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第二节 矿质代谢


第二节
例题解析
例 1 在 3 个部位研究了番茄导管汁液的离子浓度
(结果见图 2-1-6)。在叶脉和茎之中离子浓度的区别 部分归因于( ) A.番茄中水分的蒸发 B.本质部导管的毛细管的作用力 C.叶细胞吸收了离子 D.叶细胞吸收了水分

矿质代谢
的钠盐,NaR),设其浓度为 Ci。若把这样的细胞放农浓 度为 C0

的 NaCl 溶掖中,由于细胞内没有 Cl ,所以 Cl
- - -

由外界溶液扩散入细胞中,Na+同时也跟着进去,否则外 界溶液的电位就有差异。可是 R 不能跑到细胞外,因此 细胞内的 Na+也就被保留在细胞内。经过一段时间后,细 胞内外离子扩散速度相等,达到杜南平衡状态,即[Nai+] ×[Cli ]=[Na0+]×[Cl0 ]。值得注意的是:在解答有关杜
- -

南平衡的问题时必须是在细胞内电荷 ( 位 ) 先平衡的前提 下。再来求平衡时离子浓度。

解析: 矿质离子是随着水分的运输而依次在根、茎、
叶柄和叶脉的导管中流动的,最后送到叶肉细胞,作为合 成各种新物质的原料,因此,叶脉中的矿质离子浓度明显 降低。
-1

解析: 依题意, 起始状态时, 细胞[R 内]=0.01mol· L
,[Na 内+]=0.01mol·L 1,细胞[Na 内+]=0.01mol·L 1,
- - - -1 - - 内

[Cl 外 ]=0.01mol·L 。设由细胞外进入到细胞内的 C1 离子浓度为 x ,则此时细胞内的 [Cl
- 外

] =x,[Na
+



+

]=

0.0l+x,而细胞外的[Cl ]=0.01-x,[Na 外 ]=0.01-x, 答案:C。 根据杜南平衡原理, 即此时应存在[Cl 例 2 一片燕麦田于燕麦起始开花时土壤中的养分 当达到杜南平衡后, 已用尽。此后向一半田中施入了人工肥料,肥料中含有全 部必需元素,其形式是植物容易利用的,在未施肥的一半 田中的植物会怎样?选出正确的结果。 A.叶迅速变黄 B.籽实较轻 D.果实中钙特另沙, C.果实中蛋白质含量低
- 内

]=[Na 外+]×[Cl 外 ], 即(0.01+x)x=(0.01+x)×(0.01-x)。


解该方和得,x=0.01/3,则细胞内的[Na 内+]=0.01+0.01/3, 细胞外的[Na 外+]=0.01-0.01/3,故:

解析:在未施肥的一半田中,由于缺乏植物生活所
必需的矿质元素,如 N、Mg、P、K 等,因此 N 等可再利 用的元素,转移到幼嫩部位,从而使原来的叶片(老叶)迅 速变黄,养分缺乏,结实自然少,粒数、粒重均减少,但 籽粒的成分,如蛋白质含量、钙的含量等,是由遗传决定 的;不会因为养分的多少而改变。

?Na ?= 0.01? 3 =2 ?Na ? 0.01- 0.01
+ 内 + 外

0.01

3

则达到杜南平衡时,膜内[Na+]是膜外[Na+]的 2 倍。

例 4 在含有 Fe、K、P、Ca、B、Mg、Cu、S、Mn
等营养元素的培养液中培养棉花,当棉苗第四片叶展开 时,在第一片叶上出现了缺绿症。问该缺乏症是由于上述 元素中哪种元素含量不足而引起的?为什么。

答案:A、B。 例 3 已知某植物细胞内含有带负电荷的不扩散离
子浓度为 0.01mol·L ,把这样的细胞放在 Na 和 Cl 浓 度 为 0.01mol · L
-1 -1 -1

解析:在上述元素中,能引起植物缺绿症的元素有
Mg、Cu、S、Mn,这 4 种元素中只有 Mg 是属于可再利 用的元素, 它的缺乏症一般首先表现在老叶上, 而 Cu、 S、 Mn 属于不能再利用的元素,它们的缺乏症一般首先表现 在嫩叶上。当棉苗第四片叶(新叶)展开时,在第一片叶(老 叶)上出现了缺绿症,可见缺乏的是再利用元素如 Mg 而 答案:这是由于 Mg 的含量不足而引起的。

+



的 溶 液中 , 这 时 膜 内 Na 浓 度 为
+

+

0.01mol·L 。当达到杜南子衡时,膜内[Na ]是膜外 [Na ]的多少倍?(假设膜外体积等于膜内体积) (


+

)

分析:植物细胞的质膜是一个半透膜,细胞内含有
成为不扩散离子,它可以与阳离子形成盐类,(如蛋白质

许多大分子化合物(如蛋白质, R ), 不能扩散到到细胞外, 不是其他元素。

能力训练
一、选择题
1.下列关于矿质元素的叙述不正确的是( B.根对矿质元素的吸收具有选择性 C.根对矿质元素的吸收都要通过交换吸附 D.矿质元素进入根毛细胞中都需要消耗 ATP 2.植物所需的微量元素有( A.Fe、Cu、Zn、Mo C.Zn、Mo、Mn、Au A.Fe2+ A.硫 B.Ca2+ B.镁 ) B.Fe、Cu、Cr、Mo D.Ag、Cu、Fe、Mn ) C.K+ C.氮 D.Mg2+ ) D.氯 ) A.植物需要量最大的矿质元素是:氮、磷、钾

A.相互对抗 C.存在着竞争性抑制

B.相互促进 D.不存在竞争性抑制

11.正常情况下,由 2 分子葡萄糖的代谢终产物所形成的 H+如果全部吸附在根表,根借此可与土攘溶液中发生交 换吸附的离子数量和种类是( A.12 个 NO3 C.24 个 NO3 A.主动运输 C.离子交换吸附
- -

)

B.12 个 K+ D.24 个 K+ ) B.协助扩散 D.渗透吸水

12.同呼吸作用有关,但与 ATP 无关的过程是(

13.已知在离体番茄根吸收 K+与氧分压的关系实验中, 当氧分压为 5%~10%时。K+吸收量达到最高值。之后, 氧分压继续提高,直到 100%,K+吸收量不再增加,对此, 合理的解释是( ) A.氧分压高抑制主动运输 B.氧分压高影响载体活动 C.外界溶液中 K+减少 D.载体有所减少 E.载体不会增加 14.将水稻培养在含有各种营养元素的培养液中,发现水 稻吸收硅多,吸收钙少,这是因为水稻根的细胞膜( A.吸附硅的能力强,吸附钙的能力弱 B.运载硅的载体多,运载钙的载体少 C.吸收硅是自由扩散,吸收钙需要能量 D.吸收硅不需要能量,吸收钙需要能量 15.对秋天乔木的落叶进行测定,其含量比落叶前大量减 少的元素是 ( ) B.B、N、P、Fe D.B、Ca、Fe ) A.P、K、Mg C.K、Ca、Mg )

3. 植物细胞中, 合成叶绿素所必需的无机盐离于是( 4.下列元素,为植物所必需的微量元素是 (

5.不同作物缺少不同无机盐,表现不同的症状:大白菜 矮小瘦弱,叶色发黄;油菜只开花,不结果;向日葵杆细 茎弱,易倒伏;玉米苗长得特别矮小,叶暗绿色。叶片出 现紫红色。上述作物分别缺少的无机盐是( ①硼 A.①②③④ C.③④①② 的植物是( A.菠莱 ) B.番茄 C.花生 ) D.土豆 ②钾 ③磷 B.②①③④ D.④①②③ ) ④氮

6.不同的植物对各类无机盐的需要量是不同的,需钾多

7.缺硫时会产生缺绿症,表现为( A.叶脉间缺绿以至坏死 C.叶肉缺绿 现出来的是( A.钙亏缺 目的是( ) ) B.氮亏缺

B.叶缺绿不坏死 D.叶脉保持绿色

8.下列实验条件下,在檀物的较幼嫩部分缺素症首先表 C.磷亏缺 D.钾亏缺

16.用人工配制的植物营养液培植黄瓜,若过一段时间, 营养液中缺少镁,颜色首先由绿转黄的应是( A.茎尖 C.植株中部叶片 A.(NH4)2SO4 C.Ca(NO3)2 ) ( ) B.新生叶 D.植株下部叶片 ) B.NH4NO3 D.NaNO3

9.捕蝇草具有叶绿素,可自制养分,其捕食昆虫的主要 A.从昆虫处获得矿物质以合成辅酶 B.从昆虫处获得水分,以合成糖类 C.从昆虫处获得氮,以合成蛋白质 D.兼行异养生活 10.植物根系对,Cl 和 Na 的吸收,两者之间是(


17.下列哪种化肥称生理中性盐(

18 .种庄稼要进行中耕松土,下列不能成立的理由是
+

A.增强根细胞的呼吸作用 B.促进矿质养料在植物体内的运输 C.促进根细胞吸收矿质元素 D.增强根细胞对矿质元素离子的交换吸附 19.给生长在偏碱牲土壤中的小麦施氮肥时,应首先选用 ( ) A.NaNO3 C.NH4NO3 A.土壤内氧的供应 C.气孔的关闭 E.细胞排出 CO2 B.(NH4)2SO4 D.K2CO3 ) B.土壤中的水 D.筛管中养分的存在

蔬菜的

。 。 、 、

(3)营养液中泵入空气的目的是 在植物体内的作用是 。

(4)培养液中的矿质元素有一定配比,这些矿质元素

(5) 如 温 室 栽 培 叶 莱 类 , 营 养 液 中 虚 适 当 增 加 。 4.图 2-1-7 是水培法成分鉴定实验装置。若用此 装置观察 Mg 对植物的作用, 一段时间后, 发现 A 瓶中植 株正常生长且叶呈绿色,而 B 瓶中植株的部分叶变黄。 试分析:

20.植物吸收矿物质时与下列哪几项有关(多选题)(

二、简答题
1.将植物培养在硝酸钠溶液中,过一段时间后,培养液 发生了什么变化,并写出有关的化学反应式。 2.将长势相同的 3 株豌豆幼苗分别培养在相同的培养基 中,开始测知它们对 K+和 H2O 的吸收基本相同。随后对 3 株幼苗分别做如下处理:将 A 株幼苗剪去部分叶片;给 B 株幼苗注射“呼吸阻断剂” ;在 C 株培养基中添加高浓 度的 KHCO3 溶液。试问: (1)对吸水没有影响的是 的是 水能力的是
+

,吸水量减少 。严重影响吸 。 。吸 K 量 ,严 ,原 。
+

,原因是 ,原因是 , 原因是 (2)对吸收 K 没有影响的是

(1)A、B 两瓶中的培养液应如何配置? 。 (2)B 植株部分变黄的是老叶还是嬾叶? 什么? 何意义? 。 。 。 。 为 。

有所减少的是
+

重影响 K 吸收能力的是 因

(3)图中 C 管的设置对于维持植物的正常生命活动有 (4)若使周围空气中的 CO2 为 CO2*,瓶中的水均为 H2O,则 A 瓶植株是否有可能产生 O2*? 请根据有关化学方程式加以说明: 答下列几个问题:

3.在可控制温度和大气成分的温室中,以人工配制 的营养液无土栽培蔬菜,请回答下列问题: (1)春季天气晴朗、光照充足时,为使作物增产,除 满足矿质元素的需求外, 应采取的措施是 (2)当阴雨连绵、光照不足时,温室温度应,以降低

。 5.下表是几种植物部分器官灰分的成分,请根据表格回

(1)从上表的比较中可以看出, 植物的 最多,含 物 的构成是非常重要的。 (2)从上表还可以看出,植物的茎和叶中含 多;地下贮藏器官含 贮藏 的过程中起着很大作用。 (3)因此,对于收获籽粒的农作物应该多施 对于收获块茎的农作物应该多施 肥。

含P

次之。这说明这两种元素对植 较

最多,这可证明该元素在 肥,


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