高考生物专题强化训练：1细胞的基本组成和物质运输（含解析）

一　细胞的基本组成和物质运输
(30分钟　100分)
一、选择题:本题共10小题,每小题6分,共60分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.(2021·宜昌模拟)下列关于生物体内水分和无机盐的叙述,错误的是 (　　)
A.旱生植物比水生植物具有更强的抗旱能力,其原因之一是自由水的相对含量较低
B.干种子内结合水的相对含量较低,不能进行旺盛的生命活动
C.镁离子是叶绿素的重要成分,缺镁会造成叶片发黄,缺磷会影响ATP的合成
D.生理盐水能维持人体渗透压的平衡,防止细胞过度吸水而涨破
【解析】选B。结合水与植物的抗逆性有关,旱生植物比水生植物具有更强的抗旱能力,其原因之一是自由水的相对含量较低,结合水的相对含量较高,A正确;干种子内自由水的相对含量较低,不能进行旺盛的生命活动,B错误;镁离子是叶绿素的重要成分,缺镁会造成叶绿素合成不足,叶片发黄,磷是ATP的组成元素,缺磷会影响ATP的合成,C正确;生理盐水能维持人体渗透压的平衡,防止细胞过度吸水而涨破,D正确。
2.(2021·南昌调研)下列有关糖类和脂质的叙述,正确的是 (　　)
A.动物细胞膜上的脂质包括磷脂和胆固醇等
B.脂质在核糖体、内质网和高尔基体上合成
C.糖原的组成单位是蔗糖,与斐林试剂反应呈现砖红色
D.等量的糖类和脂肪彻底氧化分解时产生水的量相等
【解析】选A。磷脂是细胞膜的主要成分,在动物细胞膜中还有少量胆固醇,A正确;内质网是脂质合成场所,核糖体是合成蛋白质的场所,B错误;糖原的组成单位是葡萄糖,葡萄糖与斐林试剂反应呈现砖红色,C错误;脂肪含H量多于糖类,脂肪比相同质量的糖类彻底氧化分解产生的水更多,D错误。
3.(2021·上饶模拟)近年来奶茶已经成为街头巷尾的热门饮料,奶茶中既含有糖分如葡萄糖、麦芽糖,也含有大量的脂质等油腻物质。下列叙述错误的是 (　　)
A.奶茶中的葡萄糖不是人体细胞的直接能源物质
B.可用斐林试剂在水浴加热条件下区分葡萄糖和麦芽糖
C.在对奶茶提取物之一的脂肪进行检测时可以不使用显微镜
D.脂肪在人体细胞中氧化分解时释放的能量比同质量糖类多
【解析】选B。人体细胞的直接能源物质是ATP,A正确;葡萄糖和麦芽糖均为还原糖,不能用斐林试剂在水浴加热条件下区分,B错误;检测液态溶液中的脂肪时可以不使用显微镜,C正确;脂肪在人体细胞中氧化分解时释放的能量比同质量糖类多,D正确。
4.(2021·永州模拟)下列有关核酸的叙述,正确的是 (　　)
A.细胞生物都有DNA和RNA两类核酸,遗传物质都是DNA
B.核酸分子中嘌呤数等于嘧啶数,碱基之间通过氢键形成碱基对
C.真核细胞的RNA主要分布在细胞核中,可被吡罗红染成红色
D.核酸的基本单位是脱氧核苷酸,组成元素是C、H、O、N、P
【解析】选A。由细胞构成的生物都含有DNA和RNA两类核酸,遗传物质都是DNA,A正确;核酸包括DNA和RNA两种,其中RNA分子一般是单链的,其嘌呤数一般不等于嘧啶数,且碱基之间一般不通过氢键形成碱基对,B错误;真核细胞的RNA主要分布在细胞质中,可被吡罗红染成红色,C错误;核酸包括DNA和RNA,其基本单位分别是脱氧核苷酸和核糖核苷酸,组成元素是C、H、O、N、P,D错误。
5.(2021·南昌模拟)如图表示高等动植物与原生生物细胞以三种不同的机制避免渗透膨胀。下列有关叙述正确的是 (　　)
A.植物细胞吸水达到渗透平衡时,都会发生质壁分离现象
B.三种细胞发生渗透吸水,均以细胞膜充当发生渗透所需的半透膜
C.动物细胞避免渗透膨胀,不断将离子排出时,不需要载体蛋白协助
D.若将原生生物置于低渗溶液中,其收缩泡的伸缩频率会加快
【解析】选D。成熟植物细胞在失水时会发生质壁分离,吸水达到渗透平衡时不会发生质壁分离现象,A错误;植物细胞发生渗透吸水的原理是原生质层相当于半透膜,B错误;动物细胞避免膨胀,需要载体蛋白协助将离子转运到细胞外,以减小细胞内液的渗透压,防止细胞渗透吸水涨破,C错误;原生生物生活在低渗溶液中,会通过收缩泡将多余的水排到细胞外,其收缩泡的伸缩频率会加快,D正确。
　　　　　　【方法技巧】两种方法判断细胞的吸水、失水
(1)通过比较细胞外溶液和细胞液的浓度大小来判断:当细胞外溶液浓度大于细胞液浓度时,细胞失水;当细胞外溶液浓度小于细胞液浓度时,细胞吸水;当细胞外溶液浓度与细胞液的浓度相等时,细胞失水量和吸水量相等,处于动态平衡。
(2)根据重量或长度变化(如萝卜条)来判断:若重量增加或长度变长,则吸水;反之则失水。
6.如图是物质进入细胞的示意图,其中①～④表示4种物质跨膜运输的方式,下列有关说法错误的是 (　　)
A.生物膜的流动性可以通过图示④的方式来体现
B.Na+能通过图示②的方式进入人体细胞
C.有机小分子都要通过图示③的方式进入人体细胞
D.植物根部细胞可以通过图示①的方式进行吸水
【解析】选C。④的方式是胞吞,体现了细胞膜的流动性,A正确;Na+可以通过图示②协助扩散的方式进入人体细胞,如动作电位的产生过程,B正确;有机小分子不一定通过图示③主动运输的方式进入人体细胞,如甘油进入细胞是自由扩散,C错误;植物根部细胞可以通过图示①自由扩散的方式进行吸水,D正确。
7.葡萄糖载体蛋白1(GLUT1)存在于哺乳动物所有组织的细胞膜上,负责基础的葡萄糖吸收,满足细胞对葡萄糖和合成含糖大分子的需要。下列关于人体细胞GLUT1的叙述,错误的是 (　　)
A.组成GLUT1的氨基酸的R基可能有20种
B.其空间结构的形成与内质网和高尔基体有关
C.成熟红细胞中GLUT1基因的转录在细胞质中进行
D.GLUT1结构出现异常可能会导致糖尿病
【解析】选C。GLUT1是蛋白质,组成氨基酸的R基可能有20种,A正确;GLUT1是细胞膜上的载体蛋白,其空间结构的形成与内质网和高尔基体有关,B正确;人体成熟红细胞中没有细胞核和细胞器,不发生转录过程,C错误;GLUT1结构出现异常,不能满足细胞对葡萄糖和合成含糖大分子的需要,可能会导致糖尿病,D正确。
　　　【加固训练】
　　MTT法是一种检测细胞是否存活的方法,MTT是一种接受氢离子的染料,活细胞内线粒体中的琥珀酸脱氢酶能将淡黄色的MTT还原为蓝紫色的结晶,而死细胞无此功能。下列叙述错误的是 (　　)
A.MTT是可以通过细胞膜的一种染料
B.检测MTT结晶的量一般可间接反映活细胞数量
C.MTT与台盼蓝检测细胞是否存活的原理相同
D.MTT法不能检测哺乳动物成熟红细胞是否存活
【解析】选C。由题干可知MTT能被活细胞内线粒体中的琥珀酸脱氢酶催化还原为蓝紫色的结晶,因此可推知MTT是可以通过细胞膜的一种染料,A正确;MTT结晶是在线粒体中的琥珀酸脱氢酶的催化下产生的,因此MTT结晶的量一般可间接反映活细胞数量,B正确;分析可知,MTT检测的原理是酶催化产生有颜色物质来进行检测,而台盼蓝检测细胞活性的原理是根据膜的选择透过性来检测的,显然二者检测的原理不同,C错误;哺乳动物成熟红细胞没有线粒体,因此MTT法不能检测哺乳动物成熟红细胞是否存活,D正确。
8.(2021·漳州模拟)如图为氨基酸和Na+进出肾小管上皮细胞的示意图。下列选项中不正确的是 (　　)
A.管腔中Na+进入上皮细胞能体现细胞膜的选择透过性
B.管腔中氨基酸进入上皮细胞的方式为主动运输
C.Na+进出上皮细胞的方式是不同的
D.上皮细胞中氨基酸进入组织液既需要载体蛋白协助,也需要消耗能量
【解析】选D。管腔中Na+进入上皮细胞需要载体蛋白的协助,能体现细胞膜的选择透过性,A正确;管腔中氨基酸进入上皮细胞是低浓度→高浓度,需要载体蛋白、消耗能量,属于主动运输,B正确;管腔中Na+进入上皮细胞是高浓度→低浓度,需要载体蛋白、但不消耗能量,属于协助扩散;上皮细胞中Na+进入组织液是低浓度→高浓度,需要载体蛋白、消耗能量,属于主动运输,C正确;上皮细胞中氨基酸进入组织液是高浓度→低浓度,需要载体蛋白、但不消耗能量,属于协助扩散,D错误。
9.将萝卜条放在不同浓度的蔗糖溶液中进行实验,在保持细胞存活的条件下,蔗糖溶液浓度与萝卜条细胞液的浓度变化的关系如图,其中b点代表实验前细胞液的浓度,且a=b。假设实验前所选的各组萝卜条的细胞液的浓度均相同。下列有关叙述正确的是 (　　)
A.蔗糖是生物大分子,只能通过非跨膜运输出入细胞
B.蔗糖溶液浓度为a时,细胞内外的水分无跨膜运输
C.蔗糖溶液浓度大于a时,细胞发生质壁分离,但不会发生质壁分离复原
D.蔗糖溶液浓度小于a时,细胞吸水,细胞吸水能力增强
【解析】选C。蔗糖为二糖,属于小分子化合物,由于细胞膜上没有相应的载体蛋白协助,所以蔗糖不能进入细胞,A错误;蔗糖溶液浓度为a时,与细胞液渗透压相等,萝卜条细胞内外水分子进出速率相等,B错误;萝卜条细胞液浓度为b,与a相等,当蔗糖溶液浓度大于a时,萝卜条细胞失水,细胞发生质壁分离,但不会发生复原,C正确;蔗糖溶液浓度小于a时,细胞吸水,细胞液浓度降低,导致细胞吸水能力减弱,D错误。
10.(能力挑战题)细胞自噬是指细胞将自身受损、衰老的细胞器及蛋白质等通过溶酶体降解的过程。细胞自噬能通过激活原癌基因过度表达和抑制P53基因表达来促发肝癌。下图中的甲、乙、丙过程分别对应细胞自噬中的微自噬、巨自噬和分子伴侣介导型自噬三种类型,且研究发现丙过程的活性与溶酶体膜上可利用的受体蛋白LAMP-2a的数量呈正相关。下列相关说法正确的是 (　　)
A.细胞自噬会导致肝癌细胞中的原癌基因和P53基因发生突变
B.自吞小泡是由内质网或高尔基体的双层膜脱落后形成的
C.丙过程中待清除的蛋白质需要经过受体蛋白LAMP-2a介导才能进入溶酶体
D.细胞自噬与细胞坏死不存在本质区别
【解析】选C。根据题干信息可知:细胞自噬能通过激活原癌基因过度表达和抑制P53基因表达来促发肝癌,基因没有发生突变,A错误;自吞小泡是由内质网或高尔基体的单层膜脱落后形成的,B错误;根据题干信息“丙过程的活性与溶酶体膜上可利用的受体蛋白LAMP-2a的数量呈正相关”可知丙过程中待清除的蛋白质需要经过受体蛋白LAMP-2a介导才能进入溶酶体,C正确;细胞坏死是被动的病理性死亡,对机体是有害的,细胞自噬是指细胞将自身受损、衰老的细胞器及蛋白质等通过溶酶体降解的过程,对机体是有利的,二者有着本质的区别,D错误。
二、非选择题:本题共2小题,共40分。
11.(15分)请以高等植物——紫色洋葱为例来完成下表。
细胞类型 洋葱(1)________细胞 洋葱鳞片叶外表皮细胞 洋葱管状叶肉细胞
合成ATP场所 细胞质基质和线粒体 细胞质基质和线粒体 (2)______
不具有的细胞器 (3)______ 中心体和叶绿体 中心体
实验用途 观察有丝分裂 (4)______ 提取叶绿体的色素
实验试剂或原理 龙胆紫或(5)______ 原理(6)________ 需要无水乙醇作提取液
【解析】(1)观察植物细胞的有丝分裂的实验材料通常是洋葱根尖分生区细胞;
(2)洋葱管状叶的叶肉细胞含有叶绿体,能够进行光合作用,所以能够合成ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体;
(3)高等植物所有细胞都没有中心体,洋葱根尖分生区细胞还没有大液泡、叶绿体;
(4)洋葱鳞片叶外表皮细胞为成熟的植物细胞,可以作为观察植物细胞质壁分离及复原(植物细胞失水和吸水)的实验材料。
(5)观察有丝分裂时给染色体染色的试剂是龙胆紫或醋酸洋红染液等;
(6)观察质壁分离和复原的原理是细胞内外的液体之间存在浓度差,对水分子的吸引能力不同,即当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时,细胞液中的水分就透过原生质层进入外界溶液中,由于原生质层比细胞壁的伸缩性大,当细胞不断失水时,液泡逐渐缩小,原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来,即发生了质壁分离。
答案:(1)根尖分生区
(2)细胞质基质、线粒体、叶绿体
(3)大液泡、中心体、叶绿体
(4)观察植物细胞质壁分离及复原(植物细胞失水和吸水)
(5)醋酸洋红染液
(6)细胞液的浓度小于外界溶液的浓度,原生质层的伸缩性比细胞壁大
　　　【加固训练】
　　图1为某雌性哺乳动物细胞的亚显微结构模式图;图 2 是细胞膜内陷形成的囊状结构即小窝,与细胞的信息传递等相关。请回答下列问题:
(1)图1所示结构中,参与生物膜系统构成的有____________(填序号),从化学成分角度分析,新型冠状病毒与图1中结构__________(填结构名称)的化学组成最相似。在有丝分裂前期消失的结构有____________(填序号)。
(2)图1中参与小窝蛋白形成的细胞器有__________(填序号)。小窝蛋白分为三段,中间区段主要由______________(填“亲水性”或“疏水性”)的氨基酸残基组成,其余两段均位于图 1细胞的______________(填序号)中。
(3)小窝蛋白中的某些氨基酸在一定的光下能够发出荧光,当胆固醇与这些氨基酸结合,会使荧光强度降低。为研究小窝蛋白中间区段与胆固醇的结合位点,分别向小窝蛋白的肽段1(82～101位氨基酸)和肽段2(101～126位氨基酸)加入胆固醇,检测不同肽段的荧光强度变化,结果如图3。据此分析可得到的结论是_____。
(4)当小窝中结合的胆固醇过少时,小窝蛋白的______________结构改变,小窝会变扁平,影响细胞的信息传递功能。
【解析】(1)分析可知,生物膜系统包括细胞膜、细胞器膜、核膜,故图1所示结构中,参与生物膜系统构成的有①⑥⑧⑨⑩,从化学成分角度分析,新型冠状病毒由RNA和蛋白质组成,与图1中核糖体的化学组成最相似。③核仁、⑨核膜会在有丝分裂前期消失,末期重建。(2)由题图可知,小窝是细胞膜向内凹陷形成的,细胞膜的主要组成成分是蛋白质和脂质;小窝蛋白合成的场所是⑤核糖体,在核糖体上氨基酸脱水缩合形成肽链,肽链依次进入①内质网和⑩高尔基体进行加工,由囊泡运输到细胞膜,成为细胞膜上的小窝蛋白;该过程还需要⑥线粒体提供能量。小窝蛋白分为三段,中间由疏水的氨基酸残基组成,其余两段位于②细胞质基质中。(3)由题图分析可知,肽段1加入胆固醇后,荧光强度明显降低,肽段2加入胆固醇后荧光强度基本不变,由题干可知胆固醇与这些氨基酸结合,会使荧光强度
降低,因此小窝蛋白中间区段与胆固醇的结合位点在肽段1中。 (4)胆固醇是动物细胞膜的组成成分,对于维持细胞膜蛋白结构稳定具有一定作用,小窝结合的胆固醇过少,小窝蛋白的空间结构改变,小窝会变扁平,影响细胞的信息传递功能。
答案:(1)①⑥⑧⑨⑩　核糖体　③⑨
(2)①⑤⑥⑩　 疏水性　②
(3)小窝蛋白中间区段与胆固醇的结合位点在肽段1中
(4)空间
12.(25分)(能力挑战题)镉(Cd)是一种重金属,镉污染会造成植物叶绿素含量下降,生长不良。为探究镉对植物生长发育的影响,科研人员利用黑麦草进行实验,结果如图。请回答下列问题:
(1)随着镉浓度的增加,活性氧含量增加,使叶绿体中的____________膜受到破坏,叶绿素含量下降,导致吸收的__________光明显减少,光合作用强度下降。
(2)镉导致叶绿素含量下降的另一个原因是根系对Mg2+的吸收能力下降。请结合图中数据分析镉降低根系对Mg2+吸收能力的机理:
①随镉浓度的增加,H+-ATP酶活性下降,导致________受抑制,细胞能量供应减少。
②活性氧含量增加,____________受损加剧,导致细胞运输Mg2+的载体减少。
(3)利用CdCl2、完全培养液、黑麦草以及其他所需的材料和设备,在不破坏植物组织的前提下设计实验,验证随镉浓度的增加根系对Mg2+的吸收能力下降。请写出实验思路:___________________________________。
【解析】(1)随着镉浓度的增加,活性氧含量增加,活性氧会导致生物膜的损伤和破坏,可能导致叶绿体中的类囊体膜受到破坏,进而造成类囊体膜上的叶绿素含量下降,导致其吸收的红光和蓝紫光明显减少,从而引起光合作用强度下降。(2)根系对Mg2+的吸收是主动运输,需要载体蛋白和消耗能量,结合图中数据可知,随着镉浓度的增加,一方面引起H+-ATP酶活性下降,抑制了ATP的水解,导致细胞能量供应减少,影响了Mg2+的吸收,进而导致叶绿素含量不足;另一方面引起活性氧含量增加,细胞膜受损加剧,导致运输Mg2+的载体减少,影响了Mg2+的吸收,导致叶绿素含量不足。 (3)要验证镉会降低根系对Mg2+的吸收能力,自变量为镉的浓度,因变量为根系对Mg2+的吸收能力,因此用镉含量不同的完全培养液培养黑麦草,一段时间后,测量并比较各组培养液中Mg2+的剩余量,从而判断根系对Mg2+的吸收能力。
答案:(1)类囊体　红光和蓝紫
(2)①ATP的水解　②细胞膜　(3)用添加了不同浓度CdCl2的完全培养液培养黑麦草,一段时间后,测量并比较各组培养液中Mg2+的剩余量,从而判断根系对Mg2+的吸收能力
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