2019版 第1部分 专题1 第2讲　细胞的物质输入和输出

第2讲 细胞的物质输入和输出构建知识体系串联主干知识提示：渗透作用细胞膜原生质层质壁分离和复原协助扩散胞吞、胞吐通过囊泡运输、消耗能量(对应学生用书第7页)1(2019全国卷)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NOB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A小麦不能直接吸收利用土壤中的N2，N2必须被固定后，才能被植物吸收利用，A错误；农田适时松土可以增加土壤中的氧气，增强农作物根系的有氧呼吸，有利于农作物根细胞通过主动运输的方式对矿质元素进行吸收，B正确；土壤微生物可以将秸秆中的有机物分解成无机离子等，植物的根系能吸收这些无机离子用于生命活动，C正确；给玉米施肥过多时，土壤渗透压升高，当其高于玉米根的细胞液渗透压时，玉米会因根系水分外流而出现“烧苗”现象，D正确。2(2019全国卷)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C巨噬细胞依赖细胞膜的流动性以胞吞的方式摄入病原体，A项错误；固醇类激素属于脂质，以自由扩散的方式进入靶细胞，B项错误；神经细胞受到刺激时，Na顺浓度梯度内流，属于被动运输，C项正确；甘油以自由扩散的方式进入细胞，D项错误。3(2019全国卷)将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质A溶液中，发现其原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积变化趋势如图所示。下列叙述正确的是()A04 h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内B01 h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等C23 h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压D01 h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压C04 h内，开始一段时间内，原生质体的相对体积逐渐减小，说明细胞液浓度小于物质A溶液的浓度，当原生质体相对体积达到最小后又逐渐增大，说明部分物质A通过细胞膜进入细胞内，使细胞液浓度增大，从而使细胞吸水，表现为原生质体相对体积逐渐增大，A错误；因细胞壁的伸缩性较小，而原生质体的伸缩性较大，故01 h内细胞体积的变化量小于原生质体体积的变化量，B错误；据图可知，23 h内，原生质体的相对体积增大，表明细胞吸水，此时物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压，C正确；01 h内，原生质体的相对体积减小，表明细胞失水，此时液泡中液体(细胞液)的渗透压小于细胞质基质的渗透压，细胞质基质的渗透压又小于物质A溶液的渗透压，D错误。4(2019全国卷)离子泵是一种具有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。下列叙述正确的是()A离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散B离子通过离子泵的跨膜运输是顺着浓度梯度进行的C动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率D加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率C由题意可知，离子通过离子泵进行跨膜运输需要消耗能量，而协助扩散不需要消耗能量，故A项错误。消耗能量的物质跨膜运输一般是逆浓度梯度进行的，故B项错误。动物一氧化碳中毒会影响红细胞运输氧，进而影响有氧呼吸，影响ATP的合成，从而降低离子泵跨膜运输离子的速率，故C项正确。离子泵是一种蛋白质，因此加入蛋白质变性剂会破坏离子泵的结构，进而降低离子泵跨膜运输离子的速率，故D项错误。5(2019全国卷)将三组生理状态相同的某植物幼根分别培养在含有相同培养液的密闭培养瓶中，一段时间后，测定根吸收某一矿质元素离子的量。培养条件及实验结果见下表：培养瓶中气体温度()离子相对吸收量(%)空气17100氮气1710空气328下列分析正确的是 ()A有氧条件有利于该植物幼根对该离子的吸收B该植物幼根对该离子的吸收与温度的变化无关C氮气环境中该植物幼根细胞吸收该离子不消耗ATPD与空气相比，氮气环境有利于该植物幼根对该离子的吸收A温度为17 时，在空气环境中，根对该离子的相对吸收量高于在氮气环境中的，说明有氧条件有利于该植物幼根吸收该离子，同时说明幼根对该离子的相对吸收量与氧气有关，为主动运输，A项正确；在空气环境中，低温下幼根对该离子的相对吸收量较低，说明温度能够影响根对该离子的吸收，B项错误；幼根对该离子的吸收方式为主动运输，需要消耗ATP，在氮气环境中，植物可通过无氧呼吸产生ATP，C项错误；温度为17 时，与空气环境中相比，氮气环境中该植物幼根对该离子的相对吸收量较低，说明氮气环境不利于该植物幼根对该离子的吸收，D项错误。6(2019全国卷)下列过程中，不属于胞吐作用的是()A浆细胞分泌抗体到细胞外的过程BmRNA从细胞核到细胞质的过程C分泌蛋白从胰腺的腺泡细胞到胞外的过程D突触小泡中的神经递质释放到突触间隙的过程B胞吐是指细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处与细胞膜融合，将大分子排出细胞的现象。细胞胞吐的是大分子物质，且细胞通过胞吐作用向外分泌物质是需要消耗能量的。A项浆细胞分泌抗体、C项胰腺的腺泡细胞向胞外分泌蛋白、D项突触小泡向突触间隙释放神经递质都属于胞吐。B项mRNA是通过核孔从细胞核到细胞质的，不属于胞吐。7(2019全国卷)将某植物花冠切成大小和形状相同的细条，分为a、b、c、d、e和f组(每组的细条数相等)，取上述6组细条分别置于不同浓度的蔗糖溶液中，浸泡相同时间后测量各组花冠细条的长度，结果如下图所示。假如蔗糖溶液与花冠细胞之间只有水分交换，则()A实验后，a组液泡中的溶质浓度比b组的高B浸泡导致f组细胞中液泡的失水量小于b组的Ca组细胞在蔗糖溶液中失水或吸水所耗ATP大于b组D使细条在浸泡前后长度不变的蔗糖浓度介于0.40.5 molL1之间D通过图示可以看出，a组和b组实验前长度/实验后长度的值都小于1，表明细胞吸水导致细条变长；由于a组实验前长度/实验后长度的值小于b组实验前长度/实验后长度的值，说明a组吸水较多，b组吸水较少，所以实验后a组液泡中的溶质浓度比b组的低，A项错误。分析柱状图可知，f组细胞失水，而b组细胞吸水，因此浸泡导致f组细胞中液泡的失水量大于b组的，B项错误。水分进出细胞的方式是自由扩散，不消耗ATP，C项错误。根据柱状图可知，在浓度为0.4 molL1的蔗糖溶液中的c组细胞吸水，而在浓度为0.5 molL1的蔗糖溶液中的d组细胞失水，所以使细条在浸泡前后长度不变的蔗糖浓度介于0.40.5 molL1之间，D项正确。高考考查点和特点：近五年全国卷对本讲知识点的考查点主要是植物细胞的吸水和失水，物质出入细胞的方式及特点，外界环境条件改变对物质出入细胞速率的影响，主要以选择题的形式考查，并且主要以实验和实例情景考查，考查理解和分析能力。命题方向：本讲知识与实验和实例结合紧密，以实验和实例的形成考查动植物细胞的吸水和失水及物质出入细胞的方式仍是高考考查的方向。考点1细胞的吸水和失水(对应学生用书第8页)通知识核心要点填充1理清动植物细胞的吸水和失水项目动物细胞植物细胞条件细胞膜具选择透过性，相当于半透膜细胞质与外界液具有浓度差细胞壁是全透性的原生质层(由细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质组成)相当于半透膜细胞液与外界溶液具有浓度差原理渗透作用渗透作用水分子运动方向低浓度溶液高浓度溶液低浓度溶液高浓度溶液现象皱缩或涨破质壁分离、质壁分离复原2.质壁分离的2个条件、1个失分盲点判断与表述1思考辨析清除误区(1)如果半透膜两侧分别放有体积与质量浓度相等的蔗糖溶液和葡萄糖溶液，则单位时间内两个方向通过半透膜的水分子数目相等。()(2)当细胞内外存在浓度差时，细胞就会发生质壁分离或复原。()(3)将人的红细胞放入4 蒸馏水中，一段时间后红细胞破裂，主要原因是蒸馏水大量进入红细胞。()(4)植物细胞发生质壁分离的原因除了细胞失水外，还有原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。()(5)在一定范围内，随着植物细胞失水的进行，细胞的吸水力逐渐减小。()【提示】(1)由于葡萄糖相对分子质量比蔗糖小，等体积且质量浓度相等的蔗糖溶液和葡萄糖溶液相比，葡萄糖溶液中溶质多，吸水能力强。(2)若为动物细胞，无细胞壁，不能发生质壁分离。(3)(4)(5)细胞失水，细胞液浓度增大，细胞的吸水力逐渐增大。2思考回答规范表述酶的特性可通过实验进行验证。现有质量分数为10%淀粉溶液、质量分数为10%蔗糖溶液、质量分数为10%麦芽糖溶液、蔗糖酶溶液、清水；半透膜(只允许水分子通过)：长颈漏斗、烧杯、底部中央可放置半透膜的U型管各一个。请根据渗透作用的原理、选用一套装置设计实验，实验现象能支持酶的催化作用具有专一性，要体现等量原则等实验设计的基本原则。请写出最合理的实验思路及实验预期。【提示】在底部中央放置半透膜的U型管两侧分别加入等量的蔗糖溶液和麦芽糖溶液，再在两侧各加入等量的蔗糖酶溶液，适宜温度下一段时间后，观察两侧液面的变化。实验预期：蔗糖溶液一侧液面明显升高，则支持酶的催化作用具有专一性。(或：麦芽糖溶液一侧液面明显降低，则支持酶的催化作用具有专一性。)通能力考向对点专练考向1考查渗透作用的原理及动、植物细胞的吸水和失水1(2019江西南昌月考)如图是植物细胞渗透作用示意图，下列说法错误的是()A成熟植物细胞发生渗透作用的主要原因是原生质层相当于一层半透膜B不成熟的植物细胞，如根尖分生区细胞，不能发生渗透吸水或失水C当溶液浓度甲乙时，成熟植物细胞会因渗透失水而发生质壁分离现象D当溶液浓度甲乙时，细胞处于渗透平衡状态，但仍有水分子由甲乙B成熟的植物细胞构成渗透系统可发生渗透作用，原生质层相当于一层半透膜，当外界溶液浓度乙时，成熟植物细胞发生渗透失水，而原生质层的伸缩性大于细胞壁，发生质壁分离，当溶液浓度乙甲时，细胞发生渗透吸水，C正确；当溶液浓度甲乙时，水分子在两种溶液间扩散的速率相等，即处于渗透平衡状态，只是不能通过现象表现出来，D正确。2(2019菏泽期中)某生物兴趣小组用形态和生理状况相似的某植物叶片下表皮细胞为材料，进行了如下实验，实验过程中相关细胞都保持生理活性，结果如下表所示。下列分析错误的是()实验组别abcdef蔗糖溶液浓度(g/mL)0.250.300.350.400.450.50实验前细胞长度/实验后细胞0.700.800.901.051.101.15A.实验过程中水分子通过自由扩散的方式进出细胞B随着蔗糖溶液浓度的升高，表皮细胞长度逐渐变小C实验后，c组液泡中的溶质浓度高于b组D实验后，f组表皮细胞细胞液的渗透压低于d组D水分子进出细胞的方式是自由扩散，A正确；根据表格分析可知，随着蔗糖浓度的增加，实验前细胞长度/实验后细胞长度一直增加，由于实验前的细胞长度是一定的，所以说明实验后表皮细胞长度逐渐变小，B正确；根据以上分析可知，实验后c组的细胞长度小于b组的细胞长度，说明c组细胞中液泡的吸水量小于b组，C正确；根据以上分析可知，实验后f组的细胞长度最小，所以其渗透压最高，D错误。易错警示 (1)生物膜人工膜，生物膜具有选择透过性；人工膜具有半透性，物质能否通过取决于孔径大小。(2)渗透平衡浓度相等，发生渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到动态平衡状态，既不可以看作没有水分子移动，也不可看作两侧溶液浓度相等。(3)溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度。(2019成都七中模拟)将a、b、c三组红细胞分别置于不同浓度的氯化钠溶液中进行实验，浸泡一段时间后其细胞形态如下图所示。下列叙述错误的是()A图中所示细胞内液的渗透压，a组的比b组的高B浸泡过程中a组细胞失水量小于c组细胞失水量C若向a组烧杯中加入少量葡萄糖，则其细胞可能会皱缩后恢复原状D上述实验中引起细胞形态的改变而消耗ATP的数量比较：cbaD由图可知：红细胞浸入a溶液中保持正常形态，说明a溶液浓度等于细胞内液的溶质浓度；红细胞浸入b溶液中吸水膨胀，说明b溶液浓度小于细胞内液的溶质浓度；红细胞浸入c溶液中失水皱缩，说明c溶液浓度大于细胞内液的溶质浓度。因此，a、b、c溶液浓度大小：bac。根据分析可知，图中所示a组细胞内液的溶质浓度比b组的高，A正确；根据分析可知，b溶液浓度细胞内液的溶质浓度c溶液浓度，故浸泡过程a组细胞失水量小于c组细胞失水量，B正确；若向a组烧杯加入少量葡萄糖，则由于外界溶液浓度较高，细胞可能发生先失水，而后由于葡萄糖进入细胞使得细胞内液的溶质浓度增大，导致细胞吸水，C正确；上述实验中引起细胞形态的改变是由于水分子的运输，为自由扩散，不消耗ATP分子，D错误。考向2考查植物细胞的质壁分离和复原实验1有人对“观察植物细胞吸水和失水”实验进行创新，选择紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞与无毒大分子胭脂红溶液进行实验，下列叙述正确的是()A该创新实验不可验证原生质层具有选择透过性B若发生质壁分离，则可看到紫色液泡颜色加深C发生质壁分离时，液泡的体积呈不同程度缩小D植物细胞在发生质壁分离过程中，吸水力逐渐缩小C紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞也具有大液泡，只是液泡紫色不明显，但用无毒大分子胭脂红溶液进行实验仍能验证原生质层具有选择透过性，A项错误；由于外界溶液是红色的胭脂红溶液，发生质壁分离时能看到液泡变小，但看不到液泡颜色变深，B项错误，C项正确；植物细胞在发生质壁分离过程中，吸水力变大，D项错误。2(2019长春市高三质检)将同一红色月季花瓣制成两组相同的临时装片，分别浸润在甲乙两种溶液中，测得液泡直径的变化情况如下图所示。下列相关叙述正确的是()A乙溶液的浓度大于甲溶液的浓度B26 min乙溶液中细胞的吸水能力逐渐增大C甲溶液中的溶质分子在2 min后开始进入细胞D甲溶液中细胞体积与液泡体积的变化量相等B从图中曲线可知，最初2 min内，甲细胞失水速度快于乙细胞，所以甲溶液浓度大于乙溶液的浓度，A项错误；26 min乙溶液中细胞的液泡直径变小，细胞失水，细胞的吸水力逐渐增大，B项正确；处于甲溶液中细胞2 min后开始吸水，说明甲的溶质分子在2 min前开始进入细胞，C项错误；植物细胞的细胞壁伸缩性小，细胞体积基本没变，而液泡体积变小，D项错误。考点2物质出入细胞的方式(对应学生用书第9页)通知识核心要点填充1理清物质跨膜运输方式(1)“四看法”快速判定物质跨膜运输方式(2)根据图解判定物质跨膜运输方式上图中字母代表的运输方式分别是：a主动运输，b自由扩散，c协助扩散，d协助扩散，e主动运输。2影响物质跨膜运输的两大因素物质浓度、氧气浓度(填写图示代表的运输方式)自由扩散协助扩散或主动运输自由扩散或协助扩散主动运输判断与表述1思考辨析清除误区(1)需要消耗ATP的物质运输方式一定是主动运输，需要载体的物质运输方式是协助扩散或主动运输。()(2)运载葡萄糖的载体也能运载氨基酸。()(3)氧气浓度影响主动运输，但不影响自由扩散和协助扩散。()(4)大分子有机物要通过载体蛋白的转运才能进入细胞，并且消耗能量。()(5)某种无机盐离子能否通过植物根尖细胞，取决于细胞膜上有无运输该离子的载体，该离子通过的多少，取决于运输该离子的载体的数量和能量的多少。()【提示】(1)胞吞和胞吐也消耗ATP。(2)载体具有特异性，运载葡萄糖的载体不能运载氨基酸。(3)(4)大分子有机物进入细胞的运输方式是胞吞，不需要载体转运。(5)2思考回答规范表述(1)同一种物质进入不同细胞的方式相同吗？举例说明。同一种物质出入同一细胞的方式相同吗？举例说明。【提示】不一定相同，人的红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，肾小管重吸收葡萄糖的方式是主动运输。不一定相同，神经元吸收钾离子的方式是主动运输，而静息时钾离子外流的方式是协助扩散。(2)若对离体心肌细胞施用某种毒素，结果心肌细胞对Ca2吸收量明显减少，而对K的吸收不受影响，其原因最可能是什么？【提示】运输Ca2的载体被破坏。通能力考向对点专练考向1结合图示或实验考查物质出入细胞的方式1(2019邯郸模拟)主动运输的能量可来自ATP水解或电化学梯度(离子的浓度梯度)，如图是与小肠上皮细胞有关的葡萄糖跨膜运输的示意图，其中a、b、c表示载体蛋白。据图分析，下列叙述正确的是()A载体蛋白b转运葡萄糖的过程中需要ATP水解功能B在载体蛋白c的协助下，细胞内外的Na浓度趋于相同C肠腔中的Na浓度降低，会影响小肠上皮细胞吸收葡萄糖D机体短暂的供氧不足，会影响葡萄糖由小肠上皮细胞进入组织液C载体蛋白b转运葡萄糖是从高浓度向低浓度一侧运输，为协助扩散，不需要消耗ATP，A错误；载体蛋白c运输Na，是由低浓度向高浓度一侧运输，为主动运输，最终会使细胞外的Na浓度高于细胞内的Na浓度，B错误；葡萄糖进入小肠上皮细胞是利用的Na的浓度梯度提供的能量，因此肠腔中Na浓度降低，会影响小肠上皮细胞吸收葡萄糖，C项正确；葡萄糖运出小肠上皮细胞进入组织液时，是从高浓度向低浓度一侧运输，为协助扩散。不需要消耗ATP，机体短暂的供氧不足，不会影响葡萄糖由小肠上皮细胞进入组织液，D错误。2质子泵是一种逆浓度梯度转运氢离子通过膜的膜整合糖蛋白，它利用催化ATP水解释放的能量驱动H从胃壁细胞进入胃腔和K从胃腔进入胃壁细胞，K又可经通道蛋白顺浓度进入胃腔。下列相关叙述错误的是()A胃腔酸碱度属于机体内环境的理化性质之一B质子泵具有识别和降低化学反应活化能的作用CH从胃壁细胞进入胃腔的方式为主动运输DK从胃壁细胞进入胃腔与神经元产生静息电位的机理相同A胃腔是外界环境，不属于内环境，A错误；质子泵能催化ATP的水解，因此具有ATP水解酶的功能，B正确；H从胃壁细胞进入胃腔，需消耗ATP水解所释放的能量，其方式是主动运输，C正确；神经元细胞膜对K有通透性，K外流，产生静息电位，属于协助扩散，而K又可经通道蛋白顺浓度进入胃腔属于协助扩散，D正确。特别提醒 关注物质跨膜运输中的3个易错点 (1)葡萄糖进入人的红细胞的方式为协助扩散。静息状态时，神经纤维膜内K外流为被动运输；受刺激时，神经纤维膜外Na内流为被动运输。(2)物质能否通过细胞膜，并不是取决于其分子大小，而是取决于细胞生命活动是否需要。如木糖分子比葡萄糖分子小，但细胞吸收葡萄糖而不能吸收木糖。(3)胞吞与胞吐的共同点：能运输生物大分子等，在运输过程中形成囊泡，需要消耗能量，不需要载体。考向2考查物质运输方式的特点及影响因素1(2019海南高考)将生长状态一致的某种植物幼苗分成甲、乙两组，分别移入适宜的营养液中