遗传变异课件

遗传变异课件第一页，共二十四页，2022年，8月28日

第一节光合作用

第二页，共二十四页，2022年，8月28日第一节光合作用我们已经知道，光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物并且释放出氧的过程。我们每天吃的食物，也都直接或间接地来自光合作用制造的有机物。那么光合作用是怎样发现的呢？一光合作用的发现1771年，英国科学家普里斯特利发现，将点燃的蜡烛与绿色植物一起放在一个密闭的玻璃罩内，蜡烛不容易熄灭；将小鼠与绿色植物一起在玻璃罩内，小鼠也不容易止息而死。因此，他指出植物可以更新空气。1864年德国科学家萨克斯做了这样一个实验：把绿色叶片放在暗处几小时，目的是叶片中的营养物质消耗掉，然后把这个叶片一半曝光，另一半遮光。过一段时间后，用碘蒸气处理叶片，发现遮光的那一半叶片没有发生颜色变化，曝光的那一半叶片则呈深蓝色。第三页，共二十四页，2022年，8月28日这一实验成功地证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。1880年，美国科学家恩格尔曼用水绵进行了光合作用的实验：把载有水绵和好样细菌的临时装片放在没有空气的河黑暗环境里，然后用极细的光束照射水绵。通过显微镜观察发现，好氧细菌向叶绿体被光束照射到的部位集中；如果上述临时装片完全暴露在光下，好养细菌则分布在叶绿体所有受光部位的周围。该实验证明：氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物物行光合作用的场所。光合作用中释放出的氧到底是来自水，还是来自二氧化碳呢？20世纪30年代，美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法研究了这个问题。第一组向绿色植物提供和；第二组向同种绿色植物提供和。在相同的条件下，他们对两组光合作用实验释放出的氧进行了分析，结果表明第一组释放的氧全部是，第二组释放的氧全部是。这个实验证明，光合作用释放的氧全部来自水。恩格尔曼的实验在设计上有什么巧妙之处？第四页，共二十四页，2022年，8月28日二光合作用的过程光合作用的过程分为两个阶段。下图是光合作用的过程图解光反应阶段光合作用第一个阶段的化学反应，必须有光能才能进行，这个阶段叫做光反应阶段。光反应阶段的化学反应是在叶绿体内的囊状结构薄膜上进行的。暗反应阶段光合作用第二个阶段的化学反应，没有光能也能进行，这个阶段叫做暗反应阶段。暗反应中的化学反应是在叶绿体基质中进行的。

光反应阶段和暗反应阶段是一个整体，在光合作用的过程中，二者是紧密联系的，缺一不可。第五页，共二十四页，2022年，8月28日三光合作用的重要意义

光合作用为包括人类在内的几乎所有的生物的生存提供了物质来源和能量来源。因此，光合作用对于人类和整个生物界都具有非常重要的意义。具体的说，光合作用除了制造数量巨大的有机物，将太阳能转化成化学能，并贮存在光合作用制造的有机物中，以及维持大气中氧和二氧化碳含量的相对稳定外，还对生物的进化具有重要作用。课后思考题1光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段，下列说法正确的是（)A叶绿体的类囊体膜上进行光反应和暗反应B叶绿体的类囊体膜上进行暗反应，不进行光反应C叶绿体基质中可进行光反应和暗反应D叶绿体基质中进行暗反应，不进行光反应2在夏季中午光照强烈的情况下，绿色植物的光合作用强度略有下降。这时，叶肉细胞内的ATP的含量变化依次是（）A升、降、升B降、升、降C降、升、升D升、降、降答案：D、C第六页，共二十四页，2022年，8月28日

光合作用叶绿体内进行的一个复杂的能量转换和物质变化过程。从能量方面看，光合作用将光能最始转换成稳定的化学能。从物质方面看，光合作用包括水在光下分解并释放出氧气、二氧化碳的固定和还原，以及糖类等有机物的形成。人们要想提高农作物的光合作用效率就必须对光合作用中能量转换和物质变化过程进行深入的研究。四光能在叶绿体中的转换

光能在叶绿体中的转换，包括以下是三个步骤：光能转换成电能；电能又转换成活跃的化学能；活跃的化学能转换成稳定的化学能。其中，第一步和第二步属于光反应阶段，第三步属于暗反应阶段。在上述过程中，二氧化碳和水最终转换成糖类等有机物并且释放出氧，稳定的化学能就储存在糖类等有机物中。

光能转换成电能在光的照射下，具有吸收和传递光能作用的色素，将吸收的光能传递给少数处于特殊状态的叶绿素a，是这些叶绿素a被激发而失（e），脱离叶绿素a的电子，经过一系列的传递，最后传递给一个带正电荷的有机物——NADP。失去电子的叶绿素a变成一种强氧化剂，能够从水分子中夺取电子，使水分子氧化生成氧分子和氢离子，叶绿素a由于获得电子而恢复原状。这样在光的照射下，少数处于特殊状态下的叶绿素a，连续不断地失去电子和获得电子，从而形成电第七页，共二十四页，2022年，8月28日示子流，使光能转换为电能。如图(1)所图（1）图（2）

电能转换成活跃的化学能

这个过程的反应式是：一部分电能就转换成活跃的化学能储存在NADPH中。与此同时，叶绿体利用光能转换成另一部分电能将ADP和Pi转化成ATP（图-2),这一部分电能则转换成活跃的化学能储存在ATP中。

这一步形成的NADPH和ATP供暗反应阶段中合成有机物用。NADPH可以将二氧化碳最终还原成糖类等有机物，自身则氧化成NADP,继续接受脱离开叶绿素a的电子。

活跃的化学能转换成稳定的化学能

在暗反应阶段中，二氧化碳被固定后形成的一些三碳化合物，经过一系列复杂的变化，最终形成糖类等富含稳定化学能的有机物。这样活跃的化学能就转换成稳定的化学能，储存在糖类等有机物中。第八页，共二十四页，2022年，8月28日五C3植物和C4植物

1.概念

(1)C3植物：在暗反应中CO2的转移途径是首先进入C3化合进物，然后进入有机物，只具备这种CO2转移途径的植物叫C3植物。

（2）C4植物：在暗反应中CO2的转移途径是首先进入C4化合物，然后进入C3化合物，最后进入有机物。具备这种CO2转移途径的植物叫C4植物。

2.C3植物和C4植物的结构特点C3植物C4植物维管束鞘细胞形态小大叶绿体无有，但无基粒不能进行光合作用叶肉细胞排列疏松花环型叶绿体有有，但不能进行CO2还原第九页，共二十四页，2022年，8月28日

3.C3植物和C4植物的光和特征特征C3植物C4植物CO2固定途径C4途径C4途径和C4途径CO2固定的最初产物C3C4CO2固定场所叶肉细胞叶绿体C4途径：叶肉细胞叶绿体C3途径：维管束鞘细胞叶绿体光合产物形成场所叶肉细胞维管束鞘细胞光合效率较低较高第十页，共二十四页，2022年，8月28日C3途径和C4途径光合作用中固定CO2的途径，发生在C3植物体内，叫做C3途径。发生在C4植物体内的固定CO2途径，除了C3途径，还有C4途径。如图（3）所示由此可见，C4植物光合作用中的C4途径发生在叶肉细胞的叶绿体内，C3途径发生在维管束鞘细胞的叶绿体内，两者共同完成二氧化碳的固定。课后思考题在C3途径和C4途径中，CO2被固定后首先形成的产物分别是（）AC3和C4；BPEP和C4；CC5和C3；DC3和PEPA第十一页，共二十四页，2022年，8月28日

六提高农作物的光能利用率

1.概念光能利用率：绿色植物通过光合作用制造的有机物中所含有的能量，与光合作用中吸收的光能的比值

2.措施（1）控制光照强度：根据不同植物对光的需求不同，将它们种植在不同的区域。（2）控制CO2的供应：低浓度和高浓度都限制光合作用的强度，在适宜浓度范围内，只CO2浓度提高，光合作用逐渐增强。（3）控制矿质元素的供应：适量使用矿质元素。课后思考题在下列有关光合作用的叙述中，不正确的是（）A.水分解发生在叶绿体的类囊状体膜上B.光反应和暗反应中都有许多酶参与C.温度降低到0℃，仍有植物能进行光合作用D.NADP在暗反应中起还原作用，并将能量转移到糖类分子中D第十二页，共二十四页，2022年，8月28日第二节生物固氮

一、生物固氮1.概念固氮微生物将大气中的氮还原成氨的过程

2.生物固氮的根本原因生物体有固氮基因能控制合成固氮酶，催化生物固氮

二、固氮微生物的种类共生固氮微生物：共生固氮微生物是指与一些绿色植物互利共生的固氮微生物，如根瘤菌。自生固氮微生物：自生固氮微生物第十三页，共二十四页，2022年，8月28日是指在土壤中能够独立进行固氮的微生物，其中，多数是一类叫做自生固氮菌的细菌。自生固氮菌大多是杆菌和短杆菌，单生或对生。自生固氮菌中，人们应用最多的是圆褐固氮圆褐氮菌具有较强的固氮能力，并且能够分泌生长素，促进植物的生长和果实的发育。因此，将圆褐固氮菌制成菌剂，施用到土壤中，可以提高农作物的产量。

三、生物固氮过程简介固氮微生物的固氮过程，是细胞内固氮酶的催化作用下进行的，生物固氮的过程十分复杂。如图（4）所示

五、生物固氮的意义大气中的氮，必须通过依生物固氮为主的固氮作用，才能被植物吸收利用。动物直接或间接地以植物为食。动物体内的一部分蛋白质在分解过程中产生的尿素等含氮物，以及动植物遗体中的含氮物质，被土壤中的微生物分解第十四页，共二十四页，2022年，8月28日后形成氨。氨经过土壤中消化细菌的作用，最终转化成硝酸盐，硝酸盐可以被植物吸收利用。可见生物固氮在自然界氮循环中具有十分重要的作用

六、生物固氮在农业生产上的应用1.将圆褐固氮菌剂释放到土壤中，可提高农作物产量。2.对豆科植物可进行根瘤拌种，也能提高豆科植物的产量。3.通过转基因技术，可将固氮基因转到菲固氮基因中。本章重难阐述

1.特殊状态下的叶绿素a失去电子的特殊状态的叶绿素a在结构上发生了变化，失去了一个电子，变成了强氧化剂，可以最终从水中获得电子而恢复原结构。

第十五页，共二十四页，2022年，8月28日2.辅酶Ⅱ的特性

辅酶Ⅱ具有一个十分重要的特性，就是它的烟酰胺部分很容易与氢结合而被还原，成为还原型辅酶Ⅱ（NADPH),这种还原型辅酶Ⅱ具有很强的还原能力

3.光转换中物质变化的量关系要对各种物质变化的量地关系有一个新的认识：①2分子水分解；②形成2分子NADPH；所以光合作用的总反应式为：

4.C4植物的叶片中为什么只有维管束鞘细胞出现淀粉粒由于C4植物的CO2的固定、还原及C5的再生和CH2O的形成是在维管束鞘细胞中第十六页，共二十四页，2022年，8月28日

5中，C4植物生长得比C3植物好。.在干旱的环境中，为什么C4植物生长得比C3植物好C3途径中CO2的固定是通过二磷酸核糖羧化酶的催化来实现的。C4途途径的CO2的固定是通过磷酸稀醇式丙酮酸羧化酶的催化作用来实现的。这两种酶都能固定CO2，但是它们对CO2的亲和力相差很远。由于C4植物能够利用低浓度的CO2，当天气干旱、气孔关闭时，C4植物甚至能够利用细胞间隙中含量低的CO2继续进行光合作用，而C3植物则不能，所以，在干旱环境进行的，所以，C4植物进行光合作用时，只有维管束鞘细胞中形成淀粉，而叶肉细胞中不形成淀粉。相反，C3植物通过光合作用产生的淀粉只存在于叶肉细胞中维管束鞘细胞中则没有淀粉。

6.C3与C4植物的区别一是维管束鞘细胞。C3植物的维管束鞘细胞内无叶绿体，C4植物的维管束鞘细胞内含有无基粒的叶绿体且细胞比较大；二是光合作用中CO2的固定途径。C3植物CO2的固定是C5与CO2结合形成C3，不需要能量仅需要酶，与暗反应中CO2的还原发生同一细胞的同一叶绿体内；C4植物的CO2第一次固定需要消耗能量，第一第十七页，共二十四页，2022年，8月28日次固定与还原不在同细细胞内完成

7.适当增加CO2浓度的利与弊有三种措施可以提高农田中CO2的浓度，一是控制好农作物的密度；二是增施有机肥料；三是适当施用碳酸氢铵肥料。但是必须强调的是，空气中高浓度的CO2可以强烈吸收红外线。从而就可能会造成“温室效应”。

8.共生固氮微生物与自身固氮微生物的差别常见类型与豆科植物的关系代谢类型固氮产物对植物的作用固氮量共生固氮微生物根瘤菌共生有专一性异氧需氧型氨提供氮素大自生固氮微生物圆褐固氮菌无异氧需氧型氨提供氮素和生长素小第十八页，共二十四页，2022年，8月28日

9.氮循环与碳循环的差异进入生态系统的方式进入生态系统的作用生物返还大气的途径参与循环碳循环光合作用绿色植物及其他自养型生物生产者、消费者、分解者的呼吸作用所有生物碳循环生物固氮作用、闪电、化肥厂固氮微生物反硝化细菌的反消化作用分解者、固氮微生物、硝化细菌、反硝化细菌第十九页，共二十四页，2022年，8月28日

10.氮循环中几种微生物的特殊作用及其在生态系统中的地位在氮循环中的作用代谢类型在生态系统中的地位根瘤菌将N2合成氨异氧需氧型消费者圆褐固氮菌将N2合成氨异氧需氧型分解者细菌、真菌将生物遗体中的含氨化合物转化为氨异氧需氧型分解者硝化细菌将土壤中的氨转化为硝酸盐自氧需氧型生产者反硝化细菌硝酸盐转化成亚硝酸盐再转化成N2异氧厌氧型分解者第二十页，共二十四页，2022年，8月28日

11.有关氮循环的生理过程和内容(1)生物固氮：固氮微生物将大气中的氮还原成氨的过程。(2)高能固氮：在闪电等瞬间放电所产生的高能作用下使空气中的氮与水中的氢结合，形成氨和硝酸的过程。(3)工业固氮:用高温、高压和化学催化剂的方法，将氮转化为氨。(4)氨化作用：微生物将动植物遗体、排出物、残落物中的有机氮分解后形成氨的过程。(5)硝化作用：在有样条件下，土壤中的氨或铵盐在硝化细菌的作用下最终氧化成氨的过程。第二十一页，共二十四页，2022年，8月28日

本章练习题1.ATP储存的能量和ADP形成ATP时提供的能量分别是（）A.化学能、只能是电能B.电能、化学能C.化学能、电能和化学能D.化学能、只能是化学能2.光合作用的过程包括光反应和暗反应，光反应能够为暗反应提供的物质是（)A.[H]和ATPB.C5化合物