【二轮复习学案】专题1 细胞的分子组成、结构和物质运输 微专题4 物质出入细胞的方式

专题1　细胞的分子组成、结构和物质运输
微专题4　物质出入细胞的方式
1.物质出入细胞方式的判断
　①生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式运输的，如mRNA和蛋白质可通过核孔出入细胞核。
②同一种物质进出不同细胞或相同细胞的运输方式不一定相同，如葡萄糖进入红细胞(协助扩散)和进入小肠上皮细胞(主动运输)，K＋和Na＋进出神经细胞的方式不同。
2.影响物质跨膜运输的两大因素——物质浓度、O2浓度
(1)物质浓度(在一定的浓度梯度范围内)
(2)O2浓度
　温度通过影响生物膜的流动性和酶的活性，进而影响物质运输的速率。
3.与物质出入细胞有关的几种热图解读
(1)离子泵
载体蛋白并非只有运输功能
离子泵属于复合蛋白，既具有酶的催化功能(催化ATP水解)，又具有运输离子的功能，通过主动运输的方式对特定离子进行跨膜运输，例如钠钾泵。
一种载体蛋白并非只运输一种物质
(2)质子泵
(3)协同运输
经典考题重现
物质跨膜运输主要是细胞与环境间的物质交换，包括细胞对营养物质的吸收、代谢废物的排出，是细胞维持正常生命活动的基础之一。下列关于物质跨膜运输的叙述正确的有①⑥。
①细胞膜上参与主动运输的ATP酶是一种跨膜蛋白。(2021·湖北卷，1B)
②探究人体红细胞因失水而发生的形态变化时，可用肉眼直接观察。(2020·全国卷Ⅱ，3B)
③质壁分离过程中，黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小。(2020·山东卷，3C)
④新冠病毒进入宿主细胞的跨膜运输方式属于被动运输。(2020·全国卷Ⅱ，1A)
⑤在蔗糖溶液中加入适量红墨水，可用于观察白洋葱鳞片叶表皮细胞的质壁分离(2019·江苏卷，22B)
⑥神经细胞受到刺激时产生的Na＋内流属于被动运输。(2018·全国卷Ⅱ，2C)
高考重点训练
考向1　围绕物质出入细胞方式，考查生命观念
1.(2021·河北卷，4)人体成熟红细胞能够运输O2和CO2，其部分结构和功能如图，①～⑤表示相关过程。下列叙述错误的是(　　)
A.血液流经肌肉组织时，气体A和B分别是CO2和O2
B.①和②是自由扩散，④和⑤是协助扩散
C.成熟红细胞通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP，为③提供能量
D.成熟红细胞表面的糖蛋白处于不断流动和更新中
答案　D
解析　人体成熟红细胞能运输O2和CO2，当血液流经肌肉组织时，红细胞可通过②释放O2供肌肉组织细胞利用，同时CO2通过①进入红细胞并被携带到肺部进行气体交换，A正确；O2和CO2跨膜运输方式是自由扩散，④为葡萄糖顺浓度梯度运输进入红细胞，⑤是水分子经水通道蛋白运输进入红细胞，运输方式均为协助扩散，B正确；成熟红细胞没有线粒体，只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP，为③无机盐离子的主动运输提供能量，C正确；成熟红细胞没有细胞核和细胞器，无法合成和运输糖蛋白等蛋白质，膜蛋白无法更新，D错误。
2.(2022·江苏苏北四市一模)下图为A、B、C、D四种物质的跨膜运输示意图。有关叙述正确的是(　　)
A.转运物质A的蛋白质复合体还具有催化功能
B.物质B和C的转运都不需要消耗能量
C.物质D的转运方式常存在于高等动物细胞中
D.只有物质A的转运能体现生物膜具有选择透过性
答案　A
解析　分析题图，图中显示糖蛋白位于上侧，则上侧为细胞外，A物质进入细胞，需消耗ATP，属于主动运输方式，转运物质A的蛋白质复合体还具有催化ATP水解的功能，A正确；B物质和C物质的转运协同运输，B物质转运需要的能量由C物质的浓度差提供，B错误；高等动物细胞不能利用光能，C错误；载体蛋白运输物质具有特异性，物质A、B、C、D的转运均能体现生物膜具有选择透过性，D错误。
考向2　以物质跨膜运输为载体，考查科学探究能力
3.(2022·全国甲卷，2)植物成熟叶肉细胞的细胞液浓度可以不同。现将a、b、c三种细胞液浓度不同的某种植物成熟叶肉细胞，分别放入三个装有相同浓度蔗糖溶液的试管中，当水分交换达到平衡时观察到：①细胞a未发生变化；②细胞b体积增大；③细胞c发生了质壁分离。若在水分交换期间细胞与蔗糖溶液没有溶质的交换，下列关于这一实验的叙述，不合理的是(　　)
A.水分交换前，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度
B.水分交换前，细胞液浓度大小关系为细胞b＞细胞a＞细胞c
C.水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度大于细胞a的细胞液浓度
D.水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度
答案　C
解析　三种不同浓度的植物细胞分别放入三个装有相同浓度蔗糖溶液的试管中，当水分交换达到平衡时，细胞a体积未发生变化，细胞b体积增大，细胞c发生质壁分离，所以，细胞a的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度，细胞c的细胞液浓度小于外界蔗糖溶液的浓度，因此水分交换前，细胞液浓度大小关系为细胞b＞细胞a＞细胞c，A、B正确；细胞c质壁分离过程中，细胞液中水分子进入蔗糖溶液，使蔗糖溶液比最初蔗糖溶液浓度小，由题干信息“细胞a在蔗糖溶液中未发生变化”可知，细胞a的细胞液浓度与最初蔗糖溶液浓度相等，而水分交换平衡时细胞c的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度，故水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度小于细胞a的细胞液浓度，C错误、D正确。
4. (2022·江苏常州八校联考)如图为研究渗透作用的实验装置，半透膜只允许水分子和单糖分子通过，漏斗内(S1)和漏斗外(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液，实验开始时漏斗内外液面相平，达到渗透平衡时液面差为Δh。下列说法正确的是(　　)
A.达到渗透平衡时，S1和S2溶液浓度的大小关系为S2>S1
B.若吸出漏斗管内Δh以内的液体，则重新平衡时，Δh的高度保持不变
C.若在漏斗管内外加入少量蔗糖酶(对实验的影响忽略不计)，则重新平衡时，Δh＝0
D.内外液面达到平衡时，水分子从S1到S2扩散速率大于从S2到S1的扩散速率
答案　C
解析　分析题图，图中由于漏斗内的蔗糖溶液浓度高，因此烧杯中的水分子可通过渗透作用进入漏斗，使漏斗内液面升高，渗透平衡时Δh会产生压力与漏斗内因溶液浓度差产生的压力的大小相等，因此漏斗内的浓度仍然大于漏斗外，即S1>S2，A错误；若吸出漏斗管内Δh以内的液体，蔗糖溶液浓度下降，半透膜两侧的浓度差减小，则重新平衡时，Δh的高度会下降，B错误；若在漏斗管内加入少量蔗糖酶(对实验的影响忽略不计)，蔗糖可被分解为单糖，漏斗内溶液浓度增加， 液面会先上升，由于半透膜允许单糖通过，继而漏斗内溶液浓度会下降，则漏斗液面将会下降，最终Δh＝0，C正确；内外液面达到平衡时，水分子从S1到S2与从S2到S1的扩散速率相等，处于动态平衡，D错误。
奥密克戎，新冠病毒的又一变异毒株，与德尔塔毒株相比，具有传播速度更快，耐疫苗、隐蔽性更强，对免疫系统逃逸能力更强等特点。2022年初，我国天津、河南也出现了奥密克戎本土疫情，英雄的中国人民很快扑灭了疫情。
材料一　新冠病毒是由RNA、蛋白质和囊膜共同组成。新冠病毒的刺突蛋白(S蛋白)是膜蛋白中的主要抗原，是决定病毒毒力的关键因素，德尔塔毒株共包含15处刺突蛋白突变，而奥密克戎毒株有32处刺突蛋白突变。
材料二　新冠病毒可以入侵肺泡细胞、肾细胞、生殖道细胞等内皮细胞，但严重的炎症反应主要出现在肺部，故引发新冠肺炎。
热点精炼
1. (2022·江苏扬州高邮期初)某单链RNA病毒的遗传物质是正链 RNA(＋RNA)。该病毒感染宿主后，合成相应物质的过程如图所示，其中①～④代表相应的过程。下列叙述正确的是(　　)
A.＋RNA 复制出的子代 RNA具有mRNA 的功能
B.病毒蛋白基因以半保留复制的方式传递给子代
C.过程①②③的进行需 RNA 聚合酶的催化
D.过程④在该病毒的核糖体中进行
答案　A
解析　分析题图，图中①②过程表示RNA的自我复制过程，需要RNA聚合酶，其中①是以＋RNA为模板合成－RNA的过程，②表示以－RNA为模板合成＋RNA的过程。③④表示以＋RNA为模板翻译出蛋白质的过程，因此＋RNA 复制出的子代 RNA具有mRNA 的功能，A正确；病毒蛋白基因是RNA，为单链结构，通过两次复制过程将基因传递给子代，而不是通过半保留复制传递给子代，B错误；①②过程是RNA复制，原料是4种核糖核苷酸，需要RNA聚合酶；而③过程是翻译，原料是氨基酸，不需要RNA聚合酶催化，C错误；病毒不具有细胞结构，没有核糖体，过程④在宿主细胞的核糖体中进行，D错误。
2.(2022·江苏镇江期中)下图是HCV(一种＋RNA病毒)在宿主细胞内增殖的示意图，下列相关叙述错误的是(　　)
A.HCV的＋RNA进入宿主细胞后，可直接作为①③过程的模板
B.①②③过程均遵循碱基互补配对原则，且配对方式相同
C.利用HCV的＋RNA合成结构蛋白的过程中，有三种RNA的参与
D.若＋RNA有n个胞嘧啶，则获得子代＋RNA共需消耗n个鸟嘌呤
答案　D
解析　分析题图，①过程是以＋RNA为模板复制合成－RNA，②过程是以－RNA为模板复制合成＋RNA，③过程是以＋RNA为模板合成蛋白质，由此可知，①③过程都是直接以＋RNA为模板，A正确；①②③过程中的碱基互补配对方式完全相同，即RNA和RNA的配对：A－U、U－A、G－C、C－ G，B正确；由图可知，利用HCV的＋RNA合成结构蛋白的过程中，需要＋RNA、rRNA和tRNA(③过程需要)一共三种RNA的参与，C正确；若＋RNA有n个胞嘧啶，在①过程就要消耗n个鸟嘌呤，在②过程也要消耗鸟嘌呤，一共消耗的鸟嘌呤数大于n，D错误。
3.(2022·江苏苏州一模)某些细菌在第一次被噬菌体侵染时， cas2基因会表达出Cas2(某种内切核酸酶)，该酶能随机切断入侵的噬菌体DNA，并将切下的DNA片段插入到CRISPR中；当细菌再次被同种噬菌体侵染时，由CRISPR转录产生的crRNA会通过碱基互补配对方式将Cas9(另一种内切核酸酶)准确带到入侵的噬菌体DNA处，并将之切断。其过程如下图所示。下列有关叙述错误的是(　　)
A.过程①需要细菌提供核糖体、核糖核苷酸、氨基酸等
B.相比于DNA复制，过程②特有的碱基配对方式是U－A
C.Cas2能随机切断入侵的噬菌体DNA双链，说明其没有专一性
D.图示细菌清除入侵噬菌体的机理类似于高等动物的特异性免疫
答案　C
解析　细菌体内发生图中①过程为基因的表达，包括转录和翻译过程，需要细菌提供核糖体(翻译场所)、细菌DNA (转录模板)、转运RNA (运输氨基酸)、核糖核苷酸(转录原料)、氨基酸(翻译原料)、ATP (供能)，A正确；过程②是指由CRISPR转录产生的crRNA与Cas9(另一种内切核酸酶)碱基互补配对结合，相比于DNA复制，过程②特有的碱基配对方式是U－A，B正确；根据题干信息可知，Cas2内切核酸酶能随机切断入侵的噬菌体DNA双链，并没有特异性的识别，但其作用于入侵的噬菌体的DNA，故具有专一性，C错误；细菌利用如图所示的CRISPR/Cas分子装置消灭入侵噬菌体的过程，是后天形成的，则相当于高等动物的特异性免疫，D正确。
4.(2022·江苏仪征中学期初)中国李赛团队与李兰娟院士团队把新冠病毒放在冷冻电镜下，在病毒内部“打手电”，穿过囊膜，直击里层的RNA和缠绕结构，展示出迄今为止最完整的新冠病毒形象(如图)。经过整体和局部的综合分析，发现新冠病毒具有一条很长的RNA，其表面刺突蛋白可以自由游走、旋转。下列有关叙述正确的是(　　)
A.新冠病毒属于有囊膜的病毒，其囊膜来自宿主细胞
B.感染新冠病毒后，患者会出现脱水现象，会引起其体内抗利尿激素分泌量降低
C.感染新冠病毒后，细胞毒性T细胞负责裂解靶细胞并清除新冠病毒
D.抗体与病毒结合后会抑制其在体液中的增殖，并形成细胞集团
答案　A
解析　分析题图可知，新冠病毒具有囊膜，病毒进入宿主细胞后，利用宿主细胞的物质合成自身结构，通过胞吐方式释放，其囊膜来自宿主细胞，A正确；感染新冠病毒后，患者出现脱水现象，导致细胞外液渗透压升高，引起体内抗利尿激素分泌量增加，促进肾小管、集合管重吸收水，B错误；感染新冠病毒后，细胞毒性T细胞的作用是与靶细胞密切接触，使靶细胞裂解死亡，使新冠病毒释放，但细胞毒性T细胞并未清除新冠病毒，C错误；病毒为非细胞生物，在宿主细胞中利用宿主细胞的物质进行增殖，D错误。