第四章 细胞的物质输入和输出练习-2022-2023学年高一上学期生物人教版（2019）必修1（含解析）

细胞的物质输入和输出——2022-2023学年高一生物人教版
1.下列关于扩散和渗透作用的叙述，错误的是( )
A.分子的热运动是无规则的，而分子的扩散是有方向的
B.红墨水将一杯清水染红是溶质分子在水中扩散的结果
C.半透膜两侧溶液的浓度差决定了渗透作用的速率
D.水分子通过细胞膜和细胞壁的扩散都可称为渗透作用
2.将人成熟的红细胞置于盛有0.9%氯化钠溶液的烧杯中，细胞形态没有发生改变。下列有关分析错误的是( )
A.在光学显微镜下不能观察到水分子进出成熟红细胞
B.氯化钠溶液中的Na+和Cl-不能通过成熟红细胞的细胞膜
C.水分子可以通过磷脂双分子层和水通道蛋白进出成熟红细胞
D.若向烧杯中加入少量葡萄糖，则细胞可能会皱缩后再恢复原状
3.将蚕豆植株放在湿润的空气中光照一段时间后，取蚕豆叶下表皮制作临时装片。先在清水中观察，然后用0.3 g/mL蔗糖溶液取代清水，继续观察，结果如图所示。下列有关叙述正确的是( )
A.只有将保卫细胞置于0.3 g/mL蔗糖溶液中时，才构成一个渗透系统
B.当从清水转入0.3 g/mL蔗糖溶液中时，保卫细胞细胞液浓度将逐渐增加
C.在清水中，保卫细胞发生渗透失水而导致气孔开放
D.蔗糖分子扩散进入保卫细胞后，细胞渗透吸水导致气孔关闭
4.在进行“观察洋葱表皮细胞的质壁分离和复原”实验中，所用外界溶液不同，实验现象也会不同。下表记录了利用四种溶液进行实验的实验现象。据表分析，下列相关推断或解释错误的是( )
分组 5min的现象 再过5min 滴加清水5min
甲组 0.3g mL-1蔗糖溶液 质壁分离 无变化 质壁分离复原
乙组 0.5g mL-1蔗糖溶液 质壁分离 X 无变化
丙组 1mol L-1KNO3溶液 质壁分离 Y 细胞比加清水前稍大
丁组 1mol L-1醋酸溶液 无变化 Z 无变化
A.X为质壁分离，但细胞可能因失水过多而死亡
B.Y为质壁分离复原，因为K+和NO3-能被细胞选择吸收
C.Z为无变化，因为醋酸溶液浓度与细胞液浓度相当，细胞吸水量与失水量达到动态平衡
D.丙组细胞再滴加清水5min后没有吸水涨破的原因是有细胞壁的保护
5.某成熟的植物细胞，A表示细胞液、B表示细胞质基质、C表示细胞原生质层和细胞壁间隙之间的液体，将该细胞置于一定浓度的KNO3溶液中，下列叙述正确的是( )
A.若该细胞正处于质壁分离过程中，则A、B、C三种溶液浓度大小为A>B>C
B.若该细胞正处于质壁分离过程中，则该细胞吸水能力小于其质壁分离前
C.若该细胞正处于质壁分离复原过程中，K+转移的方向是：由C到B再到A
D.若该细胞正处于质壁分离复原过程中，最终平衡时A、B、C三处溶液浓度相等
6.我校生物兴趣小组的同学为了探究校园植物细胞的吸水和失水情况，选取大小相同、生理状态相似的红色月季花花瓣均分2组，将它们分别放置在甲乙两种溶液中，测得细胞失水量的变化如图1，液泡直径的变化如图2，下列叙述错误的是( )
A.图1乙曲线的形成过程中可能发生了物质的主动运输
B.图2中曲线Ⅱ和图1中甲溶液中细胞失水量曲线对应
C.第4分钟前甲溶液中花瓣细胞的失水速率小于乙溶液
D.曲线走势不同的主要原因是甲、乙两种溶液的溶质不同
7.将若干生理状况基本相同，长度为4cm的鲜萝卜条分为四组，分别置于清水(对照组)和浓度相同的三种溶液(实验组)中，其中将尿素溶液、KNO3溶液和蔗糖溶液分别编号为1、2、3组。测量每组萝卜条的平均长度，结果如下图。据图分析，下列叙述正确的是( )
A.实验组中都发生了质壁分离和复原现象
B.对照组中水分子在前15min进入了细胞，15min之后不再进入
C.1组中的尿素分子和2组中的K+、都进入了细胞，但进入的方式不同
D.3组中，如果一直增大蔗糖溶液浓度，萝卜条就会一直缩短
8.渗透调节是指植物通过积累一些渗透调节物质，以提高植物的抗性和对逆境的适应性。渗透调节物质主要分为两大类：一类是细胞内合成的有机溶质；另一类是植物从外界环境吸收的无机盐离子。下列相关叙述错误的是( )
A.植物细胞从外界环境吸收Cl-、Ca2+等渗透调节物质时需消耗能量
B.细胞液的浓度高于外界盐渍土壤溶液的浓度，有利于植物适应盐渍环境
C.细胞内合成的渗透调节物质都需核糖体、内质网、高尔基体直接参与
D.渗透调节可维持细胞与外界环境的渗透平衡，保持细胞功能的稳定性
9.钙泵又称Ca2+-ATP酶,是细胞膜上的跨膜蛋白,其能利用ATP水解释放的能量逆浓度梯度将Ca2+运输到细胞外。下列叙述错误的是( )
A.细胞内的Ca2+通过钙泵运输到细胞外的方式属于主动运输
B.钙泵可起催化作用,降低ATP水解时所需要的活化能
C.钙泵被破坏后的细胞膜允许Ca2+自由通过磷脂分子层
D.动物一氧化碳中毒会减小钙泵跨膜运输Ca2+的速率
10.通道蛋白是横跨细胞膜的亲水性通道，允许特定的离子和小分子物质顺浓度梯度快速通过，由其介导的物质跨膜运输速率比由载体蛋白介导的物质跨膜运输速率快1000倍以上。下图甲、乙分别表示由细胞膜上的通道蛋白和载体蛋白介导的两种运输方式。下列叙述错误的是( )
A.由载体蛋白介导的物质跨膜运输具有饱和性
B.细胞膜的选择透过性与载体蛋白和通道蛋白都有关
C.肾小管细胞能快速重吸收水分主要依赖细胞膜上的水通道蛋白
D.在哺乳动物中，一般情况下K+经甲进入细胞内，经乙排出细胞外
11.如图甲曲线a、b表示物质跨膜运输的两种方式，图乙表示大分子物质进行胞吞和胞吐的过程。下列叙述错误的是( )
A.图甲中的a可能是O2、甘油和酒精等
B.图甲中b曲线达到最大转运速率后的限制因素包括载体蛋白的数量
C.图甲b曲线所示方式和图乙过程均需要消耗能量
D.图乙过程的顺利进行依赖于细胞膜具有一定的流动性
12.细胞中的蛋白质等分子会解离为A-和H+两种离子，H+被细胞膜上的H+泵泵出细胞外，使细胞呈现内负外正的电位差，成为细胞积累正离子的主要动力。由于细胞内不扩散的负离子A-的吸引，溶液中某阳离子向细胞内扩散，最终膜两侧离子浓度不相等，但离子扩散速度相等，达到了平衡状态，称为杜南平衡。下列叙述正确的是( )
A.在达到杜南平衡状态时细胞内外不会发生水分子的交换
B.杜南平衡积累离子是某阳离子顺电势梯度向细胞内扩散的结果
C.蛋白质解离出的H+被膜上H+泵泵出细胞外的方式为被动运输
D.在KCl溶液中扩散平衡时，细胞内的K+浓度小于细胞外的K+浓度
13.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+送出液泡，同时将Na+由细胞质基质送入液泡。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
14.如图1为研究渗透作用的实验装置，请回答下列问题：
（1）漏斗内溶液（S1）和漏斗外溶液（S2）为两种不同浓度的蔗糖溶液，漏斗内外起始液面一致.渗透平衡时的液面差为△h，此时S1和S2浓度大小关系为 ______ 。
（2）图中半透膜模拟的是成熟植物细胞中的 ______ ，两者在物质透过功能上的差异是 ______ 。
（3）为进一步探究两种膜的特性，某小组做了以下实验。
①选两套渗透装置，表上代号X和Y，在两个烧杯里均加入一定量的蒸馏水，分别在装置X和Y的漏斗内加入适量的蔗糖溶液和KNO3溶液，均调节漏斗内外液面高度一致，渗透平衡时出现液面差的装置有 ______ （填代号）
②给两个紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片分别滴加0.3g/mL的蔗糖溶液等渗的KNO3溶液，再观察临时装片中洋葱鳞片叶外表皮细胞发生的变化，两种都能出现的现象是 ______ 。
（4）上述实验中最能体现两种膜功能差异的实验现象是 ______ 。
（5）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2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）根据实验结果判断a是通过 ______ 方式跨膜运输的。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，吸收速率不再增加，原因是 ______ 。
15.图1是人甲状腺细胞摄取原料合成甲状腺球蛋白的基本过程，图2表示两种跨膜运输方式，请据图回答问题：
(1)细胞内的碘浓度远远高于血浆中碘浓度，这表明图1中a过程跨膜运输的方式是____________，该过程________(填“需要”或“不需要”)细胞提供能量。
(2)图2中，甲的跨膜运输方式是____________，乙的跨膜运输方式是____________或____________。苯进出细胞的方式一般是图2中的________。若对离体的心肌细胞使用某种毒素，结果对Mg2＋的吸收显著减少，而对Ca2＋、K＋、C6H12O6等物质的吸收没有受到影响，其原因是____________________________________________。
(3)甘油、胆固醇等都能很容易通过细胞膜，主要与细胞膜中含有________有关。
(4)木糖为五碳糖，但是细胞膜能转运葡萄糖，却不能转运木糖，这表明细胞膜具有的特性是________________。
(5)突触前膜释放神经递质的过程，说明细胞膜具有的特点是________________。
答案以及解析
1.答案：D
解析：扩散是物质微粒由相对含量高的地方向相对含量低的地方移动，直到均匀分布的现象，扩散具有方向性，而分子的热运动无规则，A正确；红墨水将一杯清水染红是溶质分子在水中扩散的结果，B正确；渗透作用的速率取决于半透膜两侧溶液的浓度差，C正确；渗透作用是水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散，细胞壁是全透的，不是半透膜，水分子通过细胞壁的扩散不属于渗透作用，D错误。
2.答案：B
解析：在光学显微镜下不能观察到水分子的运动方向，A正确；氯化钠溶液中的Na+和Cl-能通过成熟红细胞的细胞膜进入红细胞内，B错误；水分子可以通过磷脂双分子层和水通道蛋白进出红细胞，C正确；若向烧杯中加入少量葡萄糖，则由于外界溶液浓度较高，细胞可能先发生失水，而后由于葡萄糖进入细胞使得细胞内的溶质浓度增大，导致细胞吸水，D正确。
3.答案：B
解析：保卫细胞放在任何溶液中都可能成为渗透作用系统，A错误；刚从清水转入0.3g/ml蔗糖溶液中时，保卫细胞发生渗透失水，细胞液浓度将逐渐增加，B正确；清水中的保卫细胞发生渗透失水会导致气孔关闭，C错误； 细胞膜具有选择透过性，蔗糖分子不会进入保卫细胞，D错误；故选B。
4.答案：C
解析：质壁分离的原因分析:外因:外界溶液浓度＞细胞液浓;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;表现: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。
5.答案：C
解析：A、外界溶液浓度大于细胞液浓度，细胞失水，导致质壁分离，若该细胞正处于质壁分离过程中，则A、B、C三种溶液浓度大小为A小于B，B小于C，A错误；
B、细胞发生质壁分离时，细胞的吸水能力逐渐增加，B错误；
C、在质壁分离复原的过程中，K+通过主动运输进入细胞，所以其移动的方向是从C细胞原生质层和细胞壁间隙之间的液体至B细胞质基质至A细胞液，C正确；
D、由于细胞壁的支撑作用，最终平衡时A、B、C三处溶液浓度不相等，D错误。
故选C。
6.答案：C
解析：结合分析可知，图1乙曲线的形成过程是细胞失水发生质壁分离，细胞可能主动运输吸收溶质离子，细胞液浓度增加，发生质壁分离的复原，A正确；分析题图2，Ⅰ液泡先变小后恢复到原样，为乙溶液中的变化曲线，Ⅱ液泡先变小后维持不变，为甲溶液中的变化曲线，B正确；据图细胞失水的斜率可知，第4分钟前甲溶液中花瓣细胞的失水速率大于乙溶液，C错误；两条曲线的差异是甲、乙溶液溶质不同，但是浓度可能相同，甲溶液中溶质不能被细胞吸收，乙溶液中的溶质可以被细胞吸收，D正确。
7.答案：C
解析：实验组中蔗糖溶液，细胞只能发生质壁分离，A错误对照组中水分子在前15min进入细胞多于出细胞，15min之后水分进出细胞处于动态平衡，B错误；1组中的尿素分子和2组中的K+、NO3都进入了细胞，尿素的运输方式是自由扩散，而进入细胞的方式是主动运输，C正确3组中，如果一直增大蔗糖溶液浓度，萝卜条就会缩短，但由于细胞壁的支持和保护作用，不可能无限缩短，D错误。
故选择C选项。
8.答案：C
解析：本题考查植物的渗透调节作用及机理。植物细胞从外界环境吸收Cl-、Ca2+等渗透调节物质的方式是主动运输，需消耗能量，A正确：若细胞液的浓度高于外界盐渍土壤溶液的浓度，则有利于植物吸水而适应盐渍环境，B正确：细胞内合成的渗透调节物质有可溶性糖、可溶性蛋白质、有机酸等，并不都需要核糖体、内质网、高尔基体的直接参与，C错误：渗透调节可维持细胞与外界环境的渗透平衡，保持细胞功能的稳定性，D正确。
9.答案：C
解析：本题考查物质跨膜运输方式。细胞内的Ca2+泵出细胞为逆浓度梯度运输，需要载体和能量，属于主动运输，A正确；钙泵能催化质膜内侧的ATP水解，钙泵具有ATP水解酶的作用，作用机理是降低ATP水解时所需要的活化能，B正确；Ca2+通过细胞膜需要钙泵的协助，钙泵被破坏后的细胞膜不允许Ca2+通过磷脂分子层，C错误；动物一氧化碳中毒，能量供应减少，会减小钙泵跨膜运输Ca2+的速率，D正确。
10.答案：D
解析：A、由于载体蛋白数量有限，则介导的运输速率会受到载体蛋白数量的限制，A正确；B、生物膜的选择透过性与载体蛋白和通道蛋白的存在相关，B正确；C、大部分水以协助扩散的方式进出细胞，需要水通道蛋白的协助，所以肾小管细胞能快速重吸收水分主要依赖细胞膜上的水通道蛋白，C正确；D、由题干信息可知，通道蛋白是跨越生物膜的蛋白质，具有控制物质跨膜运输的作用，其介导的跨膜运输方式为协助扩散，一般情况下，K+进入细胞的方式应该是主动运输，排出细胞通常为协助扩散，D错误。故选D。
11.答案：C
解析：A.分析曲线甲图：方式a只与浓度有关，且与浓度呈正相关，属于自由扩散，可能是O2、甘油和酒精等，A正确；
B.甲图中方式b除了与浓度相关外，还与载体数量有关，其最大转运速率与载体蛋白数量有关，B正确；
C.方式b除了与浓度相关外，还与载体数量有关，属于协助扩散或主动运输，协助扩散不需要消耗能量，主动运输需要消耗能量，胞吞和胞吐是耗能过程，需要细胞内部提供能量，C错误；
D.乙图中的胞吞和胞吐过程说明细胞膜具有一定的流动性，D正确。
故选C。
12.答案：B
解析：水分子进出细胞是自由扩散的方式，在达到杜南平衡状态时，细胞内外会发生水分子的交换，A错误；根据杜南平衡积累的离子是由于H+被细胞膜上的H+泵泵出细胞外，使细胞呈现内负外正的电位差，此时细胞外的电势高于细胞内的电势，某阳离子从细胞外向细胞内的扩散，属于顺电势梯度，B正确；蛋白质解离出的H+被膜上H+泵泵出细胞外的方式为主动运输，C错误；根据杜南平衡可知，钾离子是阳离子，不断向细胞内扩散，使细胞内的K+浓度大于细胞外的K+浓度，D错误。
13.答案：D
解析：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。
14.答案：（1）S1＞S2
（2）原生质层 原生质层能主动转运有关物质而半透膜不能（或原生质具有选择透过性）
（3）X （发生）质壁分离
（4）KNO3溶液中的细胞质壁分离后会自动复原
（5）自由扩散 载体数量饱和
解析：（1）一般两侧溶液的浓度并不相等，因为液面高的一侧形成的静水压，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散，故两者浓度关系仍是S1＞S2。
（2）图中半透膜模拟成熟植物细胞的原生质层，从功能上，半透膜只是利用孔径大小控制物质进出；原生质层是选择透过性膜，靠能量和载体控制物质出入，具有生物活性，可以完成逆浓度梯度的主动运输，故 原生质层能主动转运有关物质而半透膜不能（或原生质具有选择透过性）。
（3）①蔗糖分子不能通过半透膜，而KNO3能够通过半透膜，渗透平衡时装置X能出现液面差，装置Y不能出现液面差。
②由于蔗糖溶液和KNO3溶液浓度大于细胞液浓度，故均会发生质壁分离的现象。
（4）糖分子不能透过原生质层，蔗糖溶液中的细胞质壁分离后不会自动复原，KNO3能被细胞吸收，导致细胞液和外界溶液的浓度差被消除，从而发生质壁分离自动复原的现象，上述实验中最能体现两种膜功能差异的实验现象是KNO3溶液中的细胞质壁分离后会自动复原。
（5）由曲线可知，a随着物质浓度增大。物质转运速率增大，二者呈正相关，说明a是通过自由扩散运输的。b可能是协助扩散或主动运输，b需要载体协助，当外界溶液中b的浓度达到一定数值时，载体数目饱和，再增加b的浓度，根细胞对b的吸收速率不再增加。
15.答案：(1)主动运输；需要
(2)自由扩散；协助扩散；主动运输；甲；该毒素抑制了Mg2＋载体蛋白的活性
(3)脂质(磷脂)
(4)选择透过性
(5)一定的流动性
解析：(1)由“细胞内的碘浓度远远高于血浆中碘浓度”可知，碘离子进入细胞是逆浓度梯度运输，表明图1中a过程为主动运输，需要细胞提供载体蛋白和能量。
(2)图2中，甲表示物质的运输速率与物质浓度成正比关系，说明物质的运输过程只受物质浓度的影响，所以甲表示自由扩散。在一定浓度范围内，物质的运输速率随着物质浓度的增大而加快，超过这个范围后，即使物质浓度梯度增大，物质的运输速率不再增加，因此，乙表示协助扩散或主动运输。苯以自由扩散的方式进出细胞，即图2中甲表示的跨膜运输方式。心肌细胞通过主动运输的方式吸收Mg2＋、Ca2＋、K＋、C6H12O6等物质，需要载体蛋白和能量。某种毒素只对Mg2＋的吸收有影响，其原因是该毒素抑制了Mg2＋载体蛋白的活性。
(3)甘油、胆固醇都是脂溶性物质。根据相似相溶原理可知，脂溶性物质很容易通过细胞膜的主要原因是细胞膜中含有脂质。
(4)木糖和葡萄糖都是小分子物质，细胞膜能转运葡萄糖，却不能转运木糖，表明细胞膜具有选择透过性。
(5)突触前膜释放神经递质的方式是胞吐，是通过突触小泡与突触前膜融合完成的，说明细胞膜具有一定的流动性。