【一轮复习基础知识随堂练】第三单元 　细胞的能量供应和利用-细胞的物质输入和输出（含解析）

第三单元　细胞的能量供应和利用
细胞的物质输入和输出
一、选择题
1．某生物兴趣小组的同学为估测某植物叶片细胞液的平均浓度，取被检测植物的成熟叶片，用打孔器获取叶圆片，等分成两份，分别放入浓度(单位为g/mL)相同的甲糖溶液和乙糖溶液中，得到甲、乙两个实验组(甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍)。水分交换达到平衡时，检测甲、乙两组的溶液浓度，发现甲组中糖溶液浓度升高。在此期间叶细胞和外界溶液之间没有溶质交换。下列有关说法错误的是(　　)
A．实验结果说明叶细胞液浓度大于甲糖溶液物质的量浓度
B．若测得乙糖溶液浓度降低，则乙组叶细胞吸水能力增大
C．若测得乙糖溶液浓度升高，则叶细胞的净吸水量乙组大于甲组
D．若使用KNO3溶液代替相应浓度的糖溶液进行实验，会造成较大实验误差
2．(2023·浙江1月选考)缬氨霉素是一种脂溶性抗生素，可结合在微生物的细胞膜上，将K＋运输到细胞外(如图所示)，降低细胞内外的K＋浓度差，使微生物无法维持细胞内离子的正常浓度而死亡。下列叙述正确的是(　　)
A．缬氨霉素顺浓度梯度运输K＋到膜外
B．缬氨霉素为运输K＋提供ATP
C．缬氨霉素运输K＋与质膜的结构无关
D．缬氨霉素可致噬菌体失去侵染能力
3.(2022·重庆卷)下图为小肠上皮细胞吸收和释放铜离子的过程。下列关于该过程中铜离子的叙述，错误的是(　　)
A．进入细胞需要能量 B．转运具有方向性
C．进出细胞的方式相同 D．运输需要不同的载体
4．某同学采用藓类小叶为材料，利用植物细胞质壁分离与复原实验进行葡萄糖溶液和蔗糖溶液的鉴定，相关实验结果如图所示。下列有关叙述错误的是(　　)
A．图1中结构B为叶绿体，叶绿体的绿色不会干扰实验现象的观察
B．图1的A中充满的是蔗糖或葡萄糖溶液，此时细胞液浓度小于蔗糖或葡萄糖溶液
C．若在某种溶液中液泡体积变化如图2所示，可推断该溶液很可能是葡萄糖溶液
D．通过质壁分离与复原实验还可以判断细胞的死活和细胞液浓度
5．(2024·广东汕头一模)离子通道是细胞膜上运输离子的通道，可被化学或电信号等激活，从而控制离子进出细胞。研究发现Na＋通道对也具有通透性。下列相关叙述不正确的是(　　)
A．离子通道对离子的选择具有相对性且运输过程不消耗ATP
B．离子通道的选择性与其大小、形状以及带电荷氨基酸的分布有关
C．Na＋通过离子通道进入神经细胞时，需要与通道蛋白结合
D．载体蛋白的选择性与其上特定的位点有关，其选择性比通道蛋白强
6．(2024·广东深圳模拟)某实验小组利用乙二醇和蔗糖溶液进行质壁分离实验的探究，下图是实验过程中原生质体的相对体积随时间的变化情况。下列相关叙述正确的是(　　)
A．乙二醇溶液组C点的细胞液浓度高于A点的细胞液浓度
B．0～60 s两组实验结果存在差异是因为两组实验所用溶液的浓度不同
C．要测量原生质体相对体积的大小一般选择紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞
D．蔗糖溶液组BD段的原生质体的相对体积不变是因为没有水分子的流动
7．(2024·广东佛山一模)Ca2+是一种重要的信号物质，植物细胞内的钙稳态是靠Ca2+的跨膜运转来调节的。据图分析，不合理的是(　　)
A．Ca2+进出液泡都由ATP直接供能
B．载体蛋白转运Ca2+时会发生构象改变
C．细胞质基质中Ca2+浓度比细胞外低
D．生物膜上存在多种运输Ca2+的转运蛋白
8．(2024·山东济南模拟)TMCO1是内质网跨膜蛋白，当内质网中Ca2+浓度过高时，TMCO1四聚化形成钙离子通道，使内质网中的Ca2+浓度恢复至正常水平，TMCO1解聚失活。TMCO1基因敲除的小鼠能模拟痴呆患者的主要病理特征。下列叙述错误的是(　　)
A．Ca2+通过钙离子通道进出内质网，不需要消耗能量
B．内质网中的Ca2+可作为信号分子调节钙离子通道蛋白的活性
C．内质网中Ca2+浓度通过TMCO1调节的机制为负反馈调节
D．小鼠出现痴呆症状可能与其内质网中Ca2+浓度过高有关
9．下图为小肠上皮细胞吸收、运输葡萄糖的示意图。下列说法错误的是(　　)
A．小肠上皮细胞向肠腔一侧形成绒毛与其吸收功能相适应
B．小肠上皮细胞借助葡萄糖同向转运载体吸收葡萄糖和Na＋的过程属于协助扩散
C．小肠上皮细胞借助GLUT2运输葡萄糖的转运速率与葡萄糖浓度差、GLUT2数量有关
D．Na＋/K＋ATPase既具有运输功能，又可催化ATP水解为离子运输提供能量
二、非选择题
10．(2024·广东广州模拟)Na＋是植物生长所需的矿质元素，主要储存在液泡中。下图表示紫色洋葱外表皮细胞的液泡吸收Na＋的过程。请回答下列问题：
(1)据图分析液泡中H＋浓度比细胞质基质中的______(填“高”或“低”)，H＋出液泡的运输方式为__________，物质能选择性透过液泡膜的物质基础是__________________。
(2)我国科学家研制成功的耐盐碱“海水稻”，植物根部细胞中的液泡可以通过图中所示方式增加液泡内Na＋的浓度，这对于植物生长的意义是_____________________________。
(3)液泡吸收Na＋后，短时间内液泡中的H＋浓度降低，进而使其中的花青素逐渐由紫色变成蓝色。欲利用该原理设计实验来验证液泡吸收Na＋需要ATP间接供能。
材料：紫色洋葱外表皮细胞、钼酸钠溶液(细胞可吸收其中的Na＋)和抗霉素A(抑制ATP生成的一种物质)。
实验思路：________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________。
预期实验结果：____________________________________________________________。
11．(2024·辽宁沈阳模拟)ABC转运蛋白是一类大量存在于细胞中的跨膜转运蛋白，主要功能是利用ATP 水解释放的能量进行多种物质的跨膜运输。回答下列问题：
(1)通过 ABC转运蛋白完成的物质跨膜运输方式是______________，大肠杆菌的ABC转运蛋白主要分布在____________。
(2)ATP 的水解使 ABC转运蛋白被__________，该过程中 ABC转运蛋白的空间结构______(填“会”或“不会”)发生改变。
(3)茶树根细胞吸收Cl－和都是由ABC转运蛋白完成的，已知，若二者与ABC的结合位点相同，则会相互抑制；若结合位点不同，则不影响各自的运输。欲研究两种离子与ABC的结合位点是否相同。请利用以下材料与试剂进行探究：
①长势相同的同种茶树；
②培养液甲：同时含Cl－和；
③培养液乙：含等量Cl－而不含；
④培养液丙：含等量而不含Cl－；
⑤离子浓度检测仪。
实验思路：
①将若干长势相同的同种茶树随机均分为三组，并记为对照组1和对照组2 和实验组；
②对照组1中加入培养液丙，对照组2中加入培养液__________，实验组中加入培养液________；
③一段时间后用离子浓度检测仪检测三组培养液中特定离子浓度。
结果分析：若________________________，则说明Cl－和与ABC的结合位点相同；其余略。
答案解析
1、C　解析：叶细胞与外界溶液之间无溶质交换，而甲组的甲糖溶液浓度升高，则可能是由于叶细胞的细胞液浓度大于甲糖溶液物质的量浓度，引起了细胞吸水，A正确；若测得乙糖溶液浓度降低，说明乙糖溶液的浓度高于叶细胞的细胞液浓度，细胞失水，乙组叶细胞吸水能力增大，B正确；若测得乙糖溶液浓度升高，则乙组叶细胞吸水，由于甲糖溶液的物质的量浓度小于乙糖溶液，故叶细胞的净吸水量乙组小于甲组，C错误；若使用KNO3溶液代替相应浓度的糖溶液进行实验，会造成较大实验误差，因为植物细胞可以吸收K＋、，D正确。
2、A　解析：结合题意“将K＋运输到细胞外，降低细胞内外的K＋浓度差”和题图中缬氨霉素运输K＋的过程不消耗能量，可推测缬氨霉素运输K＋到膜外的方式为协助扩散，顺浓度梯度运输，A正确；结合A选项分析可知，K＋的运输方式为协助扩散，不消耗ATP，B错误；缬氨霉素是一种脂溶性抗生素，能结合在细胞膜上，能在磷脂双子层间移动，该过程与质膜具有流动性这一结构特点有关，C错误；噬菌体为DNA病毒，病毒没有细胞结构，故缬氨霉素不会影响噬菌体的侵染能力，D错误。
3、C　解析：由题图可知，铜离子进入细胞是由低浓度向高浓度运输，需要载体，消耗能量，A正确；铜离子转运具有方向性，B正确；铜离子进入细胞是主动运输，运出细胞是先通过协助扩散进入高尔基体，然后由高尔基体膜包裹通过胞吐运出细胞，C错误；由题图可知，铜离子进入细胞需要膜蛋白1协助，进入高尔基体需要膜蛋白2协助，D正确。
4、B　解析：图1中结构B为叶绿体，观察质壁分离时，藓类小叶的叶绿体可以显示原生质层的位置，方便观察质壁分离，叶绿体的绿色不会干扰实验现象的观察，A正确。图1的A中充满的是蔗糖或葡萄糖溶液，此时细胞也有可能正在吸水，则细胞液的浓度大于外界溶液的浓度；也有可能处于渗透平衡状态，则细胞液的浓度等于外界溶液的浓度，B错误。若在某种溶液中液泡体积变化如图2所示，说明植物细胞发生了质壁分离及复原，则说明植物细胞可以吸收该溶液中的溶质，从而可推断该溶液很可能是葡萄糖溶液，C正确。死亡的成熟植物细胞的细胞膜丧失了选择透过性，不会发生质壁分离及其复原；当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞失水，由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时，液泡逐渐缩小，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来，细胞就发生质壁分离，所以通过质壁分离与复原实验能证实细胞液浓度的大致范围，D正确。
5、C　解析：离子通道对物质的运输具有选择性，根据题干信息，Na＋通道对也具有通透性，说明离子通道对离子的选择具有相对性，由于离子通道在被化学或电信号刺激后才能被激活，顺浓度梯度进行运输不需要消耗ATP，A正确；离子通道可控制带电荷离子的通过，并且具有选择性，允许特定类型的离子通过，与通道蛋白的大小、性状以及带电荷氨基酸的分布有关，B正确；分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，所以Na＋通过离子通道进入神经细胞时，不需要与通道蛋白结合，C错误；载体蛋白具有高度的选择性，一种特定的载体只能运输一种类型的分子，这与载体上的特定位点有关，其对运输物质的选择性比通道蛋白强，D正确。
6、A　解析：乙二醇溶液组在未更换外界溶液的条件下直接发生质壁分离复原的原因是乙二醇进入细胞内，导致细胞内浓度高于外界，因此与A点相比，C点的细胞液浓度高，A正确；由题图可知，两组实验所用溶液的浓度都是2 mol·L-1，造成两组0～60 s实验结果不同的原因是溶质种类不同，B错误；紫色洋葱内表皮细胞没有颜色，不利于观测，因此要测量原生质体相对体积的大小可以选择紫色洋葱外表皮细胞等，C错误；BD段的原生质体的相对体积不变的原因是水分子内流与外流速度相同，即动态平衡，D错误。
7、A　解析：Ca2+进入液泡需要消耗ATP，是主动运输，Ca2+出液泡是顺浓度梯度的协助扩散，不需要消耗能量，A错误。若Ca2+是主动运输出细胞或进入液泡，依赖载体蛋白时，其构象会发生改变；若Ca2+是协助扩散，依赖载体蛋白时也会发生构象改变，B正确。Ca2+出细胞和进入液泡都需要消耗ATP，是主动运输，说明胞外和液泡内Ca2+的浓度均高于细胞质基质，C正确。由题图可知，生物膜上既存在能够介导Ca2+主动运输的载体蛋白，也存在介导Ca2+协助扩散的载体蛋白，D正确。
8、A　解析：当内质网中Ca2+浓度过高时，TMCO1四聚化形成钙离子通道，使内质网中的Ca2+浓度恢复至正常水平，说明内质网内Ca2+浓度高于细胞质，则Ca2+进入内质网属于主动运输，由内质网进入细胞质属于被动运输，A错误；当内质网中Ca2+浓度过高时，TMCO1四聚化形成钙离子通道，使内质网中的Ca2+浓度恢复至正常水平，TMCO1解聚失活，说明内质网中的Ca2+可作为信号分子调节钙离子通道蛋白的活性，B正确；内质网中Ca2+浓度通过TMCO1的负反馈调节，维持内质网中Ca2+浓度的相对稳定，C正确；TMCO1四聚化形成钙离子通道，可使过高的Ca2+进入细胞质，TMCO1基因敲除的小鼠能模拟痴呆患者的主要病理特征，说明小鼠出现痴呆症状可能与其内质网中Ca2+浓度过高有关，D正确。
9、B　解析：小肠上皮细胞面向肠腔的细胞膜形成较多微绒毛，可增加细胞膜上转运蛋白的数量，有利于高效地吸收肠腔中的葡萄糖等物质，A正确；小肠上皮细胞借助葡萄糖同向转运载体吸收葡萄糖利用了 Na＋的浓度差，葡萄糖运输方向是从低浓度向高浓度，属于主动运输，Na＋的运输过程属于协助扩散，B 错误；小肠上皮细胞借助 GLUT2 运输葡萄糖的方式属于协助扩散，则影响其转运速率的因素是葡萄糖浓度差、GLUT2数量，C正确；Na＋/K＋ATPase 是 Na＋、K＋逆浓度运输的载体蛋白，具有运输功能，Na＋/K＋ATPase 又可催化ATP水解为离子运输提供能量，具有催化功能，D正确。
解析：(1)据图可知，转运蛋白Ⅰ消耗ATP将H＋运输到液泡内，属于主动运输，说明液泡内H＋浓度大于细胞质基质中H＋浓度；因此H＋出液泡的运输方式是顺浓度梯度进行的协助扩散；物质能选择性透过液泡膜的物质基础是液泡膜上转运蛋白的种类和数量。(2)耐盐碱“海水稻”植株根部细胞中的液泡可以通过图中所示方式增加液泡内Na＋的浓度，避免了Na＋对细胞代谢造成的影响；同时也提高了液泡的渗透压，从而提高植物的吸水力，进而适应高盐环境。(3)分析题意，本实验的目的是验证液泡吸收Na＋需要ATP间接供能，则是否提供ATP为实验的自变量，可通过抗霉素A来抑制ATP的形成，然后根据花青素逐渐由紫色变成蓝色的时间来判断ATP是否影响液泡吸收Na＋。实验设计应遵循对照与单一变量原则，则实验思路如下：取生理状态相同的紫色洋葱外表皮细胞均分成两份，并编号甲、乙。甲组滴加钼酸钠(对照组)，乙组先滴加抗霉素A后滴加等量钼酸钠(实验组)，记录两组液泡由紫色变成蓝色的时间。预期实验结果：由于乙组先滴加了抗霉素A，抑制了ATP的形成，若液泡吸收Na＋需要ATP间接供能，则甲组变蓝的时间短于乙组。
答案：(1)高　协助扩散　 液泡膜上转运蛋白的种类和数量　(2)避免了Na＋对细胞代谢造成的影响；同时也提高了液泡的渗透压，从而提高植物的吸水力，进而适应高盐环境 　(3)取生理状态相同的紫色洋葱外表皮细胞均分成两份，并编号甲、乙。甲组滴加适量的钼酸钠，乙组先滴加抗霉素A后滴加等量的钼酸钠。记录两组液泡由紫色变成蓝色的时间　甲组变蓝的时间短于乙组
11、解析：(1)由题干分析，ABC转运蛋白的主要功能是利用ATP水解释放的能量进行物质的跨膜运输，即需要消耗能量，其完成的物质跨膜运输方式属于主动运输过程；ABC转运蛋白是镶嵌在细胞膜上的特殊蛋白质，能够协助物质完成跨膜运输，因此大肠杆菌的ABC转运蛋白主要分布在细胞膜上。(2)ATP水解产生的磷酸基团带有较高的自由能使ABC转运蛋白磷酸化，进而导致其构象改变(即转运蛋白的空间结构会发生改变)，实现物质运输的目的。(3)由题干可知，本实验是研究茶树根细胞在吸收Cl－和时，二者与ABC的结合位点是否相同，所以实验的变量是为茶树提供的离子的种类，而因变量是茶树根细胞对离子的吸收速率(用离子的剩余量来表示)。实验思路：①将若干长势相同的茶树随机均分为对照组1、对照组2和实验组；②对照组1中加入培养液丙，对照组2中加入培养液乙，实验组中加入培养液甲；③一段时间后检测三组培养液中特定离子浓度。结果分析：若实验组Cl－剩余量高于对照组2，实验组的剩余量高于对照组1，即对照1、2浓度变低更快，实验组变低更慢，则说明Cl－和与ABC的结合位点相同。
答案：(1)主动运输　细胞膜　(2)磷酸化　会　(3)乙　甲　对照组1、2组浓度变低更快，实验组变低更慢