高温胁迫会给植物的生长发育带来各种影响,褪黑素(MT)是一种吲哚胺类激素,常用于植物逆境调节。科学家以茄子为实验材料,研究外源褪黑素对高温胁迫下茄子幼苗光合生理特性的影响,进行了相关实验,结果如下表所示。请回答下列问题。
(注:Rubisco酶是参与CO2固定的酶)
(1)提取各处理叶片的色素,测定色素提取液对___ 光的吸光率,根据色素含量与吸光率呈正比的原理计算总叶绿素相对含量。
(2)影响植物光合速率的因素包括气孔因素和非气孔因素。本研究结果表明,茄子经高温胁迫后,光合速率(Pn)的降低是由___ (填“气孔”或“非气孔”)因素所致,判断依据是___ 。
(3)根据实验结果推测褪黑素(MT)缓解高温胁迫的作用机制可能是___ 。
(4)自由基会攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子,细胞内抗氧化酶能清除过多自由基。研究表明:高温会导致植物体内自由基含量升高,施加MT能提高茄子幼苗细胞内抗氧化酶活性,从而缓解高温胁迫对植物的伤害。请以茄子幼苗为材料,设计实验来验证这一结论,要求简要写出实验思路和预期结果。___ 。
组别 | 叶绿素含量(mg·g-1) | 净光合速率(μmol·m-2·s-1) | 气孔导度(mmol·m-2·s-1) | 胞间CO2浓度(ppm) | Rubisco(酶)活性(U·mL-1) |
对照组(CK) | 2.3 | 12.1 | 114.2 | 308 | 189 |
高温组 | 1.6 | 5.8 | 31.2 | 448 | 61 |
高温+MT | 2.2 | 10.5 | 70 | 340 | 100 |
(1)提取各处理叶片的色素,测定色素提取液对
(2)影响植物光合速率的因素包括气孔因素和非气孔因素。本研究结果表明,茄子经高温胁迫后,光合速率(Pn)的降低是由
(3)根据实验结果推测褪黑素(MT)缓解高温胁迫的作用机制可能是
(4)自由基会攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子,细胞内抗氧化酶能清除过多自由基。研究表明:高温会导致植物体内自由基含量升高,施加MT能提高茄子幼苗细胞内抗氧化酶活性,从而缓解高温胁迫对植物的伤害。请以茄子幼苗为材料,设计实验来验证这一结论,要求简要写出实验思路和预期结果。
更新时间:2023-12-23 18:12:29
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【推荐1】黑藻是一种叶片薄且叶绿体较大的水生植物,分布广泛、易于取材,可用作生物学实验材料。
(1)黑藻叶片细胞含有较多的叶绿体,可以用于观察植物细胞中的叶绿体,在高倍光学显微镜下,能否_____ (能或否)观察到黑藻叶绿体的双层膜结构。
(2)黑藻叶片细胞可用于观察质壁分离和复原,用 0.3g/mL 的蔗糖溶液和黑藻细胞临时装片进行实验,实验现象如图 1,图 1 中结构__________ (填字母)构成原生质层,图 1 中 b、d 处颜色依次是________ 。若实验材料是洋葱鳞片叶外表皮细胞,则图 1 中 b、d 处颜色依次是___________ 。
(3)为比较不同溶液进行质壁分离实验的效果,观察临时装片中分别浸润在 0.3g/ml 的蔗糖溶液和与其等渗的 KNO3溶液的黑藻细胞发生的变化,两者都能出现的现象是____________ ,与半透膜相比,能体现原生质层的选择透过性的实验现象是_____ 。本实验的自变量是_____ 。
(4)探究黑藻叶片中光合色素的种类时,可用无水乙醇作提取液,提取过程中加入碳酸钙 的目的是_______________ 。如图 2 为某次光合作用色素纸层析的实验结果,样品分别为新鲜黑藻和一种蓝藻,从图 2 分析可知,该蓝藻缺乏的光合色素是______________ 。
(1)黑藻叶片细胞含有较多的叶绿体,可以用于观察植物细胞中的叶绿体,在高倍光学显微镜下,能否
(2)黑藻叶片细胞可用于观察质壁分离和复原,用 0.3g/mL 的蔗糖溶液和黑藻细胞临时装片进行实验,实验现象如图 1,图 1 中结构
(3)为比较不同溶液进行质壁分离实验的效果,观察临时装片中分别浸润在 0.3g/ml 的蔗糖溶液和与其等渗的 KNO3溶液的黑藻细胞发生的变化,两者都能出现的现象是
(4)探究黑藻叶片中光合色素的种类时,可用无水乙醇作提取液,提取过程中加入碳酸钙 的目的是
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【推荐2】下表是某同学在做几个实验时所列举的实验材料和实验试剂等相关内容。请据表回答下列问题:
(1)A组实验中,自变量是______________ 。
(2)B组实验中,实验材料选紫色洋葱鳞片叶外表皮的原因是______________ 。
(3)C组实验中,用于色素分离的试剂是______________ 。结果在滤纸条上出现四条色素带,其中距离滤液细线最远的色素带中色素是______________ 。
(4)D组实验中,龙胆紫染液的作用是______________ 。
(5)A-D组实验中,所用实验试剂错误的是______________ 组。
组别 | 实验目的 | 实验材料 | 实验试剂 |
A | 探究不同温度对酶活性的影响 | 淀粉和淀粉酶 | 斐林试剂 |
B | 观察植物细胞质壁分离与复原 | 紫色洋葱鳞片叶外表皮 | 0.3g/mL蔗糖溶液、蒸馏水 |
C | 叶绿体中色素的提取和分离 | 新鲜的菠菜叶 | 碳酸钙、二氧化硅、无水乙醇、层析液等 |
D | 观察植物细胞的有丝分裂 | 洋葱根尖 | 解离液、龙胆紫染液等 |
(1)A组实验中,自变量是
(2)B组实验中,实验材料选紫色洋葱鳞片叶外表皮的原因是
(3)C组实验中,用于色素分离的试剂是
(4)D组实验中,龙胆紫染液的作用是
(5)A-D组实验中,所用实验试剂错误的是
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解题方法
【推荐3】全球气候变暖带来的极端逆境如高温、强光、干旱等已成为作物生产的主要环境胁迫因素。小麦在关键发育期若遭遇强光、高温等逆境天气会对产量造成严重影响。研究发现,玉米比小麦具有更高的光合作用、更强的抗高温、强光和干旱等逆境胁迫能力,为了提高小麦抗强光等逆境的能力,研究人员通过基因工程将玉米体内的PEPC基因和PPDK基因导入小麦体内,获得了转基因小麦,并利用转基因小麦和非转基因小麦(野生型)进行了相关实验,实验结果如下:
(1)该实验的自变量为__________ ,提取绿叶中的色素时,需要去掉叶脉,然后将叶片剪碎放入研钵中,并向研钵中加入无水乙醇,其作用为__________ ,除此之外,还需要加入__________ 物质使研磨更充分。
(2)据表分析,强光照时,胞间CO2浓度__________ ,推测原因是__________ 。
(3)植物遭受逆境胁迫后,体内产生的大量活性氧等物质会攻击生物膜,抗氧化酶能够清除活性氧,据此分析,强光照使小麦净光合速率下降,可能与叶绿体的__________ 结构受到破坏有关,若要证明该原因,可以采取的措施为__________ 。
(4)据表分析,转入PEPC基因和PPDK基因__________ (填“能”或“不能”)提高小麦耐强光的能力,判断的依据是_________ 。
转基因小麦 | 野生型小麦 | |||
自然光照 | 强光照 | 自然光照 | 强光照 | |
净光合速率(μmol CO2 m-2s-1) | 28.14 | 23.46 | 26.32 | 20.35 |
叶绿素含量 | 5.27 | 4.70 | 5.05 | 4.19 |
气孔导度(mmol H2O m-2s-1) | 296.67 | 261.25 | 287.25 | 225.96 |
胞间CO2浓度(μmol mol-1) | 236.25 | 265.33 | 248.00 | 290.67 |
抗氧化酶活性 | 332.90 | 463.13 | 319.48 | 401.39 |
(2)据表分析,强光照时,胞间CO2浓度
(3)植物遭受逆境胁迫后,体内产生的大量活性氧等物质会攻击生物膜,抗氧化酶能够清除活性氧,据此分析,强光照使小麦净光合速率下降,可能与叶绿体的
(4)据表分析,转入PEPC基因和PPDK基因
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【推荐1】番茄在夏季栽培过程中常受到高温和强光的双重胁迫,导致产量和品质下降。为研究亚高温强光(HH)对番茄光合作用的影响,研究人员对番茄进行不同条件处理,实验结果如图所示(其中Rubisco为某种参与光合作用的酶)。请据图回答下列问题:____ 上,光反应为卡尔文循环提供能量的物质有____ 。
(2)据图分析,番茄叶肉细胞进行光合作用产生的氧气,进入该细胞的线粒体被利用至少需要穿过____ 层磷脂分子。
(3)某研究者测得番茄植株在CK条件(适宜温度和适宜光照)和HH条件(亚高温高光)下,培养5天后的相关指标数据如下表。
据表分析,与对照组相比,HH组番茄净光合速率下降的原因可能是____ 。
(4)D1蛋白是PSⅡ复合物的组成部分,对维持PSⅡ的结构和功能起重要作用。过剩的光能会造成D1蛋白降解使PSⅡ活性降低,进而导致光合作用强度减弱。研究者用35S甲流氨酸标记强光下叶片,短时间内约有30%~50%的放射性进入D1蛋白,但观察不到D1蛋白有明显的净损失。其原因可能是____ 。这种保护机制的意义是____ 。
(5)Dcg蛋白酶位于类囊体腔侧,主要负责催化受损D1蛋白的降解。研究者通过抑制Dcg蛋白酶的活性,发现在亚高温高光强下番茄光合作用受抑制程度会加剧,结合上述研究结果和信息,请给出一种合理的解释:____ 。
(1)PSI和PSⅡ位于
(2)据图分析,番茄叶肉细胞进行光合作用产生的氧气,进入该细胞的线粒体被利用至少需要穿过
(3)某研究者测得番茄植株在CK条件(适宜温度和适宜光照)和HH条件(亚高温高光)下,培养5天后的相关指标数据如下表。
组别 | 温度 ℃ | 光照强度 μmol·m-2·s-1 | 净光合速率 μmol·m-2·s-1 | 气孔导度 mmol·m-2·s-1 | 胞间CO2浓度 ppm | Rubisco活性 U·mL-1 |
CK | 25 | 500 | 12.1 | 114.2 | 308 | 189 |
HH | 35 | 1000 | 1.8 | 31.2 | 448 | 61 |
(4)D1蛋白是PSⅡ复合物的组成部分,对维持PSⅡ的结构和功能起重要作用。过剩的光能会造成D1蛋白降解使PSⅡ活性降低,进而导致光合作用强度减弱。研究者用35S甲流氨酸标记强光下叶片,短时间内约有30%~50%的放射性进入D1蛋白,但观察不到D1蛋白有明显的净损失。其原因可能是
(5)Dcg蛋白酶位于类囊体腔侧,主要负责催化受损D1蛋白的降解。研究者通过抑制Dcg蛋白酶的活性,发现在亚高温高光强下番茄光合作用受抑制程度会加剧,结合上述研究结果和信息,请给出一种合理的解释:
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【推荐2】如图是某植物叶肉细胞中光合作用和细胞呼吸的物质变化示意简图,其中①~⑤为生理过程,a~h为物质名称。请回答:
(1)物质a分布在叶绿体的_____ ,提取该物质时加入CaCO3的目的是_____ 。物质b是_____ ,物质c是_____ ,物质h是_____ 。
(2)过程②③④⑤发生的场所分别是_____ 、_____ 、_____ 、_____ 。
(3)上述①~⑤过程中能够产生ATP的生理过程是_____ (用图中数字回答)。
(4)在光合作用过程中,二氧化碳被还原成糖类等有机物过程中,需要接受光反应释放的能量并被_____ (用图中字母回答)还原。突然停止光照,C3的含量将如何变化?_____ 。
(1)物质a分布在叶绿体的
(2)过程②③④⑤发生的场所分别是
(3)上述①~⑤过程中能够产生ATP的生理过程是
(4)在光合作用过程中,二氧化碳被还原成糖类等有机物过程中,需要接受光反应释放的能量并被
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【推荐3】下图为环境因素对某植物光合速率的影响,请据图回答下列问题:
(1)若在A点时增加环境中CO2浓度,发现植物的光合速率并没有发生变化,其原因是________ 。
(2)图中B点的限制因素主要是___________ ,此时主要是光合作用的_________ 阶段受到限制。
(3)与B点相比,A点时叶绿体中C3含量____________ ;植物在50℃时积累的有机物比在30℃时_______ (填“相同”“少”“多”或“无法确定”)
(4)若该植物为仙人掌类植物,将其种植在热带深林却发现不能生长,请据图中信息分析原因是__________________________ 。
(1)若在A点时增加环境中CO2浓度,发现植物的光合速率并没有发生变化,其原因是
(2)图中B点的限制因素主要是
(3)与B点相比,A点时叶绿体中C3含量
(4)若该植物为仙人掌类植物,将其种植在热带深林却发现不能生长,请据图中信息分析原因是
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【推荐1】某科研人员研究不同遮光处理对白桦光合作用生理特性的影响,结果如图所示:
(1)叶片中叶绿素含量是维持植物正常光合作用的主要指标,通过图 1 发现白桦叶绿素含量随__________________ 而增加,提高了白桦在弱光环境下的捕光能力。研究发现植物体内的叶绿素处于不断的合成和分解中,叶绿素含量增加的原因可能是_____________________________________________ 。
(2)叶绿素 b/a 比值可作为植物利用弱光能力的判断指标,研究人员发现遮光处理提高了白桦叶绿素 b/a比值。通过高中课本实验《___________________________ 》可以验证该结论。
你的实验证据是:_____________________________________________________________ 。
(1)叶片中叶绿素含量是维持植物正常光合作用的主要指标,通过图 1 发现白桦叶绿素含量随
(2)叶绿素 b/a 比值可作为植物利用弱光能力的判断指标,研究人员发现遮光处理提高了白桦叶绿素 b/a比值。通过高中课本实验《
你的实验证据是:
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【推荐2】光合作用是维持生命的能量来源,地球上大部分的能量物质也是经过光合作用由太阳能而来。如图是某植物光合作用过程示意图。
1.图中①所示结构是______ ;产生物质A的过程称为_______ ;物质B是指____________ 。
2.图中反应1I伴随的能量变化是_________ 。
3.20世纪40年代科学家用14CO2供给小球藻进行光合作用,最终探明了CO2转化为有机物的途径。这个途径是图中的_________ 。
4.光合作用被称为地球上最重要的反应,从能量转换和物质变化两方面说明光合作用的意义__________________________________ 。
CO2浓度、光照强度、温度是最常见的影响光合作用强度的因素,某学生兴趣小组用真
空渗水法探究影响某植物光合作用的因素,实验结果总结为表。
5.为探究CO2对光合作用的影响,应将组3中的温度控制为____ 。组别5没有叶圆片上浮的原因可能是_________ 。
A. 温度过低不能进行光合作用,因而没有氧气产生
B. 光照强度较弱不能进行光合作用,因而没有氧气产生
C. 无二氧化碳不能进行光合作用,因而没有氧气产生
D. 溶液中无NaHCO3,叶肉细胞无法存活,因而没有氧气产生
6.通过组别_______ 和_______ 的数据可推知温度会影响光合作用强度。光照强度主要影响图中的____________ (反应I或II),进而影响光合作用强度。
1.图中①所示结构是
2.图中反应1I伴随的能量变化是
A.光能→电能 | B.活跃化学能→稳定化学能 |
C.电能→活跃化学能 | D.稳定化学能→活跃化学能 |
A.仅反应I | B.反应I和反应II |
C.仅反应II | D.反应I或反应II |
CO2浓度、光照强度、温度是最常见的影响光合作用强度的因素,某学生兴趣小组用真
空渗水法探究影响某植物光合作用的因素,实验结果总结为表。
组别 | 实验条件 | 30min内上浮叶圆片平均数 | ||
温度 | 光照强度 | NaHCO3浓度 | ||
组1 | 10℃ | 40W白炽灯 | 1% | 3 |
组2 | 10℃ | 100W白炽灯 | 1% | 5 |
组3 | ? | 100W白炽灯 | 1% | 8 |
组4 | 25℃ | 100W白炽灯 | 4% | 10 |
组5 | 15℃ | 60W白炽灯 | 0% | 0 |
5.为探究CO2对光合作用的影响,应将组3中的温度控制为
A. 温度过低不能进行光合作用,因而没有氧气产生
B. 光照强度较弱不能进行光合作用,因而没有氧气产生
C. 无二氧化碳不能进行光合作用,因而没有氧气产生
D. 溶液中无NaHCO3,叶肉细胞无法存活,因而没有氧气产生
6.通过组别
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【推荐3】某科研团队设计实验探究干旱预处理后高温对冬小麦光合作用的影响,结果如下表。回答下列问题:
(1)小麦体内能吸收红光的色素有____ 。据表分析,高温使叶片中叶绿素作相对含量下降,导致光反应产生的____ 减少,直接影响暗反应,最终影响(CH2O)的生成量,同时,____ 增强,进而导致小麦的净光合速率下降。
(2)与高温组相比,干旱后高温处理组的小麦净光合速率较高,据表分析,可能的调节机制是____ 。
(3)研究者认为,与其他两组相比,高温处理组处理叶绿素含量显著减少、净光合速率下降的原因之一是高温导致类囊体断裂甚至解体。请设计一个最简单观察实验进行证明(写出实验思路即可):____ 。
实验处理 | 净光合速率/(μmol·m-2·s-1) | 气孔导度 | 相对叶绿素含量/(mg·g-1) |
正常 | 18.42 | 0.53 | 2.07 |
高温 | 10.06 | 0.20 | 0.37 |
干旱后高温 | 16.53 | 0.42 | 1.98 |
(2)与高温组相比,干旱后高温处理组的小麦净光合速率较高,据表分析,可能的调节机制是
(3)研究者认为,与其他两组相比,高温处理组处理叶绿素含量显著减少、净光合速率下降的原因之一是高温导致类囊体断裂甚至解体。请设计一个最简单观察实验进行证明(写出实验思路即可):
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解题方法
【推荐1】西瓜枯萎病是由尖孢镰刀菌侵染根系引发的真菌病害。研究人员拟筛选对尖孢镰刀菌有抑制作用的生物防治菌。
(1)从发病植株根部土壤取样制成土壤悬液,接种至培养基培养,得到多种可能对尖孢镰刀菌有抑制作用的待测菌。从分子水平和群体水平区分这些菌株的方法分别是:分子水平的方法为_____ ,群体水平的方法为_______ (各答1点即可)。
(2)选取某一菌落(SFI)用适宜浓度的培养液制成菌液后进行抑菌实验。将尖孢镰刀菌置于平板中央,在与平板中央等距的3点处打孔,孔中接种适量SFI菌液,对照组应接种______ 。实验结果如图1所示,本实验的结果与结论为____ 。(3)研究人员推测SFI可能通过分泌某些蛋白酶和葡聚糖酶发挥抑菌作用,为验证此推测,将SFI菌液分别接种在布满尖孢镰刀菌并以蛋白质为唯一氮源和以______ (填成分)的培养基上,观察菌落周围情况,结果如图2.进一步探究SFI是否具有降解有机磷、难溶钾能力以及对幼苗生长的影响。用含______ 的培养液培育西瓜幼苗,实验组接种2mLSFI菌液,测量培养液中的水溶性磷和钾(降解产物)。若_____ 说明SFI有降解有机磷和难溶钾的能力。
(4)根据(3)的实验测量幼苗茎长,结果如图3.已知尖孢镰刀菌的侵染毒力与其细胞壁组分中的葡萄糖和糖蛋白相关。综合本题信息,推测SFI对尖孢镰刀菌发挥抑制作用、影响植物生长的机制是______ 。
(1)从发病植株根部土壤取样制成土壤悬液,接种至培养基培养,得到多种可能对尖孢镰刀菌有抑制作用的待测菌。从分子水平和群体水平区分这些菌株的方法分别是:分子水平的方法为
(2)选取某一菌落(SFI)用适宜浓度的培养液制成菌液后进行抑菌实验。将尖孢镰刀菌置于平板中央,在与平板中央等距的3点处打孔,孔中接种适量SFI菌液,对照组应接种
(4)根据(3)的实验测量幼苗茎长,结果如图3.已知尖孢镰刀菌的侵染毒力与其细胞壁组分中的葡萄糖和糖蛋白相关。综合本题信息,推测SFI对尖孢镰刀菌发挥抑制作用、影响植物生长的机制是
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【推荐2】科学家发现酸性磷酸酶是某细胞器的标志酶,正是对这种酶的定位研究导致该细胞器的发现。回答下列有关问题:
(1)酸性磷酸酶存在于___________ 中,参与分解衰老、损伤的细胞器,吞噬并杀死侵入细胞的病毒和病菌。
(2)科学家利用___________ 法分离得到了该细胞器。将该细胞器分别置于蒸馏水和等渗蔗糖溶液中,并检测溶液中酸性磷酸酶的含量,得到了如下结果:
A曲线表示该细胞器置于___________ 中酸性磷酸酶含量变化的曲线。A曲线酸性磷酸酶含量在0-1.5h增加的原因是______________________ 。
(3)若要检测酸性磷酸酶的活性,则它的活性可以用______________________ 表示。
(1)酸性磷酸酶存在于
(2)科学家利用
A曲线表示该细胞器置于
(3)若要检测酸性磷酸酶的活性,则它的活性可以用
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【推荐3】材料一 2008年9月11日,三鹿公司承认三鹿奶粉受三聚氰胺污染,并发布召回三鹿问题奶粉的声明。三聚氰胺,分子式为C3H6N6,是一种重要的氮杂环有机化工原料,低毒。动物长期摄入三聚氰胺会对生殖、泌尿系统造成损害,膀胱、肾部结石,并可进一步诱发膀胱癌。
材料二 食品工业中常常需要检测蛋白质的含量,但是直接测量蛋白质的含量在技术上比较复杂,成本较高,不适合大范围推广,所以业界常常使用一种叫做“凯氏定氮法”的方法,即通过测定食品中氮原子的含量来间接推算蛋白质的含量。
根据上述材料,回答下列问题:
(1)从化学组成上看,三聚氰胺与蛋白质含有的共同元素有________ ,后者的基本组成单位的结构通式为________ 。
(2)材料二中所述的检测办法有个弱点,即只要在食品、饲料中添加一些含________ 量高的化学物质,就可在检测中造成蛋白质含量达标的假象,这正是一些不法商家在食品、饲料中添加三聚氰胺的目的。
(3)人和动物能把NH3的毒性解除掉(转化为其他物质),而不能把三聚氰胺分解或转化为无毒的物质,是由于人和动物体内________ 。
(4)在实验室中可以通过________ 试剂来定性检测待测物中有无蛋白质存在。
(5)据报道,小动物食用了含有被三聚氰胺污染的麦麸的宠物食品后导致肾衰竭死亡。某课题小组为验证含有被三聚氰胺污染的麦麸的宠物食品的危害,做了如下实验:
第一步:选取生长状况相同的小鼠若干只,________
第二步:甲组每天________ ;乙组每天________ 。
第三步:________ 。
第四步:每天检测小鼠的健康状况,统计各组小鼠死亡的数目。
请分析该实验的实验目的:________ 。
实验结果预测:________ 。
实验结论:________ 。
材料二 食品工业中常常需要检测蛋白质的含量,但是直接测量蛋白质的含量在技术上比较复杂,成本较高,不适合大范围推广,所以业界常常使用一种叫做“凯氏定氮法”的方法,即通过测定食品中氮原子的含量来间接推算蛋白质的含量。
根据上述材料,回答下列问题:
(1)从化学组成上看,三聚氰胺与蛋白质含有的共同元素有
(2)材料二中所述的检测办法有个弱点,即只要在食品、饲料中添加一些含
(3)人和动物能把NH3的毒性解除掉(转化为其他物质),而不能把三聚氰胺分解或转化为无毒的物质,是由于人和动物体内
(4)在实验室中可以通过
(5)据报道,小动物食用了含有被三聚氰胺污染的麦麸的宠物食品后导致肾衰竭死亡。某课题小组为验证含有被三聚氰胺污染的麦麸的宠物食品的危害,做了如下实验:
第一步:选取生长状况相同的小鼠若干只,
第二步:甲组每天
第三步:
第四步:每天检测小鼠的健康状况,统计各组小鼠死亡的数目。
请分析该实验的实验目的:
实验结果预测:
实验结论:
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