資源簡介

必修一　第二單元　細胞的基本結構與物質交換
第4講　物質進出細胞的方式
一、選擇題(每小題給出的四個選項中只有一個符合題目要求)
1．(2020·河北衡水中學二調)某同學擬選擇一種半透性的膜材料，用于自制滲透計。他采用如圖1所示的裝置(示意圖)，對收集到的四種材料甲、乙、丙和丁進行實驗，得到了倒置漏斗中的液面高度隨時間變化的曲線(如圖2)。據圖分析，該同學應選擇的膜材料是(　A　)
A．甲
B．乙
C．丙
D．丁
[解析]　圖1是滲透裝置，構成滲透作用的條件：有半透膜，半透膜兩側有濃度差，所以圖中的膜允許水分子透過，不允許糖分子透過，最終導致漏斗中液面升高。
2．(2021·山東泰安模擬)如圖A為兩個滲透裝置，溶液a、b為不同濃度的同種溶液，且a溶液濃度A．圖A中裝置2的液面一段時間后會高于裝置1的液面
B．圖B中的⑤、④、⑥相當于圖A中的②
C．若圖B所示為某農作物的根毛細胞，此時應及時灌溉
D．圖B中的⑦與圖A中的②通透性不同
[解析]　圖A中的②為半透膜，相當于B圖中的⑥⑧⑦。
3．(2020·咸陽一模)將紫色洋蔥鱗片葉外表皮放入一定濃度的甲物質溶液中，一段時間后觀察到細胞發生了質壁分離現象，下列說法錯誤的是(　B　)
A．甲物質和水都能自由通過葉表皮細胞的細胞壁
B．發生質壁分離后的葉表皮細胞原生質層紫色加深
C．可通過原生質層的位置變化來判斷是否發生質壁分離
D．甲物質也可能被葉表皮細胞以主動運輸的方式吸收
[解析]　植物細胞的細胞壁具有全透性，所以甲物質和水都能自由通過葉表皮細胞的細胞壁，A正確；發生質壁分離后的葉表皮細胞的液泡中紫色加深，B錯誤；質壁分離是指原生質層與細胞壁分離，所以可通過原生質層的位置變化來判斷是否發生質壁分離，C正確；如果甲物質是KNO3，則可被葉表皮細胞以主動運輸的方式吸收，D正確。
4．(2020·山東省青島市高三三模)水分子存在兩種跨膜運輸機制，一種是通過脂雙層的自由擴散，另一種是通過水通道蛋白跨膜運輸。研究者為探究哺乳動物成熟紅細胞的吸水方式，進行了如下實驗，將甲組紅細胞用生理鹽水配制的蛋白酶溶液處理，乙組紅細胞用等量的生理鹽水處理。將甲、乙兩組制成裝片，在蓋玻片一側滴加清水，另一側用吸水紙吸引，顯微鏡下觀察在相同時間內兩組細胞發生破裂的情況。下列分析不合理的是(　D　)
A．水分子的上述兩種跨膜運輸方式，都是順濃度梯度進行的
B．磷脂雙分子層內部具有疏水性，水分子自由擴散通過細胞膜時會受到一定阻礙
C．若甲、乙兩組細胞破裂數差異不大，則說明水分子主要以自由擴散進入紅細胞
D．若甲組細胞破裂的數量比乙組少，則說明水分子僅通過通道蛋白進入紅細胞
[解析]　結合題意可知，水分子的上述兩種跨膜運輸方式，都是順濃度梯度進行的，一種是自由擴散，一種是協助擴散，A正確；由于磷脂雙分子層內部具有疏水性，因此可推測水分子自由擴散通過細胞膜時會受到一定阻礙，B正確；若甲、乙兩組細胞破裂數差異不大，則可說明協助擴散方式轉運水分子的方式是次要的，而水分子主要以自由擴散進入紅細胞，C正確；若甲組細胞破裂的數量比乙組少，則說明水分子既通過通道蛋白進入紅細胞，也通過自由擴散進入紅細胞，D錯誤。故選D。
5．(2021·四川成都七中檢測)耐鹽植物檉柳在鹽堿地也能正常生長，研究發現這類植物能積累土壤中的無機鹽離子，并使細胞液中的無機鹽離子濃度高于土壤溶液。下列敘述正確的是(　B　)
A．檉柳積累無機鹽離子的方式為被動運輸
B．檉柳的耐鹽性是由它的遺傳物質決定的
C．檉柳積累無機鹽離子不利于根細胞吸收水分
D．在冬季氣溫低時，不會影響檉柳吸收無機鹽的能力
[解析]　檉柳可逆濃度吸收無機鹽離子，使細胞液中的無機鹽離子濃度高于土壤溶液，由此可判斷檉柳積累無機鹽離子的方式為主動運輸；生物的性狀從根本上來說是由遺傳物質決定的；檉柳積累無機鹽離子可增大細胞液與外界溶液之間的濃度差，有利于根細胞吸收水分；冬季氣溫低時，酶活性降低，呼吸作用減弱，提供的能量減少，檉柳吸收無機鹽減少。
6．(2021·山東省泰安市高三上學期期末)下列有關物質跨膜運輸的敘述，錯誤的是(　C　)
A．細胞膜選擇透過性的分子基礎是磷脂雙分子層具有疏水性和膜轉運蛋白具有專一性
B．內質網上合成的蛋白質不能穿過核孔進入細胞核，表明這種轉運具有選擇性
C．果脯在腌制中慢慢變甜，是細胞通過主動運輸吸收糖分的結果
D．大腸桿菌吸收K＋既消耗能量，又需要借助膜上的載體蛋白，屬于主動運輸
[解析]　細胞膜上的脂質分子是疏水的，磷脂分子具有疏水性的尾部，細胞膜上的轉運蛋白具有特定的空間結構，能與被轉運物質特異性結合，體現了膜對物質運輸的專一性，A正確；內質網上合成的蛋白質主要是分泌蛋白，其發揮作用的場所主要在細胞外，無法進入細胞核，核膜上核孔是控制大分子物質進出細胞核的通道，具有選擇透過性，B正確；果脯在腌制中慢慢變甜，是細胞失水過多死亡，細胞膜喪失選擇透過性，使溶液中的糖分通過擴散大量進入細胞的結果，C錯誤；大腸桿菌吸收K＋既消耗能量，又需要借助膜上的載體蛋白，屬于主動運輸，D正確。故選C。
7．(2020·大連期末)
將已發生質壁分離的紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞放入清水中，如圖所示。下列敘述正確的是(　D　)
A．b點與a點相比，細胞內液泡的顏色更深
B．c點與b點相比，細胞的吸水速率更大
C．c點時細胞膨脹，液泡內沒有水分子進出
D．b點到c點的過程中，細胞的吸水速率受細胞壁的影響
[解析]　與a點相比，b點時液泡體積增加，液泡顏色變淺，A錯誤；與b點相比，c點時細胞液濃度降低，細胞的吸水能力降低，B錯誤；c點時細胞膨脹，液泡內水分處于動態平衡，C錯誤；b點到c點過程中，細胞的吸水速率降低，受細胞壁的影響，D正確。
8.(2020·北京東城區期末)如圖所示，某些植物細胞利用①把細胞內的H＋運出，導致細胞外H＋濃度較高；②能夠依靠H＋濃度差把H＋和蔗糖分子運入細胞。以下敘述正確的是(　C　)
A．①和②的化學本質不同
B．①和②的空間結構相同
C．H＋運出細胞的方式是主動運輸
D．氧氣濃度對細胞吸收蔗糖分子無影響
[解析]　根據分析可知，①②均為載體蛋白，化學本質均為蛋白質；蛋白質的結構決定功能，①②的功能不同，故可推測其結構也不相同；根據圖示可知，H＋運出細胞需要載體和消耗能量，運輸方式為主動運輸；由圖可知，H＋運出細胞需要消耗能量，而細胞外和細胞內的H＋濃度梯度產生的勢能，又可推動H＋和蔗糖的吸收，氧氣濃度可影響H＋外運，進而影響細胞外和細胞內H＋濃度差，從而影響蔗糖的吸收，故氧氣濃度對細胞吸收蔗糖分子有影響。
9．(2020·山東省威海市高三一模)水孔蛋白是存在于某些細胞(如腎小管上皮細胞)膜上的一種通道蛋白，其作用是幫助水分子順濃度梯度進行跨膜運輸。下列敘述正確的是(　D　)
A．水分子通過水孔蛋白進行跨膜運輸屬于自由擴散
B．水分子通過水孔蛋白進行跨膜運輸需要ATP提供能量
C．破壞水孔蛋白的結構后，水分子不能進出細胞
D．腎小管上皮細胞重吸收水分的速率受膜內外水分子的濃度和水孔蛋白的數量影響
[解析]　水分子通過水孔蛋白進行跨膜運輸屬于協助擴散，A錯誤；水分子通過水孔蛋白為順濃度梯度的運輸，不需要ATP提供能量，B錯誤；破壞水孔蛋白的結構后，水分子仍可以通過自由擴散進出細胞，C錯誤；水通道蛋白參與的水的運輸屬于協助擴散，故腎小管上皮細胞重吸收水分的速率受膜內外水分子的濃度和水孔蛋白的數量影響，D正確。故選D。
10．(2021·北京朝陽區校級模擬)下列關于物質跨膜運輸的敘述正確的是(　D　)
A．線粒體DNA上的基因所表達的酶與線粒體的功能有關，若線粒體DNA受損傷，對神經細胞吸收K＋沒有影響
B．相對分子質量比較小的物質或離子都可以通過自由擴散進入細胞
C．胰島B細胞分泌胰島素時消耗能量，因此胰島素出入細胞屬于主動運輸
D．對離體培養的小腸上皮細胞進行紫外線處理，結果其吸收甘氨酸的功能喪失，最可能的原因是細胞膜上的載體蛋白結構發生變化
[解析]　線粒體是有氧呼吸的主要場所，神經細胞吸收K＋的方式是主動運輸，需要消耗能量，線粒體DNA受損傷使其不能為生命活動提供能量，就會影響神經細胞吸收K＋；相對分子質量比較小的物質或離子進入細胞的方式可能是自由擴散、協助擴散或主動運輸；胰島素屬于大分子物質，運出細胞的方式是胞吐；小腸上皮細胞吸收甘氨酸的方式是主動運輸，需要載體和能量，對離體培養的小腸上皮細胞進行紫外線處理，結果其吸收甘氨酸的功能喪失，最可能的原因是細胞膜上的載體蛋白結構發生變化。
11．(2021·鹽城模擬)研究發現：人體紅細胞膜上的載體蛋白能協助葡萄糖順濃度梯度跨膜轉運；而小腸上皮細胞腸腔面上存在特定的載體蛋白，可以逆濃度梯度從腸腔吸收葡萄糖，當細胞內葡萄糖濃度高時，小腸上皮細胞基底面又可以順濃度梯度將葡萄糖轉運到血液中。下列相關描述不正確的是(　D　)
A．同一生物的不同細胞吸收葡萄糖的方式可能不同
B．同一細胞在不同條件下運輸葡萄糖的方式可能不同
C．紅細胞和小腸上皮細胞吸收葡萄糖都體現了選擇性
D．紅細胞和小腸上皮細胞吸收葡萄糖都會伴隨ATP的水解
[解析]　同一生物的不同細胞吸收葡萄糖的方式可能不同，可能是協助擴散或主動運輸；根據題意可知，同一細胞在不同條件下運輸葡萄糖的方式可能不同；紅細胞和小腸上皮細胞吸收葡萄糖都體現了細胞膜的功能特點，即選擇透過性；
“人體紅細胞膜上的載體蛋白能協助葡萄糖順濃度梯度跨膜轉運”屬于協助擴散，不需要ATP水解提供能量。
12．(2021·無錫一模)在“探究植物細胞的吸水和失水”實驗中，對紫色洋蔥鱗片葉外表皮臨時裝片進行了三次觀察和兩次處理，下列敘述正確的是(　D　)
A．第一次觀察為低倍鏡觀察，后兩次為高倍鏡觀察
B．第一次處理滴加的液體為清水，第二次滴加的液體為0.3
g/mL的蔗糖溶液
C．若將紫色洋蔥鱗片葉的外表皮換成內表皮，則不會發生質壁分離
D．紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞中不屬于原生質層的結構有細胞壁、細胞核和細胞液
[解析]　三次觀察均為低倍鏡觀察，A錯誤；第一次處理滴加的液體為0.3
g/mL的蔗糖溶液，第二次滴加的液體為清水，B錯誤；若將紫色洋蔥鱗片葉的外表皮換成內表皮，因內表皮細胞也是成熟的植物細胞，所以也會發生質壁分離，C錯誤；原生質層是指細胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細胞質，據此可推知紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞中不屬于原生質層的結構有細胞壁、細胞核和細胞液，D正確。
13．(2021·黃川中學高三生物期末)下列過程或現象與物質跨膜運輸無直接關系的是(　C　)
A．機體內環境滲透壓維持相對穩定
B．神經細胞電位的維持與產生
C．胰島B細胞中胰島素基因的轉錄
D．紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞發生質壁分離
[解析]　機體內環境滲透壓維持相對穩定，與水分子、離子等進出細胞有關，A錯誤；神經細胞電位的維持與產生，與鉀離子、鈉離子進出細胞有關，B錯誤；胰島B細胞中胰島素基因的轉錄發生在細胞核中，以DNA為模板，合成RNA，與物質跨膜運輸無直接關系，C正確；紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞發生質壁分離，是因為細胞液濃度小于細胞外液，細胞失水導致的，D錯誤。
二、非選擇題
14．(2021·煙臺模擬)以紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞為材料進行相關實驗，在顯微鏡下觀察到圖甲所示情況。請回答下列問題：
(1)該細胞作為一個滲透系統是由于它的原生質層相當于一層半透膜。如果該細胞是放入含有少量藍墨水的0.3
g/mL蔗糖溶液中所觀察到的結果，則圖中①、②處的顏色分別為藍色、紫色。
(2)若該細胞正在發生質壁分離的復原過程，請以坐標曲線的形式畫出液泡體積大小隨時間變化的情況。
(3)若將該細胞分別放置在M、N兩種溶液中，對細胞的失水量進行測量和統計，得到圖乙所示結果。M、N溶液的濃度大小關系是M溶液的濃度大于N溶液的濃度。在M、N兩種溶液中，該細胞所發生的不同現象是細胞在M溶液中只發生了質壁分離，而在N溶液中先發生了質壁分離，后發生了質壁分離的復原。n點時該細胞的細胞液濃度大于(填“大于”“等于”或“小于”)O點時的初始濃度。
[解析]　(1)滲透系統需要有半透膜，膜兩側有濃度差，植物細胞中原生質層相當于一層半透膜。圖中①處是外界溶液，表現為藍色，②是液泡，表現為紫色。(2)細胞正在發生質壁分離的復原過程，細胞吸水，液泡體積增大，但是由于細胞壁的存在，液泡體積不能無限增大，據此可畫出坐標曲線圖(見答案)。
(3)將該細胞分別放置在M、N兩種溶液中，對細胞的失水量進行測量和統計，得到圖乙所示結果，M溶液中細胞失水快，所以M
溶液的濃度大于N溶液的濃度。在M、N兩種溶液中，該細胞所發生的不同現象是細胞在M溶液中只發生了質壁分離，而在N溶液中先發生了質壁分離，后發生了質壁分離的復原，n點時該細胞的細胞液濃度大于O點時的初始濃度。
15．(2020·興寧區期末)某同學為探究蘿卜細胞的細胞液濃度，設計了如下實驗：將蘿卜切成長度和寬度相同的細條，將其分為a、b、c、d、e和f六組(每組的條數相等)。取上述6組細條分別置于不同濃度的蔗糖溶液中浸泡，相同時間后測量各組蘿卜條的長度并記錄，結果如圖所示。
(1)水分主要通過自由擴散的方式進出蘿卜細胞，當外界溶液濃度大于細胞液濃度時(填“大于”“小于”或“等于”)，細胞失水。
(2)本實驗的自變量是不同濃度的蔗糖溶液。
(3)根據實驗結果可知，d、e、f組(填字母)的蘿卜細胞處于失水狀態，將這些蘿卜細胞制成臨時裝片，用顯微鏡可觀察到質壁分離(或原生質層和細胞壁分離)的現象。若將蘿卜細胞放入蒸餾水中，細胞吸水后不會漲破，是因為細胞壁有支持和保護細胞的作用。
(4)根據實驗結果，該蘿卜細胞的細胞液濃度相當于實驗中0.4～0.5mol·L－1之間的蔗糖溶液濃度。
[解析]　(1)水分主要是以自由擴散的方式通過細胞膜進出細胞，當外界溶液濃度大于細胞液濃度時，細胞失水。(2)由題意“取上述6組細條分別置于不同濃度的蔗糖溶液中浸泡”可知，本實驗的自變量是不同濃度的蔗糖溶液。(3)通過圖示可以看出，d、e、f組的實驗前長度/實驗后長度的值都大于1，表明蘿卜細胞處于失水狀態，導致細條變短；若將這些蘿卜細胞制成臨時裝片，則用顯微鏡可觀察到質壁分離(或原生質層和細胞壁分離)現象。由于細胞壁有支持和保護細胞的作用，因此將蘿卜細胞放入蒸餾水中，細胞吸水后不會漲破。(4)a、b、c三組的實驗前長度與實驗后長度之比均小于1，表明細胞吸水，且比值越小，蘿卜細胞吸水越多；d、e、f三組的實驗前長度與實驗后長度之比均大于1，表明細胞失水，且比值越大，蘿卜細胞失水越多。綜上分析可知，該蘿卜細胞的細胞液濃度相當于實驗中0.4～0.5
mol·L－1之間的蔗糖溶液的濃度。

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