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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O2H2OeH+NADP+NADPHADP+PiATP多种酶催化CO2C52C3(CH2O)ATPADP+PiNADPHNADP+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O2H2OeH+NADP+NADPHADP+PiATP(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CO2C4C4CO2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+NADPHATPADP+Pi2C3C5C4途径C3ADPATPC3(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C3PEPC5C3C3途径C3C4途径C3途径C4C3C5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AB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BACO2浓度光合速率0释放O2A：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N2→NH3，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+ATPADP+PiN2固氮酶C2H2NH3C2H4（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？8×107t4×108t3.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A2、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（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ），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（）Ａ.ⅠＢ.ⅡＣ.ⅢＤ.ⅣＤ（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