第二轮复习植物的新陈代谢专题课件.ppt

植物的新陈代谢专题,1原生质层与原生质体2吸胀吸水与渗透吸水3渗透作用与扩散作用4.半透膜与选择透过性膜5必需元素与矿质元素,概念比较：,（一）、水分的吸收,吸水的主要部位：,吸水的方式：,吸胀吸水（形成大液泡前）,A、原理：细胞内的亲水性物质从周围环境中吸水而使自身膨胀。B、举例：干种子细胞，根尖生长点细胞。,渗透吸水（形成大液泡后）,A、原理：原生质层是选择透过性膜，当膜两侧的溶液存在浓度差时，细胞会发生渗透作用吸水或失水。B、举例：根毛区细胞、腌制萝卜等,根尖根毛区细胞,二、水分和矿质元素的吸收,1.影响质壁分离及质壁分离复原的因素?2.发生质壁分离的条件是什么？,内因：原生质层的伸缩性较细胞壁大外因：外界溶液与细胞液之间的浓度差,大液泡细胞壁原生质层,3.质壁分离及质壁分离复原的哪些运用?,1、观察植物细胞的细胞膜,2、判断植物细胞的死活,3、测定植物细胞细胞液的浓度,4、证明成熟的植物细胞是一个渗透系统,土壤溶液中的水分如何进入到导管？,水分的运输,水分的利用,蒸腾作用意义：,三、水分的运输、利用和散失,通过根、茎和叶中的导管,1%-5%用于光合作用和呼吸作用等生命活动其余水分通过蒸腾作用散失,是植物吸收水分和促使水分在体内运输的重要动力,绿色植物水分吸收、运输和利用的流程图,水分的利用（约15%）,土壤溶液中的水分,成熟区的表皮细胞,根、茎、叶导管,叶肉细胞间隙,叶肉细胞,空气,构成细胞、参与光合作用和呼吸作用等,水分的散失（约9599%）,水分的吸收,水分的运输,植物必需的矿质元素1、概念：除了以外，主要由根系从土壤中吸收的元素。植物必需的矿质元素有种。大量元素：。微量元素:。,C,H,O,14,N,P,S,K,Ca,Mg,Fe,Mn,B,Zn,Cu,Mo,Cl,Ni,2、种类：,判断植物必需矿质元素的标准,（1）、由于缺乏某种矿质元素，植物的生长发育发生障碍，不能完成它的生活史。（2）、除去某种元素以后，植物体表现出专一的病症，而且这种缺素症是可以利用该种矿质元素进行预防和恢复的。（3）、某种矿质元素在植物营养上表现的效果是直接的。,3、根对矿质元素的吸收形式：以离子形式吸收过程：主动运输（需要载体和能量）特点：（1）与根细胞的呼吸作用有关（呼吸作用为主动运输提供能量）,影响根吸收矿质元素的因素,温度和通气状况是影响根吸收矿质元素的重要因素，原因是温度和氧分压的高低变化影响了根呼吸作用的速率。在一定范围内，根系吸收矿质元素的速率随土壤温度的升高而加快，随氧气供应状况的改善而加快。因此，在栽培农作物是常采用的中耕松土、开沟排渍等方法就是改善根的呼吸作用，从而促进对矿质元素的吸收。,离子态：如K,化合态,:与细胞膜上载体的种类和数量有关,不稳定：如N、P、Mg,稳定：如Ca、Fe,可重复利用,不能重复利用,4.矿质元素的利用,吸收特性,选择性吸收,上图：某植物一昼夜吸收水分和矿质元素比较,吸收量,水分矿质元素,水分矿质元素,白天,晚上,结论：植物对水分和矿质元素的吸收是两个相对独立的过程。,N,P,K,Mg,Ca,Si,吸收量,水稻,番茄,植物对矿质离子的吸收具有选择性,(1)内容:,A.同一种植物对不同矿质元素的吸收不同,B.同一种植物不同生长时期对矿质元素的需求量不同,C.不同植物对各种矿质元素的需求量不同,(2)原因:,与细胞膜上载体的种类和数目有关,影响矿质元素吸收的因素,(1)遗传因素:,(2)生态因素:,氧气,对载体蛋白的选择作用影响较大,水,土壤PH,土壤温度,矿质元素的运输和利用1、运输：随水根尖导管各部分动力来自作用产生的拉力。a、呈离子状态，可再度利用，如Kb、形成不稳定化合物，可再度利用，如Mgc、形成难溶的稳定化合物，不能再度利用，如Ca,Fe,2、利用,蒸腾,几种常见矿质元素的主要生理功能：N：促进细胞的分裂和生长，使枝叶长得繁茂。缺N时植株矮小，叶片发黄，严重时叶脉呈淡棕色。P：促使幼苗得发育和花的开放，使果实、种子的成熟提早。缺P时，植株特别矮小，叶片呈暗绿色，并出现紫色。K：使茎杆健壮，并促使淀粉的形成。缺K时，茎杆软弱，容易倒伏，叶片的边缘和尖端呈褐色，并逐渐焦枯。,几种常见矿质元素的主要生理功能：B：对植物的开花结果有重要的影响。缺B时，只开花、不结果（“花而不实”）。Mg：主要是构成叶绿素分子的成分。缺乏时不能合成叶绿素分子，故植物叶片会出现缺绿的症状（首先是老叶）。Fe：合成叶绿素分子过程中的一种酶的辅基，没有Fe，这种酶就没有活性，故缺Fe也会使植物产生缺绿症（首先是幼叶）。,水分代谢在农业和生活中的应用,1.盐碱地植物不易成活;一次施肥过多造成“烧苗”现象原因:,因土壤溶液浓度过高,超过根细胞液浓度,导致根不易吸水或因失水而造成“烧苗”,2.夏季中午气孔关闭:,为了减少水分的过分蒸腾(保存水分),3.移栽幼苗或扦插枝条时要遮荫和去除一些叶片.原因:,刚移栽或扦插时,植物根(无根)不能很快从土壤中吸水,遮荫和去除一些叶片是为了减弱蒸腾作用,减少水分散失.,水分代谢在农业和生活中的应用,4.移栽幼苗要带土块.原因:,为了防止损伤幼根及根毛,保证根的吸收功能,5.盐渍食品不易变质.原因:,在食品外面形成很高浓度的溶液,使微生物大量失水死亡,6.注射用生理盐水浓度为0.9%.原因:,与人体内血浆无机盐浓度相当,是为了维持细胞的正常形态和功能,矿质营养在生产实践中的应用,无土栽培注意事项：,1、培养液配制：,A、包括所有的必须元素，对某些植物还可以增加有关元素。例如：禾本科植物应该加入适量Si.B、均衡营养液。也就是矿质元素之间要有适宜的比例浓度。C、具有适宜的PH范围。,2、培养过程,A、及时向培养液中通入空气。B、及时调整培养液的浓度。C、及时调整培养液的PH值。D、调整温室温度，保持昼夜温差。,例、作物叶片中的营养元素浓度与作物产量之间关系可用图中变化曲线表示，以下分析正确的是A、施肥量与作物产量成反比关系B、当土壤板结，作物营养素含量处于e段C、作物叶片营养素浓度处于d段时，农田周围环境不会受到营养素的污染D、作物叶片营养素浓度处于x点时，是作物获得高产的最低养分浓度,D,光合作用的场所,1234,光合作用的概念:,光合作用的总反应式:,CO2+2H2O*,光能,叶绿体,（CH2O）+H2O+O2*,原料,条件,产物,怎样才能提高光合作用效率？,增加CO2浓度,增加水分,增强光照,矿质元素,光合作用过程中的能量变化,光反应,暗反应,绝大多数叶绿素a及全部叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素,吸收、传递光能,少数处于特殊状态的叶绿素a,吸收、转换光能,叶绿体中的类囊体薄膜上色素的分类：,天线色素将吸收的光能，传递给作用中心色素少数特殊状态的叶绿素a，这使叶绿素a被激活，失去电子(e)。,叶绿素a失去电子后，变成一种强氧化剂，需要获得电子，才能恢复稳态。,失去电子的叶绿素a最终从水夺取电子使水分子氧化生成氧分子和氢离子(H+)。,脱离叶绿素a的电子，经过一系列的传递，最后传递给一种带正电荷的有机物NADP+，与H+形成NADPH，即：NADP+2e+H+NADPH,最终的电子供体和电子受体分别是:,电子供体：H2O电子受体：NADP+,在电子传递过程中叶绿体还利用光能转换成的电能将ADP和Pi转化形成了ATP：,光反应反应式:,2H2OO2+4H+4e-,O2,H2O,e,H+,NADP+,NADPH,ADP+Pi,ATP,特殊状态的叶绿素a,条件：,过程：,场所：,暗反应,多种酶参与催化、ATP、NADPH,叶绿体的基质,CO2的固定：CO2的还原：,NADPH,NADP+,ATP,ADP+Pi,C5,2C3,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,C3植物,光合作用的暗反应中，CO2固定后的第一个产物是C3化合物的植物。C5CO22C3（磷酸甘油酸）小麦、水稻、菜豆、马铃薯等大多数植物均属于C3植物。,C4植物,光合作用的暗反应中，CO2固定后的第一产物是C4化合物的植物。C3CO2C4（草酰乙酸）玉米、高粱、甘蔗、苋菜等属于C4植物。,比较C3植物和C4植物叶片结构,两类植物叶片结构有什么差异？,光合作用的实质和意义,第一，制造有机物,第二，转化并储存太阳能。绿色植物通过光合作用将太阳能转化成化学能，并储存在光合作用制造的有机物中,第三，使大气中的氧和二氧化碳的含量相对稳定,第四，对生物的进化具有重要的作用,呼吸作用的概念,呼吸作用：,生物体内的有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，最终生成二氧化碳或其他产物，并且释放出能量的过程。,有氧呼吸：,细胞在氧的参与下，通过酶的催化作用，把糖类等有机物彻底氧化分解，产生出二氧化碳和水，同时释放出大量能量的过程。,无氧呼吸：,细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物质分解成为不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。,呼吸作用的场所,有氧呼吸：,无氧呼吸：,第一阶段,第二阶段,第三阶段,细胞质基质,线粒体基质,线粒体内膜,细胞质基质中,有氧呼吸的过程：,第一阶段：,第二阶段：,第三阶段：,总反应式：,C6H12O6+6H2O+6O2,酶,6CO2+12H2O+能量,C6H12O6,酶,2CH3COCOOH+4H+少量能量,2CH3COCOOH+6H2O,酶,6CO2+20H+少量能量,24H+6O2,酶,12H2O+大量能量,无氧呼吸的过程：,总反应式：,C6H12O6,酶,6CO2+2C2H5OH+少量能量,C6H12O6,酶,2C3H6O3+少量能量,第一阶段：,第二阶段：,C6H12O6,酶,2CH3COCOOH+4H+少量能量,2CH3COCOOH+4H,酶,6CO2+2C2H5OH+少量能量,2C3H6O3+少量能量,呼吸作用的意义,第一，为生物体的生命活动提供能量。,第二，为体内其他化合物的合成提供原料。,影响呼吸作用的因素,温度温度对酶促反应有直接的影响，呼吸过程是由酶催化的一系列反应过程，因此呼吸作用对温度的变化很敏感。最适温度一般为2530。,微生物与发酵工程,微生物的类群,微生物的营养,微生物的代谢,微生物的生长,发酵工程简介,微生物的类群,细菌,细菌的结构：,单细胞的原核生物，主要由细胞壁、细胞膜、细胞质和拟核等部分构成。,细菌的繁殖：,细菌主要以方式繁殖：,菌落：,细菌的繁殖：,二分裂,肉眼可见的，具有一定形态结构的子代细菌细胞群体。,放线菌：,病毒,基内,单细胞的原核生物，菌体一般由分支状的菌丝（分气生菌丝和菌丝）构成,病毒的结构：,主要由核酸和衣壳构成,病毒的繁殖：,只能在宿主的活细胞中进行，病毒的繁殖方式称为增殖,微生物的营养,微生物需要的营养物质及功能,培养基的配制原则,培养基的种类,碳源,氮源,生长因子,水和无机盐,碳源,概念.,种类,自养/异养生物对碳源要求的区别.,凡是能为微生物提供所需碳元素的营养物质，就叫做碳源,CO2、NaHCO3等含碳无机物糖类、脂肪酸等含碳有机物花生粉饼、石油等成分复杂的天然物质,功能,构成微生物的细胞物质和一些代谢产物异养微生物的主要能源物质,概念:,种类：,功能：,氮源,凡是能为微生物提供所需氮元素的营养物质，就叫做氮源。,分子态氮、氨、铵盐、硝酸盐、尿素、牛肉膏和蛋白胨等。其中铵盐、硝酸盐等是最常用的氮源,氮源主要用于合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物,生长因子,有些微生物不需要补充生长因子，如大肠杆菌；而有些微生物则必须补充生长因子才能正常生长，如乳酸杆菌就需要补充多种维生素和氨基酸。,化学本质：,有机物。,主要有：,氨基酸、维生素、碱基等,概念：,微生物生长不可缺少的微量有机物,含量：微量,作用：,一般是酶和核酸的组成成分,补充原因：,缺乏合成某些物质所需的酶或合成能力有限,培养基的配制原则,目的要明确:自养/异养；固氮/非固氮等,营养要协调:注意各营养物质的浓度和比例,pH要适宜:真菌细菌放线菌.,培养基的种类,液体、半固体和固体培养基,选择培养基、鉴别培养基,天然培养基、合成培养基,微生物的代谢,微生物的代谢产物,微生物的代谢调节,微生物代谢的人工控制,发酵的概念和种类,1、微生物的代谢产物,初级代谢产物：,微生物生长和繁殖所必需的物质。如氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生素等。在不同种类的微生物细胞中，初级代谢产物的种类基本相同。,次级代谢产物：,微生物生长到一定阶段才产生的化学结构十分复杂、对该微生物无明显生理功能，或并非是微生物生长和繁殖所必需的物质。如抗生素、毒素、激素、色素等。不同种类的微生物所产生的次级代谢产物不相同。,2、微生物的代谢调节,酶合成的调节组成酶：诱导酶：,微生物细胞内一直存在的酶，它们的合成只受遗传物质的控制。例如，大肠杆菌分解葡萄糖的酶在环境中存在某种物质的情况下才能够合成的酶。例如，大肠杆菌分解乳糖的酶,意义：,既保证了代谢的需要，又避免了细胞内物质和能量的浪费，增强了微生物对环境的适应能力。,酶活性的调节,示例：谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的过程,特点：快速、精细,3、微生物代谢的人工控制,改变微生物遗传特性控制生产过程中的各种条件(即发酵条件),科学家通过对黄色短杆菌进行诱变处理，选育出了不能合成高丝氨酸脱氢酶的菌种,在谷氨酸的生产过程中，可以采取一定的手段改变细胞膜的透性，使谷氨酸能迅速排放到细胞外面，从而解除谷氨酸对谷氨酸脱氢酶的抑制作用，提高谷氨酸产量。,4、发酵的概念和种类,通过微生物的培养，大量生产各种代谢产物的过程叫做发酵,根据培养基的物理状态可以分为：根据所生成的产物可以分为：根据发酵过程对氧的需求情况可以分为：,固体发酵和液体发酵；,抗生素发酵、维生素发酵、氨基酸发酵等；,厌氧发酵(如酒精发酵、乳酸发酵)和需氧发酵(如抗生素发酵、氨基酸发酵)。,1、微生物群体生长的规律及其在实践中的应用,调整期,对数期,稳定期,衰亡期,代谢活跃，V增大，合成分裂所需ATP、酶等,长短与菌种、培养条件有关,快速分裂，呈等比数列递增；,特点:代谢旺盛，形态和生理特性稳定；,应用:作菌种缩短生产周期,数目最多达K值，生存斗争最剧烈,大量积累（特别是）；芽孢形成,“连续培养”延长稳定期，提高产量，缩短生产周期,死亡速率繁殖速率数目急剧下降,2、影响微生物生长的环境因素,温度,pH,O2,最适温度：2537,影响:超过最适生长温度以后，微生物的生长速率会急剧下降，这是由于细胞内的蛋白质和核酸等发生了不可逆的破坏。,每种微生物的最适pH不同（）,影响：超过最适pH范围以后，就会影响酶的活性、细胞膜的稳定性等，从而影响微生物对营养物质的吸收等,对不同代谢类型的微生物，有不同的影响,如。,实例：谷氨酸发酵,常用生产菌,谷氨酸棒状杆菌，黄色短杆菌等。,培养基类型液体（培养液）、天然培养基。,途径,谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径。,方法：灭菌接种发酵罐中发酵中和分离（98Kpa）进出料口、搅拌（溶氧、接触）、进排气口,发酵工程的内容,菌种选育:,人工诱变、细胞工程、基因工程,培养基的配制:,灭菌（概念、目的、常用方法：）,扩大培养(目的)和接种,发酵过程（中心环节）,取样检测了解发酵进程；及时添加必需的培养基成分；严格控制温度、pH值、溶氧等。,分离提纯,代谢产物菌体,蒸馏、萃取、离子交换过滤沉淀,微生物的生长,微生物群体生长的规律及其在实践中的应用,微生物群体生长的测定,影响微生物生长的环境因素,测微生物的细胞数目,测重量,(方法:),(),发酵工程简介,实例：谷氨酸发酵,发酵工程的概念:。,发酵工程的内容,应用,医药工业种类繁多的药品（抗生素使用最多，利润最大）,食品工业,传统产品啤酒、果洒、食醋等；,食品添加剂；,单细胞蛋白微生物菌体