光合作用与生物固氮

1、高中生物补习资料光合作用与生物固氮(修改)一光能在叶绿提中的转换l 知识详解1光合作用的场所2光合色素扩散速度：含量：选择性地吸收：分类：吸收和传递光能的色素种类绝大多数叶绿素a以及全部叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素作用吸收、传递光能特殊状态下的叶绿素a种类少数处于特殊状态下的叶绿素a作用吸收转化光能3能量代谢与物质代谢光反应暗反应能量代谢物质代谢（一）光能转换成电能1.转换过程2在光的照射下，少数处于特殊状态下的叶绿素a，连续不断地失去电子和获得电子从而形成电子流（电能形成的标志），使光能转换成电能。3特殊状态下的叶绿素a结构上：易失去电子；功能上：发生变化成为强氧化剂（失去电子的叶绿素a）4

2、最终电子供体：水最终电子受体：nadp+（二）电能转换成活跃化学能1.转换过程2辅酶（nadp+）与还原性辅酶（nadph）特殊状态下的叶绿素a与失去电子的叶绿素a（强氧化剂）nadph：携带一定能量的还原剂（供能、供氢）atp：储存有能量（供能）（三）活跃化学能转换成稳定化学能l 巩固练习将co2最终还原成糖类等有机物的还原剂以及使h2o氧化的强氧化剂分别是a、nadp和叶绿素a b、nadp和失去电子的叶绿素a c、nadph和叶绿素a d、nadph和失去电子的叶绿素a二c3植物与c4植物l 知识详解1c3植物与c4植物的概念c3植物：光合作用“co2固定”时，仅将co2中的c固定转移到

3、c3中的植物。 co2 + c5 2c3 c3途径c4植物：光合作用“co2固定”时，先将co2中的c固定转移到c4中，然后再固定转移到c3中的植物。 co2 + c3 c4 c4途径 co2 + c5 2c3 c3途径2c3植物与c4植物叶片结构的特点c4植物的叶片中，围绕着维管束的是呈“花环型”的两圈细胞3c4途径与c3途径（1）c4植物的暗反应（2）c3植物与c4植物co2固定的比较c4植物： c4途径发生在叶肉细胞中的叶绿体中 c3途径发生在维管束鞘细胞中的叶绿体中 c3植物：c3途径发生在叶肉细胞中的叶绿体中 能量位置c3植物不需要在叶肉细胞中，与c3的还原不发生在同一细胞的同一叶绿

4、体内。c4植物第一次固定需要在叶肉细胞中，与c3的还原不在同一细胞。第二次固定不需要在维管束鞘细胞中，与c3的还原不发生在同一细胞的同一叶绿体内。（3）为什么c4植物仅在维管束鞘细胞内出现淀粉粒？（4）在高温、光照强烈和干旱的条件下，c4植物较c3植物优越c4途径中能够固定co2的那种酶（ “二氧化碳泵” ），对co2具有很强的亲和力，可以促使pep把大气中含量很低的co2以c4的形式固定下来（即可以利用较低浓度的co2），并且使c4集中到维管束鞘细胞内的叶绿体中，供维管束鞘细胞内叶绿体中的c3途径利用。l 巩固练习1请问c3植物与c4植物有什么区别？2（理综i）回答下列、小题、玉米和小麦在适

5、宜条件下光照一段时间后，将叶横切片用碘液染色，在显微镜下观察这两种植物的维管束鞘细胞和叶肉细胞，结果发现玉米叶片的维管束鞘细胞被染色，小麦叶片的_被染成_，被染色的原因是_。由此可知，玉米属于_植物，小麦属于_植物。、当用碘液对某一植物照光后的叶横切片染色时，却发现被染色的叶片同时出现上述玉米和小麦叶片的染色结果。据这个实验现象可推知：从光合作用角度来说，该植物具有_植物的特点，其光合作用固定co2形成的最初化合物有_种，即_3c4植物比c3植物具有较强光合作用的原因之一是 （ ）a磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶对c02具有较强的亲和力 b维管柬鞘细胞比较大，叶绿体里面含有大量的基粒 c叶表皮上的气孔

6、数量多，有利于吸收二氧化碳 d叶表皮薄而透明，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c02，一段时间后，放射性同位素c4中的变化情况是 （ ）ac3、c4都不变 bc3、c4中都渐多 cc3中渐多 c4中渐少 dc3中渐少，c4中渐多三提高农作物的光能利用率l 知识详解1提高农作物的光能利用率光能利用率：（单位面积）光合作用所合成的有机物中含有的能量/土地所接受的太阳能光合作用效率：光合作用所合成的有机物中含有的能量/光合作用中所吸收的光能延长光合作用时间：如轮种、间种 光质的控制增加光合作用面积：如合理密植 光的控制 光强的控制提高农作物的光合作用效率 co2的供应必

7、须矿质元素的供应2提高光合作用效率的措施：（1）光照的控制a光照强弱的控制阳生植物：a b c 阴生植物：a b c 光合作用效率与光照强度的关系（分段描述）：措施：在塑料大棚或人工光照的温室中，给绿色植物开 “光吧”b光质的控制红光和蓝紫光有利于提高光合作用效率，而绿光则不利于提高光合作用效率。在红光下，光合产物中糖类含量较多；在蓝紫光下，光合产物中蛋白质和脂肪较多。（2）co2的供应aco2浓度与光合作用强度的关系（分段描述）：b空气中co2含量一般占330mg/l，与植物光合所需最适浓度（1000mg/l）相差太远。使植物经常处于“co2饥饿”状态。c措施：温室：燃烧液化石油气，使用二氧

8、化碳发生器，增施农家肥（有机肥料）；增施“碳铵”，大棚内置干冰，用nh4hco3与稀h2so4反应，放一筐小动物或很多正在萌发的种子。大田：确保良好通风透光；增施农家肥（有机肥料）；增施“碳铵”。（3）必须矿质元素的供应n：酶及nadp+和atp的重要组分p：nadp+和atp的重要组分；维持叶绿体膜的结构和功能k：促进糖类的合成与运输mg：叶绿素的重要组分：必须矿质元素的供应过量，对农作物的生长发育也不利。 比如：n肥施用过多，会造成农作物 。 3影响植物光合速率的几组曲线光 光合 合速 速率 率温度（。c） 叶龄光合速率 叶面积指数l 巩固练习下图是光合作用过程的图解，请依据图说明:（1）

9、图中a代表_，其功能是_。（2）图中b是_。（3）图中c是_，它被传递到叶绿体的_部位，用于_ _，最终形成_。（4）图中d是在有关酶的催化下，利用_将_与_结合形成的。（5）图中e是（写中文）_，它是由一分子_和_ 分子_结合后又分解而成，含_个高能磷酸键。（6）图中f叫_，它是由co2和_结合后又分解而成，从而使化学性质_的co2能够直接参与化学反应。（7）h是_，此阶段是在叶绿体的_进行的；i是_，此阶段是在叶绿体的_中进行的。（8）c进入i称为_；由d到e，对i的作用是_；由f到g叫_；由g到f叫_。（9）确切地说，j代表_。四生物固氮l 知识详解（1）植物不能直接利用空气中的n2，植

10、物只能通过根从地壤中吸收nh4+或no3-。（2）一些微生物能直接利用空气中的n2 称为固氮微生物，它们能将空气中的n2还原成n h 3称为生物固氮。（3）不同的微生物固氮的情况有所不同。（一）固氮微生物的种类1共生固氮微生物：与一些绿色植物互利共生的固氮微生物。根瘤菌与：能固定空气中的氮气，为豆科植物提供氮素（nh 3）豆科植物：为根瘤菌提供营养物质（有机物）2根瘤菌（1）呈棒槌形、“t”形、“y”形（2）异养需氧型（3）单细胞原核生物（细菌）：只有核糖体，无线粒体（4）独立生活时不能固氮，只有侵入豆科植物的根内才能固氮（5）侵入特定种类的植物（具有专一性）（6）根瘤破溃后，里面的根瘤菌和含

11、氮化合物仍遗留在土壤中，根瘤菌不一定死亡3根瘤的形成：（1）根瘤菌进入植物根部（2）繁殖刺激根部薄壁细胞分裂该处组织膨大形成根瘤。4根瘤菌形成根瘤固氮的意义：一座“小氮肥厂”1自生固氮微生物：在土壤中能够独立进行固氮的微生物，其中，多数是一类叫做自生固氮菌的细菌。自生固氮菌具有的特点： 、 、 、 2圆褐固氮菌（1）与植物之间无专一性，无共生关系。（2）异养需氧型（3）固氮产放为n h 3（4）分泌生长素，促进植株生长和果实发育（二）生物固氮过程12（三）氮循环1固氮方式2与氮循环有关的因素硝化作用：nh3 硝化细菌（o2） 硝酸盐反硝化作用：硝酸盐 反硝化细菌（无o2） 亚硝酸盐 分子态氮氨

12、化作用：微生物将动植物遗体、排出物、残落物中的有机氮分解后形成氨的过程。同化作用：异化作用：植物的根对nh4+或no3-的吸收：3生物固氮的意义：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。在n循环中的作用代谢类型在生态系统中的地位根 瘤 菌将n2合成氨异养需氧型消费者圆褐固氮菌将n2合成氨异养需氧型分解者硝 化细 菌将nh3或铵盐转化为硝酸盐自养需氧型生产者反硝化细菌硝酸盐 亚硝酸盐 氮气异养厌氧型分解者（四）生物固氮在农业生产中的应用：根瘤菌拌种，提高豆科作物产量用豆科植物做绿肥使用自生固氮菌制剂为农作物提供氮素营养

13、固氮基因工程：将固氮基因转移到非豆科植物细胞内l 巩固练习7(江苏生物) (10分)下图是氮在土壤、植物和动物之间的转化示意图。 (1)大气中的氮主要经过 作用还原为nh3，然后被植物利用。土壤中的nh3也可经硝化细菌的作用，转化成硝酸盐后被植物吸收。在 情况下，硝酸盐可被一些细菌最终转化为氮气，返回大气中。 (2)动物摄取的蛋白质在消化道内被分解为各种氨基酸，这些氨基酸进入细胞后有3个代谢途径，图中是 ；是 ；是 。 (3)若图中的氨基酸是丙氨酸，则图中b是 。若图中的氨基酸是谷氨酸，a是丙氨酸，则过程接受氨基的糖代谢中间产物是 。若图中的氨基酸只能从食物中获得，则称为 。 (4)氮返回土壤

14、主要有两个途径：一是图中产生的 (图中c)进入土壤；二是植物和动物遗体中的含氮物质被土壤中的 形成氨而进入土壤。本章能力提升训练1(江苏生物) (9分)下图为植物新陈代谢示意图。请根据图示回答下列问题。(1)过程发生在叶绿体 上，其中光能向电能的转换由 分子完成。光照下该分子转变成 ，夺取水分子中的 。(2)在过程中，nadph的作用是 。(3)过程表示 呼吸，它发生在 中。(4)过程中的能量由atp中的 水解释放。2（理综i）回答下列、小题、玉米和小麦在适宜条件下光照一段时间后，将叶横切片用碘液染色，在显微镜下观察这两种植物的维管束鞘细胞和叶肉细胞，结果发现玉米叶片的维管束鞘细胞被染色，小麦

15、叶片的_被染成_，被染色的原因是_。由此可知，玉米属于_植物，小麦属于_植物。、当用碘液对某一植物照光后的叶横切片染色时，却发现被染色的叶片同时出现上述玉米和小麦叶片的染色结果。据这个实验现象可推知：从光合作用角度来说，该植物具有_植物的特点，其光合作用固定co2形成的最初化合物有_种，即_3（理综ii）30（22分）回答下列i、ii小题：i、右图表示光照强度对a、b两种c3植物光合作用强度的影响。据图回答：（1）a、b两种植物光合作用过程中对光能利用的差异是_。（2）在农业生产中，与b植物相比，a植物应种光照强度光合作用强度abop植在_条件下。 4(北京理综)3科学家研究co2 浓度、光照

16、强度和温度对同一植物光合作用强度的影响，得到实验结果如右图。请据图判断下列叙述不正确的是a光照强度为a时，造成曲线ii和iii光合作用强度差异的原因是co2 浓度不同b光照强度为 b 时，造成曲线 i和 ii光合作用强度差异的原因是温度的不同c光照强度为ab，曲线 i、ii光合作用强度随光照强度升高而升高d光照强度为ac，曲线 i、iii光合作用强度随光照强度升高而升高5（四川理综）水稻是我国主要的粮食作物之一。下列有关水稻生命活动的叙述，正确的是a对水稻进行根瘤菌拌种，有利于水稻对n2的利用b水稻叶片的维管束鞘细胞中含有叶绿体，能固定二氧化碳并形成淀粉c硅元素能在水稻体内大量积累，该事实说明

17、硅是水稻必需的大量元素d尽管水稻生长在水生环境中，其吸水的主要动力仍是蒸腾拉力 6(江苏生物)根瘤菌与豆科植物的关系是a根瘤菌只有侵入到豆科植物的根内才能固氮 b根瘤菌与豆科植物之间是寄生关系c豆科植物供给根瘤菌有机物，根瘤菌供给豆科植物氨 d根瘤菌为豆科植物提供生长素7(江苏生物) (10分)下图是氮在土壤、植物和动物之间的转化示意图。 (1)大气中的氮主要经过 作用还原为nh3，然后被植物利用。土壤中的nh3也可经硝化细菌的作用，转化成硝酸盐后被植物吸收。在 情况下，硝酸盐可被一些细菌最终转化为氮气，返回大气中。 (2)动物摄取的蛋白质在消化道内被分解为各种氨基酸，这些氨基酸进入细胞后有3

18、个代谢途径，图中是 ；是 ；是 。 (3)若图中的氨基酸是丙氨酸，则图中b是 。若图中的氨基酸是谷氨酸，a是丙氨酸，则过程接受氨基的糖代谢中间产物是 。若图中的氨基酸只能从食物中获得，则称为 。 (4)氮返回土壤主要有两个途径：一是图中产生的 (图中c)进入土壤；二是植物和动物遗体中的含氮物质被土壤中的 形成氨而进入土壤。8圆褐固氮菌除了具有固氮能力外，还能 （ ）a刺激根形成根瘤 b促进花粉发育和受精 c进行硝化作用 d促进生长和果实发育9c4植物比c3植物具有较强光合作用的原因之一是 （ ）a磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶对c02具有较强的亲和力 b维管柬鞘细胞比较大，叶绿体里面含有大量的基粒 c

19、叶表皮上的气孔数量多，有利于吸收二氧化碳 d叶表皮薄而透明，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c02，一段时间后，放射性同位素c4中的变化情况是 （ ）ac3、c4都不变 bc3、c4中都渐多 cc3中渐多 c4中渐少 dc3中渐少，c4中渐多11氮元素是构成生物体的最主要元素之一，在动植物生命活动中起着重要作用。在自然界中各种含氮物质经过复杂的化学变化实现氮元素的循环，维持自然环境中的氮平衡。下图是自然界中氮循环以及有机物在生物体内代谢的部分过程示意图，请据图分析回答：（1）微生物在氮循环中有重要作用，生活在大豆根部的根瘤菌能参与上图中的哪个过程？_（填序号）。

20、（2）根瘤菌之所以能进行固氮作用，其根本原因是它具有独特的固氮基因，这种基因位于_上；与根瘤菌相比较，大豆细胞基因结构的主要特点是 。（3）科学家正试图将固氮基因重组到稻、麦等经济作物的细胞中，建立“植物的小化肥厂”，让植物本身根据所需直接固氮，这样就可以免施氮肥，减少对土壤结构的破坏。如果这种重组能实现的话，那么固氮基因最终实现表达的遗传信息转移的途径是 。（4）参与过程的微生物，其新陈代谢类型为 。（5）在人体内，发生在细胞外的过程是 （图中序号表示）。（6）如果细胞内h的含量增多，而atp的含量减少，则很可能是控制合成 的基因发生了突变。12科学家发现生长在高温强光照和干旱环境中的植物气

21、孔关闭，c4植物能利用叶片内细胞间隙中含量很低的co2进行光合作用，c3植物则不能。（1）现有取自热带不同环境下的甲乙两种长势良好，状态相似的草本植物，已知甲是c4植物，已知其光合作用固定co2的类型。请利用一个密闭大玻璃钟罩，初步判别乙植物是c3植物还是c4植物。原理： 。方法：将植物甲和植物乙一同栽种于密闭钟罩下，给予 条件培养。连续若干天观察记录他们的生长情况。预期结果并分析： ；（2）对于以上分析，用显微镜从形态学方面加以进一步验证。方法：制作乙植物叶脉横切脱色处理后的临时切片，用显微镜观察。结论：如果视野中看到 ，乙是c3植物：反之，则乙是c4植物。13将co2最终还原成糖类等有机物的还原剂以及使h2o氧化的强氧化剂分别是a、nadp和叶绿素a b、nadp和失去电子的叶绿素a