光合作用与生物固氮

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,光合作用与生物固氮,一、光能在叶绿体中的转换,光能转化为电能,第二章 光合作用与生物固氮,光,光,H,+,e,-,H,2,O,O,2,NADP,+,NADPH,ADP+Pi,ATP,电能转化为活跃的化学能,酶,酶,NADP,+,+ 2e + H,+,NADPH,ADP + Pi,ATP,多种酶催化,CO,2,C,5,2C,3,(CH,2,O),ATP,ADP+Pi,供,能,NADPH,NADP,+,供,能,氢,供,活跃的,化学能,转换成稳定的,化学能,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,CO,2,的固定,CO,2,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 C,3,植物和C,4,植物,C,5,+ CO,2,2C,3,玉米、甘蔗等热带绿色植物：,14,CO,2,14,C,4,14,C,4,14,C,3,C,4,植物：植物的光合作用中，CO,2,中的C首先转移到C,4,，然后才移到C,3,。,C,3,植物：仅有C,3,的植物。,小麦、水稻等大多数绿色植物：,C,3,植物,C,4,植物,叶片结构,不具,花环型结构,具,花环型结构,维管束鞘细胞,不含,叶绿体,大、含有,没有基粒的叶绿体,叶肉细胞,排列疏松含有正常叶绿体,一部分组成花环型结构的外圈，另一部分排列疏松，含正常叶绿体,C,3,植物 和,C,4,植物,叶片结构比较,：,二、C,途径和C,途径,C,3,植物叶片结构,C,4,植物叶片结构,水稻、小麦等大多数植物在暗反应中，一个CO,2,被一个C,5,固定后形成两个C,3,化学物，因此叫C,3,植物。,甘蔗、玉米等少数植物在暗反应中，一个CO,2,首先被一个磷酸丙酮酸固定形成C,4,化学物，然后C,4,化合物分解出CO,2,再与C5结合形成两个C,3,化合物，因此叫C,4,植物。,叶肉细胞,中的叶绿体,维管束鞘细胞,中的叶绿体,C,4,植物光合作用特点示意图,（二）C,3,途径和C,4,途径,CO,2,NADPH,NADP,+,ATP,ADP+Pi,（CH,2,O）,多种酶,参加催化,C,5,2C,3,CO,2,C,4,C,3,(PEP),（丙酮酸）,C,4,ADP+Pi,ATP,C,3,酶,大气中的二氧化碳,低浓度的,二氧化碳,高浓度的二氧化碳,C,4,途径,C,3,途径,产物,能量,能量,C,4,植物中的“二氧化碳泵”,“二氧化碳泵”,提高农作物的光能利用率,什么叫光能利用率？,单位土地面积上，农作物通过光合作用所产生的有机物中所含的能量，与这块土地所接受的太阳能的比。,光能利用率 =,光合作用制造的有机物中所含能量,这块土地所接受的太阳能的比,光照强度的控制,A,B,光照强度,光合速率,0,吸收,CO,2,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。,二氧化碳的供应,B,A,CO,2,浓度,光合速率,0,释放,O,2,A： C,3,植物,B： C,4,植物,措施：,温室：,增施有机肥料,使用二氧化碳发生器,大田：,确保良好通风,增施有机肥料,深施“碳铵”。,空气中CO,2,含量一般占330mg/L，与植物光合所需最适浓度（1000mg/L）相差太远。,必须指出：,增加CO,2,可以提高光合效率，但是无限制地在全球范围内提高CO,2,浓度，会产生,“温室效应”,BACK,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？,必需矿质元素的供应,固氮,N,2,NH,3,工厂,N,2,NH,3,闪电等,N,2,NH,3,固氮微生物,工业固氮:,高能固氮:,生物固氮:,BACK,固氮微生物的种类,共生固氮微生物,自生固氮微生物,形态：,棒槌形、“T”形或“Y”形,结构：,原核单细胞,生理：,需氧异养；互利共生,（具种属特异性）；侵入豆科作物根部后不断繁殖可刺激根薄壁细胞分裂、组织膨大成根瘤。,形态：,杆菌或短杆菌,作用：,固氮； 分泌生长素,，促进植株生长和果实发育。,结构：,原核单细胞,实例：,根瘤菌,实例：,圆褐固氮菌,（三）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,O,2,不足,硝化细菌,反硝化细菌,亚硝酸盐,二、总结：,氮循环,空气中的氮气,大气闪电固氮,人工合成固氮,生物固氮,土壤中（NO,3,-,),生产者,各级消费者,生物体组成,含氮废物,NH,3,吸收,消化吸收,脱氨基作用,硝化细菌,微生物的分解作用,通过捕食,同化作用,反硝化细菌,氧气不足,设想：,将固氮基因转移到非豆科作物细胞内，使其自行固氮,意义：,减少施氮肥费用，降低粮食生产成本；,减少氮肥生产，有利于节省能源；,避免氮肥施用过量造成水体富营养化,有利于环境的保护。,