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高考二輪專題綜合復習
第2講 細胞的結構和功能、物質出入細胞的方式
1.下列關于細胞的結構和功能的說法,正確的畫“√”,錯誤的畫“×”。
(1)同一個體中不同類型細胞的細胞膜上存在相同種類的蛋白質。 (　√　)
(2)細胞間的信息交流均依賴于細胞膜上的受體。 (　×　)
(3)細胞核是遺傳信息轉錄和翻譯的場所。 (　×　)
(4)葉綠體內膜上含有光合酶,線粒體內膜上含有呼吸酶。 (　×　)
(5)胞間連絲和細胞骨架均與物質的運輸有關。 (　√　)
(6)膜中的磷脂分子是由膽固醇、脂肪酸和磷酸組成的。 (　×　)
(7)內質網膜內連核膜、外連細胞膜,有利于細胞內物質的運輸。 (　√　)
(8)溶酶體內的酶由內質網形成的小泡(囊泡)運入。 (　×　)
(9)解旋酶、DNA聚合酶、ATP合成酶均可通過核孔從細胞質運輸到細胞核內。 (　×　)
(10)人體胰島A細胞的核糖體可以合成胰高血糖素和胰蛋白酶。 (　×　)
[解析] (1)同一個體中不同類型細胞的細胞膜上蛋白質的種類和含量不完全相同,但存在相同種類的蛋白質,如運輸同種離子的載體蛋白、與同種激素結合的受體等。
(2)高等植物細胞之間通過胞間連絲進行信息交流,不需要依賴細胞膜上的受體。
(3)細胞核是遺傳信息轉錄的場所,不是遺傳信息翻譯的場所。
(4)葉綠體內膜不是光合作用的場所,所以其上不含光合酶。線粒體內膜是有氧呼吸第三階段的場所,所以其上含有呼吸酶。
(5)胞間連絲在高等植物相鄰的兩個細胞間形成通道,與物質的運輸有關,細胞骨架是由蛋白質纖維組成的網架結構,與物質的運輸等生命活動密切相關。
(6)磷脂分子是由甘油、脂肪酸和磷酸等組成的。
(7)內質網膜內連核膜、外連細胞膜,形成細胞內物質運輸的通道,有利于細胞內物質的運輸。
(8)溶酶體內的酶由高爾基體分泌的小泡(囊泡)運入。
(9)ATP合成的場所是細胞質基質、線粒體和葉綠體,因此ATP合成酶不進入細胞核。
(10)胰蛋白酶是消化酶,由胰腺中的腺泡組織細胞合成。
2.下列關于物質出入細胞的方式的說法,正確的畫“√”,錯誤的畫“×”。
(1)當細胞內外存在濃度差時,細胞就會發生質壁分離或質壁分離復原。 (　×　)
(2)如果半透膜兩側是體積和質量濃度都相等的蔗糖溶液和葡萄糖溶液,則單位時間內兩個方向通過半透膜的水分子數目相等。(　×　)
(3)細胞膜的選擇透過性是指小分子物質可以透過而大分子物質不能。 (　×　)
(4)大分子有機物要通過載體蛋白的轉運才能進入細胞,并且消耗能量。 (　×　)
(5)運載葡萄糖的載體也能運載氨基酸。 (　×　)
(6)葡萄糖進入不同細胞,運輸方式可能不同。 (　√　)
[解析] (1)動物細胞內外存在濃度差時不能發生質壁分離或質壁分離復原。
(2)由于葡萄糖相對分子質量比蔗糖小,體積和質量濃度都相等的蔗糖溶液和葡萄糖溶液,葡萄糖溶液中溶質的物質的量濃度更大,吸水能力更強。
(3)一般不被細胞選擇吸收的小分子也不能透過細胞膜。
(4)大分子有機物進入細胞的方式是胞吞,不需要載體的轉運。
(5)載體具有特異性,運載葡萄糖的載體不能運載氨基酸。
(6)葡萄糖進入紅細胞的方式為協助擴散,進入小腸上皮細胞的方式為主動運輸,故葡萄糖進入不同細胞,運輸方式可能不同。
3.細讀教材,查缺補漏
(1)細胞在癌變過程中,細胞膜的成分發生改變,有的產生甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)等物質。(教材必修1 P41與生活的聯系)
(2)用臺盼藍染色,死的動物細胞會被染成藍色,主要原因是細胞膜喪失選擇透過性。(教材必修1 P43拓展題)
(3)硅塵被吞噬細胞吞噬,吞噬細胞中的溶酶體缺乏分解硅塵的酶,而硅塵卻能破壞溶酶體膜,使其中的水解酶釋放出來,破壞細胞結構,使細胞死亡,最終導致肺的功能受損。(教材必修1 P46相關信息)
(4)細胞骨架是由蛋白質纖維組成的網架結構,與細胞運動、分裂、分化以及物質運輸、能量轉換、信息傳遞等生命活動密切相關。(教材必修1 P47)
(5)磷脂是一種由甘油、脂肪酸和磷酸等所組成的分子,磷酸“頭”部是親水的,脂肪酸“尾”部是疏水的。(教材必修1 P66思考與討論)
(6)在細胞膜的外表,有一層由細胞膜上的蛋白質與糖類結合形成的糖蛋白,與細胞表面的識別有密切關系。消化道和呼吸道上皮細胞表面的糖蛋白有保護和潤滑作用。(教材必修1 P68)
(7)除糖蛋白外,細胞膜表面還有糖類和脂質分子結合成的糖脂。(教材必修1 P68)
4.感悟考能,規范表達
(1)細胞膜參與K+從土壤進入植物根細胞的過程,說明細胞膜具有　控制物質進出細胞　的功能。
(2)高爾基體參與豚鼠胰腺腺泡細胞分泌蛋白的形成過程,說明高爾基體具有　對蛋白質進行加工、修飾　的功能。
(3)用光學顯微鏡觀察細胞,可以看到細胞核。細胞核的兩大功能:　遺傳信息庫　、　細胞代謝和遺傳的控制中心　。
(4)請從細胞生命活動的角度分析,真核細胞和原核細胞中都含有核糖體的原因:　蛋白質是生命活動的主要承擔者　、　核糖體是蛋白質合成的場所　。
(5)科學家將變形蟲的細胞與小鼠肝細胞分別放入0.15%的K+溶液中相同時間后,再次測定K+濃度,發現放有小鼠肝細胞的K+溶液濃度較高,從兩種細胞的細胞膜成分考慮,原因是　小鼠肝細胞膜上運輸K+的載體數量少于變形蟲細胞膜上運輸K+的載體數量　。
(6)主動運輸的意義是　保證活細胞能按照生命活動的需要,主動選擇吸收所需的營養物質,排出代謝廢物和對細胞有害的物質　。
考點一　細胞的結構及功能
1.細胞結構的多向鏈接
(1)細胞結構與細胞代謝的鏈接
①代謝旺盛的細胞內線粒體含量較多。
②蛋白質合成旺盛的細胞內,核糖體含量較多。
③能進行光合作用的真核細胞含大量葉綠體,不能進行光合作用的真核細胞不含葉綠體。
④核孔的數量、核仁的大小與細胞代謝有關,核孔越多、核仁越大的細胞,其代謝越旺盛。
(2)細胞結構與物質合成場所的鏈接
圖2-1
(3)細胞器與細胞分裂的鏈接
細胞器 發揮作用的時間 作用
核糖體 主要在分裂間期 　合成蛋白質　
線粒體 整個分裂過程 提供能量
中心體(動物或低等植物) 分裂　前期　 紡錘體的形成
高爾基體(植物) 分裂　末期　 細胞壁的形成
(4)細胞器與遺傳、變異的鏈接
①含DNA的細胞器:線粒體、葉綠體。
②含RNA的細胞器:線粒體、葉綠體、　核糖體　。
③能自主復制的細胞器:線粒體、葉綠體、　中心體　。
④能發生堿基互補配對的細胞器:線粒體、葉綠體、核糖體。
2.八大細胞器的分類歸納
圖2-2
3.巧用索引法判斷細胞類型
圖2-3
[提醒] 細胞結構與功能中的幾個“一定”與“不一定”
(1)能進行光合作用的生物不一定有葉綠體,但植物細胞的光合作用一定在葉綠體中進行。
(2)能進行有氧呼吸的生物不一定有線粒體,但真核生物的有氧呼吸一定主要發生在線粒體中。
(3)一切生物蛋白質的合成場所一定是核糖體。
(4)有中心體的生物不一定為動物,但一定不是高等植物。
(5)高爾基體經囊泡分泌的物質不一定為分泌蛋白,但分泌蛋白一定經高爾基體加工。
考法一　考查不同種類細胞的比較
1.下列關于硝化細菌和酵母菌的敘述,正確的是 (　C　)
A.二者都有細胞核和生物膜系統
B.二者的細胞膜主要由蛋白質和磷脂組成,且膜功能的復雜程度與磷脂的含量有關
C.二者遺傳物質都是DNA,都能夠進行DNA復制、轉錄、翻譯等活動
D.二者都能發生基因重組和染色體變異
[解析] 硝化細菌是原核生物,無細胞核和生物膜系統,酵母菌是真核生物,有細胞核和生物膜系統,A錯誤;二者的細胞膜主要由蛋白質和磷脂組成,且膜功能的復雜程度主要與蛋白質的種類和數量有關,B錯誤;二者都是細胞生物,遺傳物質都是DNA,都能夠進行DNA復制、轉錄、翻譯等活動,C正確;硝化細菌屬于原核生物,無染色體,自然條件下,不能發生基因重組和染色體變異,D錯誤。
2.圖2-4表示同一人體內的四種細胞,下列敘述不正確的是 (　D　)
圖2-4
A.不同種類的細胞有不同形態,這體現結構與功能的統一
B.甲、乙、丙、丁的遺傳物質相同,但蛋白質種類卻有所不同
C.圖甲和圖丁都增大了細胞膜的表面積,但作用卻不相同
D.這四種細胞都生活在內環境中,接觸的細胞外液都相同
[解析] 同種生物,不同種類的細胞有不同形態,這是基因選擇性表達的結果,體現了結構與功能的統一,A正確;甲、乙、丙、丁是同種生物的不同細胞,其來自同一個受精卵,遺傳物質相同,由于基因的選擇性表達,蛋白質的種類不完全相同,B正確;圖甲和圖丁都增大了細胞膜的表面積,但作用卻不相同,圖甲是為了物質交換,圖丁是為了信息交流,C正確;乙是吞噬細胞,其生活的內環境是淋巴、血漿和組織液,丙、丁細胞都生活在組織液中,三者接觸的細胞外液不完全相同,D錯誤。
考法二　考查細胞器、細胞核的結構與功能
3.下列關于細胞中結構及功能的敘述,錯誤的是 (　C　)
A.囊泡的運輸主要沿細胞骨架進行
B.溶酶體分解細胞內衰老、損傷的細胞器
C.核糖體是“生產蛋白質的機器”,其合成都與核仁有關
D.中心體主要由微管蛋白組成
[解析] 細胞骨架與細胞內物質的運輸有關,囊泡的運輸主要沿細胞骨架進行,A正確;溶酶體中含有水解酶,能分解細胞內衰老、損傷的細胞器,B正確; 真核細胞中的核糖體形成與核仁有關,原核細胞中有核糖體,但沒有核仁,其核糖體形成與核仁無關,C錯誤;中心體主要由微管蛋白組成,D正確。
4.心房顫動是危害嚴重的心律失常疾病,其致病機制是核孔復合體的運輸障礙。核孔復合體位于核孔上,主要由核孔蛋白組成,是物質進出細胞核的通道。下列敘述錯誤的是 (　C　)
A.核孔數量隨細胞種類以及細胞代謝狀況不同而改變
B.tRNA主要在細胞核內合成,運出細胞核與核孔復合體有關
C.心房顫動時細胞供能減少,可能與葡萄糖進入線粒體的速度有關
D.核膜包含四層磷脂分子層,心房顫動的成因與核膜內外的信息交流異常有關
[解析] 細胞的核質之間可以通過核孔進行物質交換和信息交流,所以核孔數量隨細胞種類以及細胞代謝狀況不同而改變,A正確;tRNA是轉錄的產物,主要在細胞核內合成,大分子物質運出細胞核與核孔復合體有關,B
正確;細胞內葡萄糖的直接氧化分解發生在細胞質基質,產生丙酮酸和[H],丙酮酸和[H]進入線粒體繼續發生反應,葡萄糖不能進入線粒體,C錯誤;核膜是雙層膜,包含四層磷脂分子層,心房顫動的致病機制是核孔復合體的運輸障礙,所以它的成因與核膜內外的信息交流異常有關,D正確。
【技法提煉】 特殊細胞結構的特點辨析
(1)根細胞:植物根尖分生區細胞中無葉綠體和大液泡,是觀察有絲分裂的最佳材料。
(2)原核細胞:只有核糖體,無其他細胞器,無核膜和核仁。
(3)哺乳動物的成熟紅細胞:無線粒體等細胞器,只進行無氧呼吸,原料是葡萄糖,產物是乳酸,且不再進行分裂,是提取細胞膜的首選材料。
(4)癌細胞:無限增殖,表面糖蛋白減少,黏著性降低,因不斷合成蛋白質,故核糖體多而且代謝旺盛,核仁較大。
考點二　生物膜系統的結構和功能
1.厘清細胞膜的結構與功能關系
圖2-5
2.圖解分泌蛋白合成、加工、運輸過程
(1)過程示意圖
圖2-6
寫出圖2-6中序號的名稱:
①　核膜　,②　核糖體　,③　內質網　,④　高爾基體　,⑤　細胞膜　。
(2)膜面積變化及放射性變化圖
圖2-7
3.生物膜組成、結構與功能的統一性
圖2-8
(1)生物膜的功能越復雜,其上　蛋白質　的種類和數量越多。
(2)衰老細胞膜的通透性改變,物質運輸功能　降低　。
[注意]原核細胞具有細胞膜,但不具有生物膜系統,哺乳動物成熟紅細胞也沒有生物膜系統。
考法一　考查生物膜系統的成分、結構與功能
1.細胞中的膜結構部分會發生折疊,下列相關敘述錯誤的是 (　C　)
A.藍細菌質膜向內折疊好幾層,有利于光合色素附著
B.線粒體內膜向內折疊增加酶的附著面積
C.葉綠體類囊體膜向內反復折疊有利于增加光合面積
D.細胞核的體積增大、核膜內折是細胞衰老的特征之一
[解析] 藍細菌質膜向內折疊好幾層,增大膜面積,有利于光合色素附著,A正確;線粒體內膜向內折疊形成嵴,增加了酶的附著面積,B正確;葉綠體類囊體膜堆疊形成基粒,其中分布有色素,有利于增加光合面積,C錯誤;細胞核體積增大、核膜內折是細胞衰老的特征之一,D正確。
2.為了將生物膜表面舊的或受損的蛋白質清除,細胞膜塑形蛋白會促進囊泡(“分子垃圾袋”)形成,并帶到“內部回收利用工廠”降解, 下列相關敘述錯誤的是 (　A　)
A.“分子垃圾袋”主要由脂肪和蛋白質構成
B.細胞膜塑形蛋白合成的場所是核糖體
C.“內部回收利用工廠”可能是溶酶體
D.囊泡的轉運過程可反映生物膜結構的統一性
[解析] 根據題意可判斷,囊泡(“分子垃圾袋”)是由生物膜形成的,因此其主要由磷脂和蛋白質構成,A錯誤;細胞膜塑形蛋白在細胞的核糖體內合成,B正確;溶酶體中水解酶可以水解細胞中衰老損傷的細胞器等,“內部回收利用工廠”可能是溶酶體,C正確;細胞內囊泡的轉運致使不同細胞結構的膜轉化,體現生物膜結構的統一性,D正確。
【技法提煉】 依據反應判斷細胞器(膜)的技巧
(1)能合成脂質的是內質網。
(2)能將葡萄糖合成纖維二糖的是植物細胞中的高爾基體。
(3)能將水分解成[H]和O2的場所是葉綠體的類囊體膜。
(4)能將[H]和O2合成水的場所是線粒體內膜。
考法二　考查分泌蛋白的合成、加工和分泌過程
3.圖2-9是抗體在細胞中合成與分泌過程示意圖,其中甲、乙、丙、丁表示相關細胞器。下列敘述不正確的是 (　B　)
圖2-9
A.該細胞應該為漿細胞
B.丁能將葡萄糖氧化分解,為該過程提供能量
C.丙可以對來自乙的蛋白質進行加工、分類和包裝
D.抗體結構多樣性由物質A的種類、數量、排列順序和肽鏈的盤曲、折疊方式及其形成的空間結構決定
[解析] 由圖分析可知,丁表示線粒體,是真核生物有氧呼吸的主要場所,但是線粒體不能將葡萄糖分解而是將丙酮酸氧化分解,為抗體的合成和分泌提供能量,葡萄糖不能進入線粒體,B錯誤。
4.多數分泌蛋白含有信號肽序列,通過內質網—高爾基體途徑分泌到細胞外,該途徑稱為經典分泌途徑;但真核生物中少數分泌蛋白并不依賴該途徑,稱為非經典分泌途徑(如圖2-10)。下列敘述不正確的是 (　C　)
圖2-10
A.通過題述兩種途徑分泌的蛋白質都是在核糖體上合成的
B.非經典分泌途徑分泌的蛋白質的肽鏈中可能沒有信號肽序列
C.經典分泌和非經典分泌的過程中都伴隨著生物膜的轉化
D.蛋白質分泌是實現某些細胞間信息傳遞途徑的重要環節
[解析] 經典分泌途徑需要內質網加工,然后形成囊泡,囊泡膜和高爾基體融合,高爾基體進行進一步的加工,然后形成囊泡,囊泡膜和細胞膜融合,將物質分泌到細胞外,該過程伴隨著生物膜的轉化,有些非經典分泌的過程沒有生物膜的轉化,直接跨膜運出,C錯誤。
【技法提煉】 “三看”分泌蛋白的合成、加工和運輸
圖2-11
考點三　物質出入細胞的方式及實例
1.厘清動、植物細胞的吸水和失水
圖2-12
2.質壁分離的2個條件、1個失分盲點
圖2-13
3.厘清物質跨膜運輸方式
(1)“四看法”快速判定物質跨膜運輸方式
圖2-14
(2)根據圖解判定物質跨膜運輸方式
圖2-15
圖2-15中字母代表的運輸方式分別是a　主動運輸　,b　自由擴散　,c　協助擴散　,d　協助擴散　,e　主動運輸　。
4.影響物質跨膜運輸的兩大因素——物質濃度、氧氣濃度
圖2-16
[提醒] 溫度通過影響生物膜的流動性和酶的活性,進而影響物質運輸的速率。
考法一　考查細胞的吸水和失水
1.將甲、乙兩個植物細胞分別放入一定濃度的蔗糖溶液和甘油溶液中,兩種溶液均比細胞液的濃度高,在顯微鏡下連續觀察,可發現 (　B　)
A.甲、乙兩細胞均發生質壁分離,隨后均不發生質壁分離復原
B.甲、乙兩細胞均發生質壁分離,乙細胞隨后發生質壁分離復原
C.甲、乙兩細胞均發生質壁分離,隨后均發生質壁分離復原
D.甲、乙兩細胞均不發生質壁分離,也均不發生質壁分離復原
[解析] 由于蔗糖溶液和甘油溶液濃度均比細胞液的濃度高,所以甲、乙兩細胞都能發生質壁分離。又因蔗糖分子不能透過細胞膜,甘油分子可以透過細胞膜,所以放入蔗糖溶液中的細胞不發生質壁分離復原現象,而放入甘油溶液中的細胞質壁分離后又發生質壁分離復原現象。2.在無任何相反壓力時,滲透吸水會使細胞膨脹甚至破裂,不同的細胞用不同的機制解決這種危機。高等動物、高等植物與原生生物細胞以三種不同的機制(如圖2-17所示)避免細胞滲透膨脹。下列相關敘述錯誤的是(　B　)
圖2-17
A.動物細胞避免滲透膨脹需要轉運蛋白的協助
B.植物細胞吸水達到滲透平衡時,細胞內外溶液濃度相等
C.三種細胞的細胞膜均具有選擇透過性
D.若將原生生物置于高于其細胞內液濃度的溶液中,其收縮泡的伸縮頻率會降低
[解析] 動物細胞為避免滲透膨脹需要借助轉運蛋白將離子轉運到細胞外,以減小細胞內液的滲透壓,防止細胞吸水漲破,A正確;植物細胞在低濃度溶液中會發生吸水,但是由于細胞壁的支撐作用,吸水到一定程度后達到平衡,但此時細胞外溶液濃度仍可能小于細胞液濃度,B錯誤;三種細胞的細胞膜都能選擇性地吸收和排出物質,都具有選擇透過性,C正確;原生生物生活在低滲溶液中,會通過收縮泡將多余的水排到細胞外,若將原生生物置于高于細胞內液濃度的溶液中,其收縮泡的伸縮頻率會降低,D正確。
【易錯警示】 (1)生物膜≠人工膜,生物膜具有選擇透過性;人工膜具有半透性,物質能否通過取決于孔徑大小。
(2)滲透平衡≠濃度相等,發生滲透平衡只意味著半透膜兩側水分子移動達到動態平衡狀態,既不可看作沒有水分子移動,也不可看作兩側溶液濃度相等。
(3)溶液濃度指物質的量濃度而非質量濃度。
考法二　結合模式圖考查物質出入細胞的方式
3.胱氨酸尿癥是一種遺傳性膜轉運異常疾病,病人腎小管上皮細胞膜轉運胱氨酸的載體蛋白異常,導致尿中含有大量胱氨酸。胱氨酸不易溶于水,超過飽和濃度,胱氨酸從尿液中析出,形成結晶。圖2-18為正常的腎小管上皮細胞膜的結構模式圖及重吸收胱氨酸和水分子的過程,有關敘述錯誤的是 (　C　)
圖2-18
A.圖中A是糖蛋白,與細胞表面的識別有密切關系
B.正常細胞內,胱氨酸通過主動運輸的方式轉運至細胞內
C.引起胱氨酸尿癥的根本原因是轉運胱氨酸的載體蛋白異常
D.圖示水分子進入腎小管上皮細胞的方式為自由擴散
[解析] 圖中A是糖蛋白,分布在細胞膜的外側,對細胞有保護作用,同時還有潤滑和識別作用,因此糖蛋白與細胞表面的識別有密切關系,A正確;根據圖示可知,胱氨酸的轉運是逆濃度梯度進行的,據此可推測,正常細胞內,胱氨酸通過主動運輸的方式轉運至細胞內,該轉運方式需要載體,消耗能量,B正確;引起胱氨酸尿癥的根本原因是控制轉運胱氨酸的載體蛋白合成的基因發生改變,C錯誤;圖示水分子進入腎小管上皮細胞的方式不需要載體,也不消耗能量,利用滲透作用的原理完成,方式為自由擴散,D正確。
4.如圖2-19是幾種物質進出細胞方式中,運輸速度與影響因素間的關系曲線圖,下列相關敘述中,正確的是 (　A　)
圖2-19
A.與甘油進出細胞相符的圖有①③⑤
B.與葡萄糖進入紅細胞相符的圖有②④⑥
C.與K+進入小球藻細胞相符的圖有②④⑤
D.與蛋白質進出細胞相符的圖有②③⑥
[解析] 由題圖曲線可知,①物質運輸速度只與濃度呈正相關,因此可以代表自由擴散;②物質運輸速度在一定范圍內與濃度呈正相關,超過一定范圍,物質運輸速度不再隨濃度增大而加快,因此可以代表協助擴散或主動運輸;③物質運輸速度與能量無關,可能是自由擴散或協助擴散;④物質運輸速度與能量有關,因此為主動運輸或胞吞、胞吐;⑤物質運輸速度與載體數量無關,因此可表示自由擴散或胞吞、胞吐;⑥物質運輸速度與載體有關,還受其他因素影響,因此可代表協助擴散或主動運輸。根據題意和圖示分析可知,甘油分子進出細胞屬于自由擴散,與甘油進出細胞相符的圖有①③⑤,A正確;葡萄糖進入紅細胞屬于協助擴散,與濃度差和載體有關,與能量無關,因此與葡萄糖進入紅細胞相符的圖有②③⑥,B錯誤;K+進入小球藻細胞屬于主動運輸,與能量和載體有關,因此與K+進入小球藻細胞相符的圖有②④⑥,C錯誤;蛋白質是大分子物質,其進出細胞的方式是胞吞、胞吐,與蛋白質進出細胞相符的圖有④⑤,D錯誤。
【特別提醒】 關注物質跨膜運輸中的3個易錯點
(1)葡萄糖進入人的紅細胞的方式為協助擴散。靜息狀態時,神經纖維膜內K+外流為協助擴散過程;受刺激時,神經纖維膜外Na+內流為協助擴散過程。
(2)物質能否通過細胞膜,并不是取決于分子大小,而是取決于細胞生命活動是否需要。如木糖分子比葡萄糖分子小,但細胞能吸收葡萄糖而不能吸收木糖。
(3)胞吞與胞吐的共同點:能運輸生物大分子等,在運輸過程中形成囊泡,需要消耗能量,不需要載體。大多數神經遞質雖是小分子,但以胞吐方式由突觸前膜釋放。
考法三　考查與物質運輸有關的實驗探究
5.[2019·海南卷] 在適宜條件下,測得的某植物根細胞對a、b兩種物質的吸收速率與外界溶液中這兩種物質濃度的關系如圖2-20所示(a、b兩條曲線分別代表植物根細胞對不同濃度a、b兩種物質的吸收速率),回答下列問題:
圖2-20
(1)根據實驗結果發現a是通過自由擴散方式跨膜運輸的。自由擴散的含義是　物質通過簡單的擴散作用進出細胞　。
(2)實驗結果表明:當外界溶液中b的濃度達到一定數值時,再增加b的濃度,根細胞對b的吸收速率不再增加。可能的原因是　載體數量飽和　。
(3)王同學據圖認為b的跨膜運輸方式是主動運輸,李同學認為是協助擴散。請設計實驗確定王同學的判斷是否正確。要求簡要寫出實驗思路、預期結果和結論。　思路:將長勢相同的某植物根細胞平均分為兩組,甲組放在有氧條件下,乙組放在無氧條件下,將甲、乙兩組植物根細胞放在相同且適宜的條件下培養一段時間后,分別測定根細胞對b物質的吸收速率。
結果及結論:若甲組根細胞對b物質的吸收速率大于乙組,則說明b物質的跨膜運輸方式為主動運輸;若甲組和乙組根細胞對b物質的吸收速率大致相同,則說明b物質的跨膜運輸方式為協助擴散　。
[解析] 由圖可知,a表示自由擴散,b表示主動運輸或協助擴散。(1)物質通過簡單的擴散作用進出細胞,叫作自由擴散,該過程不需要載體和能量,受細胞內外濃度差的影響。
(2)由圖可知,b可能表示協助擴散或主動運輸,b的運輸需要載體協助,當外界溶液中b的濃度達到一定數值時,載體數量飽和,再增加b的濃度,根細胞對b的吸收速率不再增加。
(3)協助擴散與主動運輸的區別在于前者不需要消耗能量,后者需要消耗能量。有氧呼吸產生的能量較多,無氧呼吸產生的能量較少,故實驗設計的自變量是有無氧氣,因變量是細胞對b的吸收速率。設計實驗時要注意等量原則和單一變量原則。思路:將長勢相同的某植物根細胞平均分為兩組,甲組放在有氧條件下,乙組放在無氧條件下,將甲、乙兩組植物根細胞放在相同且適宜的條件下培養一段時間后,分別測定根細胞對b物質的吸收速率。結果及結論:若甲組根細胞對b物質的吸收速率大于乙組,則說明b物質的跨膜運輸方式為主動運輸;若甲組和乙組根細胞對b物質的吸收速率大致相同,則說明b物質的跨膜運輸方式為協助擴散。
1.[2021·湖南卷] 關于下列微生物的敘述,正確的是 (　C　)
A.藍藻細胞內含有葉綠體,能進行光合作用
B.酵母菌有細胞壁和核糖體,屬于單細胞原核生物
C.破傷風桿菌細胞內不含線粒體,只能進行無氧呼吸
D.支原體屬于原核生物,細胞內含有染色質和核糖體
[解析] 藍藻細胞為原核細胞,不含葉綠體,因含藻藍素和葉綠素及與光合作用有關的酶而能進行光合作用,A錯誤;酵母菌具有以核膜為界限的細胞核,屬于單細胞真核生物,B錯誤;破傷風桿菌屬于原核生物,不含線粒體,且為厭氧微生物,只能進行無氧呼吸,C正確;染色質為真核細胞特有的結構,而支原體屬于原核生物,其不含染色質,D錯誤。
2.[2021·湖南卷] 質壁分離和質壁分離復原是某些生物細胞響應外界水分變化而發生的滲透調節過程。下列敘述錯誤的是 (　D　)
A.施肥過多引起的“燒苗”現象與質壁分離有關
B.質壁分離過程中,細胞膜可局部或全部脫離細胞壁
C.質壁分離復原過程中,細胞的吸水能力逐漸降低
D.1 mol/L NaCl溶液和1 mol/L蔗糖溶液的滲透壓大小相等
[解析] 施肥過多引起的“燒苗”是由于土壤溶液的滲透壓高于植物的根細胞,導致根細胞失水過多,而根細胞失水會導致根細胞發生質壁分離,A正確;質壁分離過程中,由于原生質層的伸縮性大于細胞壁,導致細胞膜局部或全部脫離細胞壁,B正確;質壁分離復原過程中,隨著細胞吸水增多,細胞的吸水能力會逐漸降低,C正確;NaCl溶液的離子的物質的量濃度高,因此二者的滲透壓大小不相等,D錯誤。
3.[2020·全國卷Ⅱ] 取某植物的成熟葉片,用打孔器獲取葉圓片,等分成兩份,分別放入濃度(單位為g/mL)相同的甲糖溶液和乙糖溶液中,得到甲、乙兩個實驗組(甲糖的相對分子質量約為乙糖的2倍)。水分交換達到平衡時,檢測甲、乙兩組的溶液濃度,發現甲組中甲糖溶液濃度升高。在此期間葉細胞和溶液之間沒有溶質交換。據此判斷下列說法錯誤的是 (　D　)
A.甲組葉細胞吸收了甲糖溶液中的水使甲糖溶液濃度升高
B.若測得乙糖溶液濃度不變,則乙組葉細胞的凈吸水量為零
C.若測得乙糖溶液濃度降低,則乙組葉肉細胞可能發生了質壁分離
D.若測得乙糖溶液濃度升高,則葉細胞的凈吸水量乙組大于甲組
[解析] 根據題干信息:水分交換達到平衡時,發現甲組中甲糖溶液濃度升高,在此期間,葉細胞和溶液之間沒有溶質交換,可推測甲組葉細胞吸收了甲糖溶液中的水使甲糖溶液濃度升高,A正確;因實驗期間葉細胞和溶液之間沒有溶質交換,故若測得乙糖溶液濃度不變,則乙組葉細胞的凈吸水量為零,B正確;若測得乙糖溶液濃度降低,則乙組葉肉細胞可能失水,即乙組葉肉細胞發生了質壁分離,C正確;若甲、乙糖溶液濃度均升高,說明初始時細胞液濃度均大于甲、乙糖溶液濃度,甲糖的相對分子質量約為乙糖的2倍,甲糖溶液和乙糖溶液濃度(單位為g/mL)相同,那乙糖溶液的摩爾濃度大于甲糖溶液,水分交換達到平衡時,葉細胞的凈吸水量應是乙組小于甲組,D錯誤。
4.[2019·全國卷Ⅲ] 下列有關高爾基體、線粒體和葉綠體的敘述,正確的是 (　D　)
A.三者都存在于藍藻中
B.三者都含有DNA
C.三者都是ATP合成的場所
D.三者的膜結構中都含有蛋白質
[解析] 藍藻是原核生物,只含有一種細胞器——核糖體,A項錯誤。線粒體和葉綠體中均含有DNA,高爾基體中不含DNA,B項錯誤。線粒體和葉綠體中能合成ATP,高爾基體中不能合成ATP,C項錯誤。高爾基體、線粒體和葉綠體都是具膜的細胞器,三者的膜結構中都含有蛋白質,D項正確。
5.[2019·全國卷Ⅱ] 某種H+-ATPase是一種位于膜上的載體蛋白,具有ATP水解酶活性,能夠利用水解ATP釋放的能量逆濃度梯度跨膜轉運H+。①將某植物氣孔的保衛細胞懸浮在一定pH的溶液中(假設細胞內的pH高于細胞外),置于暗中一段時間后,溶液的pH不變。②再將含有保衛細胞的該溶液分成兩組,一組照射藍光后溶液的pH明顯降低;另一組先在溶液中加入H+-ATPase的抑制劑(抑制ATP水解),再用藍光照射,溶液的pH不變。根據上述實驗結果,下列推測不合理的是(　C　)
A.H+-ATPase位于保衛細胞質膜上,藍光能夠引起細胞內的H+轉運到細胞外
B.藍光通過保衛細胞質膜上的H+-ATPase發揮作用導致H+逆濃度梯度跨膜運輸
C.H+-ATPase逆濃度梯度跨膜轉運H+所需的能量可由藍光直接提供
D.溶液中的H+不能通過自由擴散的方式透過細胞質膜進入保衛細胞
[解析] 本題考查物質的跨膜運輸。根據題干信息可知,H+-ATPase位于細胞膜上,藍光照射后,外界溶液的pH降低,說明有H+進入溶液中,藍光能夠引起細胞內的H+轉運到細胞外,A正確;H+-ATPase具有ATP水解酶活性且可運輸H+,藍光通過H+-ATPase發揮作用,完成H+的逆濃度梯度跨膜運輸,B正確;H+逆濃度梯度跨膜運輸所需的能量由H+-ATPase水解ATP提供,C錯誤;細胞內的pH高于細胞外,說明溶液中的H+濃度高于細胞內,在暗處一段時間后,溶液的pH不變,此時有濃度差卻沒有H+的運輸,說明H+不能通過自由擴散的方式進入細胞內,D正確。
6.[2021·全國甲卷] 植物的根細胞可以通過不同方式吸收外界溶液中的K+。回答下列問題:
(1)細胞外的K+可以跨膜進入植物的根細胞。細胞膜和核膜等共同構成了細胞的生物膜系統,生物膜的結構特點　磷脂雙分子層構成膜的基本支架,具有流動性;蛋白質分子以不同方式鑲嵌于磷脂雙分子層中　。
(2)細胞外的K+能夠通過離子通道進入植物的根細胞。離子通道是由　蛋白質　復合物構成的,其運輸的特點是　一種離子通道只允許一種離子通過　(答出1點即可)。
(3)細胞外的K+可以通過載體蛋白逆濃度梯度進入植物的根細胞。在有呼吸抑制劑的條件下,根細胞對K+的吸收速率降低,原因是　K+通過載體蛋白逆濃度梯度運輸需要消耗能量,呼吸抑制劑使細胞呼吸作用產生的能量減少　。
[解析] (1)生物膜的結構特點是磷脂雙分子層構成膜的基本支架,具有流動性;蛋白質分子以不同方式鑲嵌于磷脂雙分子層中。
(2)細胞外的K+能夠通過離子通道進入植物的根細胞,這種運輸方式屬于協助擴散,離子通道是由細胞膜上的蛋白質復合物構成的,其運輸的特點是一種離子通道只允許一種離子通過。
(3)細胞外的K+可以通過載體蛋白逆濃度梯度進入植物的根細胞,這種運輸方式是主動運輸,主動運輸需要消耗能量,在有呼吸抑制劑的條件下,會抑制細胞呼吸作用,使產生的能量減少,所以根細胞對K+的吸收速率降低。
1.小麥根尖分生區細胞是一種分裂能力較強的細胞,下列有關敘述錯誤的是 (　A　)
A.核膜、核仁和中心體呈周期性的消失和再現
B.線粒體和核糖體行使其正常功能離不開細胞核
C.蛋白質進入細胞核、高爾基體的方式有差別
D.細胞膜、核膜以及其他細胞器膜構成生物膜系統
[解析] 小麥細胞中無中心體,A錯誤;線粒體為半自主細胞器,在一定程度上受細胞核控制,核糖體的形成與核仁有關,并且其翻譯的模板來自細胞核,B正確;蛋白質通過核孔進入細胞核,借助膜融合進入高爾基體,C正確;細胞膜、核膜以及其他細胞器膜構成生物膜系統,D正確。
2.科學家德迪夫在研究胰島素對大鼠肝組織的作用時,意外發現一種酸性水解酶儲存在細胞內某種具膜“容器”中,該“容器”被稱為細胞內的“消化車間”。下列敘述錯誤的是 (　B　)
A.構成這種“容器”膜的基本支架是磷脂雙分子層
B.該“容器”是肝細胞合成酸性水解酶的主要場所
C.肝細胞產生酸性水解酶需要多種細胞器協調配合
D.該“容器”能分解肝細胞內衰老、損傷的細胞器
[解析] 科學家德迪夫發現的具膜“容器”是溶酶體。溶酶體是具膜的細胞器,膜的基本支架是磷脂雙分子層,A正確;溶酶體中的酸性水解酶是在核糖體上合成的,B錯誤;肝細胞產生酸性水解酶在核糖體上合成,需要內質網、高爾基體的加工,還需要線粒體提供能量,因此需要多種細胞器協調配合,C正確;溶酶體能分解細胞內衰老、損傷的細胞器,D正確。
3.人體肝細胞內很多重要的生理過程是通過具有相應結構的細胞器來完成的。下列有關肝細胞細胞器的敘述錯誤的是(　C　)
A.線粒體提供的能量可用于維持體溫
B.溶酶體可消化細胞自身產生的碎渣
C.高爾基體可以合成細胞膜所需的磷脂
D.核糖體合成催化乳酸生成葡萄糖的酶
[解析] 人的產熱器官主要是骨骼肌和肝臟,線粒體是有氧呼吸的主要場所,是細胞的“動力車間”,肝細胞內的線粒體提供的能量可用于維持體溫,A正確;溶酶體內含有多種水解酶,可分解衰老、損傷的細胞器,也可消化細胞自身產生的碎渣,B正確;磷脂屬于脂質,脂質的合成場所是內質網,C錯誤;催化乳酸生成葡萄糖的酶的化學本質是蛋白質,蛋白質在核糖體上合成,D正確。
4.如圖是甲、乙、丙三種物質進出人體神經細胞的示意圖,已知載體蛋白B運輸丙時會催化ATP分解,載體蛋白A則沒有此功能。下列選項中,能代表甲、乙、丙三種物質的是 (　C　)
A.H2O、維生素D、葡萄糖 B.乙醇、Na+、RNA聚合酶
C.CO2、Na+、K+ D.CO2、苯、乙醇
[解析] H2O和維生素D通過自由擴散進出細胞,葡萄糖進入神經細胞的方式為主動運輸,A不符合題意;乙醇出細胞為自由擴散,Na+進入神經細胞為順濃度梯度的協助擴散,RNA聚合酶為細胞內重要的生物大分子,不會以主動運輸方式進出細胞,B不符合題意;CO2出細胞為自由擴散,Na+進入神經細胞為順濃度梯度的協助擴散,K+進神經細胞為主動運輸,故與圖中的甲自由擴散、乙協助擴散、丙主動運輸相符,C符合題意;CO2、苯、乙醇三種物質都是以自由擴散的方式進出細胞,D不符合題意。
5.研究發現,某植物的液泡可發生如圖所示的物質跨膜運輸過程,其液泡膜上存在Na+/H+反向轉運載體蛋白,它可利用液泡內外H+的電化學梯度(電位和濃度差)將H+轉出液泡,同時將Na+由細胞質基質轉入液泡。下列有關敘述錯誤的是 (　B　)
A.該植物具有較強的耐鹽能力
B.圖中只有H+進入液泡過程需要消耗能量
C.載體蛋白既可參與協助擴散,也可參與主動運輸
D.外界溶液濃度可能會影響水通道蛋白的開啟方向
[解析] Na+在液泡中的積累能使液泡內Na+濃度增大,細胞液滲透壓增大,細胞吸水能力增強,進而提高該植物的耐鹽能力,A正確;H+進入液泡需要消耗能量,Na+進入液泡的直接驅動力是液泡膜兩側的H+電化學梯度,也需要消耗能量,B錯誤;主動運輸的特點是需要載體和能量,協助擴散的特點是從高濃度運輸到低濃度、需要載體而不需要能量,可知位于細胞膜上的載體蛋白既可參與主動運輸又可參與協助擴散,C正確;細胞吸水還是失水與外界溶液濃度和細胞液濃度的差有關,外界溶液的濃度可能會影響水通道蛋白的開啟方向,D正確。

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