Question

【題目】某科研團(tuán)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(jié)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(xì)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(jié)果的原因主要與細(xì)胞膜上運輸相關(guān)離子的____________有關(guān)，鎂離子和鈣離子的濃度實驗結(jié)束時比實驗開始時濃度還高，原因是__________________________________________________________________。物質(zhì)的跨膜運輸都與細(xì)胞膜的________這一結(jié)構(gòu)特性有關(guān)。

（3）植物體中有些無機(jī)鹽離子可重復(fù)利用，有的不能重復(fù)利用，可重復(fù)利用的無機(jī)鹽離子缺乏時，老葉先表現(xiàn)出缺乏癥，不可重復(fù)利用的無機(jī)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(shè)計實驗，驗證玉米中的鎂是可重復(fù)利用的元素。寫出實驗思路并預(yù)期結(jié)果。

實驗思路：_____________________________________.

預(yù)期結(jié)果:__________________________________________________________________________.

Answer 1

【答案】類囊體薄膜和線粒體基質(zhì)(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(xì)胞膜上的載體蛋白的數(shù)量有關(guān)；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(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、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(zhì)；乙組在黑暗條件下培養(yǎng)，只能進(jìn)行呼吸作用，因此會消耗有機(jī)物，干重會下降，但由于吸收了水和無機(jī)鹽，鮮重會增加；葉綠素的臺成需要Mg2+，缺Mg2+會導(dǎo)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(xì)胞中能夠消耗水并伴隨著[H]和ATP產(chǎn)生的反應(yīng)是光合作用的光反應(yīng)，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(zhì)。

（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(xì)胞對不同離子的吸收速率不同與細(xì)胞膜上的載體蛋白的數(shù)量有關(guān)，鎂離子和鈣離子的濃度實驗結(jié)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(xì)胞膜具有一定的流動性是其結(jié)構(gòu)特性，與物質(zhì)的跨膜運輸有關(guān)。

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