综合拔高练
五年高考练
考点1 细胞的吸水和失水
1.(2022湖北,4)哺乳动物成熟红细胞的细胞膜含有丰富的水通道蛋白,硝酸银(AgNO3)可使水通道蛋白失去活性。下列叙述错误的是( )
A.经AgNO3处理的红细胞在低渗蔗糖溶液中会膨胀
B.经AgNO3处理的红细胞在高渗蔗糖溶液中不会变小
C.未经AgNO3处理的红细胞在低渗蔗糖溶液中会迅速膨胀
D.未经AgNO3处理的红细胞在高渗蔗糖溶液中会迅速变小
2.(2023全国甲,4)探究植物细胞的吸水和失水实验是高中学生常做的实验。某同学用紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料进行实验,探究蔗糖溶液、清水处理外表皮后,外表皮细胞原生质体和液泡的体积及细胞液浓度的变化。图中所提到的原生质体是指植物细胞不包括细胞壁的部分。下列示意图中能够正确表示实验结果的是( )
3.(2022湖南,10)原生质体(细胞除细胞壁以外的部分)表面积大小的变化可作为质壁分离实验的检测指标。用葡萄糖基本培养基和NaCl溶液交替处理某假单孢菌,其原生质体表面积的测定结果如图所示。下列叙述错误的是( )
A.甲组NaCl处理不能引起细胞发生质壁分离,表明细胞中NaCl浓度≥0.3 mol/L
B.乙、丙组NaCl处理皆使细胞质壁分离,处理解除后细胞即可发生质壁分离复原
C.该菌的正常生长和吸水都可导致原生质体表面积增加
D.若将该菌先65 ℃水浴灭活后,再用NaCl溶液处理,原生质体表面积无变化
4.(2022全国甲,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
5.(2021广东,13)保卫细胞吸水膨胀使植物气孔张开。适宜条件下,制作紫鸭跖草叶片下表皮临时装片,观察蔗糖溶液对气孔开闭的影响,如图为操作及观察结果示意图。下列叙述错误的是( )
A.比较保卫细胞细胞液浓度,③处理后>①处理后
B.质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中
C.滴加③后有较多水分子进入保卫细胞
D.推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③
考点2 物质跨膜运输的方式
6.(2023全国甲,1)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
7.(2023山东,2改编)溶酶体膜上的H+载体蛋白和Cl-/H+转运蛋白都能运输H+,溶酶体内H+浓度由H+载体蛋白维持,Cl-/H+转运蛋白在H+浓度梯度驱动下,运出H+的同时把Cl-逆浓度梯度运入溶酶体。Cl-/H+转运蛋白缺失突变体的细胞中,因Cl-转运受阻导致溶酶体内的吞噬物积累,严重时可导致溶酶体破裂。下列说法错误的是( )
A.H+进入溶酶体的方式属于主动运输
B.H+载体蛋白失活可引起溶酶体内的吞噬物积累
C.该突变体的细胞中损伤和衰老的细胞器无法得到及时清除
D.Cl-进入溶酶体不需要消耗能量
8.(不定项)(2023湖南,14)盐碱化是农业生产的主要障碍之一。植物可通过质膜H+泵把Na+排出细胞,也可通过液泡膜H+泵和液泡膜NHX载体把Na+转入液泡内,以维持细胞质基质Na+稳态。下图是NaCl处理模拟盐胁迫,矾酸钠(质膜H+泵的专一抑制剂)和甘氨酸甜菜碱(GB)影响玉米Na+的转运和相关载体活性的结果。下列叙述正确的是( )
A.溶质的跨膜转运都会引起细胞膜两侧渗透压的变化
B.GB可能通过调控质膜H+泵活性增强Na+外排,从而减少细胞内Na+的积累
C.GB引起盐胁迫下液泡中Na+浓度的显著变化,与液泡膜H+泵活性有关
D.盐胁迫下细胞质基质Na+排出细胞或转入液泡都能增强植物的耐盐性
9.(2022山东,3)N和N是植物利用的主要无机氮源,N的吸收由根细胞膜两侧的电位差驱动,N的吸收由H+浓度梯度驱动,相关转运机制如图。铵肥施用过多时,细胞内N的浓度增加和细胞外酸化等因素引起植物生长受到严重抑制的现象称为铵毒。下列说法正确的是( )
A.N通过AMTs进入细胞消耗的能量直接来自ATP
B.N通过SLAH3转运到细胞外的方式属于被动运输
C.铵毒发生后,增加细胞外的N会加重铵毒
D.载体蛋白NRT1.1转运N和H+的速度与二者在膜外的浓度呈正相关
考点3 物质跨膜运输的影响因素
10.(2022全国乙,29)农业生产中,农作物生长所需的氮素可以N的形式由根系从土壤中吸收。一定时间内作物甲和作物乙的根细胞吸收N的速率与O2浓度的关系如图所示。回答下列问题。
(1)由图可判断N进入根细胞的运输方式是主动运输,判断的依据是 。
(2)O2浓度大于a时作物乙吸收N速率不再增加,推测其原因是 。
(3)作物甲和作物乙各自在N最大吸收速率时,作物甲根细胞的呼吸速率大于作物乙,判断的依据是 。
(4)据图可知,在农业生产中,为促进农作物根对N的吸收利用,可以采取的措施是 (答出1点即可)。
高考模拟练
应用实践
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.实验结果说明叶片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,可能会造成较大实验误差
2.如图是在不同浓度溶液中成熟植物细胞的细胞液浓度随时间变化而变化的曲线。下列关于甲、乙、丙、丁四图的叙述正确的是( )
A.图甲中A~B时间内植物细胞逐渐发生质壁分离,c点时细胞液浓度等于外界溶液的浓度
B.图乙中b点之后细胞液浓度下降速度减慢的原因可能是细胞壁的限制
C.图丙中A~B时间内细胞液浓度大于外界溶液浓度
D.图丁可表示植物细胞质壁分离自动复原的过程,c点后水分子开始进入细胞
3.在人体中,胆固醇可与载脂蛋白结合成低密度脂蛋白(LDL)进入血液,然后被运送到全身各处细胞。已知细胞摄取LDL有两种途径:一是LDL与细胞膜上的特异性受体结合后被胞吞,之后受体重新回到细胞膜上;二是LDL随机被胞吞(不需要与受体结合)。如图为体外培养的正常细胞和高胆固醇血症患者的细胞对LDL的摄取速率示意图。下列说法错误的是( )
A.胆固醇胞吞进入细胞时需要消耗能量
B.正常细胞吸收LDL的速率在35 μg/mL时出现拐点,可推测正常细胞有途径一和途径二两种摄取LDL的方式
C.高胆固醇血症患者可能通过途径二吸收LDL
D.破坏LDL受体后,高胆固醇血症患者摄取LDL的相对速率会受影响
4.(多选题)藜麦是一种耐盐能力很强的植物。为研究藜麦的耐盐机制,科学家发现了藜麦中Na+和H+的转运机理,如图所示。下列关于藜麦耐盐机制的叙述,正确的是( )
注:SOS1、NSCC、NHX均为藜麦细胞膜上的转运蛋白。
A.转运蛋白SOS1可承担主动运输的功能
B.藜麦液泡能储存部分Na+以降低盐胁迫对自身的伤害
C.若适当降低表皮细胞外的pH,则表皮细胞排出Na+的能力会降低
D.在盐碱地上大面积种植藜麦等耐盐植物,能减缓土壤盐碱化程度
5.在许多植物中,花的开放对于成功受粉至关重要,部分植物的花能够反复开合,主要是相关细胞膨压,即原生质体对细胞壁的压力变化引起的。龙胆花在处于低温(16 ℃)下30 min内发生闭合,而在转移至正常生长温度(22 ℃)、光照条件下30 min内重新开放,这与花冠近轴表皮细胞膨压变化有关,水通道蛋白在该过程中发挥了重要作用,其相关机理如下图所示。
(1)水分子进出龙胆花冠近轴表皮细胞的运输方式有 。
(2)龙胆花由低温转移至正常温度、光照条件下重新开放过程中,花冠近轴表皮细胞膨压逐渐 ,该过程可以体现出细胞膜的特点是 。
(3)据图分析,蛋白激酶GsCPK16使水通道蛋白磷酸化 (填“会”或“不会”)引起水通道蛋白构象的改变,龙胆花由低温转移至正常温度、光照条件下重新开放的机理是
,推测在常温、黑暗条件下,龙胆花开放速度会 。
迁移创新
6.人体甲状腺激素(T3、T4)是含碘的酪氨酸衍生物。如图是甲状腺激素合成和分泌的主要过程(a~d代表生理过程):甲状腺内的滤泡细胞利用从血液中吸收的氨基酸和I-(细胞内I-浓度比血液中高20~25倍),首先合成甲状腺球蛋白并分泌到滤泡腔中,然后经碘化后储存。当机体需要甲状腺激素时,滤泡细胞会回收碘化甲状腺球蛋白,并水解产生T3和T4,释放到血液中。
(1)Na+-I-转运体和钠钾泵都可以同时参与运输两种物质,从被运输物质浓度梯度方面考虑,二者的区别是
。
(2)若要探究甲状腺球蛋白的合成路径,可用3H标记的酪氨酸培养甲状腺滤泡细胞,通过检测放射性来观察,如果将3H替换成18O是否可行,请说明理由 。
(3)甲状腺激素以碘化甲状腺球蛋白形式储存在滤泡腔内,可供人体利用50~120天。当机体需要甲状腺激素时,滤泡细胞通过d过程回收碘化甲状腺球蛋白的方式是 ,完成d过程需要细胞膜上
(填“载体”或“受体”)参与。
(4)临床上治疗甲状腺功能亢进病人时,常用丙硫氧嘧啶抑制c过程,但发现药物起效较慢,试解释可能的原因是 。
答案与分层梯度式解析
综合拔高练
五年高考练
1.B 2.C 3.A 4.C 5.A 6.B 7.D 8.BD
9.B
1.B AgNO3处理红细胞→水通道蛋白失去活性→水分子的协助扩散受到抑制,自由扩散不受影响→水分子进出细胞的速率减慢。经AgNO3处理的红细胞在低渗蔗糖溶液中会吸水膨胀,但速度减慢;在高渗蔗糖溶液中会失水变小,但速度减慢,B错误。
2.C 用30%蔗糖溶液处理之后,细胞失水,原生质体和液泡的体积都会减小,细胞液浓度增大;再用清水处理,细胞吸水,原生质体和液泡体积会增大,细胞液浓度减小,A、B错误;实验所用蔗糖溶液浓度逐渐增大,当蔗糖溶液浓度大于细胞液浓度之后,细胞失水,原生质体和液泡的体积减小,细胞液浓度增大,C正确,D错误。
3.A 甲组中随着培养时间延长,与0时相比,原生质体表面积逐渐增大,说明甲组细胞吸水,未发生质壁分离,细胞液浓度>0.3 mol/L,由于细胞液中不只含有NaCl,所以无法判断细胞中NaCl浓度大小,A错误。乙、丙组用NaCl溶液处理后,原生质体表面积都小于前一阶段和后一阶段葡萄糖处理后的原生质体表面积,说明每次NaCl溶液处理后细胞均发生了质壁分离,且处理解除后细胞即可发生质壁分离复原,B正确。该菌正常生长时细胞由小变大,该菌吸水膨胀,都会导致原生质体表面积增加,C正确。该菌65 ℃水浴灭活后,菌体细胞膜失去选择透过性,再用NaCl溶液处理,原生质体表面积不会发生变化,D正确。
4.C 根据三种细胞状态分析细胞液浓度与外界蔗糖溶液浓度的关系:
细胞a 细胞b 细胞c
细胞变化 未发生变化 体积增大 质壁分离
生理状态 渗透平衡 吸水 失水
水分交换前细胞液浓度与蔗糖溶液浓度关系 细胞液浓度=蔗糖溶液浓度 细胞液浓度>蔗糖溶液浓度 细胞液浓度<蔗糖溶液浓度
由于细胞a、b、c分别放入三个装有相同浓度蔗糖溶液的试管中,根据表格可知水分交换前,细胞液浓度与蔗糖溶液浓度的关系:细胞b>蔗糖溶液=细胞a>细胞c,A、B合理。水分交换达到平衡时,细胞c的细胞液浓度=外界蔗糖溶液浓度;由于细胞c失水导致水分交换平衡时外界蔗糖溶液浓度<水分交换前蔗糖溶液浓度=细胞a的细胞液浓度,所以水分交换平衡时,细胞c的细胞液浓度<细胞a的细胞液浓度,C不合理,D合理。
5.A 分析题图可知,A错误。
6.B 乙醇是脂溶性有机物,通过自由扩散方式进入细胞,A错误;血浆中的K+进入红细胞的方式是主动运输,需要载体蛋白,并消耗ATP,B正确;抗体为分泌蛋白,分泌过程需要消耗能量,C错误;葡萄糖进入小肠上皮细胞的方式为主动运输,进入哺乳动物成熟红细胞的方式为协助扩散,D错误。
7.D 分析题干信息,如下图所示:
注:离子数量的多少表示膜内外离子的浓度大小。
Cl-/H+转运蛋白在H+浓度梯度驱动下,运出H+的同时把Cl-逆浓度梯度(主动运输,消耗能量)运入溶酶体,说明溶酶体内的H+浓度高于溶酶体外,因此H+进入溶酶体为逆浓度梯度运输,方式属于主动运输,需要消耗能量,A正确,D错误。溶酶体内H+浓度由H+载体蛋白维持,若载体蛋白失活,溶酶体内的H+浓度不能维持,会使Cl-/H+转运蛋白运输Cl-的过程受阻,导致溶酶体内的吞噬物积累,B正确。Cl-/H+转运蛋白缺失突变体的细胞中,Cl-转运受阻,溶酶体内的吞噬物(损伤和衰老的细胞器)积累,无法得到及时清除,C正确。
8.BD 正常活细胞不断进行溶质的跨膜转运,但细胞内渗透压基本保持不变,A错误。将题干文字信息转化如下图,盐胁迫下细胞质基质Na+排出细胞或转入液泡都能增强植物的耐盐性,D正确。
对题图信息分析如下:
9.B 分析图中物质运输情况:
载体蛋白NRT1.1转运N属于主动运输,主动运输的速度与膜外N的浓度不呈正相关;载体蛋白NRT1.1转运H+属于协助扩散,该运输速度在一定范围内与膜外H+浓度呈正相关,D错误。
10.答案 (1)主动运输需要呼吸作用提供能量,在氧浓度小于a时,N吸收速率与氧浓度呈正相关,氧是有氧呼吸产生能量的必需条件,说明细胞吸收N需要有氧呼吸提供能量 (2)主动运输需要载体和能量,O2浓度大于a时能量充足,而吸收速率不再增加,说明载体达到饱和 (3)甲的N最大吸收速率大于乙,需要的能量多,消耗的氧多 (4)适时松土
解析 (3)分析曲线图,当作物甲和作物乙的根细胞均达到最大的N吸收速率时,甲的N最大吸收速率大于乙,且对应的O2浓度大于乙,说明甲需要能量多,消耗O2多,甲根细胞的呼吸速率大于作物乙。(4)在农业生产中,为了促进根细胞对矿质元素的吸收,需要适时松土,增加土壤中的含氧量,促进根细胞的有氧呼吸,为主动运输吸收矿质元素提供能量。
教材溯源 几种跨膜运输方式的比较
自由扩散 协助扩散 主动运输 胞吞 胞吐
运输 方向 高浓度→低浓度 低浓度→高浓度 胞外→胞内 胞内→胞外
能量 不消耗能量 消耗能量
跨膜 方式 直接穿过磷脂双分子层、不需要转运蛋白 需要转运蛋白(通道蛋白或载体蛋白) 需要载体蛋白 依赖膜的流动性,需要膜蛋白(不是转运蛋白)
影响 因素 被转运物质的膜两侧浓度差、温度 被转运物质的膜两侧浓度差、转运蛋白、温度 载体蛋白、能量、温度 能量、温度
实例 脂溶性分子、H2O、O2、CO2等 人体成熟红细胞吸收葡萄糖等 多数离子等 生物大分子、颗粒物等
高考模拟练
1.C 2.B 3.D 4.ABD
1.C 甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍,即等质量的甲和乙,甲分子数约为乙分子数的1/2,则题述甲糖溶液和乙糖溶液物质的量浓度的大小关系为:甲糖溶液<乙糖溶液。据此分析选项如下:
现象及分析 物质的量 浓度大小 选项分析
甲糖溶液浓度升高→甲糖溶液中水分减少→叶片细胞吸水 甲糖溶液<叶片细胞液 A正确
若乙糖溶液浓度降低→乙糖溶液中水分增加→叶片细胞失水 甲糖溶液<叶片细胞液<乙糖溶液 乙组叶细胞失水,细胞液浓度增加,细胞吸水能力增大,B正确
若乙糖溶液浓度增加→乙糖溶液中水分减少→叶片细胞吸水 甲糖溶液<乙糖溶液<叶片细胞液 叶细胞的净吸水量乙组<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KNO3,D正确。
2.B 图甲中A~B时间内细胞液浓度逐渐变小,说明细胞吸水,不会发生质壁分离,A错误;细胞壁的伸缩性较小,图乙中b点之后植物细胞吸水速率减慢使细胞液浓度下降速度放缓,可能是因为细胞壁的限制,B正确;图丙中A~B时间内细胞液浓度逐渐变大,说明细胞失水,细胞液浓度小于外界溶液浓度,C错误;图丁中细胞液浓度先增大后减小,可表示细胞发生质壁分离后又自动复原的过程,该过程中始终有水分子进出细胞,D错误。
3.D 由题图曲线可知,正常细胞吸收LDL的相对速率在35 μg/mL时出现拐点,可推测正常细胞膜上LDL受体数量有限,通过途径一和途径二摄取LDL;高胆固醇血症患者细胞摄取LDL的相对速率在实验浓度范围内不存在拐点,故推测高胆固醇血症患者细胞摄取LDL与细胞膜上的受体无关,即高胆固醇血症患者可能通过途径二吸收LDL,B、C正确。由以上分析可知,高胆固醇血症患者细胞摄取LDL与细胞膜上的受体无关,则破坏LDL受体后,高胆固醇血症患者摄取LDL的相对速率不会受影响,D错误。
4.ABD 据图可知,表皮细胞中Na+运出细胞依靠H+顺浓度梯度运输的势能,运输方式是逆浓度梯度的主动运输,则转运蛋白SOS1可承担主动运输的功能,A正确;若适当降低表皮细胞外的pH,则表皮细胞内外的H+浓度梯度增大,有利于SOS1排出Na+,C错误;藜麦液泡膜上的NHX可将部分Na+运入液泡,储存部分Na+以降低盐胁迫对自身的伤害,B正确;藜麦的表皮细胞的液泡中可储存Na+,在盐碱地上大面积种植藜麦等耐盐植物,能减缓土壤盐碱化程度,D正确。
5.答案 (1)自由扩散和协助扩散 (2)增大 具有流动性和选择透过性 (3)会 一方面温度升高促使囊泡上的水通道蛋白去磷酸化后转移至细胞膜,另一方面光照促进Ca2+运输至细胞内,激活蛋白激酶GsCPK16,使细胞膜上的水通道蛋白磷酸化,运输水的活性增强 变慢
解析 龙胆花在正常温度下,囊泡上的水通道蛋白去磷酸化后转移至细胞膜;龙胆花在光照条件下,Ca2+运输至细胞内,激活蛋白激酶GsCPK16,使细胞膜上的水通道蛋白磷酸化,促进水分子通过协助扩散进入花冠近轴表皮细胞中,同时水分子也可通过自由扩散进入花冠近轴表皮细胞中,导致花冠近轴表皮细胞膨压逐渐增大,引起龙胆花重新开放。该过程可以体现出细胞膜具有流动性和选择透过性的特点。磷酸化会造成蛋白质空间构象发生改变。如果仅在常温条件下(无光刺激),细胞膜上的水通道蛋白不发生磷酸化,龙胆花开放速度会变慢。
6.答案 (1)Na+-I-转运体运输的两种物质中,一种是顺浓度梯度、一种是逆浓度梯度;钠钾泵运输的两种物质都是逆浓度梯度 (2)不可行,18O是稳定同位素,不具有放射性 (3)胞吞 受体 (4)滤泡腔内储存的碘化甲状腺球蛋白可供人体利用50~120天
解析 (1)细胞膜上Na+-I-转运体为载体蛋白,I-依靠这一转运体进入细胞的方式为逆浓度梯度进行的主动运输(题干信息:滤泡细胞内I-浓度比血液中高20~25倍),其中Na+内流(顺浓度梯度)为I-的运输供能。而钠钾泵运输的两种物质都是逆浓度梯度进行的(Na+外流、K+内流)。(2)用3H标记的酪氨酸培养甲状腺滤泡细胞来探究甲状腺球蛋白的合成路径,是利用3H的放射性;18O是稳定同位素,不具有放射性。(3)完成d(胞吞)过程需要细胞膜上受体参与识别,完成该过程依赖于生物膜的流动性。
20题型整合练 物质跨膜运输的综合判断与分析
1.下图表示细胞膜结构及物质跨膜运输。下列叙述正确的是( )
图1
图2
A.甘油和脂肪酸以图1中的a途径通过细胞膜进入细胞
B.图2中Na+的两次跨膜运输方式相同
C.葡萄糖进入小肠绒毛上皮细胞可用图1中的c表示
D.图1中③及大多①②④能运动,体现了细胞膜的结构特性
2.氮元素是植物生长发育必不可少的营养元素。NRT1.1(硝酸盐转运蛋白)会根据外界环境的硝酸盐浓度,通过位点的磷酸化和去磷酸化在高亲和力和低亲和力之间切换,来完成氮元素的吸收,保证植物细胞对氮元素的需求,如图表示硝态氮的转运过程。下列相关叙述正确的是( )
A.图示中,细胞外的硝态氮进入细胞的方式为协助扩散
B.改变细胞质的pH不会影响高亲和力下的硝态氮转运
C.NRT1.1只能特异性运输硝态氮
D.在磷酸化和去磷酸化过程中转运蛋白的构象会发生变化
3.高等植物的筛管细胞在发育过程中会失去细胞核和核糖体,但其仍可存活好几年,原因是其侧面的伴胞细胞(完整细胞)能进行光合作用“养活”筛管细胞。下图为伴胞细胞光合作用同化物蔗糖在不同细胞间运输、胞间连丝转化过程示意图,下列说法正确的是( )
A.单糖逆浓度梯度转运至薄壁细胞
B.蔗糖的水解有利于蔗糖顺浓度梯度运输
C.图中蔗糖的运输是通过胞间连丝进行自由扩散实现的
D.蔗糖可通过单糖转运载体转运至薄壁细胞
4.土壤盐化是目前的主要环境问题之一。在盐化土壤中,大量Na+会不需能量迅速流入细胞,形成胁迫,影响植物正常生长。耐盐植物可通过Ca2+介导的离子跨膜运输,减少Na+在细胞内的积累,从而提高抗盐胁迫的能力,其主要机制如图。请回答下列问题。
注:H+泵可将胞内H+排到胞外,形成膜内外H+浓度梯度。膜外H+顺浓度梯度经转运蛋白C流入胞内的同时,可驱动转运蛋白C将Na+排到胞外。
(1)在盐胁迫下,Na+进入细胞的运输方式是 。
(2)若使用ATP抑制剂处理细胞,Na+的排出量会明显减少,其原因是 。
(3)据图分析,在高盐胁迫下,耐盐植物的根细胞会借助Ca2+调节相关离子转运蛋白的功能:一方面,胞外Ca2+直接 ,减少Na+进入细胞;另一方面,胞外Ca2+促进转运蛋白B将Ca2+转运进细胞,以及通过 ,间接促进转运蛋白B将Ca2+转运进细胞,从而促进转运蛋白C将Na+排到胞外,降低细胞内Na+浓度。
(4)根据植物抗盐胁迫的机制,提出农业上促进盐化土壤中耐盐作物增产的措施: (答出一点即可)。
5.(教材习题改编)柽柳是强耐盐植物,其叶子和嫩枝可以将植物体内的无机盐排出。如图所示,以其根细胞为材料发现主动运输的两种能量来源:依靠ATP驱动泵直接提供能量、依靠协同转运蛋白间接供能。
(1)一种载体蛋白往往只适合转运特定的物质,因此细胞膜上载体蛋白的种类和数量,或转运蛋白空间结构的变化,对许多物质的跨膜运输起着决定性作用,这也是细胞膜具有 性的结构基础。
(2)从图中可知,主动运输的特点有 。
(3)物质b向细胞内运输所需的能量不直接来源于ATP,而是直接来源于物质c由高浓度向低浓度的运输,请分析依靠协同转运蛋白的运输为什么称为“间接供能” 。
(4)为探究柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是主动运输还是被动运输,设计了如下实验。
①完善实验步骤:
a.将生长发育基本相同的柽柳幼苗随机分为甲、乙、丙三组,分别放入适宜浓度的含有Ca2+、K+等的完全培养液中进行培养。
b.甲组给予正常的呼吸条件,乙组培养液中加入适量的X转运蛋白抑制剂,丙组 。
c.一段时间后测定 ,计算植株根系对Ca2+、K+的吸收速率。
②支持柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是主动运输的结果为 。实验结果表明每组中,柽柳幼苗对Ca2+、K+的吸收速率都有明显差异,最可能的原因是 。
答案与分层梯度式解析
题型整合练 物质跨膜运输的综合判断与分析
1.D
图1 ①糖蛋白(位于细胞膜的外表面),②④蛋白质,③磷脂双分子层;a协助扩散,b、d自由扩散,c主动运输
图2 Na+ 进细胞(高浓度→低浓度,转运蛋白)→协助扩散; 出细胞(低浓度→高浓度,消耗能量)→主动运输,B错误
葡萄 糖 进细胞(低浓度→高浓度)→主动运输; 出细胞(高浓度→低浓度,转运蛋白)→协助扩散
甘油和脂肪酸是脂溶性物质,以自由扩散方式通过细胞膜,A错误。c表示物质通过主动运输出细胞,葡萄糖进入小肠绒毛上皮细胞不可用c表示,C错误。图1中③及大多①②④能运动,体现了细胞膜的结构特性(流动性),D正确。
2.D
转运蛋白在磷酸化和去磷酸化的过程中构象会发生变化,以便转运物质,D正确;硝态氮进入细胞需要NRT1.1(转运蛋白)协助,消耗H+提供的电化学势能(H+胞外浓度高、胞内浓度低),为主动运输,A错误。
3.B 分析题图:
4.答案 (1)协助扩散 (2)使用ATP抑制剂处理细胞导致H+排出量减少,膜内外H+浓度梯度降低,使得转运蛋白C排出Na+量减少 (3)抑制转运蛋白A 胞外Na+与受体结合,促进胞内H2O2浓度上升 (4)合理增施钙肥
解析 (1)根据题干及图可知,在盐化土壤中(盐胁迫下),大量Na+会不需能量迅速流入细胞,但需要转运蛋白A协助,运输方式是协助扩散。(2)结合题图和备注信息“膜外H+顺浓度梯度经转运蛋白C流入胞内的同时,可驱动转运蛋白C将Na+排到胞外”可知,胞内H+转运至胞外需要H+泵,消耗ATP。使用ATP抑制剂处理细胞会导致H+的排出量减少,则胞外H+顺浓度梯度经转运蛋白C流入胞内的量减少,其驱动转运蛋白C排出Na+的量减少。(3)据图分析可知,胞外Ca2+可通过抑制转运蛋白A来减少Na+进入细胞;胞外Na+与受体结合促进胞内H2O2增多,可促进转运蛋白B将Ca2+转运进细胞,胞内Ca2+增多促进转运蛋白C将Na+转运出细胞。综上分析可知,胞外Ca2+通过减少Na+进入、增加Na+排出,降低细胞内Na+浓度,抵抗盐胁迫。
5.答案 (1)选择透过 (2)需要载体蛋白的协助、需要消耗能量 (3)物质c维持细胞内的高浓度需要消耗细胞代谢所产生的能量 (4)①培养液中加入等量的呼吸抑制剂 各组培养液中Ca2+、K+的浓度 ②甲组柽柳幼苗对Ca2+、K+的吸收速率高于乙、丙组,乙、丙组之间无明显差异 细胞膜上运输Ca2+、K+的转运蛋白的数量不同
解析 (3)
(4)根据实验目的“探究柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是主动运输还是被动运输”(主动运输需要载体蛋白和能量),得出该实验的自变量为载体蛋白的有无、能量的供应情况,分析实验思路如下表:
组别 甲 乙 丙
自变量 正常条件 加入X转运蛋白抑制剂 加入呼吸抑制剂
因变量 培养液中Ca2+、K+的浓度(计算植株根系对Ca2+、K+的吸收速率)
预期结果 物质运输正常进行 抑制主动运输和协助扩散 抑制主动运输
实验分析 甲、乙对照,探究柽柳对无机盐的吸收是否需要转运蛋白;甲、丙对照,探究柽柳对无机盐的吸收是否需要能量
8本章复习提升
易混易错练
易错点1 细胞吸水和失水的原理
1.图甲是某动物细胞长时间处在不同浓度的NaCl溶液中,体积(v)与初始体积(v0)之比的变化曲线;图乙是某植物细胞在一定量的250 mmol·L-1的KNO3溶液中细胞失水量的变化情况。下列分析正确的是( )
A.从图甲可见细胞内的NaCl的浓度是150 mmol·L-1
B.图乙中A点细胞失水量最大,此时细胞的体积最小,细胞吸水能力也最弱
C.图乙中B点细胞中液泡体积和细胞液浓度均与O点时相同
D.若该动物细胞长时间处在300 mmol·L-1的NaCl溶液中,可能会因失水过多而死亡
2.小液流法是测定植物组织细胞液浓度的一种实验方法,其原理是把高浓度溶液中的一小液滴放入低溶度溶液中时,液滴下沉;反之则上升。甲与乙两组试管相同且分别编号为1~6号,编号相同的试管中加入相同浓度的蔗糖溶液。在甲试管中放入待测植物材料一段时间后,从中取小液滴滴入编号相同的相应乙试管中(如图所示),结果如表所示(注:甲试管内加入适量的甲烯蓝,甲烯蓝可使蔗糖溶液变蓝,忽略甲烯蓝对蔗糖浓度的影响)。下列相关叙述正确的是 ( )
乙组试管编号 1 2 3 4 5 6
1 mol/L的蔗糖 溶液(mL) 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
蒸馏水(mL) 9.5 9.0 8.5 8.0 7.5 7.0
蓝色小液滴 升降情况 下降 下降 下降 上升 上升 上升
A.据表格分析,待测植物材料的细胞液浓度介于1.5~2.0 mol/L的蔗糖溶液之间
B.假设上述实验中蓝色液滴均下降,则需适当调高试管中溶液浓度
C.上述实验也可以用等浓度硝酸钾溶液代替蔗糖溶液
D.蓝色小液滴在1~3号试管中均下降,下降速度最快的是3号试管中的
易错点2 不能正确理解和应用细胞的质壁分离与复原
3.将已发生质壁分离的某植物细胞置于较低浓度的甲物质溶液中,细胞吸水直到发生质壁分离复原。下列叙述错误的是( )
A.该植物细胞是具有液泡的活细胞
B.质壁分离复原后,水分子仍可通过被动运输进出细胞
C.在此过程中,细胞的吸水能力逐渐增强
D.发生质壁分离复原后,细胞液浓度可能高于外界溶液浓度
4.用2 mol/L的乙二醇溶液和2 mol/L的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞,观察细胞的质壁分离现象,得到其原生质体体积变化情况如下图所示。下列解释不合理的是( )
A.ab段细胞发生质壁分离后自动复原,原因是乙二醇分子可扩散进入细胞
B.ac段下降的原因是水从原生质体渗出
C.cd段细胞液浓度基本与外界溶液浓度相等,细胞壁和原生质层之间充满了蔗糖溶液
D.上述实验材料取自植物根尖分生区,原因是该处细胞代谢旺盛
易错点3 不能正确判断物质跨膜运输的方式
5.图为小肠绒毛上皮细胞吸收和排出部分物质的过程示意图,下列相关叙述错误的是( )
A.果糖进入小肠上皮细胞的方式是协助扩散
B.葡萄糖通过协助扩散进出小肠上皮细胞
C.Na+运出小肠上皮细胞的方式是主动运输
D.ATP的含量影响葡萄糖进入小肠上皮细胞
6.将水稻、番茄幼苗分别放在含Mg2+、Ca2+和Si的培养液中,一段时间后,发现番茄培养液中Mg2+、Ca2+浓度下降,而水稻培养液中Mg2+、Ca2+浓度升高,下列叙述正确的是( )
A.水稻培养液中Mg2+、Ca2+浓度升高,是水稻细胞外排离子的结果
B.植物根成熟区细胞吸收矿质元素离子主要依靠渗透作用
C.番茄对Mg2+、Ca2+需要量较大,而对Si需要量较小
D.此实验说明植物根细胞对离子的吸收差异取决于培养液中离子的浓度
易错点4 物质跨膜运输的影响因素
7.比较生物膜和人工膜(双层磷脂)对多种物质的通透性,结果如图,据此不能得出的推论是( )
A.离子以协助扩散方式通过人工膜
B.生物膜上存在着特殊的输送水分子的通道
C.生物膜对K+、Na+、Cl-的透过具有选择性
D.分子的大小影响其通过人工膜的扩散速率
答案与分层梯度式解析
本章复习提升
易混易错练
1.D 2.B 3.C 4.D 5.B 6.C 7.A
1.D 分析图甲:
150 mmol·L-1NaCl溶液中,v/v0=1,即该溶液浓度=细胞质浓度,但由于细胞质中还有其他离子,故不能说明细胞内的NaCl的浓度是150 mmol·L-1,A错误。若该动物细胞长时间处在300 mmol·L-1的NaCl溶液中(失水状态),可能会因失水过多而死亡,D正确。图乙中A点细胞失水量最大,细胞体积最小,细胞液浓度最大,细胞吸水能力最强,B错误。由图乙可知,植物在KNO3溶液中可发生质壁分离后自动复原,KNO3溶液中的K+和N可被吸收进入细胞,则B点时细胞液浓度比初始浓度(O点时)大,C错误。
2.B 本实验的实验原理:甲试管溶液浓度<细胞液浓度→细胞吸水→甲试管溶液浓度升高(此时甲试管溶液浓度>乙试管溶液浓度)→取甲中小液滴滴入乙试管→蓝色小液滴下降;反之,蓝色小液滴上升。根据实验原理可知,蓝色小液滴下降,说明植物细胞吸水,即试管中溶液浓度均低于细胞液浓度,则需适当调高试管中溶液浓度,B正确。K+和N可进入植物细胞,无法用KNO3测定细胞液浓度,C错误。蓝色小液滴在1~3号试管中均下降,即细胞都吸水,试管中溶液浓度越低,细胞吸水越多,小液滴的浓度越高,小液滴下降速度越快,即下降最快的是1号试管中的,D错误。1~6号试管中蔗糖溶液的浓度逐渐升高,1~3号试管中小液滴下降,4~5号试管中小液滴上升,而每个试管中均放入了蔗糖溶液和蒸馏水,则植物材料的细胞液浓度介于0.15~0.2 mol·L-1的蔗糖溶液之间,A错误。
3.C 死细胞的原生质层失去选择透过性,能发生质壁分离及复原的细胞是具有液泡的活细胞,A正确;质壁分离复原后,水分子仍可通过被动运输(自由扩散、协助扩散)进出细胞,达到渗透平衡后,水分子进出量相等,B正确;质壁分离复原时,植物细胞不断吸水使细胞液浓度变小,细胞的吸水能力逐渐减弱,C错误;质壁分离复原后,有细胞壁阻挡原生质体继续扩大,故细胞液浓度可能高于外界溶液浓度,D正确。
4.D 植物根尖分生区细胞不具有大液泡,不能作为观察质壁分离和复原的材料,D错误。
对题图ab段进行分析:
对题图ac段进行分析:原生质体体积减小→细胞失水,B正确。对题图cd段进行分析:原生质体体积基本不变→达到渗透平衡(细胞已发生质壁分离)→细胞液浓度与外界溶液浓度基本相等,细胞壁和原生质层之间充满了外界溶液(蔗糖溶液),C正确。
易错分析 (1)应选用具有大液泡的活的成熟植物细胞进行质壁分离和复原实验。
(2)质壁分离后达到平衡状态时,细胞液浓度基本等于外界溶液浓度;复原过程中,受细胞壁限制,细胞吸水速度在后期减慢,最终原生质层不再变化并不意味着细胞内外不存在浓度差。
(3)相同细胞置于不同浓度的某种溶液中时,浓度差越大渗透速率越快。
(4)原生质体体积的变化主要是水分子进出造成的。若溶液的溶质可进入细胞,则植物细胞处于较高浓度该种溶液中(细胞保持活性),可发生质壁分离和自动复原现象。
5.B 分析题图,如下所示:
6.C 培养液中某离子浓度<初始浓度→植物吸收该离子的速度>吸收水的速度;培养液中某离子浓度>初始浓度→植物吸收该离子的速度<吸收水的速度,而不是植物外排该离子。水稻培养液中Mg2+、Ca2+浓度升高,是水稻吸收Mg2+、Ca2+的速度小于吸收水的速度的结果,A错误。植物根成熟区细胞吸收矿质元素离子的方式为主动运输,B错误。水稻和番茄对Mg2+、Ca2+、Si的吸收方式都是主动运输,其吸收差异取决于根细胞膜上运输相应离子的载体数量与细胞呼吸产生的能量,D错误。
7.A 协助扩散需要转运蛋白协助,人工膜没有蛋白质,说明离子通过人工膜的方式不属于协助扩散,A符合题意;根据题图可知,生物膜对H2O的通透性大于人工膜,说明生物膜上存在着协助H2O通过的物质,如特殊的输送水分子的通道,B不符合题意;生物膜对K+、Na+、Cl-的通透性不同,说明生物膜对K+、Na+、Cl-的透过具有选择性,C不符合题意;图中人工膜对不同分子的通透性不同,可见分子的大小影响其通过人工膜的速率,D不符合题意。
归纳总结 跨膜运输速率的主要影响因素
(1)自由扩散:膜两侧物质浓度差。
(2)协助扩散:膜上的转运蛋白(种类、数量)和膜两侧物质浓度差。
(3)主动运输:膜上的载体蛋白(种类、数量)和能量供应。
(4)胞吞和胞吐:能量供应。
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