课时作业11 物质跨膜运输的实例
时间：45分钟 分值：100分
一、选择题(每小题5分，共60分)
1．在光学显微镜下，能证明细胞膜的存在的是( )
A．根尖分生区细胞
B．发生质壁分离的细胞
C．质壁分离已经复原的细胞
D．落叶中的死细胞
解析：正常情况下植物细胞的细胞壁与细胞膜是紧密结合在一起的，在显微镜下是看不到的，但若把具有大液泡的植物细胞置于较高浓度的溶液中，让其发生质壁分离，就可以看见了。选项A中的根尖分生区细胞没有大液泡，不能发生质壁分离。
答案：B
2．下列关于物质跨膜运输实例的说法中，不正确的是( )
A．细胞膜、核膜等生物膜都是选择透过性膜
B．水分子进出细胞，取决于细胞内外液体的浓度差
C．小分子物质都能通过细胞膜，大分子物质则不能
D．细胞的吸水和失水是水分子顺相对含量的梯度跨膜运输的过程
解析：生物膜都是主要由脂质、蛋白质构成，都具有选择透过性。水分子可以自由通过；被选择的一些离子、小分子也可以通过；其他离子、小分子和大分子不能通过。对于细胞需要吸收和排出的大分子物质则是依靠胞吞和胞吐的方式。细胞的吸水和失水是水分子顺相对含量的梯度跨膜运输的过程，水分子进出细胞，主要取决于细胞内外液体的浓度差。
答案：C
3．观察在0.3 g/mL蔗糖溶液中的洋葱表皮细胞，发现中央液泡逐渐变小，说明( )
A．细胞壁相当于一层半透膜
B．洋葱表皮细胞是活的
C．此时蔗糖溶液浓度小于细胞液浓度
D．细胞壁收缩导致中央液泡失水
解析：活的洋葱表皮细胞的原生质层相当于一层半透膜，在高浓度的蔗糖溶液中发生渗透作用，导致中央液泡失水而变小。
答案：B
4．将相同的四组马铃薯条分别浸入四种溶液，一小时后测定薯条质量变化的百分率，结果如下表。下列叙述中正确的是( )
溶液 质量变化率
Ⅰ ＋8%
Ⅱ －6%
Ⅲ －4%
Ⅳ 0%
A.Ⅰ的浓度最低 B．Ⅱ的浓度较Ⅲ低
C．Ⅳ的浓度最高 D．Ⅳ可能是蒸馏水
解析：根据渗透作用原理，相同的四组马铃薯条分别浸入四种不同浓度溶液，如果薯条细胞液浓度与外界溶液浓度相同，则薯条质量没有变化，若外界溶液浓度大于薯条细胞液浓度，则薯条质量减小，外界溶液浓度越大，薯条质量减小越多。若外界溶液浓度小于薯条细胞液浓度，则薯条质量增加，外界溶液浓度越小，薯条质量增加越多。
答案：A
5．(2011·山东临沂)利用紫色的洋葱外表皮细胞和不同浓度的蔗糖溶液，可以探究细胞质壁分离和复原。下列有关该实验的正确叙述是( )
A．该实验只是观察了质壁分离和复原现象，没有设计对照实验
B．在逐渐发生质壁分离的过程中，细胞的吸水能力逐渐增强
C．将装片在酒精灯上加热后，再观察质壁分离现象
D．不同浓度蔗糖溶液下发生质壁分离的细胞，滴加清水后都能复原
解析：探究植物细胞质壁分离和复原的实验变量是不同浓度的蔗糖溶液，因此本实验中已经设置了对照，植物细胞质壁分离和复原的条件有：植物细胞必须是活细胞；细胞液浓度与外界溶液的浓度必须有浓度差；植物细胞必须有大的液泡。处于过高浓度溶液中的植物细胞和加热后的植物细胞已经死亡，不能发生质壁分离。
答案：B
6．夏季高温时段，用较低温度的地下水灌溉，容易导致农作物萎蔫。其主要原因是( )
A．叶片蒸腾剧烈，水分散失快
B．植物体温度下降，气孔关闭
C．根系对矿质元素吸收减少
D．根系渗透吸水下降
解析：农作物萎蔫的直接原因是失水过多，低温灌溉为什么会导致失水呢？低温→呼吸作用减弱→主动运输减弱→根吸收矿质离子减少→离子浓度降低→吸水能力减弱→失水正常→相对失水过多→农作物萎蔫。
答案：C
7．将一植物细胞放入KNO3溶液中，一段时间后发生了质壁分离，下列说法不正确的是( )
A．此细胞是活细胞
B．原生质层具有选择透过性
C．发生质壁分离的细胞一段时间后可自动质壁分离复原
D．原生质层两侧溶液存在浓度差，KNO3溶液浓度低于细胞液浓度
解析：进行质壁分离的细胞是活的具有大液泡的植物细胞，原生质层相当于一层半透膜，如果用的溶液是不能透过半透膜的物质，则质壁分离的细胞很难自动质壁分离复原，KNO3溶液中的钾离子和硝酸根离子能通过主动运输进入细胞，使细胞液的浓度在发生质壁分离结束后不断地增加，从而使细胞吸收水分，这样质壁分离会自动复原。这里我们一定注意KNO3溶液与蔗糖溶液不同，前者能通过主动运输进入细胞，后者是大分子不能透过原生质层，所以把植物细胞分别放到这两种浓度比较大的溶液中的结果是不同的。放在蔗糖溶液的植物细胞不会发生质壁分离自动复原。
答案：D
8．水溶性染色剂(PI)能与核酸结合而使细胞核着色，可将其应用于细胞死活的鉴别。细胞浸泡于一定浓度的PI中，仅有死亡细胞的细胞核会被染色，活细胞则不着色，但将PI注射到活细胞中，则细胞核会着色。利用PI鉴别细胞的基本原理是( )
A．死细胞与活细胞的核酸结构不同
B．死细胞与活细胞的核酸含量不同
C．活细胞能分解染色剂PI
D．活细胞的细胞膜阻止PI的进入
解析：本题旨在考查细胞膜的功能特点——选择透过性以及阅读、知识迁移、理解分析能力。由题干获得的主要信息有：①PI能使细胞核着色；②把死、活两种细胞放到PI溶液中，PI能使死细胞的细胞核着色，而不能使活细胞的细胞核着色。解答本题可把每个选项与题干信息对照作答。
答案：D
9．用洋葱鳞片叶表皮制备“观察细胞质壁分离实验”的临时装片，观察细胞的变化。下列有关实验操作和结果的叙述，正确的是( )
A．将装片在酒精灯上加热后，再观察细胞质壁分离现象
B．在盖玻片一侧滴入清水，细胞吸水膨胀但不会破裂
C．用不同浓度的硝酸钾溶液处理细胞后，均能观察到质壁分离复原现象
D．当质壁分离不能复原时，细胞仍具正常生理功能
解析：高浓度的硝酸钾会使细胞脱水死亡，不能再复原；植物细胞由于有细胞壁，不会因吸水过多而涨破。
答案：B
10．扩散作用实验装置如图，甲、乙两管的口径相同，半透膜只允许葡萄糖分子通过，淀粉分子无法通过，当达到扩散平衡时，下列有关甲、乙两管溶液的叙述正确的是( )
A．甲管中水位高度低于乙管
B．甲管中的葡萄糖浓度低于乙管
C．甲管中的淀粉浓度高于乙管
D．两管的葡萄糖浓度皆为8%，淀粉皆为4%
解析：因为半透膜只允许葡萄糖分子通过，两侧的葡萄糖通过扩散作用达到平衡，而淀粉不能通过半透膜，甲管中的淀粉浓度高于乙管。水分通过渗透作用，使甲管中水位高度高于乙管。
答案：C
11．在观察植物细胞的质壁分离和复原过程中，某同学在视野中看到生活着的洋葱表皮细胞正处于如图状态，a、b表示两处浓度，由此可推测( )
A．此时a>b，细胞渗透吸水
B．此时a＝b，渗透系统保持动态平衡
C．此时aD．上述三种情况都有可能
解析：该图所表示的细胞处于质壁分离状态，但不能确定其是处于质壁分离过程中，还是处于质壁分离复原过程中，或者恰好是质壁分离结束时，若是第一种情况，则C项正确，若是第二种情况，则A项正确，若是第三种情况，则B项正确，因此正确选项应为D。
答案：D
12．下图中甲是渗透装置示意图，乙、丙两曲线图的横坐标代表时间，下列叙述不正确的是( )
A．半透膜内溶液A的浓度变化可用曲线丙表示
B．水分子由半透膜外进入半透膜内的速率变化可用曲线乙表示
C．玻璃管内的液面高度变化可用曲线丙表示
D．半透膜内外浓度差的变化可用曲线乙表示
解析：由于半透膜内为30%的蔗糖溶液，膜外为蒸馏水，膜内浓度高于膜外浓度，水分子由膜外进入膜内，蔗糖溶液浓度降低，可用曲线乙表示，A选项错误。水分子进入半透膜的速率由膜内外两侧的浓度差决定，由于水分子不断进入膜内，两侧的浓度差越来越小，水分子进入半透膜的速率也逐渐下降，可用曲线乙表示，B、D选项正确。随着水分子的进入，玻璃管内的液面逐渐上升，在达到渗透平衡时停止，可用曲线丙表示，C选项正确。
答案：A
二、简答题(共40分)
13．(15分)(2009·江苏卷)回答下列与细胞有关的实验问题。
(1)下列4项实验中，需保持细胞生理活性的有________(填序号)。
①观察叶绿体和原生质的流动
②观察洋葱鳞片叶肉表皮细胞中DNA的分布
③探究酵母菌的呼吸方式
④红细胞中血红蛋白的提取和分离
(2)按下面步骤进行质壁分离实验。
步骤一：在洁净的载玻片中央加一滴清水，取一片藓类小叶，盖上盖玻片。
步骤二：从盖玻片一侧滴入0.3 g/mL的蔗糖溶液，在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引。这样重复几次，使盖玻片下面的藓类小叶浸润在0.3 g/mL的蔗糖溶液中。
步骤三：在显微镜下观察，结果如图所示。
①图中A、B处的颜色分别是________。
②如果上述实验步骤二中从盖玻片的一侧滴入的是加有伊红(植物细胞不吸收的红色染料)的0.3 g/mL的蔗糖溶液，则在显微镜下观察到A、B处颜色分别是________。
③如果将步骤二中浸润在0.3 g/mL的蔗糖溶液中的藓类小叶的装片，放在80℃条件下处理一段时间(装片中的藓类小叶保持在0.3 g/mL的蔗糖溶液中)。在显微镜下清晰地观察到细胞结构后，为更准确地判断A处颜色，对显微镜的操作方法是________、________。如果A处呈绿色，可能的原因是_____________________________。
解析：本题主要考查教材实验的基础知识，考查考生的实验操作能力和对实验现象的分析能力。(1)②中盐酸处理后细胞死亡，④中红细胞吸水破裂血红蛋白才能释放出来。(2)滴加含有伊红的蔗糖溶液后，A处为红色、B处仍为绿色，因为伊红为植物细胞不吸收的红色染料。(3)要观察清楚无色的部分，需使视野稍暗些，可改变光圈大小和调节反光镜(或调节电光源亮度)。在高温下如果A处为绿色，则可能是高温使细胞膜、叶绿体膜失去选择透过性，叶绿素等色素进入了A处。
答案：(1)①③ (2)①无色、绿色 ②红色、绿色 ③改变光圈大小 调节反光镜(电光源亮度) 高温下细胞膜、叶绿体膜失去选择透过性，叶绿素等色素进入A处
14．(10分)(2010·浙江高考)为研究兔红细胞在不同浓度NaCl溶液中的形态变化，请根据以下提供的实验材料与用具，写出实验思路，设计记录实验结果及原因分析的表格，并填入相应内容。
材料与用具：兔红细胞稀释液、质量分数为1.5%的NaCl溶液、蒸馏水、试管、显微镜等。
(要求：答题时对NaCl溶液的具体配制、待观察装片的具体制作不作要求)
(1)实验思路：
①
(2)设计一张表格，并将预期实验结果及原因分析填入该表中。
解析：“为研究兔红细胞在不同浓度NaCl溶液中的形态变化”是题目的突破口，解题关键是明确实验的自变量，控制好无关变量，掌握表格设计的技巧。
实验目的为研究兔红细胞在不同浓度NaCl溶液中的形态变化，所以自变量是不同浓度的NaCl溶液，因变量是红细胞的形态变化。在高浓度的NaCl溶液中，兔红细胞会失水皱缩；在低浓度的NaCl溶液中，兔红细胞会吸水膨胀；在等渗的NaCl溶液中，兔红细胞形态不变。
答案：(1)①配制质量分数由低到1.5%的NaCl溶液，分别等量加入各支试管中。②向上述各支试管中分别加入等量的兔
红细胞稀释液，放置一定时间。③取兔红细胞稀释液和上述试管中的红细胞稀释液制作装片，用显微镜观察并比较红细胞形态的变化。
(2)不同浓度NaCl溶液对兔红细胞形态的影响
NaCl溶液的浓度 红细胞形态的变化 原因分析
低于一定浓度的NaCl溶液 体积变大甚至胀破 红细胞吸水
一定浓度的NaCl溶液 形态未变 进出红细胞的水分子数相等
高于一定浓度的NaCl溶液 皱缩，体积变小 红细胞失水
15．(15分)将水稻和番茄分别培养在相同的培养液中一段时间，实验结束后测定培养液中各离子的浓度。图中表示实验结束后培养液中各种离子浓度占开始时的浓度的百分比。分析此图，回答问题：
(1)图中的结果能说明的问题有①_______________________；②_________________。
(2)引起不同植物吸收离子不同的原因是________。
(3)从图中可以看出培养液中有些离子的浓度比培养前还高，原因是________。
(4)上述实验及结果对农业生产有什么指导意义？___________。
(5)方法启示：在研究矿质元素吸收量时，直接测定植物对某离子的吸收量比较困难，通常利用测定________中该离子的含量来间接推知植物对其的吸收量。
解析：从图中可见，同一种植物(如水稻)对不同离子的吸收量不同；同一离子(如Ca)，不同的植物对其的吸收量也不同，说明了植物对离子的吸收具有选择性。从实验结束后，培养液中各种养分浓度占开始时浓度的百分比不同(特别是有些大于100%，有些小于100%)，其中隐含了植物对不同离子和水分的吸收速率不同，体现了植物对矿质离子和水分的吸收是相对独立的。
答案：(1)植物对矿质离子的吸收具有选择性 植物对水分和矿质元素的吸收是相对独立的
(2)细胞膜上运输离子的载体的种类和数目不同
(3)植物吸收水分的速率比吸收该离子的速率快，使培养液浓度升高
(4)合理施肥
(5)溶液课时作业13 物质跨膜运输的方式
时间：45分钟 分值：100分
一、选择题(每小题5分，共60分)
1．下列说法正确的是( )
A．果脯在腌制中慢慢变甜，是细胞主动吸收糖分的结果
B．相对分子质量小的物质或离子都可以通过自由扩散进入细胞
C．大肠杆菌吸收K＋既消耗能量，又需要膜上的载体蛋白
D．大分子有机物要通过载体蛋白才能进入细胞，并消耗能量
解析：果脯在腌制中慢慢变甜是因为水果细胞在腌制过程中失水过多死亡，糖分进入细胞的结果。细胞对于小分子的转运，只有水、气体和脂溶性的小分子物质是自由扩散，葡萄糖、氨基酸、离子等都是通过主动运输方式跨膜运输。对于大分子有机物质的进出细胞是通过胞吞、胞吐来实现的。
答案：C
2．(2011·广东揭阳)分析以下资料回答问题：①K＋和Na＋均不能通过磷脂双分子层的人工膜；②缬氨霉素是一种脂溶性抗生素；③在人工膜上加入少量缬氨霉素，K＋可以透过人工膜。下列叙述不正确的是( )
A．缬氨霉素的作用类似于载体蛋白
B．缬氨霉素与离子的结合具有特异性
C．本试验在于研究细胞膜的选择透过性
D．K＋透过人工膜的方式属于主动运输
解析：K＋和Na＋均不能通过磷脂双分子层的人工膜，在人工膜上加入少量缬氨霉素，K＋可以透过人工膜，Na＋却不能通过，这说明缬氨霉素的作用类似于载体蛋白，载体蛋白与离子的结合具有特异性。但在题干信息中，我们不能判断K＋透过人工膜的方式属于主动运输，因为并没有向人工膜供应能量，因此我们只能得出结论，在本题中，K＋透过人工膜的方式是协助扩散。
答案：D
3．(2011·山东邹平)下图为物质进出细胞的两种方式，对该图的正确理解是( )
A．Ⅰ和Ⅱ分别表示协助扩散和主动运输
B．Ⅰ和Ⅱ分别表示胞吞和胞吐
C．葡萄糖、性激素是以Ⅱ方式进入细胞的
D．水、二氧化碳、氧气是以Ⅰ方式进入细胞的
解析：Ⅰ方式进入细胞不需要载体协助，也不消耗能量，属于自由扩散；Ⅱ方式进入细胞需要载体协助，也需要消耗能量，属于主动运输。水、二氧化碳、氧气进出细胞的方式是自由扩散，葡萄糖进出细胞的方式是主动运输(进入红细胞除外)，性激素是脂溶性物质，进出细胞的方式是自由扩散。
答案：D
4．若对离体的心肌细胞施用某种毒素，可使心肌细胞对Ca2＋吸收量明显减少，而对K＋、C6H12O6吸收则不受影响。这种毒素的作用是( )
A．抑制呼吸酶的活性
B．改变了细胞膜的结构
C．抑制Ca2＋载体的活动
D．改变了细胞膜两侧的Ca2＋浓度
解析：由于Ca2＋、K＋吸收方式都是主动运输，都消耗能量，K＋吸收不受影响，说明毒素并没有抑制呼吸酶的活性；对K＋、C6H12O6吸收都不受影响，说明细胞膜的结构没有改变；Ca2＋吸收量明显减少说明没有改变细胞膜两侧的Ca2＋浓度。
答案：C
5．下列四项表示正常情况下，不同物质穿过细胞膜进入细胞内的四种情况。若在X点加入有氧呼吸抑制剂，下列曲线中将会发生明显变化的是( )
解析：比较A、B、C、D四图，易见B、C两图随时间的推移，物质的运输趋于平衡，可见这两种运输方式都受到细胞膜上载体的制约；而A、D没有这一制约，说明A、D没有载体参与，必为自由扩散。再进一步比较B、C两图，可见C图所示的运输方式与氧气有关，这说明还消耗能量，这是主动运输的特征。而B图无这一特征，所以B图表示的是协助扩散，图C表示的是主动运输。
答案：C
6．甲、乙两种物质分别依赖自由扩散(简单扩散)和协助扩散进入细胞，如果以人工合成的无蛋白磷脂双分子膜代替细胞膜，并维持其他条件不变，则( )
A．甲运输被促进 B．乙运输被促进
C．甲运输被抑制 D．乙运输被抑制
解析：协助扩散需载体协助，而自由扩散不需载体协助，所以，以人工合成的无蛋白磷脂双分子膜代替细胞膜，乙的运输被抑制，而甲的运输不受影响。
答案：D
7．线粒体DNA上的基因所表达的酶与线粒体功能有关。若线粒体DNA受损伤，则下列细胞的功能受影响最大的是( )
A．红细胞吸收葡萄糖 B．小肠上皮细胞吸收水
C．神经细胞吸收K＋ D．肺泡细胞吸收氧气
解析：线粒体DNA受损伤，线粒体功能受影响，细胞供能障碍，导致主动运输过程受阻。红细胞吸收葡萄糖为协助扩散；小肠上皮细胞吸收水为自由扩散；肺泡细胞吸收氧气为自由扩散；都不需要消耗能量。神经细胞吸收K＋为主动运输的过程，受影响最大。
答案：C
8．丙氨酸进入小肠绒毛上皮细胞和肾小管上皮细胞的共同点是( )
A．需要载体，消耗能量
B．需要载体，不消耗能量
C．不需要载体，消耗能量
D．不需要载体，不消耗能量
解析：丙氨酸进入小肠绒毛上皮细胞和肾小管上皮细胞都是主动运输，需要载体，消耗能量。
答案：A
9．下列有关细胞结构和功能的叙述，错误的是( )
A．水稻主动吸收Si需要根细胞膜上的载体协助
B．甲状腺细胞能够接受促甲状腺激素的调节与其细胞膜上的糖蛋白有关
C．核糖体是细胞内蛋白质的“装配机器”，由蛋白质和mRNA组成
D．核孔是细胞核和细胞质之间进行物质交换的通道
解析：水稻主动吸收Si是主动运输，所以需要能量和载体。糖蛋白与细胞表面的识别有密切关系，甲状腺细胞能够接受促甲状腺激素的调节与细胞识别有关。核孔是细胞核和细胞质之间进行物质交换的通道，某些大分子物质可以自由通过核孔而进入细胞质内，如细胞核内的信使RNA。细胞内的RNA有三种：mRNA、tRNA、rRNA，核糖体是由蛋白质和rRNA组成，而不是mRNA。
答案：C
10．(2011·北京理综)下列与细胞内物质运输有关的叙述，正确的是( )
A．叶绿体合成的ATP通过核孔进入细胞核
B．氢离子可以通过扩散作用进入液泡内
C．溶酶体内的酶由内质网形成的小泡(囊泡)运入
D．内质网的膜结构成分可以转移到细胞膜中
解析：叶绿体合成的ATP进入叶绿体基质用于暗反应，不进入细胞核。氢离子进入液泡的方式是主动运输。溶酶体内的酶在核糖体上合成肽链，然后经内质网初步加工，再经高尔基体加工后运入的。内质网膜和细胞膜可以直接相连，因此，内质网和细胞膜的膜结构成分可以相互转移。
答案：D
11．(2011·课标全国理综)撕取紫色洋葱外表皮，分为两份，假定两份外表皮细胞的大小、数目和生理状态一致，一份在完全营养液中浸泡一段时间，浸泡后的外表皮称为甲组；另一份在蒸馏水中浸泡相同的时间，浸泡后的外表皮称为乙组。然后，两组外表皮都用浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液处理，一段时间后表皮细胞中的水分不再减少。此时甲、乙两组细胞水分渗出量的大小，以及水分运出细胞的方式是( )
A．甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞的相等，主动运输
B．甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的高，主动运输
C．甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的低，被动运输
D．甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞的相等，被动运输
解析：甲组细胞浸泡在完全营养液中，由于不断吸收营养液中的营养物质，细胞液浓度增大。乙组细胞浸泡在蒸馏水中，不断吸水，细胞液浓度减小。两组细胞都用0.3 g/mL的蔗糖溶液处理，乙组细胞失水比甲组细胞多，水分进出细胞是自由扩散，属于被动运输。
答案：C
12．(2011·大纲全国卷)将紫色洋葱在完全营养液中浸泡一段时间，撕取外表皮，先用浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液处理，细胞发生质壁分离后，立即将外表皮放入蒸馏水中，直到细胞中的水分不再增加。若在该实验过程中，蔗糖溶液处理前外表皮细胞液的浓度为甲，细胞中的水分不再增加时外表皮细胞液的浓度为乙，则甲、乙的关系以及实验过程中水分进出细胞的方式为( )
A．甲<乙，被动运输
B．甲>乙，被动运输
C．甲>乙，主动运输
D．甲＝乙，主动运输
解析：蔗糖溶液处理前外表皮细胞液的浓度甲为自然状态下细胞液中溶液的浓度，当外表皮细胞放入蒸馏水中，更多的水分进入细胞液，使得细胞液浓度下降，故直到细胞中的水分不再增加时的细胞液浓度乙一定小于甲。水分进出细胞的方式为被动运输。
答案：B
二、简答题(共40分)
13．(15分)下图是细胞膜结构图，下表是海水和某海洋植物细胞液的离子浓度对照表(mol/L)。根据图和表的内容回答下面的问题：
被测物质 钾离子 氯离子
海水 0.01 0.50
细胞液 0.59 0.04
(1)图中1是________，2是________，3是________。
(2)图中1在细胞膜中作为________，2在钾离子、氯离子通过该植物细胞膜时起________作用。
(3)从表中数据可知，植物细胞从海水中吸收________离子并向海水排出________离子。由此可见，植物细胞膜对离子的通过具有________性。
(4)钾离子和氯离子通过细胞膜的方式是________，作出此判断的依据是________。
答案：(1)磷脂双分子层 蛋白质分子 多糖分子
(2)基本支架 载体 (3)钾 氯 选择
(4)主动运输 钾离子、氯离子从低浓度向高浓度运输
14．(10分)一项研究发现，某植物根系对某营养物质的吸收，与该物质溶液浓度的关系如下图所示。从图中曲线可以看出，在一定浓度范围内，该植物根系对该物质的吸收速率随浓度增加而增加，当达到P点后吸收速率不再增加。有人认为这种现象可表明该植物根系对该物质的吸收方式为主动吸收，也有人认为是被动吸收，请设计一个实验加以确定。
(1)设计实验步骤：
①取甲、乙两组生长发育相同的植株，放入________。
②使甲组的根系____________________________(状态)，乙组的根系________(状态)。
③其他条件相同；一段时间后测定________________。
(2)预测实验结果并分析：
①若________，说明________________________________；
②若________，说明__________________________________。
解析：由于主动运输需要消耗能量，可以从抑制细胞呼吸的角度去考虑。至于实验的预期结果，需要考虑周全，不要遗漏。
答案：(1)①适宜浓度的含有该营养物质的溶液中 ②正常呼吸 完全抑制呼吸 ③两组植株的根系对该物质的吸收速率
(2)①两组植株的根系对该物质的吸收速率一样 该植物的根系对该物质不是主动吸收 ②乙组吸收速率明显小于甲组吸收速率，或者完全不吸收 该植物根系对该物质是主动吸收
15．(15分)科学家研究细胞膜上的各种蛋白质时，通过测定氨基酸序列及其相应的DNA序列，发现了一种细胞水通道蛋白，并推测细胞渗透吸水、失水过程中，水分子进出细胞需通过此通道。为验证这一假设，科学家得到了如下材料：
a．分离纯化的水通道蛋白
b．含有水通道蛋白的细胞
c．去除水通道蛋白的细胞
d．蒸馏水
e．磷脂双分子层构成的内含水溶液的球状体(其膜结构能与加入的蛋白质结合)
某生物小组设计了以下实验研究水通道：取两只培养皿，加入一定量的蒸馏水，一只放入一定量含有水通道蛋白的细胞，另一只放入一定量的去除水通道蛋白的细胞，在相同的条件下放置一段时间后用显微镜观察。加入含有水通道蛋白的细胞吸水涨破，不含有水通道蛋白的细胞，保持原状。
结论：水分子通过水通道蛋白进入细胞内部。
(1)此实验的目的是_______________________________。
(2)选取科学家找到的材料设计另外一个实验，验证科学家提出的假设。
方法：A.将分离纯化的水通道蛋白与球状体混合，得到含有水通道蛋白的球状体；
B．____________________________________________；
C．____________________________________________；
D．在相同条件下放置一段时间。
预计将出现的现象：________________________________。
结论：______________________________________________。
解析：题干中的实验是将含有水通道蛋白的细胞和去除水通道蛋白的细胞分别放入蒸馏水中，观察细胞的形状。含有水通道蛋白的细胞吸水涨破，不含有水通道蛋白的细胞，保持原状。类比题干实验，可以选分离纯化的水通道蛋白和磷脂双分子层构成的内含水溶液的球状体作材料进行实验，把水通道蛋白放入球状体中，然后把含有水通道蛋白的球状体、不含有水通道蛋白的球状体分别放入蒸馏水中，一段时间后，观察球状体的形状，预计含水通道蛋白的球状体吸水涨破，不含水通道蛋白的球状体保持原状。
答案：(1)验证水分子进出细胞需通过水通道蛋白
(2)取甲、乙两只培养皿，加入等量的蒸馏水
将含有水通道蛋白的球状体放入甲培养皿中，将不含有水通道蛋白的球状体放入乙培养皿中
含水通道蛋白的球状体吸水涨破，不含水通道蛋白的球状体保持原状
水分子通过水通道蛋白进入球状体课时作业12 生物膜的流动镶嵌模型
时间：45分钟 分值：100分
一、选择题(每小题5分，共60分)
1．(2011·山东枣庄)生物膜的“三合板式”静态结构不能解释下列哪一种现象( )
A．溶于脂质的物质能够优先通过细胞膜
B．变形虫的变形运动
C．细胞膜中的磷脂分子呈双层排列在膜中间
D．细胞膜是细胞的边界
解析：生物膜的“三合板式”静态结构把膜结构描述成静止的、不变的，无法解释变形虫的变形运动。
答案：B
2．科学家将细胞膜中的磷脂成分提取出来，并将它在“空气—水”界面上铺成单分子层，发现这个单分子层的表面积相当于原细胞膜表面积的两倍。这说明磷脂分子在细胞膜上的分布状况是( )
A．单层排列 B．均匀稀疏排列
C．双层排列 D．均匀紧密排列
解析：由于构成细胞膜的磷脂呈双层排列，因此将细胞膜中的磷脂成分提取出来铺成单分子层，单分子层的表面积相当于原细胞膜表面积的两倍。
答案：C
3．下列有关生物膜的说法正确的是( )
A．磷脂分子在生物膜的功能上起重要作用，所以功能复杂，磷脂分子种类和数目就多
B．磷脂分子在生物膜的功能上起重要作用，所以功能复杂，磷脂分子种类和数目就要一样
C．蛋白质分子在生物膜的功能上起重要作用，所以功能复杂，蛋白质分子种类和数目就多
D．蛋白质分子在生物膜的功能上起重要作用，所以功能复杂，蛋白质分子种类和数目就一样
解析：细胞膜主要由脂质和蛋白质构成，其中蛋白质的种类和数量是决定不同生物膜功能的主要因素。功能越复杂的生物膜，其上的蛋白质分子种类和数目就多。
答案：C
4．下列有关膜的叙述，错误的是( )
A．细胞膜主要由蛋白质分子和磷脂分子组成
B．核膜和内质网膜在结构上有密切联系
C．线粒体膜和叶绿体膜中的蛋白质分子是相同的
D．细胞膜中的大多数蛋白质分子和磷脂分子不是静止的
解析：线粒体膜和叶绿体膜具有不同的生理功能，两种膜中含有不同的蛋白质分子。
答案：C
5．将酶、抗体、核酸等生物大分子或小分子药物用磷脂制成的微球体包裹后，更容易运输到患病部位的细胞中，这是因为( )
A．生物膜具有选择透过性，能够允许对细胞有益的物质进入
B．磷脂双分子层是生物膜的基本骨架，且具有流动性
C．生物膜上的糖蛋白起识别作用
D．生物膜具有半透性，不允许大分子物质通过
解析：生物膜由磷脂双分子层构成基本骨架，根据相似相溶原理，用磷脂制成的微球体包裹后，磷脂分子易与细胞膜融合，并将药物运至患病部位。
答案：B
6．对细胞内各种生物膜的结构和组成的叙述错误的是( )
A．主要由蛋白质、脂质和少量糖类组成
B．磷脂双分子层是各种生物膜的基本骨架
C．不同生物膜上的蛋白质的种类和数量不同
D．内质网膜能生成高尔基体膜，说明两者化学组成完全相同
解析：生物膜主要由脂质(50%)和蛋白质(40%)组成，糖类较少，约占2%～10%。其中脂质主要是磷脂双分子层，是构成膜的基本支架。蛋白质在细胞膜行使功能时起重要作用。因此，不同生物膜的蛋白质种类和数量不同。内质网膜和高尔基体膜的功能不同，二者所含的蛋白质种类和数量不同。
答案：D
7．如右图所示为细胞膜的亚显微结构模式图，下列有关叙述错误的是( )
A．①表示细胞膜外表面有些糖分子与膜蛋白结合为糖蛋白
B．②和③大都是运动的
C．③构成细胞膜的基本骨架，与物质进出无关
D．细胞膜为细胞的生命活动提供相对稳定的内部环境
解析：此题主要考查构成细胞膜的结构成分及其相应功能。图中①为多糖与蛋白质结合而成的糖蛋白，与细胞识别有关，参与细胞间的信息传递。②代表细胞膜中的蛋白质分子，它们可镶在膜的表层或嵌插、贯穿于磷脂双分子层中，大多是运动的。③是磷脂双分子层，是构成细胞膜的基本骨架，脂溶性物质容易进入细胞与细胞膜的脂质成分——磷脂分子密切相关。细胞膜使每个细胞与周围环境隔离开，维持着相对稳定的内部环境，保证了细胞内各项生命活动的顺利进行。
答案：C
8．(2011·临沂高一检测)下列关于生物膜结构和功能的叙述正确的是( )
A．细胞核、线粒体、叶绿体都具有双层膜，所以它们的通透性是相同的
B．因为生物膜具有流动性，所以组成膜的各种化学成分在膜中是均匀分布的
C．所有生物膜的结构由外到内依次由糖被、蛋白质、磷脂双分子层组成
D．生物膜在结构和功能上的紧密联系，是细胞成为有机整体的必要条件
解析：不同的膜结构蛋白质种类和数量不同，功能也不同，通透性不同。生物膜的基本支架是磷脂双分子层，蛋白质镶嵌在磷脂双分子层中。
答案：D
9．下列有关生物膜的结构特点的叙述正确的是( )
A．构成生物膜的磷脂分子可以运动
B．构成生物膜的蛋白质分子可以运动
C．构成生物膜的磷脂分子和蛋白质分子是静止的
D．构成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动
解析：细胞膜的流动镶嵌模型认为，构成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子可以在一定范围内运动，因而细胞膜具有流动性。
答案：D
10．下列有关膜结构的蛋白质—磷脂—蛋白质模型的论述错误的是( )
A．构成膜结构的磷脂分子和蛋白质具有流动性
B．蛋白质覆盖在磷脂分子内外表面
C．蛋白质在膜中的分布是均匀的
D．不同膜的厚度没有明显差异
解析：膜结构的蛋白质—磷脂—蛋白质模型认为：①蛋白质均匀分布在脂双层的两侧，不同膜的厚度没有明显差异。这和电镜下看到的膜结构构象不相符合。②构成膜结构的磷脂分子和蛋白质是静止的。这显然和膜功能的多样性相矛盾。构成膜结构的磷脂分子和蛋白质具有流动性是流动镶嵌模型的内容。
答案：A
11．下列有关细胞膜的流动镶嵌模型正确的是( )
A．蛋白质覆盖在磷脂分子表面
B．细胞膜中磷脂和大多数蛋白质都具有流动性
C．细胞膜两侧的分子性质和结构相同
D．磷脂分子的疏水端朝向两侧，亲水端朝向内侧
解析：在细胞膜的流动镶嵌模型中，磷脂分子和蛋白质构成膜结构的主要成分，磷脂双分子层构成膜的基本支架，其中磷脂分子的亲水性头部朝向两侧，疏水性尾部朝向内侧。
蛋白质或分布在膜表面，或部分或全部镶嵌在磷脂双分子层中，其中外侧的蛋白质与糖类结合形成的糖蛋白与细胞识别、细胞间信息交流等有密切联系，因此细胞膜两侧的分子性质和结构并不相同。构成膜结构的磷脂分子和蛋白质并不是静止的，而是在膜中可做多种形式的移动。
答案：B
12．(2012·吉林摸底)用红色荧光染料标记小鼠细胞的膜蛋白，用绿色荧光染料标记人细胞的膜蛋白，将两种细胞融合后，放入0 ℃的恒温箱中培养40 min，其结果和说明的问题是( )
A．两种荧光点均匀分布，细胞膜具有一定的流动性
B．两种荧光点均匀分布，细胞膜流动性不受环境影响
C．两种荧光点不均匀分布，细胞膜具有选择透过性
D．两种荧光点不均匀分布，细胞膜流动性受温度影响
解析：0 ℃时，细胞膜受温度影响流动性很小，因此荧光点不能混合均匀。
答案：D
二、简答题(共40分)
13．(15分)在美国梅奥诊所工作的华人科学家陈贤明研究员和他的同事，利用体外胆管上皮细胞感染模型，分析了隐孢子虫的子孢子进入细胞内的全过程。结果发现，隐孢子虫的子孢子侵入宿主细胞膜内时，会诱发大量宿主细胞膜载体及水通道聚集，导致膜局部快速水内流，从而促使局部细胞膜伸展突起。据此回答：
(1)上述材料说明细胞膜的结构具有________特性。
(2)下列哪些现象与细胞膜伸展突起相关(多选)( )
A．肿瘤细胞的浸润转移
B．白细胞吞噬异物
C．葡萄糖进入小肠上皮细胞
D．抗体的分泌
(3)若要进一步证明水的快速内流是细胞膜水通道蛋白开放所致，可另设计一组对照实验，用________对________进行处理。
解析：(1)从题给材料可知，细胞膜受到刺激可使细胞膜伸展突起，说明细胞膜具有一定的流动性。(2)肿瘤细胞的浸润转移需进行变形运动，白细胞吞噬异物细胞膜要伸出伪足将异物包裹；抗体的分泌细胞膜要出芽外排，都与细胞膜伸展突起相关。葡萄糖进入小肠上皮细胞是通过细胞膜上载体的主动运输进行，与上皮细胞细胞膜伸展突起无关。(3)要证明水的快速内流是水通道蛋白开放所致，自变量是细胞膜上水通道蛋白开放与否，因变量是水是否大量进入细胞，因此，用蛋白质抑制剂抑制水通道蛋白的活性作为对照即可。
答案：(1)一定的流动性 (2)ABD (3)蛋白质抑制剂 水通道蛋白
14．(25分)阅读有关生物膜结构探索历程的材料，回答相关问题。
资料1：1895年，Overton在研究各种未受精卵细胞的透性时，发现脂溶性物质容易透过细胞膜，不溶于脂质的物质透过细胞膜十分困难。
资料2：20世纪初，科学家们第一次将细胞膜从某种细胞中分离出来，化学分析表明，它们的主要成分是磷脂和蛋白质。
资料3：1925年荷兰科学家用丙酮从某种细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为细胞表面积的2倍。
资料4：19世纪30年代初，科学家通过实验发现细胞膜不可能是单纯磷脂分子构成，再通过实验进一步发现可能还有蛋白质，于是提出在磷脂双分子层内外两侧都有蛋白质分子覆盖的假说。
资料5：1959年，罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的“暗—亮—暗”的三层结构。按照“三明治”模型，科学家经过计算认为生物膜至少厚约15～20 nm。但电镜照片中，实际测得细胞膜的厚度约为7～10 nm。
资料6：1970年，科学家用荧光标记的小鼠细胞和人细胞等做了一系列相关融合实验。
(1)仅通过对资料1的分析，你能对膜结构提出什么样的假说？
(2)资料2、3中要获得纯净细胞膜，最好选择哺乳动物的哪一类细胞？试简述理由。
(3)从资料3的实验结果可以得出什么结论？
(4)资料4、5中，通过比较分析生物膜的计算厚度和实测厚度，科学家对膜结构模型提出了什么样的假说？
(5)资料6中，科学家最早是用红色荧光染料标记人细胞的膜蛋白，用绿色荧光染料标记小鼠细胞的膜蛋白，进行融合实验。刚融合时，融合细胞一半发绿色荧光，另一半发红色荧光。在37℃下经过40 min，两种颜色的荧光均匀分布，这一实验现象表明__________。
(6)1972年，桑格和尼克森综合以上实验，并在新的观察和实验证据基础上，提出了为大多数人所接受的________模型。
解析：本题主要考查了依据所给文字信息分析推理得出结论的能力。(1)脂溶性物质容易透过细胞膜，不溶于脂质的物质透过细胞膜十分困难，这只能说明，构成细胞膜的成分中必然存在脂质。(2)要得到纯净的细胞膜。最好选择细胞内没有核膜和其他细胞器膜的细胞，哺乳动物成熟的红细胞符合条件。(3)从某种细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为细胞表面积的2倍，这说明构成细胞膜的脂质成双层排列。(4)根据资料5：实际测得细胞膜的厚度约为7～10 nm，比预料的15～20 nm减少了一半，这个证据有力地推翻了生物膜的“三明治”模型，细胞膜上的蛋白质应该镶嵌在磷脂双分子层中，而不是覆盖在磷脂双分子层上。(5)细胞膜的融合实验说明了构成细胞膜的蛋白质分子的运动性。(6)根据前面的分析我们不难得出细胞膜的流动镶嵌模型。
答案：(1)膜是由脂质组成的(或膜含有脂质)。
(2)成熟的红细胞。因为哺乳动物的成熟红细胞没有细胞器膜和核膜(或其他膜结构)。
(3)膜中的脂质分子必然排列为连续的两层(或膜含有双层脂质分子)。
(4)细胞膜上的蛋白质应该镶嵌(或不是覆盖)在磷脂双分子层中。
(5)组成细胞膜的蛋白质分子是可以流动的(或膜有流动性) (6)流动镶嵌
