Question

【题目】某科研团队用含有各种必需元素的溶液培养大麦幼苗。实验分两组，甲组在适宜光照下，乙组在黑暗中，48小时后检测水分的消耗量和几种离子的浓度变化。表中各离子的数据为实验结束时，溶液中离子的浓度占实验开始时浓度的百分比。请回答：

实验条件	水分的消耗量（mL）	Ca2+（%）	K+（%）	Mg2+（%）
甲组	1070	128	27	184
乙组	425	103	35	115

（1）甲组幼苗细胞中能够消耗水并伴随着[H]和ATP产生的场所有____________。

（2）从吸收离子的比例上看，大麦幼苗吸收各种离子的速率是不同的，造成这种结果的原因主要与细胞膜上运输相关离子的____________有关，镁离子和钙离子的浓度实验结束时比实验开始时浓度还高，原因是__________________________________________________________________。物质的跨膜运输都与细胞膜的________这一结构特性有关。

（3）植物体中有些无机盐离子可重复利用，有的不能重复利用，可重复利用的无机盐离子缺乏时，老叶先表现出缺乏症，不可重复利用的无机盐离子缺乏时，幼叶先表现出缺乏症。

请用溶液培养法设计实验，验证玉米中的镁是可重复利用的元素。写出实验思路并预期结果。

实验思路：_____________________________________.

预期结果:__________________________________________________________________________.

Answer 1

【答案】类囊体薄膜和线粒体基质(线粒体和叶绿体） 载体数量 幼苗根吸水相对速率大于吸收镁离子和钙离子的相对速率 一定的流动性 将长势相同的玉米幼苗分为两组，一组栽培在完全培养液中，另一组栽培在缺镁的完全培养液中，适宜且相同条件培养一段时间后，观察两组玉米幼苗老叶和幼叶的颜色变化情况 在完全培养液中生长的玉米幼苗老叶、幼叶均不变黄；在缺镁的完全培养液中生长的玉米幼苗老叶比幼叶先变黄

【解析】

根据题意，甲组在适宜光照下培养，乙组在黑暗中培养，根据表中数据显示，大麦幼苗吸收各种离子的速率是不同的，原因与细胞膜上的载体蛋白的数量有关；甲组和乙组中K+的浓度占实验开始时浓度的百分比最低，说明在甲乙两组中幼苗吸收K+离子的速率最大；甲组在光照下可通过呼吸作用和光合作用产生[H]和ATP，场所在细胞质基质、线粒体、叶绿体类囊体膜，但其中能消耗水的部位只有类囊体薄膜和线粒体基质；乙组在黑暗条件下培养，只能进行呼吸作用，因此会消耗有机物，干重会下降，但由于吸收了水和无机盐，鲜重会增加；叶绿素的台成需要Mg2+，缺Mg2+会导致叶绿素的合成受阻，影响幼苗的光合作用据此分析。

（1）甲组幼苗细胞中能够消耗水并伴随着[H]和ATP产生的反应是光合作用的光反应，以及有氧呼吸的第二阶段，其场所分别是类囊体薄膜和线粒体基质。

（2）溶液中K+的浓度占实验开始时浓度的百分比最低，因此幼苗对K+离子的吸收速率最大，细胞对不同离子的吸收速率不同与细胞膜上的载体蛋白的数量有关，镁离子和钙离子的浓度实验结束时比实验开始时浓度还高，原因是幼苗根吸水相对速率大于吸收镁离子和钙离子的相对速率。细胞膜具有一定的流动性是其结构特性，与物质的跨膜运输有关。

（3）植物体中有些无机盐离子可重复利用，有的不能重复利用，可重复利用的无机盐离子缺乏时，老叶先表现出缺乏症，不可重复利用的无机盐离子缺乏时，幼叶先表现出缺乏症。实验思路：将长势相同的玉米幼苗分为两组，一组栽培在完全培养液中，另一组栽培在缺镁的完全培养液中，适宜且相同条件培养一段时间后，观察两组玉米幼苗老叶和幼叶的颜色变化情况；预期结果：在完全培养液中生长的玉米幼苗老叶、幼叶均不变黄；在缺镁的完全培养液中生长的玉米幼苗老叶比幼叶先变黄。