内容正文:
第4课时 物质通过多种方式出入细胞
课标要求 1.举例说明有些物质顺浓度梯度进出细胞,不需要额外提供能量;有些物质逆浓度梯度进出细胞,需要能量和载体蛋白。2.举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞。3.活动:观察植物细胞的质壁分离及质壁分离复原现象。
考点一 物质出入细胞的方式
1.扩散和渗透
(1)扩散
(2)渗透
提醒 平衡的实质:渗透平衡是指半透膜两侧的水分子移动到达平衡状态,而不是浓度达到平衡。平衡时,无渗透现象,但仍有水分子通过半透膜。
2.渗透装置的分析
(1)水分子的流动判断:当溶液浓度S1>S2时,水分子就通过半透膜由S2流向S1;当溶液浓度S1<S2时,水分子就通过半透膜由S1流向S2。
(2)在达到渗透平衡后,若存在如图所示的液面差Δh,则S1溶液浓度>S2溶液浓度。因为液面高的一侧形成的静水压,会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。
(3)渗透作用发生的条件
提醒 渗透平衡≠浓度相等,若渗透平衡后,半透膜两侧液面仍存在液面差,则半透膜两侧溶液就存在浓度差,液面差越大,浓度差就越大,且液面高的一侧溶液浓度高。
3.动、植物细胞的渗透比较
细胞内、外水分子相对数
结果
动物细胞
植物细胞
细胞内、外水分子的相对数相等
细胞无变化
细胞无变化
细胞外水分子的相对数较多
细胞涨大甚至破裂
细胞膨胀
细胞外水分子的相对数较少
细胞皱缩
质壁分离
4.物质出入细胞的方式
提醒 同一物质的不同转运方式
(1)葡萄糖
(2)Na+
(3)K+
(4)通道蛋白
①水分子进出细胞时,既可以直接穿过磷脂双分子层,也可以穿过水通道蛋白,因此渗透作用的实质是水的扩散和易化扩散的叠加,以易化扩散为主。
②离子通道是由蛋白质复合物构成的,一种离子通道只允许一种离子通过,并且只有在特定刺激发生时才瞬间开放。
(5)协同转运
5.影响物质出入细胞的因素的曲线分析
(1)物质浓度(在一定的范围内)
(2)O2浓度
(3)温度对跨膜转运的影响:一方面,温度通过影响分子运动而影响扩散;另一方面,温度直接影响蛋白质的活性从而影响主动转运和易化扩散。
1.(2023·杭州高三模拟)下列关于图甲、图乙、图丙的叙述,正确的是( )
A.成熟的植物细胞能发生质壁分离的原因之一是其细胞膜相当于图甲中的③
B.图乙中,只有钠离子进入细胞的方式不是主动转运
C.图乙中,转运葡萄糖和钠离子的载体相同,可见载体不具有特异性
D.图丙中,限制B点和C点的物质转运速率的因素分别是载体数量和能量
答案 B
解析 图乙中尽管葡萄糖和钠离子载体相同,但载体仍具特异性,如其他离子不能由该载体转运,C错误;图丙中B点、C点的限制因素分别为能量和载体数量,D错误。
2.某物质在胞吐过程中,分泌泡与细胞膜的融合作用是通过融合蛋白介导的(如图)。以下关于胞吐的说法,正确的是( )
A.图中融合蛋白为载体,承担转运该物质的作用
B.胞吐过程中,需要断裂磷酸二酯键以供应能量
C.胞吐依赖于膜的流动性
D.被胞吐的是大分子颗粒状的固体物质,而液体物质不能被胞吐
答案 C
解析 胞吐过程中,分泌泡与细胞膜的融合作用是通过融合蛋白介导的,融合蛋白不是载体,A错误;胞吐过程中需要ATP水解提供能量,ATP水解断裂的是高能磷酸键,B错误;被胞吐的物质可以是固体也可以是液体,D错误。
方法技巧 “四看法”快速判断物质运输方式
考点二 活动:观察植物细胞的质壁分离及质壁分离复原现象
1.实验原理
2.实验步骤
3.实验相关问题
(1)选用紫色洋葱鳞片叶的外表皮作为实验材料的原因是紫色洋葱鳞片叶外表皮具有紫色的大液泡,便于观察;根尖分生区的细胞能否作为该实验的材料?为什么?不能;根尖分生区的细胞无大液泡,不易发生质壁分离,不能作为该实验的材料。
(2)选择试剂时,选用0.3 g/mL的蔗糖溶液而不用0.5 g/mL的蔗糖溶液原因是使用浓度过高的蔗糖溶液(0.5 g/mL)观察质壁分离现象明显,但不能复原,因为溶液浓度过高会导致细胞过度失水而死亡。
(3)适宜浓度的KNO3溶液或尿素、甘油、乙二醇等能否作为该实验的试剂?不能,原因是K+和NO可被细胞吸收,从而使细胞液浓度增大,所以细胞先发生质壁分离后又自动复原,不适于作为该实验的试剂(尿素、甘油、乙二醇等现象同上)。盐酸、酒精、醋酸等可以吗?不能,原因是盐酸、酒精、醋酸能杀死细胞,不能作为质壁分离实验的试剂。
(4)该实验无独立的对照组,为什么还叫对照实验?该实验中,实验组和对照组在同一装片中先后进行,属于自身对照。
4.质壁分离和复原实验的拓展应用
(1)判断成熟植物细胞死活的方式
(2)测定细胞液浓度范围的方式
(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度大小的方式
(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)的方式
3.(2024·嘉兴高三统考)将洋葱鳞片叶外表皮细胞置于0.3 g/mL的蔗糖溶液中,原生质体(细胞膜以及细胞膜以内的部分)开始缩小直至不再变化。下列叙述正确的是( )
A.原生质体的体积不再变化时,细胞内外的蔗糖浓度相等
B.原生质体变小的过程中,细胞膜的厚度逐渐变大
C.原生质体变小的过程中,细胞液浓度逐渐变小
D.原生质体变小的过程中,细胞失水速率逐渐变大
答案 B
解析 蔗糖不能进入植物细胞,原生质体的体积不再变化时,细胞内外的蔗糖浓度不相等,A错误;原生质体变小的过程中,细胞膜变厚,B正确;原生质体开始缩小,植物细胞失水,意味着外界溶液浓度大于细胞液浓度,在原生质体变小的过程中,细胞失水,其细胞液浓度逐渐增大,C错误;在原生质体变小的过程中,细胞失水,其细胞液浓度逐渐增大,细胞液浓度与外界溶液浓度差逐渐减小,故细胞失水速率逐渐变小,D错误。
4.图甲是人的红细胞处在不同浓度的NaCl溶液中,红细胞的体积(V)与初始体积(V0)之比的变化曲线;图乙是某植物细胞在一定浓度的KNO3溶液中细胞失水量的变化情况。下列说法正确的是( )
A.图甲中250 mmol·L-1NaCl溶液不影响人红细胞的功能
B.图甲中显示可用小于100 mmol·L-1NaCl溶液处理人红细胞制备纯净细胞膜
C.图乙中OA段,细胞的吸水能力逐渐减弱
D.图乙中细胞失水量变化过程中只有水分子渗出和进入细胞
答案 B
解析 图甲中,250 mmol·L-1NaCl溶液中红细胞体积与初始体积之比小于1,说明红细胞失水皱缩了,会影响红细胞的代谢,进而影响功能,A错误;图乙中OA段细胞的失水量逐渐增大,则细胞浓度会逐渐增大,因此,细胞的吸水能力逐渐增强,C错误;图乙中细胞失水量变化过程中,既有水分子渗出,也有水分子和K+、NO进入细胞,D错误。
1.(2023·浙江1月选考,4)缬氨霉素是一种脂溶性抗生素,可结合在微生物的细胞膜上,将K+运输到细胞外(如图所示),降低细胞内外的K+浓度差,使微生物无法维持细胞内离子的正常浓度而死亡。下列叙述正确的是( )
A.缬氨霉素顺浓度梯度运输K+到膜外
B.缬氨霉素为运输K+提供ATP
C.缬氨霉素运输K+与细胞膜的结构无关
D.缬氨霉素可致噬菌体失去侵染能力
答案 A
解析 结合题意“将K+运输到细胞外,降低细胞内外的K+浓度差”可推测K+的运输方式为易化扩散,顺浓度梯度运输,不需要消耗ATP,A正确,B错误;缬氨霉素是一种脂溶性抗生素,能结合在细胞膜上,在磷脂双子层间移动,该过程与细胞膜具有一定的流动性这一结构特点有关,C错误;噬菌体为DNA病毒,病毒没有细胞结构,故缬氨霉素不会影响噬菌体的侵染能力,D错误。
2.(2022·浙江6月选考,11)“观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原”实验中,用显微镜观察到的结果如图所示。下列叙述正确的是( )
A.由实验结果推知,甲图细胞是有活性的
B.与甲图细胞相比,乙图细胞的细胞液浓度较低
C.丙图细胞的体积将持续增大,最终涨破
D.若选用根尖分生区细胞为材料,质壁分离现象更明显
答案 A
解析 能发生质壁分离细胞应为活的植物细胞,据图分析,从甲到乙发生了质壁分离现象,说明甲细胞是活细胞,A正确;乙图所示细胞发生质壁分离,该过程中细胞失水,故与甲图相比,乙图细胞的细胞液浓度较高,B错误;由于有细胞壁的限制,丙图细胞体积不会持续增大,且不会涨破,C错误;根尖分生区细胞无中央大液泡,不能发生质壁分离现象,D错误。
3.(2021·浙江1月选考,12)如图为植物细胞细胞膜中H+-ATP酶将细胞质中的H+转运到膜外的示意图。下列叙述正确的是( )
A.H+转运过程中H+-ATP酶不发生形变
B.该转运可使膜两侧H+维持一定的浓度差
C.抑制细胞呼吸不影响H+的转运速率
D.线粒体内膜上的电子传递链也会发生图示过程
答案 B
解析 H+转运过程是由低浓度处运输到高浓度处,在转运过程中H+-ATP酶充当载体蛋白的作用,其在协助H+转运时要发生形变,A错误,B正确;H+转运过程中需要细胞呼吸产生的ATP,抑制细胞呼吸将直接影响ATP的产生,进而影响H+的转运速率,C错误;线粒体内膜上的电子传递链是最终产生ATP的过程,不同于该图示的过程,D错误。
4.(2022·湖南,10)原生质体(细胞除细胞壁以外的部分)表面积大小的变化可作为质壁分离实验的检测指标。用葡萄糖基本培养基和NaCl溶液交替处理某假单孢菌,其原生质体表面积的测定结果如图所示。下列叙述错误的是( )
A.甲组NaCl处理不能引起细胞发生质壁分离,表明细胞中NaCl浓度≥0.3 mol·L-1
B.乙、丙组NaCl处理皆使细胞质壁分离,处理解除后细胞即可发生质壁分离复原
C.该菌的正常生长和吸水都可导致原生质体表面积增加
D.若将该菌先65 ℃水浴灭活后,再用NaCl溶液处理,原生质体表面积无变化
答案 A
解析 分析甲组结果可知,随着培养时间的延长,与0时(原生质体表面积大约为0.5 μm2)相比,原生质体表面积逐渐增大,说明细胞吸水,甲组NaCl处理不能引起细胞发生质壁分离,表明细胞中浓度>0.3 mol·L-1 NaCl,但不一定是细胞内NaCl浓度≥0.3 mol·L-1,A错误;分析乙、丙组结果可知,与0时(原生质体表面积大约分别为0.6 μm2、0.75 μm2)相比,乙、丙组原生质体表面积均有下降,说明乙、丙组NaCl处理皆使细胞发生质壁分离,处理解除后细胞即可发生质壁分离复原,B正确;该菌的正常生长,细胞由小变大可导致原生质体表面积增加,该菌吸水也会导致原生质体表面积增加,C正确;若将该菌先65 ℃水浴灭活,细胞死亡,原生质层失去选择透过性,再用NaCl溶液处理,原生质体表面积无变化,D正确。
5.(2021·河北,4)人体成熟红细胞能够运输O2和CO2,其部分结构和功能如图,①~⑤表示相关过程。下列叙述错误的是( )
A.血液流经肌肉组织时,气体A和B分别是CO2和O2
B.①和②是扩散,④和⑤是易化扩散
C.成熟红细胞通过厌氧呼吸分解葡萄糖产生ATP,为③提供能量
D.成熟红细胞表面的糖蛋白处于不断流动和更新中
答案 D
解析 根据题意可知,红细胞能运输O2和CO2,肌肉细胞进行需氧呼吸时,消耗O2,产生CO2,可以判断气体A和B分别是CO2和O2,A正确;①和②表示气体进出红细胞,一般气体等小分子进出细胞的方式为扩散,④是载体蛋白运输葡萄糖进入红细胞,顺浓度梯度,不需要消耗能量,为易化扩散,⑤是H2O通过水通道蛋白进入红细胞,属于易化扩散,B正确;③为成熟红细胞通过消耗能量主动吸收K+排出Na+,成熟红细胞没有线粒体,不能进行需氧呼吸,只能通过厌氧呼吸分解葡萄糖产生ATP,为③提供能量,C正确;成熟红细胞没有核糖体,不能再合成新的蛋白质,细胞膜上的糖蛋白不能更新,糖蛋白存在于细胞膜的外表面,由于细胞膜具有流动性,其表面的糖蛋白处于不断流动中,D错误。
课时精练
一、选择题
1.(2024·温州知临中学高三模拟)如图为人体胃壁细胞的两种H+载体蛋白甲和乙,其中A侧表示胃腔。下列叙述错误的是( )
A.甲载体可使膜两侧H+维持一定的浓度差
B.乙载体以主动转运的方式转运H+
C.口服甲载体抑制剂可治疗胃酸分泌过多
D.乙载体最可能位于线粒体的内膜中
答案 B
解析 据图可知,甲运输H+是从低浓度到高浓度,需要甲载体和ATP提供能量,属于主动转运,可使膜两侧H+维持一定的浓度差,A正确;乙载体顺浓度运输H+,不消耗能量,属于易化扩散,B错误;A侧表示胃腔,口服甲载体抑制剂抑制甲载体运输H+,可治疗胃酸分泌过多,C正确;乙载体利用H+浓度差驱动ATP的合成,则最可能位于线粒体的内膜中,D正确。
2.(2023·丽水高三模拟)如图为肝细胞膜运输葡萄糖的示意图,下列有关叙述正确的是( )
A. 如图所示的过程中仅蛋白质分子发生了运动
B.载体的两种状态是蛋白质分子变性产生的结果
C.血糖浓度偏低时,葡萄糖的转运方向与上图相反
D.上图表示肝细胞从血液中摄取葡萄糖分子的过程
答案 C
解析 细胞膜上的磷脂和蛋白质都能运动,A错误;载体的两种状态是蛋白质分子的空间结构改变产生的结果,蛋白质分子没有变性,B错误;血糖浓度偏低时,肝糖原分解为葡萄糖进入组织液进而进入血液,转运方向与题图相反,C正确;肝细胞浸润在组织液中,从组织液中摄取葡萄糖分子,D错误。
3.(2024·宁波高三模拟)胃壁细胞内的囊泡膜上镶嵌有H+载体,当某种信号物质与胃壁细胞膜上受体结合后,囊泡膜上的H+载体转移到细胞膜上,且由无活性状态变为有活性状态,持续向胃内运输H+,使得胃内pH小于胃壁细胞的pH。下列相关叙述正确的是( )
A.图示的产生和运输过程,会导致胃内的pH有所上升
B.H+载体向胃内运输的过程不消耗细胞代谢释放的能量
C.图示过程体现了细胞膜的控制物质进出和信息交流的功能
D.H+载体由囊泡膜转移到细胞膜的过程体现了生物膜的功能特点
答案 C
解析 因为囊泡膜上H+载体持续向胃内运输H+,导致胃内H+浓度变高,所以胃内的pH有所下降,A错误;根据题干信息可知,最终胃内的pH小于胃壁细胞的pH,则H+载体向胃内运输H+的过程是逆浓度梯度运输,属于主动转运,故需要消耗能量,B错误;在某种信号物质与胃壁细胞膜上受体结合后,囊泡膜上的H+载体转移到细胞膜上,向胃内分泌H+,该过程体现了细胞膜的控制物质进出和信息交流的功能,C正确;H+载体由囊泡膜向细胞膜的转移过程体现了生物膜的结构特点,即生物膜具有一定的流动性,D错误。
4.在“观察植物细胞的质壁分离和复原现象”实验中,对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察(如图所示)。下列有关叙述正确的是( )
A.为了节约实验时间,通常可以省略第一次显微观察步骤
B.质壁分离过程中细胞的吸水能力逐渐减弱
C.第二次观察可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处
D.吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体,以免污染镜头
答案 C
解析 质壁分离实验中有三次显微镜观察,第一次观察为紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞未发生质壁分离的观察,第二次观察为蔗糖溶液中质壁分离现象的观察,第三次观察为质壁分离复原现象的观察,三次观察形成前后自身对照,A错误;吸水纸的主要作用是“引流”,即吸引液体在盖玻片下移动,使植物细胞完全浸在液体中,D错误。
5.某同学探究“不同浓度蔗糖溶液对紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞形态的影响”,得到如图所示的结果。下列相关叙述正确的是( )
A.实验的主要原理是活的植物细胞能够发生渗透作用
B.实验中需要使用显微镜、载玻片等仪器以及苏丹Ⅲ染液等药品
C.紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞浸润在蒸馏水中时,细胞会略微膨胀
D.结果表明大多数细胞的细胞液浓度介于0.25~0.3 mol·L-1之间
答案 C
解析 实验的主要原理为活的成熟(具有大液泡)的植物细胞能够发生渗透作用,A错误;苏丹Ⅲ染液用于检测油脂,B错误;细胞浸润在蒸馏水中,会进行渗透吸水,由于细胞壁的伸缩性差,所以会略微膨胀,C正确;由题图可以看出,大多数细胞的细胞液浓度介于0.2~0.25 mol·L-1之间,D错误。
6.(2023·金华高三模拟)在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中,某同学在视野中看到生活着的洋葱表皮细胞正处于如图所示的状态,a、b表示不同部位的溶液。下列有关说法不正确的是( )
A.a中溶液的浓度可能会越来越低
B.b溶液浓度可能大于、小于或等于a溶液浓度
C.该细胞一定在进行质壁分离
D.并非所有洋葱根尖活细胞均能观察到该现象
答案 C
解析 分析题图可知,该细胞可能处于质壁分离、质壁分离复原或动态平衡状态,b溶液浓度可能大于、小于或等于a溶液浓度,若该细胞正处于质壁分离复原的过程,则细胞吸水,a溶液的浓度越来越低,A、B正确,C错误;成熟的植物细胞能发生质壁分离,洋葱根尖分生区细胞没有中央液泡,不能发生质壁分离,D正确。
7.(2024·杭州高三联考)主动转运的能量除来自ATP外,还可由顺浓度差提供。图1为某动物细胞物质跨膜转运示意图,图2为植物细胞液泡膜上离子跨膜转运机制示意图。下列说法正确的是( )
A.图1中葡萄糖进入细胞的方式和图2中Ca2+进入液泡的方式相同
B.图1中载体蛋白甲和钠钾泵同时转运两种物质,说明不具有专一性
C.图2中H+进出液泡的方式属于主动转运,可维持液泡内外pH差
D.血红蛋白结构异常不会影响钠钾泵跨膜转运离子的速率
答案 A
解析 图1中葡萄糖进入细胞的方式和图2中Ca2+进入液泡的方式相同,二者均为主动转运,前者由顺浓度差提供能量,后者靠水解ATP提供能量,A正确;图1中载体蛋白甲和钠钾泵同时转运特定两种物质,但不能转运其他物质,体现了载体蛋白的专一性,B错误;图2中H+进入液泡需要消耗ATP,属于主动转运,出液泡为顺浓度梯度的易化扩散,可维持液泡内外pH差,C错误;钠钾泵通过消耗ATP将Na+运出细胞的同时将K+运入细胞,血红蛋白结构异常将导致氧气运输速率降低,细胞呼吸产生ATP的速率减慢,因此血红蛋白结构异常会影响钠钾泵跨膜运输离子的速率,D错误。
8.(2024·宁波镇海中学高三模拟)植物液泡膜上具有多种酶和转运蛋白,液泡中储存着多种细胞代谢产物和多种酸性水解酶类,糖类、盐类等物质的浓度往往很高。下列说法错误的是( )
A.植物细胞发生质壁分离过程中,细胞液浓度低于细胞溶胶浓度
B.液泡内多种物质浓度较高与液泡膜具有选择透过性有关
C.液泡中的色素与植物叶片颜色有关,主要吸收红光和蓝紫光
D.H2O借助通道蛋白通过液泡膜时,不需要与通道蛋白结合
答案 C
解析 植物细胞发生质壁分离过程中,水分子扩散方向为细胞液→细胞溶胶→外界溶液,故细胞液浓度低于细胞溶胶浓度,A正确;液泡内多种物质浓度较高与液泡膜具有选择透过性有关,否则无法维持液泡膜内外相关物质的浓度差,B正确;液泡中的色素是花青素,与植物叶片颜色有关,但不能吸收光能,C错误;H2O借助通道蛋白通过液泡膜时,为易化扩散方式,不与通道蛋白结合,D正确。
9.(2023·诸暨高三模拟)如图中的a和b均表示植物细胞膜和液泡膜中运输H+的膜蛋白,a表示质子泵,质子泵工作时会水解ATP以实现H+的定向运输,H+的浓度差可帮助某些溶质分子进入细胞。下列有关叙述正确的是( )
A.H+出入植物细胞膜的方式均为主动转运
B.质子泵是一种膜上的载体蛋白,兼有酶的催化功能
C.液泡膜上的质子泵使得细胞液的pH较细胞溶胶高
D.H+和溶质分子借助膜蛋白b以易化扩散的方式运输
答案 B
解析 由图示分析可知,H+顺浓度梯度运回细胞,属于易化扩散,A错误;由图分析可知,H+进入液泡的方式为主动转运,说明在细胞溶胶和细胞液中,细胞液的H+浓度更大,pH更低,C错误;由题干信息“H+的浓度差可帮助某些溶质分子进入细胞”可知,溶质分子借助膜蛋白b以主动转运的方式运输,D错误。
10.取形状、大小、长度相同的新鲜萝卜条A和萝卜条B各3段,分别浸泡在不同浓度的蔗糖溶液(甲~丙)中,一段时间后,取出所有萝卜条并测量其长度,结果如图所示(萝卜细胞与蔗糖溶液之间只有水分交换)。下列叙述不正确的是( )
A.浸泡在蔗糖溶液前,萝卜条A的细胞液浓度大于萝卜条B
B.丙蔗糖溶液浸泡萝卜条A和B后,溶液浓度升高程度不同
C.浸泡在乙蔗糖溶液中的萝卜条B可能失去生活力
D.初始时甲~丙三种蔗糖溶液浓度的大小关系是丙>甲>乙
答案 D
解析 实验后与实验前长度之比>1,说明萝卜条吸水,细胞液浓度降低;实验后与实验前长度之比<1,说明萝卜条失水,细胞液浓度增加;实验后与实验前长度之比=1,说明萝卜条吸水和失水处于动态平衡。萝卜条A的细胞液浓度与甲溶液浓度接近,萝卜条A在乙溶液中失水,在丙溶液中吸水,可知丙蔗糖溶液浓度最小,其次是甲,浓度最大的是乙,D错误。
11.(2024·金华高三模拟)在盐化土壤中,大量Na+迅速流入细胞,形成胁迫,影响植物正常生长。耐盐植物可通过Ca2+介导的离子跨膜运输,减少Na+在细胞内的积累,从而提高抗盐胁迫的能力,其主要机制如图。下列说法错误的是( )
A.在盐胁迫下,Na+进入细胞的运输方式是易化扩散
B.使用ATP抑制剂处理细胞,Na+的排出量会明显减少
C.在高盐胁迫下,胞外Ca2+抑制转运蛋白A,胞内Ca2+促进转运蛋白C
D.转运蛋白C能同时转运H+和Na+,故其不具有特异性
答案 D
解析 据图可知,在盐胁迫下,Na+借助转运蛋白A运入细胞,运输方式是易化扩散,A正确;据图可知,H+运出细胞需要ATP,说明H+在细胞内的浓度低于细胞外,使用ATP抑制剂处理细胞,会影响H+在细胞内外的分布情况,而Na+的排出需要H+提供势能,故使用ATP抑制剂处理细胞,Na+的排出量会明显减少,B正确;转运蛋白C能同时转运H+和Na+,而不能转运其他离子,说明其仍具有特异性,D错误。
12.研究发现,在小肠绒毛的微绒毛面存在着两种转运葡萄糖的载体——SGLT1和GLUT2,前者是主动转运的载体,后者是易化扩散的载体。科学家通过体外实验,将不同葡萄糖浓度下的转运速率绘制成如图所示的曲线。下列说法错误的是( )
A.在较高葡萄糖浓度下,细胞主要依赖主动转运来增大吸收速率
B.在较低葡萄糖浓度下,主动转运的载体先达到饱和状态
C.主动转运需要消耗细胞化学反应所释放的能量
D.小肠绒毛细胞对葡萄糖转运的两种方式可同时进行
答案 A
解析 由图示可知,在较高葡萄糖浓度下,GLUT2的转运速率大于SGLT1的转运速率,所以细胞主要依赖易化扩散来增大吸收速率,A错误;主动转运需要消耗细胞化学反应所释放的能量以及细胞膜上的载体蛋白的协助,C正确;由图示可知,葡萄糖总的转运速率为两种转运速率之和,所以可确定小肠绒毛细胞对葡萄糖的两种转运方式可同时进行,D正确。
二、非选择题
13.如图1表示植物从土壤中吸收某种矿质离子的示意图,图2表示某生物膜的部分结构,图中A、B、C、D表示某些物质或结构,a、b、c、d、e表示物质跨膜转运方式,请据图回答下列问题:
(1)图2表示细胞膜的______________模型,许多细胞膜中还存在对磷脂分子的活动具有双重调节作用的________。
(2)图1中矿质离子进入细胞的转运方式是______________,可用图2中的________(填字母)表示。若图1中的矿质离子在土壤中含量过高,会导致植物死亡,其原因是_________________
_______________________________________________________________________________。
(3)某哺乳动物的成熟细胞除细胞膜外,不具有其他膜结构,下列选项中能正确表示在一定O2浓度范围内葡萄糖进入该细胞的速率与O2浓度关系的是________。
(4)若图2为肺泡细胞膜,则CO2的转运方式是________(填字母),O2的转运方式用________(填字母)表示,a表示的转运方式为________。
答案 (1)流动镶嵌 胆固醇 (2)主动转运 e 土壤溶液浓度高于根毛细胞的细胞液浓度,导致植物因失水过多而死亡 (3)A (4)c b 易化扩散
解析 (2)图1中矿质离子进入细胞需要载体蛋白和能量,属于主动转运,可用图2中的e表示。若图1中的矿质离子在土壤中含量过高,会导致植物因失水过多而死亡。(3)某哺乳动物的成熟细胞除细胞膜外,不具有其他膜结构,则该细胞为哺乳动物成熟的红细胞,葡萄糖进入其中的方式为易化扩散,不需要消耗能量,故在一定O2浓度范围内葡萄糖进入该细胞的转运速率与O2浓度无关。(4)若图2为肺泡细胞膜,则CO2的转运方式是扩散,且由细胞内到细胞外,为c;O2的转运方式也是扩散,由细胞外到细胞内,为b;a表示的转运方式需要载体蛋白的帮助,且顺浓度梯度运输,为易化扩散。
14.(2022·全国乙,29)农业生产中,农作物生长所需的氮素可以NO的形式由根系从土壤中吸收。一定时间内作物甲和作物乙的根细胞吸收NO的速率与O2浓度的关系如图所示。回答下列问题:
(1)由图可判断NO进入根细胞的运输方式是主动转运,判断的依据是____________________
_______________________________________________________________________________。
(2)O2浓度大于a时作物乙吸收NO速率不再增加,推测其原因是________________________
_______________________________________________________________________________。
(3)作物甲和作物乙各自在NO最大吸收速率时,作物甲根细胞的呼吸速率大于作物乙,判断的依据是_______________________________________________________________________。
(4)据图可知,在农业生产中,为促进农作物根对NO的吸收利用,可以采取的措施是________(答出1点即可)。
答案 (1)主动转运需要细胞呼吸提供能量,O2浓度小于a点,根细胞对NO的吸收速率与O2浓度呈正相关 (2)主动转运需要载体蛋白,此时载体蛋白达到饱和 (3)甲的NO最大吸收速率大于乙,甲需要能量多,消耗O2多 (4)定期松土
解析 (1)由图可知,在一定的范围内随着O2浓度的增加,作物吸收NO的速率也在增加,超过该范围后,随着O2浓度的增加,而作物吸收NO的速率不再增加,说明NO的吸收不仅需要能量,也需要载体蛋白,所以运输方式是主动转运。(2)O2浓度大于a时作物乙吸收NO的速率不再增加,此时的限制因素不是能量,而是载体蛋白。(3)作物甲和作物乙各自在NO最大吸收速率时,作物甲根细胞的呼吸速率大于作物乙,因为甲的NO最大吸收速率大于乙,说明甲需要的能量多,消耗O2多,所以作物甲细胞的呼吸速率大。(4)在农业生产中,为促进农作物根对NO的吸收利用,可以定期对作物松土,增加土壤中的含氧量。
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