第四讲：光合作用与生物固氮.ppt

第二章光合作用与生物固氮,第一节光合作用,色素分布在囊状结构薄膜上,叶绿体中的色素,主要吸收红光和蓝紫光,主要吸收蓝紫光,种类,颜色,分布,主要吸收的光,H2O,NADP+,NADPH,ADP+Pi,ATP,C3,C5,CO2,（CH2O）,光能转换成电能,电能转换成活跃的化学能,活跃的化学能转换成稳定的化学能,光反应,暗反应,吸收传递光能的色素,（囊状结构薄膜上进行）,（叶绿体基质中进行）,还原,知识体系建构,思考：光能在叶绿体中的转换中物质变化和能量变化,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-(小结),水的光解：NADPH的形成：ATP的形成：,关注和能量转换有关的重要物质,光能在叶绿体中的转换-(小结),ATP和NADPH,特殊状态的叶绿素a,E,F,例题：下图是光能转换成电能的示意图，依图简答：（1）光能转换成电能，电能转换成活跃的化学能，是在叶绿体的进行的。（2）图中B代表的色素是。A代表的色素是。（3）图中C和D是。（4）E是，当它得到和就形成这样一部分电能转换成储存在F中。,囊状结构薄膜上,天线色素,作用中心色素,电子传递的中间物质,NADP+,NADPH,电子,H,活跃的化学能,NADPH,（5）光能在叶绿体中的转换过程中，变成强氧化剂，是很强的还原剂。（6）在光的照射下，叶绿体内能形成电子流的原因是由于少数处于特殊状态的连续不断地和的缘故。,E,F,（7）在光合作用中，光能转换成电能时，电子来自_，最终传递给。二氧化碳被固定时，既要接受释放的能量，又要被_还原。,水,NADP+，ADP和Pi,NADPH和ATP,NADPH,NADPH,失去电子的叶绿素a,叶绿素a,得电子,失电子,C3植物：只有C3途径的植物（水稻、小麦、马铃薯）,C3、C4植物,C4植物：具有C4途径的植物（玉米、高粱、甘蔗）,栅栏组织,海绵组织,C3植物和C4植物叶片结构的区别,C3植物,C4植物,C4植物光合作用过程,1、C4植物和C3植物CO2固定的途径分别有几条？,2、上述途径分别发生在什么细胞内？,小,大,无叶绿体,含没有基粒的叶绿体,无,有,C3植物和C4植物叶片结构特点,C3,PEPC5,C3,C3途径,C3,C4途径C3途径,C4C3,C5,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,1.在高温、光照强烈、干旱的条件下适合种植哪一种植物？2.科学家发现C4植物在进行光合作用时，叶片中只有维管束鞘细胞内出现淀粉粒，叶肉细胞中没有淀粉粒；C3植物的情况正好相反。请你解释出现这些情况的原因。,C4植物,C4植物有机物生成场所在维管束鞘细胞而C3植物在叶肉细胞中,C3和C4植物的鉴定,方法,生理鉴定,结构鉴定,化学鉴定,原理,过程和条件,现象和指标,结论,在强光照、干旱、高温下，C4植物能利用较低浓度的CO2进行光合作用，而C3植物不能,生长状况相似一株生长正常一株枯萎死亡,生长状况,密闭、强光照干旱、高温,C4植物有花环型的两圈细胞，其维管束鞘细胞中有叶绿体，而C3植物没有,过叶脉、横切,切片制片观察,是否有花环型的两圈细胞.维管束鞘细胞是否有叶绿体,C4植物合成淀粉的场所是维管束鞘细胞的叶绿体，而C3则是叶肉细胞.酒精能溶解色素,淀粉遇碘变蓝.,脱绿染色切片制片观察,出现蓝色颗粒的部位是叶肉细胞还是维管束鞘细胞.,过叶脉、横切,CO2+2H2O*,光能,叶绿体,（CH2O）+O2*,原料,条件,产物,请同学们讨论，提高光合作用效率的方法？,增加CO2浓度,增加水分,增强光照,矿质元素,温度/叶面积,影响光合作用的因素,1、CO2浓度对光合作用的影响,CO2吸收量,O,CO2释放量,1、描述曲线的内涵？,2、你认为空气中CO2含量最可能是哪一点？,3、如何提高大田和温室中CO2的含量？,CO2浓度,D,C,A,B,4、在此图上，你能画出C4植物的大概曲线图吗？,(mg/dm2。h),增加CO2的措施：,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。1、合理密植，通风透光2、增施农家肥，秸秆深埋3、施放NH4HCO34、日光温室可以与养殖场的鸡舍和猪圈相连5、使用CO2发生器,增加CO2可以提高光合效率，但是无限制地在全球范围内提高CO2浓度，会产生“温室效应”,2、光照强度对光合作用的影响,A,1、在此图上，你能画出胡椒的大概曲线图吗？,3、矿质元素对光合作用的影响,1、N元素究竟与光合作用有怎样的关系呢？2、水稻的高产还离不开哪些必需矿质元素？3、施加肥料时我们还应注意哪些事项呢？,适时适量，增强呼吸作用和蒸腾作用,4、温度对光合作用的影响,正常的光照强度下，在一定的温度范围内，提高温度会促进光合作用的进行。但提高温度也会促进呼吸作用。所以植物净光合作用的最适温度不一定就是植物体内酶的最适温度。,光合作用速率,Timeofday(h),C3,C4,光合速率的日变化,思考：C3植物中午为什么光合作用的速率下降？C4植物为什么没有此现象？,4、温度对光合作用的影响,5、叶面积对光合作用的影响,叶面积指数与光合作用的关系,多因素对光合作用的影响,提高光能利用率的目的提高农作物产量,1、延长光合作用时间：复种,（合理密植）,提高光能利用率与光合作用效率的关系,提高光能利用率,3、提高光合作用效率,2、增加光合作用面积：合理密植,光照强弱的控制,CO2的供应,必需矿质元素的供应,1.光合作用强度2.光合作用速率3.单位面积单位时间内CO2的变化量,(05高考)下图表示某种植物光照强度与光合作用强度的关系。P点的生物学含义是()A无光合作用，有呼吸作用B光合作用与呼吸作用达到动态平衡C无呼吸作用，有光合作用D光合作用与呼吸作用都不进行,B,（2004江苏）过去人们以为作物播种密度越大，产量越高。在保证营养需要的情况下，有人对小麦是产量与播种量的关系进行了研究，结果如下图所示。,（1）略有下降（2）植株过密，叶片接受光照不足；通风透气差，CO2供应不足,（1）根据上图分析，当播种密度过大时小麦产量将_.（2）从影响光合作用效率的因素分析，产生上述现象的原理是_。,（05高考）在高等植物细胞中，线粒体和叶绿体是能量转换的重要细胞器，请回答以下问题：(1)叶绿体中合成ATP的能量来源是，合成的ATP用于，释放的氧气的来源是，CO2除来自大气外还来源于。(2)线粒体中合成ATP的能量来源合成的ATP用于吸收的氧气除来自大气外还来源于（3）将提取的完整线粒体和叶绿体悬浮液，分别加入盛有丙酮酸溶液和NaHCO3溶液的两支大小相同的试管中，给予充足光照，都会产生气泡请问这两种气泡成分是否一样?请解释原因。(4)假如将上述两支试管移入黑暗的环境中，保持温度不变，两支试管产生气泡的量分别有什么变化?为什么?,光能,CO2的还原,水的分解,呼吸作用,有机物的分解,生命活动,光合作用,（4）前者基本不变，后者逐渐减少直至停止。因为光是光合作用的必需条件，在温度恒定时，呼吸作用基本稳定。,（3）不一样。因为丙酮酸在线粒体中进行有氧呼吸，产生了CO2，而叶绿体利用HCO3进行光合作用产生O2；,氮在植物体中的含量与作用,1)、含量很小2)、是蛋白质的主要成分，占1618，细胞质、细胞核和酶的组成成分。3)、核酸、磷脂、叶绿素等化合物中都含有氮。氮为基本生命元素,氮素吸收的形式：,1、无机态氮，即铵态氮和硝态氮,化合态氮的形成：,工业固氮；高能固氮；生物固氮(主要方式),2、有机态氮，如尿素等。,（主要）,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。,圆褐固氮菌等,固氮微生物有哪些种类？,指与一些绿色植物互利共生的固氮微生物。,共生固氮微生物,概念：,根瘤菌,举例：,根瘤菌固定的氮素占自然界生物固氮总量的绝大部分,小型氮肥厂,原核生物,根瘤菌细胞结构特点：,异养需氧型,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：,无核仁、核膜、染色体等结构，有DNA和核糖体,(有氧呼吸的场所在细胞膜),互利共生关系,根瘤菌与豆科植物的关系是什么？,提供可直接利用的氮素。提供有机养料和生活环境。,二者的互利共生关系具体表现在？,根瘤菌豆科植物：豆科植物根瘤菌：,自生固氮微生物,指在土壤中能够独立进行固氮的微生物。多数是自生固氮菌（细菌）,概念：,杆菌、短杆菌，单生或对生。“8”字形排列，外面有荚膜。,自生固氮菌特点及常见类型：,常见类型：圆褐固氮菌（应用最多）,1）较强的固氮能力2）能分泌生长素,圆褐固氮菌的功能：,制成菌剂，施用到土壤中，可以提高农作物的产量。,圆褐固氮菌的应用：,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,以有机氮形式来传递。,生物群落中的氮素是以什么形式传递的呢？,氮循环中有哪几个主要的过程？,生物群落与无机环境之间以什么