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1、第二章光合作 用與生物固氮 第一節(jié)光合作用 一 .光能在葉綠體 中的轉(zhuǎn)換 （一）光能轉(zhuǎn)換成電能 光能是怎樣轉(zhuǎn)換成電能的？ 在光的照射下，少數(shù)處于特殊狀態(tài)的 葉綠素 a， 連續(xù)不斷地丟失電子和獲得電子 ， 從而形成 電子流 ，使光能轉(zhuǎn)換成電能。 類囊體 （二）電能轉(zhuǎn)換成 活躍的化學(xué)能 光 光 O2 H2O e H+ NADP+ NADPH ADP+Pi ATP 多 種 酶 催 化 CO2 C5 2C3 (CH2O) ATP ADP+Pi NADPH NADP+ 供 能 氫 供 (三 )活躍的 化學(xué)能 轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的 化學(xué)能 光能在葉綠體中的轉(zhuǎn)換 光
2、 光 O2 H2O e H+ NADP+ NADPH ADP+Pi ATP (CH2O) CO2 反應(yīng)階段 能量變化 物質(zhì)變化 光反應(yīng) 暗反應(yīng) 光能 轉(zhuǎn)化成 電能 水在光下分解 電能 轉(zhuǎn)換成 活躍 的化學(xué)能 NADPH的形成 ATP的形成 CO2的固定 CO2還原及糖類 等有機(jī)物的形成 活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn) 換成 穩(wěn)定化學(xué)能 光能在葉綠體中的轉(zhuǎn)換 二 C3植物和 C4植物 什么叫 C4植物？舉例。 光合作用時(shí) CO2中的 C首先轉(zhuǎn)移到 C4里， 然后再轉(zhuǎn)移到 C3中的植物，叫做 C4植物。 例如：玉米、甘蔗、高粱等熱帶植物。 什么叫 C3植物？舉例。
3、 光合作用時(shí) CO2中的 C直接轉(zhuǎn)移到 C3里 的植物，叫做 C3植物。 例如：小麥、水稻、大麥、大豆、馬 鈴薯、菜豆和菠菜等溫帶植物。 2、 C3植物和 C4植物葉片結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)： C3植物葉片 C4植物葉片 維管束 維管束鞘細(xì)胞 柵欄組織 海綿組織 葉肉細(xì)胞 CO2 C4 C4 CO2 多種酶 參加催化 葉肉細(xì)胞 的葉綠體 維管束鞘細(xì)胞的葉綠體 (CH2O) NADP+ NADPH ATP ADP+Pi 2C3 C5 C4途徑 C3 ADP ATP C3 (丙酮酸） C3途經(jīng) （二） C3途徑和 C4途徑 C4植物和 C3植物 CO2固定的途徑分別有
4、幾條？ C4植物有兩條： C4途徑和 C3途徑 C3植物有一條： C3途徑 上述途徑分別發(fā)生在什么細(xì)胞內(nèi)？ C4植物的 C4途徑發(fā)生在：葉肉細(xì)胞的葉綠體內(nèi) C4植物的 C3途徑發(fā)生在： 維管束鞘細(xì)胞的葉綠體內(nèi) C3植物的 C3途徑發(fā)生在： 葉肉細(xì)胞 的葉綠體內(nèi) CO2的 受體 CO2固定 后的產(chǎn)物 CO2固定 的場(chǎng)所 C3還原 的場(chǎng)所 ATP和 NADPH的 作用對(duì)象 暗反應(yīng) 途徑 C3植物 C4植物 C3 PEP C5 C3 C3途徑 C3 C4途徑 C 3途徑 C4 C3 C5 葉肉細(xì)胞的葉綠體 葉肉細(xì)胞 的葉綠體 維管束鞘 細(xì)胞的葉 綠體 葉肉
5、細(xì)胞 的葉綠體 維管束鞘 細(xì)胞的葉 綠體 C3植物和 C4植物光合作用比較 三 提高農(nóng)作物的 光合作用效率 什么叫光合作用效率？ 綠色植物通過(guò)光合作用制造的有機(jī)物 中所含有的能量，與光合作用中吸收的光 能的比值。 光合作用效率 = 光合作用制造的有機(jī)物中所含能量 光合作用中吸收的光能 （一）光照強(qiáng)度的控制 A B 光照強(qiáng)度 光 合 速 率 0 吸 收 CO2 陽(yáng)生植物 陰生植物 A：光補(bǔ)償點(diǎn) B：光飽合點(diǎn) 應(yīng)根據(jù)植物的生活習(xí)性因地制宜地種植植物。 （ 二）不同光質(zhì)的影響 紅光 和 藍(lán)紫光 有利于提高光合效率。 黃綠光 不利于提高光合效率。
6、 在 藍(lán)紫光 的照射下，光合產(chǎn)物中 蛋白質(zhì) 和 脂肪 的含量較多。 在 紅光 的照射下，光合產(chǎn)物中 糖類 的含量 較多。 （三）二氧化碳的供應(yīng) B A CO2濃度 光 合 速 率 0 釋 放 O2 A： C3植物 B： C4植物 （三）二氧化碳的供應(yīng) 如何提高空氣中 CO2的濃度？ 空氣中的 CO2一般占空氣體積的 0.03%， 當(dāng)植物旺盛生長(zhǎng)時(shí)，所需的 CO2就更多，若 只靠空氣中 CO2本身的 濃度差所造成的擴(kuò)散 作用 滿足不了 CO2的需求。 作物需要良好的 通風(fēng) ，使大量空氣通 過(guò)葉面，使光合作用正常進(jìn)行。 齊民要術(shù) 記載： “ 正其行
7、，通其 風(fēng) ” 。 （四）必需礦質(zhì)元素的供應(yīng) 哪些必需元素會(huì)影響光合作用？ （ 1） N：是各種 酶 以及 NADP+和 ATP的重要 組成成分。 （ 2） P：是 葉綠體膜、 NADP+和 ATP的重要 組成成分。 （ 3） K：在 合成糖類 ，以及將其 運(yùn)輸 到塊根、 塊莖和種子等器官過(guò)程中起作用。 （ 4） Mg： 葉綠素 的重要組成成分。 （ 1）根據(jù)植物的 生長(zhǎng)規(guī)律和需肥規(guī)律進(jìn)行適時(shí)適 量 施肥。 （ 2）可進(jìn)行 根外施肥 。 （ 3）與 豆科植物 進(jìn)行 間種 和 輪作 ，提高土壤的肥 力，使植物獲得更多的 氮肥 。 （ 4）將植物 秸稈 尤其是豆科植物的秸稈進(jìn)
8、行 深耕 翻壓 ，也是增加土壤肥力的有效措施。 應(yīng)如何進(jìn)行合理施肥 ？ （四）必需礦質(zhì)元素的供應(yīng) 小 結(jié) 提高光合作用效率的方法有： 1、控制光照； 2、控制溫度； 3、提供適量的必需礦質(zhì)元素； 4、提供適量的二氧化碳； 5、提供適量的水分 第二節(jié) 生物固氮 氮在植物體中的含量與作用 1)、氮在植物體中含量很小 2)、氮是構(gòu)成 蛋白質(zhì) 的主要成分，占其含量的 16 18，而細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核和酶都含有蛋 白質(zhì)，所以氮也是 細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核 和 酶 的組 成成分。 3)、 核酸、輔酶、磷脂、葉綠素 等化合物中都 含有氮。 所以氮為 基本生命元素
9、 ， 必須不斷補(bǔ)充 氮素 第二節(jié) 生物固氮 什么叫做生物固氮？ 固氮微生物 將大氣中的 N2還原為 NH3的過(guò)程。 共生固氮微生物 自生固氮微生物 根瘤菌 豆科植物 放線菌 非豆科植物 藍(lán)藻 水生蕨類等 圓褐固氮菌（好氧） 梭菌（厭氧） 魚(yú)腥藻等為代表的固氮藍(lán)藻 固氮微生物有哪些種類？ 原核生物 無(wú)核仁、核膜、染色體等結(jié)構(gòu)， 有 DNA和核糖體 根瘤菌結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ： 異養(yǎng)需氧 型的 細(xì)菌 (有氧呼吸的場(chǎng)所在細(xì)胞膜 ) 根瘤菌的新陳代謝類型 ： 1）根瘤菌只有 侵入豆科植物根 內(nèi)才能固氮。 2）不同的根瘤菌各自只能侵入 特
10、定種類 的豆 科植物。（ 特異性 ） 根瘤菌的固氮特點(diǎn) ： 共生固氮微生物 （一）生物固氮過(guò)程 固氮酶的特點(diǎn) ： 1）固氮酶由兩種蛋白質(zhì)構(gòu)成， 分別是 鐵蛋白 和 鐵鉬蛋白 ，只有兩種蛋 白質(zhì)同時(shí)存在，固氮酶才具有固氮作用。 2）固氮酶具有 底物多樣性 的特點(diǎn)， 即 N2NH 3，乙炔 乙烯 固氮酶催化乙炔還原乙烯的化學(xué)反應(yīng)， 常被科學(xué)家用來(lái)測(cè)定 固氮酶的活性 。 鐵蛋白 鐵鉬蛋白 e + H+ ATP ADP+Pi N2 固氮酶 C2H2 NH3 C2H4 （一）生物固氮過(guò)程 固氮過(guò)程 ： （二）氮循環(huán) 工業(yè) 固氮 高能 固氮 生物 固氮 有
11、機(jī)氮 合成 氨化作用 硝化作用 反硝化作用 O2不足 硝化細(xì)菌 反硝化細(xì)菌 亞硝酸鹽 （三 )生物固氮在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 1） 含氮肥料 的施用 2） 生物固氮 1.土壤可通過(guò)哪兩條途徑獲得氮素？ 選擇與該種豆科植物相適應(yīng)的 根瘤菌 進(jìn)行 拌種 新開(kāi)墾的農(nóng)田 和 未種植過(guò)豆科作物的土壤 2.提高豆科作物產(chǎn)量的有效措施是什么 ？ 8 107t 4 108t 3.豆科植物在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上有何應(yīng)用？ 制作 綠肥 ---直接耕埋 或 堆漚 飼養(yǎng)家畜 ，再將家畜的糞便還田 將固氮細(xì)菌體內(nèi)的 固氮基因轉(zhuǎn)移 到非 豆科糧食作物 的細(xì)胞內(nèi)，在固氮基因的調(diào) 控下
12、，讓非豆科糧食作物的細(xì)胞內(nèi) 合成出 固氮酶 并且 固氮 ，這是解決非豆科糧食作 物自行固氮的一條重要途徑，這一途徑叫 做 固氮基因工程 。 （四）生物固氮研究前景 固氮基因工程： 練習(xí) 1、在光合作用過(guò)程中，碳同化伴隨的能量 變化是 （ ） A、將 ATP和 NADPH中活躍的化學(xué)能， 轉(zhuǎn)換成貯存在有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能 B、光能轉(zhuǎn)換為電能 C、電能轉(zhuǎn)換為活躍的化學(xué)能 D、光能轉(zhuǎn)換為活躍的化學(xué)能 A 2、甲、乙兩個(gè)密閉的玻璃鐘罩內(nèi)，分別喂養(yǎng)同 樣小鼠各一只，和長(zhǎng)勢(shì)良好的同樣綠色植物各 一盆。與甲罩不同的是，乙罩內(nèi)多了一杯氫
13、氧 化鈣溶液。兩玻璃罩同在陽(yáng)光下培養(yǎng)一段時(shí)間 后，甲、乙兩個(gè)鐘罩內(nèi)的小鼠和植物各發(fā)生了 什么變化？分析產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因。 練習(xí) 甲罩內(nèi)的小鼠活著，乙罩內(nèi)的小鼠死亡。 原因是甲罩內(nèi)的綠色植物能正常進(jìn)行光合 作用，而乙罩內(nèi)的綠色植物因缺少原料（ CO2） 不能進(jìn)行正常的暗反應(yīng)，使小鼠缺氧死亡。 3、從海洋的不同深 度采集到四種類型 浮游植物（ 、 、 、 ），測(cè)定了 每種類型在不同光 照強(qiáng)度下光合作用 效率，如下圖所示， 在最深的海域采集 到的應(yīng)是（ ） . . . . （ 1）在光線弱的情況下，光合作用速度與 _________ 成正比增加，這種情
14、況可以認(rèn)為光合作用的速度受 _________的影響。 （ 2）當(dāng)光照強(qiáng)度一定時(shí)，光合作用速度取決于 _____， 這種情況可以認(rèn)為光合作用的速度主要取決于 ____的 催化效率。 （ 3）請(qǐng)畫出光照強(qiáng)度為 A時(shí)，光合速率與溫度的變化 曲線 練習(xí) 4、右圖顯示了四聯(lián)藻光合作用 速度與環(huán)境因素之間的關(guān)系： 光照強(qiáng)度 光照強(qiáng)度 溫度 酶 A 練習(xí) 5.根瘤菌在根內(nèi)不斷繁殖 ， 并且刺激根內(nèi)的 一些細(xì)胞分裂 ， 進(jìn)而使該處的組織逐漸膨大 ， 形成根瘤 ， 其刺激的細(xì)胞是 （ ） A、 厚壁細(xì)胞 B、 薄壁細(xì)胞 C、 表皮細(xì)胞 D、 根冠細(xì)胞 B
15、 練習(xí) 6.關(guān)于根瘤菌的敘述中 ， 不正確的一項(xiàng)是 （ ） A、 根瘤菌可以單獨(dú)著生 ， 也可以聚集在一起 生在根上 B、 一般豆科植物的主根和側(cè)根上都可以著生 根瘤 C、 根瘤是由根瘤菌進(jìn)入根細(xì)胞內(nèi)部 ， 刺激根 組織膨大而成的 D、 根瘤破潰后 ， 根瘤菌全部死亡后進(jìn)入土壤 D 練習(xí) 7.關(guān)于生物固氮的正確敘述是 （ ） A、 生物遺體中的含氮化合物首先被轉(zhuǎn) 化成硝酸鹽 B、 硝化細(xì)菌可以使氮元素回歸大氣 C、 圓褐固氮菌固定的氮可直接被植物 吸收利用 D、 硝化細(xì)菌可以把植物不能吸收的氨 轉(zhuǎn)化為能吸收的硝酸鹽 D
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