2025年下學期高一生物電荷守恒思維應用測評試題一、選擇題（每題3分，共30分）細胞膜上的鈉鉀泵每消耗1分子ATP，可將3個Na?泵出細胞外，同時將2個K?泵入細胞內(nèi)。該過程直接體現(xiàn)的電荷守恒關(guān)系是（）A.細胞膜內(nèi)外Na?濃度差維持電荷平衡B.泵出與泵入的離子所帶電荷總量相等C.消耗的ATP能量與離子跨膜的電荷變化匹配D.細胞內(nèi)K?增多抵消了細胞外Na?的正電荷神經(jīng)纖維靜息電位時，細胞膜內(nèi)外的電荷分布特點是（）A.內(nèi)正外負，由Na?內(nèi)流維持B.內(nèi)負外正，由K?外流維持C.電荷總量為零，符合電中性原則D.膜兩側(cè)電荷密度相等，無電位差光合作用光反應階段，類囊體薄膜上的電子傳遞鏈將水光解產(chǎn)生的電子傳遞給NADP?，同時伴隨H?跨膜運輸。該過程中電荷守恒的表現(xiàn)是（）A.電子傳遞前后類囊體膜內(nèi)外電荷總量不變B.H?內(nèi)流與電子傳遞的電荷數(shù)相等C.NADP?接受電子后帶負電荷，與H?結(jié)合形成電中性的NADPHD.水光解產(chǎn)生的O?帶走負電荷，需H?外流平衡電荷氨基酸脫水縮合形成肽鏈時，羧基（-COOH）失去羥基（-OH），氨基（-NH?）失去氫原子（-H）。若不考慮R基，一個由10個氨基酸組成的肽鏈所帶電荷情況是（）A.帶1個正電荷（末端氨基）和1個負電荷（末端羧基），整體電中性B.帶10個正電荷（氨基）和10個負電荷（羧基），整體電中性C.因脫水縮合失去電荷，整體不帶電D.電荷總量由R基決定，與肽鏈長度無關(guān)人體血液pH值維持在7.35-7.45之間，主要依賴HCO??/H?CO?緩沖對。當血漿中酸性物質(zhì)增多時，發(fā)生反應：H?+HCO??→H?CO?→CO?+H?O。該過程中電荷守恒的體現(xiàn)是（）A.H?與HCO??結(jié)合后電荷總量減少B.H?CO?分解產(chǎn)生的CO?不帶電荷，維持溶液電中性C.緩沖對中陰陽離子的電荷數(shù)始終相等D.多余H?被HCO??中和，溶液中正負電荷總量不變主動運輸過程中，載體蛋白通過改變構(gòu)象實現(xiàn)物質(zhì)跨膜運輸。若某載體蛋白同時運輸A?（正電荷）和B?（負電荷），且運輸方向相反，則該過程（）A.需消耗能量，因破壞了膜兩側(cè)的電荷平衡B.不消耗能量，因A?和B?的電荷總量為零C.屬于協(xié)同運輸，電荷守恒是其動力來源D.體現(xiàn)了電荷守恒與能量守恒的協(xié)同作用DNA分子雙鏈中，堿基通過氫鍵連接：A與T配對（2個氫鍵），G與C配對（3個氫鍵）。若一條鏈的堿基序列為5'-ATGC-3'，則另一條鏈的堿基序列及電荷分布是（）A.3'-TACG-5'，兩條鏈的磷酸基團所帶負電荷總量相等B.3'-TACG-5'，A與T的正電荷數(shù)等于G與C的負電荷數(shù)C.5'-TACG-3'，堿基對之間的電荷相互抵消D.5'-TACG-3'，兩條鏈的電荷方向相反，整體電中性細胞呼吸第三階段，線粒體內(nèi)膜上的[H]與O?結(jié)合生成水，同時伴隨ATP合成。該過程中電荷守恒的關(guān)鍵是（）A.[H]（實質(zhì)為NADH和FADH?）攜帶的電子最終傳遞給O?，形成O2?，再與H?結(jié)合為H?OB.O?得到電子后帶負電荷，需線粒體基質(zhì)中的H?中和C.線粒體內(nèi)膜內(nèi)外的H?濃度差產(chǎn)生的電化學勢能包含電荷梯度D.ATP合成過程中，磷酸基團的負電荷數(shù)等于ADP和Pi的電荷總和植物根細胞通過交換吸附吸收土壤中的礦質(zhì)離子：根細胞呼吸產(chǎn)生CO?與H?O結(jié)合生成H?CO?，解離為H?和HCO??，再與土壤溶液中的K?、NO??等交換。若根細胞吸收1個K?，則需排出1個H?，其電荷守恒的依據(jù)是（）A.K?與H?所帶正電荷數(shù)相等B.交換前后根細胞內(nèi)外正負電荷總量不變C.HCO??與NO??的負電荷數(shù)互補D.呼吸作用產(chǎn)生的能量維持電荷平衡下列關(guān)于生物體內(nèi)電荷守恒的說法，錯誤的是（）A.細胞內(nèi)液和細胞外液的電解質(zhì)離子所帶正負電荷總量相等B.蛋白質(zhì)、核酸等大分子因帶電荷，需小分子離子中和以維持電中性C.離子跨膜運輸時，若只移動一種離子，會打破膜兩側(cè)的電荷平衡D.光合作用和呼吸作用中，電子傳遞鏈的電荷傳遞不消耗能量二、填空題（每空2分，共20分）神經(jīng)沖動在突觸處傳遞時，突觸前膜釋放神經(jīng)遞質(zhì)（如乙酰膽堿），與突觸后膜上的受體結(jié)合，導致Na?內(nèi)流，使突觸后膜電位變?yōu)開_____，該過程中Na?內(nèi)流的電荷數(shù)與突觸后膜產(chǎn)生的______電荷數(shù)相等。ATP水解為ADP和Pi時，高能磷酸鍵斷裂，釋放的磷酸基團（-PO?3?）帶______電荷，需與細胞內(nèi)的______（如Mg2?）結(jié)合以維持電荷平衡。紅細胞內(nèi)的血紅蛋白（Hb）可結(jié)合O?和H?，存在平衡：HbO?+H??HbH?+O?。當血液流經(jīng)組織細胞時，CO?進入血液使H?濃度升高，Hb與H?結(jié)合，釋放O?，該過程中Hb的電荷變化是______，體現(xiàn)了______與電荷守恒的關(guān)聯(lián)。植物細胞發(fā)生質(zhì)壁分離時，細胞液中的水分外流，導致細胞液中電解質(zhì)濃度升高，此時細胞液的電荷變化是______，因______離子的正負電荷總量始終相等。DNA復制時，DNA聚合酶催化脫氧核苷酸連接到子鏈上，每個脫氧核苷酸的磷酸基團帶______個負電荷，與模板鏈堿基互補配對時，通過______鍵維持電荷相互作用。三、簡答題（共30分）（10分）簡述細胞有氧呼吸過程中，線粒體基質(zhì)和線粒體內(nèi)膜上涉及的電荷守恒現(xiàn)象。（10分）分析細胞膜上載體蛋白運輸離子時，如何通過“同向運輸”或“反向運輸”維持電荷守恒，并舉例說明。（10分）解釋為什么植物根尖成熟區(qū)細胞吸收NO??時，需要與HCO??交換，而吸收NH??時，需要與H?交換，從電荷守恒角度分析其必然性。四、分析題（共20分）（10分）某實驗小組研究離體葉綠體的光反應，在類囊體薄膜懸液中加入電子受體DCIP（氧化態(tài)為藍色，還原態(tài)為無色），光照后DCIP由藍色變?yōu)闊o色，同時檢測到溶液中H?濃度升高。（1）寫出該過程中電子傳遞的路徑：。（2）分析H?濃度升高的原因及與電荷守恒的關(guān)系：。（10分）人體劇烈運動時，肌肉細胞無氧呼吸產(chǎn)生乳酸（C?H?O?），導致血液pH值暫時下降，但通過緩沖系統(tǒng)可恢復正常。（1）乳酸在血液中解離為H?和乳酸根離子（C?H?O??），寫出緩沖系統(tǒng)中HCO??中和H?的離子方程式：。（2）從電荷守恒角度，說明該反應如何維持血液pH穩(wěn)定：。五、計算題（共20分）（10分）已知一個大腸桿菌細胞內(nèi)含有1×10?個K?，細胞外K?濃度為5mmol/L，細胞內(nèi)液體積為1×10?1?L。若細胞外液體積遠大于細胞內(nèi)液，計算細胞吸收K?過程中，需同時排出多少個H?才能維持電荷守恒（假設(shè)細胞內(nèi)初始H?濃度忽略不計，K?和H?均帶1個正電荷）。（10分）某多肽鏈由5個氨基酸組成，其R基分別為：-CH?COOH（帶1個負電荷）、-CH?NH?（帶1個正電荷）、-H（不帶電）、-CH?（不帶電）、-CH?OH（不帶電）。計算該多肽鏈在pH=7的溶液中所帶凈電荷數(shù)，并寫出計算過程。六、實驗設(shè)計題（共20分）設(shè)計實驗驗證“主動運輸過程中，載體蛋白對離子的運輸遵循電荷守恒原則”。要求：（1）寫出實驗思路（5分）；（2）預期實驗結(jié)果（5分）；（3）分析實驗中如何控制無關(guān)變量（5分）；（4）說明實驗結(jié)果如何支持電荷守恒結(jié)論（5分）。七、論述題（共40分）（20分）論述電荷守恒在維持細胞生命活動中的重要性，從物質(zhì)運輸、能量轉(zhuǎn)換、信息傳遞三個方面舉例說明。（20分）以“光合作用與細胞呼吸的協(xié)同作用”為題，分析兩者在電子傳遞、H?運輸和ATP合成過程中的電荷守恒關(guān)聯(lián)，及其對植物生長的意義。（注：全卷共200分，考試時間120分鐘）試題設(shè)計說明：覆蓋知識點：細胞膜物質(zhì)運輸、神經(jīng)調(diào)節(jié)、光合作用、細胞呼吸、內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)、生物大分子結(jié)構(gòu)等。思維能力考查