物质跨膜运输的实例和方式
一、选择题
1．一个透析袋(其膜为半透膜)中装有物质M和分解它的酶，此袋放在盛有蒸馏水的容器中。第二天检查时，在蒸馏水中发现有物质X。根据这一观察，下列哪一项是正确的( )
①酶分解物质X ②M被分解 ③X是物质M的组成成分 ④X能透过透析袋 A．①②③ C．①③④ 答案 B
解析 根据题意可知，第二天在蒸馏水中发现有物质X，说明M已被分解，X为物质M的分解产物，且能透过透析袋。
2．(2018·湖南郴州一模)某同学取三个生理状态相同的洋葱鳞片叶外表皮细胞，经过处理后，出现如图所示的现象。下列分析错误的是( )
B．②③④ D．①②④
A．A细胞处于质壁分离状态
B．各细胞的细胞液浓度依次是：C>A>B
C．A、B、C三细胞处于不同浓度的溶液中，则A与B细胞所处的外界溶液浓度是A>B D．标号①指的物质是细胞质 答案 D
解析 细胞A、C的原生质层与细胞壁分离，处于质壁分离状态，A正确；细胞A发生轻度质壁分离，细胞B未发生质壁分离，细胞C质壁分离的程度大，三者失水量由多到少为C>A>B，各细胞的细胞液浓度由高到低依次是C>A>B，B正确；A、B、C三细胞所处的外界溶液浓度由大到小为C>A>B，C正确；标号①指的是原生质层与细胞壁的间隙，充满的是外界溶液，D错误。
3．(2018·天津河西一模)以紫色洋葱鳞片叶为材料进行细胞质壁分离和复原的实验，细胞长度和原生质体长度分别用X和Y表示(如图)，在处理时间相同的前提下( )
A．同一细胞用不同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越小，则紫色越浅 B．不同细胞用相同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越小，则越不易复原
C．同一细胞用不同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越大，则所用蔗糖溶液浓度越低 D．不同细胞用相同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越大，则细胞的正常细胞液浓度越高 答案 A
解析 同一细胞用不同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越小，质壁分离越不明显，紫色越浅，A正确；不同细胞用相同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越小，质壁分离越不明显，说明该细胞细胞液与外界溶液浓度差越小，越容易复原，B错误；同一细胞用不同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越大，质壁分离越明显，所用蔗糖溶液浓度越高，C错误；不同细胞用相同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越大，质壁分离越明显，说明细胞液的浓度越低，D错误。
4．(2018·山东淄博一模)右图中曲线a、b表示物质跨膜运输的两种方式，下列叙述正确的是( )
A．甘油、脂肪酸不能通过方式a运输 B．人成熟红细胞对葡萄糖吸收方式可用a表示 C．方式b的最大转运速率与载体蛋白数量有关 D．线粒体产生的CO2以b方式进入细胞质基质 答案 C
解析 图中方式a为自由扩散，方式b为协助扩散或主动运输。甘油、脂肪酸跨膜运输的方式是自由扩散，A错误；人成熟红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，B错误；主动运输、协助扩散都需要载体的协助，因此其最大转运速率与载体蛋白数量有关，C正确；线粒体产生的CO2以自由扩散的方式进入细胞质基质，D错误。
5．(2019·福建龙岩六校联考)下列关于物质跨膜运输的叙述，不正确的是( ) A．人体内红细胞、肾小管上皮细胞吸收葡萄糖的方式相同 B．叶肉细胞中的CO2进入叶绿体和排出细胞外的方式完全相同 C．将人体红细胞置于等渗溶液中，仍然有水分子进出细胞
D．海带细胞通过主动运输积累I等溶质，通常不会在海水中发生质壁分离 答案 A
解析 人体内红细胞以协助扩散方式吸收葡萄糖，肾小管上皮细胞以主动运输方式吸收葡萄糖，A错误；气体如CO2都是以自由扩散方式跨膜运输的，B正确；在生物膜两侧水分
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子是双向运动的，因此在等渗溶液中水分子进出细胞处于动态平衡，C正确；海带细胞通过主动运输积累I，所以其细胞液的浓度会比较高，而质壁分离要求细胞液的浓度低于细胞外液浓度，所以海带细胞在海水中不会发生质壁分离，D正确。
6．(2018·湖北八校二模)如图是物质进出细胞的两种运输方式示意图，以下有关说法错误的是( )
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A．吞噬细胞对病原体的摄取和处理与a过程有关 B．胰岛素通过a过程进入靶细胞发挥作用 C．浆细胞产生的抗体经b过程分泌到细胞外 D．经b过程出细胞的物质不一定都是大分子物质 答案 B
解析 图a、b分别表示胞吞和胞吐。吞噬细胞通过胞吞摄取和处理病原体，A正确；胰岛素不进入靶细胞，而是被靶细胞表面的特异性受体识别发挥作用，B错误；浆细胞产生的抗体是分泌蛋白，抗体通过胞吐分泌到细胞外，C正确；经胞吐分泌出细胞的物质并不都是大分子，小分子物质如神经递质也通过胞吐分泌到细胞外，D正确。
7．(2018·山东青岛二模)下列关于物质跨膜运输的叙述，正确的是( ) A．磷脂是构成细胞膜的重要成分，但与物质的跨膜运输无关 B．神经递质的释放过程需要消耗能量，但不需要载体蛋白 C．在质壁分离的过程中，植物细胞液的浓度逐渐降低 D．神经元细胞处于静息状态时不进行葡萄糖的跨膜运输 答案 B
解析 磷脂是构成细胞膜的重要成分，且细胞膜的结构决定其功能，因此磷脂与物质的跨膜方式有关，A错误；神经递质的释放方式为胞吐，消耗能量，不需要载体，B正确；在质壁分离的过程中，细胞液的浓度逐渐升高，C错误；在静息状态下，神经元细胞需进行呼吸作用，产生能量，所以仍需进行葡萄糖的跨膜运输，D错误。
8．(2019·吉林高三月考)下图为物质出入细胞的四种方式的示意图，请判断下列相关说法中正确的是( )
A．影响a、b方式的因素分别是浓度差和载体蛋白数量 B．向细胞中注入某种呼吸抑制剂，则c、d方式受影响最大 C．氨基酸和葡萄糖进入红细胞的方式相同，都是c方式 D．上述4种运输方式的实现均能体现细胞膜的流动性 答案 B
解析 b是协助扩散，影响b方式的因素是浓度差和载体蛋白数量，A错误；c是主动运输，d是胞吐，都需要消耗能量，所以向细胞中注入某种呼吸抑制剂，则c、d方式受影响最大，B正确；葡萄糖进入红细胞的方式是协助扩散，氨基酸进入红细胞的方式是主动运输，C错误；a、b、c体现了细胞膜的选择透过性，d体现了细胞膜的流动性，D错误。
9.(2016·江苏高考)右图为一种溶质分子跨膜运输的示意图。下列相关叙述错误的是( )
A．载体①逆浓度运输溶质分子 B．载体②具有ATP酶活性 C．载体①和②转运方式不同
D．载体②转运溶质分子的速率比自由扩散快 答案 B
解析 由图可知载体①逆浓度梯度运输溶质分子，A正确；载体②顺浓度梯度运输溶质分子，不消耗ATP，不具有ATP酶活性，B错误；载体①和②转运方式不同，前者是主动运输，后者是协助扩散，C正确；协助扩散有载体协助，自由扩散没有，前者快，D正确。
10．假定将甲乙两个同种植物的成熟细胞分别放入蔗糖溶液和甘油溶液中，两种溶液均比细胞液的浓度高，蔗糖分子不能透过膜，甘油分子可以较快地透过膜。在显微镜下连续观察，甲乙两细胞的变化是( )
A．甲乙两细胞发生质壁分离后，不再发生质壁分离复原 B．甲乙两细胞发生质壁分离，但随后乙细胞又发生质壁分离复原 C．甲乙两细胞发生质壁分离，但随后甲细胞又发生质壁分离复原 D．甲乙两细胞均发生质壁分离，随后又均发生质壁分离复原 答案 B
解析 由于蔗糖溶液和甘油溶液浓度均高于细胞液的浓度，所以甲乙两细胞均发生质壁分离。又由于蔗糖分子不能透过膜，甘油分子可以较快地透过膜，所以放入蔗糖溶液中的细胞不发生质壁分离复原现象，而放入甘油溶液中的细胞质壁分离后可自动复原，B正确。
11．如图所示为物质出入细胞的方式(其中a表示生物膜上的糖蛋白，①～③表示物质运输的三种方式)，下列有关叙述正确的是( )
A．①方式可表示肌细胞从组织液中吸收H B．①②③运输方式均能体现细胞膜的选择透过性
C．此图若表示神经元的细胞膜，则神经递质通过③方式排出细胞 D．糖醋蒜腌制过程中，蔗糖和醋进入细胞的过程与②和③有关 答案 B
解析 分析题图，根据物质跨膜运输过程中细胞膜内外的浓度差，是否需要载体蛋白，是否消耗能量，可判断①为自由扩散、②为协助扩散、③为主动运输。肌细胞从组织液中吸收H是主动运输，A错误；主动运输和被动运输均能体现细胞膜的选择透过性，B正确；神经递质通过胞吐方式排出细胞，C错误；糖醋蒜腌制过程中，细胞膜失去了选择透过性，蔗糖和醋是通过扩散的方式进入细胞的，D错误。
12．用相同的培养液培养水稻和番茄幼苗，一段时间后，测定培养液中各种离子的浓度，结果如图1所示。图2表示植物根细胞对离子的吸收速率与氧气浓度之间的关系。据图不能体现的信息是( )
＋
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A．由图2可知，植物根细胞吸收离子的方式为主动运输
B．由图1可知，水稻对SiO4需求量最大，番茄对SiO4需求量最小
4－
4－
C．图2中B点，离子吸收速率受载体数量的限制
D．图1水稻培养液里的Ca浓度高于初始浓度，说明水稻不吸收Ca 答案 D
解析 由图2可知，离子的吸收速率与氧气浓度有关，即需要消耗能量，为主动运输，A正确；由图1，一段时间后，水稻培养液中SiO4降低最多，可知水稻对SiO4需要量最大，番茄培养液中SiO4比初始浓度大，可知番茄对SiO4需求量最小，B正确；图2中B点，离子吸收速率不再增加，原因是载体的数量是有限的，C正确；图1中水稻培养液的Ca浓度高于初始浓度，说明水稻吸水的相对速率大于吸收Ca离子的相对速率，D错误。
二、非选择题
13．(2018·四川成都一诊)科学家研究发现，细胞膜的跨膜蛋白中，有一种与水的跨膜运输有关的水通道蛋白。回答下列问题：
(1)细胞膜上跨膜蛋白的合成类似于分泌蛋白，核糖体上合成的肽链，需要在____________________中加工和修饰后，再运输到细胞膜上。
(2)从细胞膜的结构分析，由于__________________________的原因，水分子自由扩散通过细胞膜时会受到一定的阻碍。现在研究确认，细胞膜上的水通道蛋白能帮助水分子从低渗溶液向高渗溶液方向跨膜运输，这种水分子跨膜运输的方式是________。
(3)哺乳动物红细胞在低渗溶液中能迅速吸水涨破，有人推测这可能与水通道蛋白有关。请设计实验，验证这个推测是正确的。(要求：写出实验思路、预期实验结果)
_____________________________________ _____________________________________ _____________________________________。 答案 (1)内质网和高尔基体
(2)磷脂双分子层内部具有疏水性 协助扩散
(3)将甲组红细胞膜中的蛋白质破坏，乙组红细胞不作处理，然后将两组细胞同时置于蒸馏水中，测定两组细胞吸水涨破所需的时间。若乙组吸水涨破所需时间短，说明推测正确
解析 (1)根据蛋白质的合成与分泌过程可知，核糖体合成的肽链需要先后经过内质网和高尔基体的加工才能成为成熟的蛋白质分泌到细胞外。
(2)磷脂双分子层构成细胞膜的基本骨架，其内部具有疏水性，所以水分子自由扩散通过细胞膜时会受到一定的阻碍。根据题意，水分子通过水通道蛋白的运输是从低渗溶液向高渗溶液方向运输的，因此该运输方式为协助扩散。
(3)根据题意，要验证哺乳动物红细胞在低渗溶液中能迅速吸水涨破，与水通道蛋白有关，则根据实验的单一变量原则和对照性原则，设计实验步骤为：将甲组红细胞膜中的蛋白质破坏，乙组红细胞不作处理，然后将两组细胞同时置于蒸馏水中，测定两组细胞吸水涨破所需的时间；若乙组吸水涨破所需时间短，说明推测正确。
14.现有A、B、C三瓶外观一样但没有标签的溶液，已知三种溶液是质量浓度为0.1 g/mL的蔗糖溶液、0.3 g/mL的蔗糖溶液和0.1 g/mL的葡萄糖溶液。某同学利用如图所示的装置设计了两组实验。(注：图中半透膜允许溶剂和葡萄糖分子通过，不允许蔗糖分子通过)
2＋
2＋
4－
4－4－
4－
2＋
2＋
实验Ⅰ：同时将等量的A液和B液分别放入U形管的左、右两侧，一段时间后，左侧的液面升高；
实验Ⅱ：将等量的B液和C液分别放入U形管的左、右两侧，一段时间后，液面发生了下列变化：右侧先升高后降低。
(1)本实验应用的原理是________，判断的依据是________________________________________________。
(2)根据实验现象得出结论：A液是________，B液是________。
(3)用紫色洋葱鳞片叶探究植物细胞吸水和失水方式的实验中，常选用________________溶液，观察指标主要有______________、______________及细胞大小。
(4)为了清晰地观察细胞质壁分离和复原现象，若用不含色素的洋葱内表皮作实验材料，可采用的方法是_____________________________________
_____________________________________。
(5)为探究洋葱表皮细胞的细胞液浓度，需要设计相关实验，请写出设计思路。 _____________________________________ _____________________________________。
答案 (1)渗透作用 图中装置具有半透膜，且膜两侧溶液具有浓度差 (2)0.3 g/mL的蔗糖溶液 0.1 g/mL的蔗糖溶液 (3)0.3 g/mL的蔗糖 中央液泡的大小 原生质层的位置 (4)在蔗糖溶液中加入红墨水或将视野调暗一些
(5)配制一系列浓度梯度的蔗糖溶液，并利用系列溶液分别重复上述实验，观察细胞质壁分离的状态，细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的蔗糖溶液浓度之间
解析 (1)图中实验装置具有半透膜，膜两侧溶液具有浓度差，能够发生渗透作用，即应用了渗透作用原理。
(2)实验Ⅰ中左侧液面升高，说明左侧液体的渗透压大于右侧液体的。由于半透膜允许溶剂和葡萄糖分子通过，不允许蔗糖分子通过，所以左侧液面不可能是0.1 g/mL的葡萄糖溶液(若左侧液体是0.1 g/mL的葡萄糖溶液，则左侧液面应该是先升高后降低)，A液只可能是0.3 g/mL的蔗糖溶液，B液只可能是0.1 g/mL的蔗糖溶液。
(3)0.3 g/mL的蔗糖溶液是观察植物细胞质壁分离现象常选用的溶液，通过观察中央液泡的大小、颜色深浅和原生质层的位置等可以判断是否发生质壁分离。
(4)若用不含色素的洋葱内表皮作实验材料，为了看清楚原生质层的位置，可以在外界
溶液中加入色素或者将视野调暗一些。
(5)探究洋葱表皮细胞的细胞液浓度时，应当将外界溶液(蔗糖溶液)的浓度作为自变量，质壁分离的状态作为因变量。
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