专题2 细胞的结构与物质运输（非选择题）-2025年高考生物二轮复习模块分练【新高考版】（含解析）

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1.哺乳动物的成熟红细胞结构简单、取材方便，是研究细胞膜结构和功能的最好材料。请回答下列相关问题：
图1 图2
(1)将红细胞放入低渗溶液中，细胞吸水涨破，当涨破的红细胞将内容物释放之后，其细胞膜又会重新封闭起来，这种结构称为红细胞血影。涨破的细胞又能重新封闭起来说明_____。
(2)科学家用不同的试剂分别处理红细胞血影，去除部分膜蛋白，观察细胞形态变化，结果如下：(“+”表示有，“-”表示无)
根据以上结果推测，对维持红细胞形态起重要作用的蛋白质是____________________。
(3)白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中，如镶在表面、部分或全部嵌入、贯穿。为了检测膜蛋白在膜上的分布位置，科学家设计了以下实验。(如图1所示)将细胞分为三组：
甲组：不作处理；
乙组：用胰蛋白酶处理完整的细胞，此时胰蛋白酶不能透过细胞膜进入细胞；
丙组：先提高细胞膜的通透性，再用胰蛋白酶处理完整细胞，此时胰蛋白酶能进入细胞。
分别提取、分离三组的膜蛋白，电泳结果如图2所示。
(注：控制消化处理的时间，使胰蛋白酶不能消化位于磷脂内部的蛋白质部分；电泳能测定蛋白质分子量的大小，蛋白质越小，迁移越快，反之则慢)
根据实验结果推测，1-5号蛋白质中，如果有跨膜的水通道蛋白，最可能是_____，镶在膜内侧表面的蛋白质是_____(填编号)
(4)研究发现，细胞膜中各种成分的分布都是不均匀的，体现了膜结构的不对称性。这种结构的不对称性导致了膜功能的不对称性和方向性，是生命活动高度有序的保障。例如细胞运动、跨膜运输及_____等都具有方向性，这些方向性的维持依赖于膜蛋白、膜脂及膜糖分布的不对称性。
2.为研究细胞核与细胞质之间的物质交换，科学家利用变形虫（单细胞动物）做了如下实验：
步骤一：将正常生活没有分裂活动的变形虫随机分为三组，每组有若干变形虫。
A组：用含32P标记的尿嘧啶核糖核苷酸的食物饲喂变形虫；
B组：将变形虫的细胞核去掉；
C组：不作处理。
步骤二：用放射自显影技术检测到A组每只变形虫的细胞核中出现放射性后，将细胞核移植到B、C两组的变形虫细胞内。
步骤三：一段时间后检测B、C两组的放射性，结果如图所示：
请回答下列问题：
（1）研究发现，A组每只变形虫的细胞核中出现大分子X物质，且其具有放射性，X物质最可能是________，每组设置多只变形虫的目的是_________。
（2）结合以上所有信息判断，下列关于该实验结果的分析，最合理的是________。
A.B组细胞质比C组细胞质放射性强的原因是B组细胞核体积大
B.放射性元素标记的核苷酸会进入细胞核，标记所有的核酸分子
C.X物质可能在细胞核中合成，原料有放射性，因而核有放射性
D.C组细胞质具有放射性的原因是细胞吸收了含P标记的尿嘧啶核糖核苷酸
（3）根据步骤三中的实验结果，将下列表格填写完整：
3.芽殖酵母属于单细胞真核生物，它分泌酸性磷酸酶，酸性磷酸酶可以从不同的有机磷底物上水解磷酸基团，供细胞吸收利用。为寻找调控蛋白分泌的相关基因，科学家以酸性磷酸酶（P酶）为指标，筛选酵母蛋白分泌突变株并进行研究。
（1）酵母细胞合成和分泌P酶的过程中，参与的具膜细胞器有_____。
（2）低磷环境可诱导酵母菌中P酶的分泌，促进有机磷底物上的磷酸基团水解，使环境中磷含量升高，而高浓度的磷会抑制P酶的分泌。这种P酶分泌的调节方式是_____调节。
（3）用化学诱变剂处理，在酵母中筛选出蛋白分泌异常的突变株（sec1）。无磷酸盐培养液可促进酵母P酶的分泌，分泌到胞外的P酶活性可反映P酶的量。将酵母置于无磷酸盐培养液中，对sec1和野生型的胞外P酶检测结果如图。据图可知，24℃培养时，sec1和野生型的胞外P酶的量随时间的延长而增加，转入37℃培养后，sec1的胞外P酶的量呈现的趋势，表现出分泌缺陷，表明sec1是一种温度敏感型突变株。
（4）37℃培养1h后电镜观察发现，与野生型相比，sec1中由高尔基体形成的分泌泡在细胞质中大量积累。由此推测野生型sec1基因的功能是促进_____的融合。
（5）由37℃转回24℃并加入蛋白合成抑制剂，半小时后野生型的胞外P酶的量减少而sec1的胞外P酶的量继续增加。对该实验现象的合理解释是_____。
4.如图是生物膜的流动镶嵌模型及物质跨膜运输方式示意图，其中离子通道是一种通道蛋白，通道蛋白是横跨细胞膜的亲水性通道，具有离子选择性。
（1）很多研究结果都能够有力地支持“脂溶性物质易透过生物膜，不溶于脂质的物质不易透过生物膜”这一理论。这证明组成细胞膜的主要成分中有[___]_____。
（2）鲨鱼体内能积累大量的盐，当盐分过高时就要及时将多余的盐分排出体外。经研究，鲨鱼体内多余的盐分是经②途径排出的，那么其跨膜运输的方式是_____。
（3）对蟾蜍的离体心脏施加某种毒素后，其对Ca2+的吸收明显减少，但对K+、C6H12O6的吸收不受影响，最可能的原因是该毒素抑制了心肌细胞膜上运输Ca2+的_____的活性。
（4）柽柳是一种泌盐植物，其叶子和嫩枝可以将吸收到植物体内的盐分排出。现欲判断柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是主动运输还是被动运输，设计了以下实验加以证明。
①实验步骤：
a.将生长发育状况相同的柽柳植株随机分成甲、乙两组，放入适宜浓度的含有Ca2+、K+的溶液中。
b.甲组给予正常的呼吸条件，乙组_____。
c.一段时间后，测定_____。
②实验结论：
若两组植株对Ca2+、K+的吸收速率相同，说明_____。
若_____，
说明_____。
5.现有两瓶质量分数均是30%的葡萄糖溶液和蔗糖溶液。已知葡萄糖分子可以通过半透膜，蔗糖分子不能通过。请回答以下问题：
（1）A同学把体积相同的葡萄糖与蔗糖溶液用半透膜隔开（如图1所示），在一段时间内，乙液面的变化情况是_____，最后乙液面_____（选填“高于”“低于”或“等于”）甲液面。
（2）B同学采用紫色洋葱鳞片叶的外表皮为材料，利用植物细胞质壁分离与复原的原理进行了鉴定上述葡萄糖和蔗糖溶液的实验。请在图2中补充可能的实验结果。
（3）若用呼吸作用抑制剂处理心肌细胞，则图3中不会受到显著影响的运输方式是_____（填序号）。若对蟾蜍的离体心脏施加某种毒素后Ca2+吸收明显减少，但K+的吸收不受影响，最可能的原因是该毒素抑制了图3中所示的转运Ca2+的_____的活性。
（4）怪柳是泌盐植物，叶子和嫩枝可以将吸收于植物体内的盐分排出，是强耐盐植物。怪柳从土壤中吸收盐是主动运输还是被动运输？请设计实验加以证明：
①实验材料：怪柳幼苗、含有Ca2+、K+、C6H12O6的溶液、有氧呼吸抑制剂等。
②实验步骤：
a.取甲、乙两组生长发育相同的怪柳幼苗植株，放入适宜浓度的含有Ca2+、K+、C6H12O6的溶液中。
b.甲组给予正常的呼吸条件，乙组添加_____，其他条件都相同；
c.一段时间后测定两组植株根系对Ca2+、K+、C6H12O6的吸收速率。
③实验结果与结论：
a.若两组植株对Ca2+、K+、C6H12O6的吸收速率相同，说明柽柳从土壤中吸收盐的方式是_____；
b.若乙组吸收速率_____甲组吸收速率，说明柽柳从土壤中吸收盐的方式是_____。
6.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，提高水分子的运输速率。将哺乳动物成熟红细胞放入渗透压较低的溶液中，可使其逐渐吸水涨破，此时光线更容易透过红细胞悬浮液，液体由不透明的红色溶液逐渐变澄清，肉眼即可观察到，这种现象称为溶血，溶血时间与水分进入红细胞的速度有关。下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。
（1）在低渗溶液中，红细胞吸水涨破释放内容物后，剩余的部分称为“血影”，则“血影”的主要组成成分是________。根据图示可知，猪的红细胞在浓度为________mml·L-1的NaCl溶液中能保持正常形态。
（2）分析图，将相同的猪的红细胞甲、乙分别放置在A点和B点对应NaCl溶液中，一段时间后，红细胞乙的吸水能力________（填“大于”“小于”或“等于”）红细胞甲，原因是________。
（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时间少于肝细胞，结合以上信息分析，其原因可能是________。
（4）有观点认为：低温会使水分通过细胞膜的速率减慢。请以生理状态相同的猪的成熟红细胞为材料，以溶血现象作为实验观察指标，设计实验验证这一观点_____________。（要求：写出实验思路和预期实验结果。）
答案以及解析
1.答案：(1)细胞膜具有流动性
(2)血影蛋白、肌动蛋白
(3)5；1和2
(4)信息交流
解析：(1)涨破的细胞膜又重新封闭起来的过程依赖于膜分子的运动，体现了细胞膜具有一定的流动性。
(2)由实验结果可知，当细胞膜上缺少血影蛋白和肌动蛋白时，红细胞变得不规则，不能维持正常形态，所以这两种蛋白是维持细胞形态的重要蛋白。
(3)水通道蛋白贯穿磷脂双分子层，乙组(消化暴露于膜外侧蛋白)和丙组(消化暴露于膜外侧和内侧蛋白)均会被部分消化，使分子量变小，电泳条带与完整蛋白不同，分析图2可知，只有蛋白5符合上述特征，故5可能是水通道蛋白；位于内侧镶在表面的蛋白在乙组实验中不会被消化，电泳条带应与甲组相同，但在丙组实验中会被完全消化，不出现电泳条带，所以应为蛋白1和2。
(4)胞间信息交流过程中，膜外侧受体接受环境中的信息分子，引起膜内侧相关物质的变化，此过程依赖于膜的不对称性。
2.答案：（1）RNA（核糖核酸）；减小实验误差，排除偶然性因素对实验结果的影响
（2）C
（3）①X物质（RNA/放射性物质）能从细胞核进入细胞质；②C组自身细胞核；C组细胞质
解析：DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，RNA的基本组成单位是核糖核苷酸；DNA中特有的碱基是胸腺嘧啶，RNA中特有的碱基是尿嘧啶。用含32P标记的尿嘧啶核糖核苷酸的食物饲喂变形虫，可使变形虫细胞中的RNA被标记。
（1）尿嘧啶核糖核苷酸是合成RNA的原料，X物质最可能是RNA。每组设置多只变形虫的目的是减小实验误差，排除偶然性因素对实验结果的影响。
（2）B组和C组的区别在于B组细胞去掉了原有的细胞核，并移植了A组有放射性的细胞核，C组细胞中除了含有A组的放射性细胞核外，还有自己的无放射性的细胞核，因此B组细胞质比C组细胞质放射性强的原因有可能是C组细胞中的无放射性细胞核对细胞质的放射性强度产生了影响，且根据题中信息无法判断出细胞核体积大小会对细胞质放射性强度产生影响，A错误；放射性元素标记的核糖核苷酸会进入细胞核，标记核糖核酸分子，B错误；由（1）小题可知，X物质（RNA）在细胞核中合成，合成原料（32P标记的尿嘧啶核糖核苷酸）有放射性，从而使得核有放射性，C正确；C组细胞质具有放射性的原因可能是32P标记的尿嘧啶核糖核苷酸作为原料合成了RNA，RNA能通过核孔进入细胞质，使细胞质出现放射性，D错误。故题述选项最合理的是C。
（3）①经检测B组细胞质中出现放射性，可得出结论，B组具有放射性的X物质从细胞核进入了细胞质，使B组细胞质出现放射性；②经检测C组自身细胞核中无放射性，C组细胞质中有放射性，可得出结论，X物质不能由细胞质进入细胞核。
3.答案：（1）内质网、高尔基体、线粒体
（2）负反馈
（3）先上升后下降
（4）分泌泡与细胞膜
（5）加入蛋白合成抑制剂半小时后，野生型与sec1均不能合成P酶，野生型的胞外P酶的量减少，但sec1在前一阶段积累在分泌泡中的P酶可继续分泌到细胞外，所以sec1的胞外P酶的量继续增加
解析：（1）酵母细胞合成和分泌的P酶是分泌蛋白，参与该分泌蛋白合成和分泌的具膜细胞器有内质网、高尔基体、线粒体（核糖体没有膜，因此不包括核糖体）。
（2）低磷环境可诱导酵母菌中P酶的分泌，促进有机磷底物上的磷酸基团水解，致使环境中磷含量升高，而高浓度的磷会抑制P酶的分泌，这属于负反馈调节。
（3）由题意可知，分泌到胞外的P酶活性可反映P酶的量，据图分析，24℃培养时，sec1和野生型的胞外P酶的量随时间的延长而增加，转入37℃培养后，sec1的胞外P酶的量先上升再下降。
（4）由题可知，37℃培养1h后电镜观察发现，与野生型相比，sec1中由高尔基体形成的分泌泡在细胞质中大量积累，由此推测野生型sec1基因的功能是促进分泌泡与细胞膜的融合。
4.答案：（1）甲；磷脂分子
（2）协助扩散
（3）转运蛋白
（4）①添加细胞呼吸抑制剂两组植株对Ca2+、K+的吸收速率；②柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是被动运输；乙组植株对Ca2+、K+的吸收速率明显小于甲组；柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是主动运输
解析：（2）据图可知，鲨鱼体内多余的盐分排出体外的过程需要通道蛋白参与，但不需要消耗能量，推测其跨膜运输的方式是协助扩散。
（3）蟾蜍的心肌细胞对K+、C6H12O6的吸收都是通过主动运输的方式进行的，运输这些物质的载体蛋白的种类各不相同，据题中信息“对蟾蜍……影响”，说明该毒素只抑制了心肌细胞膜上运输Ca2+的转运蛋白的活性，没有影响能量的释放。
（4）主动运输和被动运输相比，前者需要消耗能量，后者不需要消耗能量。本实验可设置正常供能和减少供能两种条件来确定柽柳从土壤中吸收无机盐的方式。
5.（1）答案：先下降后上升（最后不变）；高于
解析：题图1中，虽然两种溶液的质量分数相同，但由于蔗糖的相对分子质量较葡萄糖大，则甲的物质的量浓度大于乙，故水分子从乙侧更多地流向甲侧，与此同时，葡萄糖通过半透膜进入乙侧，使乙侧溶质分子数目增多，水分子最终会更多地流向乙侧，使乙侧液面高于甲侧液面，该过程中乙液面的变化情况是先下降后上升，最后高于甲液面。
（2）答案：
解析：将紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞放在质量分数均是30%的葡萄糖溶液和蔗糖溶液中，均发生质壁分离，液泡体积减小，由于葡萄糖分子可以通过半透膜，故在质量分数为30%的葡萄糖溶液中表皮细胞先发生质壁分离随后发生质壁分离复原，液泡体积增大；蔗糖分子不能通过半透膜，所以表皮细胞不会发生质壁分离复原，仍保持质壁分离状态。具体曲线图见答案。
（3）答案：①②③；载体蛋白
解析：若用呼吸作用抑制剂处理心肌细胞，则抑制了细胞呼吸过程，细胞中凡是耗能的过程都受到影响，不耗能的过程不会受到影响，因此，题图3中不会受到显著影响的运输方式是①自由扩散和②③协助扩散。蟾蜍心肌细胞吸收Ca2+、K+的方式是④主动运输，若对蟾蜍的离体心脏施加某种毒素后Ca2+吸收明显减少，但K+的吸收不受影响，说明不受能量的限制，最可能的原因是该毒素抑制了题图3中所示的转运Ca2+的载体蛋白的活性。
（4）答案：有氧呼吸抑制剂；被动运输；小于；主动运输
解析：主动运输和被动运输的区别在于是否耗能，因此为检测离子运输的方式，可将是否能正常呼吸供能作为自变量，因变量是离子的运输情况。实验步骤如下：a.取甲、乙两组生长发育相同的怪柳幼苗植株，放入适宜浓度的含有Ca2+、K+、C6H12O6的溶液中；b.甲组（对照组）给予正常的呼吸条件，乙组（实验组）添加有氧呼吸抑制剂，其他条件都相同；c.一段时间后测定两组植株根系对Ca2+、K+、C6Hl2O6的吸收速率。③实验结果与结论：a.若怪柳从土壤中吸收盐的方式是被动运输，则两组植株对Ca2+、K+、C6Hl2O6的吸收速率相同；b.若怪柳从土壤中吸收盐的方式是主动运输，则乙组吸收速率小于甲组吸收速率。
6.答案：（1）磷脂、蛋白质；150
（2）大于；红细胞乙失水量多，细胞质渗透压升高，细胞吸水能力增强
（3）红细胞的细胞膜上存在水通道蛋白，吸水更快，肝细胞的细胞膜上无水通道蛋白
（4）实验思路：将生理状态相同的猪的成熟红细胞均分为甲、乙两组，甲组处于室温条件，乙组低温处理，然后将两组细胞同时置于等量的蒸馏水中，观察两组红细胞溶血时间。
预期实验结果：低温组溶血所需时间更长。
解析：（1）根据红细胞的结构特点可知，“血影”主要是细胞膜，其主要成分是蛋白质和磷脂。分析图示可知，当NaCl溶液的浓度为150mml/L时，红细胞体积和初始体积之比为1，说明150mml/L的NaCl溶液的浓度与红细胞的细胞质浓度相同，水分子进出红细胞达到平衡。
（2）A、B点红细胞体积和初始体积之比均小于1，且乙的比值更小，说明细胞均失水，且与红细胞甲相比，红细胞乙的失水量更大，细胞质渗透压更高，吸水能力更强。
（3）水分子通过细胞膜的方式有自由扩散和经过水通道蛋白的协助扩散，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的细胞膜上存在水通道蛋白，吸水更快，肝细胞的细胞膜上无水通道蛋白。
（4）该实验的目的是验证低温会使水分子通过细胞膜的速率减慢，则实验的自变量是温度，因变量是溶血时间。由于该实验是验证性实验，而低温确实会使水分子通过细胞膜的速率减慢，因此预测实验结果应为低温组溶血所需时间更长。
实验处理
膜蛋白类
处理后红细胞形态
血型糖蛋白
带3蛋白
带4.1蛋白
锚蛋白
血影蛋白
肌动蛋白
试剂甲
+
+
+
+
-
-
变得不规则
试剂乙
-
-
+
+
+
+
还能保持
检测结果
实验结论
B组细胞质中出现放射性
①_________
②_____中出现放射性，______中不出现放射性，
X物质不能从细胞质进入细胞核