新高考适用2024版高考生物一轮总复习练案6必修1分子与细胞第二单元细胞的基本结构与物质输入和输出第3讲细胞的物质输入和输出

练案[6]必修1　第二单元　细胞的基本结构与物质输入和输出

 第3讲　细胞的物质输入和输出

A组

一、选择题

1．图中X、Y分别为不同的溶液(浓度均以质量分数表示)，且水和单糖能通过半透膜，而二糖、多糖等不能通过半透膜。下列相关叙述错误的是( B )

A．若X为蒸馏水，Y为30%的葡萄糖溶液，现象是左侧液面先下降后上升，最终左右液面持平

B．若X为30%的葡萄糖溶液，Y为30%的淀粉溶液，现象是左侧液面先上升后下降，最终左右液面持平

C．若X为30%的蔗糖溶液，Y为30%的淀粉溶液，现象是左侧液面先上升后稳定

D．若X为蒸馏水，Y为30%的淀粉溶液，现象是左侧液面先下降后稳定

解析：若X为30%葡萄糖溶液，Y为30%淀粉溶液，葡萄糖能通过半透膜，淀粉不能透过半透膜，故左侧液面先上升后下降，最终左侧低于右侧，B错误。

2．将新鲜萝卜切成大小、形状相同的细条，分别置于清水和两种渗透压相同的溶液中，浸泡一段时间后测量各组萝卜条的长度，实验结果如图，下列分析不正确的是( C )

A．实验结束时，三组细胞液泡的体积大小依次为c>b>a

B．a组实验结果不同于b组的原因是淀粉分子不能被细胞吸收

C．b组细胞在实验过程中不会发生质壁分离

D．实验结束后，若将c组萝卜条继续放于清水中，其长度可能不再发生改变

解析：b组细胞在实验过程中会发生质壁分离而后自动复原的现象，C错误。

3．(2023·山东日照联考)细胞内Na＋区隔化是植物抵御盐胁迫，减轻高盐伤害的途径之一，植物液泡膜上H＋焦磷酸酶能利用水解焦磷酸释放的能量将H＋运进液泡，建立液泡膜两侧的H＋浓度梯度。该浓度梯度能驱动液泡膜上的载体蛋白M将H＋运出液泡，同时将Na＋由细胞质基质运进液泡，实现Na＋区隔化。下列叙述错误的是( C )

A．细胞质基质中的H＋和Na＋均以主动运输的方式进入液泡

B．H＋焦磷酸酶和载体蛋白M在转运时均需改变自身构象

C．载体蛋白M能同时转运H＋和Na＋，故其不具有特异性

D．加入H＋焦磷酸酶抑制剂，Na＋跨液泡膜运输的速率会减弱

解析：植物液泡膜上H＋焦磷酸酶能利用水解焦磷酸释放的能量将H＋运进液泡，说明H＋进入液泡需要消耗能量，需要载体蛋白，为主动运输；Na＋由细胞质基质运进液泡，是利用液泡膜两侧的H＋浓度梯度的驱动，同时需要载体蛋白M的协助，为主动运输，A正确；载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改变，H＋焦磷酸酶能利用水解焦磷酸释放的能量将H＋运进液泡，起到了载体蛋白的作用，故H＋焦磷酸酶和载体蛋白M在转运时均需改变自身构象，B正确；载体蛋白M可同时转运Na＋和H＋，但不能转运其他物质，说明该转运蛋白具有特异性，C错误；H＋焦磷酸酶能利用水解焦磷酸释放的能量将H＋运进液泡，使液泡内侧的H＋浓度高于细胞质基质，该浓度梯度能驱动Na＋由细胞质基质运进液泡，故若加入H＋焦磷酸酶抑制剂，Na＋跨液泡膜运输的速率会减弱，D正确。

4．(2022·汕头一模，8)水稻在干旱时，保卫细胞通过失水而使气孔关闭，从而降低蒸腾作用。研究发现，气孔关闭的过程中，保卫细胞膜上向外运输K＋的转运蛋白活性增强。若抑制K＋转运蛋白磷酸化，则气孔无法关闭。下列有关叙述，错误的是( D )

A．气孔关闭是因为保卫细胞向外运输K＋

B．K＋转运蛋白发生磷酸化可促进气孔关闭

C．气孔关闭会使光合作用速率降低

D．保卫细胞失水只能通过自由扩散方式

解析：由题干信息“气孔关闭的过程中，保卫细胞膜上向外运输K＋的转运蛋白活性增强。若抑制K＋转运蛋白磷酸化，则气孔无法关闭”可知，气孔关闭是因为保卫细胞向外运输K＋，A正确；K＋转运蛋白发生磷酸化，其活性增强，促进K＋的外流，进而促进气孔关闭，B正确；气孔关闭会导致CO2的吸收减少，进而导致光合作用速率降低，C正确；保卫细胞失水既有自由扩散方式，也有协助扩散方式，D错误。

5．(2023·吉林省实验中学联考)如图表示植物从土壤中吸收某种矿质元素离子的过程。下列相关叙述错误的是( D )

A．该矿质元素离子的运输既需要载体蛋白也需要消耗能量，为主动运输

B．该矿质元素离子逆浓度梯度运输

C．如果细胞膜上运输该矿质元素离子的载体蛋白被去除，则该矿质元素离子不能被运输

D．运输该矿质元素离子的载体蛋白不能被重复使用

解析：据题图可知，该矿质元素离子的运输既需要载体蛋白也需要消耗能量，是主动运输，A正确；该矿质元素离子逆浓度梯度运输，B正确；该矿质元素离子的运输需要载体蛋白，如果细胞膜上运输该矿质元素离子的载体蛋白被去除，则该矿质元素离子不能被运输，C正确；载体蛋白可重复使用，D错误。

6．(2023·河南名校联盟联考)下图表示4种不同物质进入某细胞的过程，其中“●、◆”表示细胞膜上的载体蛋白，下列相关叙述正确的是( C )

A．图示过程体现了细胞膜的信息交流功能

B．氧气和钠离子进入细胞的方式都是自由扩散

C．葡萄糖和氨基酸进入该细胞的方式都是主动运输

D．运输钠离子和氨基酸的载体蛋白无特异性

解析：题图所示物质出入细胞的方式有主动运输、协助扩散和自由扩散，体现了细胞膜的选择透过性，不能体现细胞膜的信息交流功能，A错误；氧气进入细胞的方式是自由扩散，钠离子进入细胞的方式是协助扩散，B错误；图中葡萄糖和氨基酸都是从低浓度到高浓度进行运输，进入细胞的方式都是主动运输，C正确；运输钠离子和氨基酸的载体蛋白具有特异性，D错误。

二、非选择题

7．(2023·安徽名校模拟)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，期间多次摇动试管。再向甲组每支试管中均加入微量甲烯蓝粉末(显色标记作用；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防止因水分蒸发而导致蔗糖溶液浓度发生改变。

(2)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。其中下降最慢的是试管3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6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0.15～0.20_mol·L－1之间。若要使估测结果更准确，则实验思路及预期结果是在0.15～0.20_mol·L－1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。

解析：(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。(2)蓝色小滴下降或上升与液滴浓度、蔗糖溶液浓度的大小有关，当蓝色小滴的浓度大于蔗糖溶液的浓度时，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，且浓度相差越小，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浓度，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，在0.15 mol·L－1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；而在0.20 mol·L－1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 mol·L－1之间。若要使估测结果更准确，则实验思路是在0.15～0.20 mol·L－1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。

B组

一、选择题

1．(2023·江西高三阶段练习)将人成熟的红细胞置于盛有0.9%氯化钠溶液的烧杯中，细胞形态没有发生改变。下列有关分析正确的是( D )

A．在光学显微镜下能观察到水分子进出成熟红细胞

B．氯化钠溶液中的Na＋和Cl－不能通过成熟红细胞的细胞膜

C．水分子可以进出成熟红细胞，但需要消耗能量

D．若向烧杯中加入少量葡萄糖，则细胞可能会皱缩后再恢复原状

解析：在光学显微镜下不能观察到水分子的运动方向，A错误；氯化钠溶液中的Na＋和Cl－能通过成熟红细胞的细胞膜进入红细胞内，B错误；水分子可以通过磷脂双分子层和水通道蛋白进出红细胞，不消耗能量，C错误；若向烧杯中加入少量葡萄糖，则由于外界溶液浓度较高，细胞可能先发生失水，而后由于葡萄糖进入细胞使得细胞内的溶质浓度增大，导致细胞吸水，D正确。

2．某兴趣小组将同种紫色洋葱鳞片叶的外表皮若干均分为八组，分别用不同质量浓度的蔗糖溶液处理，以测定其细胞液浓度，一段时间后，显微镜观察得到实验结果如下表所示。下列有关分析不合理的是( D )

实验结果说明：“－”表示未发生质壁分离，“＋”表示有质壁分离，“＋”越多表示分离程度越高

A．本实验不需要设置清水组作为对照组

B．蔗糖溶液浓度为a g/mL时，仍有水分子进出细胞

C．细胞液浓度范围约为e～f g/mL

D．蔗糖溶液浓度为h g/mL时，原生质层的收缩程度最大，细胞体积显著变小

解析：蔗糖溶液浓度为h g/mL时，细胞的质壁分离程度最高，说明其原生质层收缩程度最大，但细胞壁的伸缩性小，故细胞体积基本不变，D错误。

3．(2022·广州二模，11)耐盐碱水稻是指能在盐浓度0.3%以上的盐碱地生长的水稻品种。现有普通水稻和耐盐碱水稻若干，由于标签损坏无法辨认类型，某生物兴趣小组使用0.3 g·mL－1的KNO3溶液分别处理两组水稻细胞，结果如图，下列叙述正确的是( A )

A．Ⅱ组水稻原生质体的体积增加，说明Ⅱ组水稻为耐盐碱水稻

B．Ⅱ组水稻的曲线不能无限上升仅受限于细胞壁的伸缩性

C．A→B段，Ⅰ组水稻细胞的吸水能力逐渐减弱

D．B→C段是由于添加清水

解析：结合题图可知，在0.3 g/mL的KNO3溶液中，Ⅱ组水稻的原生质体体积增加，说明Ⅱ组水稻可以从外界环境中吸收水分，属于耐盐碱水稻，A正确；Ⅱ组水稻的曲线不能无限上升除受限于细胞壁的伸缩性外，还受到细胞内外溶液浓度差的影响，B错误；A→B段，Ⅰ组水稻的原生质体体积减小，说明细胞失水，细胞液浓度增加，吸水能力逐渐增强，C错误；由于细胞能通过主动吸收K＋和NO，使B→C段细胞液浓度高于外界溶液浓度，细胞吸水，因此细胞会发生质壁分离的复原，D错误。

4．在无任何相反压力时，渗透吸水会使细胞膨胀甚至破裂，不同的细胞用不同的机制解决这种危机。下图表示高等动物、高等植物与原生生物细胞以三种不同的机制避免渗透膨胀，据此推断下列说法正确的是( A )

A．动物细胞避免渗透膨胀需要转运蛋白的协助

B．植物细胞吸水达到渗透平衡时，细胞内外溶液浓度相等

C．若将原生生物置于高于其细胞质浓度的溶液中，其收缩泡的伸缩频率会升高

D．三种细胞发生渗透吸水的原理均为细胞膜相当于半透膜

解析：动物细胞通过将细胞内多余的离子排出细胞避免渗透膨胀，离子的运输需要转运蛋白的协助，A正确；由于植物细胞壁的保护，植物吸水达到渗透平衡时，液泡内的细胞液浓度与细胞外可能不相等，B错误；若将原生生物置于高于其细胞质浓度的溶液中，细胞需要防止失水，其收缩泡的伸缩频率会降低，C错误；动物细胞膜相当于半透膜，植物细胞原生质层相当于半透膜，而原生生物排出水分是通过类似于胞吐的方式，D错误。

5．如图是中性粒细胞吞噬和消化细菌的示意图，下列相关叙述错误的是( B )

A．结构①是线粒体，可为吞噬过程提供能量

B．结构③参与残渣的排出，体现其具有选择透过性

C．结构⑤是溶酶体，其中的水解酶能分解细菌

D．结构①属于细胞的生物膜系统

解析：结构①是线粒体，是细胞进行有氧呼吸的主要场所，可为吞噬过程提供能量，A正确；结构③为细胞膜，其通过胞吐方式排出残渣，体现其具有流动性，B错误；结构⑤是溶酶体，其中的水解酶能分解细菌，C正确；结构①为线粒体，具有双层膜结构，属于细胞的生物膜系统，D正确。

6．某研究小组用5种植物材料进行质壁分离实验。在相同的放大倍数下，记录视野中的细胞数目，然后滴加蔗糖溶液，记录从滴加蔗糖溶液到发生“初始质壁分离”的平均时间，绘制成下图。下列说法正确的是( D )

A．据图分析可知，5种植物材料中山茶细胞最小

B．该实验在观察质壁分离现象时，没有设计对照实验

C．若在发生质壁分离后滴加清水，则5种材料复原时间都不同

D．5种材料中，红花檵木发生质壁分离的速率最快

解析：在相同的放大倍数下，视野中山茶的细胞数目最少，说明其细胞最大，红花檵木观察到的细胞数目最多，细胞最小，A错误；蔗糖溶液滴加之前和之后形成前后自身对照，B错误；若在发生质壁分离后滴加清水，则5种材料复原时间不能确定，C错误；5种材料中，红花檵木从滴加蔗糖溶液到发生“初始质壁分离”的平均时间最短，发生质壁分离的速率最快，D正确。

二、非选择题

7．(2023·东北育才学校段考)水通道蛋白位于部分细胞的细胞膜上，能介导水分子跨膜运输，提高水分子的运输效率。如图是猪的红细胞在不同浓度的NaCl溶液中，红细胞体积和初始体积之比的变化曲线(O点对应的浓度为红细胞吸水涨破时的NaCl浓度)。请回答下列问题：

(1)哺乳动物成熟的红细胞是提取细胞膜的良好材料，原因是哺乳动物成熟的红细胞无细胞核和众多的细胞器。根据图示可知，稀释猪的红细胞时应选用浓度为150mmol/L的NaCl溶液。在低渗溶液中，红细胞吸水涨破并释放内容物后，剩余的部分称为“血影”，则“血影”的主要成分是蛋白质和磷脂。

(2)分析上图，将相同的猪的红细胞甲、乙分别放置在A点和B点对应浓度的NaCl溶液中，一段时间后，红细胞甲的吸水能力小于(填“大于”“小于”或“等于”)红细胞乙，原因是红细胞甲失水量小，细胞渗透压较低，细胞吸水能力较弱。

(3)将猪的红细胞和肝细胞置于蒸馏水中，发现红细胞吸水涨破所需的时间少于肝细胞，结合以上信息分析，其原因可能是红细胞膜上存在水通道蛋白，肝细胞膜上无水通道蛋白。

解析：(1)哺乳动物成熟的红细胞无细胞核和众多的细胞器，只有细胞膜一种生物膜；由图示知，猪的红细胞在浓度为150 mmol/L的NaCl溶液中时，细胞体积与初始体积之比为1，细胞的体积不变，说明浓度为150 mmol/L的NaCl溶液为猪红细胞的等渗溶液；在低渗溶液中，猪红细胞吸水涨破并释放内容物后，剩余的部分主要是细胞膜，其主要成分是蛋白质和磷脂。(2)将相同的猪的红细胞甲、乙分别放置在A点和B点对应浓度的NaCl溶液中，一段时间后，红细胞甲的体积与初始体积之比大于红细胞乙的体积与初始体积之比，说明红细胞甲的失水量小于红细胞乙，细胞渗透压较低，细胞吸水能力较弱，所以红细胞甲的吸水能力小于红细胞乙。(3)水通道蛋白位于部分细胞的细胞膜上，能介导水分子跨膜运输，提高水分子的运输效率。由此可推知红细胞吸水涨破所需的时间少于肝细胞，其原因可能是红细胞膜上存在水通道蛋白，肝细胞膜上无水通道蛋白。