2022高三统考生物人教版一轮参考跟踪练：第2单元　第7讲 物质跨膜运输的实例和方式

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第7讲 物质跨膜运输的实例和方式
‖A级·基础练‖
一、选择题
1．(2019届明山区校级期末)下列有关渗透作用和细胞吸水与失水的叙述，正确的是( )
A．原生质层是指细胞膜、液泡膜和细胞质所共同构成的一个结构，相当于半透膜
B．半透膜和生物膜对物质的选择透过性原理是相同的
C．在U形管两侧装入等量不同浓度的蔗糖溶液，中间隔半透膜，渗透到平衡时，两侧溶液浓度是相等的
D．紫色洋葱的外表皮细胞能在一定浓度的蔗糖溶液中发生质壁分离的必要条件是细胞壁的伸缩性小于原生质层
解析：选D 原生质层是指细胞膜及液泡膜和两者之间的细胞质，A错误；半透膜是通过膜上的小孔对物质进行选择，而生物膜是通过膜上的磷脂分子和蛋白质分子对物质进行选择，两者对物质的选择透过性原理是不同的，B错误；在U形管两侧装入等量不同浓度的蔗糖溶液，中间隔半透膜，渗透到平衡时，两侧溶液高度不同，两侧溶液浓度是不等的，C错误；紫色洋葱的外表皮细胞能在一定浓度的蔗糖溶液中发生质壁分离的必要条件是细胞壁的伸缩性小于原生质层，D正确。
2．(2019届华阴市期末)将已发生质壁分离的细胞置于较低浓度的蔗糖溶液中，细胞吸水直到体积稳定下来，下列说法不准确的是( )
A．在此过程中，细胞液的浓度由大变小
B．通过此实验可以说明所观察的细胞是活细胞
C．稳定后细胞液浓度高于或等于外界溶液浓度
D．稳定后没有水分子进出细胞
解析：选D 由于细胞吸水，所以细胞液的浓度由大变小，A不符合题意；质壁分离的细胞能够复原，说明所观察的细胞是活细胞，B不符合题意；稳定后细胞液浓度不一定高于外界溶液浓度，也可能相等，C不符合题意；此时处于质壁分离复原平衡状态的细胞，水分子进出细胞处于动态平衡之中，D符合题意。
3．(2020届温县期中)如图为不同物质通过细胞膜进入细胞的方式示意图。下列相关叙述正确的是( )
A．只有病菌进入细胞的方式与细胞膜的流动性有关
B．物质通过丙方式进入细胞不能体现细胞膜的选择透过性
C．无氧环境中，人成熟红细胞中甲、丙方式可正常进行，而乙方式不能发生
D．将活的动物细胞放置在与其细胞内液等渗的溶液中，仍有水分子进入细胞
解析：选D 不同物质进入细胞的方式都与细胞膜的流动性有关，A错误；物质通过丙方式进入细胞能体现细胞膜的选择透过性，B错误；无氧环境中，人成熟红细胞中能进行无氧呼吸，释放能量，所以甲、乙、丙方式可正常进行，C错误；将活的动物细胞放置在与其细胞内液等渗的溶液中，仍有水分子进出细胞，且保持动态平衡，D正确。
4．(2019届北京学业考试)如图是三个相邻的植物细胞之间水分流动方向示意图。图中三个细胞的细胞液浓度关系是( )
A．甲＞乙＞丙 B．甲＜乙＜丙
C．甲＞乙，且乙＜丙 D．甲＜乙，且乙＞丙
解析：选B 水的运输方式是自由扩散，水从水浓度高的地方向水浓度低的地方运输，而水的浓度越高，则溶液中溶质的浓度就越低，所以综合分析，水运输的方向就是溶液中溶质的浓度越高，水分运输的就越多。由于甲→乙，所以甲＜乙；由于甲→丙，所以甲＜丙；由于乙→丙，所以乙＜丙。故甲＜乙＜丙。
5．(2019届凉山州模拟)由我国科学家研制成功的耐盐碱“海水稻”，依靠细胞膜和液泡膜上的Na＋/H＋反向转运蛋白将细胞质内的Na＋逆浓度梯度排出细胞或将Na＋区隔化于液泡中，减少Na＋对植物细胞的毒害。下列分析错误的是( )
A．Na＋的跨膜运输需要载体蛋白协助及消耗能量
B．将Na＋区隔化于液泡中会降低细胞的吸水能力
C．该转运蛋白的功能体现了生物膜的选择透过性
D．提高该转运蛋白基因的表达能提高植物的抗盐性
解析：选B Na＋的跨膜运输属于主动运输，需要载体蛋白协助，并消耗能量，A正确；将Na＋区隔化于液泡中，提高了细胞液的浓度，可以增强细胞的吸水能力，B错误；Na＋的跨膜运输属于主动运输，体现了液泡膜的选择透过性，C正确；由于该载体蛋白的作用，液泡内Na＋浓度增大，有利于吸水，从而提高植物的耐盐性，所以提高该转运蛋白基因的表达能提高植物的抗盐性，D正确。
6．(2020届杭州期中)将相同的植物根毛区细胞置于一定浓度的蔗糖溶液或KNO3溶液中后(溶液体积远大于细胞)，原生质体的体积随时间的变化如图所示(最终不再变化)，下列分析正确的是( )
A．①是蔗糖溶液中的变化，②是KNO3溶液中的变化
B．原生质体最终体积b与溶液初始浓度无关
C．若用甘油溶液，体积变化可与①或②相似
D．①曲线中的细胞，a时刻细胞液浓度最大
解析：选C 由分析可知，①是KNO3溶液中的变化，②是蔗糖溶液中的变化，A错误；原生质体最终体积b与溶液初始浓度有关，B错误；若用甘油溶液，当溶液浓度过高时，体积变化可能与②相似，当甘油浓度相对较高时体积变化可能与①相似，C正确；①曲线中的细胞，a时刻之前的拐点时细胞液浓度最大，D错误。
二、非选择题
7．如图甲、乙、丙分别是细胞在不同浓度溶液中水分子的跨膜运输示意图(箭头大小代表水分子数的多少)。请回答下列问题：
(1)若将人的成熟红细胞放入清水中，会出现如图________(填题图编号)所示现象，最终红细胞会________。
(2)若将洋葱表皮细胞放在0.3 g/mL的蔗糖溶液中，会出现如图________(填题图编号)所示现象，达到平衡时，水分子进出细胞的状况如图________(填题图编号)所示。然后将其放在清水中，则达到平衡时细胞内液渗透压________(填“大于”“小于”或“等于”)清水的渗透压。
(3)若某叶肉细胞正处于图甲所示状态，一段时间内细胞体积增大且最终________(填“会涨破”或“不会涨破”)。
解析：(1)将人的成熟红细胞放入清水中，细胞吸水，如图甲所示。动物细胞无细胞壁，红细胞会因吸水过多而涨破。(2)将洋葱表皮细胞放在0.3 g/mL的蔗糖溶液中，细胞外界溶液浓度较大，细胞失水，如图丙所示；达到平衡状态时，水分子进出细胞的速率相等，如图乙所示；此时将其放入清水中，细胞吸水，达到平衡时，水分子进出细胞的速率相等，此时细胞内外仍存在浓度差，细胞内液渗透压较高。(3)若某叶肉细胞正处于图甲所示状态，细胞体积会增大但不会涨破，因为植物细胞有细胞壁的保护。
答案：(1)甲 涨破 (2)丙 乙 大于 (3)不会涨破
8．(2019届烟台模拟)以紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞为材料进行相关实验，在显微镜下观察到图甲所示情况。请回答下列问题：
(1)该细胞作为一个渗透系统是由于它的____________相当于一层半透膜。如果该细胞是放入含有少量蓝墨水的0.3 g/mL蔗糖溶液中所观察到的结果，则图中①、②处的颜色分别为____________。
(2)若该细胞正在发生质壁分离的复原过程，请以坐标曲线的形式画出液泡体积大小随时间变化的情况。
(3)若将该细胞分别放置在M、N两种溶液中，对细胞的失水量进行测量和统计，得到图乙所示结果。M、N溶液的浓度大小关系是______________________。在M、N两种溶液中，该细胞所发生的不同现象是______________________________________________。n点时该细胞的细胞液浓度________(填“大于”“等于”或“小于”)O点时的初始浓度。
解析：(1)渗透系统需要有半透膜，膜两侧有浓度差，植物细胞中原生质层相当于一层半透膜。图中①处是外界溶液，表现为蓝色，②是液泡，表现为紫色。(2)细胞正在发生质壁分离的复原过程，细胞吸水，液泡体积增大，但是由于细胞壁的存在，液泡体积不能无限增大，据此可画出坐标曲线图(见答案)。(3)将该细胞分别放置在M、N两种溶液中，对细胞的失水量进行测量和统计，得到图乙所示结果，M溶液中细胞失水快，所以M溶液的浓度大于N溶液的浓度。在M、N两种溶液中，该细胞所发生的不同现象是细胞在M溶液中只发生了质壁分离，而在N溶液中先发生了质壁分离，后发生了质壁分离的复原，n点时该细胞的细胞液浓度大于O点时的初始浓度。
答案：(1)原生质层 蓝色、紫色
(2)如图
(3)M溶液的浓度大于N溶液的浓度 细胞在M溶液中只发生了质壁分离，而在N溶液中先发生了质壁分离，后发生了质壁分离的复原 大于
‖B级·提升练‖
一、选择题
1．(2019届齐齐哈尔期末)某同学将某植物的叶表皮放入一定浓度的KNO3溶液中发生了质壁分离和复原现象。有关推测错误的是( )
A．该植物的叶表皮细胞是具成熟液泡的活细胞
B．实验前叶表皮细胞液浓度低于KNO3溶液浓度
C．叶表皮细胞吸收溶液中的K＋只需要载体蛋白
D．K＋和水分子能自由通过叶表皮细胞的细胞壁
解析：选C 根据质壁分离现象发生的条件可知，该植物的叶表皮细胞是具有液泡的活细胞，A正确；将叶表皮细胞放到一定浓度的硝酸钾溶液中，外界溶液的浓度高于细胞液浓度，细胞失水，会产生质壁分离，B正确；硝酸根离子和钾离子以主动运输的方式进入细胞，需要载体和能量，C错误；细胞壁具有全透性，则K＋和水分子能自由通过叶表皮细胞的细胞壁，D正确。
2．(2019届揭阳期末)用打孔器制取土豆片并均分为9份，分别称重(W1)，并浸泡在一系列不同浓度的NaCl溶液中。一段时间后，将材料取出，用吸水纸吸干表面水分并分别称重(W2)。下列分析错误的是( )
A．W2－W1的大小与NaCl溶液的浓度呈负相关
B．NaCl溶液浓度为零的一组为空白对照组，土豆片的重量仍为W1
C．随着NaCl溶液浓度的增大，植物细胞失水的速率逐渐加快
D．W2－W1的数值为零时，NaCl溶液的浓度即为土豆细胞液的等渗浓度
解析：选B NaCl溶液的浓度越大，土豆片的失水量越大，W2－W1的值就越小，A正确；NaCl溶液浓度为零的一组为空白对照组，土豆片会吸水导致重量增大，即其重量大于W1，B错误；随着NaCl溶液浓度的增大，细胞液和NaCl溶液之间的浓度差增大，植物细胞失水的速率逐渐加快，C正确；W2－W1的数值为零时，表示土豆片吸水和失水达到动态平衡，NaCl溶液的浓度即为土豆细胞液的等渗浓度，D正确。
3．(2019届道里区校级期末)如图是在不同情况下成熟植物细胞液浓度随时间变化而变化的曲线。下列关于甲乙丙丁四图的叙述正确的是( )
A．甲图中A到B时间内植物细胞逐渐发生质壁分离，c点时细胞液浓度等于外界溶液的浓度
B．乙图中b点之后细胞液浓度下降速度减慢的原因可能是细胞壁的限制
C．丙图中A到B时间内细胞液浓度大于外界溶液浓度
D．丁图可表示质壁分离自动复原的过程，c点后细胞开始从外界溶液吸收溶质
解析：选B 甲图中A到B时间内细胞液浓度逐渐变小，细胞吸水，不会发生质壁分离，c点既不吸水也不失水，细胞液浓度等于外界溶液的浓度，A错误；乙图中b点之后细胞液浓度下降速度减慢，即植物细胞吸水速率减慢，原因可能是细胞壁的限制，B正确；丙图中A到B时间内细胞液浓度逐渐变大，细胞失水，细胞液的浓度小于外界溶液浓度，C错误；图丁中，细胞液浓度随时间变化是先变大后变小。可表示质壁分离自动复原的过程，c点之前细胞开始从外界溶液吸收溶质，D错误。
4．(2020届东阳市期中)将小鼠一些肝细胞放置于不同浓度的NaCl溶液中，一段时间后测定细胞体积和数量，实验结果如图。下列叙述正确的是( )
A．甲、乙曲线表明不同肝细胞内的溶液浓度并不相同
B．甲曲线说明，当NaCl溶液浓度大于P时细胞开始增殖
C．在NaCl溶液浓度大于Q点所对应的浓度时，细胞开始渗透失水
D．当细胞体积不再发生变化时，说明细胞内外溶液的NaCl浓度相等
解析：选A 乙曲线表明在不同浓度的氯化钠溶液中，不同细胞的体积是不一样的，说明细胞失水的量不一样，即不同细胞内的溶液浓度不一样，A正确；甲曲线说明，当NaCl溶液浓度大于P时肝细胞数量开始增多，说明在不同浓度下的氯化钠溶液中，细胞存活数量是不一样的，不能说明细胞开始增殖，B错误；乙曲线表明当NaCl溶液浓度大于P时，细胞开始渗透失水，细胞体积减小，C错误；当细胞体积不再发生变化时，可能细胞内外溶液的NaCl浓度相等，也可能是细胞过度失水，已经死亡，D错误。
5．(2019届沈阳一模)正常人体血浆中K＋浓度低于红细胞内K＋浓度，成熟红细胞(无线粒体)从O2浓度高的血浆流入O2浓度低的血浆，在其他化学成分和理化性质相对稳定的条件下，O2浓度变化对其吸收K＋和葡萄糖速率变化的影响分别是( )
A．吸收K＋的速率不变，吸收葡萄糖的速率不变
B．吸收K＋的速率降低，吸收葡萄糖的速率降低
C．吸收K＋的速率升高，吸收葡萄糖的速率升高
D．吸收K＋的速率降低，吸收葡萄糖的速率升高
解析：选A 红细胞吸收K＋的方式是主动运输，需要的能量是由无氧呼吸提供的，吸收葡萄糖的方式是协助扩散，不需要能量，所以O2浓度变化对红细胞吸收K＋和葡萄糖速率变化没有影响。
6．(2020届浙江期末)某实验小组将某洋葱鳞片叶外表皮细胞置于一定浓度的外界溶液中，测得细胞液浓度与外界溶液浓度的比值P随时间的变化曲线如图所示，下列说法中正确的是( )
A．外界溶液中可能存在多种不同的溶质分子
B．细胞在t1时刻开始从外界溶液中吸收溶质
C．t2时刻细胞液浓度是t0时刻细胞液浓度的10倍
D．从t0到t1时间内，仍有水分子从细胞外渗透到细胞内
解析：选D 将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于一定浓度的某溶液中，细胞先质壁分离后自动复原，说明外界溶液中的溶质分子可以进入到细胞液中，但不能确定外界溶液中存在多种不同的溶质分子，A错误；从图中可以看出细胞在t1时刻开始吸水，说明此时细胞液的浓度大于外界溶液的浓度，所以细胞从外界吸收溶质应该在t1时刻之前已经开始，B错误；P值表示细胞液浓度与外界溶液浓度的比值，所以只能说明曲线图中t2时刻P值是t0时刻P值的10倍，C错误；从t0到t1时间内，P小于1，说明细胞失水发生质壁分离，但水分子可以通过原生质层双向渗透，此时，仍有水分子从细胞外渗透到细胞内，D正确。
二、非选择题
7．ATP作为细胞中的直接能源物质为细胞生命活动提供能量。科学家利用提纯的大豆磷脂、某种细菌膜蛋白(Ⅰ)和牛细胞中的ATP合成酶(Ⅱ)构建了ATP体外合成体系，如图所示。请回答问题：
(1)物质a为________，其在供能时，远离腺苷的______________断裂，将能量释放出来。
(2)科学家利用人工体系模拟了ATP合成时的能量转换过程。在叶绿体中此过程发生的场所为______________。
(3)科学家利用人工体系进行了相关实验，如表所示。
注：“＋”“－”分别表示人工体系中组分的“有”“无”。
①比较第1组和第2组的结果可知，Ⅰ可以转运H＋进入囊泡。进一步研究发现，第1组囊泡内pH比囊泡外低1.8，说明囊泡内的H＋浓度________(填“高于”“低于”或“等于”)囊泡外的。
②比较第1组和第3组的结果可知，伴随图中的________________________的过程，ADP和Pi合成ATP。
解析：(1)分析图示可知物质a为ATP，ATP作为供能物质，在供能时远离腺苷的高能磷酸键断裂，释放出大量的能量。(2)H＋通过Ⅰ进入囊泡的过程需要光，说明该处囊泡模拟的是叶绿体中光合作用产生ATP的过程，此过程发生在叶绿体的类囊体薄膜上。(3)①第1组囊泡内pH比囊泡外低1.8，说明囊泡内的H＋浓度高于囊泡外的H＋浓度。②结合图示比较第1组和第3组的结果可知，伴随H＋通过Ⅱ向囊泡外转运的过程，ADP和Pi合成ATP。
答案：(1)ATP 高能磷酸键 (2)类囊体薄膜 (3)①高于 ②H＋通过Ⅱ向囊泡外转运
8．南通某校生物兴趣小组利用“小液流法”估测黑藻叶片细胞的细胞液浓度，实验步骤和结果如下：
实验步骤：
①配制具有一定浓度梯度的蔗糖溶液。
②取12支干燥洁净的带塞试管，分成甲、乙两组，每组试管依次编为1～6号。向甲、乙两组相同编号的试管中加入相同浓度的蔗糖溶液4 mL，迅速塞紧试管，备用。
③取大小相似的黑藻叶片60片，随机均分为6组，分别加入甲组的6支试管中，并塞紧试管。放置20 min，其间多次摇动试管。再向甲组每支试管中均加入微量甲晞蓝粉末(忽略对蔗糖浓度的影响)，充分摇匀。
④将乙组蔗糖溶液摇匀，用弯头毛细吸管从甲组试管中吸取少量蓝色溶液，插入乙组相同编号试管内的溶液中部，从毛细吸管一端轻轻挤出1小滴蓝色溶液(如图)。观察蓝色小滴的升降情况，并做好记录。
实验结果：
请回答下列问题：
(1)步骤②中，装有不同浓度蔗糖溶液的试管要及时塞紧的目的是______________________________________。步骤③不同试管中加入的黑藻叶片的大小和数量要相同，这属于对实验__________变量的控制。
(2)乙组试管1、2、3中蓝色小滴均下降，原因是______________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________，
其中下降最慢的是试管________中的蓝色小滴。
(3)取出甲组6支试管中的黑藻叶片进行显微观察，可发现试管________中的黑藻叶片细胞内叶绿体分布最密集。
(4)根据实验结果可估测黑藻叶片细胞的细胞液浓度介于______________之间。若要使估测结果更准确，则实验思路是__________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________。
解析：成熟的植物细胞具有原生质层，相当于半透膜，因此当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，植物细胞就会失水，导致细胞液浓度变大，外界溶液浓度变小；反之，会导致细胞液浓度变小，外界溶液浓度变大。(1)本实验的目的是通过渗透失水或吸水估测黑藻叶片细胞的细胞液浓度，因此要控制好无关变量对溶液浓度的影响，因此装有不同浓度蔗糖溶液的试管要及时塞紧的目的是防止因水分蒸发而导致蔗糖溶液浓度发生改变。步骤③不同试管中加入的黑藻叶片的大小和数量要相同，这属于对实验无关变量的控制。(2)蓝色小滴下降或上升与液滴密度与蔗糖溶液密度的大小有关，当蓝色小滴的密度大于蔗糖溶液的密度时，蓝色小滴下降，反之蓝色小滴就上升。因此乙组试管1、2、3中蓝色小滴均下降，原因是甲组1、2、3试管中黑藻叶片的细胞液浓度大于蔗糖溶液浓度，细胞吸水，导致试管中蔗糖溶液浓度上升，蓝色小滴密度大于乙组相同编号试管内溶液的密度，且密度相差越小，下降越慢，故3号下降最慢。(3)由于乙组4、5、6号试管中的蓝色小滴上升，说明其密度小于乙试管内的蔗糖溶液密度，进一步可知甲组的4、5、6号试管的黑藻叶片细胞发生了渗透失水，导致蔗糖溶液浓度降低，进而蓝色小滴的密度也降低。由于乙组6号的蔗糖溶液浓度最大，因此对应的甲组刚开始的蔗糖溶液浓度最大，导致其中的黑藻叶片细胞失水最多，其中的叶绿体分布最密集。(4)分析表格可知，蔗糖溶液浓度为0.15 ml/L时，蓝色小滴下降，说明黑藻叶片吸水，此时黑藻叶片细胞液浓度大于外界蔗糖溶液浓度；而蔗糖溶液浓度为0.20 ml/L时，蓝色小滴上升，说明黑藻叶片失水，此时黑藻叶片的细胞液浓度小于外界的蔗糖溶液浓度，因此可估测黑藻叶片细胞的细胞液浓度介于0.15～0.20 ml/L之间。若要使估测结果更准确，则实验思路是在0.15～0.20 ml/L之间缩小浓度梯度，继续进行上述实验，蓝色小滴不移动时试管中的蔗糖溶液浓度与黑藻叶片细胞液浓度相当。
答案：(1)防止因水分蒸发而导致蔗糖溶液浓度发生改变 无关 (2)甲组1、2、3试管中黑藻叶片的细胞液浓度大于蔗糖溶液浓度，细胞吸水，导致试管中蔗糖溶液浓度上升，蓝色小滴密度大于乙组相同编号试管内溶液的密度 3 (3)6 (4)0.15～0.20 ml/L 在0.15～0.20 ml/L之间缩小浓度梯度，继续进行上述实验，蓝色小滴不移动时试管中的蔗糖溶液浓度与黑藻叶片细胞液浓度相当
组别
人工体系
H＋是否通过Ⅰ进行转运
H＋是否通过Ⅱ进行转运
是否产生ATP
大豆磷
脂构成
的囊泡
Ⅰ
Ⅱ
1
＋
＋
＋
是
是
产生
2
＋
－
＋
否
否
不产生
3
＋
＋
－
是
否
不产生
乙组试管编号
1
2
3
4
5
6
加入的蔗糖溶液浓度(ml/L)
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
蓝色小滴升降情况
↓
↓
↓
↑
↑
↑