【生物】2021届一轮复习中图版第二单元专题三 细胞的物质输入和输出作业
第二单元 细胞代谢
专题三 细胞的物质输入和输出
考点1 渗透作用的原理和应用
1.[2020山东泰安检测]某实验小组用如图所示实验装置探究鱼鳔膜的通透性。实验开始时漏斗内外液面等高,实验中观察到漏斗内液面上升到一定高度后不再上升。相关叙述正确的是( )
A.水分子只能由鱼鳔膜外进入膜内
B.蔗糖分子可以由鱼鳔膜内扩散到膜外
C.液面静止时,鱼鳔膜内外溶液浓度相等
D.实验结果表明鱼鳔膜是一种半透膜
2.[2020安徽示范高中联考]将新鲜洋葱表皮细胞放入清水中浸泡2 h后,再放入一定浓度的KNO3溶液中,其原生质体的体积变化如图所示。下列说法错误的是( )
A.E、F点时细胞没有发生质壁分离
B.I点时细胞的吸水速率大于失水速率
C.只有H点时细胞吸水和失水处于动态平衡
D.改变KNO3溶液的溶氧量会影响图中曲线变化
考点2 实验:观察植物细胞的质壁分离和复原
3.[2020辽宁六校联考]下列关于细胞质壁分离的叙述,正确的是( )
A.植物细胞在一定条件下都能观察到明显的质壁分离现象
B.动物细胞不能发生质壁分离的根本原因是不具有半透膜
C.一定浓度的甘油溶液可以使洋葱表皮细胞发生质壁分离
D.处于质壁分离状态时细胞液浓度一定小于外界溶液浓度
4.[2020贵州贵阳模拟,8分]高等植物细胞质壁分离过程中,引起50%左右细胞发生初始质壁分离的溶液浓度为其细胞液等渗浓度。回答下列问题:
(1)植物细胞发生质壁分离的原因有
(答出两点即可)。
(2)在发生质壁分离过程中,外界溶液、细胞质基质、细胞液浓度从大到小依次是 。
(3)现提供紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞、蔗糖、蒸馏水等材料,请设计实验,测定洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液浓度相当于浓度为多少的蔗糖溶液。写出实验思路并预测结果。
考点3 物质出入细胞的方式
5.[2020四川绵阳一诊]下列有关细胞的物质输入与输出的叙述,正确的是( )
A.葡萄糖和氨基酸进入细胞时一定需要消耗能量
B.台盼蓝通过主动运输进入细胞而将细胞染成蓝色
C.低温对所有物质进出细胞的跨膜运输过程都有影响
D.蔗糖溶液浓度越高,植物细胞质壁分离及复原现象越明显
6.[2020全国名校第一次大联考]将洋葱表皮细胞置于一定浓度的KNO3溶液中,观察发现洋葱表皮细胞很快发生质壁分离,不久之后这些细胞又逐渐发生了质壁分离复原。关于该过程的表述,错误的是( )
A.在此过程中,水分子能够通过自由扩散的方式进出洋葱表皮细胞
B.在此过程中,洋葱表皮细胞吸水能力发生了变化
C.在此过程中,除水分子外,还有其他物质进入细胞,但没有其他物质排出细胞
D.在此过程中,物质进出细胞能在一定程度上体现生物膜的功能特性
7.[2019陕西西安期中]将少量棉花纤维放在载玻片上,滴上含草履虫的培养液,盖上盖玻片,沿盖玻片的一侧滴入一滴墨汁,可以看到墨汁以食物泡形式进入草履虫体内并在体内环流。下列关于墨汁进入草履虫体内过程的叙述,正确的是( )
A.需要细胞膜上的载体蛋白协助
B.墨汁向草履虫体内扩散
C.与细胞膜的流动性有关
D.随着水分向草履虫体内渗透
8.[2019山东八校第二次联考]将某哺乳动物的两种细胞置于一定浓度的Q溶液中,测定不同情况下细胞吸收Q的速率,结果如表所示。不考虑胞吞作用,由表中数据能得出的结论是( )
细胞类型
未通入空气组的吸收速率
通入空气组的吸收速率
胚胎干细胞
3 mmol/min
5 mmol/min
成熟红细胞
3 mmol/min
3 mmol/min
A.两种细胞吸收Q的速率均只取决于浓度差
B.两种细胞吸收Q均不需载体蛋白的参与
C.胚胎干细胞吸收Q的方式为主动运输
D.成熟红细胞吸收Q的方式为被动运输
一、选择题(每小题6分,共42分)
1.[2020辽宁东北育才中学模拟]如图为细胞摄入某种物质的过程示意图,有关该过程的叙述错误的是( )
A.这一物质进入细胞内的方式可称为胞吞
B.该过程的发生依赖于细胞膜的流动性
C.囊泡的形成及运输过程不消耗能量
D.该过程表明细胞对物质的摄入具有选择性
2.[2020吉林长春质检]将质量为m0的新鲜萝卜条放在某浓度的蔗糖溶液中处理1 h,取出后测得萝卜条质量为m1,再将该萝卜条放入蒸馏水中,细胞不再吸水后取出,测得萝卜条的质量为m2(实验过程中细胞始终保持生物活性,处理时间适宜)。下列关系一定成立的是( )
A.m0>m1 B.m0
m0 D.m2膜外,C错误;鱼鳔膜能让水分子通过,不允许蔗糖分子通过,具有选择透过性,实验结果表明鱼鳔膜是一种半透膜,D正确。
2.C 由题图可知,在0~2 h内细胞吸水,原生质体的体积增大,但由于新鲜的洋葱表皮细胞有细胞壁的保护,细胞不可能无限吸水,也不可能无限增大甚至涨破,E、F点时细胞没有发生质壁分离,A正确。I点之后,原生质体体积继续增大,I点时,细胞的吸水速率大于失水速率,B正确。由图可知细胞吸水和失水处于动态平衡的点是F点和H点,C错误。KNO3溶液中的K+和NO3-都是细胞选择吸收的离子,细胞吸收K+和NO3-的方式是主动运输,需要消耗能量,所以改变KNO3溶液的溶氧量会影响图中曲线变化,D正确。
3.C 只有具有大液泡的成熟植物细胞才能发生质壁分离,A错误;质壁分离指的是细胞壁与原生质层的分离,而动物细胞没有细胞壁和原生质层,B错误;紫色洋葱表皮细胞在一定浓度的甘油溶液中先发生质壁分离现象后自动复原,C正确;处于质壁分离状态时,细胞液浓度可能等于、大于或小于外界溶液浓度,D错误。
4.(除标明外,每空2分)(1)原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性、成熟植物细胞有大液泡、外界溶液浓度大于细胞液浓度(答对其中一项给1分,答出两点即可) (2)外界溶液、细胞质基质、细胞液 (3)设置一系列浓度的蔗糖溶液,并用其处理待测细胞,在显微镜下观察细胞形态,统计发生初始质壁分离的细胞数,若50%左右细胞发生初始质壁分离,此时对应的蔗糖溶液浓度为洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液的等渗浓度。(4分)
【解析】 (1)植物细胞发生质壁分离的原因:植物细胞有大液泡,原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性,外界溶液浓度大于细胞液浓度等。(2)当植物细胞发生质壁分离时,外界溶液浓度最大,然后是细胞质基质,细胞液浓度最小。(3)据题干信息“引起50%左右细胞发生初始质壁分离的溶液浓度为其细胞液等渗浓度”可知,测定洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液浓度相当于浓度为多少的蔗糖溶液的实验思路:设置一系列浓度的蔗糖溶液,用这些蔗糖溶液分别处理待测细胞,用显微镜观察细胞形态,统计发生初始质壁分离的细胞数,若有50%左右的细胞发生初始质壁分离,则此时对应的蔗糖溶液浓度为洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液的等渗浓度。
5.C 人体大部分细胞吸收葡萄糖的方式属于协助扩散,该方式不需要消耗能量,A错误;生物膜具有选择透过性,对于活细胞而言,台盼蓝染液不能进入细胞,细胞死亡后,生物膜的选择透过性丧失,台盼蓝染液能进入细胞内而使细胞着色,B错误;低温会影响分子运动的速率和化学反应速率等,低温对所有物质进出细胞的跨膜运输过程都有影响,C正确;蔗糖浓度过高,可能会使植物细胞过度失水而死亡,不会再发生质壁分离复原的现象,D错误。
6.C 将洋葱表皮细胞置于KNO3溶液中,当KNO3溶液浓度大于细胞液浓度时,细胞会失水发生质壁分离;随着细胞失水,细胞液浓度逐渐升高,KNO3溶液浓度逐渐降低,同时活的洋葱表皮细胞还会根据生命活动需要吸收K+和NO3-,使细胞液浓度进一步升高,KNO3溶液浓度进一步降低,当KNO3溶液浓度小于细胞液浓度时,洋葱表皮细胞又能够吸水而发生质壁分离复原。在此过程中,水分子是以自由扩散的方式进出细胞的,A正确;洋葱表皮细胞的细胞液浓度在发生变化,吸水能力也在变化,在质壁分离的过程中细胞吸水能力逐渐增大,在质壁分离复原过程中细胞吸水能力逐渐减小,B正确;除水分子外,K+和NO3-会进入细胞,而细胞也在不断排出代谢废物,C错误;水分子的自由扩散,以及K+和NO3-的主动运输都体现了生物膜的选择透过性,D
正确。
7.C 由题干中“看到墨汁以食物泡形式进入草履虫体内”,可知该食物泡是细胞膜向内凹陷形成的,属于胞吞,胞吞不需要膜上的载体蛋白协助,胞吞过程体现了细胞膜的流动性,故C正确,A、B、D错误。
8.C 根据表格分析,胚胎干细胞对Q的吸收速率受通入空气的影响,而空气是影响有氧呼吸生成ATP的因素之一,说明胚胎干细胞吸收Q的方式是主动运输,C正确。哺乳动物成熟红细胞对Q的吸收速率不受通入空气的影响,但由于成熟红细胞能不进行有氧呼吸,故无法判断成熟红细胞吸收Q的方式是否与能量有关,即无法确定该运输方式是主动运输还是被动运输,D错误。已分析知,胚胎干细胞经主动运输吸收Q,该过程需要消耗能量,且需要载体蛋白的协助,其运输速率虽受Q浓度影响,但并不取决于浓度差,A、B错误。
1.C 题图表示细胞通过膜凹陷形成囊泡将外来物质包围起来,然后脱离细胞膜,将物质转运到细胞内的过程,即胞吞,A正确;胞吞过程中囊泡与细胞膜的融合依赖于膜的流动性,B正确;胞吞是大分子物质运输的方式,囊泡的形成及运输过程需要消耗能量,C错误;由图可知进入囊泡内的物质和细胞膜上的受体特异性结合,表明细胞对物质的摄入具有选择性,D正确。
2.C 当外界蔗糖溶液浓度小于新鲜萝卜条的细胞液浓度时,把新鲜萝卜条放在蔗糖溶液中,萝卜条会吸水膨胀,质量变大即m1>m0,再放入蒸馏水中,萝卜条会继续吸水或不变,m2≥m1,因此m2≥m1>m0;当外界蔗糖溶液浓度等于新鲜萝卜条的细胞液浓度时,把新鲜萝卜条放在蔗糖溶液中,萝卜条质量不变即m1=m0,再放入蒸馏水中,萝卜条会吸水膨胀,m2>m1,因此,m2>m1=m0;当外界蔗糖溶液浓度大于新鲜萝卜条的细胞液浓度时,把新鲜萝卜条放在蔗糖溶液中,萝卜条会失水,导致质量减少即m1m0,因此m2>m0>m1。综上所述,在实验过程中,一定成立的是m2>m0,故选C。
3.D 当载体蛋白饱和时,主动运输的速率不再随呼吸强度的增加而增加,A错误;通过离子通道的运输和通过离子泵的运输都需要蛋白质,当蛋白质变性后二者的运输速率都会受影响,B错误;借助离子泵转运离子的方式是主动运输,其结果通常是使该种离子在细胞膜内外存在浓度差,C错误;由题干信息可知,借助离子通道运输离子的方式是被动运输,其运输是顺浓度梯度进行的,D正确。
4.D 分析题图可知,在250 mmol·L-1NaCl溶液中,红细胞的体积(V)与初始体积(V0)之比小于1,说明细胞通过渗透作用失水了,红细胞皱缩,会影响细胞代谢,A错误;乙图中处理时间内植物细胞在一定浓度的NaCl溶液中失水量先增加后减少至横轴以下,说明细胞先失水后吸水,但是由于细胞壁的存在,所以细胞体积基本不变,B错误;图乙中A点细胞失水量最大,此时细胞液浓度最大,吸水能力最强,C错误;人的红细胞长时间处在300 mmol·L-1NaCl溶液中可能会因为失水过多而死亡,乙图体现了细胞发生质壁分离及复原的过程,B点之后细胞吸收一定水分后保持不变,说明细胞具有生物活性,D正确。
5.C 番茄或水稻对各种离子的吸收量均存在差异,可见不同植物对不同离子的吸收具有选择性,A正确;根细胞以自由扩散的方式吸水,以主动运输的方式吸收离子,因此这是两个相对独立的生理过程,B正确;由于主动运输过程需要能量供应,用植物油密封液面会使根细胞进行无氧呼吸,一方面会导致能量供应不足,另一方面会使无氧呼吸产生的有害物质毒害细胞,导致实验失败,C错误;一般情况下,培养液中离子浓度应低于细胞液的浓度,否则会引起烧苗(根细胞失水),因此水稻和番茄很可能以主动运输的方式吸收离子,D正确。
6.B 随着水分子进入半透膜袋,半透膜袋两侧的浓度差减小,蔗糖溶液的吸水能力下降,另外,不断高出的液柱也会进一步阻止水分子进入半透膜袋,因此,图甲中玻璃管内液面上升速率逐渐降低,最终停止上升,A项正确;从图乙信息可知,该植物细胞发生质壁分离后又自动复原,从开始溶液M中的溶质就能进入该植物细胞,B项错误;图乙中A点植物细胞失水量最大,此时植物细胞的细胞液浓度最大,细胞的吸水能力最强,C项正确;一定范围内,图甲中半透膜袋内蔗糖溶液的体积越大,玻璃管内液面上升的高度就越大,D项正确。
7.D 观察质壁分离与复原实验中,对照组和实验组在同一个细胞中先后进行,属于自身对照,A正确;该细胞停止质壁分离的瞬时,若该细胞在实验过程中始终保持生物活性,则⑥与⑦中溶液的浓度可能基本相等,B正确;若⑥中的溶质可以被吸收,则⑦中溶液浓度可高于⑥,该细胞可能会发生自动复原,C正确;细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层,处于⑤中的葡萄糖、氨基酸以及各种细胞器属于原生质层,D错误。
8.(1)紫色洋葱鳞片叶外表皮(只答“紫色洋葱”不得分)(1分) 自身对照(1分) (2)bc(1分) ab段植物细胞失水,cd段植物细胞吸水(其他合理答案也得分)(2分) (3)⑤(和⑥)(2分) 植物细胞在失水的同时吸收KNO3溶液中的无机盐离子,细胞液浓度逐渐升高,当细胞液浓度大于外界溶液浓度时,植物细胞吸水(其他合理答案也得分,必须提及“细胞吸收无机盐离子”)(3分)
【解析】 (1)本实验的实验材料通常选用紫色洋葱鳞片叶外表皮,本实验所用的对照方法是自身对照。(2)如果细胞失水和吸水的时间充足,则在④环节中看到的细胞已经完全发生了质壁分离,应处于图乙中的bc段。ab段原生质体体积变小,是因为植物细胞失水,cd段原生质体体积变大,是因为植物细胞吸水。(3)植物细胞在失水的同时可从KNO3溶液中吸收无机盐离子,使得细胞液浓度逐渐升高,当细胞液浓度大于外界溶液浓度时,植物细胞开始吸水,发生质壁分离复原,所以省略图甲中的⑤(和⑥)环节,也可看到与图乙趋势一致的实验结果。
9.(1)物质通过简单的扩散方式进出细胞(2分) (2)载体数量饱和(2分) (3)实验思路:将长势相同的某植物根细胞平均分为两组,甲组放在有氧条件下,乙组放在无氧条件下, 将甲、乙两组植物根细胞放在其他条件相同且适宜的条件下培养,并分别测定根细胞对b物质的吸收速率。(3分) 预期结果和结论:若甲组根细胞对b物质的吸收速率大于乙组, 则说明b物质的跨膜运输方式为主动运输;若甲组和乙组根细胞对b物质的吸收速率大致相同,则说明b物质的跨膜运输方式为协助扩散。(3分)
【解析】 本题考查了物质出入细胞的方式。(1)自由扩散是指物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式。(2)由于载体的数量是有限的,当外界溶液中b的浓度达到一定数值时,再增加b的浓度,根细胞对b的吸收速率不再增加。(3)由于协助扩散需要载体,但不消耗能量,而主动运输载体和能量,所以可能通过改变细胞呼吸的方式来确定b的跨膜运输方式。 取甲、乙两组长势相同的某植物根细胞,放入适宜浓度的含有b的培养液中。 甲组细胞给予正常的呼吸条件,乙组细胞抑制细胞呼吸,其他条件都相同。 一段时间后测定两组细胞对b的吸收速率。 预测实验结果并分析: a.若甲、乙两组根细胞对b的吸收速率基本相同,则说明根细胞吸收b的方式不是主动运输。 b.若乙组细胞的吸收速率明显小于甲组吸收速率,或者完全不吸收,说明根细胞吸收b的方式是主动运输。
1.D 本题设置了实验情境,要求考生能够运用所学知识对马铃薯块茎细胞渗透失水和吸水实验进行分析,并对相关条件下的实验结果进行预测,体现了科学探究这一核心素养。分析表格可知,第1组中马铃薯块茎细胞发生渗透吸水,说明马铃薯块茎细胞细胞液的浓度大于20 g/L的KNO3溶液;第2组中马铃薯块茎细胞先发生渗透失水,随后随着钾离子和硝酸根离子通过主动运输进入细胞中,细胞发生渗透吸水,说明马铃薯块茎细胞细胞液的浓度小于40 g/L的KNO3溶液,A正确。第2组和第3组的马铃薯条浸泡30 min后都缩短(长度小于5 cm),说明两组中的马铃薯块茎细胞都发生了渗透失水,浸泡2 h时的长度都大于浸泡30 min时的长度,说明两组中的马铃薯块茎细胞都发生了渗透吸水,B正确。马铃薯块茎细胞渗透失水和吸水的过程中,原生质层相当于半透膜,C正确。分析表中数据可知,第4组KNO3溶液浓度过高,马铃薯块茎细胞已失水死亡,再将其放入低浓度的溶液(20 g/L的KNO3溶液)中,长度也不会发生变化,D错误。
2.C CHIP28为细胞膜上的水通道蛋白,它的加工、运输需要内质网和高尔基体的参与,A正确;非洲爪蟾卵母细胞在低渗溶液中不膨胀的原因可能是细胞膜上无类似CHIP28的蛋白,B正确;经处理后的非洲爪蟾卵母细胞在吸水直至破裂过程中,细胞内液浓度逐渐降低,细胞吸水速率逐渐减慢,C错误;肾小管在抗利尿激素作用下重吸收水可能与CHIP28有关,D正确。
3.(每空2分)(1)微量 主动运输 (2)选择透过 (3)葡萄糖、果糖 不能 (4)先降低后升高
【解析】 (1)Cu在植物细胞中含量很少,属于微量元素,同时Cu2+进入植物细胞需要载体蛋白和能量,属于主动运输。(2)细胞膜具有选择透过性,该特性会受到膜上蛋白质和磷脂的影响。(3)植物细胞中具有还原性的单糖只有葡萄糖和果糖,但是鉴定还原糖的实验是定性实验而不是定量实验,故不能用该原理来测定可溶性还原糖的含量。(4)过氧化氢酶的活性在Cu2+质量浓度为25 mg·kg-1时比对照组低,随后随着Cu2+质量浓度升高而逐渐升高并高于对照组。
