专题04 细胞的物质输入和输出：【二轮复习】备战2023年高考生物必备知识大串讲

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专题04 细胞的物质输入和输出
【考点梳理.逐个击破】
1.水进出细胞的原理：
（1）水进出细胞方式：被动运输
（2）渗透作用发生的条件：①两溶液之间具有半透膜；②两溶液具有有浓度差。
（3）动物细胞的吸水和失水：
低渗溶液：细胞吸水膨胀；
高渗溶液：细胞失水皱缩；
等渗溶液：细胞维持正常形态。
例1：人体红细胞呈两面凹的圆饼状，具有运输氧气的功能。现将人体红细胞分别放在三种不同的液体环境中，下图为一段时间内红细胞的变化示意图，该图说明的问题是( )。
A.水分容易进出细胞
B.无机盐离子容易进出细胞
C.红细胞有运输氧气的功能
D.水分和无机盐对于维持细胞的形态和功能有重要作用
【解析】结合题干信息分析题图，不同盐浓度下红细胞吸水或失水多少不同，其中，放入蒸馏水中的红细胞因吸水过多会涨破，放入浓盐水中的红细胞因失水过多皱缩，均导致红细胞失去功能，可知，水分和无机盐对于维持细胞的形态和功能有重要作用，D项符合题意。故选D

（4）植物细胞的质壁分离与复原：
材料：活的成熟的植物细胞，液泡有颜色便于观察，如紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞。黑藻是高等植物细胞，含有大液泡和大而清晰的叶绿体，也能观察到质壁分离及复原现象。
条件：原生质层（由细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质组成）具有选择透过性，相当于半透膜；
细胞液与外界溶液有浓度差。
内因：原生质层伸缩性大于 细胞壁；原生质层有 选择透过性，细胞壁为全透 性。
例2：下图为植物细胞吸水和失水的原理图，其中①②表示外界溶液浓度与细胞液浓度的大小关系，③表示细胞结构，则①②③处依次是( )。

A.>、<、原生质层 B.>、<、原生质体
C.<、>、原生质层 D.<、>、细胞膜
【解析】利用所学知识和题干信息分析:植物细胞失水的条件是外界溶液浓度>细胞液浓度，吸水的条件是外界溶液浓度<细胞液浓度;植物细胞的原生质层相当于一层半透膜;所以①是>，②是<，③是原生质层。综上所述，A项正确。故选A

2.被动运输
（1）物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。
（2）特点:①顺浓度梯度跨膜运输物质。②不消耗 能量。
（3）类型：
被动运输
原理
实例
自由扩散
物质通过简单的扩散作用进出细胞
水、O2、CO2、甘油、乙醇、苯、性激素等
协助扩散
进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散
葡萄糖进入红细胞
进出细胞的物质借助
水、某些离子或分子

例3：下列说法错误的是( )。
A.水分子被小肠上皮细胞吸收是顺浓度梯度进行的
B.葡萄糖进入红细胞需要转运蛋白的协助
C.乙醇分子进出小肠上皮细胞通过自由扩散方式进行
D.维生素D被小肠上皮细胞吸收属于协助扩散
【解析】水分子被小肠上皮细胞吸收的过程不消耗能量，属于被动运输，A项正确;葡萄糖进入红细胞需要运输葡萄糖的转运蛋白的协助，B项正确;乙醇分子进出小肠上皮细胞是通过自由扩散方式进行的，C项正确;维生素D属于脂质中的固醇类物质，其被小肠上皮细胞吸收的方式属于自由扩散，D项错误。故选D

3.主动运输
（1）物质逆浓度梯度进行跨膜运输，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫作主动运输。
（2）实例：小肠上皮细胞吸收小肠液中的氨基酸和葡萄糖；多数离子逆浓度跨膜运输。
（3）意义：主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中，通过主动运输来选择吸收所需要的物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。
例4：下图表示小肠绒毛上皮细胞中的细胞膜对不同物质的运输(每种运输的方向由箭头标明，黑点的数量代表每种物质的浓度)，下列叙述正确的是(　　)。
A.a物质可能是氧气，b物质可能是葡萄糖
B.a物质可能是水，b物质可能是甘油
C.a物质可能是胆固醇，b物质可能是氧气
D.a物质可能是葡萄糖，b物质可能是氨基酸
【解析】a物质由高浓度一侧到低浓度一侧运输，不需要转运蛋白和能量，属于自由扩散方式，可推断a物质可能是甘油、胆固醇和氧气;b物质由低浓度一侧到高浓度一侧运输，且需要载体蛋白和能量，是主动运输，可推断b物质可能是葡萄糖和氨基酸。综上所述，A项正确。故选A

3.胞吞与胞吐：
（1）结构基础：依赖于膜的流动性。
（2）胞吞：细胞外→细胞内，消耗能量。
（3）胞吐：细胞内→细胞外，消耗能量。
4.影响物质跨膜运输的因素：物质浓度、氧浓度、载 体数量、温度。
5. 与主动运输与胞吞与胞吐有关的细胞器：核糖体（合成载体蛋白）、内质网、高尔基体、线粒体（提供能量）。
例5：下图所示为胞吞的一种特殊形式——受体介导的胞吞，当专一的分子与受体结合，会引起细胞膜内凹形成有被小窝，进而与细胞膜脱离形成有被小泡，将物质转运入细胞内。下列相关分析错误的是(　　)。
A.受体介导的胞吞依赖于膜的流动性
B.该过程进行伴随着ATP的水解
C.该过程可以让细胞获得大量专一物质
D.温度变化不影响受体介导的胞吞
【解析】分析题图可知，该图展示的是胞吞过程，细胞外的分子与细胞膜上的受体结合后，细胞膜发生变化，向内凹陷，依赖于膜的流动性，A项正确;胞吞过程需要消耗细胞呼吸释放的能量，伴随着ATP的水解，B项正确;受体介导的胞吞是一种特殊类型的胞吞作用，受体可与专一分子结合，故该过程可以让细胞获得大量专一物质，C项正确;温度变化会影响受体介导的胞吞，D项错误。故选D
例6：下图曲线表示物质跨膜运输的方式，下列叙述正确的是(　　)。
A.曲线a可以表示小肠上皮细胞吸收葡萄糖
B.曲线b可以表示乙醇跨膜运输的方式
C.影响曲线b的因素可以是温度、转运蛋白或能量
D.以曲线a方式运输的物质不能通过无蛋白质的脂双层膜
【解析】分析曲线图可知，曲线a所示物质转运速率与被转运分子的浓度呈正相关，说明曲线a代表自由扩散，而小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式是主动运输，A项错误;曲线b所示方式的转运速率会达到饱和值，说明曲线b代表的运输方式需要转运蛋白，可代表协助扩散或主动运输，而乙醇跨膜运输的方式为自由扩散，B项错误;影响曲线b的因素可以是温度、转运蛋白或能量，C项正确;曲线a方式属于自由扩散，不需要转运蛋白，以曲线a方式运输的物质能通过无蛋白质的脂双层膜，D项错误。故选C

【技巧归纳】
1.影响物质运输速率的因素
（1）物质浓度(一定浓度范围内)

（2）O2浓度

2.胞吞、胞吐的特点：需要能量，通过膜融合运输，需要膜上蛋白质的参与。
3.胞吞、胞吐的影响因素
(1)氧气：通过影响呼吸作用，影响胞吞与胞吐物质运输速率。
(2)温度：


【真题重现.精选精炼】
一、单选题
1．（2022·浙江·高考真题）“观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原”实验中，用显微镜观察到的结果如图所示。下列叙述正确的是（       ）

A．由实验结果推知，甲图细胞是有活性的
B．与甲图细胞相比，乙图细胞的细胞液浓度较低
C．丙图细胞的体积将持续增大，最终胀破
D．若选用根尖分生区细胞为材料，质壁分离现象更明显
【答案】A
【解析】
【分析】
分析题图：甲到乙的过程中，细胞发生质壁分离，乙到丙的过程细胞发生质壁分离的复原，据此分析解答。
【详解】
A、 能发生质壁分离细胞应为活的植物细胞，据图分析，从甲到乙发生了质壁分离现象，说明甲细胞是活细胞，A正确；
B、 乙图所示细胞发生质壁分离，该过程中细胞失水，故与甲图相比，乙图细胞的细胞液浓度较高，B错误；
C、 由于有细胞壁的限制，丙图细胞体积不会持续增大，且不会涨破，C错误；
D、 根尖分生区细胞无中央大液泡，不能发生质壁分离现象，D错误。
故选A。
2．（2022·全国·高考真题）钙在骨骼生长和肌肉收缩等过程中发挥重要作用。晒太阳有助于青少年骨骼生长，预防老年人骨质疏松。下列叙述错误的是（       ）
A．细胞中有以无机离子形式存在的钙
B．人体内Ca2+可自由通过细胞膜的磷脂双分子层
C．适当补充维生素D可以促进肠道对钙的吸收
D．人体血液中钙离子浓度过低易出现抽搐现象
【答案】B
【解析】
【分析】
无机盐的存在形式与作用：（1）存在形式：细胞中大多数无机盐以离子的形式存在；（2）无机盐的功能：对维持细胞和生物体生命活动有重要作用，如：Fe是构成血红素的元素；Mg是构成叶绿素的元素。
【详解】
A、细胞中有以无机离子形式存在的钙，也有以化合物形式存在的钙（如CaCO3），A正确；
B、Ca2+不能自由通过细胞膜的磷脂双分子层，需要载体协助，B错误；
C、维生素D能有效地促进人体肠道对钙和磷的吸收，故适当补充维生素D可以促进肠道对钙的吸收，C正确；
D、哺乳动物的血液中必须含有一定量的Ca2+，Ca2+的含量太低，会出现抽搐等症状，D正确。
故选B。
3．（2022·全国·高考真题）植物成熟叶肉细胞的细胞液浓度可以不同。现将a、b、c三种细胞液浓度不同的某种植物成熟叶肉细胞，分别放入三个装有相同浓度蔗糖溶液的试管中，当水分交换达到平衡时观察到：①细胞a未发生变化；②细胞b体积增大；③细胞c发生了质壁分离。若在水分交换期间细胞与蔗糖溶液没有溶质的交换，下列关于这一实验的叙述，不合理的是（       ）
A．水分交换前，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度
B．水分交换前，细胞液浓度大小关系为细胞b>细胞a>细胞c
C．水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度大于细胞a的细胞液浓度
D．水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度
【答案】C
【解析】
【分析】
由题分析可知，水分交换达到平衡时细胞a未发生变化，既不吸水也不失水，细胞a的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度；细胞b的体积增大，说明细胞吸水，水分交换前，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度；细胞c发生质壁分离，说明细胞失水，水分交换前，细胞c的细胞液浓度小于外界蔗糖溶液的浓度。
【详解】
A、由于细胞b在水分交换达到平衡时细胞的体积增大，说明细胞吸水，则水分交换前，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度，A正确；
B、水分交换达到平衡时，细胞a的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度，细胞c的细胞液浓度小于外界蔗糖溶液的浓度，因此水分交换前，细胞液浓度大小关系为细胞b>细胞a>细胞c，B正确；
C、由题意可知，水分交换达到平衡时，细胞a未发生变化，说明其细胞液浓度与外界蔗糖溶液浓度相等；水分交换达到平衡时，虽然细胞内外溶液浓度相同，但细胞c失水后外界蔗糖溶液的浓度减小，因此，水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度小于细胞a的细胞液浓度，C错误
D、在一定的蔗糖溶液中，细胞c发生了质壁分离，水分交换达到平衡时，其细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度，D正确。
故选C。
4．（2021·江苏·高考真题）细胞可运用不同的方式跨膜转运物质，下列相关叙述错误的是（       ）
A．物质自由扩散进出细胞的速度既与浓度梯度有关，也与分子大小有关
B．小肠上皮细胞摄入和运出葡萄糖与细胞质中各种溶质分子的浓度有关
C．神经细胞膜上运入K+的载体蛋白和运出K+的通道蛋白都具有特异性
D．肾小管上皮细胞通过主动运输方式重吸收氨基酸
【答案】B
【解析】
【分析】
小分子物质物质出入细胞的方式有自由扩散、协助扩散和主动运输。自由扩散不需要载体和能量；协助扩散需要载体，但不需要能量；主动运输需要载体，也需要能量；自由扩散和协助扩散是由高浓度向低浓度运输，是被动运输。大分子物质通过胞吞和胞吐出入细胞，胞吞和胞吐过程依赖于生物膜的流动性结构特点，需要消耗能量。
【详解】
A、物质通过自由扩散的方式进出细胞的速度与浓度梯度有关，也与分子大小有关，A正确；
B、小肠上皮细胞摄入和运出葡萄糖与细胞质中葡萄糖分子的浓度有关，与细胞质中其他溶质分子的浓度无关，B错误；
C、膜转运蛋白包括载体蛋白和通道蛋白，二者都具有特异性，载体蛋白只允许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，通道蛋白只允许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过，C正确；
D、肾小管上皮细胞重吸收氨基酸的方式是主动运输，D正确。
故选B。
5．（2021·江苏·高考真题）采用紫色洋葱鳞片叶外表皮进行质壁分离实验，下列相关叙述正确的是（       ）
A．用摄子撕取的外表皮，若带有少量的叶肉细胞仍可用于实验
B．将外表皮平铺在洁净的载玻片上，直接用高倍镜观察细胞状态
C．为尽快观察到质壁分离现象，应在盖玻片四周均匀滴加蔗糖溶液
D．实验观察到许多无色细胞，说明紫色外表皮中有大量细胞含无色液泡
【答案】A
【解析】
【分析】
把成熟的植物细胞放置在某些对细胞无毒害的物质溶液中，当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞液中的水分子就透过原生质层进入到外界溶液中，使原生质层和细胞壁都出现一定程度的收缩。由于原生质层比细胞壁的收缩性大，当细胞不断失水时，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来，也就是逐渐发生了质壁分离。当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中的水分子就通过原生质层进入到细胞液中，发生质壁分离的细胞的整个原生质层会慢慢地恢复成原来的状态，使植物细胞逐渐发生质壁分离复原。
【详解】
A、叶肉细胞有原生质层和大液泡，所以可以发生质壁分离，且细胞质中还含有叶绿体，而洋葱外表皮细胞呈紫色，所以即使洋葱鳞片叶外表皮上带有叶肉细胞，也不影响实验结果，A正确；
B、质壁分离实验中全程只在低倍镜下观察，B错误；
C、为尽快观察到质壁分离现象，应在盖玻片一侧滴加蔗糖溶液，另一侧用吸水纸吸，重复几次，洋葱细胞就浸泡在蔗糖溶液中，C错误；
D、紫色外表皮细胞中有一个紫色大液泡，那些无色的细胞应该是鳞茎细胞，不是鳞片叶外表皮，D错误。
故选A。
6．（2016·全国·高考真题）离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，它在跨膜运输物质时离不开ATP的水解。下列叙述正确的是（　　）
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
【答案】C
【解析】
【分析】
1、自由扩散的特点：顺浓度梯度运输、不需要载体、不消耗能量；协助扩散的特点：顺浓度梯度运输、需要载体、不消耗能量；主动运输的特点：逆浓度梯度运输、需要载体、消耗能量。
2、由题可知，离子泵为载体蛋白，且可以水解ATP为运输物质时提供能量，故运输方式为主动运输。
【详解】
A、离子通过离子泵的跨膜运输需要载体和消耗能量，属于主动运输，A错误；
B、离子通过离子泵的跨膜运输属于主动运输，是逆浓度梯度进行的，B错误；
C、由于离子泵跨膜运输离子需要消耗能量，一氧化碳中毒会降低细胞呼吸，降低能量供应，降低离子泵跨膜运输离子的速率，C正确；
D、离子的跨膜运输需要载体蛋白，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，D错误。
故选C。
7．（2021·湖北·高考真题）红细胞在高渗NaCl溶液（浓度高于生理盐水）中体积缩小，在低渗NaCl溶液（浓度低于生理盐水）中体积增大。下列有关该渗透作用机制的叙述，正确的是（       ）
A．细胞膜对Na+和Cl-的通透性远高于水分子，水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液
B．细胞膜对水分子的通透性远高于Na+和Cl-，水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液
C．细胞膜对Na+和Cl-的通透性远高于水分子，Na+和Cl-从高渗溶液扩散至低渗溶液
D．细胞膜对水分子的通透性远高于Na+和Cl-，Na+和Cl-从高渗溶液扩散至低渗溶液
【答案】B
【解析】
【分析】
自由扩散：顺浓度梯度运输、不需要载体、不消耗能量；协助扩散：顺浓度梯度运输、需要载体、不消耗能量；主动运输：逆浓度梯度运输、需要载体、消耗能量。
【详解】
大多数水分子以协助扩散的方式进出细胞，少数水分子以自由扩散的方式进出细胞，而Na+和Cl-以主动运输的方式进出红细胞。自由扩散和协助扩散比主动运输更容易，故细胞膜对水分子的通透性远高于Na+和Cl-。由于自由扩散和协助扩散都是顺浓度梯度运输，主动运输是逆浓度梯度运输，故水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液，Na+和Cl-从低渗溶液扩散至高渗溶液，B正确，ACD错误。
故选B。
8．（2021·山东·高考真题）液泡是植物细胞中储存 Ca2+的主要细胞器，液泡膜上的 H+焦磷酸酶可利用水解无机焦磷酸释放的能量跨膜运输 H+，建立液泡膜两侧的 H+浓度梯度。该浓度梯度驱动 H+通过液泡膜上的载体蛋白 CAX 完成跨膜运输，从而使 Ca2+以与 H+相反的方向同时通过 CAX 进行进入液泡并储存。下列说法错误的是（       ）
A．Ca2+通过 CAX 的跨膜运输方式属于协助扩散
B．Ca2+通过 CAX 的运输有利于植物细胞保持坚挺
C．加入 H+焦磷酸酶抑制剂，Ca2+通过 CAX 的运输速率变慢
D．H+从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式属于主动运输
【答案】A
【解析】
【分析】
由题干信息可知，H+通过液泡膜上的载体蛋白 CAX 完成跨膜运输，且该过程需要借助无机焦磷酸释放的能量，故H＋跨膜运输的方式为主动运输； Ca2+通过 CAX 进行进入液泡并储存的方式为主动运输（反向协调运输）。
【详解】
A、Ca2+通过 CAX 的跨膜运输方式为主动运输，所需要的能量由H+顺浓度梯度产生的势能提供，A错误；
B、Ca2+通过 CAX 的运输进入液泡增加细胞液的浓度，细胞液的渗透压，有利于植物细胞从外界吸收水分，有利于植物细胞保持坚挺，B正确；
C、加入 H+焦磷酸酶抑制剂，则液泡中的H+浓度降低，液泡膜两侧的 H+浓度梯度差减小，为Ca2+通过 CAX 的运输提供的能量减少，C正确；
D、H+从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式需要水解无机焦磷酸释放的能量来提供，为主动运输，D正确。
故选A。
9．（2021·湖南·高考真题）质壁分离和质壁分离复原是某些生物细胞响应外界水分变化而发生的渗透调节过程。下列叙述错误的是（       ）
A．施肥过多引起的“烧苗”现象与质壁分离有关
B．质壁分离过程中，细胞膜可局部或全部脱离细胞壁
C．质壁分离复原过程中，细胞的吸水能力逐渐降低
D．1mol/L NaCl溶液和1mol/L蔗糖溶液的渗透压大小相等
【答案】D
【解析】
【分析】
1、质壁分离的原因分析：
（1）外因：外界溶液浓度＞细胞液浓度；
（2）内因：原生质层相当于一层半透膜，细胞壁的伸缩性小于原生质层；
（3）表现：液泡由大变小，细胞液颜色由浅变深，原生质层与细胞壁分离。
2、溶液渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目，溶质微粒越多，即溶液浓度越高，对水的吸引力越大；反过来，溶液微粒越少即，溶浓度越低，对水的吸引力越小。
【详解】
A、施肥过多使外界溶液浓度过高，大于细胞液的浓度，细胞发生质壁分离导致植物过度失水而死亡，引起“烧苗”现象，A正确；
B、发生质壁分离的内因是细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性，而原生质层包括细胞膜、液泡膜以及之间的细胞质，质壁分离过程中，细胞膜可局部或全部与细胞壁分开，B正确；
C、植物细胞在发生质壁分离复原的过程中，因不断吸水导致细胞液的浓度逐渐降低，与外界溶液浓度差减小，细胞的吸水能力逐渐降低，C正确；
D、溶液渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目，1mol/L的NaCl溶液和1mol/L的葡萄糖溶液的渗透压不相同，因NaCl溶液中含有钠离子和氯离子，故其渗透压高于葡萄糖溶液，D错误。
故选D。
10．（2020·全国·高考真题）取某植物的成熟叶片，用打孔器获取叶圆片，等分成两份，分别放入浓度（单位为g/mL）相同的甲糖溶液和乙糖溶液中，得到甲、乙两个实验组（甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍）。水分交换达到平衡时，检测甲、乙两组的溶液浓度，发现甲组中甲糖溶液浓度升高。在此期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换。据此判断下列说法错误的是（       ）
A．甲组叶细胞吸收了甲糖溶液中的水使甲糖溶液浓度升高
B．若测得乙糖溶液浓度不变，则乙组叶细胞的净吸水量为零
C．若测得乙糖溶液浓度降低，则乙组叶肉细胞可能发生了质壁分离
D．若测得乙糖溶液浓度升高，则叶细胞的净吸水量乙组大于甲组
【答案】D
【解析】
【分析】
渗透作用需要满足的条件是：①半透膜；②膜两侧具有浓度差。浓度差是指单位体积溶质分子数量的差异，即物质的量浓度差异，由题干信息可知，甲糖和乙糖的质量分数相同，但甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍，因此乙糖溶液的物质的量浓度约为甲糖溶液的2倍。
【详解】
A、由题干信息可知，叶细胞与溶液之间无溶质交换，而甲组的甲糖溶液浓度升高，则可能是由于叶细胞的细胞液浓度大于甲糖溶液物质的量浓度，引起了细胞吸水，A正确；
B、若乙糖溶液浓度不变，说明乙糖溶液物质的量浓度与叶细胞的细胞液浓度相等，叶细胞净吸水量为零，B正确；
C、若乙糖溶液浓度降低，说明细胞失水，叶肉细胞可能发生了质壁分离，C正确；
D、若乙糖溶液浓度升高，说明乙糖溶液物质的量浓度低于叶细胞的细胞液浓度，细胞吸水，而乙糖溶液的物质的量浓度约为甲糖溶液的2倍，因此叶细胞的净吸水量应是乙组小于甲组，D错误。
故选D。
二、综合题
11．（2021·全国·高考真题）植物的根细胞可以通过不同方式吸收外界溶液中的K+。回答下列问题：
（1）细胞外的K+可以跨膜进入植物的根细胞。细胞膜和核膜等共同构成了细胞的生物膜系统，生物膜的结构特点是_______。
（2）细胞外的K+能够通过离子通道进入植物的根细胞。离子通道是由_______复合物构成的，其运输的特点是_______（答出1点即可）。
（3）细胞外的K+可以通过载体蛋白逆浓度梯度进入植物的根细胞。在有呼吸抑制剂的条件下，根细胞对K+的吸收速率降低，原因是_______。
【答案】     具有一定的流动性     蛋白质     顺浓度梯度运输或不消耗能量     细胞逆浓度梯度吸收K+是主动运输过程，需要能量，呼吸抑制剂会影响细胞呼吸供能，故使细胞主动运输速率降低
【解析】
【分析】
植物根细胞的从外界吸收各种离子为主动运输，一般从低到高主动地吸收或排出物质，以满足生命活动的需要，需要耗能、需要载体协助。
【详解】
（1）生物膜的结构特点是具有一定的流动性。
（2）离子通道是由蛋白质复合物构成的，通过离子通道的运输相当于协助扩散，其运输特点是顺浓度梯度运输或不消耗能量。
（3）细胞外的K+可以通过载体蛋白逆浓度梯度进入植物的根细胞。可知是主动运输过程，主动运输需要消耗能量，而细胞中的能量由细胞呼吸提供，因此呼吸抑制剂会影响细胞对K+的吸收速率。
【点睛】
本题考查植物细胞对离子的运输方式，主动运输的特点等，要求考生识记基本知识点，理解描述基本生物学事实。
12．（2021·北京·高考真题）科研人员以马铃薯为材料研究膜蛋白S在植物体内糖类物质运输及分配中的作用。
（1）CO2在叶肉细胞的________中形成三碳化合物，经过一系列过程转化为淀粉储存或以蔗糖形式运输至其他非光合器官利用。因此，叶片是光合产物的“源”，而_________ 等器官被看作是“库”。
（2）科研人员从马铃薯细胞中提取RNA，经_____，利用PCR技术扩增得到蛋白S 基因。将蛋白S基因与载体反向连接，导入马铃薯体细胞，再利用__________________技术，得到蛋白S低表达或不表达的转基因植株。测定野生型和转基因植株的块茎重量和成熟叶片中糖类含量，得到下图所示结果。

与野生型植株相比较，转基因植株的几项生理指标变化的原因是_____。
（3）研究发现，叶片合成的糖类经过韧皮部运输至块茎，韧皮部细胞膜上有蛋白S。 为了验证蛋白S的功能，科研人员获得蛋白S基因过表达的韧皮部细胞进行研究。
①将蛋白S基因过表达的韧皮部细胞置于一定浓度的14C标记的蔗糖缓冲液中，一段时间 后，韧皮部细胞内的放射性强度快速升高，并且显著高于蛋白S基因正常表达的细胞。据此推测________。
②科研人员进一步推测，蛋白S转运糖的过程是利用H+的浓度差跨膜转运过程，请写出 验证该推测的研究思路：________。
【答案】     叶绿体基质     根、茎(非绿色部分)     逆转录     目的基因的检测与鉴定     蛋白S基因的表达状况影响了植株的糖类转运     蛋白S可能可以促进糖类物质的转运     设置若干梯度pH的等量14C蔗糖溶液，并以几组差不多的韧皮部细胞进行实验，观察实验现象以验证H+对蛋白S转运糖的影响
【解析】
【分析】
1. cDNA文库是指汇集以某生物成熟mRNA为模板逆转录而成的cDNA序列的重组DNA群体；
2.分析题图：蛋白S被抑制表达的转基因植株的块茎重量百分比变小而叶片中蔗糖、淀粉含量变多。
【详解】
(1) CO2被固定生成C3化合物的过程为暗反应，其发生场所为叶绿体基质；植物的非光合器官，如茎(非绿色部分)、根等器官可以起到储存养分的作用，因此可被看作是“库”；
(2) RNA可通过逆转录得到对应的cDNA，然后利用PCR可扩增该cDNA；目的基因被导入受体细胞后，可通过目的基因的检测与鉴定技术来得到目的植株；根据图表，蛋白S被抑制表达的转基因植株的块茎重量百分比变小而叶片中蔗糖、淀粉含量变多，这说明蛋白S基因的表达状况影响了植株的糖类转运；
(3)①蛋白S基因的过表达使得韧皮部的蔗糖浓度大幅提高(表现在放射性快速升高)， 因此蛋白S可能可以促进糖类物质的转运；
②要验证H+的影响，可以设置若干梯度pH的等量14C蔗糖溶液，并以几组差不多的韧皮部细胞进行实验，观察实验现象以验证H+对蛋白S转运糖的影响。
【点睛】
本题考查光合作用的暗反应过程，基因工程的操作过程及目的基因的获取，考查考生对题文和题图的信息获取和分析能力，及结合题文及所学知识设计实验的能力。