广西高考生物 3.5C3、C4植物和生物固氮配套课件 新人教版 .ppt

第5讲c3 c4植物和生物固氮 一 c3植物和c4植物 观察c3 c4两类植物叶片部分结构的示意图 回答下列问题 1 c3植物是 图 c4植物是 图 判断依据是 c4植物围绕着维管束的是呈 花环型 的 2 写出图中各部分结构名称 乙 甲 两圈细胞 维管束 维管束鞘细胞 维管束鞘细胞 维管束 3 和 细胞的区别 4 甲 乙固定co2的途径分别是 5 c3 c4两种植物对co2利用率高的是 光合效率高的是 中含有无基粒的叶绿体 中无叶绿体 c3和c4途径 c3途径 c4植物 c4植物 点拨 c4植物是高光效植物c4植物光合作用效率高的原因是c4植物能够利用较低浓度的co2进行光合作用 而c3植物不能 二 固氮微生物填表比较两类固氮微生物的异同 与一些绿色植物互利共生的固氮微生物 根瘤菌 异养需氧型 氨 与豆科植物互利共生 具有一定的特异性 提供氮素 提供氮素和生长素 独立生活 分泌生长素 促进植株的生长和果实的发育 氨 异养需氧型 圆褐固氮菌 在土壤中能够独立进行固氮的微生物 点拨 1 固氮微生物之所以能够固氮是因为能产生固氮酶 2 圆褐固氮菌产生的nh3需经土壤中硝化细菌氧化成no3 才能被植物以主动运输的方式吸收 1 分析生物固氮的原因 1 直接原因 2 根本原因 2 分析氮循环过程 1 氮从无机环境进入生物群落的途径 2 氮元素在生物群落传递的形式 3 氮元素从生物群落返回无机环境的途径 生物体内有固氮酶 生物体内有固氮基因 含氮有机物 三 生物固氮与氮循环 举例说出该过程中起重要作用的微生物 用流程图表示转化过程 动植物遗体 残落物 排出物 植物利用no3 硝化细菌 反硝化细菌 nh3 no3 no2 n2 4 指出农业生产中以下做法的目的 施用氮素化肥 农家肥 目的 根瘤菌拌种种植 目的 用豆科植物做绿肥 目的 让非豆科农作物自行固氮 目的 补充土壤损失的氮素 提高豆科作物的产量 提高土壤的氮素含量 提高产量 保护生态环境 点拨 玉米 大豆套种能提高光能利用率的原因 1 有利于充分利用光能 2 有利于通风 为植物提供尽量多的co2 3 有利于土壤中矿质元素充分利用 4 大豆根瘤菌与豆科植物共生 可为玉米提供足够的氮肥 思维判断 1 c3 c4植物光合作用光反应和暗反应的场所是相同的 分析 c3植物光反应和暗反应的场所分别是叶肉细胞的叶绿体囊状结构薄膜和叶绿体基质 c4植物光反应的场所是叶肉细胞的叶绿体囊状结构薄膜 暗反应的场所是叶肉细胞及维管束鞘细胞的叶绿体基质 2 c3植物的淀粉粒位于叶肉细胞 c4植物的淀粉粒存在于维管束鞘细胞内 分析 c3植物在叶肉细胞中完成暗反应 产物积累在叶肉细胞中 c4植物在维管束鞘细胞内完成暗反应 产物积累在维管束鞘细胞中 3 自生固氮菌就是自养生物 分析 自生固氮菌是指在土壤中能够独立进行固氮的微生物 不能利用co2和h2o合成有机物 只能利用现成的有机物生活 属于异养生物 4 根瘤菌能分泌生长素促进豆科植物的生长 分析 圆褐固氮菌能够分泌生长素促进植物的生长 c3 c4植物特点及比较1 c4植物的特点 1 叶片的结构特点 2 生理过程特点 c4植物的co2固定有2次 即co2 c4 c3 第一次形成c4 不仅需要酶 还消耗能量 co2还原的场所是维管束鞘细胞中的叶绿体 因此光合作用产物淀粉粒的位置不在叶肉细胞 而在维管束鞘细胞 2 c3植物和c4植物在功能上的区别c4植物在低浓度co2条件下比c3植物光合作用效率高 具有更耐旱 耐强光照等特点 3 c3 c4植物的鉴定方法 14co2 14c3 14ch2o 14co2 14c4 14c3 14ch2o 排列疏松 无 花环型 结构 呈 花环型 排列 无叶绿体 有叶绿体 无基粒 对低浓度的co2利用率低 光合作用效率低 可有效利用低浓度的co2 光合作用效率高 大多为双子叶植物 大多为单子叶植物 技巧点拨台 鉴别c3 c4植物的其他方法 1 通过二氧化碳的固定途径判断 若光合作用过程中 既有c3途径又有c4途径 则为c4植物 若只有c3途径 则为c3植物 2 通过观察光合作用产物淀粉存在的部位来判断 若存在于叶肉细胞 则为c3植物 若存在于维管束鞘细胞 则为c4植物 3 通过生活条件来判断 在高温 干旱 光照强烈 低co2浓度的环境中能生存的为c4植物 不能生存的为c3植物 典例训练1 2011 全国卷 将生长状态一致的同一品种玉米植株分为甲 乙两组 甲组培养在适宜的光照条件下 其叶维管束鞘细胞中有淀粉积累 乙组培养在光照较弱的条件下 其叶维管束鞘细胞中没有检测到淀粉 乙组检测不到淀粉的原因是 a 叶片不进行光合作用 只进行呼吸作用b 叶片光合作用强度低 没有淀粉的积累c 维管束鞘细胞没有与淀粉合成相关的酶d维管束鞘细胞不含叶绿体 不能进行光合作用 解题指南 1 考查实质 c4植物维管束鞘细胞的结构 2 解题关键 1 玉米为c4植物 其维管束鞘细胞内含有叶绿体 可进行光合作用合成有机物 2 细胞内有淀粉积累 说明光合作用强度大于呼吸作用强度 解析 选b 本题综合考查了光合作用与呼吸作用的相关知识 在弱光下 维管束鞘细胞也能进行光合作用 a d错误 对绿色植物来说 只有光合作用强度大于呼吸作用强度时才有有机物的积累 在弱光下 光合作用强度小于或等于呼吸作用强度 无淀粉的积累 b正确 由甲组的实验结果可以看出 在维管束鞘细胞中含有与淀粉合成有关的酶 c错误 变式训练 下列是两类不同植物叶片部分结构的示意图 在co2浓度较低时 下列叙述合理的是 a 乙是c4植物 co2的移动途径是 co2 含四个碳原子的有机酸 三碳化合物b 甲是c3植物 co2的移动途径是 co2 三碳化合物 葡萄糖c 甲是c4植物 co2的移动途径是 co2 含四个碳原子的有机酸 三碳化合物d 乙是c3植物 co2的移动途径是 co2 三碳化合物 四碳化合物 解析 选c c4植物的叶片结构中有明显的花环型结构 在外圈的叶肉细胞中co2 含四个碳原子的有机酸 在内圈的维管束鞘细胞中含四个碳原子的有机酸 乙无花环型结构 co2 三碳化合物 葡萄糖 变式备选 如图1和图2分别表示玉米和大豆的光合速率与co2浓度的关系以及玉米和人参的co2吸收量与光照强度的关系 据图判断正确的是 a 图1中l1代表玉米 l2代表大豆b 图2中l1代表人参 l2代表玉米c 图1中l1和l2植物合成有机物的场所分别是叶肉细胞和维管束鞘细胞d 图2中a1和a2分别表示相应植物进行光合作用所需的最低光照强度 解析 选a 图1中l1代表玉米 l2代表大豆 原因是玉米可利用较低浓度的co2 图2中l1代表玉米 l2代表人参 因为玉米是阳生植物 人参是阴生植物 故人参的光补偿点和光饱和点低于玉米 图1中l1和l2植物合成有机物的场所分别是维管束鞘细胞和叶肉细胞 图2中a1和a2分别表示相应植物光合速率与呼吸速率相等时的光照强度 光补偿点 氮循环及参与氮循环的几种微生物的比较1 过程 1 生物体内有机氮的合成 植物吸收土壤中的铵盐和硝酸盐 进而将这些无机氮同化成植物体内的蛋白质等有机氮 动物直接或间接以植物为食物将植物体内的有机氮同化成动物体内的有机氮的整个过程 2 氨化作用 动植物的遗体 排出物和残落物中的有机氮被微生物分解后形成氨的过程 3 硝化作用 在有氧的条件下 土壤中的氨或铵盐在硝化细菌的作用下最终氧化成硝酸盐的过程 硝化细菌属自养需氧型 生产者 4 反硝化作用 在氧气不足的条件下 土壤中的硝酸盐被反硝化细菌等多种微生物还原成亚硝酸盐 并且进一步还原成氮气 氮气返回到大气中的过程 反硝化细菌属异养厌氧型 分解者 2 参与氮循环的几种微生物的比较 高考警示钟 固氮产物不能被植物直接吸收 1 根瘤菌必须侵入到相应的豆科植物的根内才能固氮 2 固氮微生物产生的nh3 溶于水形成nh4 或经过硝化细菌的硝化作用转化为硝酸盐 才被植物吸收利用 典例训练2 如图是自然界中的氮在自然界转化的部分过程示意图 请回答 1 自然界中完成 过程的生物叫 该种生物的同化过程主要通过 作用来完成 自然界中完成 过程生物的新陈代谢类型是 2 植物的根从土壤中吸收no3 是通过 完成的 吸收的no3 用于合成植物蛋白质 3 植物体内的氮元素以 形式进入人和动物体内 解题指南 1 考查实质 识图考查氮循环的过程 2 解题关键 本题解题的关键是读懂图解 明确构成氮循环的主要环节 固氮作用 硝化作用 反硝化作用 氨化作用等 解析 1 将nh3氧化成no3 的生物是硝化细菌 硝化细菌在有氧的条件下 将土壤中的氨或铵盐最终氧化成硝酸盐 利用此过程产生的能量 进行化能合成作用 为自养型生物 2 植物体吸收矿质离子的方式是主动运输 反硝化细菌为厌氧细菌 能在缺氧的环境中将土壤中的硝酸盐还原成氮气返回大气中 3 动物通过摄入植物体内的有机氮吸收氮元素 答案 1 硝化细菌化能合成异养厌氧型 2 主动运输 3 有机氮 或含氮有机物 互动探究 图中完成 过程的分别是哪种生物 提示 分别为固氮菌等固氮微生物和反硝化细菌 分析 在细胞内固氮酶的作用下固氮菌等固氮微生物将大气中氮气转化为nh3 在氧气不足条件下 硝酸盐被反硝化细菌还原成亚硝酸盐 进一步还原成氮气 变式备选 下面有关固氮微生物及氮循环的说法中 正确的一项是 a 生物固氮过程就是通过固氮微生物 把大气中的氮气转化为硝酸盐b 在氧气不足的情况下 土壤中的一些细菌可以将硝酸盐转化为亚硝酸盐最终转化为氮气c 根瘤菌同化作用类型为共生 圆褐固氮菌为自生d 在配制培养圆褐固氮菌的培养基时不需要添加氮源和糖 解析 选b 生物固氮是把大气中的氮气转化为氨 共生 自生属于生物之间的关系 不是同化作用的类型 圆褐固氮菌是异养型微生物 其培养基中不需要加入氮源 但需加入糖类等有机碳源 土壤中的反硝化细菌可以把硝酸盐转化为氮气 固氮微生物的类型1 从细胞类型看 均为原核生物 包括固氮细菌 固氮蓝藻 固氮放线菌等 自养型 蓝藻2 从同化作用类型看异养型 根瘤菌 圆褐固需氧型 根瘤菌 圆褐固氮菌3 从异化作用类型看厌氧型 巴氏梭菌 共生固氮微生物 根瘤菌4 从生态学角度看自生固氮微生物 圆褐固氮菌生产者 某些蓝藻5 从生态学成分看消费者 根瘤菌分解者 圆褐固氮菌 高考警示钟 自生不是自养 1 自生是相对于共生的一个概念 指的是生物能够独立生活而不借助于其他活体生物的生活方式 它强调的是生物的生存状态 2 自养是相对于异养的一个概念 指的是生物能够直接将二氧化碳等无机物合成为自身需要的有机物 它强调的是新陈代谢的类型 氮是植物生命活动必需的大量元素 一些微生物对土壤中含氮物质的转化起着重要作用 请判断下列有关这些微生物的叙述正确的是 a 根瘤菌能把n2转化为nh3 是生态系统中的生产者b 圆褐固氮菌能分泌生长素 是生态系统中的生产者c 反硝化细菌能把硝酸盐转化为n2 是生态系统中的次级消费者d 土壤中一些微生物能把尿素等物质转化为nh3 是生态系统中的分解者 解析 选d 根瘤菌需豆科植物提供有机物 属于消费者 圆褐固氮菌和反硝化细菌都是利用土壤中的有机物 属于分解者 土壤中将尿素分解为nh3的生物属于分解者 探究实验与预测实验结果分析的区别 c4和c3植物光合作用强度的测定 案例 为了验证c4植物 如玉米 比c3植物 如水稻 具有较强的光合作用 设计了下列装置 co2缓冲液可以调节瓶内co2含量 使其浓度保持相对稳定 瓶内气体体积变化会引起毛细管内有色液柱的移动 1 本实验原理是根据光合作用产生氧气量的多少来推测光合作用的强度 因此实验观察的指标是 有色液柱移动的距离 是 不是 叶片光合作用产生氧气的实际量 因为 2 完成下列实验步骤 按题图所示安装好装置 设置水稻叶片作为对照组 3 实验结果及分析 命题人透析 1 解题时的疑惑点 co2缓冲液的作用 维持瓶内co2含量的相对稳定 使瓶内气压的变化只能由o2的变化造成 即光合作用强度越大 产生o2越多 瓶内压力越大 有色液柱向右移动的距离越大 2 设计实验时的易错点 实验变量的控制 实验的因变量是氧气的产生量 为减少自变量误差对实验结果的影响 所选取的c4和c3叶片接受光照的面积和质量应该相等 3 实验结果的预测 探究实验的结果预测 探究实验的结果是不确定的 一般有三种情况 分别是 变量促进结果 变量抑制结果 变量与结果无关 验证实验的结果分析 验证实验的结果是确定的 需根据实验信息加以分析 本实验中c4植物利用co2的能力更强 在相同的环境条件下 c4植物进行光合作用能产生更多的o2 标准答案 1 有色液柱的移动距离不是光合作用产生氧气的同时 也进行细胞呼吸 消耗氧气 2 把两个装置放在相同光照强度和温度条件下进行光照 一段时间后 观察有色液柱移动的距离 3 放玉米叶片的瓶内有色液柱向右移动的距离大 而放水稻叶片的瓶内有色液柱向右移动的距离小 因为在相同的环境条件下 c4植物光合作用较强 产生氧气较多 瓶内的气压高 阅卷人点评 得分要点 1 必须是 有色液柱的移动距离 2 必须有 相同光照强度和温度条件下 3 必须有原因分析 因为在相同条件下 c4植物光合作用较强 产生氧气较多 瓶内的气压高 失分案例 1 第一空错答为 产生氧气的体积 2 错答为 把两个装置进行光照 3 错答为 放玉米叶片的瓶内有色液柱向右移动的距离大 而放水稻叶片的瓶内有色液柱向右移动的距离小 只答结果 没有实验分析 或没有区分清楚探究实验和验证实验的结果预测 将实验结果分为三种情况分析 1 下列关于c3植物和c4植物的描述 不正确的是 a c4植物发生光合作用的场所为叶肉细胞和维管束鞘细胞的叶绿体b c4植物维管束鞘细胞的特点为细胞个体较大 叶绿体中不含有基粒c c4植物水的光解发生在叶肉细胞和维管束鞘细胞的叶绿体中d c4植物比c3植物固定co2的能力强很多倍 其原因是有关酶对co2的亲和力强 解析 选c c4植物的光反应及co2固定为c4均发生在叶肉细胞中 c4转移到维管束鞘细胞中形成c3 并被还原生成淀粉等有机物 c4植物维管束鞘细胞叶绿体不含基粒 不能进行光反应 c4植物能利用较低浓度的co2进行光合作用 原因是c4植物体内固定co2的酶对co2的亲和力强 2 能鉴别野牛草是否为c4植物的简便方法是 a 制作叶表皮临时装片 观察气孔大小b 制作叶横切临时装片 观察叶脉结构c 分离 测定叶片中各种色素的含量d 用碘液测定叶片中淀粉的含量 解析 选 b d两种方法都可以 但观察叶脉结构只需制临时装片 而测定叶片中淀粉含量存在两个问题 是要用酒精脱色 操作复杂 是如果未在光照一定时间后测定 维管束鞘细胞中不一定有淀粉 当然叶肉细胞中也没有淀粉存在 这样就没有结果 所以最简便方法是b项所述 3 2012 钦州模拟 如图 在光照下 供给玉米离体叶片少量的14co2 随着光合作用时间的延续 在光合作用固定co2形成的c3和c4中 14c含量变化示意图正确的是 解析 选b 在c4植物叶片中 开始光照时先由叶肉细胞固定co2 形成c4后再转移到维管束鞘细胞中分解释放co2 co2再次被固定形成c3 因此在时间先后顺序上 先有c4 后才有c3 而且随着c3的不断形成 c4不断消耗 形成更多的pep后再固定co2 从周围环境中 故c4起到 co2泵 的作用 这也是为什么在低浓度co2环境中c4植物光合效率比c3植物高的原因 4 有关根瘤菌及其生物固氮方面的叙述 正确的是 a 制备根瘤菌dna时需用纤维素酶处理细胞壁b 根瘤菌的固氮基因编码区含有内含子和外显子c 大豆种子用其破碎的根瘤拌种 不能提高固氮量d 根瘤菌固氮量与其侵入植物的生长状况有关 解析 选d 固氮微生物都是原核生物 原核生物的细胞壁不含纤维素 原核细胞的基因编码区是连续的 不间断的 无内含子和外显子之分 豆科植物可与根瘤菌共生 用破碎的根瘤与大豆种子拌种 当然可提高固氮量 根瘤菌只有在根瘤发育成熟时才能固氮 且固氮量与其侵入植物生长发育状况有关 固氮量最高的时期是营养生长最旺盛的时期即开花期之前 5 2012 武昌模拟 下列关于固氮微生物的叙述中 错误的是 a 能够将大气中的氮气转化为植物可以利用的含氮养料b 细胞中没有线粒体 内质网 高尔基体等复杂的细胞器c 在自然界的氮循环中发挥重要的作用d 只能生活在一种或几种豆科植物中 与豆科植物存在互利共生关系 解析 选