Question

【題目】某科研團隊用含有各種必需元素的溶液培養(yǎng)大麥幼苗。實驗分兩組，甲組在適宜光照下，乙組在黑暗中，48小時后檢測水分的消耗量和幾種離子的濃度變化。表中各離子的數(shù)據(jù)為實驗結束時，溶液中離子的濃度占實驗開始時濃度的百分比。請回答：

實驗條件	水分的消耗量（mL）	Ca2+（%）	K+（%）	Mg2+（%）
甲組	1070	128	27	184
乙組	425	103	35	115

（1）甲組幼苗細胞中能夠消耗水并伴隨著[H]和ATP產(chǎn)生的場所有____________。

（2）從吸收離子的比例上看，大麥幼苗吸收各種離子的速率是不同的，造成這種結果的原因主要與細胞膜上運輸相關離子的____________有關，鎂離子和鈣離子的濃度實驗結束時比實驗開始時濃度還高，原因是__________________________________________________________________。物質的跨膜運輸都與細胞膜的________這一結構特性有關。

（3）植物體中有些無機鹽離子可重復利用，有的不能重復利用，可重復利用的無機鹽離子缺乏時，老葉先表現(xiàn)出缺乏癥，不可重復利用的無機鹽離子缺乏時，幼葉先表現(xiàn)出缺乏癥。

請用溶液培養(yǎng)法設計實驗，驗證玉米中的鎂是可重復利用的元素。寫出實驗思路并預期結果。

實驗思路：_____________________________________.

預期結果:__________________________________________________________________________.

Answer 1

【答案】類囊體薄膜和線粒體基質(線粒體和葉綠體） 載體數(shù)量 幼苗根吸水相對速率大于吸收鎂離子和鈣離子的相對速率 一定的流動性 將長勢相同的玉米幼苗分為兩組，一組栽培在完全培養(yǎng)液中，另一組栽培在缺鎂的完全培養(yǎng)液中，適宜且相同條件培養(yǎng)一段時間后，觀察兩組玉米幼苗老葉和幼葉的顏色變化情況 在完全培養(yǎng)液中生長的玉米幼苗老葉、幼葉均不變黃；在缺鎂的完全培養(yǎng)液中生長的玉米幼苗老葉比幼葉先變黃

【解析】

根據(jù)題意，甲組在適宜光照下培養(yǎng)，乙組在黑暗中培養(yǎng)，根據(jù)表中數(shù)據(jù)顯示，大麥幼苗吸收各種離子的速率是不同的，原因與細胞膜上的載體蛋白的數(shù)量有關；甲組和乙組中K+的濃度占實驗開始時濃度的百分比最低，說明在甲乙兩組中幼苗吸收K+離子的速率最大；甲組在光照下可通過呼吸作用和光合作用產(chǎn)生[H]和ATP，場所在細胞質基質、線粒體、葉綠體類囊體膜，但其中能消耗水的部位只有類囊體薄膜和線粒體基質；乙組在黑暗條件下培養(yǎng)，只能進行呼吸作用，因此會消耗有機物，干重會下降，但由于吸收了水和無機鹽，鮮重會增加；葉綠素的臺成需要Mg2+，缺Mg2+會導致葉綠素的合成受阻，影響幼苗的光合作用據(jù)此分析。

（1）甲組幼苗細胞中能夠消耗水并伴隨著[H]和ATP產(chǎn)生的反應是光合作用的光反應，以及有氧呼吸的第二階段，其場所分別是類囊體薄膜和線粒體基質。

（2）溶液中K+的濃度占實驗開始時濃度的百分比最低，因此幼苗對K+離子的吸收速率最大，細胞對不同離子的吸收速率不同與細胞膜上的載體蛋白的數(shù)量有關，鎂離子和鈣離子的濃度實驗結束時比實驗開始時濃度還高，原因是幼苗根吸水相對速率大于吸收鎂離子和鈣離子的相對速率。細胞膜具有一定的流動性是其結構特性，與物質的跨膜運輸有關。

（3）植物體中有些無機鹽離子可重復利用，有的不能重復利用，可重復利用的無機鹽離子缺乏時，老葉先表現(xiàn)出缺乏癥，不可重復利用的無機鹽離子缺乏時，幼葉先表現(xiàn)出缺乏癥。實驗思路：將長勢相同的玉米幼苗分為兩組，一組栽培在完全培養(yǎng)液中，另一組栽培在缺鎂的完全培養(yǎng)液中，適宜且相同條件培養(yǎng)一段時間后，觀察兩組玉米幼苗老葉和幼葉的顏色變化情況；預期結果：在完全培養(yǎng)液中生長的玉米幼苗老葉、幼葉均不變黃；在缺鎂的完全培養(yǎng)液中生長的玉米幼苗老葉比幼葉先變黃。