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高考生物考前冲刺押题预测 细胞的物质输入与输出
一.选择题(共15小题)
1.(2025 日照模拟)哺乳动物小肠上皮细胞顶膜上的转运蛋白(TRPV6)可以从消化道中顺浓度梯度吸收Ca2+。Ca2+由胞浆钙结合蛋白(CB)介导从小肠上皮细胞的顶膜向基底膜转运,基底膜上的钠钙交换蛋白(NCX)将Na+顺浓度转入细胞内的同时将Ca2+运出细胞,钙蛋白(PMCA)则消耗ATP将Ca2+运出细胞。下列叙述错误的是( )
A.细胞外Ca2+浓度越高,TRPV6运输Ca2+的速率就越快
B.CB活性增强有利于Ca2+通过TRPV6进入小肠上皮细胞
C.PMCA和NCX均以主动运输方式将Ca2+运出小肠上皮细胞
D.当细胞外液中的Na+浓度降低时,Ca2+运出细胞会受到抑制
2.(2025 四川模拟)科学家利用最新的纳米技术,研发出一种对特定离子具有高度选择性的纳米通道。将该纳米通道嵌入人工合成的磷脂双分子层膜中,构建成一个模拟细胞跨膜运输的模型系统。在不同条件下,对该系统中离子的运输情况进行研究,结果如下表所示:
实验组别 纳米通道类型 膜两侧离子浓度差(膜外浓度/膜内浓度) 有无能量供应 离子运输速率(个/秒)
1 可运输钙离子的纳米通道 1000:1 无 10000
2 可运输钙离子的纳米通道 1000:1 有 10000
3 可运输钠离子的纳米通道 100:1 无 8000
4 可运输钠离子的纳米通道 100:1 有 8000
根据上述信息,下列有关说法正确的是( )
A.该纳米通道运输离子的方式为主动运输,因为主动运输需要载体蛋白且消耗能量
B.从实验结果可知,离子通过纳米通道的运输速率与膜两侧离子浓度差无关
C.不同类型的纳米通道对离子的运输具有选择性,这与通道蛋白的空间结构有关
D.若在人体细胞中植入该纳米通道,可显著提高细胞对各种离子的吸收效率
3.(2025 四川模拟)某研究小组在适宜条件下,测得的某植物根细胞对甲、乙、丙三种物质的吸收速率与外界溶液中这三种物质浓度的关系如图,并通过下表实验进一步探究了该植物根细胞对物质乙、丙的吸收方式。下列相关叙述错误的是( )
组别 实验处理
① 加入长势相似、数量相同的该植物根 适宜浓度的含物质乙的培养液培养 有氧 培养条件相同且适宜 测定该植物根细胞对物质乙、丙的吸收速率
② 无氧
③ 适宜浓度的含物质丙的培养液培养 有氧
④ 无氧
A.当物质的浓度大于a时,转运蛋白数量限制了该植物根细胞对物质乙、丙的吸收
B.温度会影响根细胞对物质乙、丙的吸收,不会影响对物质甲的吸收
C.若①组的吸收速率显著大于②组,则根细胞吸收物质乙的方式为主动运输
D.若各组物质吸收速率①=②、③=④,则根细胞吸收物质乙、丙的方式可能相同
4.(2025 巴中模拟)如图是溶酶体膜上的H+载体蛋白和Cl﹣/H+转运蛋白的运输示意图。下列表述正确的是( )
A.H+载体蛋白运输H+的过程中不发生构象变化
B.H+进入溶酶体不需要消耗ATP水解释放的能量
C.Cl﹣进入溶酶体的跨膜运输方式是协助扩散
D.溶酶体破裂后,释放到细胞质基质中的水解酶活性会降低
5.(2025 柳州模拟)钠钾泵是动物细胞膜上的一种转运蛋白。钠钾泵被激活后水解ATP并释放能量,用于排出钠离子和摄入钾离子。以下说法错误的是( )
A.钠钾泵使细胞内外钠离子或钾离子浓度趋于一致
B.钠钾泵磷酸化导致其空间结构改变从而转运离子
C.钠钾泵可实现钠离子和钾离子的主动运输
D.钠钾泵排出钠离子时需要与其结合
6.(2025 江苏模拟)研究表明ABC转运蛋白(PcABC)在金丝草适应铅(Pb)胁迫中发挥了重要作用。如图为PcABC对Pb2+的转运途径之一。下列相关叙述正确的是( )
A.图示路径可减弱金丝草对Pb2+的耐受性
B.PcABC属于通道蛋白,转运Pb2+时不需要与其结合
C.PcABC转运Pb2+过程中会发生磷酸化
D.PcABC跨膜区富含亲水基团,利于其嵌入磷脂双分子层中间
7.(2025 喀什地区一模)巨噬细胞的溶酶体膜上有一种转运H+的载体蛋白(H+﹣ATP酶),该蛋白能通过水解ATP将细胞质中的H+泵入溶酶体内,使溶酶体内的酸性环境得以维持,酸性环境有助于溶酶体内水解酶发挥作用。下列叙述错误的是( )
A.溶酶体能够降解受损或衰老的细胞结构
B.溶酶体能够降解侵入细胞的病毒或细菌
C.H+和水解酶以协助扩散方式进入溶酶体
D.溶酶体中水解酶的活性受H+浓度的影响
8.(2025 喀什地区一模)医院里给病人输液时使用的生理盐水是质量分数为0.9%的NaCl溶液。据此推测,若将人成熟的红细胞放入下列不同浓度的NaCl溶液中,其中可导致红细胞破裂和皱缩的NaCl溶液分别是( )
A.0.3%NaCl、1.5%NaCl B.0.9%NaCl、1.2%NaCl
C.1.5%NaCl、0.9%NaCl D.2.1%NaCl、0.3%NaCl
9.(2025 日照模拟)外泌体是细胞分泌的一种具有脂质双层膜的微小膜泡,广泛分布于体液中,可通过其携带的蛋白质、核酸、脂类等物质调节靶细胞的代谢活动,形成了一种全新的细胞间信息传递系统。下列分析错误的是( )
A.细胞通过胞吐方式释放外泌体需要消耗细胞代谢产生的能量
B.外泌体可能通过膜融合传递相关物质并调控细胞的代谢活动
C.外泌体释放的核酸可能会影响靶细胞内某些蛋白质的合成
D.外泌体内储存的活性物质是在细胞内的高尔基体中合成的
10.(2025 重庆模拟)构某同学了解到植物细胞抗寒机理可能与细胞液浓度变化有关,他将甲乙两种植物的根放在常温和3℃低温处理48小时,取植物甲和乙的根的根尖制成临时装片,用引流法使其浸润在0.3g/mL的蔗糖溶液中,观察和记录根尖成熟区细胞的质壁分离情况,实验结果如下表,下列相关分析不合理的是( )
实验结果 植物甲 植物乙
常温 3℃ 常温 3℃
初始质壁分离所需时间(秒) 150 235 90 166
处理相同时间后,质壁分离的细胞占比 80% 30% 100% 45%
处理相同时间后,原生质体长度与细胞长度的比值(平均值) 0.45 0.85 0.39 0.80
A.低温处理后细胞液浓度升高有利于增强抗寒能力
B.同一部位的根尖成熟区细胞的细胞液浓度可能有差异
C.植物乙可能比植物甲更适宜生活在干旱地区
D.在蔗糖溶液中加入台盼蓝能更清楚观察到实验现象
11.(2025 柯桥区模拟)盐碱地中含大量的NaCl、Na2CO3等钠盐,会威胁海水稻的生存。同时一些病原菌也会感染水稻植株,影响其正常生长,如图为海水稻抵抗逆境的生理过程示意图。下列叙述中错误的是( )
A.H2O可以通过渗透和易化扩散两种方式进入海水稻细胞
B.海水稻细胞通过胞吐方式分泌抗菌蛋白抵御病原菌的侵染
C.液泡逆浓度梯度吸收Na+增大细胞液的浓度以适应高浓度环境
D.H+以易化扩散的方式从细胞质基质运入液泡或运出细胞
12.(2025 黔南州模拟)高盐环境中,植物会面临Na+积累造成的离子毒害。SOS1是细胞膜上的Na+﹣H+逆向转运蛋白,负责将细胞内的Na+外排,调节离子稳态、维持细胞低Na+水平。SOS1转运Na+所需的能量来自膜两侧H+的电化学浓度梯度,如图表示盐胁迫下Na+从细胞内转运到细胞外的过程。下列叙述正确的是( )
A.膜内Na+转运到膜外不直接由ATP供能,属于协助扩散
B.转运H+时,H+﹣ATP酶会因磷酸化而发生空间构象改变
C.H+﹣ATP酶抑制剂会干扰H+的转运,但对Na+转运无影响
D.在高盐环境条件下,SOS1蛋白基因的表达水平会降低
13.(2025 潍坊模拟)GLUT是一类协助细胞顺浓度吸收葡萄糖的载体蛋白。用原核细胞和肝细胞进行葡萄糖摄取实验,结果如图所示。根据实验结果,下列推断错误的是( )
A.原核细胞和肝细胞的GLUT加工场所不同
B.限制M点葡萄糖转运速率的因素可能是ATP的含量
C.实验中细胞摄取葡萄糖时不一定需要载体蛋白的协助
D.若图中的两种葡萄糖载体蛋白数量相同,则GLUT1对葡萄糖的亲和力更高
14.(2025 威远县校级一模)研究人员对小鼠进行致病性大肠杆菌接种,构建腹泻模型。用某种草药进行治疗,发现草药除了具有抑菌作用外,对于空肠、回肠黏膜细胞膜上的水通道蛋白3(AQP3)的相对表达量也有影响,结果如图所示。下列叙述错误的是( )
A.水的吸收以自由扩散为主、水通道蛋白的协助扩散为辅
B.模型组空肠黏膜细胞对肠腔内水的吸收减少,引起腹泻
C.治疗后空肠、回肠AQP3相对表达量提高,缓解腹泻,减少致病菌排放
D.治疗后回肠AQP3相对表达量高于对照组,可使回肠对水的转运增加
15.(2025 湖北一模)气孔是水分和气体进出植物叶片的通道,保卫细胞体积变大时会导致气孔开启,体积变小会导致气孔关闭,如图为保卫细胞在不同溶液中的气孔开放程度变化,已知蓝光可促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+。据图分析错误的是( )
A.用清水处理保卫细胞可能会出现甲曲线
B.用蔗糖溶液处理保卫细胞后可能会出现丁曲线
C.用KNO3溶液处理保卫细胞可能会出现乙曲线
D.用蓝光处理保卫细胞可能会出现丙曲线
二.解答题(共5小题)
16.(2024 博白县模拟)研究表明,在盐胁迫下大量的Na+进入植物根部细胞,会抑制K+进入细胞,导致细胞中Na+/K+的比例异常,使细胞内的酶失活,影响蛋白质的正常合成。碱蓬等耐盐植物能够在盐胁迫逆境中正常生长,如图是耐盐植物根细胞参与抵抗盐胁迫有关的结构示意图,其根细胞生物膜两侧H+形成的电化学梯度,在物质转运过程中发挥了十分重要的作用。请回答下列问题:
(1)盐碱地上大多数植物很难生长,主要原因是土壤溶液浓度大于 ,植物无法从土壤中获取充足的水分甚至萎蔫。
(2)当盐浸入到根周围的环境时,Na+以 方式顺浓度梯度大量进入根部细胞。据图分析,图示各结构中H+浓度分布存在差异,该差异主要由位于 上的H+﹣ATP泵转运H+来维持的。主动运输的意义是 。
(3)为减少Na+对胞内代谢的影响,这种H+分布特点可使根细胞将Na+转运到细胞膜外或液泡内。Na+转运到细胞膜外或液泡内所需的能量来自于 。
(4)有人提出,耐盐碱水稻根部细胞的细胞液浓度比一般水稻品种(生长在普通土壤上)的高。请利用质壁分离实验方法设计实验进行验证(简要写出实验设计思路) 。
17.(2024 郊区校级模拟)H+﹣K+﹣ATP酶是一种位于胃壁细胞膜上的质子泵,它能通过催化ATP水解完成H+/K+跨膜转运,不断将胃壁细胞内的H+运输到浓度更高的膜外胃腔中,对胃酸的分泌及胃的消化功能其有重要的意义,其作用机理如图所示。但是,若胃酸分泌过多,则会引起胃溃疡。请回答下列问题(图中“+”表示促进磷酸化):
(1)若探究胃蛋白酶的合成和分泌的路径,可采用 方法。
(2)图中M1﹣R、H2﹣R、G﹣R为胃壁细胞膜上的特异性受体,与胞外不同信号分子结合后可通过 等胞内信号分子激活H+﹣K+﹣ATP酶活性。这体现了细胞膜的 功能。H+﹣K+﹣ATP酶催化ATP水解后,释放的磷酸基团使H+﹣K+﹣﹣ATP酶磷酸化,导致其 发生改变,从而促进胃酸的分泌。
(3)图中①和②分别代表 和 ,②的运输方式为 。判断的依据是 。
(4)药物奥美拉唑是一种质子泵抑制剂,能有效减缓因胃酸过多引起的胃溃疡症状。临床上可使用奥美拉唑治疗胃溃疡的理由是 。
18.(2024 博爱县校级二模)土壤含盐量过高对植物生长造成的危害称为盐胁迫,碱蓬等耐盐植物能够在盐胁迫逆境中正常生长。图1是碱蓬叶肉细胞结构模式图,图2是碱蓬根细胞参与抵抗盐胁迫有关的示意图,其根细胞生物膜两侧H+形成的电化学梯度,在物质转运过程中发挥了十分重要的作用。
(1)图1中细胞与动物细胞相比特有的结构有 (填序号)。盐碱地上大多数植物很难生长,主要原因是土壤溶液浓度大于 (填标号)处溶液浓度,植物的根细胞发生质壁分离,此处的“质”指原生质层,由 三个部分组成。
(2)当盐浸入到根周围的环境时,Na+以 方式大量进入根部细胞,使细胞内的酶失活,影响蛋白质的正常合成。根细胞的细胞质基质与细胞液、细胞膜外的pH不同,这种差异主要由H+﹣ATP泵以 方式将H+转运到 来维持的,H+的分布特点为 (蛋白)运输Na+提供了动力。
(3)生物膜上转运蛋白的种类、数量、空间结构的变化,对物质的跨膜运输起着决定性的作用,这也是生物膜具有选择透过性的结构基础。转运蛋白功能存在差异的直接原因有 。
19.(2024 秦皇岛三模)高等植物体内的光合产物会以蔗糖的形式从叶肉细胞移动到邻近的小叶脉,进入其中的筛管—伴胞复合体(SE﹣CC),再逐步汇入主叶脉运输到植物体的其他部位。如图为蔗糖进入SE﹣CC的途径之一。
(1)植物光合作用的产物有一部分是 ,还有一部分是蔗糖,光合产物通常以后者的形式运输。相较于前者,以蔗糖的形式运输的优点是 。
(2)进入韧皮薄壁细胞的蔗糖可借助膜上单向载体W,顺浓度梯度转运到SE﹣CC附近的细胞外空间中(包括细胞壁),此运输方式属于 。
(3)如图2所示,SE﹣CC的质膜上有“蔗糖﹣H+共运输载体”(SU载体),蔗糖从细胞外空间通过 方式进入SE﹣CC中。使用细胞呼吸抑制剂会 (“降低”或“提高”)蔗糖向SE﹣CC中的运输速率。原因是 。
(4)研究发现叶片中部分SE﹣CC与周围韧皮薄壁细胞间也存在胞间连丝,推测除上述途径外,叶肉细胞中的蔗糖等物质还可直接通过胞间连丝顺利进入SE﹣CC,支持上述推测的实验结果有 。
A.用蔗糖跨膜运输抑制剂处理14CO2标记的叶片,SE﹣CC中检测到大量放射性蔗糖
B.将不能通过质膜的荧光物质注入到叶肉细胞,在SE﹣CC中检测到荧光
C.与正常植株相比,SU载体功能缺陷植株的叶肉细胞积累了更多的蔗糖
D.叶片吸收14CO2后,放射性蔗糖很快出现于SE﹣CC附近的细胞外空间
20.(2024 青羊区校级模拟)H+﹣K+﹣ATP酶位于胃壁细胞,是质子泵的一种,它通过自身的磷酸化与去磷酸化完成H+/K+跨膜转运,对胃的消化功能具有重要的生理意义。其作用机理如图所示“+”表示促进磷酸化。请据图回答下列问题。
(1)图中M1﹣R、H2﹣R、G﹣R是胃壁细胞膜上的 ,其化学本质为 ,表明细胞膜具有 功能,图中信息表明信号分子和M1﹣R、H2﹣R、G﹣R结合可通过 和 促进磷酸化,从而促进胃酸的分泌。
(2)图中①和②分别代表 和 ,它们的运输方式为 。
(3)胃酸分泌过多是引起胃溃疡主要原因,药物奥美拉唑是一种质子泵抑制剂,能有效减缓胃溃疡症状,用奥美拉唑治疗胃溃疡理由是 。
高考生物考前冲刺押题预测 细胞的物质输入与输出
参考答案与试题解析
一.选择题(共15小题)
1.(2025 日照模拟)哺乳动物小肠上皮细胞顶膜上的转运蛋白(TRPV6)可以从消化道中顺浓度梯度吸收Ca2+。Ca2+由胞浆钙结合蛋白(CB)介导从小肠上皮细胞的顶膜向基底膜转运,基底膜上的钠钙交换蛋白(NCX)将Na+顺浓度转入细胞内的同时将Ca2+运出细胞,钙蛋白(PMCA)则消耗ATP将Ca2+运出细胞。下列叙述错误的是( )
A.细胞外Ca2+浓度越高,TRPV6运输Ca2+的速率就越快
B.CB活性增强有利于Ca2+通过TRPV6进入小肠上皮细胞
C.PMCA和NCX均以主动运输方式将Ca2+运出小肠上皮细胞
D.当细胞外液中的Na+浓度降低时,Ca2+运出细胞会受到抑制
【考点】物质跨膜运输的方式及其异同.
【专题】正推法;物质跨膜运输;理解能力.
【答案】A
【分析】1、自由扩散的方向是从高浓度向低浓度,不需转运和能量,常见的有水、CO2、O2、甘油、苯、酒精等。
2、协助扩散的方向是从高浓度向低浓度,需要转运蛋白,不需要能量,如红细胞吸收葡萄糖。
3、主动运输的方向是从低浓度向高浓度,需要载体和能量,常见的如小肠绒毛上皮细胞吸收氨基酸、葡萄糖、K+等。
【解答】解:A、TRPV6运输Ca2+的方式为协助扩散,其运输Ca2+的速率不只受细胞外Ca2+浓度的影响,还受到细胞膜上转运蛋白TRPV6数量的影响,A错误;
B、由题意知,CB可介导Ca2+从小肠上皮细胞的顶膜向基底膜转运,CB活性增强有利于Ca2+通过TRPV6进入小肠上皮细胞,B正确;
C、由题意知,PMCA将Ca2+运出细胞消耗ATP,而NCX则是利用膜内外Na 浓度差产生化学势能将Ca2+运出细胞,两者运输Ca2+的方式均属于主动运输,C正确;
D、当细胞外液中的Na 浓度降低时,NCX利用膜内外Na 浓度差产生化学势能将Ca2 运出细胞减少,Ca2+运出细胞会受到抑制,D正确。
故选:A。
【点评】本题考查了物质跨膜运输的方式,意在考查考生理解所学知识点和分析题目信息的能力,难度适中。
2.(2025 四川模拟)科学家利用最新的纳米技术,研发出一种对特定离子具有高度选择性的纳米通道。将该纳米通道嵌入人工合成的磷脂双分子层膜中,构建成一个模拟细胞跨膜运输的模型系统。在不同条件下,对该系统中离子的运输情况进行研究,结果如下表所示:
实验组别 纳米通道类型 膜两侧离子浓度差(膜外浓度/膜内浓度) 有无能量供应 离子运输速率(个/秒)
1 可运输钙离子的纳米通道 1000:1 无 10000
2 可运输钙离子的纳米通道 1000:1 有 10000
3 可运输钠离子的纳米通道 100:1 无 8000
4 可运输钠离子的纳米通道 100:1 有 8000
根据上述信息,下列有关说法正确的是( )
A.该纳米通道运输离子的方式为主动运输,因为主动运输需要载体蛋白且消耗能量
B.从实验结果可知,离子通过纳米通道的运输速率与膜两侧离子浓度差无关
C.不同类型的纳米通道对离子的运输具有选择性,这与通道蛋白的空间结构有关
D.若在人体细胞中植入该纳米通道,可显著提高细胞对各种离子的吸收效率
【考点】物质跨膜运输的方式及其异同.
【专题】正推法;物质跨膜运输;理解能力.
【答案】C
【分析】分析表中数据可得,运输钙离子和钠离子的纳米通道,在有能量供应和无能量供应状态下,离子运输速率均相同,说明该纳米通道运输离子的方式为协助扩散。
【解答】解:A、运输钙离子和钠离子的纳米通道,在有能量供应和无能量供应状态下,离子运输速率均相同,说明该纳米通道运输离子的方式为协助扩散,不是主动运输,A错误;
B、实验中并未设置不同浓度差下同一纳米通道运输离子的对比实验,因此不能得出离子通过纳米通道的运输速率与膜两侧离子浓度差无关的结论,B错误;
C、不同类型的纳米通道对不同离子具有运输选择性,蛋白质的功能取决于其空间结构,所以这与通道蛋白的空间结构有关,C正确;
D、根据题干信息这是一种对特定离子具有高度选择性的纳米通道,因此不能提高对各种离子的吸收效率,D错误。
故选:C。
【点评】本题考查物质跨膜运输的相关内容,要求学生能运用所学的知识正确作答。
3.(2025 四川模拟)某研究小组在适宜条件下,测得的某植物根细胞对甲、乙、丙三种物质的吸收速率与外界溶液中这三种物质浓度的关系如图,并通过下表实验进一步探究了该植物根细胞对物质乙、丙的吸收方式。下列相关叙述错误的是( )
组别 实验处理
① 加入长势相似、数量相同的该植物根 适宜浓度的含物质乙的培养液培养 有氧 培养条件相同且适宜 测定该植物根细胞对物质乙、丙的吸收速率
② 无氧
③ 适宜浓度的含物质丙的培养液培养 有氧
④ 无氧
A.当物质的浓度大于a时,转运蛋白数量限制了该植物根细胞对物质乙、丙的吸收
B.温度会影响根细胞对物质乙、丙的吸收,不会影响对物质甲的吸收
C.若①组的吸收速率显著大于②组,则根细胞吸收物质乙的方式为主动运输
D.若各组物质吸收速率①=②、③=④,则根细胞吸收物质乙、丙的方式可能相同
【考点】物质跨膜运输的方式及其异同.
【专题】正推法;物质跨膜运输;理解能力.
【答案】B
【分析】自由扩散的特点:顺浓度梯度运输、不需要转运蛋白、不消耗能量;协助扩散的特点:顺浓度梯度运输、需要转运蛋白、不消耗能量;主动运输的特点:逆浓度梯度运输、需要载体、消耗能量。
【解答】解:A、植物根细胞对物质乙、丙的吸收方式属于主动运输或协助扩散,当物质的浓度大于a时,转运蛋白数量限制了该植物根细胞对物质乙、丙的吸收,A正确;
B、甲表示自由扩散,乙丙表示主动运输或协助扩散,温度会影响根细胞对物质乙、丙的吸收,温度也会影响膜的流动性以及分子运动等,因此也会影响对物质甲的吸收,B错误;
C、若①组的吸收速率显著大于②组,说明能量供应会影响乙的运输,则根细胞吸收物质乙的方式为主动运输,C正确;
D、若各组物质吸收速率①=②、③=④,则根细胞吸收物质乙、丙的方式可能相同,同为协助扩散,D正确。
故选:B。
【点评】本题考查物质跨膜运输的方式的相关知识,意在考查考生理解所学知识点和分析题图的能力,难度适中。
4.(2025 巴中模拟)如图是溶酶体膜上的H+载体蛋白和Cl﹣/H+转运蛋白的运输示意图。下列表述正确的是( )
A.H+载体蛋白运输H+的过程中不发生构象变化
B.H+进入溶酶体不需要消耗ATP水解释放的能量
C.Cl﹣进入溶酶体的跨膜运输方式是协助扩散
D.溶酶体破裂后,释放到细胞质基质中的水解酶活性会降低
【考点】物质跨膜运输的方式及其异同.
【专题】正推法;物质跨膜运输;理解能力.
【答案】D
【分析】物质跨膜运输主要包括两种方式:被动运输和主动运输,被动运输又包括自由扩散和协助扩散。被动运输是由高浓度向低浓度一侧扩散,而主动运输是由低浓度向高浓度一侧运输。其中协助扩散需要转运蛋白的协助,但不需要消耗能量;而主动运输既需要消耗能量,也需要载体蛋白的协助。
【解答】解:A、据图可知,H+载体蛋白把H+由低浓度向高浓度运输,是主动运输,载体蛋白通过主动运输转运H+时会发生构象变化,A错误;
B、据图可知,H+逆浓度运输进入溶酶体,运输方式是主动运输,需要消耗ATP水解释放的能量,B错误;
C、据图可知,Cl﹣逆浓度梯度进入溶酶体,运输方式是主动运输,C错误;
D、据图可知,溶酶体外侧H+浓度低于内侧,外侧pH大于内侧。溶酶体内侧的pH是其中的水解酶的最适pH,故溶酶体破裂后,释放到细胞质基质中的水解酶活性会降低,D正确。
故选:D。
【点评】本题考查物质跨膜运输的相关内容,要求学生能运用所学的知识正确作答。
5.(2025 柳州模拟)钠钾泵是动物细胞膜上的一种转运蛋白。钠钾泵被激活后水解ATP并释放能量,用于排出钠离子和摄入钾离子。以下说法错误的是( )
A.钠钾泵使细胞内外钠离子或钾离子浓度趋于一致
B.钠钾泵磷酸化导致其空间结构改变从而转运离子
C.钠钾泵可实现钠离子和钾离子的主动运输
D.钠钾泵排出钠离子时需要与其结合
【考点】物质跨膜运输的方式及其异同;主动运输的原理和意义.
【专题】正推法;物质跨膜运输;理解能力.
【答案】A
【分析】根据题干信息“钠钾泵被激活后水解ATP并释放能量,用于排出钠离子和摄入钾离子”,所以钠钾泵属于载体蛋白。
【解答】解:A、钠钾泵是为了维持细胞内高钾环境,细胞外高钠环境,使膜内外钠离子和钾离子浓度差增大,A错误;
B、钠钾泵属于载体蛋白,在运输离子时水解ATP,水解后的磷酸基团与钠钾泵结合导致其磷酸化,使其空间结构改变从而转运离子,B正确;
C、钠钾泵用于排出钠离子和摄入钾离子,并需要水解ATP释放能量,可实现钠离子和钾离子的主动运输,C正确;
D、钠钾泵是载体蛋白,排出钠离子时需要与其结合,D正确。
故选:A。
【点评】本题考查物质跨膜运输的相关知识,意在考查学生的识记能力和判断能力,学生具备运用所学知识综合分析问题的能力是解答本题的关键。
6.(2025 江苏模拟)研究表明ABC转运蛋白(PcABC)在金丝草适应铅(Pb)胁迫中发挥了重要作用。如图为PcABC对Pb2+的转运途径之一。下列相关叙述正确的是( )
A.图示路径可减弱金丝草对Pb2+的耐受性
B.PcABC属于通道蛋白,转运Pb2+时不需要与其结合
C.PcABC转运Pb2+过程中会发生磷酸化
D.PcABC跨膜区富含亲水基团,利于其嵌入磷脂双分子层中间
【考点】物质跨膜运输的方式及其异同.
【专题】模式图;物质跨膜运输;理解能力.
【答案】C
【分析】转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白两种类型。载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过,而且每次转运时都会发生自身构象的改变;通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过,分子或离子通过通道蛋白时,不需要与通道蛋白结合,通道蛋白转运物质时自身构象不发生改变。
【解答】解:A、Pb2+可以通过主动运输进入细胞,随后再通过主动运输进入液泡中,因此图示路径可增强金丝草对Pb2+的耐受性,A错误;
B、PcABC属于载体蛋白,转运Pb2+时需要与其结合,B错误;
C、PcABC转运Pb2+过程中会发生ATP的水解,ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与PcABC结合,这一过程伴随着能量的转移,这就是PcABC载体蛋白的磷酸化,C正确;
D、PcABC跨膜区富含疏水基团,利于其嵌入磷脂双分子层中间,D错误。
故选:C。
【点评】本题考查物质跨膜运输的相关知识,意在考查学生的识记能力和判断能力,学生具备运用所学知识综合分析问题的能力是解答本题的关键。
7.(2025 喀什地区一模)巨噬细胞的溶酶体膜上有一种转运H+的载体蛋白(H+﹣ATP酶),该蛋白能通过水解ATP将细胞质中的H+泵入溶酶体内,使溶酶体内的酸性环境得以维持,酸性环境有助于溶酶体内水解酶发挥作用。下列叙述错误的是( )
A.溶酶体能够降解受损或衰老的细胞结构
B.溶酶体能够降解侵入细胞的病毒或细菌
C.H+和水解酶以协助扩散方式进入溶酶体
D.溶酶体中水解酶的活性受H+浓度的影响
【考点】物质跨膜运输的方式及其异同;各类细胞器的结构和功能.
【专题】正推法;细胞器;物质跨膜运输;理解能力.
【答案】C
【分析】根据题干信息,溶酶体膜上具有依赖ATP的质子泵,可将细胞质中的H+泵入溶酶体内,维持膜内的酸性环境,由此可见H+的运输属于主动运输,而主动运输需要载体蛋白的协助和消耗能量,因此质子泵的具体作用是催化ATP水解,将细胞质中的H+运入溶酶体内。
【解答】解:AB、溶酶体是细胞的“消化车间”,内部含有水解酶,能分解损伤、衰老的细胞器,也能吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌,AB正确;
C、H+泵入溶酶体内依赖ATP,且需要载体即质子泵的协助,故H+以主动运输的方式进入溶酶体,水解酶的本质是蛋白质,进入溶酶体的方式不是协助扩散,C错误;
D、分析题意,溶酶体内是酸性环境,而溶酶体中有水解酶,故溶酶体中水解酶的活性受H+浓度的影响,D正确。
故选:C。
【点评】本题考查物质跨膜运输的方式相关知识,意在考查考生理解所学知识点和分析题目信息的能力,难度适中。
8.(2025 喀什地区一模)医院里给病人输液时使用的生理盐水是质量分数为0.9%的NaCl溶液。据此推测,若将人成熟的红细胞放入下列不同浓度的NaCl溶液中,其中可导致红细胞破裂和皱缩的NaCl溶液分别是( )
A.0.3%NaCl、1.5%NaCl B.0.9%NaCl、1.2%NaCl
C.1.5%NaCl、0.9%NaCl D.2.1%NaCl、0.3%NaCl
【考点】细胞的吸水和失水.
【专题】正推法;物质跨膜运输;理解能力.
【答案】A
【分析】将哺乳动物红细胞放入不同浓度的溶液中,红细胞将发生的变化:
(1)当外界溶液溶质的浓度比细胞质的浓度低时,细胞吸水膨胀甚至涨破。
(2)当外界溶液溶质的浓度比细胞质的浓度高时,细胞失水皱缩。
(3)当外界溶液溶质的浓度比细胞质的浓度相同时,细胞形态基本不变。
【解答】解:ABCD、人成熟的红细胞在不同NaCl溶液中的情况:人成熟的红细胞内的渗透压大小相当于0.9%的NaCl溶液浓度,外界溶液浓度小于0.9%的NaCl溶液浓度,会使细胞吸水,甚至破裂,外界溶液浓度大于0.9%的NaCl溶液浓度,会使红细胞皱缩,BCD错误,A正确。
故选:A。
【点评】本题主要考查细胞的吸水和失水等相关知识,要求学生有一定的理解分析能力,能够结合题干信息和所学知识进行分析应用。
9.(2025 日照模拟)外泌体是细胞分泌的一种具有脂质双层膜的微小膜泡,广泛分布于体液中,可通过其携带的蛋白质、核酸、脂类等物质调节靶细胞的代谢活动,形成了一种全新的细胞间信息传递系统。下列分析错误的是( )
A.细胞通过胞吐方式释放外泌体需要消耗细胞代谢产生的能量
B.外泌体可能通过膜融合传递相关物质并调控细胞的代谢活动
C.外泌体释放的核酸可能会影响靶细胞内某些蛋白质的合成
D.外泌体内储存的活性物质是在细胞内的高尔基体中合成的
【考点】胞吞、胞吐的过程和意义;细胞膜的功能;各类细胞器的结构和功能.
【专题】正推法;细胞器;物质跨膜运输;理解能力.
【答案】D
【分析】1、生物膜主要由脂质和蛋白质组成。
2、分泌蛋白合成与分泌过程:核糖体合成蛋白质→内质网进行粗加工→内质网“出芽”形成囊泡→高尔基体进行再加工形成成熟的蛋白质→高尔基体“出芽”形成囊泡→细胞膜,整个过程主要由线粒体提供能量。
【解答】解:A、细胞通过胞吐方式释放外泌体需要能量,这些能量主要来源于线粒体参与进行的细胞呼吸释放的能量,A正确;
B、外泌体膜蛋白与靶细胞膜蛋白结合,将携带物质释放进入靶细胞,从而调节靶细胞的代谢活动,故膜融合是完成细胞间信息传递的前提,B正确;
C、核酸可以通过转录、翻译指导蛋白质的合成,外泌体释放的核酸可能会影响靶细胞内某些蛋白质的合成,C正确;
D、外泌体内储存的活性物质是蛋白质、核酸等,而高尔基体不能合成蛋白质、核酸,D错误。
故选:D。
【点评】本题主要考查外分泌体的相关知识,意在考查考生能理解所学知识的要点,把握知识间的内在联系,形成知识的网络结构的能力。
10.(2025 重庆模拟)构某同学了解到植物细胞抗寒机理可能与细胞液浓度变化有关,他将甲乙两种植物的根放在常温和3℃低温处理48小时,取植物甲和乙的根的根尖制成临时装片,用引流法使其浸润在0.3g/mL的蔗糖溶液中,观察和记录根尖成熟区细胞的质壁分离情况,实验结果如下表,下列相关分析不合理的是( )
实验结果 植物甲 植物乙
常温 3℃ 常温 3℃
初始质壁分离所需时间(秒) 150 235 90 166
处理相同时间后,质壁分离的细胞占比 80% 30% 100% 45%
处理相同时间后,原生质体长度与细胞长度的比值(平均值) 0.45 0.85 0.39 0.80
A.低温处理后细胞液浓度升高有利于增强抗寒能力
B.同一部位的根尖成熟区细胞的细胞液浓度可能有差异
C.植物乙可能比植物甲更适宜生活在干旱地区
D.在蔗糖溶液中加入台盼蓝能更清楚观察到实验现象
【考点】细胞的吸水和失水.
【专题】数据表格;细胞质壁分离与复原;理解能力.
【答案】C
【分析】质壁分离的原因:外因:外界溶液浓度>细胞液浓度;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。
最早出现质壁分离所需时间越长,说明细胞液浓度相对越大,与外界溶液的浓度差越小。质壁分离的细胞其原生质体长度与细胞长度的比值表示质壁分离的程度,比值越大,质壁分离程度越小。由题干信息可知,低温处理使细胞质壁分离程度变小,质壁分离速度变慢。
【解答】解:A、与常温状态相比,4℃处理的植物细胞的失水速率和质壁分离程度都降低,因此得出推论:植物细胞可能通过增加细胞液的浓度(比如低温下淀粉分解成可溶性糖增多),使细胞失水减少,适应低温环境,A正确;
B、甲处理相同时间后,质壁分离的细胞占比未达到100%,故甲同一部位的根尖成熟区细胞的细胞液浓度可能有差异,B正确;
C、最早出现质壁分离所需时间越长,说明细胞液浓度相对越大,与外界溶液的浓度差越小。质壁分离的细胞其原生质体长度与细胞长度的比值表示质壁分离的程度,比值越大,质壁分离程度越小,由此分析甲更适宜生活在干旱地区,C错误;
D、根尖成熟区细胞细胞液无颜色,细胞质基质中无叶绿体,而台盼蓝使得外界溶液具有颜色,这样能更清楚观察到实验现象,D正确。
故选:C。
【点评】本题考查细胞吸水和失水的相关知识,意在考查学生的识记能力和判断能力,学生具备运用所学知识综合分析问题的能力是解答本题的关键。
11.(2025 柯桥区模拟)盐碱地中含大量的NaCl、Na2CO3等钠盐,会威胁海水稻的生存。同时一些病原菌也会感染水稻植株,影响其正常生长,如图为海水稻抵抗逆境的生理过程示意图。下列叙述中错误的是( )
A.H2O可以通过渗透和易化扩散两种方式进入海水稻细胞
B.海水稻细胞通过胞吐方式分泌抗菌蛋白抵御病原菌的侵染
C.液泡逆浓度梯度吸收Na+增大细胞液的浓度以适应高浓度环境
D.H+以易化扩散的方式从细胞质基质运入液泡或运出细胞
【考点】物质跨膜运输的方式及其异同.
【专题】模式图;物质跨膜运输;理解能力.
【答案】D
【分析】不同物质跨膜运输的方式不同,包括主动运输、被动运输和胞吞、胞吐,其中被动运输包括协助扩散和自由扩散。
(1)主动运输的特点:①消耗能量(来自于ATP水解或离子电化学势能),②需要载体蛋白协助,③逆浓度梯度进行。
(2)协助扩散的特点:①不消耗能量,②需要转运蛋白协助,③顺浓度梯度进行。
(3)自由扩散的特点:①不消耗能量,②不需要转运蛋白协助,③顺浓度梯度进行。
【解答】解:A、水进出细胞的方式有自由扩散(渗透作用)和协助扩散(易化扩散),在图中可以看到有相应的通道蛋白协助水的运输,A正确;
B、图中海水稻细胞可形成囊泡运输抗菌蛋白,胞吐方式分泌抗菌蛋白,B正确;
C、图中液泡吸收Na+从低浓度到高浓度,逆浓度梯度增大细胞液的浓度以适应高浓度环境,防止在高浓度的环境下失水,C正确;
D、图中液泡内pH=5.5,细胞质基质pH=7.5,因此H+从细胞质基质运入液泡,是逆浓度梯度,需要消耗能量,方式是主动运输,H+运出细胞也是主动运输,D错误。
故选:D。
【点评】本题考查物质跨膜运输的使用等相关知识,意在考查学生的识记相关知识点,并熟练应用的能力。
12.(2025 黔南州模拟)高盐环境中,植物会面临Na+积累造成的离子毒害。SOS1是细胞膜上的Na+﹣H+逆向转运蛋白,负责将细胞内的Na+外排,调节离子稳态、维持细胞低Na+水平。SOS1转运Na+所需的能量来自膜两侧H+的电化学浓度梯度,如图表示盐胁迫下Na+从细胞内转运到细胞外的过程。下列叙述正确的是( )
A.膜内Na+转运到膜外不直接由ATP供能,属于协助扩散
B.转运H+时,H+﹣ATP酶会因磷酸化而发生空间构象改变
C.H+﹣ATP酶抑制剂会干扰H+的转运,但对Na+转运无影响
D.在高盐环境条件下,SOS1蛋白基因的表达水平会降低
【考点】物质跨膜运输的方式及其异同.
【专题】模式图;物质跨膜运输;解决问题能力.
【答案】B
【分析】物质跨膜运输主要包括两种方式:被动运输和主动运输,被动运输又包括自由扩散和协助扩散,被动运输是由高浓度向低浓度一侧扩散,而主动运输是由低浓度向高浓度一侧运输,其中协助扩散需要转运蛋白的协助,但不需要消耗能量;而主动运输既需要消耗能量,也需要转运蛋白的协助。
【解答】解:A、H+顺浓度梯度进入细胞所释放的势能是驱动Na+转运到细胞外的直接动力,故膜内Na+转运到膜外不直接由ATP供能,但是属于主动运输,A错误;
B、细胞膜上的H+﹣ATP酶介导H+向细胞外转运时为主动运输,需要载体蛋白的协助,载体蛋白磷酸化引起载体蛋白空间结构改变,B正确;
C、H+﹣ATP 酶抑制剂干扰H+的转运,进而影响膜两侧H+浓度,对Na+的运输同样起到抑制作用,C错误;
D、耐盐植株的Na+﹣H+逆向转运蛋白比普通植株多,以适应高盐环境,因此盐胁迫下Na+﹣H+逆向转运蛋白SOS1的基因表达水平可能提高,D错误。
故选:B。
【点评】本题考查物质跨膜运输的相关知识,意在考查学生的识记能力和判断能力,运用所学知识综合分析问题的能力是解答本题的关键。
13.(2025 潍坊模拟)GLUT是一类协助细胞顺浓度吸收葡萄糖的载体蛋白。用原核细胞和肝细胞进行葡萄糖摄取实验,结果如图所示。根据实验结果,下列推断错误的是( )
A.原核细胞和肝细胞的GLUT加工场所不同
B.限制M点葡萄糖转运速率的因素可能是ATP的含量
C.实验中细胞摄取葡萄糖时不一定需要载体蛋白的协助
D.若图中的两种葡萄糖载体蛋白数量相同,则GLUT1对葡萄糖的亲和力更高
【考点】物质跨膜运输的方式及其异同.
【专题】正推法;物质跨膜运输;理解能力.
【答案】B
【分析】1、被动运输:物质顺浓度梯度(由高浓度到低浓度)的扩散,称为被动运输。
(1)自由扩散:物质通过简单的扩散方式进出细胞;
(2)协助扩散:进出细胞的物质需借助细胞膜上的转运蛋白的扩散方式。
2、主动运输:物质逆浓度梯度跨膜运输,需要载体蛋白的协助,同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量,这种方式叫做主动运输。
3、胞吞与胞吐:
(1)胞吞:当细胞摄取大分子时,首先大分子与膜上蛋白质结合,从而引起这部分细胞膜内陷形成小囊,包围着大分子。然后,小囊从细胞膜上分离下来,形成囊泡,进入细胞内部,这种现象叫胞吞。(需消耗能量,不需要载体)
(2)胞吐:当细胞外排大分子时,先在细胞内形成囊泡,囊泡移动到细胞膜处,与细胞膜融合,将大分子排出细胞,这种现象叫胞吐。(需消耗能量,不需要载体)。
【解答】解:A、原核细胞只含有核糖体这一种细胞器,肝细胞作为真核细胞含有核糖体、内质网和高尔基体等细胞器,其中内质网和高尔基体能对蛋白质进行加工,A正确;
B、GLUT是一类协助细胞顺浓度吸收葡萄糖的载体蛋白,说明细胞通过GLUT吸收葡萄糖的运输方式为协助扩散,协助扩散不消耗能量,B错误;
C、原核细胞和肝细胞均可通过简单扩散的方式吸收葡萄糖,尽管吸收速率远低于有载体蛋白协助的葡萄糖摄取速率,但仍可以摄取葡萄糖,所以实验中细胞摄取葡萄糖时不一定都需要载体蛋白的协助,C正确;
D、若图中的两种葡萄糖载体蛋白数量相同,GLUT1(原核细胞)对葡萄糖的转运速率比GLUT2(真核细胞)对葡萄糖转运速率快,因此,GLUT1(原核细胞)对葡萄糖的亲和力比GLUT2(真核细胞)对葡萄糖亲和力大,D正确。
故选:B。
【点评】本题考查物质跨膜运输的相关内容,要求学生能结合所学知识正确作答。
14.(2025 威远县校级一模)研究人员对小鼠进行致病性大肠杆菌接种,构建腹泻模型。用某种草药进行治疗,发现草药除了具有抑菌作用外,对于空肠、回肠黏膜细胞膜上的水通道蛋白3(AQP3)的相对表达量也有影响,结果如图所示。下列叙述错误的是( )
A.水的吸收以自由扩散为主、水通道蛋白的协助扩散为辅
B.模型组空肠黏膜细胞对肠腔内水的吸收减少,引起腹泻
C.治疗后空肠、回肠AQP3相对表达量提高,缓解腹泻,减少致病菌排放
D.治疗后回肠AQP3相对表达量高于对照组,可使回肠对水的转运增加
【考点】物质跨膜运输的方式及其异同.
【专题】模式图;物质跨膜运输.
【答案】A
【分析】小分子物质跨膜运输的方式包括:自由扩散、协助扩散、主动运输。自由扩散由高浓度到低浓度,不需要转运蛋白,不需要能量;协助扩散是由从高浓度到低浓度,不需要能量,需要转运蛋白;主动运输从高浓度到低浓度,需要转运蛋白,需要能量。大分子或颗粒物质进出细胞的方式是胞吞和胞吐,不需要转运蛋白,消耗能量。
【解答】解:A、水的吸收以水通道蛋白的协助扩散为主,自由扩散为辅、A错误;
B、模型组空肠膜上水通道蛋白3相对表达量低于对照组,对肠腔内水的吸收减少,引起腹泻,B正确;
CD、治疗后空肠、回肠AQP3相对表达量提高,高于对照组,可增加对肠腔内水的吸收,缓解腹泻,减少致病菌排放,CD正确。
故选:A。
【点评】本题考查物质跨膜运输的相关知识,意在考查学生的识记能力和判断能力、运用所学知识综合分析问题的能力。
15.(2025 湖北一模)气孔是水分和气体进出植物叶片的通道,保卫细胞体积变大时会导致气孔开启,体积变小会导致气孔关闭,如图为保卫细胞在不同溶液中的气孔开放程度变化,已知蓝光可促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+。据图分析错误的是( )
A.用清水处理保卫细胞可能会出现甲曲线
B.用蔗糖溶液处理保卫细胞后可能会出现丁曲线
C.用KNO3溶液处理保卫细胞可能会出现乙曲线
D.用蓝光处理保卫细胞可能会出现丙曲线
【考点】细胞的吸水和失水.
【专题】坐标曲线图;细胞质壁分离与复原;理解能力.
【答案】D
【分析】植物细胞的吸水和失水:
①当外界溶液浓度大于细胞液浓度时,植物细胞失水,出现质壁分离现象。
②当外界溶液浓度小于细胞液浓度时,植物细胞吸水,出现质壁分离复原现象。
【解答】解:A、用清水处理保卫细胞,其浓度低于细胞液浓度,保卫细胞吸水,体积变大,会导致气孔开启,随着吸水较多,气孔开放程度变大,可能会出现甲曲线,A正确;
B、如果在蔗糖等渗溶液中,保卫细胞既不吸水也不失水,气孔开放程度不变,可能会出现丁曲线,B正确;
C、用KNO3溶液处理保卫细胞,若KNO3溶液浓度高于细胞液浓度,则保卫细胞会先失水,后由于K+、进入细胞内以及细胞失水,保卫细胞内溶液浓度增大,导致保卫细胞由失水状态转为吸水,则这个过程气孔开放程度先下降后增加,可能会出现乙曲线,C正确;
D、结合题目信息,蓝光可促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+,故用蓝光处理保卫细胞,保卫细胞吸收K+,细胞液浓度逐渐升高,气孔开放程度不会下降,不可能会出现丙曲线,D错误。
故选:D。
【点评】本题考查细胞吸水和失水的相关知识,学生掌握植物细胞吸水和失水的原理,结合题目曲线做出正确分析,是解题的关键。
二.解答题(共5小题)
16.(2024 博白县模拟)研究表明,在盐胁迫下大量的Na+进入植物根部细胞,会抑制K+进入细胞,导致细胞中Na+/K+的比例异常,使细胞内的酶失活,影响蛋白质的正常合成。碱蓬等耐盐植物能够在盐胁迫逆境中正常生长,如图是耐盐植物根细胞参与抵抗盐胁迫有关的结构示意图,其根细胞生物膜两侧H+形成的电化学梯度,在物质转运过程中发挥了十分重要的作用。请回答下列问题:
(1)盐碱地上大多数植物很难生长,主要原因是土壤溶液浓度大于 (根)细胞液浓度 ,植物无法从土壤中获取充足的水分甚至萎蔫。
(2)当盐浸入到根周围的环境时,Na+以 协助扩散 方式顺浓度梯度大量进入根部细胞。据图分析,图示各结构中H+浓度分布存在差异,该差异主要由位于 细胞膜和液泡膜 上的H+﹣ATP泵转运H+来维持的。主动运输的意义是 通过主动运输来选择吸收所需要的物质,排出代谢废物和对细胞有害的物质,从而保证细胞和个体是生命活动的需要 。
(3)为减少Na+对胞内代谢的影响,这种H+分布特点可使根细胞将Na+转运到细胞膜外或液泡内。Na+转运到细胞膜外或液泡内所需的能量来自于 细胞膜两侧、液泡膜两侧H+浓度差形成的势能 。
(4)有人提出,耐盐碱水稻根部细胞的细胞液浓度比一般水稻品种(生长在普通土壤上)的高。请利用质壁分离实验方法设计实验进行验证(简要写出实验设计思路) 配制一系列浓度梯度的蔗糖溶液,分别取耐盐碱水稻根的成熟区细胞和普通水稻根的成熟区细胞,进行质壁分离实验,观察对比两种植物细胞在每一浓度下发生质壁分离的情况 。
【考点】物质跨膜运输的方式及其异同.
【专题】图文信息类简答题;物质跨膜运输;水和无机盐的作用.
【答案】(1)细胞液浓度
(2)协助扩散 细胞膜和液泡膜 通过主动运输来选择吸收所需要的物质,排出代谢废物和对细胞有害的物质,从而保证细胞和个体是生命活动的需要
(3)细胞膜两侧、液泡膜两侧H+浓度差形成的势能
(4)配制一系列浓度梯度的蔗糖溶液,分别取耐盐碱水稻根的成熟区细胞和普通水稻根的成熟区细胞,进行质壁分离实验,观察对比两种植物细胞在每一浓度下发生质壁分离的情况
【分析】分析题图,根细胞的细胞质基质中pH为7.5,而细胞膜外和液泡膜内pH均为5.5,细胞质基质中H+含量比细胞膜外和液泡膜内低,H+运输到细胞膜外和液泡内是逆浓度梯度运输,运输方式为主动运输。SOS1将H+运进细胞质基质的同时,将Na+排出细胞。NHX将H+运入细胞质基质的同时,将Na+运输到液泡内。
【解答】解:(1)盐碱地土壤盐分过多,土壤溶液浓度大,甚至大于植物根部细胞细胞液浓度,植物无法从土壤中获取充足的水分甚至萎蔫,故盐碱地上大多数植物很难生长。
(2)Na+顺浓度梯度进入根部细胞的方式为协助扩散,图示H+浓度的运输需要借助于细胞膜上的SOS1和液泡膜上的NHX,因此示各结构中H+浓度分布存在差异,该差异主要由位于细胞膜和液泡膜上的H+﹣ATP泵转运H+来维持的。主动运输使细胞主动选择性吸收细胞需要的物质,排出代谢废物和有害物质,从而保证细胞和个体生命活动的需要。
(3)H+借助转运蛋白SOS1顺浓度梯度从细胞膜外运输到细胞质基质形成的势能,为Na+从细胞质基质运输到细胞膜外提供了动力;H+借助转运蛋白NHX顺浓度梯度从液泡内运输到细胞质基质形成的势能,为Na+从细胞质基质运输到液泡内提供了动力。
(4)耐盐碱水稻根部细胞的细胞液浓度比一般水稻品种(生长在普通土壤上)的高。实验设计时遵循对照原则和单一变量原则,利用质壁分离实验方法设计实验进行验证,可以通过设置一系列不同浓度的外界溶液,去培养各自的根细胞,观察比较每一浓度下发生质壁分离的情况,从而得出结论,因此其实验设计思路是:配制一系列浓度梯度的蔗糖溶液,分别取耐盐碱水稻根的成熟区细胞和普通水稻根的成熟区细胞,进行质壁分离实验,观察对比两种植物细胞在每一浓度下发生质壁分离的情况。
故答案为:
(1)细胞液浓度
(2)协助扩散 细胞膜和液泡膜 通过主动运输来选择吸收所需要的物质,排出代谢废物和对细胞有害的物质,从而保证细胞和个体是生命活动的需要
(3)细胞膜两侧、液泡膜两侧H+浓度差形成的势能
(4)配制一系列浓度梯度的蔗糖溶液,分别取耐盐碱水稻根的成熟区细胞和普通水稻根的成熟区细胞,进行质壁分离实验,观察对比两种植物细胞在每一浓度下发生质壁分离的情况
【点评】本题的结合物质进出细胞的图解考查了物质跨膜运输方式,意在考查学生能理解所学知识的要点,把握知识间的内在联系,综合运用所学知识解决生物学问题的能力和从题目所给的图形中获取有效信息的能力。
17.(2024 郊区校级模拟)H+﹣K+﹣ATP酶是一种位于胃壁细胞膜上的质子泵,它能通过催化ATP水解完成H+/K+跨膜转运,不断将胃壁细胞内的H+运输到浓度更高的膜外胃腔中,对胃酸的分泌及胃的消化功能其有重要的意义,其作用机理如图所示。但是,若胃酸分泌过多,则会引起胃溃疡。请回答下列问题(图中“+”表示促进磷酸化):
(1)若探究胃蛋白酶的合成和分泌的路径,可采用 (放射性)同位素标记 方法。
(2)图中M1﹣R、H2﹣R、G﹣R为胃壁细胞膜上的特异性受体,与胞外不同信号分子结合后可通过 cAMP和Ca2+ 等胞内信号分子激活H+﹣K+﹣ATP酶活性。这体现了细胞膜的 进行细胞间的信息交流 功能。H+﹣K+﹣ATP酶催化ATP水解后,释放的磷酸基团使H+﹣K+﹣﹣ATP酶磷酸化,导致其 空间结构 发生改变,从而促进胃酸的分泌。
(3)图中①和②分别代表 K+ 和 H+ ,②的运输方式为 主动运输 。判断的依据是 胃壁细胞内的H+运输过程需要消耗ATP,且为逆浓度运输 。
(4)药物奥美拉唑是一种质子泵抑制剂,能有效减缓因胃酸过多引起的胃溃疡症状。临床上可使用奥美拉唑治疗胃溃疡的理由是 抑制H+﹣K+﹣ATP酶的活性,抑制胃壁细胞内H+运输到胃腔中,减少胃酸分泌量 。
【考点】物质跨膜运输的方式及其异同;细胞膜的功能.
【专题】正推法;生物膜系统;物质跨膜运输;解决问题能力.
【答案】(1)(放射性)同位素标记
(2)cAMP和Ca2+ 进行细胞间的信息交流 空间结构
(3)K+ H+ 主动运输 胃壁细胞内的H+运输过程需要消耗ATP,且为逆浓度运输
(4)抑制H+﹣K+﹣ATP酶的活性,抑制胃壁细胞内H+运输到胃腔中,减少胃酸分泌量
【分析】1、物质以扩散方式进出细胞,不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量,这种物质跨膜运输方式称为被动运输。被动运输又分为自由扩散和协助扩散两类。
2、主动运输:物质逆浓度梯度进行跨膜运输,需要载体蛋白的协助,同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量。
【解答】解:(1)胃蛋白酶的本质是分泌蛋白,若探究胃蛋白酶的合成和分泌的路径,可采用(放射性)同位素标记法。
(2)由图可知,受体与各自的信号分子结合后,或通过cAMP和Ca2+等胞内信号分子激活H+﹣K+﹣ATP酶活性。通过信号分子与细胞膜上的受体结合传递信号,体现了细胞膜进行细胞间的信息交流功能。H+﹣K+﹣ATP酶催化ATP水解后,释放的磷酸基团使H+﹣K+﹣ATP酶磷酸化,导致其空间结构发生改变,从而促进胃酸的分泌。
(3)由题意可知,H+﹣K+﹣ATP酶能通过催化ATP水解完成H+/K+跨膜转运,不断将胃壁细胞内的H+运输到浓度更高的膜外胃腔中,所以②代表胃壁细胞内的H+运输到浓度更高的膜外胃腔中,由于是逆浓度梯度运输,且消耗能量所以②表示主动运输,①代表K+进胃壁细胞。
(4)由题意可知,氢离子过多的被转运到胃腔中导致胃酸分泌过多,引起胃溃疡。H+通过主动运输被转运到细胞外,药物奥美拉唑可以抑制H+﹣K+﹣ATP酶的活性,使氢离子的主动运输受到抑制,减少胃壁细胞分泌胃酸,达到治疗的目的。
故答案为:
(1)(放射性)同位素标记
(2)cAMP和Ca2+ 进行细胞间的信息交流 空间结构
(3)K+ H+ 主动运输 胃壁细胞内的H+运输过程需要消耗ATP,且为逆浓度运输
(4)抑制H+﹣K+﹣ATP酶的活性,抑制胃壁细胞内H+运输到胃腔中,减少胃酸分泌量
【点评】本题考查细胞膜和物质跨膜运输的相关内容,要求学生能结合所学知识正确作答。
18.(2024 博爱县校级二模)土壤含盐量过高对植物生长造成的危害称为盐胁迫,碱蓬等耐盐植物能够在盐胁迫逆境中正常生长。图1是碱蓬叶肉细胞结构模式图,图2是碱蓬根细胞参与抵抗盐胁迫有关的示意图,其根细胞生物膜两侧H+形成的电化学梯度,在物质转运过程中发挥了十分重要的作用。
(1)图1中细胞与动物细胞相比特有的结构有 ①②⑨ (填序号)。盐碱地上大多数植物很难生长,主要原因是土壤溶液浓度大于 ② (填标号)处溶液浓度,植物的根细胞发生质壁分离,此处的“质”指原生质层,由 细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质 三个部分组成。
(2)当盐浸入到根周围的环境时,Na+以 协助扩散 方式大量进入根部细胞,使细胞内的酶失活,影响蛋白质的正常合成。根细胞的细胞质基质与细胞液、细胞膜外的pH不同,这种差异主要由H+﹣ATP泵以 主动运输 方式将H+转运到 液泡内和细胞膜外 来维持的,H+的分布特点为 NHX和SOS1 (蛋白)运输Na+提供了动力。
(3)生物膜上转运蛋白的种类、数量、空间结构的变化,对物质的跨膜运输起着决定性的作用,这也是生物膜具有选择透过性的结构基础。转运蛋白功能存在差异的直接原因有 构成转运蛋白的氨基酸种类、数量和排列顺序不同,以及转运蛋白的空间结构不同 。
【考点】物质跨膜运输的方式及其异同;细胞的多样性和统一性;细胞的吸水和失水.
【专题】模式图;物质跨膜运输.
【答案】(1)①②⑨;②;细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质
(2)协助扩散;主动运输;液泡内和细胞膜外;NHX和SOS1
(3)构成转运蛋白的氨基酸种类、数量和排列顺序不同,以及转运蛋白的空间结构不同
【分析】分析题图2,根细胞的细胞质基质中pH为7.5,而细胞膜外和液泡膜内pH均为5.5,细胞质基质中H+含量比细胞膜外和液泡膜内低,H+运输到细胞膜外和液泡内是逆浓度梯度运输,运输方式为主动运输。SOS1将H+运进细胞质基质的同时,将Na+排出细胞。NHX将H+运入细胞质基质的同时,将Na+运输到液泡内。
【解答】解:(1)题图1为高等植物(碱蓬)叶肉细胞,与动物细胞相比,特有的结构为①(细胞壁)、②(大液泡)、⑨(叶绿体),盐碱地土壤盐分过多,土壤溶液浓度大于植物根部细胞②处细胞液浓度,植物无法从土壤中获取充足的水分甚至萎蔫,故盐碱地上大多数植物很难生长。原生质层是由细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质组成。
(2)根据各部分的pH可知,H+借助转运蛋白SOS1顺浓度梯度从细胞膜外运输到细胞质基质形成的势能,为Na+从细胞质基质运输到细胞膜外提供了动力,说明细胞膜外Na+浓度高于细胞质基质,因此Na+以协助扩散的方式顺浓度梯度大量进入根部细胞;由题图可知,H+﹣ATP泵运输H+进入液泡时,以及将细胞质基质的H+运输到细胞膜外需要消耗ATP,故为主动运输。同时H+借助转运蛋白NHX顺浓度梯度从液泡内运输到细胞质基质形成的势能,为Na+从细胞质基质运输到液泡内提供了动力。因此H+的分布特点为NHX和SOS1运输Na+提供了动力。
(3)细胞膜的功能主要由膜上的蛋白质种类和数量决定,耐盐植物根细胞膜具有选择透过性的基础是细胞膜上转运蛋白的种类和数量,转运蛋白空间结构的变化。结构决定功能,转运蛋白功能存在差异的直接原因有构成转运蛋白的氨基酸的种类、数量和排列顺序不同,以及不同转运蛋白的空间结构不同。
故答案为:
(1)①②⑨;②;细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质
(2)协助扩散;主动运输;液泡内和细胞膜外;NHX和SOS1
(3)构成转运蛋白的氨基酸种类、数量和排列顺序不同,以及转运蛋白的空间结构不同
【点评】本题的结合物质进出细胞的图解考查了物质跨膜运输方式,意在考查学生能理解所学知识的要点,把握知识间的内在联系,综合运用所学知识解决生物学问题的能力和从题目所给的图形中获取有效信息的能力。
19.(2024 秦皇岛三模)高等植物体内的光合产物会以蔗糖的形式从叶肉细胞移动到邻近的小叶脉,进入其中的筛管—伴胞复合体(SE﹣CC),再逐步汇入主叶脉运输到植物体的其他部位。如图为蔗糖进入SE﹣CC的途径之一。
(1)植物光合作用的产物有一部分是 淀粉 ,还有一部分是蔗糖,光合产物通常以后者的形式运输。相较于前者,以蔗糖的形式运输的优点是 蔗糖分子量较小且易溶于水 。
(2)进入韧皮薄壁细胞的蔗糖可借助膜上单向载体W,顺浓度梯度转运到SE﹣CC附近的细胞外空间中(包括细胞壁),此运输方式属于 协助扩散 。
(3)如图2所示,SE﹣CC的质膜上有“蔗糖﹣H+共运输载体”(SU载体),蔗糖从细胞外空间通过 主动运输 方式进入SE﹣CC中。使用细胞呼吸抑制剂会 降低 (“降低”或“提高”)蔗糖向SE﹣CC中的运输速率。原因是 蔗糖从细胞外空间转运进SE﹣CC中是主动运输,使用细胞呼吸抑制剂会减少ATP的产生,降低主动运输速率,因此会降低蔗糖向SE﹣CC中的运输速率 。
(4)研究发现叶片中部分SE﹣CC与周围韧皮薄壁细胞间也存在胞间连丝,推测除上述途径外,叶肉细胞中的蔗糖等物质还可直接通过胞间连丝顺利进入SE﹣CC,支持上述推测的实验结果有 AB 。
A.用蔗糖跨膜运输抑制剂处理14CO2标记的叶片,SE﹣CC中检测到大量放射性蔗糖
B.将不能通过质膜的荧光物质注入到叶肉细胞,在SE﹣CC中检测到荧光
C.与正常植株相比,SU载体功能缺陷植株的叶肉细胞积累了更多的蔗糖
D.叶片吸收14CO2后,放射性蔗糖很快出现于SE﹣CC附近的细胞外空间
【考点】物质跨膜运输的方式及其异同.
【专题】图文信息类简答题;细胞质壁分离与复原;理解能力.
【答案】(1)淀粉 蔗糖分子量较小且易溶于水
(2)协助扩散
(3)主动运输 降低 蔗糖从细胞外空间转运进SE﹣CC中是主动运输,使用细胞呼吸抑制剂会减少ATP的产生,降低主动运输速率,因此会降低蔗糖向SE﹣CC中的运输速率
(4)AB
【分析】物质跨膜运输方式:
(1)自由扩散的特点是高浓度运输到低浓度,不需要载体和能量,如水,CO2,甘油。
(2)协助扩散的特点是高浓度运输到低浓度,需要载体,不需要能量,如红细胞吸收葡萄糖。
(3)主动运输的特点是低浓度运输到高浓度,需要载体和能量,如小肠绒毛上皮细胞吸收氨基酸,葡萄糖。
【解答】解:(1)植物光合作用的产物有一部分是淀粉,还有一部分是蔗糖,光合产物通常以后者的形式运输。相较于前者,以蔗糖的形式运输的优点是蔗糖分子量较小且易溶于水。
(2)由题意可知,韧皮薄壁细胞的蔗糖转运到SE﹣CC附近的细胞外空间中,需要载体蛋白,且是顺浓度梯度,故方式为协助扩散。
(3)根据胞内H+通过H+泵运输到细胞外空间,在此形成较高的H+浓度可知,H+在膜两侧有浓度差,因此H+泵在膜两侧形成的H+浓度差有助于SU载体将蔗糖从细胞外空间转运进SE﹣CC中,蔗糖进入SE﹣CC中是主动运输;蔗糖从细胞外空间转运进SE﹣CC中是主动运输,使用细胞呼吸抑制剂会减少ATP的产生,降低主动运输速率,因此会降低蔗糖向SE﹣CC中的运输速率。
(4)A、用蔗糖跨膜运输抑制剂处理叶片,叶片吸收14CO2后,放射性蔗糖几乎无法通过细胞膜进入到SE﹣CC,而在SE﹣CC中检测到大量放射性蔗糖,说明蔗糖可直接通过胞间连丝顺利进入SE﹣CC,A正确;
B、将不能通过质膜的荧光物质注入到叶肉细胞,说明荧光物质无法通过细胞膜进入到SE﹣CC,而在SE﹣CC中检测到荧光,说明荧光物质可直接通过胞间连丝顺利进入SE﹣CC,B正确;
C、根据前面的分析可知,将蔗糖从细胞外空间转运进SE﹣CC中需要SU载体的协助,与正常植株相比,SU载体功能缺陷植株的叶肉细胞积累了更多的蔗糖,说明SU是将叶肉细胞中的蔗糖转运进SE﹣CC中的重要载体,不支持上述推测,C错误;
D、叶片吸收14CO2后,放射性蔗糖很快出现在SE﹣CC附近的细胞外空间中,说明叶肉细胞中的蔗糖没有进入SE﹣CC,不支持上述推测,D错误。
故选:AB。
故答案为:
(1)淀粉 蔗糖分子量较小且易溶于水
(2)协助扩散
(3)主动运输 降低 蔗糖从细胞外空间转运进SE﹣CC中是主动运输,使用细胞呼吸抑制剂会减少ATP的产生,降低主动运输速率,因此会降低蔗糖向SE﹣CC中的运输速率
(4)AB
【点评】本题考查物质跨膜运输的相关知识,意在考查考生理解所学知识点和分析题图的能力,难度适中。
20.(2024 青羊区校级模拟)H+﹣K+﹣ATP酶位于胃壁细胞,是质子泵的一种,它通过自身的磷酸化与去磷酸化完成H+/K+跨膜转运,对胃的消化功能具有重要的生理意义。其作用机理如图所示“+”表示促进磷酸化。请据图回答下列问题。
(1)图中M1﹣R、H2﹣R、G﹣R是胃壁细胞膜上的 受体 ,其化学本质为 蛋白质 ,表明细胞膜具有 进行细胞间的信息交流 功能,图中信息表明信号分子和M1﹣R、H2﹣R、G﹣R结合可通过 cAMP 和 Ca2+ 促进磷酸化,从而促进胃酸的分泌。
(2)图中①和②分别代表 K+ 和 H+ ,它们的运输方式为 主动运输 。
(3)胃酸分泌过多是引起胃溃疡主要原因,药物奥美拉唑是一种质子泵抑制剂,能有效减缓胃溃疡症状,用奥美拉唑治疗胃溃疡理由是 奥美拉唑抑制H+﹣K+﹣ATP酶的活性,减少胃壁细胞分泌胃酸 。
【考点】物质跨膜运输的方式及其异同;细胞膜的功能.
【专题】图文信息类简答题;物质跨膜运输.
【答案】(1)受体 蛋白质 进行细胞间的信息交流 cAMP Ca2+
(2)K+ H+ 主动运输
(3)奥美拉唑抑制H+﹣K+﹣ATP酶的活性,减少胃壁细胞分泌胃酸
【分析】1、细胞膜的功能:控制物质进出细胞,进行细胞间的信息交流,将细胞与外界环境分隔开。
2、主动运输:逆浓度梯度,需要能量,需要载体蛋白的协助。
3、据图分析:H+﹣K+﹣ATP酶能将钾离子转运到胃壁细胞内,将氢离子运出胃壁细胞,钙离子、cAMP能促进H+﹣K+﹣ATP酶的磷酸化,促进氢离子和钾离子的转运。
【解答】解:(1)信号分子a、b、c发挥作用,需要与细胞膜上相应受体结合,M1﹣R、H2﹣R、G﹣R是胃壁细胞膜上的受体,其化学本质是蛋白质,图中胃壁细胞上的三种不同受体能与特定的信息分子结合,体现了细胞膜能进行细胞间信息交流的功能,据图可知信号分子与受体结合后可通过cAMP和Ca2+促进磷酸化,从而促进胃酸的分泌。
(2)据图可知,H+﹣K+﹣ATP酶既可以催化ATP水解为主动运输供能,又是转运氢离子和钾离子的载体,其运输方式都是主动运输,由于胃腔中有大量盐酸,氢离子浓度大于胃壁细胞内的氢离子浓度,H+通过主动运输被转运到细胞外,为逆浓度运输,故②代表H+,①代表K+。
(3)氢离子过多的被转运到胃腔中导致胃酸分泌过多,引起胃溃疡。H+通过主动运输被转运到细胞外,药物奥美拉唑可以抑制H+﹣K+﹣ATP酶的活性,使氢离子的主动运输受到抑制,减少胃壁细胞分泌胃酸,达到治疗的目的。
故答案为:
(1)受体 蛋白质 进行细胞间的信息交流 cAMP Ca2+
(2)K+ H+ 主动运输
(3)奥美拉唑抑制H+﹣K+﹣ATP酶的活性,减少胃壁细胞分泌胃酸
【点评】本题考查了物质跨膜运输的相关知识,意在考查考生审题能力,获取信息能力,难度适中。
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