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第4章 细胞的物质输入和输出
【单元知识网络】
【单元强化训练】
1.(2011·厦门模拟)某同学在做植物细胞质壁分离实验时，观察到紫色洋葱表皮细胞的中央液泡逐渐缩小，这说明( )
A．洋葱表皮细胞是活细胞
B．细胞液的溶质透出细胞
C．蔗糖溶液浓度小于细胞液浓度
D．细胞壁收缩导致中央液泡失水
【解析】植物细胞质壁分离实验中，由于蔗糖溶液浓度大于细胞液浓度，细胞失水，又因为原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性，所以可观察到紫色洋葱表皮细胞的中央液泡逐渐缩小。细胞膜和液泡膜是选择透过性膜，细胞液的溶质不能透出细胞。如果洋葱表皮细胞失活，原生质层失去选择透过性，细胞不能发生质壁分离。
【答案】A
2.下列关于物质跨膜运输的叙述中，错误的是( )
A．人体内红细胞、肾小管上皮细胞吸收葡萄糖的方式相同
B．线粒体产生的CO2以自由扩散的方式进入细胞质基质
C．海带细胞通过主动运输积累I－等溶质，因而不会在海水中发生质壁分离
D．将酶解法去除细胞壁后制备的原生质体置于蒸馏水中，会因渗透作用吸水而胀破
【解析】人体内红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，肾小管上皮细胞吸收葡萄糖的方式是主动运输。海带细胞通过主动运输积累I－等溶质，使细胞液浓度增大，因而不会在海水中发生质壁分离。酶解法制备的原生质体去除了细胞壁，因而将其置于蒸馏水中，会因渗透作用吸水而胀破。
【答案】A
3.(2011·合肥模拟)科学家预计在不久的将来，能研制出“瘦素穿肠蛋白”来治疗肥胖，通过口服能进入人体血液，可以减轻肥胖症患者通过肌肉注射的痛苦，你推测这种药品穿过小肠上皮细胞最可能的方式为( )
A．渗透作用 B．主动运输
C．被动运输 D．胞吞
【解析】“瘦素穿肠蛋白”是一类大分子蛋白质，这种药品穿过小肠上皮细胞最可能的方式为胞吞。
【答案】D
4.(2011·慈溪检测)某哺乳动物的一种成熟细胞不含DNA。下图中能正确表示在一定O2浓度范围内，K＋进入该细胞的速率与O2浓度关系是( )
【解析】该细胞不含DNA，故无细胞核、线粒体，不进行有氧呼吸，只进行无氧呼吸。因此，氧气的浓度对于K＋运输速率没有影响。
【答案】A
5.放入30%蔗糖溶液中不会发生质壁分离的一组细胞是( )
①洋葱根尖生长点细胞 ②人的口腔上皮细胞 ③洋葱表皮细胞 ④干种子细胞 ⑤蛔虫卵细胞
⑥洋葱根毛细胞
A．①④⑤⑥
B．②③④⑤
C．①②④⑤
D．①②④⑥
【解析】发生质壁分离的细胞必须是具有大液泡的植物细胞，根尖生长点细胞、干种子细胞由于没有大液泡，所以不能发生质壁分离；而蛔虫属于动物，其卵细胞和人体细胞均不存在细胞壁，因此也不能发生质壁分离。
【答案】C
6.(2011·南京模拟)在“观察植物细胞的吸水和失水”实验过程中，正常情况下你可以观察到紫色洋葱表皮细胞内液泡的颜色和体积随时间的变化情况是( )
①变深 ②变浅 ③不变 ④起始颜色→变深→再变浅 ⑤起始颜色→变浅→再变深
A．①c
B．③a
C．④d
D．⑤b
【解析】本题以实验为背景，考查同学们再现实验历程和分析图解的能力。本实验的实质是观察植物细胞质壁分离与复原全过程，其包括三次观察，第一次观察正常的洋葱表皮细胞，第二次观察发生质壁分离的细胞，第三次观察发生质壁分离复原的细胞。故紫色液泡的颜色变化经历了“起始颜色→变深→再变浅(起始颜色)”的过程，在此全过程中，液泡体积经历了由大到小再到大的过程。故选C项。
【答案】C
7.(2011·烟台模拟)能够反映细胞膜具有选择透过性功能特点的实例有( )
①白细胞吞噬病菌 ②细胞膜外K＋的浓度远低于膜内 ③变形虫的变形运动 ④唾液腺细胞分泌唾液淀粉酶 ⑤海带细胞内的I－浓度远远高于海水中的I－浓度
A．①③④
B．②④⑤
C．①③
D．②⑤
【解析】细胞膜具有选择透过性功能是通过对物质的选择性吸收来体现的，其主要表现为载体蛋白所具有的特异性。题干中②⑤所述物质都是通过主动运输方式进入细胞的，是细胞膜具有选择透过性功能的具体体现。①③是细胞膜结构特点的具体体现，唾液腺细胞分泌唾液淀粉酶是通过胞吐实现的，其理论依据也是细胞膜的结构特点。本题选择D项。
【答案】D
8.脂质体是一种人工膜(如图)，由磷脂和胆固醇组成，可用作转基因研究或制备药物。下列叙述不正确的是( )
A．脂质体表面交联抗体，可把药物运到患病部位
B．防止免疫系统识别脂质体，需用某些化学物质修饰
C．甲为脂溶性药物，乙为水溶性药物
D．脂质体能与细胞膜融合，胞吞进入细胞内
【解析】本题考查磷脂的特点，同时考查分析推理能力。甲接触亲水性的磷脂头部，为水溶性药物，乙接触疏水性的磷脂尾部，为脂溶性药物。
【答案】D
9.以洋葱表皮细胞为材料，分别用0.3 g/mL的蔗糖溶液、0.5 g/mL的蔗糖溶液、0.3 g/mL的尿素溶液及清水加以处理。m时开始用四种溶液分别处理洋葱表皮细胞；n时再一次用清水处理之前被处理过的洋葱表皮细胞，测得的洋葱表皮细胞原生质体体积的变化如图所示，图中代表尿素处理结果的是( )
A．a B．b C．c D．d
【解析】用0.3 g/mL的蔗糖溶液，能很好地观察植物细胞的质壁分离与复原，其曲线应该是图中的c；0.5 g/mL的蔗糖溶液会使植物细胞因过度失水而死亡，不会发生质壁分离的复原，其曲线是d；0.3 g/mL的尿素溶液会使植物细胞发生质壁分离，但同时尿素也会进入细胞内，使细胞液浓度增加，导致细胞吸水而自动复原，其曲线是b。
【答案】B
10.(2011·佛山质检)紫色洋葱表皮细胞发生质壁分离后，在显微镜下观察到的图像是
【解析】生活状态的紫色洋葱表皮细胞的液泡呈现紫色，而细胞质为无色透明。当发生质壁分离后，液泡中水分减少，使原来的紫色进一步加深。因此紫色变深的部分应该是液泡。细胞核应该在细胞质基质中。
【答案】C
11.细胞膜、核膜及细胞器膜通称为生物膜，下列对生物膜的叙述不正确的是( )
①各种生物膜的化学组成和结构完全相同
②细胞内广阔的膜面积为酶提供了大量的附着位点，为多种化学反应的进行提供了条件
③细胞膜在细胞和环境之间进行物质运输、能量交换、信息传递的过程中，起重要的作用
④生物膜把细胞质分割成多个微小的结构，使多种化学反应同时进行而互不干扰
⑤各种细胞器膜在结构上都是各自独立的
A．②④
B．②③
C．③⑤
D．①⑤
【解析】本题综合考察细胞内各种膜结构的作用以及特点。①各种生物膜的基本骨架是磷脂双分子层，其上覆盖、镶嵌的蛋白质分子种类根据不同膜的作用而有所差异；②生物体结构和功能的基本单位是细胞，在细胞内随时都发生着复杂的酶促反应，而细胞内广阔的膜面积为酶提供了大量的附着位点；③单细胞的生物细胞膜直接和外界环境接触，细胞膜在细胞和环境之间进行物质运输、能量交换、信息传递的过程中，起重要的作用。而多细胞的生物，细胞膜在细胞和细胞周围的环境之间也起着相同的作用；④例如植物细胞内的线粒体和叶绿体，都有膜结构，其内可以同时分别进行呼吸作用和进行光合作用，相互没有干扰；⑤细胞内各种膜结构是相互联系的，如核膜、内质网膜、高尔基体膜相互联系。
【答案】D
12.(2011·合肥模拟)有实验表明细胞膜、内质网膜和高尔基体膜中具有一些相同的蛋白质，而且这类蛋白质在细胞膜中含量较少，在内质网膜中含量较多，在高尔基体膜中的含量介于二者之间。据此判断正确的是( )
A．这类蛋白质的分布说明细胞膜是由内质网膜直接转化而来
B．这类蛋白质的分布说明同一细胞中不同生物膜的成分、结构相同
C．这类蛋白质的分布说明高尔基体能够对蛋白质进行加工
D．这类蛋白质的分布说明生物膜在结构上具有统一性和差异性
【解析】题干中的信息说明生物膜的某些蛋白质在三种膜中都有，但含量不同，故D正确。内质网膜——高尔基体膜——细胞膜之间通过囊泡形成间接联系，所以内质网膜不能直接转化成细胞膜，A错误。
【答案】D
13.(2011·济宁模拟)将水稻培养在含有各种营养元素的培养液中，发现水稻吸收硅多，吸收钙少。这是因为水稻根的细胞膜( )
A．吸附硅的能力强，吸附钙的能力弱
B．运载硅的载体多，运载钙的载体少
C．吸收硅的方式是自由扩散，吸收钙的方式是主动运输
D．吸收硅不需要消耗能量，吸收钙需要消耗能量
【解析】植物细胞吸收无机盐离子的方式是主动运输，在能量供应相同的情况下，对不同离子吸收的差异性主要取决于细胞膜上载体种类和数量的多少。本题选择B项。
【答案】B
14.（2011·河南模拟）从下图可获取的信息不正确的是
A.甲图中物质从浓度高的一侧通过细胞膜向浓度低的一侧转运，不消耗能量也不需载体协助，所以此图是指物质通过细胞膜时的自由扩散过程
B.可以预测，甲图中随着物质浓度的降低，自由扩散的速度会越来越快
C.甲图中箭头表示物质浓度细胞外高于细胞内时物质的转运方向
D.乙图表示物质的运输速度与物质浓度成正比关系，说明自由扩散过程只受物质浓度的影响
【答案】B
15.（2011·北京摸底）维生素D比水溶性维生素优先通过细胞膜，这是因为 A
A．细胞膜以磷脂双分子层作基本支架 B．磷脂双分子层内不同程度地镶嵌着蛋白质
C．细胞膜的结构特点是具有一定的流动性 D．细胞膜是选择透过性的膜
【答案】A
16.（2011·湖南模拟）在污水处理时，人们设计出一种膜结构，将有毒重金属离子阻挡在膜的一侧，以降低有毒重金属对水的污染，这是模拟了生物膜的 （ ）
A．自由扩散功能 B．流动性 C．主动运输 D．选择透过性
【答案】D
17.（2011·皖南摸底）一般地说，物质进出细胞有自由扩散、协助扩散、主动运输、胞吞和胞吐等5种方式。下列相关叙述正确的是
A．只有主动运输消耗能量
B．只有协助扩散需要载体蛋白协助
C．物质进出细胞的方式中物质都要穿越至少两层磷脂分子层
D．人体组织细胞吸收葡萄糖方式包括协助扩散和主动运输
【答案】D
18.细胞与外界进行物质和能量交换是细胞进行正常生命生活的必要条件，下列关于这种交换的说法中，错误的是( )
A．大分子物质进出细胞的方式是胞吐或胞吞
B．随着细胞的生长，细胞表面积与细胞体积的比值增大，细胞与外界进行物质交换的速率降低
C．人体红细胞吸收水分、葡萄糖的方式不同
D．生长素在植物体内的运输需要消耗能量
【解析】在细胞生长过程中，细胞表面积与细胞体积的比值变小，细胞与外界之间的物质交换速率降低。人体红细胞吸收水分、葡萄糖的方式分别是自由扩散、协助扩散。生长素在植物体内的运输方式为主动运输。
【答案】B
19.图甲表示四种不同的物质在一个动物细胞内外的相对浓度差异。其中通过图乙所示的过程来维持细胞内外浓度的物质是( )
A．Na B．K＋
C．胰岛素 D．CO2
【解析】由图乙可知，该物质在细胞外的浓度小于细胞内，物质的运输需要载体蛋白并消耗能量ATP，为主动运输过程。只有K＋与图乙符合，Na＋在细胞外的浓度大于细胞内，胰岛素通过胞吐运输到细胞外，CO2的运输不需要载体和ATP
【答案】B
20.无机盐离子在细胞中起着非常重要的作用，影响植物细胞吸收离子的因素很多。某探究性学习小组研究营养液中O2含量变化对某植物吸收K＋速率的影响(其他条件都是适宜的)，实验结果如图，下列说法错误的是( )
A．可分析得出该植物吸收K＋是要消耗能量的
B．从图中可以看出，没有氧气该植物就不能吸收K＋
C．ab段限制吸收K＋速率的主要因素是O2浓度
D．bc段表示除了营养液中O2含量还有其他因素影响K＋的吸收速率
【解析】影响主动运输速率的因素主要是氧气浓度与载体，本题以氧气浓度为主要的研究对象，当氧气浓度达到饱和后，其他因素就成为限制因素，包括载体。没有氧气，细胞可以通过无氧呼吸为K＋的吸收提供能量。
【答案】B
21.如图所示U型管中间被一种能允许水分子通过而二糖不能透过的半透膜隔开，现在两侧分别加入 0.1 mol/L的蔗糖溶液和麦芽糖溶液，一段时间 后左右两侧液面高度变化是怎样的？若向U型管 右侧加入某种微量物质（不影响溶液浓度），右 侧液面高度上升，那么加入的这种微量物质最可能是
A.右侧液面高度下降；胰岛素 B.右侧液面高度下降；衣藻
C.两侧液面高度不变；麦芽糖酶 D.两侧液面高度不变；蒸馏水
【答案】C
22.Na+-K+泵由4个亚基（多肽）组成，其中一个亚基向着细胞质的一面有一个ATP结合位点和三个Na+结合位点，外表面有两个K+结合位点。这一过程利用ATP供能，将Na+从细胞内逆浓度梯度排出，将K+从细胞外逆浓度梯度运入。对此过程的不正确说法是 ( )
A.Na+和K+出入细胞是主动运输的过程
B.Na+-K+泵是一个可同时反向转运两种离子的载体蛋白，该过程与细胞膜的选择透过性无关
C.说明细胞膜具有一定的流动性
D.这一过程可能会造成细胞膜内外产生电位差
【解析】由题干可知，Na+、K+的运输需消耗ATP，是主动运输过程；载体蛋白具有相对专一性，体现了膜的选择透过性，也说明了细胞膜具有一定的流动性；由于Na+、K+进出细胞的数量不均衡，故可导致细胞膜内外产生电位差。
【答案】B
23.“人造细胞”是用羊皮纸或火棉胶等半透性膜材料做成的一个密闭的囊，囊里面装了等量的不同浓度的蔗糖溶液。假设有三个这样的“人造细胞”，分别用A、B、C表示，它们的蔗糖溶液浓度分别是10％、20％和30％。其中A、B的外面套一金属网笼，C的外面没有套金属网笼，如图：
把三个“人造细胞”同时放在蔗糖溶液的浓度为15％的玻璃槽中，经过一段时间后，三个“人造细胞”的变化分别是 ( )
A．A变大，B稍微变小，C不变
B．A变小，B稍微变大，C不变
C．A变小，B稍微变大，C变大
D．A变大，B稍微变小，C变大
【解析】因为人工合成的膜结构没有蛋白质且其他的条件不变，从而分析不影响自由扩散的甲物质，而协助扩散的乙物质由于没有载体蛋白而被抑制，由此判断A、B、C错误，D正确。
【答案】D
24.苋菜的细胞液中有一些红色的物质，无论用清水怎么洗，清水仍不见红色物质，但若把苋菜放入沸水中一烫水立刻变成红色。这种现象是因为
A．沸水使细胞膜失去选择透过性 B．在清水中细胞膜没有选择透过性
C．沸水中色素分解成小分子物质 D．在清水中没有物质出入
【答案】A
25.将同一植物细胞依次浸入清水、0.3mol／L的蔗糖溶液和O.4 mol／L的KN03溶液中，测得细胞的体积随时间的变化曲线如图所示，则曲线A、B、C分别代表细胞所处的溶液是
A．清水、蔗糖溶液、KNO3
B．KN03、清水、蔗糖溶液
C．清水、KNO3、蔗糖溶液
D．蔗糖溶液、KN03、清水
【答案】C
二、非选择题
26.某实验小组要对“低温是否会影响物质的跨膜运输”进行实验探究，设计了如下实验。
实验步骤：①组装渗透装置两套，分别编号为1、2。
②在两组烧杯中分别加入等量的水，在长颈漏斗中分别加入等量的同一浓度的蔗糖溶液，保持管内外液面高度相等。
③对两组装置进行不同处理：1组用水浴锅加热至37℃，2组的烧杯外加冰块降温。
④两组装置同时开始实验，几分钟后观察记录漏斗的液面刻度变化。
请分析回答下列问题：
（1）本实验是通过测定水分子通过膜的扩散即 作用速率来进行探究的。
（2）此实验的自变量是 ；为了直观地表示相对速率，用 作为因变量。
（3）该实验可能的结果与结论：
①若1组漏斗液面比2组高，则说明 。
② 。
③ 。
（4）如果上述实验结果证明了“低温能影响物质跨膜运输的速率”，那么对于生物活细胞来讲，产生这种情况的原因是：
① 。
② 。
【解析】该实验是通过处于不同温度条件的渗透系统中漏斗液面高度的变化，探究温度对物质跨膜运输的影响，因此自变量应为渗透系统所处的不同温度环境，因变量是漏斗内液面高度的变化。低温可影响酶的活性，从而影响细胞代谢，低温还可影响细胞膜的流动性。
【答案】（1）渗透
（2）渗透系统所处的不同温度环境 漏斗液面高度的变化
（3）①低温会影响物质的跨膜运输且运输速率减慢②若2组漏斗的液面比1组高，则说明低温会影响物质的跨膜运输且运输速率加快
③若1、2组漏斗的液面高度相同，则说明温度高低并不影响物质的跨膜运输
（4）①低温会影响细胞膜的流动性，从而影响其功能
②低温会影响酶的活性，从而影响细胞呼吸释放能量的过程
27.(2011·南京模拟)下图是生物膜流动镶嵌模型及物质跨膜运输示意图，其中离子通道是一种通道蛋白，该通道蛋白是横跨质膜的亲水性通道，具有离子选择性。请据图回答有关问题。
(1)很多研究成果有力支持“脂溶性物质易透过生物膜，不溶于脂质的物质不易透过生物膜”这一说法。这证明组成细胞膜的主要成分中有[ ]__________________________。
(2)鲨鱼体内能积累大量的盐，盐分过高时就要及时将多余的盐分排出体外，经研究，鲨鱼体内多余的盐分是经②途径排出的，那么其跨膜运输的方式是________。
(3)对蟾蜍的离体心脏施加某种毒素后Ca2＋的吸收明显减少，但K＋、C6H12O6的吸收不受影响，最可能的原因是该毒素抑制了心肌细胞膜上转运Ca2＋的[ ]__________的活性。
(4)柽柳是泌盐植物，叶子和嫩枝可以将吸收到植物体内的盐分排出，是强耐盐植物。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，请设计实验加以证明。
①实验步骤：
a．取甲、乙两组生长发育相同的柽柳幼苗，放入适宜浓度的含有Ca2＋、K＋的溶液中。
b．甲组给予正常的呼吸条件，乙组________________________________________。
c．____________________________________________________________________。
②实验结论：
a．若两组植株对Ca2＋、K＋的吸收速率相同，说明____________________________
________________________________________________________________________；
b．____________________________________________________________________
_______________________________________________________________________。
【解析】(1)根据相似相溶的原理，推测细胞膜的主要成分中有磷脂；(2)鲨鱼体内多余的盐分是经②途径排出的，由图可知，盐分是由高浓度一侧向低浓度一侧转运的，不需要能量，属于被动运输方式；(3)施加某种毒素后，Ca2＋的吸收明显减少，但K＋、C6H12O6的吸收不受影响，说明该毒素不影响物质运输时的能量供给，Ca2＋吸收进入细胞是逆浓度梯度进行的，属于主动运输方式，主动运输需要能量和载体蛋白，因此该毒素影响了运输Ca2＋的载体蛋白的活性；(4)主动运输和被动运输最主要的区别是是否需要能量，而能量主要是通过细胞的有氧呼吸提供的，因此实验组和对照组的自变量应是能否进行有氧呼吸，因变量是无机盐离子的吸收速率。
【答案】(1)甲 磷脂分子
(2)被动运输
(3)乙 载体蛋白
(4)①b.完全抑制有氧呼吸
c．一段时间后测定两组植株根系对Ca2＋、K＋的吸收速率
②a.柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是被动运输
b．若乙组吸收速率明显小于甲组吸收速率，说明柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是主动运输
28.(2011·宁波模拟)美国科学家阿格雷的研究成果是发现了细胞膜上专门供水分子进出的通道。完成水通道科学研究的过程如下：
(1)观察：科学家发现水分子能通过细胞膜。
(2)问题：水究竟怎样通过细胞膜。
(3)假设：20世纪80年代，美国科学家阿格雷认为细胞膜上的某种蛋白质就是水通道。
(4)实验：要想证明细胞膜上的水通道是否是蛋白质，一般情况下，最好用同位素____________________(填“15N”“35S”“32P或”“18O”)进行标记研究，这种蛋白质是在____________上合成的。如图是阿格雷水通道验证实验：将含有水通道和不含水通道的细胞放在同一种水溶液中进行对照实验，图中表示两种不同细胞状态的变化，那么其中作为对照实验的是____________(填“A”或“B”组)，你作出这一判断的依据是__________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)结论：________________________________________________________________________。
(6)根据人体不同部位细胞功能推测，下列哪些部位细胞中含水通道蛋白最多( )
A．肺泡上皮细胞
B．红细胞
C．肾小管细胞
【解析】15N、35S、32P、18O四种元素中，只有35S属于蛋白质中的特有元素，故最好用同位素35S进行标记研究。蛋白质是在核糖体上合成的。题图中作为对照实验的是B组，原因是B组细胞在一定时间后，细胞没有出现变化，而A组细胞出现胀破现象。根据实验可得出的结论是细胞膜上的这种蛋白质为水通道蛋白。在人体内，水分进出活跃的细胞中水通道蛋白往往较多，人体的肾小管细胞能够重吸收水分，故其可能含有较多的水通道蛋白。
【答案】(4)35S 核糖体 B B组细胞在一定时间后，细胞没有出现变化，而A组细胞出现胀破现象 (5)该蛋白质为水通道蛋白 (6)C
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