内容正文:
第08讲 物质进出细胞的方式及影响因素
目录
01 课标达标练
【题型一】物质运输方式的辨识和典型实例
【题型二】物质进出细胞的影响因素
02 能力突破练 (新情境+新角度)
03 高考溯源练
题型一 物质运输方式的辨识和典型实例
1. 图中的蛋白a、b是植物细胞膜上的两种运输H+的载体蛋白。下列说法错误的是( )
A.H+运出细胞时载体a发生了空间结构的改变
B.H+通过载体a、b进行跨膜运输的方式不同
C.加入蛋白质变性剂会降低H+和蔗糖分子的跨膜运输速率
D.抑制细胞呼吸会影响H+的跨膜运输速率,但不影响蔗糖分子的跨膜运输速率
2. 营养物质是生物生长发育的基础。依据表中信息,下列有关小肠上皮细胞吸收营养物质方式的判断,错误的是( )
方式
细胞外相对浓度
细胞内相对浓度
需要提供能量
需要转运蛋白
甲
低
高
是
是
乙
高
低
否
是
丙
高
低
是
是
丁
高
低
否
否
A.甲为主动运输 B.乙为协助扩散
C.丙为胞吞作用 D.丁为自由扩散
3. 研究者发现,棕色脂肪细胞(BAT)含有大量的脂肪和线粒体。寒冷刺激使机体甲状腺激素和肾上腺素分泌增多,影响BAT核基因Ucp-1表达和脂肪分解、增加产热御寒。Ucp-1蛋白分布在线粒体内膜上,其功能如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A.寒冷刺激增加产热的调节方式属于神经-体液调节
B.线粒体内膜上Ucp-1蛋白表达量增加有利于ATP合成
C.H+通过Ucp-1进入线粒体基质运输方式属于协助扩散
D.在膜两侧H+浓度差驱动下F0F1复合体能催化ATP合成
4. 图表示一个动物细胞内外不同离子的相对浓度。据图分析,下列相关叙述错误的是( )
A.Na+排到细胞外需要通道蛋白并消耗能量
B.Mg2+进入细胞的速率与膜上载体蛋白的数量有关
C.细胞通过主动运输维持其内外K+浓度差
D.细胞内外离子浓度的差异体现了细胞膜具有选择透过性
5. 沙门氏菌细胞膜上有柠檬酸-铁协同转运蛋白(CitS),该蛋白顺浓度转运H+进入细胞的同时逆浓度吸收Fe3+。下列分析正确的是( )
A.CitS转运Fe3+的方式为协助扩散 B.抑制ATP合成不影响Fe3+的吸收
C.运输过程CitS的空间结构不改变 D.Fe3+、H+要与CitS特定位点结合
6. 溶酶体内含有多种水解酶,内部特殊的酸性环境(膜内pH≈4.6)是保障其正常功能的基础。V-ATPase和TMEM175是溶酶体膜上的两种转运蛋白,对酸性环境的维持机制如图所示。下列叙述错误的是( )
A.溶酶体膜蛋白可能通过某种修饰避免被水解酶水解
B.V-ATPase是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白
C.V-ATPase和TMEM175在转运H+时都需与H+结合
D.TMEM175受损可能降低溶酶体的“消化”功能
7. 在人体肠道内寄生的一种变形虫——痢疾内变形虫,能通过胞吐作用分泌蛋白分解酶,溶解人的肠壁组织,通过胞吞作用“吃掉”肠壁组织细胞,并引发阿米巴痢疾。下列有关叙述正确的是( )
A.上述通过胞吞方式“吃掉”肠壁组织细胞的过程不需要细胞膜上的蛋白质参与
B.胞吞形成的囊泡,在变形虫中可以被溶酶体降解,其降解后的部分产物可再利用
C.人体细胞吸收葡萄糖的方式与痢疾内变形虫“吃掉”肠壁组织细胞的方式相同
D.在物质的跨膜运输过程中,胞吞、胞吐是普遍存在的现象,并且不需要消耗能量
题型二 物质进出细胞的影响因素
8. 细胞可通过囊泡、转运蛋白协助等方式跨膜运输物质。下列相关叙述错误的是( )
A.一种转运蛋白只能转运一种分子或离子
B.加入呼吸酶抑制剂,会影响细胞内囊泡运输速率
C.人体肾小管上皮细胞主要通过水通道蛋白重吸收水分
D.胰岛B细胞分泌胰岛素时,伴随着细胞膜成分的更新
9. NO3-和NH4+是植物利用的主要无机氮源,NH4+的吸收由根细胞膜两侧的电位差驱动,NO3-会的吸收由H+浓度梯度驱动,相关转运机制如图。铵肥施用过多时,细胞内NH4+的浓度增加和细胞外酸化等因素引起植物生长受到严重抑制的现象称为铵毒。下列说法正确的是( )
A.NH4+通过AMTs进入细胞消耗的能量直接来自ATP
B.NO3-会通过SLAH3转运到细胞外的方式属于被动运输
C.铵毒发生后,增加细胞外的NO3-会加重铵毒
D.载体蛋白NRT1.1转运NO3-和H+的速度与二者在膜外的浓度呈正相关
10. 气孔是由保卫细胞以及孔隙所组成的结构,是植物与外界进行气体交换的门户,影响着植物的光合作用、细胞呼吸、蒸腾作用等。气孔的开闭与保卫细胞的吸水和失水有关,保卫细胞吸水时气孔开放,失水时气孔关闭。保卫细胞的细胞膜上有K⁺转运蛋白BLINK1,光照是诱导信号,能调节气孔的开启和关闭,气孔及其开闭调节机制如图所示。回答下列问题:
(1)当保卫细胞细胞液的渗透压 (填“大于”、“小于”或“等于”)外界溶液的渗透压时,气孔开放。在气孔开放过程中,保卫细胞吸水能力会逐渐 。部分水分进入保卫细胞不需要载体蛋白的协助,其运输方式是 。
(2)分析图可知,保卫细胞吸收外界溶液中的K+的方式为 。BLINK1可以调节气孔的开启,原因是 。
(3)植物通过气孔吸收CO2用于光合作用,限制水分通过蒸腾作用流失以提高水分利用效率,从而影响全球的 循环。
(4)在坐标系中绘出保卫细胞吸收K+的速率和(O2的相对浓度的关系曲线) 。
11. 在适宜条件下,测得的某植物根细胞对a、b两种物质的吸收速率与外界溶液中这两种物质浓度的关系如图所示(a、b两条曲线分别代表植物根细胞对不同浓度a、b两种物质的吸收速率)。回答下列问题。
(1)实验结果表明:当外界溶液中b的浓度达到一定数值时,再增加b的浓度,根细胞对b的吸收速率不再增加。可能的原因是 。
(2)王同学据图认为b的跨膜运输方式是主动运输,李同学认为是协助扩散。请设计实验确定王同学的判断是否正确。要求简要写出实验思路、预期结果和结论 。
(3)欲判断临时装片中的洋葱外表皮细胞是否为活细胞,可在盖玻片的一侧滴入质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液,用吸水纸从另一侧吸水,重复几次后,可根据是否发生 现象来判断。
(4)Rubisco是光合作用过程中催化CO2固定的酶。但其也能催化O2与C5结合,形成C3和C2,导致光合效率下降。CO2与O2竞争性结合Rubisco的同一活性位点,因此提高CO2浓度可以提高光合效率。蓝细菌具有CO2浓缩机制,如下图所示。
注:羧化体具有蛋白质外壳,可限制气体扩散
据图分析,CO2依次以 和 方式通过细胞膜和光合片层膜。
1. 下图表示海水稻(耐盐碱水稻)与抗逆性相关的生理过程,SOS1和NHX的活性受磷酸化和去磷酸化的调控。下列叙述错误的是( )
A.Na+外排和液泡区隔化可降低细胞质基质中Na+浓度以减轻Na+毒害
B.H+运入细胞可建立H+浓度梯度,为SOS1提供驱动力,促进Na+排出
C.SOS1和NHX磷酸化和去磷酸化的动态平衡参与维持细胞内离子稳态
D.海水稻通过胞吐分泌抗菌蛋白抵御病原体的侵染是其适应环境的表现
2. 血液透析膜是一种人工合成的膜材料,可将病人血液中的代谢废物如肌酐、尿素氮等尿毒症毒素透析掉(图1),模拟血液流经肾脏中一个肾单位(图2)的滤过作用,让干净的血液返回人体中,有关说法正确的是( )
A.肌酐、尿素氮等代谢废物通过半透膜的扩散,属于渗透作用
B.肾小管对原尿中的大部分水分的重吸收方式主要是协助扩散
C.葡萄糖进入细胞都需要消耗能量和载体蛋白的帮助
D.肾小球的毛细血管壁中的水通道蛋白构象不会发生改变
3. 细胞可通过产生外泌体进行细胞间的物质交换和信息交流,外泌体产生的过程如下图所示。下列叙述正确的是( )
A.外泌体的分泌不需要消耗能量
B.结构①的形成依赖于细胞膜的功能特点
C.结构②内部的小囊泡由膜内陷产生
D.结构③的稳定性依赖其双层膜结构
4. 肌细胞质基质中Ca2+浓度升高将引起肌收缩。静息状态下,肌细胞质基质Ca2+浓度极低,此时胞内Ca²+主要存储于肌质网中(一种特殊的内质网)。肌质网膜上存在一种Ca2+载体,能催化水解ATP实现Ca2+逆浓度跨膜运输。该载体转运过程中的两个状态(E1和E2)如图所示。
下列相关叙述错误的是( )
A.该载体对Ca2+的转运过程利用了ATP水解所释放的能量
B.E2中该载体通过构象变化向细胞质基质运输Ca2+导致肌收缩
C.若该载体数量不足或功能减弱可导致肌收缩的停止发生异常
D.随着待转运Ca²+浓度的增加,该载体的运输速率先增加后稳定
5. 研究发现,静息时突触小泡膜上存在“质子流出”现象,突触小泡膜上的Ⅴ型质子泵(Ⅴ-ATP酶)必须不断工作,将质子再泵回小泡中。据图分析下列说法正确的是( )
A.图中A为小泡内侧,储存着神经递质
B.质子泵回小泡的过程无需消耗能量
C.“质子流出”的方式为主动运输
D.“质子流出”现象说明生物膜不具有选择透过性
6. 气孔开放与保卫细胞中积累K+密切相关,气孔增大的部分原理如图1。图2为某同学绘制的物质跨膜运输相关的一个不完整的模型。下列有关叙述错误的是( )
A.图1中可知,保卫细胞通过主动运输吸收钾离子使细胞液渗透压增大,细胞吸水
B.图1中光被受体接收后会激活质膜上氢离子泵消耗ATP将H+泵出膜外,形成外正内负的跨质膜电位差
C.图2中限制B点以后增加的原因可能是钾离子载体蛋白数量有限
D.图2中X轴表示气孔保卫细胞吸水过程中液泡体积的变化,那么Y轴表示细胞吸水的能力
7. 低密度脂蛋白(LDL)是一种运载胆固醇进入细胞的脂蛋白颗粒。血浆中过量的LDL携带的胆固醇会积存在动脉壁上,易引起动脉硬化。下图为LDL进入细胞的相关过程,下列叙述错误的是( )
A.LDL进入细胞体现了胞吞具有特异性
B.LDL进入细胞的过程不需要消耗能量
C.⑤⑥过程受阻会增加动脉硬化患病风险
D.①⑥过程均体现了细胞膜具有流动性
一、单选题
1. (2025·云南·高考真题)细胞作为生命活动的基本单位,需要与环境进行物质交换。下列说法正确的是( )
A.协助扩散转运物质需消耗ATP B.被动运输是逆浓度梯度进行的
C.载体蛋白转运物质时自身构象发生改变 D.主动运输转运物质时需要通道蛋白协助
2. (2025·浙江·高考真题)ATP是细胞生命活动的直接能源物质。下列物质运输过程需要消耗ATP的是( )
A.O2进入红细胞
B.组织细胞排出CO2
C.浆细胞分泌抗体
D.神经细胞内K+顺浓度梯度外流
3. (2025·山东·高考真题)生长于NaCl浓度稳定在100 mmol/L的液体培养基中的酵母菌,可通过离子通道吸收Na+,但细胞质基质中Na+浓度超过30 mmol/L时会导致酵母菌死亡。为避免细胞质基质Na+浓度过高,液泡膜上的蛋白N可将Na+以主动运输的方式转运到液泡中,细胞膜上的蛋白W也可将Na+排出细胞。下列说法错误的是( )
A.Na+在液泡中的积累有利于酵母细胞吸水
B.蛋白N转运Na+过程中自身构象会发生改变
C.通过蛋白W外排Na+的过程不需要细胞提供能量
D.Na+通过离子通道进入细胞时不需要与通道蛋白结合
4. (2025·四川·高考真题)某细菌能将组氨酸脱羧生成组胺和CO2,相关物质的跨膜运输过程如下图。下列叙述正确的是( )
A.转运蛋白W可协助组氨酸逆浓度梯度进入细胞
B.胞内产生的组胺跨膜运输过程需要消耗能量
C.转运蛋白W能同时转运两种物质,故不具特异性
D.CO2分子经自由扩散,只能从胞内运输到胞外
5.(2025·河南·高考真题)耐寒黄花苜蓿的基因M编码的蛋白M属于水通道蛋白家族,将基因M转入烟草植株可提高其耐寒能力。下列叙述错误的是( )
A.细胞内的结合水占比增加可提升植物的耐寒能力
B.低温时,水分子通过与蛋白M结合转运到细胞外
C.蛋白M增加了水的运输能力,但不改变水的运输方向
D.水通道蛋白介导的跨膜运输不是水进出细胞的唯一方式
6.(2025·湖南·高考真题)Cl属于植物的微量元素。分别用渗透压相同、Na+或Cl-物质的量浓度也相同的三种溶液处理某荒漠植物(不考虑溶液中其他离子的影响)。5天后,与对照组(Ⅰ)相比,Ⅱ和Ⅲ组光合速率降低,而Ⅳ组无显著差异;各组植株的地上部分和根中Cl-、K+含量如图所示。下列叙述错误的是( )
注:Ⅰ对照(正常栽培);Ⅱ.NaCl溶液;Ⅲ.Na+浓度与Ⅱ中相同、无Cl-的溶液;Ⅳ.Cl-浓度与Ⅱ中相同、无Na+的溶液
A.过量的Cl-可能储存于液泡中,以避免高浓度Cl-对细胞的毒害
B.溶液中Cl-浓度越高,该植物向地上部分转运的K+量越多
C.Na+抑制该植物组织中K+的积累,有利于维持Na+、K+的平衡
D.K+从根转运到地上部分的组织细胞中需要消耗能量
7. (2024·江西·高考真题)营养物质是生物生长发育的基础。依据表中信息,下列有关小肠上皮细胞吸收营养物质方式的判断,错误的是( )
方式
细胞外相对浓度
细胞内相对浓度
需要提供能量
需要转运蛋白
甲
低
高
是
是
乙
高
低
否
是
丙
高
低
是
是
丁
高
低
否
否
A.甲为主动运输 B.乙为协助扩散
C.丙为胞吞作用 D.丁为自由扩散
【解析】A、甲表示的运输方向为逆浓度进行,且需要消耗能量,并通过载体转运,为主动运输,A正确;B、乙为顺浓度梯度进行,需要转运蛋白,不需要消耗能量,为协助扩散,B正确;C、胞吞作用不需要转运蛋白参与,C错误;D、丁顺浓度梯度进行吸收,不需要转运蛋白,也不需要能量,是自由扩散,D正确。故选C。
8. (2024·贵州·高考真题)茶树根细胞质膜上的硫酸盐转运蛋白可转运硒酸盐。硒酸盐被根细胞吸收后,随着植物的生长;吸收的大部分硒与胞内蛋白结合形成硒蛋白,硒蛋白转移到细胞壁中储存。下列叙述错误的是( )
A.硒酸盐以离子的形式才能被根细胞吸收
B.硒酸盐与硫酸盐进入细胞可能存在竞争关系
C.硒蛋白从细胞内转运到细胞壁需转运蛋白
D.利用呼吸抑制剂可推测硒酸盐的吸收方式
9. (2024·浙江·高考真题)植物细胞胞质溶胶中的Cl-、NO3-通过离子通道进入液泡,Na+、Ca2+逆浓度梯度转运到液泡,以调节细胞渗透压。白天光合作用合成的蔗糖可富集在液泡中,夜间这些蔗糖运到胞质溶胶。植物液泡中部分离子与蔗糖的转运机制如图所示。下列叙述错误的是( )
A.液泡通过主动运输方式维持膜内外的H+浓度梯度
B.Cl-、NO3-通过离子通道进入液泡不需要ATP直接供能
C.Na+、Ca2+进入液泡需要载体蛋白协助不需要消耗能量
D.白天液泡富集蔗糖有利于光合作用的持续进行
二、实验题
10. (2025·河北·高考真题)砷可严重影响植物的生长发育。拟南芥对砷胁迫具有一定的耐受性,为探究其机制,研究者进行了相关实验。回答下列问题:
(1)砷通过转运蛋白F进入根细胞时需消耗能量,该运输方式属于 。砷的累积可导致细胞内自由基含量升高。自由基造成细胞损伤甚至死亡的原因为 (答出两点即可)。
(2)针对砷吸收相关基因C缺失和过量表达的拟南芥,研究者检测了其根细胞中砷的含量,结果如图。由此推测,蛋白C可 (填“增强”或“减弱”)根对砷的吸收。进一步研究表明,砷激活的蛋白C可使F磷酸化、磷酸化的F诱导细胞膜内陷、形成含有蛋白F的囊泡。由此判断,激活的蛋白C可使细胞膜上转运蛋白F的数量 ,造成根对砷吸收量的改变。囊泡的形成过程体现了细胞膜在结构上具有 的特点。
(3)砷和磷可竞争性通过转运蛋白F进入细胞。推测在砷胁迫下植物对磷的吸收量 (填“增加”或“减少”),结合(2)和(3)的信息,分析其原因: (答出两点即可)。
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第08讲 物质进出细胞的方式及影响因素
目录
01 课标达标练
【题型一】物质运输方式的辨识和典型实例
【题型二】物质进出细胞的影响因素
02 能力突破练 (新情境+新角度)
03 高考溯源练
题型一 物质运输方式的辨识和典型实例
1. 图中的蛋白a、b是植物细胞膜上的两种运输H+的载体蛋白。下列说法错误的是( )
A.H+运出细胞时载体a发生了空间结构的改变
B.H+通过载体a、b进行跨膜运输的方式不同
C.加入蛋白质变性剂会降低H+和蔗糖分子的跨膜运输速率
D.抑制细胞呼吸会影响H+的跨膜运输速率,但不影响蔗糖分子的跨膜运输速率
【解析】A、载体蛋白a把H+运出细胞时,载体蛋白a的空间结构会发生改变,A正确;B、根据图可知,H+通过载体a运出细胞是逆浓度运输,且要消耗能量,属于主运运输、而H+通过载体b进行跨膜运输的方式为协助扩散,B正确;C、H+和蔗糖分子的跨膜运输均依赖于载体蛋白b,所以加入蛋白质变性剂会降低H+和蔗糖分子的跨膜运输速率,C正确;D、细胞呼吸强度会影响H+运出细胞,进而影响细胞对蔗糖的吸收,D错误。故选D。
2. 营养物质是生物生长发育的基础。依据表中信息,下列有关小肠上皮细胞吸收营养物质方式的判断,错误的是( )
方式
细胞外相对浓度
细胞内相对浓度
需要提供能量
需要转运蛋白
甲
低
高
是
是
乙
高
低
否
是
丙
高
低
是
是
丁
高
低
否
否
A.甲为主动运输 B.乙为协助扩散
C.丙为胞吞作用 D.丁为自由扩散
【解析】A、甲表示的运输方向为逆浓度进行,且需要消耗能量,并通过载体转运,为主动运输,A正确;
B、乙为顺浓度梯度进行,需要转运蛋白,不需要消耗能量,为协助扩散,B正确;C、胞吞作用不需要转运蛋白参与,C错误;D、丁顺浓度梯度进行吸收,不需要转运蛋白,也不需要能量,是自由扩散,D正确。故选C。
3. 研究者发现,棕色脂肪细胞(BAT)含有大量的脂肪和线粒体。寒冷刺激使机体甲状腺激素和肾上腺素分泌增多,影响BAT核基因Ucp-1表达和脂肪分解、增加产热御寒。Ucp-1蛋白分布在线粒体内膜上,其功能如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A.寒冷刺激增加产热的调节方式属于神经-体液调节
B.线粒体内膜上Ucp-1蛋白表达量增加有利于ATP合成
C.H+通过Ucp-1进入线粒体基质运输方式属于协助扩散
D.在膜两侧H+浓度差驱动下F0F1复合体能催化ATP合成
【解析】A、寒冷刺激增加产热的调节依赖于甲状腺激素和肾上腺素等激素,依赖于下丘脑,垂体等结构,属于神经-体液调节,A正确;B、H+可通过Ucp-1进入线粒体基质,线粒体内膜上Ucp-1蛋白表达量增加会使膜两侧H+浓度差受到影响,结合D选项,不利于ATP合成,B错误;C、H+通过Ucp-1蛋白进入线粒体基质没有消耗能量,运输方式属于协助扩散,C正确;D、在膜两侧H+浓度差驱动下F0F1复合体能催化ATP合成,F0F1复合体相当于载体蛋白和酶,D正确。故选B。
4. 图表示一个动物细胞内外不同离子的相对浓度。据图分析,下列相关叙述错误的是( )
A.Na+排到细胞外需要通道蛋白并消耗能量
B.Mg2+进入细胞的速率与膜上载体蛋白的数量有关
C.细胞通过主动运输维持其内外K+浓度差
D.细胞内外离子浓度的差异体现了细胞膜具有选择透过性
【解析】A、Na+细胞内的浓度远低于细胞外,说明Na+通过主动运输方式运输到细胞外,主动运输需要耗能,需要载体蛋白,A错误;B、Mg2+细胞内浓度高于细胞外,说明Mg2+通过主动运输的方式运输到细胞内,主动运输的运输速率与载体蛋白的数量有关,B正确;C、离子细胞内外浓度差需要主动运输维持,C正确;D、细胞内外离子浓度的差异体现了细胞膜具有选择透过性,D正确。故选A。
5. 沙门氏菌细胞膜上有柠檬酸-铁协同转运蛋白(CitS),该蛋白顺浓度转运H+进入细胞的同时逆浓度吸收Fe3+。下列分析正确的是( )
A.CitS转运Fe3+的方式为协助扩散 B.抑制ATP合成不影响Fe3+的吸收
C.运输过程CitS的空间结构不改变 D.Fe3+、H+要与CitS特定位点结合
【解析】A、CitS转运Fe3+是逆浓度进行的,而协助扩散是顺浓度梯度运输,所以CitS转运Fe3+的方式不是协助扩散,而是主动运输,A错误;B、虽然Fe3+的吸收是逆浓度梯度的主动运输,但它是与H+顺浓度转运相偶联的,利用H+的电化学势能,不一定直接消耗ATP,不过细胞内H+浓度梯度的维持一般是需要ATP的(如通过质子泵等方式),抑制ATP合成可能会间接影响H+浓度梯度,从而影响Fe3+吸收,B错误;C、载体蛋白在运输物质过程中,其空间结构会发生改变,以实现对物质的转运,CitS作为载体蛋白,运输过程中空间结构会改变,C错误;D、CitS作为柠檬酸 - 铁协同转运蛋白,要实现对Fe3+、H+的转运,Fe3+、H+要与CitS特定位点结合,D正确。故选D。
6. 溶酶体内含有多种水解酶,内部特殊的酸性环境(膜内pH≈4.6)是保障其正常功能的基础。V-ATPase和TMEM175是溶酶体膜上的两种转运蛋白,对酸性环境的维持机制如图所示。下列叙述错误的是( )
A.溶酶体膜蛋白可能通过某种修饰避免被水解酶水解
B.V-ATPase是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白
C.V-ATPase和TMEM175在转运H+时都需与H+结合
D.TMEM175受损可能降低溶酶体的“消化”功能
【解析】A、溶酶体中有多种水解酶,溶酶体膜蛋白可能通过某种修饰避免被水解酶水解,A正确;B、结合图示可知,V-ATPase是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白,能水解ATP且能运输H+,B正确;C、V-ATPase蛋白运输H+是消耗ATP的主动运输,需要与H+结合,TMEM175通道蛋白运输H+是协助扩散,通道蛋白不与H+结合,C错误;D、敲除TMEM175通道蛋白基因,溶酶体内的H+浓度不能维持在正常水平,多种水解酶不能正常发挥功能,可能降低溶酶体的“消化”功能,D正确。故选C。
7. 在人体肠道内寄生的一种变形虫——痢疾内变形虫,能通过胞吐作用分泌蛋白分解酶,溶解人的肠壁组织,通过胞吞作用“吃掉”肠壁组织细胞,并引发阿米巴痢疾。下列有关叙述正确的是( )
A.上述通过胞吞方式“吃掉”肠壁组织细胞的过程不需要细胞膜上的蛋白质参与
B.胞吞形成的囊泡,在变形虫中可以被溶酶体降解,其降解后的部分产物可再利用
C.人体细胞吸收葡萄糖的方式与痢疾内变形虫“吃掉”肠壁组织细胞的方式相同
D.在物质的跨膜运输过程中,胞吞、胞吐是普遍存在的现象,并且不需要消耗能量
【解析】A、胞吞过程中,被吞入的物质要与细胞膜上的受体蛋白结合,才能被细胞膜包裹,形成囊泡进入细胞,所以该过程需要细胞膜上的蛋白质参与,A错误;B、溶酶体中含有多种水解酶,胞吞形成的囊泡,在变形虫中可以被溶酶体降解,B正确;C、人体细胞吸收葡萄糖的方式一般为主动运输,痢疾内变形虫“吃掉”肠壁组织细胞的方式是胞吞,二者方式不同,C错误;D、在物质的跨膜运输过程中,胞吞、胞吐是普遍存在的现象,但胞吞、胞吐需要消耗能量,D错误。故选B。
题型二 物质进出细胞的影响因素
8. 细胞可通过囊泡、转运蛋白协助等方式跨膜运输物质。下列相关叙述错误的是( )
A.一种转运蛋白只能转运一种分子或离子
B.加入呼吸酶抑制剂,会影响细胞内囊泡运输速率
C.人体肾小管上皮细胞主要通过水通道蛋白重吸收水分
D.胰岛B细胞分泌胰岛素时,伴随着细胞膜成分的更新
【解析】A、转运蛋白具有专一性,但并非只能转运一种分子或离子,如钠钾泵(一种载体蛋白)可同时转运Na⁺和K⁺两种离子,A错误;B、囊泡运输(如胞吐)需要细胞代谢提供能量(ATP),呼吸酶抑制剂会抑制ATP的生成,从而降低囊泡运输速率,B正确;C、水分子跨膜运输的方式有自由扩散和协助扩散,人体肾小管上皮细胞主要通过水通道蛋白重吸收水分,C正确;D、胰岛素通过胞吐分泌,囊泡膜与细胞膜融合后,囊泡膜成为细胞膜的一部分,导致细胞膜成分更新,D正确。故选A。
9. NO3-和NH4+是植物利用的主要无机氮源,NH4+的吸收由根细胞膜两侧的电位差驱动,NO3-会的吸收由H+浓度梯度驱动,相关转运机制如图。铵肥施用过多时,细胞内NH4+的浓度增加和细胞外酸化等因素引起植物生长受到严重抑制的现象称为铵毒。下列说法正确的是( )
A.NH4+通过AMTs进入细胞消耗的能量直接来自ATP
B.NO3-会通过SLAH3转运到细胞外的方式属于被动运输
C.铵毒发生后,增加细胞外的NO3-会加重铵毒
D.载体蛋白NRT1.1转运NO3-和H+的速度与二者在膜外的浓度呈正相关
【解析】A、由题干信息可知,NH4+的吸收是根细胞膜两侧的电位差驱动的,所以NH4+通过AMTs进入细胞消耗的能量不是来自ATP,A错误;B、由图上可以看到,NO3-进入根细胞膜是H+的浓度梯度驱动,进行的逆浓度梯度运输,所以NO3-通过SLAH3转运到细胞外是顺浓度梯度运输,属于被动运输,B正确;C、铵毒发生后,H+在细胞外更多,增加细胞外的NO3-,可以促使H+向细胞内转运,减少细胞外的H+,从而减轻铵毒,C错误;D、据图可知,载体蛋白NRT1.1转运NO3-属于主动运输,主动运输的速率与其浓度无必然关系;运输H+属于协助扩散,协助扩散在一定范围内呈正相关,超过一定范围后不成比例,D错误。故选B。
10. 气孔是由保卫细胞以及孔隙所组成的结构,是植物与外界进行气体交换的门户,影响着植物的光合作用、细胞呼吸、蒸腾作用等。气孔的开闭与保卫细胞的吸水和失水有关,保卫细胞吸水时气孔开放,失水时气孔关闭。保卫细胞的细胞膜上有K⁺转运蛋白BLINK1,光照是诱导信号,能调节气孔的开启和关闭,气孔及其开闭调节机制如图所示。回答下列问题:
(1)当保卫细胞细胞液的渗透压 (填“大于”、“小于”或“等于”)外界溶液的渗透压时,气孔开放。在气孔开放过程中,保卫细胞吸水能力会逐渐 。部分水分进入保卫细胞不需要载体蛋白的协助,其运输方式是 。
(2)分析图可知,保卫细胞吸收外界溶液中的K+的方式为 。BLINK1可以调节气孔的开启,原因是 。
(3)植物通过气孔吸收CO2用于光合作用,限制水分通过蒸腾作用流失以提高水分利用效率,从而影响全球的 循环。
(4)在坐标系中绘出保卫细胞吸收K+的速率和(O2的相对浓度的关系曲线) 。
【答案】(1)大于 减弱 自由扩散
(2)主动运输 BLINK1能协助K+进入细胞,提高细胞液的渗透压
(3)碳和水
(4)
【解析】(1)当保卫细胞细胞液的浓度大于细胞外溶液浓度时,即保卫细胞细胞液的渗透压大于外界溶液的渗透压时,水分子运动的方向是从低浓度溶液到高浓度溶液,水分子就会透过原生质层进入保卫细胞,使细胞吸水膨胀,气孔张开。
由于保卫细胞吸水导致细胞液浓度降低,所以细胞吸水能力减弱。
水分子运输进入细胞的方式是被动运输:一部分是自由扩散,不需要蛋白质协助;一部分是协助扩散,需要水通道蛋白协助。
(2)由图可知,保卫细胞吸收K+需要ATP水解为其提供能量,为主动运输。
BLINK1为K⁺的转运蛋白,能协助K+进入细胞,当细胞内K+等物质浓度增加时,细胞液的浓度增大,细胞吸水膨胀时,会使气孔张开。
(3)植物通过气孔吸收CO2用于光合作用,CO2参与全球碳循环;通过气孔限制水分通过蒸腾作用流失以提高水分利用效率,影响全球的水循环。
(4)由于保卫细胞吸收K+需要ATP水解为其提供能量,为主动运输,而O2浓度影响细胞呼吸,细胞呼吸产生ATP,为保卫细胞吸收K+提供能量。所以O2的相对浓度与K+吸收速率呈正相关,又因O2浓度为0时细胞可以进行无氧呼吸产生ATP,所以O2浓度为0时K+吸收速率不为0,曲线不与原点相交。曲线图如下:
11. 在适宜条件下,测得的某植物根细胞对a、b两种物质的吸收速率与外界溶液中这两种物质浓度的关系如图所示(a、b两条曲线分别代表植物根细胞对不同浓度a、b两种物质的吸收速率)。回答下列问题。
(1)实验结果表明:当外界溶液中b的浓度达到一定数值时,再增加b的浓度,根细胞对b的吸收速率不再增加。可能的原因是 。
(2)王同学据图认为b的跨膜运输方式是主动运输,李同学认为是协助扩散。请设计实验确定王同学的判断是否正确。要求简要写出实验思路、预期结果和结论 。
(3)欲判断临时装片中的洋葱外表皮细胞是否为活细胞,可在盖玻片的一侧滴入质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液,用吸水纸从另一侧吸水,重复几次后,可根据是否发生 现象来判断。
(4)Rubisco是光合作用过程中催化CO2固定的酶。但其也能催化O2与C5结合,形成C3和C2,导致光合效率下降。CO2与O2竞争性结合Rubisco的同一活性位点,因此提高CO2浓度可以提高光合效率。蓝细菌具有CO2浓缩机制,如下图所示。
注:羧化体具有蛋白质外壳,可限制气体扩散
据图分析,CO2依次以 和 方式通过细胞膜和光合片层膜。
【答案】(1)转运蛋白的数量有限
(2)实验思路:将生理状况相同的细胞置于一定浓度的外界溶液中,甲组给予正常的呼吸条件,一组加入呼吸抑制剂,培养一段时间后比较两组细胞对b物质的吸收速率。
结果和理论:若甲组的吸收速率大于乙组,则b的跨膜运输方式是主动运输,王同学的判断是正确的;如甲乙两组的吸收速率相同,则b的跨膜运输方式是协助扩散,王同学的判断是错误的。
(3)质壁分离
(4)自由扩散 主动运输
【分析】主动运输:物质逆浓度梯度进行跨膜运输,需要载体蛋白的协助,同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量。
【解析】(1)当外界溶液中b的浓度达到一定数值时,再增加b的浓度,根细胞对b的吸收速率不再增加,可能是因为细胞膜上的载体蛋白数量有限。
(2)协助扩散和主动运输的主要区别是是否需要能量,而能量由呼吸作用提供,所以该实验的自变量是一组进行正常的呼吸作用,提供能量,一组是加入呼吸抑制剂,无法提供能量。如果是主动运输,加入呼吸抑制剂之后运输速率会减慢,如果是协助扩散,则加入呼吸抑制剂之后对运输速率没有影响。实验思路:将生理状况相同的细胞置于一定浓度的外界溶液中,甲组给予正常的呼吸条件,一组加入呼吸抑制剂,培养一段时间后比较两组细胞对b物质的吸收速率。结果和理论:若甲组的吸收速率大于乙组,则b的跨膜运输方式是主动运输,王同学的判断是正确的;如甲乙两组的吸收速率相同,则b的跨膜运输方式是协助扩散,王同学的判断是错误的。
(3)判断细胞是否死亡可以根据是否发生质壁分离进行判断,活的洋葱外表皮细胞会发生质壁分离,死的洋葱外表皮细胞不会发生质壁分离。
(4)据图分析,CO2进入细胞膜不需要消耗能量,也不需要转运蛋白的协助,所以CO2进入细胞膜的方式为自由扩散;进入光合片层膜时需要膜上的CO2转运蛋白协助并消耗能量,为主动运输过程。
1. 下图表示海水稻(耐盐碱水稻)与抗逆性相关的生理过程,SOS1和NHX的活性受磷酸化和去磷酸化的调控。下列叙述错误的是( )
A.Na+外排和液泡区隔化可降低细胞质基质中Na+浓度以减轻Na+毒害
B.H+运入细胞可建立H+浓度梯度,为SOS1提供驱动力,促进Na+排出
C.SOS1和NHX磷酸化和去磷酸化的动态平衡参与维持细胞内离子稳态
D.海水稻通过胞吐分泌抗菌蛋白抵御病原体的侵染是其适应环境的表现
【解析】A、结合图示可知,Na+可以通过SOS1运出细胞,也可以通过NHX运入液泡(液泡区隔化),从而降低细胞质基质中Na+浓度以减轻Na+毒害,A正确;B、H+运出细胞和运入液泡时,需要载体蛋白的参与,需要消耗ATP,为主动运输,主动运输一般是逆浓度运输的,可以建立H+浓度梯度,B错误;C、据图所示,SOS1和NHX参与Na+和H+的运输,物质通过两种载体蛋白运输时,载体蛋白会发生磷酸化和去磷酸化过程,因此说SOS1和NHX磷酸化和去磷酸化的动态平衡参与维持细胞内离子稳态,C正确;D、图示表明海水稻分泌抗菌蛋白的方式是胞吐,抗菌蛋白可用于抵御病原体的侵染,这是其适应环境的表现,D正确。故选B。
2. 血液透析膜是一种人工合成的膜材料,可将病人血液中的代谢废物如肌酐、尿素氮等尿毒症毒素透析掉(图1),模拟血液流经肾脏中一个肾单位(图2)的滤过作用,让干净的血液返回人体中,有关说法正确的是( )
A.肌酐、尿素氮等代谢废物通过半透膜的扩散,属于渗透作用
B.肾小管对原尿中的大部分水分的重吸收方式主要是协助扩散
C.葡萄糖进入细胞都需要消耗能量和载体蛋白的帮助
D.肾小球的毛细血管壁中的水通道蛋白构象不会发生改变
【解析】A、渗透作用指的是溶剂分子通过半透膜的扩散,而不是溶质分子,A错误;B、肾小管与集合管上有大量的水通道蛋白,对水的重吸收主要是协助扩散,B正确;C、葡萄糖进入红细胞的方式是协助扩散,不消耗能量,C错误;D、水通道蛋白在“打开”、“关闭”两种状态转换的时候构象发生改变,D错误。故选B。
3. 细胞可通过产生外泌体进行细胞间的物质交换和信息交流,外泌体产生的过程如下图所示。下列叙述正确的是( )
A.外泌体的分泌不需要消耗能量
B.结构①的形成依赖于细胞膜的功能特点
C.结构②内部的小囊泡由膜内陷产生
D.结构③的稳定性依赖其双层膜结构
【解析】A、外泌体的分泌类似于胞吐,需要消耗能量,A错误;B、据图可知,结构①是通过细胞膜内陷形成的,依赖于细胞膜的流动性,流动性为细胞膜的结构特性,B错误;C、结合图示可知,结构②内部的小囊泡由膜内陷产生,C正确;D、结构③表示溶酶体,为单层膜,D错误。故选C。
4. 肌细胞质基质中Ca2+浓度升高将引起肌收缩。静息状态下,肌细胞质基质Ca2+浓度极低,此时胞内Ca²+主要存储于肌质网中(一种特殊的内质网)。肌质网膜上存在一种Ca2+载体,能催化水解ATP实现Ca2+逆浓度跨膜运输。该载体转运过程中的两个状态(E1和E2)如图所示。
下列相关叙述错误的是( )
A.该载体对Ca2+的转运过程利用了ATP水解所释放的能量
B.E2中该载体通过构象变化向细胞质基质运输Ca2+导致肌收缩
C.若该载体数量不足或功能减弱可导致肌收缩的停止发生异常
D.随着待转运Ca²+浓度的增加,该载体的运输速率先增加后稳定
【解析】A、根据题干信息,该载体对Ca2+的转运是主动运输方式,利用了ATP水解所释放的能量,A正确;B、图示中载体的 E1状态是载体蛋白的磷酸化,通过其空间结构变化完成Ca2+的逆浓度梯度运输,E2是去磷酸化状态,恢复可以重新结合Ca2+的状态,因此这个主动运输过程是把Ca2+向肌质网(其内Ca2+浓度高)中运输,降低了肌细胞质基质中Ca2+浓度,肌细胞由收缩恢复为舒张状态,B错误;C、肌质网膜上的Ca2+载体数量不足或功能减弱,不利于肌质网回收Ca2+,使肌细胞质基质中Ca2+维持较高浓度,引起肌细胞持续收缩, C正确;D、在主动运输中,在一定范围内随着待转运Ca2+浓度的增加,该载体的运输速率增大,但受到载体数量等的限制,达到最大速率后保持稳定,D正确。故选B。
5. 研究发现,静息时突触小泡膜上存在“质子流出”现象,突触小泡膜上的Ⅴ型质子泵(Ⅴ-ATP酶)必须不断工作,将质子再泵回小泡中。据图分析下列说法正确的是( )
A.图中A为小泡内侧,储存着神经递质
B.质子泵回小泡的过程无需消耗能量
C.“质子流出”的方式为主动运输
D.“质子流出”现象说明生物膜不具有选择透过性
【解析】AC、从题图中可以看出,静息时突触小泡膜上存在能量泄漏,即“质子流出”现象,是顺浓度梯度的、需要载体的协助扩散,所以判断图中A为小泡内侧,储存着神经递质,A正确,C错误;B、由题图信息可知,静息时突触小泡膜上存在“质子流出”现象,是顺浓度梯度的,所以质子泵回小泡的过程是逆浓度的,需消耗能量,B错误;D、“质子流出”是顺浓度梯度、需要载体的协助扩散,说明生物膜具有选择透过性,D错误。故选A。
6. 气孔开放与保卫细胞中积累K+密切相关,气孔增大的部分原理如图1。图2为某同学绘制的物质跨膜运输相关的一个不完整的模型。下列有关叙述错误的是( )
A.图1中可知,保卫细胞通过主动运输吸收钾离子使细胞液渗透压增大,细胞吸水
B.图1中光被受体接收后会激活质膜上氢离子泵消耗ATP将H+泵出膜外,形成外正内负的跨质膜电位差
C.图2中限制B点以后增加的原因可能是钾离子载体蛋白数量有限
D.图2中X轴表示气孔保卫细胞吸水过程中液泡体积的变化,那么Y轴表示细胞吸水的能力
【解析】A、由图1可知,保卫细胞吸收钾离子时,钾离子是逆浓度梯度运输,这种运输方式是主动运输,K+进入液泡使细胞液渗透压增大,细胞吸水,A正确;B、由图1可知,光被受体接收后会激活质膜上的氢离子泵,消耗ATP将H+泵出膜外,使膜外的H+浓度升高,形成外正内负的跨质膜电位差,B正确;C、若图2曲线表示运输方式,则运输方式是协助扩散或主动运输,制约B点以后增加的原因是载体蛋白数量或能量,C正确;D、液泡的体积越大,细胞液的渗透压越小,细胞的吸水能力越弱,D错误。故选D。
7. 低密度脂蛋白(LDL)是一种运载胆固醇进入细胞的脂蛋白颗粒。血浆中过量的LDL携带的胆固醇会积存在动脉壁上,易引起动脉硬化。下图为LDL进入细胞的相关过程,下列叙述错误的是( )
A.LDL进入细胞体现了胞吞具有特异性
B.LDL进入细胞的过程不需要消耗能量
C.⑤⑥过程受阻会增加动脉硬化患病风险
D.①⑥过程均体现了细胞膜具有流动性
【解析】A、LDL与细胞膜上的LDL受体特异性结合后才进入细胞, 这体现了胞吞具有特异性,只有能与受体结合的物质才能以这种方式进入细胞,A正确;B、从图中可知,LDL与膜上受体结合后才能进入细胞,故LDL进入细胞的方式是胞吞,需要消耗能量,B错误;C、⑤⑥过程受阻,膜上的LDL受体会减少,LDL不能进入细胞, 血浆中过量的LDL携带的胆固醇会更多地积存在动脉壁上,从而增加动脉硬化患病风险,C正确;D、①过程中细胞膜内陷形成囊泡包裹LDL,⑥过程中囊泡与细胞膜融合, 这两个过程都体现了细胞膜具有流动性,D正确。故选B。
一、单选题
1. (2025·云南·高考真题)细胞作为生命活动的基本单位,需要与环境进行物质交换。下列说法正确的是( )
A.协助扩散转运物质需消耗ATP B.被动运输是逆浓度梯度进行的
C.载体蛋白转运物质时自身构象发生改变 D.主动运输转运物质时需要通道蛋白协助
【解析】A、协助扩散是顺浓度梯度运输,不需要消耗ATP,A错误;B、被动运输包括自由扩散和协助扩散,都是顺浓度梯度进行的,B错误;C、载体蛋白在转运物质时,会与被转运物质结合,自身构象发生改变,从而实现物质的跨膜运输,C正确;D、主动运输转运物质时需要载体蛋白协助,而不是通道蛋白,通道蛋白一般用于协助扩散,D错误。故选C。
2. (2025·浙江·高考真题)ATP是细胞生命活动的直接能源物质。下列物质运输过程需要消耗ATP的是( )
A.O2进入红细胞
B.组织细胞排出CO2
C.浆细胞分泌抗体
D.神经细胞内K+顺浓度梯度外流
【解析】A、O2进入红细胞属于自由扩散,不消耗能量,A错误;B、组织细胞排出CO2 属于自由扩散,不消耗能量,B错误;C、浆细胞分泌抗体属于胞吐,需要消耗能量,C正确;D、神经细胞内K+顺浓度梯度外流属于协助扩散,不消耗能量,D错误。故选C。
3. (2025·山东·高考真题)生长于NaCl浓度稳定在100 mmol/L的液体培养基中的酵母菌,可通过离子通道吸收Na+,但细胞质基质中Na+浓度超过30 mmol/L时会导致酵母菌死亡。为避免细胞质基质Na+浓度过高,液泡膜上的蛋白N可将Na+以主动运输的方式转运到液泡中,细胞膜上的蛋白W也可将Na+排出细胞。下列说法错误的是( )
A.Na+在液泡中的积累有利于酵母细胞吸水
B.蛋白N转运Na+过程中自身构象会发生改变
C.通过蛋白W外排Na+的过程不需要细胞提供能量
D.Na+通过离子通道进入细胞时不需要与通道蛋白结合
【解析】A、Na+在液泡中的积累,细胞液浓度增加,从而有利于酵母细胞吸水,A正确;B、液泡膜上的蛋白N可将Na+以主动运输的方式转运到液泡中,作为载体蛋白,蛋白N转运Na+过程中自身构象会发生改变,B正确;C、为避免细胞质基质Na+浓度过高,液泡膜上的蛋白N可将Na+以主动运输的方式转运到液泡中,细胞膜上的蛋白W也可将Na+排出细胞,外排Na+也是主动运输,需要细胞提供能量,C错误;D、Na+通过离子通道进入细胞时,Na+不需要与通道蛋白结合,D正确。故选C。
4. (2025·四川·高考真题)某细菌能将组氨酸脱羧生成组胺和CO2,相关物质的跨膜运输过程如下图。下列叙述正确的是( )
A.转运蛋白W可协助组氨酸逆浓度梯度进入细胞
B.胞内产生的组胺跨膜运输过程需要消耗能量
C.转运蛋白W能同时转运两种物质,故不具特异性
D.CO2分子经自由扩散,只能从胞内运输到胞外
【解析】A、从图中看出,转运蛋白W可协助组氨酸顺浓度梯度进入细胞,A错误;B、胞内产生的组胺跨膜运输至膜外是从低浓度至高浓度,属于主动运输,需要消耗能量,能量由组氨酸浓度梯度提供,B正确;
C、转运蛋白W能同时转运两种物质,也具有特异性,C错误;D、CO2分子经自由扩散,也可以从胞外运输至胞内,例如从血浆进入肺部细胞,D错误。故选B。
5.(2025·河南·高考真题)耐寒黄花苜蓿的基因M编码的蛋白M属于水通道蛋白家族,将基因M转入烟草植株可提高其耐寒能力。下列叙述错误的是( )
A.细胞内的结合水占比增加可提升植物的耐寒能力
B.低温时,水分子通过与蛋白M结合转运到细胞外
C.蛋白M增加了水的运输能力,但不改变水的运输方向
D.水通道蛋白介导的跨膜运输不是水进出细胞的唯一方式
【解析】A、结合水是与细胞内的其他物质相结合的水,是细胞结构的重要组成成分,细胞内的结合水占比增加可提升植物的耐寒能力,A正确;B、水分子通过细胞膜上的通道蛋白进行跨膜运输时,不与通道蛋白相结合,B错误;C、蛋白M是细胞膜上的水分子通道蛋白,增加了水的运输能力,但不改变水的运输方向,水的运输方向为水的顺浓度梯度,C正确;D、水进出细胞的方式有水通道蛋白介导的协助扩散和自由扩散,D正确。故选B。
6.(2025·湖南·高考真题)Cl属于植物的微量元素。分别用渗透压相同、Na+或Cl-物质的量浓度也相同的三种溶液处理某荒漠植物(不考虑溶液中其他离子的影响)。5天后,与对照组(Ⅰ)相比,Ⅱ和Ⅲ组光合速率降低,而Ⅳ组无显著差异;各组植株的地上部分和根中Cl-、K+含量如图所示。下列叙述错误的是( )
注:Ⅰ对照(正常栽培);Ⅱ.NaCl溶液;Ⅲ.Na+浓度与Ⅱ中相同、无Cl-的溶液;Ⅳ.Cl-浓度与Ⅱ中相同、无Na+的溶液
A.过量的Cl-可能储存于液泡中,以避免高浓度Cl-对细胞的毒害
B.溶液中Cl-浓度越高,该植物向地上部分转运的K+量越多
C.Na+抑制该植物组织中K+的积累,有利于维持Na+、K+的平衡
D.K+从根转运到地上部分的组织细胞中需要消耗能量
【解析】A、植物细胞可以通过将过量的Cl-储存于液泡中,来降低细胞质中Cl-的浓度,从而避免高浓度Cl-对细胞的毒害,A正确;B、分析可知,Ⅱ组(NaCl溶液)与Ⅳ组(Cl-浓度与Ⅱ中相同、无Na+的溶液)相比,Ⅱ组向地上部分转运的K+量少,说明不是溶液中Cl-浓度越高,植物向地上部分转运的K+量越多,B错误 ;C、对比Ⅰ组(对照)、Ⅱ组(NaCl溶液)和Ⅲ组(Na+浓度与Ⅱ中相同、无Cl-的溶液),发现Ⅱ组和Ⅲ组中Na+存在时,植物组织中K+积累受到抑制,这有利于维持Na+、K+的平衡,C正确;D、 K+从根转运到地上部分的组织细胞是主动运输过程,主动运输需要消耗能量,D正确。故选B。
7. (2024·江西·高考真题)营养物质是生物生长发育的基础。依据表中信息,下列有关小肠上皮细胞吸收营养物质方式的判断,错误的是( )
方式
细胞外相对浓度
细胞内相对浓度
需要提供能量
需要转运蛋白
甲
低
高
是
是
乙
高
低
否
是
丙
高
低
是
是
丁
高
低
否
否
A.甲为主动运输 B.乙为协助扩散
C.丙为胞吞作用 D.丁为自由扩散
【解析】A、甲表示的运输方向为逆浓度进行,且需要消耗能量,并通过载体转运,为主动运输,A正确;B、乙为顺浓度梯度进行,需要转运蛋白,不需要消耗能量,为协助扩散,B正确;C、胞吞作用不需要转运蛋白参与,C错误;D、丁顺浓度梯度进行吸收,不需要转运蛋白,也不需要能量,是自由扩散,D正确。故选C。
8. (2024·贵州·高考真题)茶树根细胞质膜上的硫酸盐转运蛋白可转运硒酸盐。硒酸盐被根细胞吸收后,随着植物的生长;吸收的大部分硒与胞内蛋白结合形成硒蛋白,硒蛋白转移到细胞壁中储存。下列叙述错误的是( )
A.硒酸盐以离子的形式才能被根细胞吸收
B.硒酸盐与硫酸盐进入细胞可能存在竞争关系
C.硒蛋白从细胞内转运到细胞壁需转运蛋白
D.利用呼吸抑制剂可推测硒酸盐的吸收方式
【解析】A、硒酸盐是无机盐,必须以离子的形式才能被根细胞吸收,A正确;B、根据题意,由于根细胞质膜上的硫酸盐转运蛋白可转运硒酸盐,故硒酸盐与硫酸盐进入细胞可能存在竞争关系,B正确;C、硒蛋白从细胞内转运到细胞壁是通过胞吐的方式实现的,故不需转运蛋白,C错误;D、利用呼吸抑制剂处理根细胞,根据处理前后根细胞吸收硒酸盐的量可推测硒酸盐的吸收方式,D正确。故选C。
9.
(2024·浙江·高考真题)植物细胞胞质溶胶中的、通过离子通道进入液泡,Na+、Ca2+逆浓度梯度转运到液泡,以调节细胞渗透压。白天光合作用合成的蔗糖可富集在液泡中,夜间这些蔗糖运到胞质溶胶。植物液泡中部分离子与蔗糖的转运机制如图所示。下列叙述错误的是( )
A.液泡通过主动运输方式维持膜内外的H+浓度梯度
B.Cl-、NO3-通过离子通道进入液泡不需要ATP直接供能
C.Na+、Ca2+进入液泡需要载体蛋白协助不需要消耗能量
D.白天液泡富集蔗糖有利于光合作用的持续进行
【解析】A、由图可知,细胞液的pH3-6,胞质溶胶的pH7.5,说明细胞液的H+浓度高于细胞溶胶,若要长期维持膜内外的H+浓度梯度,需通过主动运输将细胞溶胶中的H+运输到细胞液中,A正确;B、通过离子通道运输为协助扩散,Cl-、NO3-通过离子通道进入液泡属于协助扩散,不需要ATP直接供能,B正确;C、液泡膜上的载体蛋白能将H+转运出液泡的同时将细胞质基质中的Na+、Ca2+转运到液泡内,说明Na+、Ca2+进入液泡的直接驱动力是液泡膜两侧的H+电化学梯度,因此该过程Na+、Ca2+的进入液泡的方式为主动运输,需要消耗能量,能量由液泡膜两侧的H+电化学梯度提供,C错误;D、白天蔗糖进入液泡,使光合作用产物及时转移,减少光合作用产物蔗糖在细胞质基质中过度积累,有利于光合作用的持续进行,D正确。故选C。
二、实验题
10. (2025·河北·高考真题)砷可严重影响植物的生长发育。拟南芥对砷胁迫具有一定的耐受性,为探究其机制,研究者进行了相关实验。回答下列问题:
(1)砷通过转运蛋白F进入根细胞时需消耗能量,该运输方式属于 。砷的累积可导致细胞内自由基含量升高。自由基造成细胞损伤甚至死亡的原因为 (答出两点即可)。
(2)针对砷吸收相关基因C缺失和过量表达的拟南芥,研究者检测了其根细胞中砷的含量,结果如图。由此推测,蛋白C可 (填“增强”或“减弱”)根对砷的吸收。进一步研究表明,砷激活的蛋白C可使F磷酸化、磷酸化的F诱导细胞膜内陷、形成含有蛋白F的囊泡。由此判断,激活的蛋白C可使细胞膜上转运蛋白F的数量 ,造成根对砷吸收量的改变。囊泡的形成过程体现了细胞膜在结构上具有 的特点。
(3)砷和磷可竞争性通过转运蛋白F进入细胞。推测在砷胁迫下植物对磷的吸收量 (填“增加”或“减少”),结合(2)和(3)的信息,分析其原因: (答出两点即可)。
【答案】(1) 主动运输 自由基会攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子,当自由基攻击生物膜的组成成分磷脂分子时,产物同样是自由基,这些新产生的自由基又会去攻击别的分子,由此引发雪崩式的反应,对生物膜损伤比较大,此外,自由基还会攻击DNA,可能引起基因突变,攻击蛋白质,使蛋白质活性下降。
(2) 减弱 减少 一定的流动性
(3)减少 砷激活蛋白C,使细胞膜上转运蛋白F数量减少,而磷也是通过转运蛋白F进入细胞,所以磷的吸收量减少;砷和磷可竞争性通过转运蛋白F进入细胞,砷胁迫下,更多的转运蛋白F用于转运砷,导致磷的吸收量减少
【解析】(1)物质跨膜运输时,需要载体蛋白且消耗能量的运输方式为主动运输,砷通过转运蛋白F进入根细胞时需消耗能量,所以该运输方式属于主动运输。自由基会攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子,当自由基攻击生物膜的组成成分磷脂分子时,产物同样是自由基,这些新产生的自由基又会去攻击别的分子,由此引发雪崩式的反应,对生物膜损伤比较大,此外,自由基还会攻击DNA,可能引起基因突变,攻击蛋白质,使蛋白质活性下降,导致细胞损伤甚至死亡 。
(2)从图中可以看出,与野生型相比,C缺失突变体根细胞中砷浓度相对值较高,C过量表达植株根细胞中砷浓度相对值较低,由此推测,蛋白C可减弱根对砷的吸收。砷激活的蛋白C可使F磷酸化、磷酸化的F诱导细胞膜内陷、形成含有蛋白F的囊泡,这会使细胞膜上转运蛋白F的数量减少,从而造成根对砷吸收量的改变。囊泡是由细胞膜内陷形成的,这体现了细胞膜在结构上具有一定的流动性的特点。
(3)由于砷和磷可竞争性通过转运蛋白F进入细胞,在砷胁迫下,砷会与磷竞争转运蛋白F,所以推测植物对磷的吸收量减少。 原因一,由(2)可知,砷激活蛋白C,使细胞膜上转运蛋白F数量减少,而磷也是通过转运蛋白F进入细胞,所以磷的吸收量减少;原因二,砷和磷可竞争性通过转运蛋白F进入细胞,砷胁迫下,更多的转运蛋白F用于转运砷,导致磷的吸收量减少。
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