第4章 细胞的物质输入和输出单元测试卷2022-2023学年高一上学期生物人教版必修1（含答案）

《第4章　细胞的物质输入和输出》单元测试卷
一、单项选择题:本题共14小题,每小题2分,共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.[2022云南昆明高一月考]下列有关物质进出细胞的运输方式的判断,正确的是(　　)
A.需载体蛋白协助的运输方式一定为协助扩散
B.主动运输对维持膜两侧物质的浓度差有作用
C.温度影响主动运输过程,但不影响被动运输过程
D.若水通道蛋白遭到破坏,水分子将不能进出细胞
2.[2022安徽蚌埠高一上期末考试]甲、乙、丙分别是细胞在不同浓度的某溶液中水分子的跨膜运输示意图(箭头粗细代表水分子扩散的多少),下列分析错误的是(　　)
A.若甲中细胞为人成熟的红细胞,一段时间后可能会涨破
B.若乙中细胞为洋葱表皮细胞,此时细胞内外溶液的浓度可能相等
C.若丙中细胞为某植物的根尖成熟区细胞,该植物可能出现烧苗现象
D.若甲、乙、丙中为同一细胞,则初始时溶液浓度的大小关系是甲>乙>丙
3.[2022福建龙岩高一上期末考试]将淀粉溶液和葡萄糖溶液分别装入2个透析袋(由半透膜制成),再将透析袋置于清水中,如图所示。装置静置12小时后,向A组清水中加入适量碘-碘化钾溶液。下列有关叙述错误的是(　　)
A.若A组透析袋内溶液颜色变蓝,则碘-碘化钾能通过透析袋
B.若葡萄糖分子不可通过透析袋,则B组的透析袋会胀大
C.B组透析袋内的水分子通过透析袋进入试管而A组没有
D.平衡后,每组装置透析袋内外两侧溶液的浓度可能都不一致
4.[2022山东滨州高一上期末考试]某兴趣小组利用植物细胞的质壁分离实验测定紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液浓度,实验过程如下:撕取洋葱鳞片叶外表皮若干,分别置于0.1 mol/L、0.2 mol/L……1.0 mol/L的蔗糖溶液中,浸泡一段时间后取相应浓度的蔗糖溶液滴在载玻片上制作临时装片镜检统计。下列关于实验误差的说法,错误的是(　　)
A.若配制蔗糖溶液时蔗糖未充分溶解即进行实验,实验结果偏大
B.镜检时若用清水代替相应浓度的蔗糖溶液制作临时装片,实验结果偏小
C.用相应浓度的蔗糖溶液处理洋葱表皮细胞的时间过短,实验结果偏大
D.若使用KNO3溶液代替相应浓度的蔗糖溶液进行实验,会造成较大实验误差
5.如图是某种植物幼苗(大小、长势相同)均分为甲、乙两组后,在两种不同浓度的KNO3溶液中培养时鲜重的变化情况(其他条件相同且适宜)。下列有关叙述错误的是(　　)
A.6 h时,两组幼苗均出现萎蔫现象,直接原因是蒸腾作用和根细胞失水
B.甲组幼苗因根系在6 h时开始吸收K+、N,吸水能力增强,使鲜重逐渐提高
C.12 h后,若继续培养,甲组幼苗的鲜重可能超过处理前,乙组幼苗将死亡
D.实验表明,该植物幼苗对水分和矿质元素的吸收是两个相对独立的过程
6.[2021河南高一期末考试]门通道蛋白是细胞膜上的一种转运蛋白,离子通道型受体与细胞内或外的特定配体结合后发生反应,引起门通道蛋白的构象发生变化,使“门”打开,介导离子顺浓度梯度通过细胞膜,其过程如下图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.离子通道型受体与配体的结合具有特异性
B.离子通过门通道蛋白进行的跨膜运输过程需要消耗ATP
C.门通道蛋白对离子的转运速率与膜两侧该离子的浓度差无关
D.配体与被转运的离子在细胞膜一侧结合,在另一侧分离
7.胰岛B细胞内K+浓度是细胞外的28倍,细胞外Ca2+浓度是细胞内的15 000倍。如图是细胞外葡萄糖浓度调节胰岛B细胞分泌胰岛素的过程。下列叙述错误的是(　　)
A.胰岛B细胞内ATP/ADP的值上升会抑制K+向细胞外运输
B.葡萄糖和Ca2+进入胰岛B细胞的方式都为协助扩散
C.高温处理后的胰岛素仍可与双缩脲试剂发生紫色反应
D.细胞外葡萄糖浓度降低会促进胰岛B细胞通过胞吐分泌胰岛素
8.下表是不同条件下,人体成熟红细胞内与血浆中的K+和Mg2+的含量比较,据表分析下列叙述最不合理的是(　　)
处理前 用鱼藤酮处理后 用乌本苷处理后
细胞内 血浆中 细胞内 血浆中 细胞内 血浆中
K+含量(mol/L) 145 5 11 5 13 5
Mg2+含量(mol/L) 35 1.4 1.8 1.4 35 1.4
A.正常情况下血浆中K+和Mg2+均通过主动运输方式进入红细胞
B.鱼藤酮可导致红细胞运输K+和Mg2+的方式改变,从而导致细胞内两种离子的含量降低
C.鱼藤酮可能是通过抑制能量的供应从而影响K+和Mg2+的运输
D.乌本苷可能抑制K+载体蛋白的功能而不影响Mg2+载体蛋白的功能
9.[2021新高考八省(市)联考湖北生物]拟南芥液泡膜上存在Na+/H+反向转运载体蛋白,它可利用液泡内外H+的电化学梯度(电位和浓度差)将H+转出液泡,同时将Na+由细胞质基质转入液泡。部分物质跨液泡膜转运过程如图所示,据图判断,下列叙述错误的是(　　)
A.Na+在液泡中的积累有利于提高拟南芥的耐盐能力
B.Na+以主动运输的方式由细胞质基质进入液泡
C.Cl-以协助扩散的方式由细胞质基质进入液泡
D.H2O以自由扩散的方式进出液泡
10.[2022湖南名校联盟高一上期末联考]在水中生存的纤毛虫能通过伸缩泡排出细胞内过多的水,防止细胞破裂,当外界溶液浓度超过纤毛虫的细胞液浓度时,伸缩泡收缩极慢以至停止不动。如表表示甲、乙两种纤毛虫伸缩泡在不同浓度的NaCl溶液中的伸缩频率(单位:次/分)。下列说法错误的是(　　)
项目 NaCl溶液的浓度/%
0 1 2 3 4 5
甲纤毛虫伸缩泡的伸缩频率 4.30 2.20 1.30 0.85 0.20 0.00
乙纤毛虫伸缩泡的伸缩频率 8.60 6.30 2.60 0.46 0.00 0.00
A.由表可知,随着外界溶液浓度的升高,伸缩泡的伸缩频率降低
B.根据表中结果可知,甲纤毛虫的细胞液浓度小于乙纤毛虫的
C.伸缩泡的排水过程体现了生物膜具有一定的流动性
D.纤毛虫通过伸缩泡排水的过程会消耗细胞呼吸产生的能量
11.如图为细胞物质运输方式的示意图。下列相关叙述错误的是(　　)
A.二氧化碳、苯和氧气等物质通过途径①进入细胞,其运输速率受环境温度影响
B.淀粉的消化终产物通过途径②进入小肠绒毛上皮细胞时,ATPase仅承担载体的功能
C.方式③表示胞吞,蛋白质和多糖等生物大分子可通过此途径进入细胞
D.除图中三种方式外,细胞还能通过协助扩散的方式顺浓度梯度进行物质运输
12.对法囊藻(一种海藻)的细胞液中各种离子浓度的分析表明,细胞液中的成分与海水的成分很不相同,图中阴影部分代表法囊藻细胞液中的各种离子浓度,空白部分代表海水中的各种离子浓度。下列说法错误的是(　　)
A.法囊藻细胞内K+和Cl-含量较高,而Ca2+和Mg2+含量较低表明细胞对离子的吸收具有选择性
B.Na+、K+和Cl-进入法囊藻细胞及Ca2+和Mg2+出细胞的方式都是主动运输
C.主动运输能保证细胞按照生命活动的需要主动地选择吸收营养物质
D.法囊藻细胞膜上转运蛋白的种类和数量导致了细胞内外离子浓度的差异
13.如图表示培养液中K+浓度及溶氧量对小麦根系细胞吸收K+速率的影响。下列有关两曲线形成机理的解释正确的是(　　)
A.曲线ab段的形成是由于细胞膜上K+载体数量未达到饱和且能量充足
B.曲线cd段的形成是由于细胞内K+过多,细胞大量排出K+
C.e点表明植物根系可以通过自由扩散的方式吸收K+
D.曲线bc、fg段的形成一定都是由于细胞膜上K+载体数量有限
14.某生物小组将哺乳动物的成熟红细胞和肌肉细胞分别培养在含有5%葡萄糖的培养瓶中,一定时间后,测定各培养瓶中葡萄糖的含量(%),培养条件和实验结果如表所示,下列相关叙述错误的是(　　)
组别 培养条件 肌肉细胞 成熟红细胞
第一组 加入葡萄糖载体抑制剂 5% 5%
第二组 加入呼吸抑制剂 4.8% 3.5%
第三组 不加入葡萄糖载体抑制剂和呼吸抑制剂 2.5% 3.5%
A.该实验中,第一组和第二组为实验组,第三组为对照组
B.第一组与第三组相比较,可知肌肉细胞和成熟红细胞吸收葡萄糖均需要载体蛋白的协助
C.第二组与第三组相比较,可知肌肉细胞可通过主动运输吸收葡萄糖,成熟红细胞吸收葡萄糖不消耗能量
D.综合分析三组实验,可判断肌肉细胞吸收葡萄糖的方式只有主动运输
二、不定项选择题:本题共4小题,每小题3分,共12分。每小题有一个或多个选项符合题目要求,全部选对得3分,选对但不全的得1分,有选错的得0分。
15.[2021山东菏泽高一上期末考试]直饮机的核心部件是逆渗透膜,其原理是通过水压使水由较高浓度溶液一侧渗透至较低浓度溶液一侧,细菌及有害物质几乎不能透过逆渗透膜,如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.渗透作用发生需要半透膜,而逆渗透膜类似于半透膜
B.与渗透作用不同的是逆渗透过程中水由高浓度溶液一侧向低浓度溶液一侧流动
C.逆渗透膜上含有多种载体蛋白,可以选择性地控制有害物质的进出
D.逆渗透膜去除有害物质的能力胜过生物膜,通过直饮机处理的水可放心饮用
16.[2022广东珠海高一上期末考试]将猪的红细胞置于不同浓度的NaCl溶液中,分别测定不同浓度的NaCl溶液中红细胞的体积变化,结果如图所示(O点对应的浓度为红细胞吸水涨破时的NaCl浓度)。红细胞膜上的水通道蛋白能介导水分子的跨膜运输,提高水分子的运输效率。下列叙述错误的是(　　)
A.据图可知猪的红细胞的细胞质浓度在150 mmol/L 左右
B.水分子能以自由扩散及协助扩散两种方式进出红细胞
C.A点对应的红细胞比B点对应的红细胞吸水能力更强
D.红细胞吸水涨破前其细胞质浓度至少大于100 mmol/L
17.用相同的培养液培养水稻和番茄幼苗,一段时间后,测定培养液中各种离子的浓度,结果如图甲所示。图乙表示番茄根细胞对离子的吸收速率与氧气浓度之间的关系。据图不能体现的信息是(　　)
A.由图甲可知,水稻对Si需求量较大,番茄对Si需求量较小
B.图甲水稻培养液里的Ca2+浓度高于初始浓度,说明水稻不吸收Ca2+
C.图乙中的A点,离子吸收速率很低,主要受能量供应的限制
D.由图乙可知,植物根细胞吸收离子的方式为主动运输
18.铁是人体内必不可少的微量元素,如图表示铁被小肠吸收和转运至细胞内的过程。图中转铁蛋白(Tf)可运载Fe3+,以Tf-F结合形式进入血液。Tf-F与转铁蛋白受体(TfR)结合后进入细胞,并在囊泡的酸性环境中将Fe3+释放。下列叙述错误的是(　　)
A.Fe2+顺浓度梯度通过蛋白1通道的过程属于协助扩散
B.Tf与TfR结合后携带F进入细胞的过程属于胞吞
C.蛋白2和转铁蛋白(Tf)都是细胞膜上的载体蛋白
D.H+进入囊泡的过程属于主动运输,需要消耗能量
三、非选择题:本题共3小题,共35分。
19.(11分)[2022山东德州高一上期中考试]某同学进行“观察植物细胞质壁分离和复原”实验。所用材料为紫色的洋葱鳞片叶及菠菜叶,试剂是蔗糖溶液、不同浓度的NH4NO3溶液和清水。
(1)该同学利用紫色的洋葱鳞片叶、蔗糖溶液和清水进行实验时,若发现细胞质壁分离后不能复原,其原因可能有:①　　　　 ;②　　　　。若改用相同质量浓度的葡萄糖溶液则会使细胞开始发生质壁分离时所用时间更　　　(填“长”或“短”)。
(2)该同学撕取菠菜的叶表皮,剪成大小相等的小块,分别浸入不同浓度的NH4NO3溶液中,经过一段时间后,用显微镜观察到的实验结果如表所示。
NH4NO3 溶液浓度(mol·L-1) A B C D E F
0.11 0.12 0.13 0.14 0.15 0.50
质壁分离程度 — — 初始分离 分离 显著分离 显著分离
质壁分离复原状态 — — 自动复原 自动复原 诱发复原 不能复原
菠菜叶表皮细胞的细胞液浓度为　　　。细胞发生质壁分离的结构基础是　　　　　　　,外界条件是　　　　　　　。C和D组均发生了质壁分离后自动复原,你对这种现象作出的合理解释是:　 　 。
(3)袁隆平科研团队研发的海水稻适合在海边滩涂等盐碱地生长。有人提出,海水稻根部细胞的细胞液浓度比普通水稻品种(生长在普通土壤上)的高。请利用质壁分离实验方法设计实验进行验证(简要写出实验设计思路): 　 。
20.(10分)[2022湖北武汉高一上期末考试]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。自由扩散的特点是 　 。(答出两点)
(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　 。
(3)王同学据图认为b的跨膜运输方式是主动运输,李同学认为是协助扩散。请设计实验确定王同学的判断是否正确。请完成以下实验思路、预期结果和结论。
①实验思路:将长势相同的某植物根细胞平均分为两组,甲组放在　　　　下,乙组放在无氧条件下,将甲、乙两组植物根细胞放在相同且适宜的条件下培养一段时间后,分别测定　 。
②预期结果及结论: 　 。
21.(14分)[2022山东济宁高一上期中考试]囊性纤维病是一种遗传病,患者细胞中氯离子浓度升高,支气管被异常黏液堵塞,导致这一疾病发生的主要原因是细胞膜上CFTR蛋白功能异常。如图1表示正常人和该病患者的氯离子跨膜运输的示意图,请回答下列问题:
(1)正常情况下,支气管上皮细胞在转运氯离子时,氯离子首先与CFTR蛋白结合,在ATP水解释放的能量推动下,CFTR蛋白的　　　　　　发生变化,从而将它所结合的氯离子转运到膜的另一侧,此过程中,氯离子只能与CFTR蛋白结合,原因是　　　　　　　　　　　　　　。
(2)囊性纤维病患者的主要临床表现为支气管中黏液增多,导致支气管反复感染和气道阻塞,呼吸急促。据图分析囊性纤维病患者支气管中黏液增多的原因是 　 。
(3)根据能量来源的不同,可将动物细胞膜上的主动运输分为原发性主动运输和继发性主动运输,如图2中K+进入细胞属于原发性主动运输,葡萄糖进入细胞属于继发性主动运输。
通过分析,氯离子在CFTR蛋白的协助下转运至细胞外,属于　　　　主动运输。图2中驱动葡萄糖进入细胞所需的能量来源于　　　　 。
(4)科研人员发现,红细胞在清水中很容易吸水涨破,而水生动物的卵母细胞在清水中不易吸水涨破,红细胞快速吸水与细胞膜上的水通道蛋白CHIP28有关。请你设计实验验证这一结论,写出简单的设计思路并预期结果。(注:水通道蛋白CHIP28可插入其他生物细胞膜上)
参考答案
一、单项选择题
1.B　需要载体蛋白协助的运输方式包括协助扩散和主动运输,A错误;主动运输是将物质由低浓度向高浓度运输,因此对维持膜两侧的浓度差有作用,B正确;温度会影响转运蛋白的活性和分子运动,因而会影响主动运输和被动运输,C错误;水通道蛋白遭到破坏,水分子还能以自由扩散的方式进出细胞,D错误。
2.D　据图分析,甲中细胞处于低浓度的溶液中,细胞吸水量大于失水量;乙中细胞吸水和失水处于动态平衡;丙中细胞处于高浓度溶液中,细胞失水量大于吸水量。因此,若甲、乙、丙中为同一细胞,则初始时溶液浓度的大小关系是丙>乙>甲,D错误。人成熟的红细胞无细胞壁,故在不断吸水的情况下,可能会吸水涨破,A正确。乙中水分进出细胞处于动态平衡,故细胞内外溶液的浓度可能相等,B正确;丙中细胞正在失水,可能造成植物烧苗现象,C正确。
3.C　淀粉与碘-碘化钾溶液反应呈蓝色,若A组透析袋内溶液颜色变蓝,则碘-碘化钾能通过透析袋,A正确;若葡萄糖分子不可通过透析袋,则会发生渗透吸水现象,进入透析袋的水分子数量大于离开透析袋的水分子数量,B组的透析袋会胀大,B正确;A、B两组中的水分子均可以自由通过透析袋,C错误;若淀粉和葡萄糖均不能通过半透膜,则平衡后,透析袋内侧溶液的浓度均大于透析袋外侧,D正确。
4.B　若蔗糖未充分溶解,则所标示的蔗糖溶液浓度比实际值要高,使所得实验结果偏大,A正确;镜检时若用清水代替相应浓度的蔗糖溶液,会导致刚发生质壁分离的细胞吸水,实际观察时的蔗糖溶液浓度低于标示的浓度,使实验结果偏大,B错误;用相应浓度的蔗糖溶液处理洋葱表皮细胞的时间过短,会导致与细胞液浓度接近的蔗糖溶液中的细胞质壁分离现象不明显,使实验结果偏大,C正确;细胞在KNO3溶液中会主动吸收离子,改变细胞液的浓度,所以实验误差较大,D正确。
5.B　6 h时,由于蒸腾作用失水和根细胞失水,两组幼苗都出现萎蔫现象,A正确。实验开始时,甲组幼苗鲜重减少,说明细胞液浓度小于KNO3溶液浓度,但随着根系在6 h前开始吸收K+、N,到6 h时细胞液浓度大于KNO3溶液浓度,从而使根细胞吸水能力增强,鲜重逐渐提高,B错误。12 h后,甲组根系不断通过主动运输吸收K+、N,从而保持根细胞内外浓度差,使其吸水量大于蒸腾量而有可能出现幼苗鲜重超过处理前的鲜重的现象;乙组放在比根细胞液浓度大很多的KNO3溶液中,根细胞通过渗透作用不断大量失水,造成严重萎蔫最后死亡,C正确。通过以上分析可知植物吸收矿质元素与吸收水分是两个相对独立的过程,D正确。
6.A　根据题意和图示分析可知:离子通道型受体与细胞内或外的特定配体结合后发生反应,引起门通道蛋白的构象发生变化,使“门”打开,介导离子顺浓度梯度通过细胞膜,此过程属于协助扩散,不需要消耗能量。根据题干信息可知,离子通道型受体与配体的结合具有特异性,A正确;离子通过门通道蛋白进行的跨膜运输属于协助扩散,不消耗能量,B错误;门通道蛋白对离子的转运速率与膜两侧该离子的浓度差有关,C错误;配体不是与被转运的离子结合,而是与转运离子的门通道蛋白上的受体结合,D错误。
7.D　由图可知,葡萄糖通过胰岛B细胞膜上的载体蛋白顺浓度梯度进入胰岛B细胞,葡萄糖在胰岛B细胞中氧化分解,使细胞中ATP/ADP的值上升,进而促进膜上ATP敏感的K+通道关闭,使K+外流受阻,A正确;由题可知,葡萄糖和Ca2+进入胰岛B细胞的方式都为顺浓度梯度的协助扩散,B正确;高温处理后的胰岛素分子肽键并未断裂,故高温处理后的胰岛素分子仍可与双缩脲试剂发生紫色反应,C正确;细胞外葡萄糖浓度降低,则进入胰岛B细胞的葡萄糖的量减少,细胞内ATP/ADP的值下降,促进ATP敏感的K+通道开放,抑制Ca2+通道打开,进入细胞内的Ca2+减少,从而使得胰岛B细胞分泌胰岛素的量减少,D错误。
8.B　由题表可知,处理前红细胞内的K+和Mg2+的含量均显著高于血浆中的,可见红细胞可通过主动运输吸收K+和Mg2+来维持这两种离子在细胞内外的不均衡分布,A合理;用鱼藤酮处理后,细胞内K+和Mg2+的含量均降低,可能是因为鱼藤酮抑制了能量的供应,从而抑制了细胞对两种离子的主动吸收,并不是因为鱼藤酮导致红细胞运输K+和Mg2+的方式改变,B不合理,C合理;乌本苷处理后,K+的转运受阻而Mg2+的转运没有受阻,说明乌本苷可能抑制了K+载体蛋白的功能而不影响Mg2+载体蛋白的功能,D合理。
9.D　Na+在液泡中的积累能使液泡内Na+浓度增大,有利于细胞吸水,进而提高拟南芥的耐盐能力,A正确;分析题意可知,Na+以主动运输的方式由细胞质基质进入液泡,B正确;由图可知,Cl-借助通道蛋白,以协助扩散的方式由细胞质基质进入液泡,C正确;由图可知,H2O 借助水通道蛋白以协助扩散的方式进出液泡,D错误。
10.B　由表可知,随着外界溶液浓度的升高,甲、乙纤毛虫伸缩泡的伸缩频率均降低,A正确;据表可知,乙纤毛虫伸缩泡的伸缩频率在NaCl溶液浓度为4%时即降为0,说明乙纤毛虫的细胞液浓度小于4%,而在NaCl溶液浓度为4%时,甲纤毛虫的伸缩泡仍在伸缩,故甲纤毛虫的细胞液浓度大于乙纤毛虫的,B错误;伸缩泡的排水过程表明纤毛虫的细胞膜具有一定的流动性,C正确;纤毛虫通过伸缩泡排水的过程类似胞吐,会消耗细胞呼吸产生的能量,D正确。
11.B　图中②表示主动运输,淀粉的消化终产物葡萄糖通过主动运输被小肠绒毛上皮细胞吸收,需要载体,也需要消耗细胞中的能量,因此ATPase也具有催化ATP水解的功能,B错误。
12.B　在法囊藻细胞内K+和Cl-含量较高,而Ca2+和Mg2+在细胞内含量较低,这一事实说明细胞对不同离子的需求量不同,细胞对离子的吸收具有选择性,这主要是由转运蛋白的种类和数量的多少决定的,A、D正确;K+和Cl-进入细胞以及Ca2+和Mg2+出细胞的方向都是从低浓度到高浓度,属于主动运输,而Na+进入法囊藻细胞是从高浓度到低浓度,不属于主动运输,B错误;主动运输能保证细胞按照生命活动的需要主动地选择吸收营养物质,C正确。
13.A　图一中横轴是培养液中K+浓度,纵轴是K+吸收速率,因此曲线ab段限制因素是培养液中K+浓度,此时载体、能量均充足,A正确。cd段形成的原因可能是细胞外界溶液浓度过高,细胞失水,细胞呼吸速率下降,影响了对K+的吸收,B错误。e点时植物根系可以通过无氧呼吸为主动运输吸收K+提供能量,C错误。图一中bc段限制因素可能是载体数量,也可能是能量供应,图二中横轴是培养液中溶氧量,因此曲线ef段限制因素是能量,fg段限制因素可能是载体数量,D错误。
14.D　分析题意可知,本实验中第一组和第二组为实验组,第三组为对照组,A正确;第一组与第三组相比较,可得出的结论是肌肉细胞和成熟红细胞吸收葡萄糖均需要载体蛋白的协助,B正确;第二组与第三组相比较,可得出的结论是肌肉细胞可通过主动运输吸收葡萄糖,成熟红细胞吸收葡萄糖不消耗能量,C正确;综合分析三组实验可知,肌肉细胞吸收葡萄糖的方式主要是主动运输,也有协助扩散,D错误。
二、不定项选择题
15.CD　由题意可知,直饮机的核心部件为逆渗透膜,可让水分子通过,而细菌和其他有害物质几乎不能通过,其作用类似于半透膜,A正确;直饮机利用了逆渗透作用的原理,即在水压的作用下,水分子从高浓度溶液一侧向低浓度一侧流动,而正常渗透作用是水由低浓度溶液一侧向高浓度溶液一侧流动,B正确;逆渗透膜不是有活性的生物膜,不具有选择性地控制物质进出的功能,C错误;细菌及有害物质并非绝对不能透过逆渗透膜,而且直饮机加工过程中可能会带来其他有害物质,因此饮用时也要注意,D错误。
16.C　细胞体积与初始体积之比大于1时,表明细胞吸水;细胞体积与初始体积之比等于1时,表明细胞处于动态平衡状态;细胞体积与初始体积之比小于1时,表明细胞失水。根据题图可知,猪的红细胞在浓度为150 mmol/L的NaCl溶液中的体积不变,所以其在该浓度时能保持正常形态,即其细胞质浓度在150 mmol/L左右,A正确;水分子能以自由扩散的方式进出细胞,也能经水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞,B正确;A点对应的红细胞比B点对应的红细胞体积大,失水较少,所以吸水能力较弱,C错误;由图可知,红细胞在100 mmol/L的NaCl溶液中吸水涨破,说明涨破前其细胞质浓度至少大于100 mmol/L,这样细胞才能继续吸水,D正确。
17.B　分析图甲可知,水稻吸收水的相对速率比吸收Ca2+、Mg2+多,造成培养液中Ca2+、Mg2+浓度上升;番茄吸收水的相对速率比吸收Si多,造成培养液中Si浓度上升。两种植物吸收离子的量不同,水稻对Si吸收较多,而番茄对Ca2+、Mg2+ 吸收较多。图乙表示主动运输,分析曲线图可知,氧气浓度为0时,无氧呼吸产生少量的能量,则离子的运输速率较慢;随着氧气浓度增加,离子的运输速率加快;B点以后,由于载体的数量是有限的,物质运输速率基本不变。
18.C　通过题图可知,F顺浓度梯度通过蛋白1通道,不需要能量,属于协助扩散,A正确;由题图可知细胞膜上的转铁蛋白受体(TfR)具有识别作用,与Tf-F识别并结合后通过胞吞进入细胞,B正确;转铁蛋白(Tf)是血液中运载Fe3+的蛋白,不在细胞膜上,C错误;由图可知H+进入囊泡是逆浓度梯度进行的,属于主动运输,需要消耗能量,D正确。
三、非选择题
19.答案　(除标明外,每空1分)(1)蔗糖溶液浓度过大　质壁分离时间过长　短
(2)0.12~0.13 mol·L-1　原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性　NH4NO3溶液浓度大于菠菜叶表皮细胞的细胞液浓度　N和N可进入液泡,使细胞液浓度增大而吸水(2分)
(3)分别取海水稻和普通水稻根成熟区组织,制成临时装片;配制一系列浓度梯度的蔗糖溶液进行处理,观察对比两种植物细胞发生质壁分离的情况(3分)
解析　(1)若质壁分离后不能复原,其原因可能有:蔗糖溶液浓度过大导致细胞失水过快而死亡、质壁分离时间过长导致细胞失水时间过长而死亡。相同质量浓度的葡萄糖溶液的物质的量浓度大于蔗糖溶液,因此若改用相同质量浓度的葡萄糖溶液则会使细胞开始发生质壁分离时所用时间更短。(2)细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的NH4NO3溶液浓度之间,根据表格信息,可知菠菜的叶表皮细胞的细胞液浓度为0.12~0.13 mol·L-1。在NH4NO3溶液中细胞质壁分离的结构基础是原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性,外界条件是外界溶液浓度大于细胞液浓度,即NH4NO3溶液浓度大于菠菜叶表皮细胞的细胞液浓度。C和D组放到一定浓度的NH4NO3溶液中,由于外界溶液浓度大,细胞失水,发生质壁分离,接着N和N进入液泡,使细胞液浓度增大而吸水,从而发生质壁分离的自动复原。(3)本题可采用溶液浓度梯度法,通过设置一系列不同浓度的蔗糖溶液来验证海水稻根部细胞的细胞液浓度比普通水稻品种的高。
20.答案　(每空2分)(1)不需要转运蛋白协助、不消耗细胞代谢产生的能量、顺浓度梯度运输等(答出两点即可)
(2)运输b的转运蛋白数量有限
(3)①有氧条件　根细胞对b的吸收速率　②若甲组根细胞对b的吸收速率大于乙组,则说明b的跨膜运输方式为主动运输;若甲组和乙组根细胞对b的吸收速率大致相同,则说明b的跨膜运输方式为协助扩散
解析　(1)自由扩散的特点有不需要转运蛋白协助、不消耗细胞代谢产生的能量、顺浓度梯度运输、运输速率受细胞内外浓度差的影响等。(2)由图可知,b跨膜运输时需要转运蛋白协助,当外界溶液中b的浓度达到一定数值时,由于转运蛋白数量有限,再增加b的浓度,根细胞对b的吸收速率也不再增加。(3)协助扩散与主动运输的区别在于前者不需要消耗细胞代谢产生的能量,后者需要消耗代谢产生的能量。有氧呼吸产生的能量较多,无氧呼吸产生的能量较少,故实验设计的自变量是有无氧气,因变量是根细胞对b的吸收速率。
21.答案　(除标明外,每空2分)(1)空间结构(或自身构象)　氯离子的大小和性质与CFTR蛋白的结合部位相适应
(2)患者的CFTR蛋白异常,无法将氯离子主动运输至细胞外,导致水分子向膜外扩散的速度减慢,支气管细胞表面的黏液不能被及时稀释,黏稠的分泌物不断积累(3分)
(3)原发性　Na+浓度梯度
(4)实验思路:将水通道蛋白CHIP28插入不含有水通道蛋白的水生动物的卵母细胞的细胞膜上,再将该卵母细胞放入清水中。预期结果:该卵母细胞迅速吸水膨胀后涨破。(3分)
解析　(1)由图1可知,氯离子跨膜运输所借助的CFTR蛋白属于载体蛋白,在正常细胞内,氯离子在该蛋白的协助下通过主动运输方式转运至细胞外,转运过程中,该蛋白能发生空间结构(或自身构象)的改变。此过程中,氯离子的大小和性质与CFTR蛋白的结合部位相适应,氯离子只能与CFTR蛋白结合。(2)据图1分析可知,囊性纤维病患者的CFTR蛋白异常,无法将氯离子主动运输至细胞外,导致水分子向膜外扩散的速度减慢,支气管细胞表面的黏液不能被及时稀释,黏稠的分泌物不断积累。(3)分析图2可知,原发性主动运输直接利用ATP为载体蛋白转运物质提供能量,继发性主动运输的能量来源于某种离子的跨膜浓度梯度。通过分析可知,氯离子在CFTR蛋白的协助下利用ATP水解释放的能量转运至细胞外,属于原发性主动运输。图2中葡萄糖的跨膜运输属于继发性主动运输,驱动葡萄糖进入细胞所需的能量来源于Na+浓度梯度。