高一生物光合作用与生物固氮.ppt

第二章光合作 用与生物固氮 第一节光合作用 一 .光能在叶绿体 中的转换 （一）光能转换成电能 光能是怎样转换成电能的？ 在光的照射下，少数处于特殊状态的 叶绿素 a， 连续不断地丢失电子和获得电子 ， 从而形成 电子流 ，使光能转换成电能。 类囊体 （二）电能转换成 活跃的化学能 光 光 O2 H2O e H+ NADP+ NADPH ADP+Pi ATP 多 种 酶 催 化 CO2 C5 2C3 (CH2O) ATP ADP+Pi NADPH NADP+ 供 能 氢 供 (三 )活跃的 化学能 转换成稳定的 化学能 光能在叶绿体中的转换 光 光 O2 H2O e H+ NADP+ NADPH ADP+Pi ATP (CH2O) CO2 反应阶段 能量变化 物质变化 光反应 暗反应 光能 转化成 电能 水在光下分解 电能 转换成 活跃 的化学能 NADPH的形成 ATP的形成 CO2的固定 CO2还原及糖类 等有机物的形成 活跃的化学能转 换成 稳定化学能 光能在叶绿体中的转换 二 C3植物和 C4植物 什么叫 C4植物？举例。 光合作用时 CO2中的 C首先转移到 C4里， 然后再转移到 C3中的植物，叫做 C4植物。 例如：玉米、甘蔗、高粱等热带植物。 什么叫 C3植物？举例。 光合作用时 CO2中的 C直接转移到 C3里 的植物，叫做 C3植物。 例如：小麦、水稻、大麦、大豆、马 铃薯、菜豆和菠菜等温带植物。 2、 C3植物和 C4植物叶片结构的特点： C3植物叶片 C4植物叶片 维管束 维管束鞘细胞 栅栏组织 海绵组织 叶肉细胞 CO2 C4 C4 CO2 多种酶 参加催化 叶肉细胞 的叶绿体 维管束鞘细胞的叶绿体 (CH2O) NADP+ NADPH ATP ADP+Pi 2C3 C5 C4途径 C3 ADP ATP C3 (丙酮酸） C3途经 （二） C3途径和 C4途径 C4植物和 C3植物 CO2固定的途径分别有几条？ C4植物有两条： C4途径和 C3途径 C3植物有一条： C3途径 上述途径分别发生在什么细胞内？ C4植物的 C4途径发生在：叶肉细胞的叶绿体内 C4植物的 C3途径发生在： 维管束鞘细胞的叶绿体内 C3植物的 C3途径发生在： 叶肉细胞 的叶绿体内 CO2的 受体 CO2固定 后的产物 CO2固定 的场所 C3还原 的场所 ATP和 NADPH的 作用对象 暗反应 途径 C3植物 C4植物 C3 PEP C5 C3 C3途径 C3 C4途径 C 3途径 C4 C3 C5 叶肉细胞的叶绿体 叶肉细胞 的叶绿体 维管束鞘 细胞的叶 绿体 叶肉细胞 的叶绿体 维管束鞘 细胞的叶 绿体 C3植物和 C4植物光合作用比较 三 提高农作物的 光合作用效率 什么叫光合作用效率？ 绿色植物通过光合作用制造的有机物 中所含有的能量，与光合作用中吸收的光 能的比值。 光合作用效率 = 光合作用制造的有机物中所含能量 光合作用中吸收的光能 （一）光照强度的控制 A B 光照强度 光 合 速 率 0 吸 收 CO2 阳生植物 阴生植物 A：光补偿点 B：光饱合点 应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。 （ 二）不同光质的影响 红光 和 蓝紫光 有利于提高光合效率。 黄绿光 不利于提高光合效率。 在 蓝紫光 的照射下，光合产物中 蛋白质 和 脂肪 的含量较多。 在 红光 的照射下，光合产物中 糖类 的含量 较多。 （三）二氧化碳的供应 B A CO2浓度 光 合 速 率 0 释 放 O2 A： C3植物 B： C4植物 （三）二氧化碳的供应 如何提高空气中 CO2的浓度？ 空气中的 CO2一般占空气体积的 0.03%， 当植物旺盛生长时，所需的 CO2就更多，若 只靠空气中 CO2本身的 浓度差所造成的扩散 作用 满足不了 CO2的需求。 作物需要良好的 通风 ，使大量空气通 过叶面，使光合作用正常进行。 齐民要术 记载： “ 正其行，通其 风 ” 。 （四）必需矿质元素的供应 哪些必需元素会影响光合作用？ （ 1） N：是各种 酶 以及 NADP+和 ATP的重要 组成成分。 （ 2） P：是 叶绿体膜、 NADP+和 ATP的重要 组成成分。 （ 3） K：在 合成糖类 ，以及将其 运输 到块根、 块茎和种子等器官过程中起作用。 （ 4） Mg： 叶绿素 的重要组成成分。 （ 1）根据植物的 生长规律和需肥规律进行适时适 量 施肥。 （ 2）可进行 根外施肥 。 （ 3）与 豆科植物 进行 间种 和 轮作 ，提高土壤的肥 力，使植物获得更多的 氮肥 。 （ 4）将植物 秸秆 尤其是豆科植物的秸秆进行 深耕 翻压 ，也是增加土壤肥力的有效措施。 应如何进行合理施肥 ？ （四）必需矿质元素的供应 小 结 提高光合作用效率的方法有： 1、控制光照； 2、控制温度； 3、提供适量的必需矿质元素； 4、提供适量的二氧化碳； 5、提供适量的水分 第二节 生物固氮 氮在植物体中的含量与作用 1)、氮在植物体中含量很小 2)、氮是构成 蛋白质 的主要成分，占其含量的 16 18，而细胞质、细胞核和酶都含有蛋 白质，所以氮也是 细胞质、细胞核 和 酶 的组 成成分。 3)、 核酸、辅酶、磷脂、叶绿素 等化合物中都 含有氮。 所以氮为 基本生命元素 ， 必须不断补充 氮素 第二节 生物固氮 什么叫做生物固氮？ 固氮微生物 将大气中的 N2还原为 NH3的过程。 共生固氮微生物 自生固氮微生物 根瘤菌 豆科植物 放线菌 非豆科植物 蓝藻 水生蕨类等 圆褐固氮菌（好氧） 梭菌（厌氧） 鱼腥藻等为代表的固氮蓝藻 固氮微生物有哪些种类？ 原核生物 无核仁、核膜、染色体等结构， 有 DNA和核糖体 根瘤菌结构特点 ： 异养需氧 型的 细菌 (有氧呼吸的场所在细胞膜 ) 根瘤菌的新陈代谢类型 ： 1）根瘤菌只有 侵入豆科植物根 内才能固氮。 2）不同的根瘤菌各自只能侵入 特定种类 的豆 科植物。（ 特异性 ） 根瘤菌的固氮特点 ： 共生固氮微生物 （一）生物固氮过程 固氮酶的特点 ： 1）固氮酶由两种蛋白质构成， 分别是 铁蛋白 和 铁钼蛋白 ，只有两种蛋 白质同时存在，固氮酶才具有固氮作用。 2）固氮酶具有 底物多样性 的特点， 即 N2NH 3，乙炔 乙烯 固氮酶催化乙炔还原乙烯的化学反应， 常被科学家用来测定 固氮酶的活性 。 铁蛋白 铁钼蛋白 e + H+ ATP ADP+Pi N2 固氮酶 C2H2 NH3 C2H4 （一）生物固氮过程 固氮过程 ： （二）氮循环 工业 固氮 高能 固氮 生物 固氮 有机氮 合成 氨化作用 硝化作用 反硝化作用 O2不足 硝化细菌 反硝化细菌 亚硝酸盐 （三 )生物固氮在农业生产中的应用 1） 含氮肥料 的施用 2） 生物固氮 1.土壤可通过哪两条途径获得氮素？ 选择与该种豆科植物相适应的 根瘤菌 进行 拌种 新开垦的农田 和 未种植过豆科作物的土壤 2.提高豆科作物产量的有效措施是什么 ？ 8 107t 4 108t 3.豆科植物在农业生产上有何应用？ 制作 绿肥 -直接耕埋 或 堆沤 饲养家畜 ，再将家畜的粪便还田 将固氮细菌体内的 固氮基因转移 到非 豆科粮食作物 的细胞内，在固氮基因的调 控下，让非豆科粮食作物的细胞内 合成出 固氮酶 并且 固氮 ，这是解决非豆科粮食作 物自行固氮的一条重要途径，这一途径叫 做 固氮基因工程 。 （四）生物固氮研究前景 固氮基因工程： 练习 1、在光合作用过程中，碳同化伴随的能量 变化是 （ ） A、将 ATP和 NADPH中活跃的化学能， 转换成贮存在有机物中稳定的化学能 B、光能转换为电能 C、电能转换为活跃的化学能 D、光能转换为活跃的化学能 A 2、甲、乙两个密闭的玻璃钟罩内，分别喂养同 样小鼠各一只，和长势良好的同样绿色植物各 一盆。与甲罩不同的是，乙罩内多了一杯氢氧 化钙溶液。两玻璃罩同在阳光下培养一段时间 后，甲、乙两个钟罩内的小鼠和植物各发生了 什么变化？分析产生此现象的原因。 练习 甲罩内的小鼠活着，乙罩内的小鼠死亡。 原因是甲罩内的绿色植物能正常进行光合 作用，而乙罩内的绿色植物因缺少原料（ CO2） 不能进行正常的暗反应，使小鼠缺氧死亡。 3、从海洋的不同深 度采集到四种类型 浮游植物（ 、 、 、 ），测定了 每种类型在不同光 照强度下光合作用 效率，如下图所示， 在最深的海域采集 到的应是（ ） . . . . （ 1）在光线弱的情况下，光合作用速度与 _ 成正比增加，这种情况可以认为光合作用的速度受 _的影响。 （ 2）当光照强度一定时，光合作用速度取决于 _， 这种情况可以认为光合作用的速度主要取决于 _的 催化效率。 （ 3）请画出光照强度为 A时，光合速率与温度的变化 曲线 练习 4、右图显示了四联藻光合作用 速度与环境因素之间的关系： 光照强度 光照强度 温度 酶 A 练习 5.根瘤菌在根内不断繁殖 ， 并且刺激根内的 一些细胞分裂 ， 进而使该处的组织逐渐膨大 ， 形成根瘤 ， 其刺激的细胞是 （ ） A、 厚壁细胞 B、 薄壁细胞 C、 表皮细胞 D、 根冠细胞 B 练习 6.关于根瘤菌的叙述中 ， 不正确的一项是 （ ） A、 根瘤菌可以单独着生 ， 也可以聚集在一起 生在根上 B、 一般豆科植物的主根和侧根上都可以着生 根瘤 C、 根瘤是由根瘤菌进入根细胞内部 ， 刺激根 组织膨大而成的 D、 根瘤破溃后 ， 根瘤菌全部死亡后进入土壤 D 练习 7.关于生物固氮的正确叙述是 （ ） A、 生物遗体中的含氮化合物首先被转 化成硝酸盐 B、 硝化细菌可以使氮元素回归大气 C、 圆褐固氮菌固定的氮可直接被植物 吸收利用 D、 硝化细菌可以把植物不能吸收的氨 转化为能吸收的硝酸盐 D