【高考突破方案】专题2 第3讲 细胞的物质输入和输出 -专题训练（含答案）高考生物一轮复习

专题2 细胞的基本结构与物质输入和输出
第3讲 细胞的物质输入和输出
一、单项选择题
1.下列有关人体内物质跨膜运输的叙述，错误的是（　　）
A．葡萄糖进入成熟红细胞需载体蛋白协助
B．垂体细胞分泌生长激素伴随着 ATP 的水解
C．Na＋排出神经细胞需离子通道参与
D．CO2从组织细胞顺浓度梯度进入组织液
【解析】C　Na＋排出神经细胞为主动运输的过程，离子通道参与的是协助扩散，C错误。
2.下列关于通道蛋白的说法，错误的是(　　)
A.一种离子通道蛋白只允许一种离子通过
B.水通道蛋白是镶在细胞膜表面的蛋白质
C.细胞膜上的钠离子通道蛋白与水通道蛋白在空间结构上有差异
D.物质通过通道蛋白的运输属于被动运输，不消耗能量
【解析】B　离子通道蛋白具有特异性，一种离子通道蛋白只允许一种离子通过，A正确；水通道蛋白是一类贯穿于细胞膜磷脂双分子层的蛋白质，B错误；通道蛋白有特异性，离子通道蛋白和水通道蛋白在空间结构上有差异，C正确；物质通过通道蛋白的运输为顺浓度梯度运输，属于被动运输，不消耗能量，D正确。
3.如图是平衡时的渗透装置，二糖不能通过半透膜，在此基础上继续实验。下列判断正确的是（　　）
A．若向漏斗中滴入清水，平衡时m将不变
B．若向漏斗中加入蔗糖分子，则平衡时m不变
C．若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，则平衡时m减小
D．图中的渗透装置达到平衡时，m不变，此时膜两侧的溶液浓度相等
【解析】C　向漏斗内滴入清水，漏斗内溶液浓度降低，平衡时m将减小，A错误；若向漏斗中加入蔗糖分子，漏斗内溶液浓度升高，水分子进入漏斗更多，平衡时m增大，B错误；图中的渗透装置达到平衡时，m不变，此时漏斗内液体浓度大于烧杯内液体的浓度，D错误。
4.甲、乙两种物质均能通过细胞膜，科研人员以人工合成的无蛋白磷脂双分子膜代替细胞膜进行实验，并维持其他条件不变，发现甲物质的运输未受影响，而乙物质的运输被抑制。关于甲、乙两种物质通过细胞膜的方式，推测最合理的是（　　）
A．甲为自由扩散，乙为主动运输
B．甲为协助扩散，乙为主动运输
C．甲为自由扩散，乙为协助扩散
D．甲为自由扩散，乙为协助扩散或主动运输
【解析】D　甲物质的运输方式是自由扩散，不需要转运蛋白，因此用人工合成的无蛋白磷脂双分子膜代替细胞膜，甲的运输不受影响。用人工合成的无蛋白磷脂双分子膜代替细胞膜，细胞膜上没有转运蛋白，乙的运输被抑制，因此乙物质的运输需要转运蛋白，推测为协助扩散或主动运输。D符合题意。
5.下列关于植物细胞质壁分离实验的叙述，错误的是（　　）
A．与白色花瓣相比，采用红色花瓣有利于实验现象的观察
B．用黑藻叶片进行实验时，叶绿体的存在有利于实验现象的观察
C．质壁分离过程中，细胞膜可局部或全部脱离细胞壁
D．优先选择高浓度酒精溶液作为观察植物质壁分离实验的试剂，因为酒精以自由扩散的方式进入细胞
【解析】D　红色花瓣细胞的液泡呈红色，比白色花瓣更便于观察质壁分离现象，A正确；黑藻叶片的叶肉细胞中液泡呈无色，叶绿体的存在使原生质层呈绿色，有利于实验现象的观察，B正确；质壁分离过程中，由于原生质体体积逐渐缩小，会导致细胞膜局部或全部脱离细胞壁，C正确；盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适合作为质壁分离实验的溶液，D错误。
二、不定项选择题
6.将小鼠红细胞放入一定浓度的KNO3溶液中，红细胞体积随时间变化如图，下列有关叙述正确的是（　　）
A．KNO3溶液的起始浓度小于红细胞内液的起始浓度
B．与b点相比，a点对应时刻红细胞内液的渗透压较大
C．ab段失水使红细胞内液的渗透压大于KNO3溶液，从而出现bc段的变化
D．b点对应的时刻，KNO3溶液与红细胞内液的渗透压相等
【解析】D　据图分析，ab段细胞体积变小，说明KNO3溶液的起始渗透压大于红细胞内液的起始渗透压，细胞失水，A错误；ab段细胞体积变小，细胞失水，则b点红细胞内液的渗透压大于a点，B错误；ab段失水，同时NO和K＋以主动运输的方式进入细胞，使得细胞内液的渗透压高于外界溶液，细胞吸水，才出现bc段，C错误。
7.钙泵是一种存在于细胞膜及细胞器膜上的运输Ca2＋的ATP水解酶，其能驱动细胞质中的Ca2＋泵出细胞或泵入细胞内的钙库（内质网等储存Ca2＋的细胞器），以维持细胞质内低浓度Ca2＋的状态。当细胞受到刺激时，Ca2＋又会从细胞外或钙库中借助通道蛋白进入细胞质。下列相关说法错误的是（　　）
A．一氧化碳中毒时钙泵的活性不受影响
B．Ca2＋泵出细胞或泵入内质网腔内的过程属于主动运输
C．Ca2＋从细胞外或钙库中借助通道蛋白进入细胞质的过程属于协助扩散
D．钙泵参与运输Ca2＋的过程属于放能反应
【解析】AD　一氧化碳中毒，则氧气运输速率下降，影响能量供应，则钙泵的活性会降低，A错误；Ca2＋泵出细胞或泵入内质网腔内，需要钙泵，钙泵能运输Ca2＋，而且能将ATP水解提供能量，属于主动运输，B正确；Ca2＋从细胞外或钙库中借助通道蛋白进入细胞质，是从高浓度运输到低浓度，属于协助扩散，C正确；钙泵参与运输Ca2＋的过程需要消耗ATP，属于吸能反应，D错误。
8.铁是人体内必不可少的微量元素，下图表示铁被小肠吸收和转运至细胞内的过程。图中转铁蛋白(Tf)可运载Fe3＋，以Tf Fe3＋结合形式进入血液。Tf Fe3＋与转铁蛋白受体(TfR)结合后进入细胞，并在囊泡的酸性环境中将Fe3＋释放。下列叙述正确的是(　　)
A.Fe2＋顺浓度梯度通过蛋白1通道的过程属于协助扩散
B.Tf与TfR结合后携带Fe3＋进入细胞的过程属于胞吞
C.蛋白2和转铁蛋白(Tf)都是细胞膜上的载体蛋白
D.H＋进入囊泡的过程属于主动运输，需要消耗能量
【解析】ABD 通过题图可知，Fe2＋从小肠小皮细胞进入组织液时，是顺浓度梯度且需要载体，不需要能量，属于协助扩散，A正确；由题图可知细胞膜上的转铁蛋白受体(TfR)具有识别作用，Tf Fe3＋与TfR识别并结合后通过胞吞进入细胞，B正确；转铁蛋白(Tf)是血液中运载Fe3＋的蛋白，不在细胞膜上，C错误；由题图可知H＋进入囊泡是通过质子泵逆浓度梯度进行的，属于主动运输，需要消耗能量，D正确。
三、非选择题
9.高等植物流苏树，叶片呈绿色，研究人员选取长势相同的流苏树幼苗20株，均分为甲、乙两组，甲组放在浓度为40 g·L－1 的KNO3溶液中培养，乙组放在浓度为60 g·L－1的KNO3溶液中培养，其他条件均相同且适宜，如图为不同处理时间流苏树幼苗的鲜重变化情况，请回答下列问题：
（1）流苏树幼苗能够发生渗透作用的条件是具有　　　　　　和　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）流苏树幼苗在不同浓度的KNO3溶液处理下，实验开始时，两组幼苗鲜重均降低，使细胞发生质壁分离的“质”是指　　　　。实验开始时，　　　　　（填“甲组”“乙组”或“甲组和乙组”）根系通过　　　　运输吸收K＋和NO进入液泡，此运输方式体现了液泡膜具有　　　　　性。
（3）继续培养一段时间后，乙组幼苗死亡。根据题意分析乙组幼苗死亡的原因最可能是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
（4）图中2～4 h时，甲组细胞在失去水分的同时还能吸收矿质离子。请选择合适的实验材料，并设计实验证明该观点。
材料如下：甲组幼苗叶片、40 g·L－1的KNO3溶液、清水、载玻片、显微镜、蔗糖溶液。
实验步骤：________________________________________________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
实验现象：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
【答案】（1）原生质层（或半透膜）　原生质层（或半透膜）两侧有浓度差　（2）原生质层　甲组和乙组　主动　选择透过　（3）60 g·L－1的KNO3溶液浓度过大，导致流苏树细胞过度失水死亡　（4）实验步骤：①取一块干净的载玻片，在中央加入1滴40 g·L－1的KNO3溶液；②撕取甲组幼苗叶片外表皮，平展于液滴中，盖上盖玻片，置于显微镜下观察　实验现象：细胞先出现质壁分离，后慢慢发生质壁分离复原
【解析】（1）流苏树幼苗能够发生渗透作用的条件是具有原生质层（或半透膜）和原生质层（或半透膜）两侧有浓度差。（2）流苏树幼苗在不同浓度的KNO3溶液处理下，实验开始时，两组幼苗鲜重均降低，使细胞发生质壁分离的“质”是指原生质层。实验开始时，甲组和乙组幼苗根系通过主动运输吸收K＋和NO进入液泡，此运输方式体现了液泡膜的选择透过性。（3）继续培养一段时间后，乙组幼苗死亡，根据题意分析最可能的原因是60 g·L－1的KNO3溶液浓度过大，导致流苏树细胞过度失水死亡。（4）该实验的目的是验证发生质壁分离的细胞仍然能吸收矿质离子，原理是发生质壁分离的细胞，可以吸收无机盐离子使细胞液渗透压升高，进而使细胞吸水而发生质壁分离复原。因此实验步骤如下：①取一块干净的载玻片，在中央加入1滴40 g·L－1的KNO3溶液；②撕取甲组幼苗叶片外表皮，平展于液滴中，盖上盖玻片，置于显微镜下观察。实验现象：细胞先出现质壁分离，后慢慢发生质壁分离复原。由此证明了细胞吸水和吸收矿质元素离子是两个相对独立的过程。
10.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：
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。
请回答：
（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）据图写出Ca2＋调控植物抗盐胁迫的两条途径：Ⅰ.________________________________________________________________________________________________________________________________________________；
Ⅱ.________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
（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1点即可）。
【答案】（1）协助扩散（易化扩散）　（2）使用ATP抑制剂处理导致ATP合成量减少，排出H＋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（或使用ATP抑制剂处理导致ATP合成量减少，经H＋泵运输到胞外的H＋量减少，由此胞外H＋顺浓度经转运蛋白C流入胞内的量减少，其驱动Na＋经转运蛋白C外流的Na＋量减少）　（3）胞外Ca2＋抑制转运蛋白A转运Na＋进入细胞内　胞外Na＋与受体结合促进胞内H2O2浓度上升，促进转运蛋白B将Ca2＋转运入细胞内，（胞内Ca2＋）促进转运蛋白C将Na＋转运出细胞　（4）增施钙肥（增加土壤外Ca2＋浓度；或通过灌溉稀释土壤盐浓度）
【解析】（1）根据题干及题图可知，在盐胁迫下，盐化土壤中大量Na＋会迅速流入细胞形成胁迫，即顺浓度梯度进行，Na＋进入细胞时需要转运蛋白协助，故其运输方式是协助扩散（易化扩散）。（2）若使用ATP抑制剂处理细胞，ATP抑制剂会导致ATP合成量减少，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（或使用ATP抑制剂处理导致ATP合成量减少，经H＋泵运输到胞外的H＋量减少，由此胞外H＋顺浓度梯度经转运蛋白C流入胞内的量减少，其驱动Na＋经转运蛋白C外流的Na＋量减少）。（3）据图分析可知，Ca2＋调控植物抗盐胁迫有两条途径：Ⅰ是胞外Ca2＋抑制转运蛋白A转运Na＋进入细胞内；Ⅱ是胞外Na＋与受体结合促进胞内H2O2浓度上升，促进转运蛋白B将Ca2＋转运入细胞内，（胞内Ca2＋）促进转运蛋白C将Na＋转运出细胞；Ca2＋通过减少Na＋进入、增加Na＋排出来抵抗盐胁迫。（4）根据图中Ca2＋调控植物抗盐胁迫的机制，农业上促进盐化土壤中耐盐作物增产可采取的措施有：适当增施钙肥（增加土壤外Ca2＋浓度）或通过灌溉稀释土壤盐浓度。