人教生物重难强化训练：专题1 细胞的分子组成、结构与功能（1） 细胞的物质输入和输出（含解析）

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专题1 细胞的分子组成、结构与功能
（一） 细胞的物质输入和输出
一、选择题
1．下列有关物质进出细胞的叙述，正确的是(　 )
A．葡萄糖、Na＋等在顺浓度梯度运输时可通过协助扩散的方式进入细胞
B．K＋进入人体神经细胞的速率是由膜内外的K＋浓度差决定的
C．能够通过胞吞和胞吐进出细胞的物质都是大分子物质
D．物质进出细胞受细胞膜的控制，有害物质不能进入细胞内
解析：选A　葡萄糖进入红细胞、Na＋在神经细胞兴奋时进入神经细胞等，都是在顺浓度梯度运输的情况下通过协助扩散完成的，A正确；K＋进入人体神经细胞的方式是主动运输，其运输速率主要与能量和载体蛋白的数量有关，K＋运出人体神经细胞的速率是由膜内外的K＋浓度差决定的，B错误；有些小分子物质也可以通过胞吐的方式排出细胞外，如乙酰胆碱等，C错误；细胞膜控制物质进出细胞的能力是相对的，一些对细胞有害的物质也能进入细胞内，D错误。
2．细胞可运用不同的方式跨膜转运物质，下列相关叙述错误的是(　 )
A．物质自由扩散进出细胞的速度既与浓度梯度有关，也与分子大小有关
B．小肠上皮细胞摄入和运出葡萄糖与细胞质中各种溶质分子的浓度有关
C．神经细胞膜上运入K＋的载体蛋白和运出K＋的通道蛋白都具有特异性
D．肾小管上皮细胞通过主动运输方式重吸收氨基酸
解析：选B　小肠上皮细胞摄入和运出葡萄糖的运输方式分别是主动运输和协助扩散，主动运输和协助扩散与细胞质中葡萄糖分子的浓度有关，与细胞质中其他溶质分子的浓度无关，B错误。
3．(2023·全国甲卷)物质输入和输出细胞都需要经过细胞膜。下列有关人体内物质跨膜运输的叙述，正确的是(　 )
A．乙醇是有机物，不能通过自由扩散方式跨膜进入细胞
B．血浆中的K＋进入红细胞时需要载体蛋白并消耗ATP
C．抗体在浆细胞内合成时消耗能量，其分泌过程不耗能
D．葡萄糖可通过主动运输但不能通过协助扩散进入细胞
解析：选B　乙醇属于脂溶性有机小分子，可以通过自由扩散方式跨膜进入细胞，A错误；血浆中的K＋进入红细胞的方式属于主动运输，需要载体蛋白并消耗能量，B正确；抗体在浆细胞内合成时消耗能量，分泌到细胞外的过程为胞吐，也消耗能量，C错误；葡萄糖能通过协助扩散进入红细胞，D错误。
4．(2023·江苏百校联考)如图为液泡膜上离子跨膜运输机制示意图，下列相关叙述错误的是(　 )
A．Ca2＋逆浓度梯度从细胞液进入细胞质基质
B．有氧呼吸的增强可促进Ca2＋进入液泡
C．Na＋进入液泡的方式属于主动运输
D．液泡中的pH环境与动物细胞溶酶体中的类似
解析：选A　题图中Ca2＋进入液泡时需要载体且消耗ATP，属于主动运输，因此有氧呼吸的增强可促进Ca2＋进入液泡；Ca2＋从液泡进入细胞质基质并未消耗能量，但需要载体，属于协助扩散，A错误，B正确。由题图可知，Na＋进入液泡依赖H＋的化学势能，故Na＋进入液泡的方式为主动运输，C正确。液泡中的H＋浓度高呈现酸性环境，与动物细胞溶酶体中的环境类似，D正确。
5．某实验小组为探究蔗糖分子能否透过某种半透膜，制作了如图所示的渗透装置，将该渗透装置放置3 h，观察到漏斗液面明显上升，3 h时取烧杯内液体加入试管甲和试管乙中，再分别加入蔗糖酶和等量蒸馏水，适宜条件下处理一定时间后用斐林试剂检测，试管甲中出现砖红色沉淀，试管乙中无砖红色沉淀。下列叙述错误的是(　 )
A．放置3 h时，漏斗内溶液浓度大于烧杯内溶液浓度
B．试管乙作为对照可排除无关变量对实验结果的影响
C．当液面高度不再变化时，漏斗内液面仍高于烧杯内液面
D．将实验中的蔗糖溶液换成淀粉溶液，试管甲内无砖红色沉淀
解析：选C　放置3 h时，由于漏斗液面明显上升，漏斗内液面与烧杯内液面有液面差，所以漏斗内溶液浓度大于烧杯内溶液浓度，A正确；试管乙作为对照，可排除无关变量对实验结果的影响，B正确；由试管甲有砖红色沉淀可知，蔗糖分子可以通过半透膜，所以当液面高度不再变化时，漏斗内液面与烧杯内液面相平，C错误；淀粉不能被蔗糖酶催化水解，淀粉是非还原糖，不能与斐林试剂反应生成砖红色沉淀，故将实验中的蔗糖溶液换成淀粉溶液，试管甲内无砖红色沉淀，D正确。
6．(2023·长沙三模)蛋白质分子的磷酸化和去磷酸化与其活性的关系如下图所示。下列叙述错误的是(　 )
A．伴随蛋白质磷酸化形成的ADP进一步水解可产生构建RNA分子的单体
B．蛋白质分子磷酸化的过程，会伴随吸能反应进行
C．某物质通过磷酸化的载体蛋白来运输，其通过细胞膜的方式是协助扩散
D．Ca2＋逆浓度梯度进入细胞需要蛋白激酶作用，使载体蛋白的空间结构发生变化
解析：选C　伴随蛋白质磷酸化形成的ADP可进一步水解形成腺嘌呤核糖核苷酸，是构建RNA分子的单体，A正确；蛋白质被磷酸化激活的过程中，ATP水解放能，为吸能反应提供能量，B正确；某物质通过磷酸化的载体蛋白来运输，其通过细胞膜的方式是主动运输，C错误；Ca2＋逆浓度梯度进入细胞需要能量和载体蛋白，因此需要蛋白激酶作用使ATP水解供能，同时无活性载体蛋白质变成有活性载体蛋白质，空间结构发生变化，D正确。
7．高等植物体内的筛管是光合产物的运输通道。蔗糖在植物叶肉细胞的细胞质基质中合成，然后被运输到韧皮部薄壁细胞，再经细胞外空间进入筛管—伴胞复合体(SE CC)，进而被长距离运输，如图1所示；SE CC细胞膜上有蔗糖 H＋共运输载体(SU载体)，H＋和蔗糖的跨膜运输过程如图2所示，使用H＋泵抑制剂会明显降低蔗糖的运输速率。随着蔗糖浓度的提高，叶片中SU载体减少，反之则增加。下列叙述不正确的是(　 )
A．蔗糖从产生部位运输至相邻细胞至少穿过两层生物膜
B．蔗糖在韧皮薄壁细胞和伴胞之间的运输需要载体蛋白参与
C．蔗糖经SU载体进入SE CC的方式属于主动运输
D．蔗糖浓度能调节膜上SU载体的数量，体现了蔗糖的信息传递功能
解析：选A　由图1可知，蔗糖由产生部位(叶肉细胞)运输到相邻细胞(韧皮薄壁细胞)的过程是通过胞间连丝完成的，不需要穿过生物膜，A错误；由题意并结合题图可知，韧皮薄壁细胞的蔗糖转运到伴胞借助载体蛋白(SU载体)完成，B正确；结合图2可知，蔗糖进入SE CC的过程中需要借助SU载体，且该过程有能量的消耗，其能量来自H＋通过SU载体时产生的势能，故为主动运输，C正确；蔗糖浓度能调节膜上SU载体的数量，即蔗糖可以调节一些生命活动，体现了蔗糖的信息传递功能，D正确。
8．一般认为生物膜上存在一些能携带离子通过膜的载体分子，载体分子对特定的离子有专一的结合部位，能选择性地携带某种离子通过膜，载体的活化需要ATP，其转运离子的情况如图。下列相关叙述不正确的是(　 )
A．载体分子与酶都具有专一性
B．温度通过影响呼吸酶的活性来影响植物根系对矿质元素的吸收
C．磷酸激酶与ATP水解有关，磷酸酯酶与ATP合成有关
D．未活化的载体在膜中磷酸激酶和ATP的作用下又可使其磷酸化，而再度活化
解析：选C　由题干信息“载体分子对特定的离子有专一的结合部位”，说明载体分子有专一性，一种酶只能催化一种或者一类化学反应，也有专一性，A正确。温度可以通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸作用，从而影响植物根系对矿质元素的吸收，B正确。据图分析，磷酸激酶是在ATP和底物之间起催化作用，将一个磷酸基团转移到载体上；磷酸酯酶是使载体去磷酸化，C错误。分析题图可知，未活化的载体在磷酸激酶的催化下，可获得ATP转移的磷酸基团而再度活化，D正确。
二、非选择题
9．成熟的红细胞是哺乳动物体内的一种非常重要且特殊的细胞，其功能是运输氧气和少量的二氧化碳，为满足其功能需要，细胞内几乎完全被血红蛋白充斥着，没有细胞核和其他细胞器。回答下列问题：
(1)人体细胞膜上分布有葡萄糖转运家族(简称G，包括G1、G2、G3等多种转运载体)，其中G1分布于大部分成体组织细胞，尤其红细胞膜上含量较丰富；G2主要分布于肝脏和胰岛B细胞。如图1为不同细胞摄入葡萄糖的速率随细胞外葡萄糖浓度的变化情况，当葡萄糖浓度为10 mmol·L－1时，影响红细胞对葡萄糖摄入速率增加的内因是________________，影响肝脏细胞对葡萄糖摄入速率增加的内因可能有____________________________(答出两点即可)。当细胞膜上缺少G蛋白时，可能会导致血糖浓度________(填“升高”或“降低”)。
图1
(2)人的成熟红细胞吸收的葡萄糖可通过______(填“有氧”或“无氧”)呼吸产生ATP，当红细胞缺乏ATP时，会导致Na＋进入多于K＋排出，Ca2＋无法正常排出，红细胞因渗透压________，吸水过多而膨大成球状甚至破裂。
(3)如图2是哺乳动物成熟红细胞在不同浓度的NaCl溶液中，红细胞体积和初始体积之比的变化曲线，O点对应的浓度为红细胞吸水涨破时的胞内NaCl浓度。
图2
①将红细胞甲、乙分别放置在A点和B点对应的NaCl溶液中(细胞均未失活)，一段时间后，红细胞乙的吸水能力________(填“大于”“等于”或“小于”)红细胞甲，原因是________________________________________________________________________。
②进一步实验发现，红细胞在清水中很容易涨破，而水生动物的卵母细胞在清水中不易涨破，红细胞快速吸水与细胞膜上的水通道蛋白CHIP28有关。为验证这一结论，科研人员将水通道蛋白CHIP28插入水生动物的卵母细胞的细胞膜上，再将卵母细胞放入清水中。预期结果是_____________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③为进一步研究水通道蛋白CHIP28的功能，科研人员将水通道蛋白CHIP28插入人工制作的脂质体，并置于某一溶液中，记录脂质体涨破的时间。对照组需要制作________________________________________________________________________。
解析：(1)红细胞吸收葡萄糖的方式为协助扩散，由图1可知，葡萄糖浓度达到10 mmol·L－1时，红细胞摄入葡萄糖的速率不再随葡萄糖浓度的增大而增大，说明G1载体的数量限制了葡萄糖的运输速率。肝脏细胞吸收葡萄糖的方式为主动运输，葡萄糖浓度达到10 mmol·L－1时，肝脏细胞摄入葡萄糖的速率没有达到最大，所以影响肝脏细胞对葡萄糖摄入速率增加的内在因素可能有G2载体的数量和能量。当细胞膜上缺少G蛋白时，血液中的葡萄糖不能被及时转运进细胞，可能会导致血糖浓度升高。(2)人的成熟红细胞无细胞核、细胞器，不能进行有氧呼吸，但可通过无氧呼吸产生ATP；当红细胞缺乏ATP时，会导致Na＋进入多于K＋排出，Ca2＋无法正常排出，则红细胞内溶质增多，细胞渗透压升高，进而导致红细胞吸水过多而膨大成球状甚至破裂。(3)①将红细胞甲、乙分别放置在A点和B点对应的NaCl溶液中，一段时间后，红细胞乙失水量较多，细胞质浓度较高，吸水能力较强，所以红细胞乙的吸水能力大于红细胞甲。②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，再将卵母细胞放入清水中，则改造后的卵母细胞因为含有水通道蛋白，能快速吸水膨胀而涨破。③该实验目的为研究水通道蛋白CHIP28的功能，则自变量为水通道蛋白CHIP28的有无，因此对照组需要制作不含CHIP28的等体积脂质体。
答案：(1)G1载体的数量　G2载体的数量和能量　升高　(2)无氧　升高　(3)①大于　红细胞乙失水量较多，细胞质浓度较高，吸水能力较强　②卵母细胞迅速吸水膨胀后涨破　③不含CHIP28的等体积脂质体
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