植物生产与环境教案全集

植物生长与环境〔种植类专业适用〕教材依据中职及高职种植类专业《植物生长与环境》;中职《植物》《土壤肥料》《农业气象》。课程内容与规划1.含课程体系结构；2.教学内容组织方式与目的；3.实践性教学的设计思想与效果1．课程内容体系结构《植物生长与环境》是的一门专业根底课，主要为种植类专业《作物栽培》、《作物遗传育种》、《作物病虫害防治》和《作物种子生产》等专业课程奠定根底〔注：作物包括农作物、果树、蔬菜和花卉〕。从培养农业生产一线的初中等技术应用性专门人才出发，《植物生长与环境》课程内容体系具备以下三个特点：①课程的中心内容是植物生长与环境条件之间的关系植物的生长发育与生存环境密切相关，不同的植物对环境的要求不同，《作物栽培》、《作物遗传育种》、《作物病虫害防治》课程的教学目的是让学生掌握如何能够依据植物的不同特点、要求和不同的生产目的，给植物提供相应的最适宜的生长环境〔条件〕，让植物按照人类的要求更好地生长。作为专业根底课，《植物生长与环境》的任务就是说明植物〔作物〕的生长根底、植物生长的根本原理和植物生长发育的根本过程、植物生长发育与环境条件〔水分，肥料，土壤，空气，温度〕的关系、如何通过生长环境的改变影响植物的生长发育进程，展示的是植物生长发育的一般规律。学习专业根底课的目的就是在遵循植物生长发育自然规律的前提下，通过环境条件〔管理措施〕的改变，影响植物〔作物〕的生长状态，让植物更好地为人类效劳。②以生产季节为主线安排教学内容农业种植类生产的主要特点就是受季节变化的影响特别大，不同作物种类，其整地、播种、育苗、生长管理和收获都有一定的时间性，而且这种时间性决定于目前人类无法改变的四季变化。教学中特别是实践教学，要走出教室、进入田间，不同的内容必须在特定的时期内依据当时的生产情况来完成。专业教学要求必须按生产进程安排教学进程，将教学和生产融为一体。根据专业课的内容特点和要求确定专业根底课的内容。内容排序上根底课与专业课同时讲授，以生产季节为主线，根底课内容提前于专业课内容，与相应专业课内容相照应。教学时间上由秋到春〔三年制的第二、第三学期〕，在植物生长发育的一个生育周期内完成。③注重根底知识的掌握与应用专业根底课的根底理论为专业课的根本原理和实用技术提供理论依据和生理根底，以专业教学需要为前提，主要选择与专业岗位能力培养有关的、学生毕业后能直接用于生产当中的知识和技能作为课程的重点内容。如结合当今社会生产中迫切需要的配方施肥技术，重点培养训练学生对土壤质地、土壤类别、植株和土壤营养成份如有机质含量、N、P、K和微量元素的测定技术及植物缺素诊断能力。对与职业教育培养目标关系不大的如三羧酸循环等理论性较强的生理过程那么作为一般了解展示给学生。以提高作物产量为出发点，从植物生理的角度为作物生长提供良好的环境，课程中还安排了植物野生资源调查、植物形态描述、田间杂草识别与防治等内容，为作物栽培及相关专业课程的学习奠定理论上和实践上的根底。2．教学内容组织与安排本着根底课为专业课效劳，理论教学为实践教学效劳，实践教学以技能培养为中心、为专业岗位能力培养效劳的原那么，《植物生长与环境》课程内容组织与安排如下：①《植物生长与环境》课程内容共分三局部：第一，植物生长发育的物质根底，包括植物的结构特点和植物的生命活动规律。这局部内容是整个课程的根底知识，目的在于认识植物的种类，了解植物的结构特点，掌握植物生理习性，明确植物生长与人类生存的关系，利用植物更好地为人类效劳。第二，植物生长与环境调控，包括土壤环境、水分条件、温度条件、养分条件和气候条件。这局部内容是全篇课程的重点，哪些环境条件影响植物的生长发育，这些环境条件是如何影响植物的生长发育的，如何通过人为的手段控制植物的生长发育，让植物按照人类的要求去生长发育，为人类提供衣食住行等生存物资。结合作物栽培和病虫害防治等专业课程内容，寻找连接点，专业课与根底课连成一体。第三、植物生长发育的根本规律，包括植物的生长、发育、生殖和衰老。这局部内容是全书的概括与总结，了解植物生长发育的全过程的各个阶段与环节及其时间顺序，综合考虑植物生长发育的内外影响因子，与植物生产实际和农业栽培管理相吻合。②《植物生长与环境》理论教学与实践教学比例相当：按照职业教育教学“理论为实践效劳、加强实践教学力度"的根本要求，我们设计《植物生长与环境》课程理论教学与实践教学比例相当。③建立《植物生长与环境》课外教学辅助体系：教育注重学生自学〔可持续开展〕能力的培养，职业教育要求的岗位能力的培养与训练要占用大量的课外时间，建立标准的课外教学辅助体系是高职教育教学的必要条件。以专业教学基地生产工程和科研工程为载体，学生自愿参加组成课外活动小组，结合课堂教学，以生产科研实际加深对理论知识的认识与掌握。同时结合生产实际进行实验实训和技能培训，教学为生产效劳。教学、生产、科研和培训融于一体，专业根底课真正为专业课学习奠定根底。④将素质教育贯穿于教学全程：素质教育贯穿于学生学习全过程，渗透于理论教学、实践教学乃至学生学习生活的各个环节。3．实践教学的设计与效果重视实践教学、注重学生技术技能和岗位能力的培养是职教育的特色之一，从专业根底课为专业课提供理论和实践根底的角度出发，选择与专业岗位能力培养有关的、学生毕业后能直接用于生产当中的知识和技能，综合设计实践教学内容和实施方法。〔1〕《植物生长与环境》实践教学内容《植物生长与环境》实践性教学包括实验〔实验实训〕和实习〔技能培训〕两局部，培养学生植物分类技术、土壤营养分析技术、植物营养诊断技术、植物测试技术和气象测试技术五项能力，再具体划分二十六个技能。〔2〕《植物生长与环境》实践教学动作方法本着为专业课效劳的思想，《植物生长与环境》实践教学主要采取两种方式。对于一些如显微镜的使用、植物构造观察、叶绿素含量测定、植物分类等根底知识、根底性的技能训练，采取模拟教学的形式进行。提供必要的仪器、设备、药品和试材，通过实验课和教学实习，验证课堂教学内容、熟练根本操作方法，为专业技能培养奠定根底。对于一些如土壤质地鉴别、土壤营养成份测定和植物诊断等农业生产实用技术技能训练，结合生产工程现场进行。从田间取样、样品处理、药品配制、仪器调试到材料测定、结果分析完全由学生在实验教师的指导下完成。培训的目的是测试方法的掌握和测试结果的分析应用，而不是文字内容的背诵和操作过程的演示。从实验田取样，测试结果再指导于实训基地的土壤改进，学生的学习、工作有了可见的结果，学生的学习积极性自然提高。可能的情况下与社会接轨，辐射周边农村，为农业和农民效劳。〔3〕《植物生长与环境》实践教学效果两年的教学实践与探索，《植物生长与环境》已经跳出了根底课纯理论学习的偏见，成了连接各门专业课程的枢纽。课程教学与生产实际相结合，特别是能够解决生产中的有关问题，丰富了教学内容，牢固了课程的根底地位，提高了师生的教学学习积极性。结合教学实训，教学方法与教学手段〔含多种教学方法灵活使用的形式与目的；现代教育技术应用与教学改革〕1．针对课程内容特点和培养目标采取相应的教学方法。直观教学法：根底理论知识介绍，植物的根本结构特点、植物生长发育根本机理和植物生理过程的了解与掌握等理论性较强的内容，采取课堂传授的方式。以教师讲课为主，配合以真实图片和生产实例，学生在接受技能训练前掌握必需的根底理论，保证实践教学和技能培训顺利进行。实践操作法：实践性比拟强，可以通过仪器设备和现代教育手段直观展示的如植物的解剖构造、叶绿素的含量、土壤养分鉴定和根系活力测定等内容，通过实验实训课完成。以学生为主体，由教师指导学生亲身体验、亲自动手操作，在实验室或田间实物教学，由学生自己得出结论。实践培训与操作中学生掌握了技能的操作方法、适用范围和考前须知，并能根据生产目的要求选择使用，培养对专业技能的掌握和运用能力。师生互动法：针对一些与生产实际结合紧密、有助于解决农业生产实际问题的如温室生产为什么要进行CO2施肥〔CO2对光合作用的影响〕等教学内容，采取提前实地观察，提出问题后师生共同探讨的方式。围绕着问题进行现场或课堂教学，以掌握理论依据、学习或改进相应生产措施为目的，开发学生智力，培训学生观察问题、分析问题和解决问题的能力。学生以此将根底课与专业课联系起来，将根底课与生产实际联系起来，学习的目的性、针对性加强，提高学生学习的趣味性和积性。多媒体网上教学法：多媒体等现代教育技术手段，将不同时间、不同地点、不同环境中的人、事、物在同一空间同时展示。在课程内容合理整合的前提下，以大量的文字、图片、动画和实地录像为根底，我们制作了植物生长与环境教师教学和学生学习两个课件，前者用于课堂教学，后者通过校园网系统，用于学生课后自学和复习，景、乐、图、文并貌，人文、根底、专业知识并存，学生在欣赏中知识得到了积累同时也锻炼学生对计算机网络的熟悉与使用。工程教学法：根据各专业教学方案要求确定专业基地生产工程和科研工程，结合各工程的具体内容、特点和季节安排相关理论和实践教学。以生产工程为载体开展工程教学，以工程生产作业历为依据制定教学进程表。授课方案和教学操作紧紧围绕工程生产和基地管理。设立学生自主创业田，学生在利益、风险均担的情况下，由教师指导，独立完成生产、管理及销售的全过程，培养学生独立工作和对各项技能的综合运用能力。专业根底课主要与植物生产土、肥、水管理等方面的内容相结合，进行实地应用。课外教学法：按照高职教育的教学方案要求，理论教学的比例的减小而实践教学的比例增大，这就使得课堂教学内容受到限制。为保证教学进程，同时又丰富完善课堂教学内容，对于一些实践性、综合性比拟强的内容，我们采取由教师课堂上留出题目〔学生也可以选择自己感兴趣的题目〕，学生课后去图书馆查阅资料，撰写综述，经教师批改后，在学生间开展小型的学术交流会的形式，不仅拓宽了学生的视野，而且锻炼了学生文字综合能力和语言表达能力。根据农业职业教育的特点，许多田间管理的实践教学内容无法在有限的上课时间内完成我们组织专业实践课外活动小组，让学生利用业余时间参与基地管理，并对每天的环境指标和发现的问题做出记录，使学生既学到了东西，又保证了生产的顺利进行。课外活动为学生专业能力自我提高和个性开展提供的是一个广阔的空间，学生的创造力和潜能得到了充分发挥。2．以能力培养为中心，针对不同内容特点采取适宜的考试评价方法。"3+1"考试：以前在学期末进行所学课程的期末考试，试题由任课教师来出，大多讲什么考什么。对于一些平时学习不认真的学生，到学期末复印别人的笔记，进行突击背诵，高分低能，教学质量自然滑坡。为了更客观地评价学生的学习效果，加强平时根底知识和根本技能的考核，不断提高教学质量，根据课程特点，或实际操作、或理论答卷，灵活采取考试形式，理论测试注重实践性，实际操作以技能培养为中心，功夫下在平时随教随学，随学随练，随练随考，并将考试贯穿于学生学习的整个过程之中。直观法考试：对于植物种类识别、营养缺素鉴定等内容的考核，首先给学生创造一个模拟甚至是真实的环境，将考场设在实验室或田间，操作为主。目录绪论……………………第一篇植物生长发育的物质根底……………………第一章植物细胞………………………第7页第一节植物细胞的根本结构………一．细胞壁二．细胞膜三．细胞质四．细胞核五．植物细胞后含物第二节植物细胞的化学组成………………一．蛋白质二．核酸三．脂类四．糖类五．原生质的胶体性质第三节植物细胞的催化系统---酶………一．酶及其特点二．酶的化学组成三．酶的命名与分类四．酶的作用特点五．酶的作用机理六．影响酶反响速度的因素七．同工酶第二章植物组织和器官……………第10页第一节植物组织…………一．分生组织二．成熟组织三．维管系统第二节植物的根…………一．根尖分区二．根的根本结构三．根的变态第三节植物的茎…………一．茎的形态二．芽及其类型三．茎的分枝四．茎的根本结构五．茎的变态第四节植物的叶…………一．表皮二．叶肉三．叶脉第五节植物的花、果实和种子…………一．植物的花和果实二．植物的种子第三章植物的光合作用……………第17页第一节太阳辐射与光……………………一．太阳辐射二．太阳光谱第二节光合色素…………一．叶绿体的根本结构二．光合色素三．影响叶绿素形成的环境因素第三节光合作用的机理…………………一．原初反响二．电子传递与光合磷酸化三．二氧化碳的同化四．光合作用的产物第四节光合作用的影响因素及生产潜力………………一．影响光合作用的环境条件二．光能利用率不高的原因三．提高光能利用率的途径第五节保护设施内光照的特点及其调节………………一．保护设施内光照的特点二．保护设施内光照的利用和调节第四章植物的呼吸作用……………第22页第一节呼吸作用的意义及类型…………一．呼吸作用二．呼吸作用的生理意义三．呼吸作用的生理指标第二节呼吸作用的生化过程……………一．有机物分解二．电子传递与氧化第三节呼吸作用的影响因素及调控应用………………一．影响呼吸作用的环境条件二．呼吸作用的调节三．呼吸作用的应用第五章植物体内有机物的代谢与运输……………第26页第一节植物体内有机物的代谢…………一．碳水化合物的代谢二．脂肪的代谢三．核酸的代谢四．蛋白质的代谢第二节植物体内有机物的运输…………一．植物体内有机物的运输系统二．植物体内同化物的运输机理三．植物体内同化物的分配第二篇植物生长与环境调控………第六章植物生长与土壤环境………第29页第一节土壤的固相组成…………………一．土壤矿物质二．土壤有机质三．土壤微生物第二节土壤的根本理化性质……………一．土壤孔隙性二．土壤结构性与耕性三．土壤胶体和吸收性能四．土壤酸碱性第三节植物生长与土壤管理……………一．土壤的改进二．土壤培肥第七章植物生长与水分…………第44页第一节水分在生命活动中的作用………一．植物含水量二．植物体内水分的存在状态三．水的生理作用第二节植物对水分的吸收………………一．植物的吸水器官二．植物吸水的原理第三节水分的散失----蒸腾作用………一．蒸腾作用二．小孔扩散三．气孔运动的机理四．影响蒸腾作用的因素五．水分的传导第四节土壤水分…………一．土壤水的类型二．土壤含水量的表示方法及其有效性三．土壤水的能态四．土壤水分的运动五．土壤水分的调节第五节大气中的水分……………………一．空气湿度二．水分蒸发三．水气凝结与降水四．水分与植物第八章植物生长与温度…………第53页第一节土壤空气与温度…………………一．土壤空气二．土壤热量状况第二节气温……………一．温度状况的表征和植物对热量的要求二．温度条件与农业生产第三节调控温度在植物保护地栽培中的应用…………一．保护地设施内温度条件的特点二．温度的调节第九章植物生长与养分…………第58页第一节植物生长与营养…………………一．植物的营养元素及其生理作用二．植物对养分的吸收三．作物各生长期的营养特性四．土壤养分第二节植物生长与肥料…………………一．施肥原理二．化肥〔化学肥料〕三．有机肥和生物肥四．配方施肥第三节主要作物施肥技术………………一．大田作物二．果树三．蔬菜四．花卉施肥特点第十章植物生长与农业小气候……………………第86页第一节大气与风…………一．气压与风二．风的形成和变化三．大气环流与地方性风四．风与农业生产第二节天气与气候………一．主要天气系统及天气特征二．农业灾害天气第三节农业小气候………一．农田小气候二．设施农业小气候第三篇植物的生长、发育与繁殖…………第十一章植物的生长发育………第95页第一节植物的生长物质…………………一．植物激素二．植物生长调节剂第二节种子生理…………一．种子的休眠二．种子的萌发第三节植物的生长与分化………………一．植物生长的细胞学根底二．植物生长的根本规律三．植物生长的影响因素四．植物运动第十二章植物的生殖、衰老、脱落和逆境生理……第99页第一节春化作用…………一．春化作用二．春化作用的条件三．去春化作用四．春化作用的传递第二节光周期现象………一．光周期现象二．植物按光周期现象分类三．光周期诱导四．春化作用和光周期现象在生产实践中的应用第三节光敏素……………一．光敏素二．光敏素与成花诱导三．植物体内营养状况对开花的影响----碳氮比学说四．影响花器官性别分化的因素第四节授粉、受精和种子、果实成熟…………………一．开花与传粉二．受精作用三．种子与果实的发育开始第五节植物的衰老、脱落与逆境生理…………………一．植物的衰老二．植物的脱落第六节植物的逆境生理…………………一．植物的逆境生理二．植物的抗旱性三．植物的抗寒性四．植物的盐害及抗盐性五．植物的涝害及抗涝性六．环境污染对植物的影响七．抗逆生理与农业生产第一篇植物生长发育的结构根底和物质根底第一章植物细胞[课时1-4，总课时4]一．目的要求了解植物细胞的根本结构特点和原生质的根本组成，掌握蛋白质的结构特征和酶的组成、分类特点，重点掌握酶促反响的影响因素和作用规律。二．教学内容1．一般了解植物细胞根本结构：细胞壁，细胞膜，细胞质，细胞核，后含物。植物细胞化学组成：核酸，脂类，糖类。植物细胞催化系统：酶的作用特点，酶的作用机理。2．一般掌握植物细胞化学组成：原生质的胶体性质。植物细胞催化系统：酶的分类，酶的化学组成，酶浓度、激活剂、抑制剂对酶促反响速度的影响。3．重点掌握植物细胞化学组成：蛋白质的组成、结构和性质。植物细胞催化系统：酶和同功酶的定义，底物浓度、温度、pH值对酶促反响速度的影响。三．实验实训1．显微镜的使用及细胞结构观察2．酶的活性测定四、学习要点第一节植物细胞的根本结构课时1细胞是生物体形态结构和生命活动的根本单位。一．细胞壁细胞壁存在于细胞的最外方，是植物细胞区别于动物细胞的显著特征之一。细胞壁是具有一定硬度和弹性的固体结构，起着保护和支持细胞的作用，并在很大程度上决定了细胞的形态和功能。二．细胞膜细胞膜亦称质膜，是细胞质外方与细胞壁紧密相接的一层薄膜，厚约7.5~10nm，只能在显微镜下才能看清楚。细胞膜主要由蛋白质〔40％〕和脂类〔50％〕组成，另外还含有少量的糖类物质〔2~10％〕。三．细胞质细胞质是质膜以内、细胞核以外的原生质区域。细胞质可分为胞基质和细胞器两大局部。四．细胞核细胞核是细胞的核心结构，它控制着蛋白质的合成和细胞的生长发育。通常每个细胞都有一个细胞核，幼小细胞里，细胞核位于细胞的中央，而在成熟的细胞中，由于液泡的形成，细胞核常位于细胞外围薄层的细胞质中。五．植物细胞后含物植物细胞在生长、分化和成熟过程中，由于新陈代谢活动所产生的代谢中间产物、废物等统称为后含物。第二节植物细胞的化学组成课时2植物细胞是由细胞壁和原生质两局部构成。细胞壁的主要成分是纤维素、果胶质和半纤维素，有的细胞中还有木质素、角质和木栓质等。构成植物细胞的生活物质是原生质，它是细胞生命活动的物质根底。水分是原生质的主要组成成分之一，一般约占原生质组成的80％以上，枯燥种子的含水量亦不少于10％。一．蛋白质蛋白质是原生质中最丰富的有机物质，占原生质干物质重量的50％以上，是生命最重要的物质根底。蛋白质主要由碳〔C〕、氢〔H〕、氧〔O〕、氮〔N〕、硫〔S〕5种化学元素组成。1．组成蛋白质的根本单位----氨基酸组成蛋白质分子的根本结构单位是氨基酸，氨基酸分子都具有氨基〔-NH3＋〕和羧基〔-COO－〕的根本结构。各种生物体内的蛋白质主要由20种氨基酸组成，各种氨基酸的区别就在于R基团的不同。2．蛋白质的结构一个氨基酸分子上的α-羧基可以和另一个氨基酸分子上的α-氨基脱水缩合形成酰胺键〔-CONH-〕，称为肽键。氨基酸分子以肽键结合形成的化合物称肽，由两个氨基酸分子组成的肽称二肽，由三个氨基酸分子组成的肽称三肽，由三个以上氨基酸分子组成的肽称多肽，蛋白质就是由许多氨基酸分子借肽键连接起来的多肽链。3．蛋白质的性质①.胶体性质②.蛋白质的电性与等电点③.盐溶盐析及脱水剂的作用④.蛋白质的变性与复性⑤.吸收光谱与颜色反响4．蛋白质的分类蛋白质通常按化学组成、溶解度和功能分类。按化学组成，蛋白质通常可分为简单蛋白质和结合蛋白质两大类。二．核酸1.核酸的组成核酸分为脱氧核糖核酸〔DNA〕和核糖核酸〔RNA〕两类。核苷酸那么由有机碱、戊糖和磷酸三种成分组成〔表1-2〕。有机碱包括两种嘌吟〔腺嘌呤A，鸟瞟吟G〕和三种嘧啶〔胸腺嘧啶T，胞嘧啶C，尿嘧啶U〕。三．脂类细胞中的脂类有真脂、磷脂、糖脂三类。真脂是细胞内的贮藏物质，磷脂和糖脂是生物膜的主要组成成分之一，约占生物膜干重的50％。四．糖类糖类是植物体内的主要成分之一，其含量占植物体干重的60－90％。植物光合作用的主要产物就是糖。糖在植物体内的功能主要是两个方面：①为植物体内各种生命过程提供能量，而且也是合成各种物质的碳骨架②作为细胞的结构物质，如细胞壁的纤维素，果胶物质以及组成膜成分的糖等。植物体内的糖可以分为三类：①单糖，是最简单的糖；②低聚精，是2—8个单糖的缩聚物；③多糖，由多个单糖通过糖苷键结合成的高分子量的复杂物质。五．原生质的胶体性质原生质的主要组成成分是以蛋白质为主的大分子亲水性物质，分子大小在0.1~0.25微米〔um〕，这样大的分子的溶液即可成为胶体状态，呈现胶体的性质。1.带电性与亲水性2.吸附性3.粘性和弹性4.凝胶作用第三节植物细胞的催化系统----酶课时1一．酶及其特点酶是生活细胞内产生的具有催化活性的蛋白质，也称生物催化剂。酶与一般催化剂一样，在反响前后酶本身的数量和质量不发生变化，酶只能加速化学反响到达平衡，而不能改变反响的平衡点，酶也是通过降低活化能来加速反响的进行。酶与一般催化剂不同的是它具有高效催化活性和高度的专一性。同时由于酶是蛋白质，所以还具有蛋白质的性质。二．酶的化学组成从酶的化学成分来看，有些酶仅由蛋白质构成，称为单成分酶，例如脲酶、脂肪酶、蛋白酶、核糖核酸酶等。另一些酶的组成，除含蛋白质局部外〔亦称酶蛋白〕，还含有非蛋白质局部〔称辅助因子〕，两局部形成复合物才有催化活性，这类酶称为双成分酶，例如脱氨酶、脱羧酶等。1.辅酶和辅基①.NAD〔烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，也称辅酶I〕和NADP〔烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，也称辅酶II〕②.FMN〔黄素单核苷酸〕和FAD〔黄素腺嘌二核苷酸〕③.辅酶A〔CoA－SA〕。④.血红素〔铁卟啉〕⑤.AMP〔一磷酸腺苷〕，ADP〔二磷酸腺苷〕和ATP〔三磷酸腺苷〕2.金属离子三．酶的命名与分类1.酶的命名一般常采用习惯命名法，绝大多数酶是根据它作用的底物命名、例如淀粉酶、蛋白酶等。有些酶是根据其催化的反响性质来命名，例如脱氢酶、水解酶、转氨酶。有的将低物和反响性质结合起来命名，例如琥珀酸脱氢酶。2.酶的分类酶的分类原那么是把所有酶根据其催化反响的性质分成六大类，氧化复原酶类转移酶类水解酶类裂解酶类异构酶类合成酶类四．酶的作用特点1.高效催化性2.高度专一性〔特异性〕五．酶的作用机理1.酶的中间产物理论2.酶的活性中心3.酶的催化机理六．影响酶反响速度的因素酶促反响受许多因素的影响，如底物浓度、酶浓度、温度、PH值、抑制剂和激活剂等。七．同工酶同工酶是指在同一机体中的一种酶存在多种分子形式，它们催化相同的化学反响，但蛋白质结构不同，它们的溶解度，分子量和对激活剂、抑制剂的反响也都存在差异。第二章植物组织和器官[课时5-12，总课时8]一．目的要求了解植物各种组织和根、茎、叶、花、果实和种子六大器官的结构组成特点，能够区分植物组织和器官结构上的异同点。掌握各器官组织的功能特点及生理作用。二．教学内容1．一般了解植物组织：分生组织和各种成熟组织的种类、特点、功能和分布，植物六大器官的结构组成和功用。2．一般掌握植物组织：维管束、维管组织和维管系统的结构、种类和功能。植物器官：植物根、茎、叶的变态，根尖及其分区，茎的形态特征，芽的类型、结构，茎的分枝和分蘖，幼苗的类型和特点。3．重点掌握植物组织：表皮〔保护组织〕的根本结构特点，植物根、茎的初生结构和植物叶子的结构特点，内皮层的结构和功能。三．实验实训1．显微镜的使用及细胞组织器官观察四、学习要点第一节植物组织课时1细胞分化的结果，导致植物体中形成多种类型的细胞。形态结构相似，生理功能相同，在个体发育中来源一致的细胞群组成的结构和功能单位，称为组织。植物组织有分生组织和成熟组织两大类。一．分生组织分生组织主要存在于植物的生长部位，如：根尖、茎尖〔顶端分生组织〕，形成层〔侧生分生组织〕和植物茎节〔居间分生组织〕的部位。分生组织的细胞都具备持续分裂的能力，通过细胞分裂形成新的细胞，生长分化后再形成其它的组织。二．成熟组织成熟组织是由分生组织衍生的细胞开展而来的，成熟组织的细胞不具备细胞分裂的能力，但都具有一种特定的功能，根据成熟组织功能的不同，可将成熟组织分为五种类型。1．保护组织保护组织分布于植物的最外面，由一层或几层排列紧密的细胞组成，对整个植物体起着保护的作用。如：植物的表皮〔初生保护组织〕和周皮〔次生保护组织〕。2．根本组织根本组织是植物体进行各种代谢活动的主要组织，共同特点是都是由薄壁细胞组成，也称薄壁组织，具潜在的分生能力，是扦插、嫁接成活和组织培养的根底。根本组织根据生理功能不同分为吸收组织〔根尖根毛区〕，同化组织〔叶肉细胞〕，贮藏组织〔胚乳〕，通气组织〔气道〕和传递细胞。3．机械组织机械组织对植物体起着机械支持的作用，特点是细胞壁局部或全部加厚，主要分布于保护组织的内侧和植物维管束的周围，分厚角组织和厚壁组织〔纤维、石细胞〕两种。4．输导组织输导组织是植物体内担负长途运输的管状结构，它们在各器官间成连续的输导系统。根据输导组织运输物质的种类不同，把输导组织分为两类，运输水分和无机盐的称导管和管胞，运输有机养料的称筛管和筛胞。在植物体中，以导管和管胞为主组成木质部，以筛管和筛胞为主组成韧皮部，木质部和韧皮部共同组成束状结构，称维管束。5．分泌结构〔分泌组织〕分泌结构是由一些具有分泌功能的细胞组成的，它们使植物体产生蜜汁、挥发油、粘液、树脂、乳汁、单宁、生物碱和盐类等物质。分泌结构分为外分泌结构〔腺毛、腺磷、蜜腺、盐腺、排水器〕和内分泌结构〔分泌细胞、分泌腔、分泌道、乳汁管〕两大类。三．维管系统1．维管束在植物体内，木质部和韧皮部是相互陪伴成束状存在的。由木质部和韧皮部共同组成的束状结构称维管束，根据维管束内形成层的有无以及维管束能否继续开展扩大，可将维管束分为有限维管束〔无形成层〕和无限维管束〔有形成层〕两大类型。2．维管组织木质部和韧皮部是植物体内主要起输导作用的组织。木质部一般包括导管、管胞、木薄壁组织和木纤维等组成分子；韧皮部那么一般包括筛管、伴胞〔蕨类植物及裸子植物为筛胞，无伴胞〕、韧皮薄壁组织和韧皮纤维等组成分子。木质部和韧皮部的组成分子包含输导组织、薄壁组织和机械组织等几种组织。所以，它们被认为是一种复合的组织。3．维管系统维管组织错综复杂地贯穿于某一器官或整个植物体中，组成一个结构和功能上的单位，使一个器官或整个植物体的各个局部得以连接起来。因此，在一株植物的整体上或一个器官的全部维管组织总称为维管系统。第二节植物的根课时2根是植物长期适应陆地生活过程中形成的器官。它的主要生理功能是吸收作用，吸收土壤里的水分、二氧化碳和溶解于水中的无机盐；根有支持和固着的作用，通过根植物体牢固地固定在土壤当中；根有合成作用，至少有十余种氨基酸、植物碱、有机氮等是在根内合成的；根还具有输导、贮藏和繁殖的能力。根有主根与侧根之分，植物地下所有的根构成根系，根的生理活泼区是根尖，根尖由根冠、分生区、伸长区和根毛区四局部组成。一．根尖分区1．根冠根冠位于根尖的顶端，是由许多排列疏松的薄壁细胞组成的帽状结构，对根尖起着保护的作用。根冠细胞原生质内含有淀粉体(造粉体)，与根的生长向地性有一定的关系。2．分生区分生区位于根冠的内侧，又称生长点，由分生组织细胞组成。通过分裂为根的生长提供新的细胞，是植物根一切结构的来源。3．伸长区伸长区是细胞生长分化的过渡区，伸长区前端〔靠近分生区〕的细胞具有分裂能力。愈向后，细胞伸长生长占主导地位。细胞迅速伸长生长所产生的伸长力量，是根尖深入土层的主要推动力。4．根毛区根毛区的主要特征是根的外表密生根毛，根毛是根表皮细胞外壁向外突起形成的顶端封闭的管状结构。根毛的存在增大了根的吸收面积，根毛区是根部吸收水分和无机盐的主要局部，所以又称吸收区。根毛区内部细胞已经停止伸长，并多已分化成熟为各种成熟组织，故此也称成熟区。根毛区内根的根本结构完全形成。二．根的根本结构根的根本结构分为三大局部，表皮、皮层和维管柱。1．表皮表皮是根最外一层排列整齐的细胞，细胞壁薄，许多表皮细胞外壁向外突出形成根毛，扩大了根的吸收面积，所以根毛区表皮细胞的吸收作用较其保护作用更为重要。2．皮层皮层是由许多薄壁细胞分散于表皮和维管柱之间而成，是水分和溶质从根毛到维管柱的横向运输途径，也是幼根贮藏营养物质的场所。3．维管柱维管柱是植物根纵向运输系统的主体，由维管柱鞘、木质部、韧皮部和薄壁细胞组成。维管柱鞘是一层或几层排列紧密的的薄壁细胞，具有潜在的分裂能力，是侧根、不定芽的主要来源。木质部呈星芒状位于根的中央，由导管、管胞、木质纤维细胞和木质薄壁细胞组成，主要生理功能是输导水分和无机盐。韧皮部呈束状分布于木质部辐射角之间，由筛管、伴胞、筛胞、韧皮纤维细胞和韧皮薄壁细胞组成，主要生理功能是运输同化产物。薄壁细胞分布于木质部和韧皮部之间。三．根的变态植物的各种营养器官由于行使一定的生理功能，特别是有些植物的营养器官，适应不同的环境行使特殊的生理功能，其形态结构各有其特性甚至相应发生变异，经历假设干世代以后，变异愈为明显，成为该种植物的遗传特性，这种现象称为器官的变态。变态器官在外形上往往不易区分，常要从形态发生上来加以判断。根据植物根形态功能和不同可将根分为贮藏根、气生根和寄生根三种类型。第三节植物的茎课时3茎是联系植物根、叶，输导水分、无机盐和有机物的营养器官，茎上着生有芽，芽萌发生长，形成叶和分枝，组成庞大的枝叶系统，支持着整个植物体，茎也具有贮藏和繁殖的功能。一．茎的形态茎有节和节间。茎上着生叶的部位称为节，节上着生叶，相邻两个节之间的部位称为节间，茎的顶端和节上叶腋处有芽，着生叶和芽的茎称为枝条。叶子脱落后在节上留下的痕迹称为叶痕。叶痕中枝条和叶柄中维管束断裂后留下的痕迹称为叶迹。鳞芽芽鳞片脱落后留下的痕迹称芽鳞痕。木本植物茎外表不同形状的小突起称皮孔。茎上叶痕的形状、叶迹的分布、皮孔的形状和数目是鉴别树种的依据。根据枝条上芽鳞痕的数目和相邻芽鳞痕间的距离，可以判断枝条的生常年龄和生长速度。二．芽及其类型芽是未发育的枝、花或花序，是枝、花或花序的原始体。如果把一个芽做纵切面，从上向下可以看到它是由生长锥〔分生组织〕、叶原基、幼叶以及腋芽原基组成,有些植物的芽，在幼叶的外面还包围着芽鳞片。生长在枝条顶端的芽称顶芽,生长在枝的侧面叶腋内的芽称侧芽或腋芽。顶芽和侧芽都是着生在枝的固定位置上称定芽，由老的根、茎和叶上发出的芽称不定芽。以后发育成枝叶的芽称叶芽；发育成花和花序的芽称花芽；即能形成花又能形成枝的芽称混合芽。外面没有芽鳞片保护的芽称裸芽，有芽鳞片保护的芽称鳞芽。能在当年生长季节萌发的芽称活动芽，处于休眠状态的芽称休眠芽。三．茎的分枝分枝是植物的根本特征之一。植物茎的分枝有三种方式：主茎顶芽活动旺盛，主干直立明显，侧芽相继展开形成侧枝较细，侧枝以同样的方式再形成次级分枝，这种分枝方式称单轴分枝，松、柏、杨等植物的分枝都是单轴分枝。顶芽生长到一定时候，生长缓慢、停止生长甚至死亡，由顶芽下面的腋芽代替顶芽继续生长形成侧枝，侧枝又以同样的方式分枝，这种分枝方式称合轴分枝，如苹果、葡萄、梨、桃等的分枝。第三种分枝方式是，主茎顶芽活动到一定时间停止生长或死亡，顶芽下面的两个侧芽同时生长形成两个侧枝，侧枝再以同样的方式分枝，称假二叉分枝，如丁香、石竹和泡桐等植物的分枝。禾本科植物如水稻、小麦等的分枝方式与双子叶植物不同。在生长初期，茎的节间短，几个节密集于基部，每个叶腋中都有一个腋芽。在四、五叶期的幼苗，有些腋芽开始活动，迅速生长为新技，同时在节位上产生不定根。禾本科植物的这种分枝的方式称为分蘖。产生分蘖的节称为分蘖节〔栽培学上常将发生分蘖的节段称为分蘖节〕。随后，新技的基部又各自形成分蘖节，进行分蘖活动，顺序地产生各级分蘖和不定根。从主茎发生的分蘖叫做第一次分蘖，由第一次分蘖苗发生的分蘖叫做第二次分蘖，依此类推。四．茎的根本结构1．双子叶植物茎的结构双子叶植物茎的根本结构包括表皮、皮层和维管柱三局部。〔1〕表皮表皮是幼茎最外的一层细胞，为初生保护组织。细胞的外壁角化，形成角质层，表皮上并有少数气孔分布，有的植物还分化出表皮毛覆盖于外表。表皮这种结构上的特点，既能起到防止茎内水分过度散失和病虫侵入的作用，又不影响透光和通气，仍能使幼茎内的绿色组织正常地进行光合作用。这是植物对环境的适应。〔2〕皮层皮层位于表皮与中柱之间，绝大局部是由薄壁组织组成的。但在表皮的内方，常有成束或相连成片的厚角组织分布。在一定程度上加强了幼茎的支持作用。厚角细胞和薄壁细胞中都含有叶绿体，故幼茎常呈绿色。水生植物的茎，一般缺乏机械组织，但皮薄壁组织的细胞间隙却很兴旺，常常形成了通气组织。有些植物茎的皮层中有分泌腔〔如棉花、向日葵〕、乳汁管〔如甘薯〕或其他分泌结构的分化。有些那么具有含晶体和单宁的细胞〔如花生、桃〕。有的木本植物茎的皮层内，往往有石细胞群的分布。〔3〕中柱中柱是皮层以内的中轴局部。它由维管束、髓和髓射线等组成。草本双子叶植物幼茎横切面上，维管束呈椭圆形。各维管束之间的距离较大，它们环形排列于皮层的内侧。多数木本植物幼茎内的维管束，彼此间距很小，几乎连成完整的环。髓和髓射线是中柱内的薄壁组织。位于幼茎中央局部的，称为髓。位于两个维管束之间连接皮层与髓的局部，称为髓射线。2．禾本科植物茎的结构禾本科植物的茎有明显的节与节间的区分。大多数种类的节间其中央局部萎缩，形成中空的秆，但也有的种类为实心的结构。它们共同的特点是维管束散生分布，没有皮层和中柱的界限，只能划分为表皮、根本组织和维管束三个根本的组织系统。〔1〕表皮表皮由长细胞、短细胞和气孔器有规律地排列而成。〔2〕根本组织根本组织主要是由薄壁细胞组成。玉米、高粱、甘蔗等的茎内为根本组织所充满；而水稻、小麦、竹等茎内的中央薄壁细胞解体，形成中空的髓腔。〔3〕维管束许多维管束分散在根本组织中。它们排河南方式分为两类：一类可以水稻、小麦等为代表，各维管束大体上排列为内、外两环。另一类如玉米、甘蔗、高梁等，它们的维管束分散排列于根本组织中。维营束鞘的里面为初生韧皮都和初生水质部，没有束中形成层，这种维管束称为有限维管束，是单子叶植物〔包括禾本科植物〕的主要特征之一。五．茎的变态1．地下茎的变态有些植物的局部茎枝生长于土壤中，变为贮藏或营养繁殖的器官，称为地下茎。地下茎的形态结构常发生明显的变化，但仍保持茎枝的根本特征。常见的有以下几种。①．根状茎许多禾本科植物具有根状茎。如白茅、绊根草、芦苇、竹等的根状茎，蔓生于土壤中。姜、菊芋的根状茎，肥短而为肉质；莲的根状茎称为莲藕，其中有兴旺的气道与叶相通。这些根状茎是贮藏器官又是营养繁殖器官。②．块茎马铃薯块茎，顶端有顶芽，四周有许多“芽眼”，作螺旋排列。③．鳞茎洋葱鳞茎最中央的基部为一个扁平而节间极短的鳞茎盘，其上生有顶芽，将来发育为花序。四周有肉质鳞片叶重重包围着，它们贮藏着大量的营养物质。④．球茎球茎是肥而短的地下茎。荸荠、慈菇的球茎由纤匍枝顶端发育而成；芋的球茎由茎基部发育而成。2．地上茎的变态植物的地上茎也会发生变态，其类型较多，比拟复杂，通常有以下几种：①．匍匐茎如草莓、蛇莓等植物的茎便属此类型。②．肉质茎许多仙人掌科的植物具有这种变态茎。③．叶状茎〔叶养枝〕有些植物如假叶树、竹节蓼、文竹、昙花等的叶子退化或早落，茎变为扁平或针状，长期为绿色，代叶行使光合作用，这种茎称为叶状茎。④．茎卷须有些藤本植物的茎变为卷曲的细丝；其上不生叶，用以缠绕其他物体，使植物体得以攀缘生长，称为茎卷须，如南瓜、葡萄等。⑤．茎刺有些植物如柑桔、山楂、皂荚的局部地上态为刺，称为茎刺。蔷薇、月季等茎上有刺，称为皮刺。第四节植物的叶课时1叶是植物重要的营养器官。叶的主要生理功能有二个，一是光合作用，把二氧化碳和水转化为有机物，供给植物生长发育的需要；二是蒸腾作用，通过蒸腾作用带动植物体内的水分循环，保证植物营养物质的吸收与运输。植物的完全叶由托叶、叶柄和叶片三局部组成，三局部形态的不同是植物分类的主要依据。植物叶片的根本结构包括表皮、叶肉和叶脉三个局部。一．表皮表皮分布在整个叶片的外表，分上表皮和下表皮。通常只由一层细胞组成，除表皮细胞外，表皮上还分布有气孔器、表皮毛和排水器等结构。气孔器由两个肾形的保卫细胞围合而成，两个保卫细胞之间的裂生胞间隙称为气孔，它们是叶片与外界环境之间气体交换和水分蒸腾和孔道。二．叶肉叶肉是叶片进行光合作用的主要局部，叶肉薄壁细胞内含有大量的叶绿体，形成疏松的绿色组织。多数植物叶片中，叶肉细胞分化为栅栏组织和海绵组织。三．叶脉叶脉分布在叶肉组织中，由一条或几条维管束组成，木质部位于上方，韧皮部位于下方，中间有微少的形成层。叶脉的主要功能是支持和输导作用。第五节植物的花、果实和种子课时1一．植物的花和果实花是植物重要的生殖器官，植物典型花结构通常由花梗、花托、花萼、花冠、雄蕊和雌蕊组成。花梗和花托是植物茎的变态，而花萼、花冠、雄蕊和雌蕊那么是植物的变态叶。雄蕊包括花丝和花药两局部，花药内部有花粉粒，花粉粒亦称雄配子体，内含精子〔雄配子〕。雌蕊由柱头、花柱和子房构成，子房内着生有胚珠，胚珠的主要结构是胚囊，胚囊亦称雌配子体，内含卵细胞〔雌配子〕。植物开花传粉，通过双受精作用，精子与卵细胞结合成合子，合子发育形成植物的胚，胚珠发育成种子，子房发育成果实。水稻、小麦、大麦、玉米、高梁等禾本科植物的花与一般双子叶植物花的组成不同。它们通常由2枚浆片、3或6枚雄蕊及1枚雌蕊组成。禾本科植物的花和内、外稃组成小花，再由1至多朵小花与1对颖片组成小穗。颖片着生于小穗的基都，相当于花序分枝基部的小总苞〔变态叶〕。具有多朵小花的小穗，中间有小穗轴。只有1朵小花的小穗，小穗轴退化或不存在。不同的禾本科植物可再由许多小穗集合成为不同的花序类型。二．植物的种子种子是种子植物特有的生殖器官,不同植物的种子，其大小、形状、颜色各不相同，但其根本结构是一致的。种子的根本结构包括种皮，胚乳和胚〔胚芽、胚轴、胚根、子叶〕。具有胚乳的种子称有胚乳种子，不具有胚乳的种子称无胚乳种子，种子具有一片子叶的植物称单子叶植物〔百合、马蹄莲、玉米、小麦〕，种子具有两片子叶的植物称双子叶植物〔菊花、满天星、苹果、白菜〕。发育正常的种子获得适宜的条件后就开始萌发，种子萌发的过程就是胚生长的过程，由胚长成的幼小植物体称为幼苗。幼苗长成后，幼苗子叶同时伸出土面的称子叶出土幼苗〔含羞草、凤仙花、花生、大豆〕，否那么称子叶留土幼苗〔君子兰、玉米、高梁〕。第三章植物的光合作用[课时13-19，总课时7]一．目的要求了解光合作用的原理，掌握光合色素的种类、作用特点及光合作用的影响因素，懂得通过提高光能利用率增加作物产量的方法。二．教学内容1．一般了解光合作用的机理：原初反响，电子传递与光合磷酸化，二氧化碳的同化，光合作用的产物。2．一般掌握太阳辐射：太阳辐射，太阳光谱。光合色素：叶绿体的根本结构，光合色素及其性质，影响叶绿素形成的环境因素。3．重点掌握光合作用的影响因素及生产潜力：影响光合作用的环境条件，光能利用率不高的原因，提高光能利用率的途径。三．、学习要点植物区别于动物的特征之一就是植物不需摄取现成的有机物，而是通过它的根、茎、叶乃至整个植物体从环境中吸收水、二氧化碳、矿质元素和太阳光能，利用体内特定的生理过程，把这些无机物转化为有机物，变成自身的营养物质。所以，绿色植物都是自养型的。光合作用亦称碳素同化作用，就是绿色植物利用日光能，把CO2和H2O同化为有机物，释放O2，同时贮存能量的过程。第一节太阳辐射与光课时1一．太阳辐射太阳以电磁波或粒子形式向外放射的能量叫太阳辐射。太阳在单位时间内通过或到达地球任一外表的辐射能，称为太阳辐射通量，单位为瓦〔W〕。单位面积上的太阳辐射通量叫太阳辐照度，单位为瓦·米－2。当地球与太阳相距为日地平均距离时，在大气上界垂直于太阳光的太阳辐照度的多年平均值称太阳能量辐射常数，用Io表示，数值约为1367瓦·米－2。由于太阳辐射穿过大气时发生吸收、散射和反射等作用而被减弱，所以，地面上的太阳辐照度值总是小于太阳辐射常数值。当太阳斜射到水平面上时，该水平面上所得到的太阳辐射能的多少，便决定于太阳辐射在水平面上的投射角----太阳高度角〔h〕。水平面上所接受的太阳；辐射能量与太阳高度解成正比。在一天中，正午时h最大，所以I值也最大，地面温度也就比拟高。日出和日没时h最小，所以I值也最小，地面温也就比拟小。二．太阳光谱太阳辐射能随波长的分布，称为太阳辐射光谱。太阳辐射光谱是由不同波长组成的连续光谱，它主要包括紫外线〔300nm〕、可见光〔390~760nm〕和红外线〔2600nm〕3局部。红外线波长最长，紫外线波长最短，可见光居中，它们对植物的生长发育起着不同的作用。对植物光合作用有效的光谱成分，称为光合有效辐射，其波段大致为380~710纳米〔nm〕。光合有效辐射约为太阳总辐射的1/2。第二节光合色素课时1叶绿体存在于叶肉组织和其它绿色组织细胞中，是植物进行光合作用的场所。一．叶绿体的根本结构叶绿体的外部是由两层单位膜围成的被膜,被膜以内是透明的基质，基质里悬浮着粒状结构，叫基粒。基粒由类囊体垛叠而成，类囊体是由单层单位膜围成的扁平具穿孔的小囊，组成基粒的类囊体叫基粒片层，连接基粒的类囊体叫基质片层。构成类囊体的单位膜上分布有大量的光合色素，是光能的吸收与转化的主要部位。叶绿体的基质内含有众多的酶类，是合成有机物的重要场所。二．光合色素高等植物叶绿体含有的光合色素主要有两大类：叶绿素和类胡萝卜素。叶绿素共有a、b、c和d共4种.叶绿素分子中含有双键，因而具有吸光性，叶绿素分子的吸收光谱是红光局部〔640~660nm〕，和蓝紫光局部〔430~450nm〕。由于叶绿素对绿色吸收最少，所以叶绿素溶液呈现绿色，叶片绿色亦是这个道理。类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素，胡萝卜素能够吸收光能，也能对叶绿素起保护作用。秋天，叶绿素破坏，叶黄素显露出来，这是叶子变黄的主要原因。三．影响叶绿素形成的环境因素影响叶绿素形成的环境因素主要有光照、温度、营养元素、氧气和水分。叶绿素的合成必需在有光的条件下才能完成，这是黑暗中形成黄化幼苗的原因。温度主要影响酶的活性,叶绿素合成的最低温度2~4℃，最适温度30℃，最高温度40℃。营养元素Fe、Cu、Zn、Mn对叶绿素合成具有催化作用。氧气是植物呼吸作用的必要条件。水那么是一切生命活动的介质。第三节光合作用的机理课时2光合作用是一系列光化学、光物理和生物化学转变的复杂过程。光合作用总体来说分两步进行，第一步需要光，称光反响，它通过原初反响、电子传递与光合磷酸化，吸收太阳光能转换为电能，再形成活泼的化学能，贮存在ATP和NADPH2中，这一过程是在叶绿体的基粒片层上完成的，它随着光强的增大而加速。第二步不需要光，称暗反响，它通过二氧化碳同化，吸收CO2和H2O合成有机物，同时将活泼的化学能转变为稳定的化学能，贮藏在这些有机物分子的化学键当中，成为植物体的组成物质，这一过程是在叶绿体的基质中进行的，它随温度的升高而加快。一．原初反响原初反响是光合作用的起点，是光合色素吸收光能所引起的一系列物理化学反响，速度快〔10-9~10-15秒〕，与温度无关。原初反响包括光能的吸收、传递和光化学反响。二．电子传递与光合磷酸化高能电子在一系列电子传递体之间的移动，释放能量并通过光合磷酸化作用把释放出来的电能转化为活泼的化学能〔NADPH2和ATP〕。作为能量载体的电子是由水分子中夺取的，水分子失去电子，自身分解放出氧气，这是光合作用所释放的氧气的来源。经过上述变化之后，由光能转变来的电能使进一步形成活泼的化学能，暂时贮存在ATP和NADPH之中，它们将用于CO2的复原，进一步形成各种光合产物，把活泼的化学能转变为稳定的化学能贮存在有机化合物之中。这样，ATP和NADPH就把光反响和暗反响联起来了。通常把这两种物质合起来称为同化力。三．二氧化碳的同化二氧化碳同化在叶绿体的基质里进行，通过一系列的酶促反响，把CO2和H2O合成有机物〔糖〕，同时把活泼的化学能转化为稳定的化学能〔键能〕，贮存在所生成的有机物的化学键中。二氧化碳的同化过程在有光和黑暗条件下均可进行。目前，已经明确高等植物光合碳同化途径有三条，即C3途径〔卡尔文循环〕、C4途径和景天酸代谢途径。C3途径是最根本的碳素同化途径，其他两种途径都必须经过C3循环才能把CO2固定为光合产物----糖。〔一〕C3途径〔卡尔文循环〕光合作用的碳转变的根本途径。这个途径现在都称C3途径、或称光合碳复原循环、复原的磷酸戊糖循环。整个循环可分三个阶段：1.羧化阶段2.复原阶段3.再生阶段在整个卡尔文循环中，要固定6分子CO2，即循环6次才能合成一分子已糖磷酸。每循环一次，需要3分子ATP和2分子NADPH。〔二〕C4二羧酸途径〔C4途径〕这类植物在光合作用中最初的CO2受体是烯酸式磷酸丙酮酸〔PEP〕；PEP在PEP矮化酶作用下与14CO2结合形成草酰乙酸。由于固定CO2后的最初产物是C4是化合物而不是C3化合物，因而称为C4途径，具有C4途径的植物称C4植物。C4植物固定同化CO2的整个过程是在两种不同功能的光合细胞中进行的。首先，叶子吸收的CO2到叶肉细胞的叶绿体内，在磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶〔PEP羧化酶〕的催化下，CO2和磷酸烯醇式丙酮酸结合，形成了最初产物草酰乙酸。草酸乙酸在相应酶的催化下，分别转化为苹果酸和天冬氨酸，这些都是四碳的二羧酸；这些转变都在叶肉细胞中进行。以后，苹果酸转移到邻近的维管束鞘细胞，在维管束鞘细胞的叶绿体内，苹果酸脱羧放出CO2转变为丙酮酸。丙酮酸又转移回叶肉细胞，在ATP和酶的作用下，它又转变为磷酸烯醇式丙酮酸，重新作为受体，使反响循环进行。〔三〕景天酸代谢途径〔CAM途径〕四．光合作用的产物光合作用产物主要是糖类，包括单糖〔葡萄糖和果糖〕、双糖〔蔗糖〕和多糖〔淀粉〕，其中以蔗糖和淀粉为最普遍。实验证明；光合作用也可直接形成氨基酸、脂肪酸等。因此，应该改变过去认为碳水化合物是光合作用的唯一直接产物的认识。第四节光合作用的影响因素及生产潜力课时2植物的光合作用和其他生命活动一样，经常受到外界条件和内在因素的影响而不断地发生变化。表示光合作用快慢程度的生理指标叫光合速率，即每小时每平方分米叶面积吸收二氧化碳的毫克数，常用CO2mg/dm2/h表示。测定光合效率的别一个生理指标称光合生产率〔净同化率〕，即每天每平方米叶面积实际积累的干物质克数〔g干物质/m2/d〕，它是较长时间〔例如一昼夜或一周〕的表观光合速率。光合生产率比短期测得的光合速率为低，因为其中包括夜间的呼吸作用和向外运输的光合产物。一般光合生产率为4~6g干物质/m2/d，而光合速率一般为20~60mgCO2/dm2/h。同一品种在不同生育期的光合速率不同。同一株作物不同部位的叶片，光合速率也不同。一．影响光合作用的环境条件1．光呼吸植物的绿色细胞在照光条件下吸收氧气、放出二氧化碳的过程称为光呼吸。降低光呼吸是提高光合作用的途径之一。2．光照在一定范围内，光合速率随光照强度的增加而增加，但到达一定数值时，光合速率便到达最大值，此后，即使光照强度继续增加，光合速率也不再提高，这种现象称光饱和现象。开始到达光饱和现象时的光照强度称光饱和点。当光照强度较高时，植物的光合比呼吸要高假设干倍。当光照强度下降时，光合与呼吸均随之下降，但光合下降地较快。光照强度下降到一定数值时，光合作用吸收的CO2量与呼吸作用放出的CO2量相等，表观光合速率等于零，此时的光照强度称光补偿点。在光补偿时，植物叶片制造的有机物与呼吸消耗的有机物相等，因而没有积累。3．二氧化碳在一定范围内，植物的光合速率随环境中CO2浓度的增高而增加，但到达一定程度时再增加CO2浓度，光合速率也不再增加，此时环境中CO2的浓度称二氧化碳饱和点。现在空气中CO2浓度约为330ppm，远不能满足植物光合作用的需要，增加环境中CO2浓度〔CO2施肥、改善透气条件、施用有机肥〕是提高作物产量的有效途径之一。4．温度温度主要影响酶的活性，植物的光合作用有一定的温度三基点〔最低温、最适温、最高温〕。光合作用的最低温〔冷限〕和最高温〔热限〕是指在该温度下，CO2的吸收和释放速度相等，光合速率等于零。在光合最适温时，光合速率最高。5．水分水是光合作用的原料之一，水分的多少还可影响植物体内激素水平的变化，通过激素控制气孔的开闭，影响光合作用的快慢。6．矿质元素矿质元素直接或间接地影响光合作用。N、P、S、Mg是叶绿素的组成成分，Mn、Cl、Fe、Cu、Zn影响光合电子传递和光合磷酸化,K影响气孔的开闭，K、P、B影响光合产物的运输和转化。所以，合理施肥对保证光合作用的顺利进行是非常重要的。二．光能利用率不高的原因〔一〕作物光能利用率和产量的关系作物光能利用率是指在单位土地面积上，作物光合产物中贮存的能量占作物光合期间照射在同一地面上太阳总能量的百分率。植物的光能利用率是很低的，一般植物约为1％，森林植物大概只有0.1％。〔二〕光能利用率低的原因1．太阳辐射2．漏光损失3．反射及透射损失4．蒸腾损失5．环境条件不适〔1〕光强的限制。〔2〕温度过低或过高影响酶活性。〔3〕CO2供给缺乏，使光合速率受到限制。〔4〕肥料缺乏或施用不当，影响光合作用进行或使叶片早衰等。三．提高光能利用率的途径1．增加光合面积2．延长光合时间①．延长生育期。②．提高复种指数。3．提高光合效率目前，主要是通过栽培措施来提高作物的光合效率。例如，通过水〔灌溉〕肥〔主要是氮肥〕调控作物的长势，尽早到达适宜的叶面积系数，提高田间CO2浓度〔大棚或温室施放干冰、田间增施有机肥〕；降低作物的光呼吸〔利用2.3-环氧丙酸及其它盐类、NaHSO3、α-羟基碘酸盐等〕。第五节保护地设施内光照的特点及其调节课时1一、保护地设施内光照的特点保护地设施内的光照条件由于受透光和不透光覆盖物及支架的遮挡，以及人工管理的差异，与露地光照条件有极大的差异。其光照特点主要表现在以下三方面。〔一〕光照强度保护地设施内的光照强度与露地的光照强度是呈正相关的。其次，取决于保护地设施的透光覆盖材料的透光率、设施的结构、骨架、方位等。总的看，保护设施内的光照强度大大低于露地。1．覆盖材料的透光特性2．采光面角度与光照强度3．建筑方位与光照强度4．结构与日照强度综合上述情况可看出，大局部保护地设施里的光照强度都大大低于露地，一般为露地光照强度的60％~80％。〔二〕光照时间〔三〕光质二、保护地设施内光照的利用和调节保护地设施内，在主要的栽培季节——冬、早春季的光照条件是非常不良的，光照强度低，时间短，光质差。因此，充分利用和合理调控光照条件是十分重要的。〔一〕作物的合理布局〔二〕设施的方位、结构和材料〔三〕操作管理〔四〕光质的调节〔五〕补光和遮光第四章植物的呼吸作用[课时20-25，总课时6]一．目的要求了解呼吸作用的原理，掌握呼吸作用的生理指标及其测定方法，懂得通过调节呼吸作用提高作物产量的方法。二．教学内容1．一般了解呼吸作用的生化过程：有机物的分解，电子传递与氧化磷酸化〔生物氧化〕。2．一般掌握呼吸作用的意义及类型：呼吸作用的概念，呼吸作用的意义，呼吸作用的生理指标，光合作用的产物。3．重点掌握呼吸作用的影响因素及调控应用：影响呼吸作用的环境条件，呼吸作用的调节，呼吸作用的应用。三．实验实训1．植物呼吸强度测定四、学习要点第一节呼吸作用的意义及类型课时2一．呼吸作用生活细胞内的有机物质，在酶的催化下进行氧化分解，产生二氧化碳和水，并释放出大量能量的过程称为呼吸作用。被呼吸作用氧化分解的有机物主要是糖类〔碳水化合物〕，常被称为“呼吸底物”，呼吸底物的分解亦称降解。伴随呼吸作用的进行，植物重量减轻，同时有大量的能量和CO2释放。1．有氧呼吸：生活细胞吸收大气中的氧，将体内的有机物彻底氧化分解，形成CO2和H2O并释放能量的过程。2．无氧呼吸：生活细胞在不吸收氧的情况下，将体内有机物不彻底氧化，形成不彻底的氧化产物并释放能量的过程。*无氧呼吸有乙醇发酵和乳酸发酵两种类型；长期无氧呼吸的结果会造成乙醇中毒。二．呼吸作用的生理意义1．作为生命活动的重要指标2．提供植物生命活动所需要的能量3．呼吸作用为其他有机物的合成提供原料4．呼吸作用可提高植物的抗性总之，呼吸作用是植物有机体普遍进行的生理过程，它是代谢的中心，它同所有的代谢过程都有密切关系，因此，呼吸作用的强弱必然影响到植物的生长发育，从而关系着农作物的产量和品质。三．呼吸作用的生理指标1．呼吸强度呼吸强度是衡量呼吸作用强弱、快慢的一个指标，呼吸强度也称为呼吸速率或呼吸率。以单位重量〔鲜重或干重〕在单位时间内释放CO2的量、吸收O2的量或干鲜重损失量的多少来表示。2．呼吸商植物组织在一定时间内释放的CO2量与吸收O2量的比值称呼吸商或呼吸系数〔简称RQ〕。糖被完全氧化，其呼吸商为1.0脂类比糖复原程度高，脂类的吸呼商小于1为0.7~0.8有机酸由于相对含氧多，所以其呼吸商大干1如上所述，当底物完全被氧化时，可以用呼吸商值淮测出呼吸底物的性质。第二节呼吸作用的生化过程课时1植物体内的有机物首先被分解为葡萄糖，由葡萄糖开始进入呼吸代谢。呼吸作用的整个过程可以分为二个阶段：①.有机物的分解，通过三种不同的代谢途径〔糖酵解、三羧酸循环、磷酸戍糖途径〕将葡萄糖分解为CO2和H2O，同时形成ATP、NADH2、FADH2和NADPH2。②.电子传递与氧化磷酸化即生物氧化过程，电子在呼吸链各电子传递体间的传递，释放能量，并通过氧化磷酸化作用，形成ATP，满足植物体新陈代谢的需要。一．有机物分解1．糖酵解〔EMP途径〕───无氧呼吸糖酵解是指葡萄糖直接分解为丙酮酸的过程，在植物的细胞质内进行。2．糖酵解--三羧酸循环〔EMP-TCA〕───有氧呼吸〔图4-1〕有氧呼吸是生活细胞在氧气的参与下，把有机物彻底氧化为二氧化碳和水，同时释放能量的过程。糖酵解过程在细胞质内进行，三羧酸循环过程在线粒体内进行。底物通过有氧呼吸分解，不但形成ATP，还产生NADH2和FADH2。3．磷酸戍糖途径(HMP或PPP途径)--有氧呼吸支路磷酸戍糖途径是植物有氧呼吸的一条辅助途径，在细胞质内进行，磷酸戍糖是该途径的中间产物，呼吸作用的结果形成NADPH2。二．电子传递与氧化磷酸化〔生物氧化〕第三节呼吸作用的影响因素及调控应用课时2表示植物呼吸上下的生理指标是呼吸强度，以单位重量在单位时间内释放二氧化碳的量、吸收氧气的量或重量损失量的多少来表示。一．影响呼吸作用的环境条件1．温度温度对呼吸作用影响的规律是，在最低温度与最适温度之间，呼吸强度随温度的升高而加快；超过最适温度后，呼吸强度随温度的升高而降低。呼吸作用进行的最快且持续时间最长时的温度就是呼吸最适温度，大多数温带植物呼吸最适温度在25~35℃之间。2．氧气和二氧化碳氧气是植物正常呼吸的重要因子，植物的呼吸强度随氧浓度的升高而增大。二氧化碳约占大气成分的0.03％，二氧化碳含量高于5％时，呼吸作用就受到抑制，当含量到达10％时，可以使植物致死。3．水分水是生物化学反响的介质，细胞的含水量对呼吸作用的影响很大，在一定范围内呼吸强度随含水量的增加而增加4．机械伤害机械伤害会显著加快植物组织的呼吸强度。5．农药植物的呼吸受到各种农药的影响，包括杀虫剂、杀菌剂、除草剂与生长调节剂。它们的影响很复杂，有的促进呼吸，有的降低呼吸，在农药使用上一定要注意这些问题。二．呼吸作用的调节1．巴斯德效应巴斯德效应是指氧抑制乙醇发酵的现象，因为是法国微生物学家巴斯德〔Pasteur〕首次发现而得名。2．能荷的调节细胞中贮存能量的化合物主要是腺苷酸类化合物，如AMP、ADP与ATP。能荷的数值在0~100％之间变动。通常细胞的能荷保持80％的状态。在这个水平上受到反响控制；当能荷很低时，能促进ATP合成作用的加速与ATP利用过程的减慢，将能荷水平提高；反之，将能荷降低下来。这样就对呼吸代谢起着调节作用。3．NADH/NAD+比对代谢的调节三．呼吸作用的应用调控呼吸对于作物生长发育，有机物运输分配，经济产量形成，以及农产品的贮藏保鲜等具有重要实际意义。1．调控呼吸作用在作物栽培管理中的应用种子萌发是植物有机体表现生命活动极为强烈的一个时期。特别是种子吸水后呼吸作用和酶的变化，相当明显。一般种子萌发过程中呼吸强度的变化包括四个阶段即：急剧上升---滞缓---再急剧上升---显著下降。总的趋势是呼吸作用不断加强。2．调控呼吸作用在农产品贮藏中的应用①．粮油种子的贮藏。在贮藏过程中，必须降低呼吸强度，确保平安贮藏。要使粮油种子平安贮藏，要求种子呈风干状态，含水量一般在8~16％〔因种子而异〕，可称平安含水量，文称临界含水量。有效的枯燥或必要的低温，才使常年平安保管成为可能。②．果蔬贮藏。在果实成熟之前，呼吸强度有一明显的上升，出现一个呼吸顶峰，称呼吸跃变。对这样的果实应采取措施减弱其呼吸作用，推迟或降低呼吸顶峰，是延长贮藏期的关键。温度对呼吸顶峰的出现影响极大，洋梨的呼吸顶峰出现随温度的增加而提早且峰值提高。因此应当低温贮藏，但不是越低越好，太低了容易发生冻害。在贮运中，防止水分损失，保持一定的湿度就显得特别重要。多汁果蔬贮藏保鲜可采用调节气体成分，抑制呼吸作用的气调法，目前在国内普遍使用，效果较好。3．植物的抗病性与呼吸作用的关系植物受到病原物侵染后，被侵染的植物呼吸作用通常都会增强。植株感病后呼吸加强的原因可从以下几方面分析：①．病原微生物有强烈的呼吸作用，致使寄生植物表现上的呼吸上升。②．寄主的呼吸作用加强，是因为病原菌侵人寄主后，呼吸基质与有关酶接触时机增加，呼吸的生化过程明显加强。③．寄主受侵染以后，呼吸作用的生化途径发生变化。如前所述，植物感病后精酵解酶系可能被抑制，而磷酸戊糖途径的酶系活化，使这条途径增强，氧化磷酸化作用解偶联，大局部能量以热的形式释放出来，便感病组织的温度升高。第五章植物体内有机物的代谢与运输[课时26-29，总课时4]一．目的要求了解植物体内有机物代谢的原理和途径，掌握植物体内有机物的运输系统、运输机理和同化物的运输与分配规律。二．教学内容1．一般了解碳水化合物〔蔗糖、淀粉〕、脂肪、核酸和蛋白质的合成与分解。2．一般掌握代谢源、代谢库，植物体内有机物的运输系统，筛管和伴胞的作用。3．重点掌握植物体内有机物的运输机理，植物体内有机物的运输与分配规律。三、学习要点第一节植物体内有机物的代谢课时3植物的绿色组织进行光合作用合成的有机物主要是碳水化合物。这些光合产物一小局部留在叶子内，供叶子本身的生长及呼吸消耗外，绝大局部运往植物体的其他非绿色局部，或作为呼吸作用的原料。或通过转化用于构成植物体的结构物质〔细胞壁中的果胶物质及纤维素，原生质中的氨基酸及蛋白质〕；或运往贮藏组织、器官，转化为贮藏物质〔淀粉、蛋白质和脂肪〕。植物体内有机物成分不是处于静止状态，而是处在不断地合成，分解和互相转化的变化之中。这些变化过程称为有机物的代谢，广义的代谢包括光合作用，呼吸作用以及所有有机物的合成、分解和相互间的转化过程。而本节主要讨论碳水化合物、脂类、核酸和蛋白质四类物质的代谢过程。一．碳水化合物的代谢碳水化合物的种类很多，本节重点说明蔗糖、淀粉的合成与分解的生化过程。〔一〕蔗糖的合成与分解蔗糖在代谢功能上十分重要，蔗糖是植物体中有机物运输的主要形式，也是高等植物组织中碳水化合物贮藏和积累的主要形式。1．蔗糖的合成蔗糖是由一分子葡萄糖和一分子果糖构成的一种双糖。2．蔗糖的分解蔗糖可在蔗糖酶〔转化酶〕的催化下水解，生成葡萄糖和果糖。这个反响为不可逆的，故反响趋向于完全水解。〔二〕淀粉的合成与分解1．淀粉的生物合成淀粉是植物重要的贮藏多糖。粮食作物的种子、块根、块茎含淀粉最多。淀粉的合成是由几种酶来催化的，每一种酶都有其自己催化的底物和引物〔葡萄糖受体〕。2．淀粉的分解淀粉的分解有水解和磷解两种反响。①．水解作用淀粉的水解由淀粉酶催化，产物有葡萄糖和麦芽糖，所产生的麦芽糖在麦芽糖酶的催化下，分解为两个分子的葡萄糖，在植物体内麦芽糖酶与淀粉酶同时存在。②．磷解作用淀粉磷酸化酶淀粉＋nH3PO4←------------→n1-磷酸葡萄糖3．碳水化合物的相互转化各种碳水化合物在植物体内都经常发生相互间转化。①．单糖的相互转化②．蔗糖与淀粉间的相互转化4．碳水化合物代谢与植物生长发育的关系在植物的整个生长发育的过程中，碳水化合物代谢都在不断的进行着。在种子萌发，营养器官旺盛生长及结实器官成熟时，碳水化合物转化尤为强烈。二．脂肪的代谢植物体内的脂肪主要是作为贮藏物质，以小油滴状态存在于细胞中，主要分布在种子或果实内。当它们完全被氧化时，脂肪比同重量的碳水化合物