Question

【題目】下圖中甲圖表示用完全培養液在相同的容器中分別培養水稻和番茄幼苗，一段時間后，測定培養液中各種離子占實驗開始時的比值；圖乙表示水稻根細胞吸收離子與氧分壓的關系。回答下列問題：

（1）用于培養水稻和番茄幼苗的裝置不僅容器相同，還要求_________、__________等也是相同的，這是該實驗的_____________變量。

（2）不同植物在相同的環境中吸收的離子不同，從根本上分析是細胞核內_________決定的。

（3）圖乙中當氧分壓為0時，水稻對離子的吸收不為0，因為水稻可通過_________（生理過程）獲得少量能量，若水稻長時間處于此狀態下，則會發生爛根現象，這與該過程產生的__________有關，該物質跨膜運輸方式是_________。

（4）試分析圖甲中某些離子濃度高于開始時培養液濃度的原因：__________________。

（5）若對離體的某細胞施用某種毒素，結果Ca2+的吸收顯著減少，而K+、葡萄糖、氨基酸等物質的吸收不受影響，可能的原因是________________________。若用呼吸作用抑制劑處理該種細胞，則Ca2+、K+、葡萄糖、氨基酸等物質的吸收均受到明顯影響，其原因是______________________________________。

Answer 1

【答案】完全培養液的量、培養環境中的溫度 濕度 無關 遺傳物質（基因） 無氧呼吸 酒精 自由擴散 植物吸收離子的相對速率低于吸收水的相對速率 該毒素抑制了Ca2+載體蛋白的活性 這些物質的運輸方式都是主動運輸，需要消耗能量

【解析】

分析題圖：
甲圖表示用完全培養液在相同的容器中分別培養水稻和番茄幼苗，一段時間后，測定培養液中各種離子占實驗開始時的比值的柱狀圖，分析可知不同植物對同種離子的需要量及同一植物對不同離子的需要量不同，因此植物對礦質元素是一種選擇性吸收，而對水是無選擇性吸收，植物體對水分和礦質元素的吸收是兩種不同的跨膜運輸方式；水稻吸收的SiO44+多，對Ca2+、Mg2+吸收量少，而番茄吸收的Ca2+和Mg2+較多，對SiO44+吸收量少，這體現了植物對無機鹽離子的吸收具有選擇性，其原因在于不同植物根尖細胞膜上載體的種類和數量是不同的。

乙圖表示水稻根細胞吸收離子與氧分壓的關系，礦質元素進入細胞的方式是主動運輸，需要載體協助和消耗能量，隨著氧分壓的增加，呼吸作用增強，ATP產生增多，根細胞對礦質元素吸收速率也隨之增加，當氧分壓到達一定濃度范圍內，因有氧呼吸速率已經達到最大值，再增加氧的分壓，也不會使呼吸繼續加快，因而根對礦質元素的吸收速率也不會再增加，這里限制礦質元素吸收速率的主要原因是載體的數目的限制。

（1）甲圖表示用完全培養液在相同的容器中分別培養水稻和番茄幼苗，一段時間后，測定培養液中各種離子占實驗開始時的比值的柱狀圖，該實驗的自變量是植物幼苗的種類（水稻和番茄幼苗），其培養幼苗的裝置容器、完全培養液的量、培養環境中的溫度（濕度）等是無關變量，無關變量應保持相同且適宜。
（2）不同植物在相同的環境中吸收的離子不同，直接原因是它們各自細胞膜上載體的種類和數量的不同，從根本上分析是細胞核內遺傳物質（基因）決定的。
（3）植物細胞吸收礦質離子的方式是主動運輸，需要能量和載體蛋白，其中能量來自細胞呼吸作用，圖乙中當氧分壓為0時，由于水稻可通過無氧呼吸獲得少量能量，因而水稻對離子的吸收不為0。若水稻長時間處于此狀態下，由于水稻細胞進行無氧呼吸產生酒精而導致爛根現象，酒精分子屬于有機小分子物質，其跨膜運輸的方式是自由擴散。
（4）圖甲中植物吸收某些離子的相對速率低于吸收水的相對速率，會導致培養后某些離子濃度高于開始時培養液濃度。
（5）細胞吸收Ca2+、K+、葡萄糖、氨基酸等物質的方式是主動運輸，需要消耗能量和相應載體蛋白的協助，若對離體的某細胞施用某種毒素，結果Ca2+的吸收顯著減少，而K+、葡萄糖、氨基酸等物質的吸收不受影響，可能的原因是該毒素抑制了Ca2+載體蛋白的活性；若用呼吸作用抑制劑處理該種細胞，則由于能量的減少導致Ca2+、K+、葡萄糖、氨基酸等物質的吸收均受到明顯影響。