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2021届高考生物二轮复习 备考小题提升精练3 细胞的物质输入和输出

2021届高考生物二轮复习 备考小题提升精练3 细胞的物质输入和输出

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细胞的物质输入和输出

本专题是根据近三年（2018～2020）的高考真题情况而组织和命制的。其中有近三年的高考真题、仿真题以及百强名校对应考点的题。本专题主要考查渗透作用与渗透系统；考查动植物细胞的吸水和失水以及物质出入细胞的方式。通常结合具体生命现象如物质运输、免疫、细胞识别等考查不同物质运输方式特点，能够根据表格、曲线等不同形式判断具体运输方式。

1．（2020年全国Ⅱ卷·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】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；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；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。
【点睛】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。
2．（2019·新课标Ⅱ卷，3）某种H+-ATPase是一种位于膜上的载体蛋白，具有ATP水解酶活性，能够利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H+。①将某植物气孔的保卫细胞悬浮在一定pH的溶液中（假设细胞内的pH高于细胞外），置于暗中一段时间后，溶液的pH不变。②再将含有保卫细胞的该溶液分成两组，一组照射蓝光后溶液的pH明显降低；另一组先在溶液中加入H+-ATPase的抑制剂（抑制ATP水解），再用蓝光照射，溶液的pH不变。根据上述实验结果，下列推测不合理的是（ ）
A．H+-ATPase位于保卫细胞质膜上，蓝光能够引起细胞内的H+转运到细胞外
B．蓝光通过保卫细胞质膜上的H+-ATPase发挥作用导致H+逆浓度梯度跨膜运输
C．H+-ATPase逆浓度梯度跨膜转运H+所需的能量可由蓝光直接提供
D．溶液中的H+不能通过自由扩散的方式透过细胞质膜进入保卫细胞
【答案】C
【解析】载体蛋白位于细胞膜上，根据题意可知，照射蓝光后溶液的pH值明显下降，说明即H+含量增加，进而推知：蓝光能够引起细胞内H+转运到细胞外，A正确；对比②中两组实验可知，蓝光引起细胞内H+转运到细胞外需要通过H+-ATPase，且原先细胞内pH值高于细胞外，即细胞内H+浓度低于细胞外，因此该H+为逆浓度梯度转运，B正确；由题意可知H+－ATPase具有ATP水解酶活性，利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H+，C错误；由①中的实验可知，最初细胞内pH值高于细胞外，即细胞内H+浓度低于细胞外，但暗处理后溶液浓度没有发生变化，说明溶液中的H+不能通过自由扩散的方式透过细胞质膜进入保卫细胞，D正确。
3．（2018全国Ⅰ卷，3）下列有关植物根系吸收利用营养元素的叙述，错误的是（ ）
A．在酸性土壤中，小麦可吸收利用土壤中的N2和NO
B．农田适时松土有利于农作物根细胞对矿质元素的吸收
C．土壤微生物降解植物秸秆产生的无机离子可被根系吸收
D．给玉米施肥过多时，会因根系水分外流引起“烧苗”现象
【答案】A
【解析】植物根细胞从土壤中能吸收无机盐，但无机盐需以离子形成存在，所以N2不能直接吸收利用，A错误；根细胞吸收矿质元素的方式是主动运输，主动运输需要消耗能量，农田适时松土能促进根系的有氧呼吸，为根细胞吸收矿质元素提供更多的能量，因此农田适时松土有利于农作物根细胞对矿质元素的吸收，B正确；土壤中微生物可以分解植物秸秆中的有机物，产生无机盐离子，从而可以被根系吸收，C正确；给玉米施肥过多时，会使土壤溶液浓度过高，大于根系细胞溶液的浓度，植物细胞失水，导致植物因失水而萎蔫，引起“烧苗”现象，D正确。
4．（2018全国Ⅱ卷，2）下列有关物质跨膜运输的叙述，正确的是（ ）
A．巨噬细胞摄入病原体的过程属于协助扩散
B．固醇类激素进入靶细胞的过程属于主动运输
C．神经细胞受到刺激时产生的Na+内流属于被动运输
D．护肤品中的甘油进入皮肤细胞的过程属于主动运输
【答案】C
【解析】病原体属于颗粒性物质，颗粒性物质或大分子物质进出细胞的方式为胞吞和胞吐，因此巨噬细胞摄入病原体的过程属于胞吞，A错误；固醇类激素的化学本质是脂质，脂溶性物质以自由扩散的方式进入靶细胞，B错误；神经细胞内的Na+浓度比细胞膜外低，受刺激时，产生的Na+内流是顺浓度梯度进行的，属于被动运输，C正确；甘油是脂溶性小分子物质，以自由扩散的方式进入细胞，D错误。
【点睛】本题考查细胞的物质输入与输出，具体涉及了被动运输（包括自由扩散和协助扩散）、主动运输和胞吞等方式，意图考查学生对相关知识点的理解能力。

1．下列关于物质出入细胞方式的叙述，错误的是（ ）
A．某些小分子物质也可以通过胞吐的方式从细胞中运出
B．细胞主动运输物质的结果是使该物质在细胞膜内外的浓度趋于平衡
C．葡萄糖进入人体细胞的方式有主动运输和被动运输两种
D．抑制细胞膜上载体的作用不会阻碍性激素进入细胞
【答案】B
【解析】部分小分子物质也可以通过胞吐的方式运出细胞，如某些神经递质(乙酰胆碱)的释放，A正确；主动运输需要载体和能量，一般是逆浓度梯度运输，使膜内外浓度差增大，B错误；葡萄糖进入人体细胞的方式有主动运输(如葡萄糖进入小肠绒毛上皮细胞)和被动运输(如葡萄糖进入人体成熟的红细胞)两种，C正确；性激素进入细胞的方式是自由扩散，不需要载体蛋白，D正确。
2．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】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；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；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；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。
【点睛】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。
3．下列有关物质跨膜运输的叙述，错误的是（ ）
A．载体蛋白运输物质具有选择性是由其结构决定的
B．DNA聚合酶和RNA聚合酶可经核孔向细胞核内运输
C．神经细胞受到刺激时产生的Na+内流属于主动运输
D．小分子物质可能通过胞吐的方式运输到细胞外
【答案】C
【解析】载体蛋白运输物质时需要与被运输的物质结合，载体蛋白的结构决定了其运输的选择性，A正确；DNA聚合酶和RNA聚合酶都是在核糖体上合成的，通过核孔进入细胞核催化DNA的复制和转录过程，B正确；神经细胞受到刺激时，钠离子通道打开，钠离子内流，属于协助扩散，C错误；小分子物质可能通过胞吐的方式运输到细胞外，如某些神经递质、性激素，D正确。
4．将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞放入一定浓度的KNO3溶液中，发现细胞原生质体体积在最初的t1时间内不断减小，在随后的t2时间内不断增大并恢复到原来水平。下列叙述正确的是（ ）
A．t1时间内水从细胞液进入外界溶液，t2时间内K+、NO开始从外界进入细胞液
B．t1时间内细胞液中紫色程度逐渐变深，t2时间内细胞液中紫色程度逐渐变浅
C．t1时间内细胞液渗透压高于KNO3溶液的渗透压，而t2时间内两者正好相反
D．t1时间内细胞出现质壁分离并复原的现象，表明生物膜具有一定的流动性
【答案】B
【解析】将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞放在KNO3溶液中，K+和NO在t1时间内就开始进入细胞液，但此时仍是细胞液渗透压小于外界溶液渗透压，细胞失水，A错误；在t1时间内随着细胞失水，细胞液中紫色逐渐变深，在t2时间内由于K+和NO使细胞液渗透压高于外界溶液渗透压，细胞吸水，细胞液中紫色逐渐变浅，B正确；在t1时间内细胞液渗透压低于外界溶液的渗透压，细胞失水，在t2时间内两者相反，C错误；在t1时间内细胞发生质壁分离，在t2时间内细胞发生质壁分离复原，体现了生物膜的选择透过性，D错误。
5．下列有关洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离和复原的叙述，正确的是（ ）
A．处于质壁分离状态的细胞，细胞液浓度小于外界溶液浓度
B．置于KNO3溶液中的细胞一定能发生质壁分离和自动复原
C．细胞质壁分离过程中，细胞液浓度逐渐增大，细胞的吸水能力也逐渐增强
D．观察细胞的质壁分离和复原时，可先加清水，再加一定浓度的蔗糖溶液
【答案】C
【解析】处于质壁分离状态的细胞，其细胞液浓度可能大于、等于或小于外界溶液浓度，A项错误。若KNO3溶液浓度太高，则置于KNO3溶液中的细胞会因失水过多而失去活性；若KNO3溶液浓度太低，则置于KNO3溶液中的细胞不能发生质壁分离，B项错误。细胞质壁分离过程中，细胞液浓度逐渐增大，细胞的吸水能力也逐渐增强，C项正确。观察细胞的质壁分离和复原时，可先加一定浓度的蔗糖溶液，再加清水，D项错误。
【点睛】本题主要考查细胞的质壁分离与复原实验，考查学生的理解能力和实验与探究能力。
6．关于植物根系吸收矿质元素离子的叙述，正确的是（ ）
A．植物根系吸收各种矿质元素离子的速率相同
B．土壤温度不影响植物根系对矿质元素离子的吸收
C．植物根细胞吸收矿质元素离子主要依靠渗透作用
D．植物根细胞能逆浓度梯度吸收土壤中的矿质元素离子
【答案】D
【解析】本题考查植物根系吸收矿质元素离子。植物根系吸收各种矿质元素离子的速率因细胞膜的载体种类和数量不同而不同，A项错误；植物根系吸收矿质离子的方式是主动运输，而土壤温度影响呼吸酶的活性，即影响ATP的产生，从而影响植物对矿质元素离子的吸收，B、C两项错误；植物根细胞是以主动运输方式逆浓度梯度来吸收矿质元素离子的，D项正确。
7．将同一部位的紫色洋葱外表皮细胞分别浸在甲、乙、丙3种溶液中，测得原生质层的外界面与细胞壁间距离变化如图所示，下列相关分析错误的是（ ）

A．实验开始时，甲、乙溶液的浓度均大于洋葱表皮细胞细胞液浓度
B．与t0时相比，t2时乙溶液中洋葱表皮细胞的细胞液浓度未发生变化
C．实验过程中，丙溶液中有水分子进出洋葱表皮细胞
D．实验结束时，甲、乙溶液的浓度有所下降
【答案】B
【解析】实验开始后甲、乙溶液中原生质层与细胞壁的距离增大，说明甲、乙溶液的浓度大于细胞液的浓度，细胞失水，A正确；乙溶液中部分溶质进入细胞内，因此，待质壁分离复原时，细胞液浓度增大，乙溶液浓度减小，B错误；丙溶液中，细胞的原生质层外界面与细胞壁的距离没有发生变化，说明细胞失水和吸水动态平衡或吸水大于失水，C正确；实验结束时，甲溶液中水分增多，浓度下降，乙溶液中溶质减少，浓度下降，D正确。
8．正确的实验往往能达到特定的目的。下列各项中，不能通过植物细胞质壁分离实验达到相关实验目的的是（ ）
A．判断成熟的植物细胞的死活 B．原生质层比细胞壁的伸缩性大
C．成熟的植物细胞能进行渗透吸水 D．水分子可以通过通道蛋白进入细胞
【答案】D
【解析】通过植物细胞质壁分离与复原实验可判断细胞的死活，可验证原生质层的伸缩性大于细胞壁，AB正确；质壁分离后的植物细胞放在清水中会发生复原，证明植物细胞能通过渗透作用吸收水分，C正确；质壁分离实验无法证明水分子可以通过通道蛋白进入细胞，D错误。
【点睛】质壁分离指的是植物细胞在高渗环境下，因水分从液泡中流失而出现的细胞质与细胞壁分离的现象，质壁分离及复原实验能证明以下问题：细胞的死活；成熟的植物细胞是一个渗透系统；原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性等。
9．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H2PO和NO的示意图，下列说法正确的是（ ）

A．运输H2PO和NO的载体蛋白的空间结构相同
B．抑制细胞呼吸不会影响H2PO和NO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】运输H2PO和NO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；质子泵在泵出H+时需要消耗ATP，而质子泵吸收H2PO和NO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H2PO和NO的跨膜运输，B错误；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；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。
【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。
10．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（ ）
选项
中央液泡大小
原生质层的位置
细胞大小
A
不变
远离细胞壁
几乎不变
B
变小
紧贴细胞壁
几乎不变
C
变小
远离细胞壁
变小
D
变小
紧贴细胞壁
变小
【答案】D
【解析】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。
【点睛】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。
11．胰岛素可使骨骼肌细胞膜上葡萄糖转运载体(GLUT4)的数量增加，GLUT4转运葡萄糖的过程不消耗ATP。下列相关分析不正确的是（ ）
A．胰岛素以胞吐方式从胰岛B细胞释放到细胞外
B．葡萄糖通过主动运输进入骨骼肌细胞内
C．GLUT4的数量增加可促进葡萄糖进入骨骼肌细胞
D．GLUT4基因突变使其功能丧失可导致高血糖
【答案】B
【解析】胰岛素是胰岛B细胞分泌的蛋白质，蛋白质出入细胞的方式为胞吐，A正确；由题干可知，葡萄糖通过葡萄糖转运载体(GLUT4)运输的过程不消耗能量，因此葡萄糖进入骨骼肌细胞的方式为协助扩散，而不是主动运输，B错误；由题干“胰岛素可使骨骼肌细胞膜上葡萄糖转运载体(GLUT4)的数量增加”可知，GLUT4的数量增加可促进葡萄糖进入骨骼肌细胞，C正确；若GLUT4基因突变使其功能丧失，那么它就不具备运输葡萄糖的功能，从而使葡萄糖不能进入骨骼肌细胞，这样可导致血糖升高，D正确。
12．图甲是人体细胞膜结构，小写字母表示过程，大写字母表示物质或结构；图乙是与之有关的生命活动的曲线。下列说法正确的是（ ）

A．图甲中，肾小管上皮细胞重吸收葡萄糖要经过e过程；神经细胞静息电位形成与c过程有关
B．图甲中A的合成过程会使核糖体、内质网及高尔基体的膜面积先后发生变化
C．图乙横轴代表细胞跨膜运输的物质的浓度时，纵轴可代表图甲中a、d和e的运输速率
D．图乙横轴代表细胞外O2浓度时，纵轴可代表图甲中a和e的运输速率
【答案】C
【解析】分析图甲，具有糖蛋白的一侧为细胞膜外侧，因此图甲的上部分为细胞膜外侧，下部分为细胞膜内侧，肾小管上皮细胞吸收葡萄糖的过程中，葡萄糖的运输方向应是从细胞膜外向细胞膜内，e表示从细胞膜内向细胞膜外运输，静息电位主要是K+外流产生的，c表示物质从细胞膜外向细胞膜内运输，A错误；图甲中的A为膜蛋白，膜蛋白合成及加工过程需要核糖体、内质网和高尔基体参与，但是核糖体是无膜细胞器，B错误；a为主动运输，d为协助扩散，e为主动运输，三者都需要载体蛋白参与，随细胞跨膜运输的物质浓度增加，a、d、e过程的运输速率变化情况符合图乙，C正确；无氧气存在时，人体细胞可以通过无氧呼吸供能，因此图乙曲线的起点应在纵坐标轴上某一点而不是原点，D错误。
13．下图是胃酸形成过程中离子跨膜运输示意图。请回答下列问题：

(1)图中K+通过通道蛋白和质子泵的跨膜运输方式分别属于____________、____________。
(2)胃壁细胞维持膜内外H+的浓度差，与其膜的________________有关。
【答案】(1)协助扩散 主动运输
(2)选择透过性
【解析】(1)钾离子通过通道蛋白顺浓度梯度出细胞的方式是协助扩散，通过质子泵逆浓度梯度进入细胞并消耗能量的方式是主动运输。(2)胃壁细胞维持膜内外H+的浓度差是通过主动运输实现的，体现了细胞膜的选择透过性。
14．某同学利用两套完全相同的如图1所示的装置进行渗透作用实验，分别在13℃和37℃两个温度条件下进行，并每隔5min测量一次漏斗内外溶液的高度差，两组装置液面高度差随时间的变化曲线如图2所示，实验开始时漏斗内外液面持平。请回答下列问题：

（1）渗透作用发生的两个条件：①_____________；②____________。
（2）0~15min随着液面的上升，水分子进入漏斗的速率减慢，原因是_________________
_____；25min时，漏斗中的蔗精溶液浓度甲组_________（填“大于”“小于”或“等于”）乙组。
（3）该渗透装置可以用来模拟洋葱鳞片叶外表皮细胞的吸水和失水，洋葱鳞片叶外表皮细胞中相当于半透膜的结构被称为__________，该结构和半透膜在物质透过功能上的区别是_________________________。
【答案】（1）①具有半透膜 ②半透膜两侧有浓度差
（2）随着水分子的进入，半透膜两侧溶液的浓度差减小（或随着漏斗内外液面高度差增大，漏斗内压强增大，阻止水分子进入） 小于
（3）原生质层 原生质层能主动转运有关物质而半透膜不能（或原生质层具有选择透过性而半透膜没有）
【解析】（1）渗透作用发生的两个条件：①具有半透膜；②半透膜两侧有浓度差。（2）0~15min，随着液面的上升，水分子进入漏斗的速率减慢，原因是随着水分子的进入，半透膜两侧溶液的浓度差减小（或随着漏斗内外液面高度差增大，漏斗内压强增大，阻止水分子进入漏斗）；25min时，甲组的液面高度差较乙组的大，漏斗中的蔗糖溶液浓度小于乙组的。（3）该渗透装置可以用来模拟洋葱鳞片叶外表皮细胞的吸水和失水，洋葱鳞片叶外表皮细胞中相当于半透膜的结构被称为原生质层。该结构和半透膜在物质透过功能上的区别是原生质层能主动转运有关物质而半透膜不能（或原生质层具有选择透过性而半透膜没有）。
【点睛】本题主要考查渗透作用，考查学生的理解能力、实验与探究能力和获取信息的能力。
15．钠钾泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子。下图是小肠上皮细胞细胞膜上的钠钾泵结构示意图，请据图分析回答：

（1）钠钾泵的化学本质是        。动物一氧化碳中毒     （“会”或“不会”）降低离子泵跨膜运输离子的速率，加入蛋白质变性剂    （“会”或“不会”）降低离子泵跨膜运输离子的速率。
（2）从小肠上皮细胞细胞膜组成和结构的角度来推测，细胞膜上的钠钾泵同时具有
和 的功能。
【答案】（1）蛋白质 会 会
（2）运输 催化
【解析】（1）钠钾泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，故其化学本质为蛋白质。一氧化碳中毒、加入蛋白质变性剂均会降低离子泵跨膜运输离子的速率。（2）钠钾泵具有ATP水解酶活性，能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子。故钠钾泵同时具有运输和催化的功能。