高中生物考点精讲3 细胞的结构和功能及物质运输（作业）

专题02 物质进出细胞、酶和ATP

1．（2021年全国统一高考生物试卷（全国甲卷)·29）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】（1）具有一定的流动性    （2）蛋白质    顺浓度或选择性    （3）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   

【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，一种通道只能先让某种离子通过，而另一些离子则不容易通过，即离子通道具有选择性。

（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。

2．（2020年全国统一高考生物试卷（新课标Ⅱ)·5）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。

3．（2020年江苏省高考生物试卷·5）图①~⑤表示物质进、出小肠上皮细胞的几种方式，下列叙述正确的是（    ）

A．葡萄糖进、出小肠上皮细胞方式不同

B．Na+主要以方式③运出小肠上皮细胞

C．多肽以方式⑤进入细胞，以方式②离开细胞

D．口服维生素D通过方式⑤被吸收

【答案】A

【解析】

【分析】

由图示可知，葡萄糖进入小肠上皮细胞的方式①为主动运输；Na+逆浓度梯度运出小肠上皮细胞和K+逆浓度梯度进入小肠上皮细胞的过程均需要载体和能量，则方式②为主动运输；方式③葡萄糖运出小肠上皮细胞是顺浓度梯度，需要载体协助，为协助扩散；水进入细胞的方式④为自由扩散；多肽等大分子物质进入细胞的方式⑤为胞吞。

【详解】

A、葡萄糖进入小肠上皮细胞的方式为主动运输，运出小肠上皮细胞的方式为协助扩散，A正确；

B、由图示可知，Na+主要以②主动运输的方式运出小肠上皮细胞，B错误；

C、多肽以⑤胞吞的方式进入细胞，以胞吐方式离开细胞，C错误；

D、维生素D属于固醇类，进入细胞的方式为④自由扩散，D错误。

故选A。

4．（2020年浙江省高考生物试卷（7月选考)·10）为研究酶作用的影响因素，进行了“探究pH对过氧化氢酶的影响”的活动。下列叙述错误的是（    ）

A．反应小室应保持在适宜水温的托盘中

B．加入各组反应小室中含有酶的滤纸片的大小和数量应一致

C．将H2O2加到反应小室中的滤纸片上后需迅速加入pH缓冲液

D．比较各组量筒中收集的气体量可判断过氧化氢酶作用的适宜pH范围

【答案】C

【解析】

【分析】

探究pH对过氧化氢酶的影响实验中，自变量是过氧化氢酶所处环境的pH，因变量是过氧化氢酶的活性，通过相同时间内过氧化氢酶催化反应释放的气体量反映，其他条件为无关变量，应保持相同且适宜。

【详解】

A、温度也会影响酶的活性，且该实验中温度为无关变量，应保持相同且适宜，则反应小室应保持在适宜水温的托盘中，A正确；

B、各组的滤纸片大小和数量属于无关变量，应保持一致，B正确；

C、应将反应小室稍立起，使有滤纸片的一侧在上面，然后依次小心加入pH缓冲液和H2O2溶液，此时混合液不能与滤纸片接触，C错误；

D、比较各组量筒中收集的气体量，可以反映在不同pH条件下过氧化氢酶的活性大小，从而判断过氧化氢酶的适宜pH范围，D正确。

故选C。

5．质子泵在泵出H+时造成膜两侧的质子浓度差为阴离子的跨膜运输提供了驱动力。下图为某植物根细胞通过质子泵吸收H2PO4-和NO3-的示意图，下列说法正确的是（    ）

A．运输H2PO4-和NO3-的载体蛋白的空间结构相同

B．抑制细胞呼吸不会影响H2PO4-和NO3-的跨膜运输

C．质子泵同时具有酶的功能和载体蛋白的功能

D．图中离子的运输方式和根细胞吸收水的方式相同

【答案】C

【解析】

【分析】

由图可知，质子泵在泵出H+时需要消耗能量，为主动运输，而同时利用膜两侧的质子浓度差为阴离子的跨膜运输提供了驱动力，说明质子泵吸收H2PO4-和NO3-所需要的能量来自膜两侧的质子浓度差，为主动运输的方式。

【详解】

A、运输H2PO4-和NO3-的载体蛋白种类不相同，所以二者的空间结构存在差异，A错误；

B、质子泵在泵出H+时需要消耗ATP，而质子泵吸收H2PO4-和NO3-所需要的能量来自膜两侧的质子浓度差，所以抑制细胞呼吸会影响H+运输，使膜两侧的质子浓度差变小，进而影响H2PO4-和NO3-的跨膜运输，B错误；

C、质子泵能够水解ATP，具有ATP水解酶的功能，同时也可以运输H+，具有载体蛋白的功能，C正确；

D、题图中离子的运输方式为主动运输，而水的运输方式为自由扩散，两种运输方式不同，D错误。

故选C。

【点睛】

本题主要考查物质的跨膜运输，意在考查考生能理解题意，判断不同物质的运输方式。

6．在探究植物细胞的吸水和失水的实验课上，小余同学提出假说：“细胞壁和原生质层均相当于一层半透膜，且细胞壁的伸缩性和原生质层相同”，并使用紫色的洋葱鳞片叶表皮和0．3g/mL的蔗糖溶液进行探究。下列预期的实验现象中能够证明小余同学假说正确的是（    ）

A．A B．B C．C D．D

【答案】D

【解析】

【分析】

质壁分离的原理：当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞就会通过渗透作用而失水，细胞液中的水分就透过原生质层进入到溶液中，使细胞壁和原生质层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分离。

【详解】

假设细胞壁和原生质层均相当于一层半透膜，且细胞壁的伸缩性和原生质层相同，则细胞壁和原生质层在吸水和失水后应该同步伸缩，则不会出现质壁分离现象，但是将细胞置于0．3g/mL的蔗糖溶液，细胞会失水，因此液泡变小，颜色变深，即D项符合假设。

故选D。

7．下图为蔗糖在不同植物细胞间运输，转化过程的示意图。下列相关叙述正确的是

A．图中的物质运输过程都不需要消耗能量

B．图中的运输方式体现了胞间连丝的信息传递功能

C．ATP的合成减少会直接影响图中单糖的运输

D．筛管内蔗糖水解前后，细胞质的渗透压大小不变

【答案】A

【解析】

【分析】

图中伴胞细胞中蔗糖通过胞间连丝顺浓度梯度运进筛管细胞；而蔗糖要运进薄壁细胞需要将蔗糖水解单糖才能运输，并且也是顺浓度梯度进行运输。

【详解】

A.通过分析可知，图中的物质运输过程都是顺浓度运输，不需要消耗能量，A正确；

B.图中的运输方式体现了胞间连丝的通道功能，B错误；

C.单糖的运输是顺浓度的运输，不需要ATP，故ATP的合成减少不会直接影响图中单糖的运输，C错误；

D.筛管内蔗糖水解后，细胞质的渗透压变大，D错误。

故选A。

8．如图是胡萝卜在不同的含氧情况下从硝酸钾溶液中吸收K＋和NO3—：的曲线。影响A．B两点和B、C两点吸收量不同的因素分别是

A．载体数量、能量 

B．能量、载体数量

C．载体数量、离子浓度 

D．能量、离子浓度

【答案】B

【解析】

【分析】

物质的跨膜运输方式有三种：自由扩散、协助扩散和主动运输。吸收K+和NO3-的方式是主动运输，需要载体协助，消耗能量ATP;A、B两点表示不同温度下吸收NO3-的量，则载体相同，影响因素是能量，B、C两点表示在同一氧浓度下吸收K+和NO3-的量，则能量相同，影响因素是载体。

【详解】

无机盐离子的吸收是主动运输，与载体和能量有关，据图可知：A、B两点在同一曲线（吸收NO3-）上，载体数量相同，因变量是氧浓度，A点大于B，A点有氧呼吸较强，提供能量较多，则主动运输吸收的NO3-较多；而B、C两点对应的氧浓度一样，说明有氧呼吸提供的能量一样，不同是B所在的曲线NO3-载体数量多于A所在曲线K+载体数量。

故选B。

【点睛】

本题考查物质的跨膜运输的影响因素，难度中等，理解主动运输的条件,物质跨膜运输的影响因素：①影响自由扩散的因素：细胞膜内外物质的浓度差;②影响协助扩散的因素：a．细胞膜内外物质的浓度差；b．细胞膜上载体的种类和数量;③影响主动运输的因素：a．载体（核糖体）；b．能量（细胞质基质和线粒体）。

9．下列各项与ATP和DNA有关的叙述中正确的是

A．ATP脱去两个磷酸基团后是DNA的基本组成单位之

B．ATP的能量主要储存在腺苷和磷酸基团之间的化学键中

C．ATP中的“A”与DNA中的碱基“A”含义不同

D．甘油进入小肠绒毛上皮细胞内会便细胞内ADP的含量增加

【答案】C

【解析】

【分析】

ATP 的结构简式是A-P～P～P，其中A代表腺苷，T是三的意思，P代表磷酸基团，ATP的能量主要储存在磷酸基团之间的高能磷酸键中，ATP分子脱去两个磷酸基以后成为AMP，AMP为腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本单位之一；甘油进入小肠绒毛上皮细胞属于自由扩散，不需要消耗能量。

【详解】A. ATP脱去两个磷酸基团后是AMP，是组成RNA的基本单位之一，A错误；B. ATP的能量主要储存在磷酸基团和磷酸基团之间的高能磷酸键中，B错误；

C. ATP中的“A”是腺苷，DNA中的碱基“A”是腺嘌呤，两者含义不同，C正确；

D. 甘油进入小肠绒毛上皮细胞的方式是自由扩散，不消耗ATP，D错误。

10．人体蛋白质被水解的过程如下图所示，下列相关叙述正确的是（ ）

A．蛋白质的水解只发生在细胞外，如消化道内

B．该过程中酶分子可发生可逆性形变

C．该过程为放能反应，释放的能量可用于合成ATP

D．可用单位时间内分解蛋白质的量代表酶活性

【答案】B

【解析】

【分析】

1、酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数酶是蛋白质，极少数酶是RNA；

2、酶的特性：高效性、专一性和作用条件温和的特性；

3、酶促反应速率通常用单位时间内底物浓度的减小量或产物浓度的增加量来表示；

4、分析题图：酶的活性中心往往与底物分子在空间结构上具有特殊的匹配关系，当酶与底物结合形成酶﹣底物复合物后，便启动酶催化化学反应的发生，反应结束后，酶分子的数量和性质不发生改变。

【详解】

A、蛋白质的水解可发生在细胞外，如消化道内，也可发生在细胞内，A错误；

B、题图中蛋白酶的活性部位与蛋白质结合后其空间结构会发生形变，催化反应完成后蛋白酶的空间结构又可恢复，即酶在催化化学反应的过程中酶分子可发生可逆性形变，B正确；

C、该蛋白质的水解反应不能释放能量用于合成ATP，用于合成ATP的能量来自光合作用或呼吸作用，C错误；

D、用单位时间内分解蛋白质的量可代表酶促反应的速率，单位时间内分解蛋白质的量不能代表酶活性，D错误。

故选B。

11.其他条件相同且适宜的情况下，某酶的3个实验组：第1组（20℃）、第2组（40℃）和第3组（60℃）在不同反应时间内的产物浓度如图所示。下列相关说法错误的是

A. 三个温度中，该酶活性最高时对应的温度是40℃

B. t2时，第3组中反应物未全部发生反应

C. 若将第2组温度提高5℃，其催化速度会下降

D. t3时，给第1组增加2倍量的底物，其产物浓度会升高

【答案】C 

【解析】本题主要考查温度对酶活性的影响，考查学生的理解能力和获取信息的能力。三个温度下，第2组的产物浓度单位时间内上升最快，所以三组中，40℃时该酶活性最高，A项正确。由于其他条件相同且适宜，底物的量应该一样，所以三组完全反应产物浓度应该一样，第3组的产物浓度明显比其他两组的低，说明第3组的反应物未全部发生反应，B项正确。三个温度中，40℃时该酶活性最高，但是该酶的最适温度可能低于或高于40℃，将第2组温度提高5℃，其催化速度不一定下降，C项错误。t3时，第1组产物浓度不再增加，说明底物已经完全反应了，但是酶还在，再增加底物，其产物浓度会升高，D项正确。

12．下列关于酶和ATP的相关叙述，正确的是

A．基因的表达需要酶和ATP，酶和ATP也是基因表达的产物

B．酶在细胞内外都可以发挥作用，ATP只能在细胞内发挥作用

C．酶和ATP都具有高效性和专一性

D．酶促反应不一定有ATP的参与，但ATP的生成一定有酶参与

【答案】D

【解析】ATP不是基因表达的产物，A错误； 酶和AP都可以在细胞内外都可以发挥作用，B错误；ATP没有专一性，可以作用于任何需要耗能的生命活动，C错误； 酶促反应不一定消耗能量,因此不一定有ATP的参与，但ATP的生成一定有酶参与，D正确。

13．酶的抑制剂能降低酶的活性，不同的抑制剂对酶活性的影响不同。某科研小组通过实验研究了两种抑制剂对某消化酶酶促反应速率的影响，对实验的结果进行分析并绘图如图所示，请回答下列问题：

(1)该实验的自变量是____________，实验中对无关变量应进行控制，该实验的无关变量有 ____________(答出两项即可)。                                

(2)据图分析，随着底物浓度的升高，抑制剂________（填类型）的作用逐渐减小甚至消失。从活化能的角度分析，推测抑制剂能降低酶促反应速率的原因是：______________。

(3)某同学认为该实验小组的实验过程应是：

a．将某消化酶溶液等分为①②③三组，将每组等分为若干份；

b．在一定条件下将三组消化酶溶液均与等量的不同浓度的底物混合；

c．在①中加入一定量的蒸馏水，②中加入等量的抑制剂Ⅰ，③中加入等量的抑制剂Ⅱ；

d．定时取样检测各反应中底物的量或产物的量，记录实验结果并绘图。

你认为该实验操作是否正确？______，如果不正确，请进行改正：_________________。

【答案】抑制剂种类和底物浓度    温度、pH、酶浓度、抑制剂的使用量等(合理即可)    Ⅰ    在抑制剂的作用下，酶的活性(催化效率)降低，其降低化学反应活化能的能力下降(合理即可)    不正确    步骤c应与步骤b互换，即先对酶溶液进行处理再加入底物(合理即可)   

【解析】

【分析】高中生物实验遵循的原则主要有单一变量原则、对照原则、平行重复原则。实验中的变量可以分为自变量、因变量和无关变量。对无关变量要控制好，使其保持相同且适宜，避免无关变量对实验结果的干扰。

【详解】（1）由图可知，该实验的自变量有两个，分别是抑制剂种类和底物浓度。该实验的无关变量有温度、pH、酶浓度、抑制剂的使用量、反应时间等。
（2）由图可知，随着底物浓度的升高，曲线②的酶促反应速率逐渐与曲线①无抑制剂时相同，即抑制剂I的作用逐渐减小甚至消失。抑制剂能降低酶活性，酶能降低化学反应的活化能。
（3）不正确，若对酶处理前先将酶与底物混合，则酶会先与底物发生反应，故应先对酶进行不同的处理，然后再将处理后的酶与底物混合。

【点睛】

本题考查与酶有关的实验，意在考查考生的分析能力和实验与探究能力。

14．下列关干人体细胞中ATP及其来源的叙述，正确的是

A．人体细胞中ATP来源于细胞呼吸

B．放能反应一般与ATP水解反应相联系

C．人体细胞中ATP含量高是生命活动高效进行的保证

D．人体细胞中丙酮酸转变为乳酸过程中伴随ATP的合成

【答案】A

【解析】

【分析】ATP是作为直接的能源物质，不能在细胞中大量储存。

【详解】A、人体细胞中ATP来源于细胞呼吸，A正确。

B、放能反应一般与ATP合成反应相联系，B错误。

C、人体细胞中ATP含量极少，但ATP与ADP的转化速率非常快，C错误。

D、丙酮酸转变为乳酸即无氧呼吸第二阶段，该阶段不合成ATP，D错误。

故选择A。

【点睛】并不是细胞呼吸的每一阶段都产生了ATP，如产生乳酸的无氧呼吸过程中的第二阶段就没有合成ATP。

15.下列关于载体蛋白、酶和ATP的说法，正确的是

A. 都能在活细胞中找到

B. 都含有元素C、H、O、N、P、S

C. 都属于生物大分子

D. 都会在草履虫吞噬并消化食物过程中被用到

【答案】A 

【解析】本题主要考查载体蛋白、酶和ATP的共性，考查学生的理解能力。载体蛋白、酶和ATP都能在活细胞中找到，A项正确。载体蛋白和酶可能含有元素C、H、O、N、P、S，ATP中不含S，B项错误。ATP不是生物大分子，C项错误。草履虫吞噬食物过程依赖于膜的流动性，属于胞吞，不需要载体蛋白协助，D项错误。