光合作用與生物固氮

1、光合作用與生物固氮(修改)一光能在葉綠提中的轉(zhuǎn)換l 知識詳解1光合作用的場所2光合色素擴(kuò)散速度：含量：選擇性地吸收：分類：吸收和傳遞光能的色素種類絕大多數(shù)葉綠素a以及全部葉綠素b、胡蘿卜素、葉黃素作用吸收、傳遞光能特殊狀態(tài)下的葉綠素a種類少數(shù)處于特殊狀態(tài)下的葉綠素a作用吸收轉(zhuǎn)化光能3能量代謝與物質(zhì)代謝光反應(yīng)暗反應(yīng)能量代謝物質(zhì)代謝（一）光能轉(zhuǎn)換成電能1.轉(zhuǎn)換過程2在光的照射下，少數(shù)處于特殊狀態(tài)下的葉綠素a，連續(xù)不斷地失去電子和獲得電子從而形成電子流（電能形成的標(biāo)志），使光能轉(zhuǎn)換成電能。3特殊狀態(tài)下的葉綠素a結(jié)構(gòu)上：易失去電子；功能上：發(fā)生變化成為強(qiáng)氧化劑（失去電子的葉綠素a）4 最終電子供體：水

2、最終電子受體：NADP+（二）電能轉(zhuǎn)換成活躍化學(xué)能1.轉(zhuǎn)換過程2輔酶（NADP+）與還原性輔酶（NADPH）特殊狀態(tài)下的葉綠素a與失去電子的葉綠素a（強(qiáng)氧化劑）NADPH：攜帶一定能量的還原劑（供能、供氫）ATP：儲存有能量（供能）（三）活躍化學(xué)能轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定化學(xué)能l 鞏固練習(xí)將CO2最終還原成糖類等有機(jī)物的還原劑以及使H2O氧化的強(qiáng)氧化劑分別是A、NADP和葉綠素a B、NADP和失去電子的葉綠素a C、NADPH和葉綠素a D、NADPH和失去電子的葉綠素a二C3植物與C4植物l 知識詳解1C3植物與C4植物的概念C3植物：光合作用“CO2固定”時，僅將CO2中的C固定轉(zhuǎn)移到C3中的植物。

3、CO2 + C5 2C3 C3途徑C4植物：光合作用“CO2固定”時，先將CO2中的C固定轉(zhuǎn)移到C4中，然后再固定轉(zhuǎn)移到C3中的植物。 CO2 + C3 C4 C4途徑 CO2 + C5 2C3 C3途徑2C3植物與C4植物葉片結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)C4植物的葉片中，圍繞著維管束的是呈“花環(huán)型”的兩圈細(xì)胞3C4途徑與C3途徑（1）C4植物的暗反應(yīng)（2）C3植物與C4植物CO2固定的比較C4植物： C4途徑發(fā)生在葉肉細(xì)胞中的葉綠體中 C3途徑發(fā)生在維管束鞘細(xì)胞中的葉綠體中 C3植物：C3途徑發(fā)生在葉肉細(xì)胞中的葉綠體中 能量位置C3植物不需要在葉肉細(xì)胞中，與C3的還原不發(fā)生在同一細(xì)胞的同一葉綠體內(nèi)。C4植物第

4、一次固定需要在葉肉細(xì)胞中，與C3的還原不在同一細(xì)胞。第二次固定不需要在維管束鞘細(xì)胞中，與C3的還原不發(fā)生在同一細(xì)胞的同一葉綠體內(nèi)。（3）為什么C4植物僅在維管束鞘細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)淀粉粒？（4）在高溫、光照強(qiáng)烈和干旱的條件下，C4植物較C3植物優(yōu)越C4途徑中能夠固定CO2的那種酶（ “二氧化碳泵” ），對CO2具有很強(qiáng)的親和力，可以促使PEP把大氣中含量很低的CO2以C4的形式固定下來（即可以利用較低濃度的CO2），并且使C4集中到維管束鞘細(xì)胞內(nèi)的葉綠體中，供維管束鞘細(xì)胞內(nèi)葉綠體中的C3途徑利用。l 鞏固練習(xí)1請問C3植物與C4植物有什么區(qū)別？2（理綜I）回答下列、小題、玉米和小麥在適宜條件下光照一段

5、時間后，將葉橫切片用碘液染色，在顯微鏡下觀察這兩種植物的維管束鞘細(xì)胞和葉肉細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)玉米葉片的維管束鞘細(xì)胞被染色，小麥葉片的_被染成_，被染色的原因是_。由此可知，玉米屬于_植物，小麥屬于_植物。、當(dāng)用碘液對某一植物照光后的葉橫切片染色時，卻發(fā)現(xiàn)被染色的葉片同時出現(xiàn)上述玉米和小麥葉片的染色結(jié)果。據(jù)這個實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可推知：從光合作用角度來說，該植物具有_植物的特點(diǎn)，其光合作用固定CO2形成的最初化合物有_種，即_3C4植物比C3植物具有較強(qiáng)光合作用的原因之一是 （ ）A磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶對C02具有較強(qiáng)的親和力 B維管柬鞘細(xì)胞比較大，葉綠體里面含有大量的基粒 C葉表皮上的氣孔數(shù)量多，有利于吸

6、收二氧化碳 D葉表皮薄而透明，有利于色素吸收光能 4.向玉米、甘蔗等植物提供用放射性同位素的C02，一段時間后，放射性同位素C4中的變化情況是 （ ）AC3、C4都不變 BC3、C4中都漸多 CC3中漸多 C4中漸少 DC3中漸少，C4中漸多三提高農(nóng)作物的光能利用率l 知識詳解1提高農(nóng)作物的光能利用率光能利用率：（單位面積）光合作用所合成的有機(jī)物中含有的能量/土地所接受的太陽能光合作用效率：光合作用所合成的有機(jī)物中含有的能量/光合作用中所吸收的光能延長光合作用時間：如輪種、間種 光質(zhì)的控制增加光合作用面積：如合理密植 光的控制 光強(qiáng)的控制提高農(nóng)作物的光合作用效率 CO2的供應(yīng)必須礦質(zhì)元素的供應(yīng)

7、2提高光合作用效率的措施：（1）光照的控制A光照強(qiáng)弱的控制陽生植物：a b c 陰生植物：a b c 光合作用效率與光照強(qiáng)度的關(guān)系（分段描述）：措施：在塑料大棚或人工光照的溫室中，給綠色植物開 “光吧”B光質(zhì)的控制紅光和藍(lán)紫光有利于提高光合作用效率，而綠光則不利于提高光合作用效率。在紅光下，光合產(chǎn)物中糖類含量較多；在藍(lán)紫光下，光合產(chǎn)物中蛋白質(zhì)和脂肪較多。（2）CO2的供應(yīng)ACO2濃度與光合作用強(qiáng)度的關(guān)系（分段描述）：B空氣中CO2含量一般占330mg/L，與植物光合所需最適濃度（1000mg/L）相差太遠(yuǎn)。使植物經(jīng)常處于“CO2饑餓”狀態(tài)。C措施：溫室：燃燒液化石油氣，使用二氧化碳發(fā)生器，增施

8、農(nóng)家肥（有機(jī)肥料）；增施“碳銨”，大棚內(nèi)置干冰，用NH4HCO3與稀H2SO4反應(yīng)，放一筐小動物或很多正在萌發(fā)的種子。大田：確保良好通風(fēng)透光；增施農(nóng)家肥（有機(jī)肥料）；增施“碳銨”。（3）必須礦質(zhì)元素的供應(yīng)N：酶及NADP+和ATP的重要組分P：NADP+和ATP的重要組分；維持葉綠體膜的結(jié)構(gòu)和功能K：促進(jìn)糖類的合成與運(yùn)輸Mg：葉綠素的重要組分：必須礦質(zhì)元素的供應(yīng)過量，對農(nóng)作物的生長發(fā)育也不利。 比如：N肥施用過多，會造成農(nóng)作物 。 3影響植物光合速率的幾組曲線光 光合 合速 速率 率溫度（。C） 葉齡光合速率 葉面積指數(shù)l 鞏固練習(xí)下圖是光合作用過程的圖解，請依據(jù)圖說明:（1）圖中A代表_，其

9、功能是_。（2）圖中B是_。（3）圖中C是_，它被傳遞到葉綠體的_部位，用于_ _，最終形成_。（4）圖中D是在有關(guān)酶的催化下，利用_將_與_結(jié)合形成的。（5）圖中E是（寫中文）_，它是由一分子_和_ 分子_結(jié)合后又分解而成，含_個高能磷酸鍵。（6）圖中F叫_，它是由CO2和_結(jié)合后又分解而成，從而使化學(xué)性質(zhì)_的CO2能夠直接參與化學(xué)反應(yīng)。（7）H是_，此階段是在葉綠體的_進(jìn)行的；I是_，此階段是在葉綠體的_中進(jìn)行的。（8）C進(jìn)入I稱為_；由D到E，對I的作用是_；由F到G叫_；由G到F叫_。（9）確切地說，J代表_。四生物固氮l 知識詳解（1）植物不能直接利用空氣中的N2，植物只能通過根從地

10、壤中吸收NH4+或NO3-。（2）一些微生物能直接利用空氣中的N2 稱為固氮微生物，它們能將空氣中的N2還原成N H 3稱為生物固氮。（3）不同的微生物固氮的情況有所不同。（一）固氮微生物的種類1共生固氮微生物：與一些綠色植物互利共生的固氮微生物。根瘤菌與：能固定空氣中的氮?dú)?，為豆科植物提供氮素（NH 3）豆科植物：為根瘤菌提供營養(yǎng)物質(zhì)（有機(jī)物）2根瘤菌（1）呈棒槌形、“T”形、“Y”形（2）異養(yǎng)需氧型（3）單細(xì)胞原核生物（細(xì)菌）：只有核糖體，無線粒體（4）獨(dú)立生活時不能固氮，只有侵入豆科植物的根內(nèi)才能固氮（5）侵入特定種類的植物（具有專一性）（6）根瘤破潰后，里面的根瘤菌和含氮化合物仍遺留在

11、土壤中，根瘤菌不一定死亡3根瘤的形成：（1）根瘤菌進(jìn)入植物根部（2）繁殖刺激根部薄壁細(xì)胞分裂該處組織膨大形成根瘤。4根瘤菌形成根瘤固氮的意義：一座“小氮肥廠”1自生固氮微生物：在土壤中能夠獨(dú)立進(jìn)行固氮的微生物，其中，多數(shù)是一類叫做自生固氮菌的細(xì)菌。自生固氮菌具有的特點(diǎn)： 、 、 、 2圓褐固氮菌（1）與植物之間無專一性，無共生關(guān)系。（2）異養(yǎng)需氧型（3）固氮產(chǎn)放為N H 3（4）分泌生長素，促進(jìn)植株生長和果實(shí)發(fā)育（二）生物固氮過程12（三）氮循環(huán)1固氮方式2與氮循環(huán)有關(guān)的因素硝化作用：NH3 硝化細(xì)菌（O2） 硝酸鹽反硝化作用：硝酸鹽 反硝化細(xì)菌（無O2） 亞硝酸鹽 分子態(tài)氮氨化作用：微生物將

12、動植物遺體、排出物、殘落物中的有機(jī)氮分解后形成氨的過程。同化作用：異化作用：植物的根對NH4+或NO3-的吸收：3生物固氮的意義：減少施氮肥費(fèi)用，降低糧食生產(chǎn)成本；減少氮肥生產(chǎn)，有利于節(jié)省能源； 避免氮肥施用過量造成水體富營養(yǎng)化,有利于環(huán)境的保護(hù)。在N循環(huán)中的作用代謝類型在生態(tài)系統(tǒng)中的地位根 瘤 菌將N2合成氨異養(yǎng)需氧型消費(fèi)者圓褐固氮菌將N2合成氨異養(yǎng)需氧型分解者硝 化細(xì) 菌將NH3或銨鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽自養(yǎng)需氧型生產(chǎn)者反硝化細(xì)菌硝酸鹽 亞硝酸鹽 氮?dú)猱愷B(yǎng)厭氧型分解者（四）生物固氮在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用：根瘤菌拌種，提高豆科作物產(chǎn)量用豆科植物做綠肥使用自生固氮菌制劑為農(nóng)作物提供氮素營養(yǎng)固氮基因工程：將

13、固氮基因轉(zhuǎn)移到非豆科植物細(xì)胞內(nèi)l 鞏固練習(xí)7(江蘇生物) (10分)下圖是氮在土壤、植物和動物之間的轉(zhuǎn)化示意圖。 (1)大氣中的氮主要經(jīng)過 作用還原為NH3，然后被植物利用。土壤中的NH3也可經(jīng)硝化細(xì)菌的作用，轉(zhuǎn)化成硝酸鹽后被植物吸收。在 情況下，硝酸鹽可被一些細(xì)菌最終轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，返回大氣中?(2)動物攝取的蛋白質(zhì)在消化道內(nèi)被分解為各種氨基酸，這些氨基酸進(jìn)入細(xì)胞后有3個代謝途徑，圖中是 ；是 ；是 。 (3)若圖中的氨基酸是丙氨酸，則圖中B是 。若圖中的氨基酸是谷氨酸，A是丙氨酸，則過程接受氨基的糖代謝中間產(chǎn)物是 。若圖中的氨基酸只能從食物中獲得，則稱為 。 (4)氮返回土壤主要有兩個途徑：

14、一是圖中產(chǎn)生的 (圖中C)進(jìn)入土壤；二是植物和動物遺體中的含氮物質(zhì)被土壤中的 形成氨而進(jìn)入土壤。本章能力提升訓(xùn)練1(江蘇生物) (9分)下圖為植物新陳代謝示意圖。請根據(jù)圖示回答下列問題。(1)過程發(fā)生在葉綠體 上，其中光能向電能的轉(zhuǎn)換由 分子完成。光照下該分子轉(zhuǎn)變成 ，奪取水分子中的 。(2)在過程中，NADPH的作用是 。(3)過程表示 呼吸，它發(fā)生在 中。(4)過程中的能量由ATP中的 水解釋放。2（理綜I）回答下列、小題、玉米和小麥在適宜條件下光照一段時間后，將葉橫切片用碘液染色，在顯微鏡下觀察這兩種植物的維管束鞘細(xì)胞和葉肉細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)玉米葉片的維管束鞘細(xì)胞被染色，小麥葉片的_被染成_

15、，被染色的原因是_。由此可知，玉米屬于_植物，小麥屬于_植物。、當(dāng)用碘液對某一植物照光后的葉橫切片染色時，卻發(fā)現(xiàn)被染色的葉片同時出現(xiàn)上述玉米和小麥葉片的染色結(jié)果。據(jù)這個實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可推知：從光合作用角度來說，該植物具有_植物的特點(diǎn)，其光合作用固定CO2形成的最初化合物有_種，即_3（理綜II）30（22分）回答下列I、II小題：I、右圖表示光照強(qiáng)度對A、B兩種C3植物光合作用強(qiáng)度的影響。據(jù)圖回答：（1）A、B兩種植物光合作用過程中對光能利用的差異是_。（2）在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，與B植物相比，A植物應(yīng)種光照強(qiáng)度光合作用強(qiáng)度ABOP植在_條件下。 4(北京理綜)3科學(xué)家研究CO2 濃度、光照強(qiáng)度和溫度對同一

16、植物光合作用強(qiáng)度的影響，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果如右圖。請據(jù)圖判斷下列敘述不正確的是A光照強(qiáng)度為a時，造成曲線II和III光合作用強(qiáng)度差異的原因是CO2 濃度不同B光照強(qiáng)度為 b 時，造成曲線 I和 II光合作用強(qiáng)度差異的原因是溫度的不同C光照強(qiáng)度為ab，曲線 I、II光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度升高而升高D光照強(qiáng)度為ac，曲線 I、III光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度升高而升高5（四川理綜）水稻是我國主要的糧食作物之一。下列有關(guān)水稻生命活動的敘述，正確的是A對水稻進(jìn)行根瘤菌拌種，有利于水稻對N2的利用B水稻葉片的維管束鞘細(xì)胞中含有葉綠體，能固定二氧化碳并形成淀粉C硅元素能在水稻體內(nèi)大量積累，該事實(shí)說明硅是水稻必需的大

17、量元素D盡管水稻生長在水生環(huán)境中，其吸水的主要動力仍是蒸騰拉力 6(江蘇生物)根瘤菌與豆科植物的關(guān)系是A根瘤菌只有侵入到豆科植物的根內(nèi)才能固氮 B根瘤菌與豆科植物之間是寄生關(guān)系C豆科植物供給根瘤菌有機(jī)物，根瘤菌供給豆科植物氨 D根瘤菌為豆科植物提供生長素7(江蘇生物) (10分)下圖是氮在土壤、植物和動物之間的轉(zhuǎn)化示意圖。 (1)大氣中的氮主要經(jīng)過 作用還原為NH3，然后被植物利用。土壤中的NH3也可經(jīng)硝化細(xì)菌的作用，轉(zhuǎn)化成硝酸鹽后被植物吸收。在 情況下，硝酸鹽可被一些細(xì)菌最終轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓祷卮髿庵小?(2)動物攝取的蛋白質(zhì)在消化道內(nèi)被分解為各種氨基酸，這些氨基酸進(jìn)入細(xì)胞后有3個代謝途徑，圖中

18、是 ；是 ；是 。 (3)若圖中的氨基酸是丙氨酸，則圖中B是 。若圖中的氨基酸是谷氨酸，A是丙氨酸，則過程接受氨基的糖代謝中間產(chǎn)物是 。若圖中的氨基酸只能從食物中獲得，則稱為 。 (4)氮返回土壤主要有兩個途徑：一是圖中產(chǎn)生的 (圖中C)進(jìn)入土壤；二是植物和動物遺體中的含氮物質(zhì)被土壤中的 形成氨而進(jìn)入土壤。8圓褐固氮菌除了具有固氮能力外，還能 （ ）A刺激根形成根瘤 B促進(jìn)花粉發(fā)育和受精 c進(jìn)行硝化作用 D促進(jìn)生長和果實(shí)發(fā)育9C4植物比C3植物具有較強(qiáng)光合作用的原因之一是 （ ）A磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶對C02具有較強(qiáng)的親和力 B維管柬鞘細(xì)胞比較大，葉綠體里面含有大量的基粒 C葉表皮上的氣孔數(shù)

19、量多，有利于吸收二氧化碳 D葉表皮薄而透明，有利于色素吸收光能 10.向玉米、甘蔗等植物提供用放射性同位素的C02，一段時間后，放射性同位素C4中的變化情況是 （ ）AC3、C4都不變 BC3、C4中都漸多 CC3中漸多 C4中漸少 DC3中漸少，C4中漸多11氮元素是構(gòu)成生物體的最主要元素之一，在動植物生命活動中起著重要作用。在自然界中各種含氮物質(zhì)經(jīng)過復(fù)雜的化學(xué)變化實(shí)現(xiàn)氮元素的循環(huán)，維持自然環(huán)境中的氮平衡。下圖是自然界中氮循環(huán)以及有機(jī)物在生物體內(nèi)代謝的部分過程示意圖，請據(jù)圖分析回答：（1）微生物在氮循環(huán)中有重要作用，生活在大豆根部的根瘤菌能參與上圖中的哪個過程？_（填序號）。（2）根瘤菌之所

20、以能進(jìn)行固氮作用，其根本原因是它具有獨(dú)特的固氮基因，這種基因位于_上；與根瘤菌相比較，大豆細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是 。（3）科學(xué)家正試圖將固氮基因重組到稻、麥等經(jīng)濟(jì)作物的細(xì)胞中，建立“植物的小化肥廠”，讓植物本身根據(jù)所需直接固氮，這樣就可以免施氮肥，減少對土壤結(jié)構(gòu)的破壞。如果這種重組能實(shí)現(xiàn)的話，那么固氮基因最終實(shí)現(xiàn)表達(dá)的遺傳信息轉(zhuǎn)移的途徑是 。（4）參與過程的微生物，其新陳代謝類型為 。（5）在人體內(nèi)，發(fā)生在細(xì)胞外的過程是 （圖中序號表示）。（6）如果細(xì)胞內(nèi)H的含量增多，而ATP的含量減少，則很可能是控制合成 的基因發(fā)生了突變。12科學(xué)家發(fā)現(xiàn)生長在高溫強(qiáng)光照和干旱環(huán)境中的植物氣孔關(guān)閉，C4植物

21、能利用葉片內(nèi)細(xì)胞間隙中含量很低的CO2進(jìn)行光合作用，C3植物則不能。（1）現(xiàn)有取自熱帶不同環(huán)境下的甲乙兩種長勢良好，狀態(tài)相似的草本植物，已知甲是C4植物，已知其光合作用固定CO2的類型。請利用一個密閉大玻璃鐘罩，初步判別乙植物是C3植物還是C4植物。原理： 。方法：將植物甲和植物乙一同栽種于密閉鐘罩下，給予 條件培養(yǎng)。連續(xù)若干天觀察記錄他們的生長情況。預(yù)期結(jié)果并分析： ；（2）對于以上分析，用顯微鏡從形態(tài)學(xué)方面加以進(jìn)一步驗(yàn)證。方法：制作乙植物葉脈橫切脫色處理后的臨時切片，用顯微鏡觀察。結(jié)論：如果視野中看到 ，乙是C3植物：反之，則乙是C4植物。13將CO2最終還原成糖類等有機(jī)物的還原劑以及使H2O氧化的強(qiáng)氧化劑分別是A、NADP和葉綠素a B、NADP和失去電子的