Question

下图中甲图表示用完全培养液在相同的容器中分别培养水稻和番茄幼苗，一段时间后，测定培养液中各种离子占实验开始时的比值；图乙表示水稻根细胞吸收离子与氧分压的关系。回答下列问题：

（1）用于培养水稻和番茄幼苗的装置不仅容器相同，还要求_________、__________等也是相同的，这是该实验的_____________变量。

（2）不同植物在相同的环境中吸收的离子不同，从根本上分析是细胞核内_________决定的。

（3）图乙中当氧分压为0时，水稻对离子的吸收不为0，因为水稻可通过_________（生理过程）获得少量能量，若水稻长时间处于此状态下，则会发生烂根现象，这与该过程产生的__________有关，该物质跨膜运输方式是_________。

（4）试分析图甲中某些离子浓度高于开始时培养液浓度的原因：__________________。

（5）若对离体的某细胞施用某种毒素，结果Ca²⁺的吸收显著减少，而K⁺、葡萄糖、氨基酸等物质的吸收不受影响，可能的原因是________________________。若用呼吸作用抑制剂处理该种细胞，则Ca²⁺、K⁺、葡萄糖、氨基酸等物质的吸收均受到明显影响，其原因是______________________________________。

Answer

完全培养液的量、培养环境中的温度 湿度 无关 遗传物质（基因） 无氧呼吸 酒精 自由扩散 植物吸收离子的相对速率低于吸收水的相对速率 该毒素抑制了Ca2+载体蛋白的活性 这些物质的运输方式都是主动运输，需要消耗能量

【解析】

分析题图：
甲图表示用完全培养液在相同的容器中分别培养水稻和番茄幼苗，一段时间后，测定培养液中各种离子占实验开始时的比值的柱状图，分析可知不同植物对同种离子的需要量及同一植物对不同离子的需要量不同，因此植物对矿质元素是一种选择性吸收，而对水是无选择性吸收，植物体对水分和矿质元素的吸收是两种不同的跨膜运输方式；水稻吸收的SiO44+多，对Ca2+、Mg2+吸收量少，而番茄吸收的Ca2+和Mg2+较多，对SiO44+吸收量少，这体现了植物对无机盐离子的吸收具有选择性，其原因在于不同植物根尖细胞膜上载体的种类和数量是不同的。

乙图表示水稻根细胞吸收离子与氧分压的关系，矿质元素进入细胞的方式是主动运输，需要载体协助和消耗能量，随着氧分压的增加，呼吸作用增强，ATP产生增多，根细胞对矿质元素吸收速率也随之增加，当氧分压到达一定浓度范围内，因有氧呼吸速率已经达到最大值，再增加氧的分压，也不会使呼吸继续加快，因而根对矿质元素的吸收速率也不会再增加，这里限制矿质元素吸收速率的主要原因是载体的数目的限制。

（1）甲图表示用完全培养液在相同的容器中分别培养水稻和番茄幼苗，一段时间后，测定培养液中各种离子占实验开始时的比值的柱状图，该实验的自变量是植物幼苗的种类（水稻和番茄幼苗），其培养幼苗的装置容器、完全培养液的量、培养环境中的温度（湿度）等是无关变量，无关变量应保持相同且适宜。
（2）不同植物在相同的环境中吸收的离子不同，直接原因是它们各自细胞膜上载体的种类和数量的不同，从根本上分析是细胞核内遗传物质（基因）决定的。
（3）植物细胞吸收矿质离子的方式是主动运输，需要能量和载体蛋白，其中能量来自细胞呼吸作用，图乙中当氧分压为0时，由于水稻可通过无氧呼吸获得少量能量，因而水稻对离子的吸收不为0。若水稻长时间处于此状态下，由于水稻细胞进行无氧呼吸产生酒精而导致烂根现象，酒精分子属于有机小分子物质，其跨膜运输的方式是自由扩散。
（4）图甲中植物吸收某些离子的相对速率低于吸收水的相对速率，会导致培养后某些离子浓度高于开始时培养液浓度。
（5）细胞吸收Ca2+、K+、葡萄糖、氨基酸等物质的方式是主动运输，需要消耗能量和相应载体蛋白的协助，若对离体的某细胞施用某种毒素，结果Ca2+的吸收显著减少，而K+、葡萄糖、氨基酸等物质的吸收不受影响，可能的原因是该毒素抑制了Ca2+载体蛋白的活性；若用呼吸作用抑制剂处理该种细胞，则由于能量的减少导致Ca2+、K+、葡萄糖、氨基酸等物质的吸收均受到明显影响。