光合作用与生物固氮.ppt

光合作用与生物固氮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 光光 光光 HH + + e e - - HH 2 2 OO OO 2 2 NADPNADP + + NADPHNADPH ADP+PiADP+Pi ATPATP 电能转化为活跃的化学能 酶 酶 NADP+ + 2e + H+ NADPH ADP + Pi ATP 多种酶催化多种酶催化 COCO 2 2 CC 5 5 2C2C 3 3 (CH(CH 2 2 O)O) ATPATP ADP+PiADP+Pi 供供能能 NADPHNADPH NADPNADP + + 供供 能能 氢氢 供供 活跃的活跃的化学能化学能转换成稳定的转换成稳定的化学能 化学能 反应阶段能量变化物质变化 光反应 暗反应 光能光能转化成转化成电能电能水在光下分解水在光下分解 电能电能转换成转换成活跃活跃 的化学能的化学能 NADPHNADPH的形成的形成 ATPATP的形成的形成 COCO 2 2 的固定的固定 COCO 2 2 还原及糖类还原及糖类 等有机物的形成等有机物的形成 活跃的化学能转活跃的化学能转 换成换成稳定化学能稳定化学能 光能在叶绿体中的转换光能在叶绿体中的转换 二二 C C 3 3 植物和植物和C C 4 4 植物植物 C5 + CO2 2C3 玉米、甘蔗等热带绿色植物 ： 14CO2 14C 4 14C 4 14C 3 C4植物：植物的光合作用中，CO2中的C首先转 移到C4，然后才移到C3。 C3植物：仅有C3的植物。 小麦、水稻等大多数绿色植物 ： CC 3 3 植物植物CC 4 4 植物植物 叶片结构叶片结构 不具不具花环型结构花环型结构具具花环型结构花环型结构 维维管束鞘细管束鞘细 胞胞 不含不含叶绿体叶绿体 大、含有大、含有没有基粒的没有基粒的 叶绿体叶绿体 叶肉细胞叶肉细胞 排列疏松含有正排列疏松含有正 常叶绿体常叶绿体 一部分组成花环型结构的一部分组成花环型结构的 外圈，另一部分排列疏松外圈，另一部分排列疏松 ，含正常叶绿体，含正常叶绿体 CC 3 3 植物植物 和和 CC 4 4 植物植物叶片结构比较叶片结构比较： 二、C途径和C途径 C3植物叶片结构 C4植物叶片结构 水稻、小麦等大多数植物在暗 反应中，一个CO2被一个C5固定后形成 两个C3化学物，因此叫C3植物。 甘蔗、玉米等少数植物在暗反 应中，一个CO2首先被一个磷酸丙酮 酸固定形成C4化学物，然后C4化合物 分解出CO2再与C5结合形成两个C3化合 物，因此叫C4植物。 叶肉细胞叶肉细胞 中的叶绿体中的叶绿体 维管束鞘细胞维管束鞘细胞 中的叶绿体中的叶绿体 C C4 4 植物光合作用特点示意图植物光合作用特点示意图 （二）（二）C C 3 3 途径和途径和C C 4 4 途径途径 COCO 2 2 NADPHNADPH NADPNADP + + ATPATP ADP+PiADP+Pi （CHCH 2 2 OO） 多种酶多种酶 参加催化参加催化 C C5 5 2C2C 3 3 COCO 2 2 C C4 4 C C3 3 (PEP)(PEP) （丙酮酸）（丙酮酸） C C4 4 ADP+PiADP+PiATPATP C C3 3 酶酶 大气中的大气中的 二氧化碳二氧化碳 低浓度的低浓度的 二氧化碳二氧化碳 高浓度的高浓度的 二氧化碳二氧化碳 C C4 4 途径途径 C C3 3 途径途径 产物产物 能量能量能量能量 C C4 4 植物中的植物中的“二氧化碳泵二氧化碳泵 ” “ “二氧化碳泵二氧化碳泵” ” 提高农作物的光能利用率提高农作物的光能利用率 什么叫光能利用率？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。土地所接受的太阳能的比。 光能利用率光能利用率 = = 光合作用制造的有机物中所含能量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这块土地所接受的太阳能的比 光照强度的控制光照强度的控制 A A B B 光照强度光照强度 光合速率光合速率 0 0 吸收吸收 COCO 2 2 阳生植物阳生植物 阴生植物阴生植物 A A：光补偿点光补偿点B B：光饱合点光饱合点 应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物 。 二氧化碳的供应二氧化碳的供应 B B A A COCO 2 2 浓度浓度 光合速率光合速率 0 0 释放释放 OO 2 2 A A： C C 3 3 植物植物B B： C C 4 4 植物植物 措施：措施： 温室：温室：增施有机肥料增施有机肥料 使用二氧化碳发生器使用二氧化碳发生器 大田：大田：确保良好通风确保良好通风 增施有机肥料增施有机肥料 深施深施“ “碳铵碳铵” ”。 空气中空气中COCO 2 2 含量一般占含量一般占330330mg/Lmg/L，与植物光合所需最与植物光合所需最 适浓度（适浓度（10001000mg/Lmg/L）相差太远。相差太远。 必须指出：必须指出：增加增加COCO 2 2 可以提高光合效率，但是无限制可以提高光合效率，但是无限制 地在全球范围内提高地在全球范围内提高COCO 2 2 浓度，会产生浓度，会产生“温室效应温室效应 ” BACK 必需矿质元素的供应必需矿质元素的供应 哪些必需元素会影响光合作用？哪些必需元素会影响光合作用？ （1 1）N N：是各种是各种酶酶以及以及NADPNADP + + 和和ATPATP的重要的重要 组成成分。组成成分。 （2 2）P P：是是叶绿体膜、叶绿体膜、 NADPNADP + + 和和ATPATP的重要的重要 组成成分。组成成分。 （3 3）K K：在在合成糖类合成糖类，以及将其，以及将其运输运输到块根到块根 、块茎和种子等器官过程中起作用。、块茎和种子等器官过程中起作用。 （4）MgMg：叶绿素叶绿素的重要组成成分。 （1 1）根据植物的）根据植物的生长规律和需肥规律进行适时适生长规律和需肥规律进行适时适 量量施肥。施肥。 （2 2）可进行）可进行根外施肥根外施肥。 （3 3）与）与豆科植物豆科植物进行进行间种间种和和轮作轮作，提高土壤的肥，提高土壤的肥 力，使植物获得更多的力，使植物获得更多的氮肥氮肥。 （4 4）将植物）将植物秸秆秸秆尤其是豆科植物的秸秆进行尤其是豆科植物的秸秆进行深耕深耕 翻压翻压，也是增加土壤肥力的有效措施。，也是增加土壤肥力的有效措施。 应如何进行合理施肥？应如何进行合理施肥？ 必需矿质元素的供应必需矿质元素的供应 固氮固氮 N2 NH3 工厂工厂 N2 NH3 闪电等闪电等 N2 NH3 固氮固氮微生物微生物 工业固氮工业固氮 : : 高能固氮高能固氮 : : 生物固氮生物固氮 : : BACKBACK 固氮固氮微生物的种类微生物的种类 共生固氮微生物共生固氮微生物 自生固氮 自生固氮微生物微生物 形态：形态：棒槌形、棒槌形、“T”T”形或形或 “Y”Y”形形 结构：结构：原核单细胞原核单细胞 生理：生理：需氧异养；需氧异养；互利共生互利共生（具种属特异（具种属特异 性）；性）；侵入豆科作物根部后不断繁殖可刺激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。根薄壁细胞分裂、组织膨大成根瘤。 形态：形态：杆菌或短杆菌杆菌或短杆菌 作用：作用： 固氮；固氮； 分泌生长素分泌生长素，促进植株生，促进植株生 长和果实发育。长和果实发育。 结构：结构：原核单细胞原核单细胞 实例：实例：根瘤菌根瘤菌 实例：实例：圆褐固氮菌圆褐固氮菌 （三）氮循环（三）氮循环 工业工业 固氮固氮 高能高能 固氮固氮 生物生物 固氮固氮 有机氮有机氮 合成合成 氨化作用氨化作用 硝化作用硝化作用 反硝化作用反硝化作用 OO 2 2 不足不足 硝化细菌硝化细菌 反硝化细菌反硝化细菌 亚硝亚硝 酸盐酸盐 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 （NO3-) 生产者 各级消费者 生物体组成 含氮废物 NH3 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