2.如图是洋葱根尖表皮细胞的细胞膜在不同含氧情况下从硝酸钾溶液中吸收K⁺和NO^-₃的曲线图。影响A、B两点和B、C两点吸收量不同的因素分别是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (　　 )　

①载体数量　 ②能量　 ③离子浓度　 ④酶的活性　

A.①②　　　　　　　　　　　 B.②①　　　　　　　　　 C.③①　　　　　　　　 D.②④　

答案　 B　

解析　 根据曲线可知，A、B两点是处在曲线上升段上，还没有达到最大，此时限制因素是能量供给(即氧浓度)，B、C两点的氧浓度(即ATP供给量)相同，此时对两种不同离子吸收量不同的原因是由于不同离子的载体数量不同。

1.番茄种子萌发露出两片子叶后，生长出第一片新叶，这时子叶仍具有生理功能。对一批长出第一片新叶的番茄幼苗进行不同处理，然后放在仅缺N元素的营养液中进行培养，并对叶片进行观察，最先表现出缺N症状的幼苗是　　

(　　 )

A.剪去根尖的幼苗　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 B.剪去一片子叶的幼苗　

C.剪去两片子叶的幼苗　　　　　　　　　　　　　　　　　　 D.完整幼苗　

答案　 C　

解析　 根据题意，番茄种子萌发露出两片子叶后，生长出第一片新叶，这时子叶仍具有生理功能，子叶的功能是为种子的萌发提供营养，其中含有N元素。所以两片子叶都剪去的幼苗最先表现出缺N的症状。

4.(2006年全国)下列有关小麦根系吸收矿质元素的叙述，正确的是　　　　　　　　　　　　　　　　 (　　 )

A.根吸收矿质元素所需的ATP直接来源于光合作用　

B.根吸收矿质元素所需的ATP直接来源于呼吸作用　

C.根尖表皮细胞对各种矿质元素的吸收量相等　

D.各种矿质元素进入根尖表皮细胞需要同一种载体的协助

答案　 B　

解析　 小麦根细胞中无叶绿体，不能进行光合作用，所以根吸收矿质元素所需的ATP直接来源于呼吸作用。由于主动运输中的载体具有专一性，故根尖表皮细胞对矿质元素的吸收具有选择性，不同矿质元素的吸收需要不同的载体。

与矿质元素代谢有关的实验内容及思路集锦

(2008年黄冈模拟)某生物科技小组为了证明镁和钾都是植物生活所必需的矿质元素，他们设计了如下实验：　

(1)配制溶液：　

①配制完全营养液甲。　

②配制无镁、钾的营养液乙。　

(2)培养植株：将长势相似、数量相同的两组玉米幼苗分别种植到两个盛有沙土的容器内，分别浇灌甲和乙营养液。

(3)观察记录：定期观察记录幼苗生长状况。　

(4)结果与结论：　

①一段时间后，发现浇甲营养液的玉米幼苗生长旺盛，浇乙营养液的玉米幼苗弱小瘦黄。　

②镁、钾元素是植物生活必需的矿质元素。　

问题修正：　

①该科技小组的实验方案不够完善、严谨。请指出纰漏：　

②请依据纰漏加以完善：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。　

进行实验设计过程要充分运用单一变量原则，这是关键。　

答案　 ①错误一：乙液配制有误；错误二：沙土栽培错误；错误三：缺少对症状植株恢复的步骤　 ②a.应分别配制缺镁和缺钾的营养液；b.应将植株进行无土栽培；c.在症状植株的营养液中添加相应缺乏元素，观察症状是否消除

解析　 证明某元素为植物必需矿质元素的实验设计中，应注意四点：①设置实验应严格遵循单一变量原则，即证明镁是植物必需元素时，应设置2组，完全培养液和缺镁培养液。?②在配?制培养液时，应控制所用材料不能影响培养液的成分，本题中用沙土培养就有可能使容器中出现镁或钾。③选取的植物应在各方面相同，实验结果才更准确。④在缺素培养液中培养的一组实验，出现缺素症状后应再添加所缺元素，看能不能恢复正常，实验设计才更严密。　

变式训练　

(2008年南京质检)某校研究性学习小组在设计验证Ni是必需矿质元素的实验时，设计了下列四组实验，你认为其中最恰当的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (　　 )

答案　 C

3.(2007年江苏生物，27)植物必需的矿质元素主要是由根系从土壤中吸收而来。影响根系吸收矿质元素的外界条件包括(多选)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (　　 )　

A.土壤通气状况　　　　　　　 B.土壤温度　　　　　 C.土壤含水量　　　　　　　　　 D.土壤微生物

答案　 ABCD　

解析　 根系对矿质元素的吸收受外界环境因素的影响，主要与以下因素有关：①土壤温度：在一定的温度范围内，随着温度的升高，有利于矿质元素的吸收。温度过高或过低都不利：温度过高，使酶钝化，影响根系代谢活动，从而影响主动运输的能量供应，减少矿质离子吸收；温度过低，代谢减弱，主动吸收慢，细胞质黏性增大，离子进入困难。②土壤通气状况：土壤通气不良，会抑制有氧呼吸作用，导致产能减少，从而影响矿质元素的吸收。③土壤溶液浓度：当土壤溶液浓度较低时，根系吸收矿质元素的速率随土壤溶液浓度的增加而增加。但是，土壤溶液浓度增加到一定程度以后浓度再增加，根系对离子的吸收速率不再增加，甚至失水。④土壤pH及土壤微生物的活动：如在酸性条件下，根瘤菌会死亡，固氮菌失去固氮能力；在碱性条件下反硝化细菌增多，减少氮素营养的吸收。⑤离子间的相互作用：一种离子的存在会影响另一种离子的有效性，表现出协同和抑制两方面的作用。

2.(2007年天津，6)某植株成叶正常，部分幼叶出现病态，用Ca(NO₃)₂根部施肥后幼叶恢复正常。下面是施肥后根尖成熟区细胞吸收Ca²⁺、NO^-₃和H₂O的示意图，正确的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (　　 )　

答案　 C　

解析　 成叶正常，幼叶病态，缺乏不可移动元素。刚施肥后，土壤溶液浓度升高，植物吸水减少，随着Ca²⁺的吸收，吸水会逐渐增多，幼叶部分也会恢复正常。

1.(2008年全国理综Ⅱ，1)为了确定某种矿质元素是否是植物的必需元素，应采用的方法是　　　　 (　　 )　

A.检测正常叶片中该矿质元素的含量　

B.分析根系对该矿质元素的吸收过程　

C.分析环境条件对该矿质元素吸收的影响　

D.观察含全部营养的培养液中去掉该矿质元素前、后植株的生长发育状况

答案　 D　

解析　 判断某元素是否是植物的必需矿质元素，其证明思路就是在人工配制的营养液中，除去或加入某一种矿质元素，然后观察植物在不同营养液中生长发育的状况，根据前后的生长发育状况作出判定。

6. (2008年石家庄模拟)对植物嫩叶所必需的矿质元素Fe和Mg的来源叙述中，正确的是　　　　　 (　　 )　

A.Fe和Mg既来源于土壤又来源于老叶　

B.Fe和Mg来源于土壤，Mg又可来源于老叶　

C.Fe和Mg只来源于土壤，不能来源于老叶　

D.Fe和Mg来源于老叶，Mg又可来源于土壤

答案　 B　

解析　 N、P、K、Mg等在植物体内以离子或不稳定化合物形式存在，属于可重复利用的矿质元素，一旦缺乏，老叶将贡献出来给新叶利用，因此缺乏症首先表现在老叶上，而Fe、Ca在植物体内形成难溶解的稳定化合物，只利用一次，当缺乏后，嫩叶先表现出症状。

矿质元素的应用

[例1]把菜豆幼苗放在含³²P的培养液中培养，一小时后测定表明，幼苗各部分都含³²P。然后将该幼苗转移到不含³²P的培养液中，数天后³²P　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (　　 )　

A.不在新的茎叶中　　　　　　　　　　　　　　　　　　 B.主要在新的茎叶中　

C.主要在老的茎叶中　　　　　　　　　　　　　　　　　 D.主要在老的根中

答案　 B　

解析　 各种矿质元素吸收进入植物体以后，随着水分运输到植物体的各部分，往往以不同的方式被利用。其中N、P、K、Mg等在植物体内以离子或形成不稳定化合物的形式存在，是可再利用的元素。植物体一旦缺乏，可以由老的器官、组织向新生的、幼嫩的部位转移被再利用。Ca、Fe等元素在植物体内形成了稳定的、难溶解的化合物，不能被再度利用。

变式训练　

(2008年襄樊调研)番茄种子萌发后，置于完全培养液中进行培养，并对叶片进行观察，发现叶片甲中的K、P等矿质元素不断被运到叶片乙中。下列关于叶片甲和乙的叙述正确的是　　　　　　　　　　　　　 (　　 )　

A.甲矿质元素储备多，可将多余部分供给乙　　　　　　 B.甲的细胞分解作用大于合成作用　

C.乙的细胞比甲更趋于衰老　　　　　　　　　　　　　 D.叶片乙的生长速度小于叶片甲的生长速度

答案　 B　

解析　 K、P是可重复利用的矿质元素，它们由叶片甲向叶片乙中转移，说明叶片甲逐渐衰老，其分解作用大于合成作用。

[例2]水和无机盐是由植物木质部的导管输送的。用³²P标记的矿质营养液培养某植物幼苗一段时间后，在根细胞中检测³²P的累积量和运输量，结果如下图。　

(1)根细胞吸收矿质离子的主要方式是　　　　　　　　　　　　 。　

(2)在与a、b、c、d四点相对应的细胞中：　

①³²P累积量最高的是　　　　　　　　　　 点处的细胞，这是因为根尖在该部位没有　　　　　　 结构。　

②吸收量大小依次为　　　　　　　　　　　　　　　 。　

③c点处的细胞主要靠　　　　　　　　 作用吸收水分。该处细胞的形态是下图中　　　　　 。　

④最适合观察细胞有丝分裂的是　　　　　　　　　　　 点处的细胞。　

(3)制约该植物吸收矿质离子的直接因素有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (　　 )　

①植物的呼吸作用　 ②植物的光合作用　③细胞膜上的多糖　 ④细胞膜上蛋白质　

A.①②　　　　　　　　　　　　 B.②③　　　　　　　　　　 C.③④　　　　　　　 D.①④　

(4)由磷构成的细胞化合物有　　　　　　 　　　　　　　(写出两种)。　

答案　 (1)主动运输　 (2)①a　 导管　 ②c＞d＞a＞b　③渗透　 D　 ④b　 (3)D　 (4)核酸、ATP　

解析　 根的前端叫根尖，根尖可依次分为根冠、分生区、伸长区和根毛区。根冠由薄壁细胞组成，像个帽子套在根的顶端，可保护幼根在伸入土壤时不致被坚硬的土粒所伤害。分生区全长约1~2毫米，大部分被包围在根冠内，是产生新细胞的主要地方。伸长区长度约几毫米，靠近分生区的细胞有分裂能力，距分生区越远的细胞，分裂活动越弱，细胞开始伸长、生长和分化。根毛区在伸长区以上，这一区的细胞不再伸长，已经分化成各种成熟组织，因此根毛区也叫成熟区。这一区的特点是表皮细胞的外壁向外突出形成根毛，根毛区的名称由此而来。由于根毛的大量形成，大大增加了根的吸收面积，植物吸收水分主要是靠根毛区来完成的。根细胞对矿质元素的吸收与其呼吸作用密切相关，尤其是有氧呼吸，因为呼吸作用为根细胞进行离子交换吸附提供了可供交换的离子，即碳酸氢根离子和氢离子；同时根细胞呼吸作用过程中合成的ATP又为吸附在根细胞表面的矿质离子进入根细胞的主动运输过程提供了能量。

5.(2009年太原模拟)如图是某高等植物中矿质元素在绿叶的不同生长发育阶段的含量示意图。依图得出的结论中不正确的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (　　 )

A. Ca、Fe、S是植物体中只能利用一次的元素　

B.N、P、Mg是植物体中可以再次利用的元素　

C.N、P、Mg是大量元素，Ca、Fe是微量元素　

D.叶片对N、P、Mg比对Ca、Fe、S的需求量大

答案　 C　

解析　 从图中可以看出，Ca、Fe、S的含量在成叶和老叶中含量不变，可推知它们是不可重复利用的矿质元素；而N、P、Mg在老叶中含量下降，可知它们是可重复利用的矿质元素；图中N、P、Mg的含量均高于Ca、Fe、S，因此可推知叶片对N、P、Mg的需求量大于Ca、Fe、S；而依图不能判断大量元素和微量元素。

4.将等量的、微量的NH⁺₄、PO^3-₄、K⁺、Ca²⁺共同置于100 mL蒸馏水中，再放入一些新鲜的水稻根尖，一段时间后，测定溶液中上述四种离子和水的含量变化(见下表)。实验结果可以说明　　　　　　　　　　　　 (　　 )　

①根对水的吸收和对矿质离子的吸收是两个相对独立的过程　 ②根对矿质离子的吸收不是等比例进行的 ③根细胞吸收矿质离子的方式是主动运输 ④根吸收矿质离子的过程不受温度的影响　

A.只有①②　　　　　　　　　　　 B.只有①③　　　　　　 　C.只有①②③　　　　　 D.都正确　

答案　 A

3.(2008年大连模拟)用完全营养液在两个相同的容器内分别培养水稻和番茄苗，假设两植物的吸水速率相同，一段时间后，测定营养液中各种离子与试验开始时各种离子浓度之比，结果如图所示：　

该试验结果不能说明　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

(　　 )　

A.植物根对水分的吸收和对矿质元素的吸收是两个相对独立的过程　

B.植物对离子的吸收有选择性　

C.植物对离子的吸收与溶液中离子的浓度有关　

D.水稻吸收Si的载体多

答案　 C　

解析　 根据题中信息“两植物吸水速率相等”和柱状图可知，植物吸收矿质元素引起营养液中离子浓度发生了变化，说明吸收水分和吸收矿质离子是两个相对独立的过程；由柱状图可知，同一植物对不同矿质元素的吸收速率不同，说明植物对离子的吸收具有选择性；而离子吸收多少，与其根细胞膜上离子载体的数目有关，水稻对Si的吸收明显多，说明水稻根细胞膜上吸收Si的载体多；植物对离子的吸收是主动运输过程，与溶液中离子浓度没有直接关系。