速率，所以细胞主要依赖协助扩散来增大吸收速率，A错误；由图示可知，在较低葡萄糖浓度下，主动运输就可达到最大运输速率，即主动运输的载体先达到饱和状态，B正确；主动运输需要消耗细胞化学反应所释放的能量和细胞膜上载体蛋白的协助，C正确；由图示信息可知，总葡萄糖的运输速率为两种运输速率之和，所以可确定小肠绒毛细胞对葡萄糖的两种运输方式可同时存在，D正确。
7.下图为物质进出细胞示意图，下列相关说法错误的是(　　)

A.载体③具有运输和催化的作用
B.载体①参与的运输方式属于协助扩散
C.载体②的作用使细胞内的Na+浓度高于细胞外
D.溶质分子甲进入细胞与细胞内外Na+的浓度有关
【答案】C　
【解析】从图中信息得知，载体③可以控制K+、Na+的运输，同时可以催化ATP水解为ADP和Pi，A正确；通过载体①溶质分子甲顺浓度梯度出细胞，属于协助扩散，B正确；载体②让Na+进入细胞是顺浓度梯度运输的，细胞内的Na+浓度低于细胞外，C错误；载体②可以同时让Na+和溶质分子甲进入细胞，且甲逆浓度梯度进入细胞，属于主动运输，需要的能量由Na+膜两侧的浓度差形成的势能提供，D正确。
B组　能力提升练
8.图甲、乙分别表示载体介导和通道介导的两种协助扩散方式，其中通道介导的扩散比载体介导快1 000倍，下列叙述错误的是(　　)

A.载体蛋白和通道蛋白在细胞膜上不是静止不动的
B.载体蛋白和通道蛋白在物质转运时作用机制不同
C.甲、乙两种方式中只有乙属于被动运输
D.载体蛋白转运时会发生构象改变导致运输速率较慢
【答案】C　
【解析】载体蛋白和通道蛋白在细胞膜上不是静止不动的，而是具有流动性，A正确；载体蛋白转运物质时要与物质结合发生构象变化，通道蛋白在转运物质时，不与其结合不发生构象变化，两者作用机制不同，B正确；甲、乙两种方式都是将物质从高浓度一侧运输到低浓度一侧，需要转运蛋白的协助，都属于被动运输，C错误；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，与通道蛋白转运方式相比，运输速率较慢，D正确。
9.(2022年福建莆田二中段考)下图甲中曲线a、b表示物质跨膜运输的两种方式，图乙表示细胞对大分子物质胞吞和胞吐的过程。下列相关叙述错误的是(　　)

A.图甲中曲线a表示自由扩散，曲线b表示协助扩散或主动运输
B.图甲中曲线b达到最大转运速率后的限制因素可能是载体蛋白的数量
C.图乙中的胞吐和胞吞过程说明细胞膜具有选择透过性
D.图乙中的胞吐和胞吞过程都需要消耗能量
【答案】C　
【解析】分析图甲：方式a只与浓度有关，且与浓度呈正相关，属于自由扩散；方式b除了与浓度有关外，还与转运蛋白数量有关，属于协助扩散或主动运输，A正确；甲图中方式b除了与浓度有关外，还与转运蛋白数量有关，其最大转运速率与转运蛋白数量有关，B正确；乙图中的胞吐和胞吞过程说明细胞膜具有一定的流动性，C错误；胞吞和胞吐过程都需要消耗能量，D正确。

10.(2022年广东普宁华侨中学二模)肾小管上皮细胞细胞膜上的水通道蛋白能介导水分子跨膜运输，显著提高了水分子的运输速率。如图是将相同的肾小管上皮细胞放在不同浓度的NaCl溶液中，一段时间后，测定细胞体积和细胞初始体积的比值变化曲线图(曲线上O点对应的NaCl溶液浓度是细胞涨破时的NaCl溶液浓度)。下列叙述错误的是(　　)
A.稀释肾小管上皮细胞悬液时，可选用浓度为150 mmol L－1的NaCl溶液
B.曲线上A点对应浓度细胞的吸水能力大于B点对应浓度细胞的吸水能力
C.若将人工脂双层膜囊泡置于NaCl溶液中，其吸水能力低于肾小管上皮细胞
D.若肾小管腔内液体的渗透压升高，则肾小管上皮细胞的吸水量减少，尿量增多
【答案】B　
【解析】从曲线可以看出，浓度为150 mmol·L－1的NaCl溶液中，细胞体积与初始细胞的比值等于1，细胞内外渗透压相等，进出细胞水分子达到动态平衡，可以维持细胞正常的形态，此浓度可用于稀释肾小管上皮细胞悬液，A正确。曲线上A、B两点对应的细胞体积与初始细胞的比值小于1，细胞失水，且B点浓度失水更多，B点对应的浓度大于A点对应的浓度，则B点对应浓度细胞的吸水能力大于A点对应浓度细胞的吸水能力，B错误。因为肾小管上皮细胞细胞膜上的水通道蛋白能介导水分子跨膜运输，显著提高了水分子的运输速率，而人工脂双层膜上没有通道蛋白，因此吸水能力低于肾小管上皮细胞，C正确。当肾小管腔内液体的渗透压升高，则肾小管上皮细胞的吸水量会减少，尿量则会增多，D正确。
11.协同运输是物质跨膜运输的一种方式，其过程如图所示。细胞膜上的载体蛋白同时与Na+和葡萄糖结合后，在膜两侧Na+浓度梯度驱动下吸收葡萄糖，跨膜的Na+再由另一种载体蛋白运回膜外。下列对此过程分析正确的是(　　)

A.运输Na+的载体蛋白因不止一种而缺乏特异性
B.Na+的协同运输所需能量直接来自ATP水解
C.图示细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散
D.细胞内外Na+浓度相等时，协同运输不能进行
【答案】D　
【解析】细胞膜上的载体蛋白只能运输特定的物质，具有特异性，A错误；Na+的协同运输所需动力是浓度差，B错误；在膜两侧Na+浓度梯度驱动下吸收葡萄糖，说明细胞吸收葡萄糖是一种特殊的主动运输，C错误；细胞内外Na+浓度相等时，不能形成浓度梯度，则协同运输不能进行，D正确。
C组　压轴培优练
12.图1表示小肠上皮细胞吸收葡萄糖的情况，为进一步探究细胞吸收葡萄糖的方式与细胞内、外葡萄糖浓度差的关系，有人设计了如图2实验(记作甲)：锥形瓶内盛有130 mg/dL的葡萄糖溶液以及活的小肠上皮组织切片。溶液内含细胞生活所必需的物质(浓度可忽略不计)。实验初始时，毛细玻璃管内的红色液滴向左缓缓移动，5 min起速率逐渐加快，此时，锥形瓶内葡萄糖溶液的浓度为a mg/dL。

(1)图1显示：曲线AB段、BC段，小肠上皮细胞吸收葡萄糖方式依次属于______________________。CD段变化的原因可能是载体失活而不是载体饱和，理由是当载体饱和时，________________而使细胞内浓度升高，这与事实矛盾。 
(2)图2锥形瓶红色液滴的移动直接显示瓶内________含量的变化。 
(3)为验证5 min时造成红色液滴移动速率加快的直接因素，需要设计一个对照实验(记作乙)：乙实验装置的不同之处是5 min时用呼吸抑制剂处理小肠上皮组织。假定呼吸被彻底阻断，预期结果：①实验开始5 min时，液滴移动情况是实验甲突然加快，实验乙____________；②葡萄糖溶液浓度变化情况是实验甲________，实验乙________。 
(4)若用相等质量的成熟红细胞替代小肠上皮细胞，红色液滴移动情况是________。 
【答案】(1)协助扩散、主动运输　细胞仍然吸收葡萄糖　(2)氧气　(3)①停止移动　②下降　不变　(4)不移动

【解析】(1)曲线AB段细胞外的葡萄糖浓度高于细胞内，细胞吸收葡萄糖的方式属于协助扩散；BC段细胞内的葡萄糖浓度高于细胞外，细胞吸收葡萄糖的方式属于主动运输，CD段变化的原因可能是载体失活，而不是载体饱和，理由是当载体饱和时，细胞仍然吸收葡萄糖而使细胞内浓度升高，这与事实矛盾。(2)瓶中加入KOH溶液，可吸收容器中的CO2，小肠上皮细胞在葡萄糖溶液中进行呼吸作用，吸收氧气，释放二氧化碳，二氧化碳被KOH溶液吸收，锥形瓶红色液滴的移动直接显示瓶内氧气含量的变化。(3)甲组和乙组的变量为是否存在呼吸作用，甲组有呼吸作用，乙组没有呼吸作用，故液滴移动情况是实验甲组加快，乙组不移动；葡萄糖溶液浓度变化情况是实验甲组下降，乙组不变。(4)人成熟红细胞不能进行有氧呼吸，故红色液滴不移动。