高中人教版 (2019)第4章 细胞的物质输入和输出综合与测试练习

第2节　主动运输与胞吞、胞吐

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1.为避免地方性甲状腺肿,我国在向社会供应的很多种类的食盐中增加了碘酸钾。但是沿海地区的人们一般是不会缺碘的,这是因为海带等水产品中富含碘。海水中碘的含量比海带细胞中碘的含量要低得多,但海带细胞还能不断从海水中吸收碘,下列细胞器中参与海带细胞对碘吸收的是(　D　)

A.叶绿体  B.中心体

C.溶酶体  D.线粒体

解析:海水中碘的含量比海带细胞中碘的含量要低得多,故碘进入海带细胞是逆浓度梯度转运,属于主动运输,该运输过程需要借助载体蛋白,还需要消耗能量,而线粒体能为主动运输提供能量。

2.胰腺细胞能顺浓度梯度吸收小分子物质甲,能逆浓度梯度吸收小分子物质乙,并能以囊泡的形式排出物质丙。下列叙述不正确的是(　C　)

A.物质甲可以是葡萄糖、氧气等物质

B.物质丙可能是胰淀粉酶

C.物质甲进出胰腺细胞都不消耗ATP

D.载体蛋白参与胰腺细胞吸收物质乙

解析:顺浓度梯度吸收的物质甲可以是氧气、葡萄糖等,方式是自由扩散和协助扩散;胰腺细胞以胞吐形式释放的是大分子物质,可能是胰淀粉酶;物质甲顺浓度进入细胞不消耗ATP,若出细胞是逆浓度梯度则需要消耗ATP,如Na+;逆浓度梯度的乙是通过主动运输进入细胞的,除了需要消耗能量还需要载体蛋白。

3.根据如图所示,对于水分子跨膜运输方式的判断,最准确的是(　D　)

A.自由扩散 B.协助扩散

C.主动运输 D.被动运输

解析:据题图可知,水分子既可以直接在磷脂双分子层处自由扩散,也可以由水通道蛋白协助进行协助扩散,所以水分子的跨膜运输方式为被动运输。

4.受体介导的胞吞作用指细胞外的生物大分子与受体结合后,经胞吞作用进入细胞的过程,如图所示。下列叙述正确的是(　A　)

A.胞吞作用对运输的物质具有选择性

B.对生物大分子的胞吞需要转运蛋白的参与

C.抑制细胞呼吸不会影响胞吞作用

D.葡萄糖分子也可通过此方式通过生物膜

解析:生物大分子与受体结合的过程,体现了胞吞对运输物质的选择性;需要转运蛋白参与的运输方式为协助扩散和主动运输;胞吞需要消耗能量,受到细胞呼吸强度的影响;葡萄糖分子是小分子,跨膜运输方式是协助扩散或主动运输。

5. 将植物的愈伤组织分散成单个细胞,放入适宜的完全营养液中,置于适宜的条件下培养。培养液中甲、乙两种离子的浓度保持相等且恒定,定期测得细胞中两种离子的含量,得到如图所示曲线。据图分析,下列叙述中正确的是(　A　)

A.该组织细胞运输离子甲的载体数量比运输离子乙的载体数量多

B.该组织的细胞吸收甲、乙两种离子的方式分别是自由扩散和主动

运输

C.两种离子均只能从低浓度的一侧运输到高浓度的一侧

D.曲线mn段和ab段表明两种离子浓度的升高抑制了细胞的吸收

解析:由于细胞膜上的载体具有选择性,又因细胞内甲离子浓度大于乙离子浓度,所以该组织细胞运输甲离子的载体数量比运输乙离子的载体数量多;该组织的细胞吸收甲、乙两种离子的方式都是主动运输;根据曲线图分析可知,在最初的时间内,两种离子也能从高浓度的一侧运输到低浓度的一侧;由于载体和能量是有限的,所以主动运输速率不可能无限上升。

6.据报道,一种称作“瘦素穿肠蛋白”的药物能够治疗肥胖,可口服使用,以减轻肥胖症患者肌肉注射的痛苦。若该信息属实,则小肠上皮细胞吸收该药物最可能的方式为(　B　)

A.渗透作用 B.胞吞

C.协助扩散 D.主动运输

解析:蛋白质在空间结构完整时才能发挥正常功能,能口服使用并发挥作用的药物应该是以完整蛋白质的形式被吸收,细胞吸收大分子蛋白质的方式是胞吞。

7.科学家研究物质进出人的成熟红细胞时绘制了下列模型图,对该图的正确理解是(　A　)

A.Ⅰ和Ⅱ分别表示自由扩散和主动运输

B.图示Ⅱ方式与胞吞和胞吐均需要载体蛋白协助

C.Ⅱ方式所需能量主要是由线粒体提供的

D.水、二氧化碳、氧气都是以Ⅰ方式进入细胞的

解析:Ⅰ不需要载体蛋白和能量,属于自由扩散,Ⅱ需要载体蛋白和能量,属于主动运输;胞吐和胞吞是大分子依赖生物膜的流动性进出细胞,不需载体蛋白的协助;人的成熟红细胞中没有线粒体;水分子的跨膜运输有协助扩散和自由扩散两种方式。

8.动物的神经细胞膜膜外Na+浓度是膜内的15倍,细胞膜上对Na+进行跨膜运输的转运蛋白有两种,通过离子通道运输的为被动运输,通过离子泵运输的为主动运输,神经细胞受到刺激时,会引起Na+内流。下列叙述错误的是(　C　)

A.Na+通过离子泵的跨膜运输是逆浓度梯度进行的

B.神经细胞受到刺激时,Na+通过离子通道进入细胞内

C.缺氧引起神经细胞兴奋性降低,是因为影响了Na+的内流

D.离子通道与离子泵都是在细胞内的核糖体上合成的

解析:离子通过离子泵的跨膜运输是主动运输,为逆浓度梯度运输;神经细胞受到刺激时,Na+大量内流是通过离子通道进入细胞内的,为协助扩散;Na+的内流是通过离子通道进入细胞内的,为协助扩散,与缺氧无关;离子通道与离子泵都是蛋白质,都是在细胞内的核糖体上合成的。

9.如图为家兔小肠上皮细胞亚显微结构示意图,据图回答下列问题。

(1)该细胞面向肠腔的一侧形成很多突起即微绒毛,微绒毛不仅可以增加膜面积,还可以增加细胞膜上　　　　数量,有利于吸收肠腔中的葡萄糖等物质。 

(2)研究发现,葡萄糖分子逆浓度梯度进入小肠上皮细胞时,并不直接消耗ATP分子提供的能量,而是在Na+顺浓度梯度进入细胞时一同进入细胞。这说明,葡萄糖分子进入小肠上皮细胞的方式是　　　　　。据此判断Na+运出细胞的过程是否消耗能量?　　　　。 

(3)已知膜蛋白的合成、加工、运输途径与分泌蛋白基本相同,若用某种药物处理该细胞后发现,细胞消耗氨基酸的水平没有明显改变,但是物质的跨膜运输速率显著降低。分析可能的原因是          

                                                     　。 

解析:(1)依题意并结合图示分析可知,葡萄糖进入小肠上皮细胞需膜蛋白A的协助,微绒毛不仅增加了膜面积,还增加了细胞膜上载体蛋白的数量,有利于吸收肠腔中的葡萄糖等物质。

(2) 物质逆浓度梯度运输属于主动运输,所以葡萄糖进入细胞属于主动运输;由题意可知,Na+运出细胞是逆浓度梯度运输,属于主动运输,消耗能量。

(3)已知膜蛋白与分泌蛋白合成、加工和运输的途径基本相同,据此可知,膜蛋白需要由核糖体合成,内质网、高尔基体加工和运输才能转移到细胞膜上。用某种药物处理该细胞后,细胞消耗氨基酸的水平没有明显改变,这说明细胞中的核糖体功能正常,但是合成的蛋白质无法加工和转移到细胞膜上,推测是药物影响了③内质网或②高尔基体的功能,使核糖体合成的蛋白质不能正常加工和转运,膜蛋白无法转移到细胞膜上,从而导致了物质跨膜运输速率的降低。

答案:(1)载体蛋白

(2)主动运输　是

(3)药物影响了③内质网或②高尔基体的功能,使核糖体合成的蛋白质不能正常加工和转运,膜蛋白无法转移到细胞膜上,从而导致了物质跨膜运输速率的降低

10.囊性纤维病是一种严重的遗传疾病,患者汗液中氯离子的浓度升高,支气管被异常黏液堵塞,导致这一疾病发生的主要原因是CFTR蛋白功能异常。如图中CFTR蛋白在氯离子跨膜运输过程中的作用,请回答下列问题。

(1)图1中细胞膜的基本支架是[　]　　　　　         　　;②为　　　　　　　,其参与的重要生命活动有　　　　　　　(试列举1例)。 

(2)由图1可知,氯离子跨膜运输所借助的CFTR蛋白属于　　　　　　　(填“通道蛋白”或“载体蛋白”),在正常细胞内,氯离子在该蛋白的协助下通过　　　　　　 　方式转运至细胞外,转运过程中,该蛋白

　　　　(填“能”或“否”)发生自身构象的改变。随着氯离子在细胞外浓度逐渐升高,水分子通过　　　　　　　作用向膜外扩散的速度　　　　　　　,使覆盖于肺部细胞表面的黏液被稀释。 

(3)根据能量来源的不同,可将动物细胞膜上的主动运输分为原发性主动运输和继发性主动运输,如图中K+进入细胞属于原发性主动运输,葡萄糖进入细胞属于继发性主动运输。

通过分析,氯离子在CFTR蛋白的协助下转运至细胞外,属于　　　　　　　主动运输。驱动葡萄糖进入细胞所需的能量来源于　　　　　　。 

(4)科研人员发现,红细胞在清水中很容易涨破,而水生动物的卵母细胞在清水中不易涨破,故推测红细胞快速吸水与细胞膜上的水通道蛋白CHIP28有关,水通道蛋白CHIP28可插入其他生物细胞膜上。请你设计实验验证这一结论,写出简单的设计思路并预期结果。

解析:(1)图1中①磷脂双分子层是细胞膜的基本支架;②是糖被,可参与细胞表面的识别(细胞间的信息传递)。

(2)由图1可知,氯离子跨膜运输所借助的CFTR蛋白能与离子结合,故属于载体蛋白;在正常细胞内,氯离子在该蛋白的协助下通过主动运输方式转运至细胞外,转运过程中,载体蛋白会发生自身构象的改变;随着氯离子在细胞外浓度逐渐升高,浓度差增大,故水分子通过渗透作用向膜外扩散的速度加快,使覆盖于肺部细胞表面的黏液被稀释。

(3)由原发性主动运输的示意图可知,氯离子在CFTR蛋白的协助下消耗ATP,转运至细胞外,属于原发性主动运输;驱动葡萄糖进入细胞所需的能量来源于Na+浓度梯度。

(4)分析题干信息可知,本实验目的为验证水通道蛋白CHIP28可插入其他生物细胞膜上,且该蛋白与红细胞快速吸水有关,故实验设计思路:将水通道蛋白CHIP28插入不含有水通道蛋白的水生动物的卵母细胞的细胞膜上,再将卵母细胞放于清水中。预期结果:卵母细胞迅速吸水膨胀后涨破。

答案:(1)[①]　磷脂双分子层　糖被　细胞表面的识别(细胞间的信息传递)

(2)载体蛋白　主动运输　能　渗透　加快

(3)原发性　Na+浓度梯度

(4)实验思路:将水通道蛋白CHIP28插入不含有水通道蛋白的水生动物的卵母细胞的细胞膜上,再将卵母细胞放于清水中。

预期结果:卵母细胞迅速吸水膨胀后涨破。

11.饥饿状态下,肠腔的葡萄糖通过SGLT1逆浓度梯度进行跨膜运输;进食后,小肠微绒毛局部葡萄糖浓度由于二糖的水解而升高,细胞通过GLUT2顺浓度梯度吸收葡萄糖,速率比通过SGLT1快数倍(如图所示)。下列叙述错误的是(　A　)

A.SGLT1和GLUT2都属于载体蛋白,两者都应该具有将ATP水解的

功能

B.图中的二糖可能是麦芽糖

C.SGLT1和GLUT2同时存在增强了动物对环境的适应性

D.葡萄糖通过SGLT1的跨膜运输方式体现了活细胞能够按照生命活动的需要,选择性吸收所需营养物质

解析:GLUT2是顺浓度梯度运输葡萄糖的载体蛋白,运输过程中不消耗ATP,因而没有将ATP水解的功能。

12.如图表示物质进出细胞有关的图像或曲线。下列有关叙述不正确的是(　C　)

A.图甲与图丙代表的跨膜运输方式相同

B.图丁可代表红细胞或肌细胞吸收葡萄糖的方式

C.环境中氧浓度变化对图示代表的丙、丁、戊均有影响

D.抗体和唾液淀粉酶的释放方式均与戊代表的方式相同

解析:由题图分析可知,图甲和图丙代表的运输方式是自由扩散;图丁中,运输速率除了与浓度相关外,还与载体蛋白的数量有关,属于协助扩散或主动运输,葡萄糖进入红细胞是协助扩散,葡萄糖进入肌肉细胞是主动运输,可用图丁表示;氧气浓度会影响能量的供应,因此可能会影响乙、丁和戊,但不影响甲和丙;抗体和唾液淀粉酶属于分泌蛋白,释放方式为胞吐,即图戊。

13.如图表示物质进出细胞1和细胞2的过程示意图。据图分析正确的是(　D　)

A.甲、丁物质都是顺浓度梯度运输的

B.乙物质的作用体现了细胞膜的选择透过性

C.乙物质离开细胞1的方式需要载体,且都是大分子转运

D.运输甲和丙物质的蛋白质结构不同,但都具有专一性

解析:甲物质是顺浓度梯度运输,属于协助扩散,物质丁的运输方式是主动运输,逆浓度梯度运输;乙物质与细胞2细胞膜上的受体结合,体现了细胞膜的信息交流功能;乙物质离开细胞1的方式不需要载体,属于胞吐,运输的可能是大分子物质,也可能是小分子有机物,如乙酰胆碱;运输甲的蛋白质是载体蛋白,运输丙物质的蛋白质是通道蛋白,两种蛋白质的结构不同,但是都具有专一性。

14.离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白,能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子。下列叙述正确的是(　C　)

A.离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散

B.离子通过离子泵的跨膜运输是顺浓度梯度进行的

C.动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率

D.加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率

解析:由题干可知,离子通过离子泵的跨膜运输过程需要载体蛋白和能量,属于主动运输,因此加入蛋白质变性剂会降低离子泵跨膜运输离子的速率;主动运输一般是逆浓度梯度进行的;动物一氧化碳中毒后,机体缺乏氧气而影响有氧呼吸,进而影响能量供应,降低离子泵跨膜运输离子的速率。

15.如图甲表示由磷脂分子合成的人工膜的结构示意图,如图乙表示人的红细胞膜的结构示意图及葡萄糖和乳酸的跨膜运输情况,图丙中A为1 mol/L的葡萄糖溶液,B为1 mol/L 的乳酸溶液,请据图回答以下问题。

(1)在水中磷脂分子排成双层的原因是　　　　　　　　　　　。 

(2)图丙中，半透膜模拟的是成熟植物细胞中的　　　　　　　；图乙中,葡萄糖和乳酸跨膜运输的共同点是都需要　　　　　　　。 

(3)如果用图甲所示人工膜作为图丙中的半透膜,则液面不再变化时,左侧液面高度等于右侧液面高度的原因是　                ; 

如果在图甲所示人工膜上贯穿上图乙的蛋白质①,再用作图丙的半透膜,则液面不再变化时,左侧液面　　　(填“高于”“低于”或“等于”)右侧液面;如果用图乙的蛋白质②替换蛋白质①,进行实验,则液面不再变化时,左侧液面　　　　(填“高于”“低于”或“等于”)右侧液面。 

(4)图丁中①为信号分子,与靶细胞细胞膜上的　　　　　　　(填结构名称)结合,此过程体现了细胞膜具有　　　　　  　　的功能,如果乙图为丁细胞的细胞膜,那么丁图中的②应该分布于乙图膜结构的

　　　　　(填“上方”或“下方”)。 

解析:(1)由于磷脂分子具有亲水的头部和疏水的尾部,因此在水中的磷脂分子疏水的尾部聚集,亲水的头部朝向集团的外侧,形成磷脂双分子层。

(2)成熟植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。据题图可知,葡萄糖和乳酸的跨膜运输均需要载体蛋白,其中乳酸的运输还需要消耗

能量。

(3)如果没有液面变化,说明通过半透膜进出两侧的水分子数始终相等,两侧溶液的浓度相等,说明溶质不能透过半透膜。

(4)细胞间的信息交流是以信号分子和细胞膜上的受体结合的方式完成的。丁图中的②在细胞外侧,而乙图中的葡萄糖是细胞需要的能源物质,乳酸则属于细胞无氧呼吸的代谢产物,可以判断乙图中的上方为细胞外侧。

答案:(1)磷脂分子具有亲水的头部和疏水的尾部

(2)原生质层　载体蛋白

(3)葡萄糖和乳酸均不可透过此人工半透膜　低于　等于

(4)受体(受体蛋白)　进行细胞间信息交流　上方