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第二章光合作用与生物固氮教材分析光合作用和生物固氮在理论上和实践上都有着重要的意义，是植物生理学中的热门研究领域。
对其机理的深入探索，有助于解决当今世界上如何经济有效地利用太阳能量，满足能源需求，解决粮食危机和进行环境保护等重大问题，为人类做出更大贡献。
通过本章教学，可以使学生在原有的学习基础上，运用物理、化学等知识，进一步深入了解光合作用和生物固氮的基础知识以及在农业生产上的应用，提高探索生物奥秘的兴趣，以积极的态度进行实践，保护自然环境。
本章包括《光合作用》和《生物固氮》两节内容和一个实验：《自生固氮菌的分离》。
第一节《光合作用》包括光能在叶绿体中的转换。
C3植物和C4植物和提高农作物的光合作用效率三部分内容。
光能在叶绿体中的转换内容与必修课中的光反应和暗反应阶段及色素的功能，特别是光反应阶段的知识内容衔接，进一步深层次讲述能量转换的三个步骤（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化学能）。
着重在由光能转换成电能，电能转换成活跃的化学能的两个步骤中，突出与必修课中光反应阶段内容的区别，并借助两幅示意图，把光合作用过程中比较复杂抽象的内容形象化，使学生对能量转换过程，更易于理解。
C3植物和C4植物内容，教材从科学家发现CO2固定新途径的介绍开始，比较C3植物和C4植物在叶片结构上的特点和区别，使学生在此基础上学习C4植物的光合作用过程特点，从而理解C4植物比C3植物对CO2具有更高利用能力和具有较强光合作用效率的原因。
提高农作物光合作用效率的教学内容，是让学生运用已经学过的相关知识内容，从影响光合作用的光照强弱、二氧化碳的供应、必需矿质元素的供应等因素考虑，多层次、多侧面分析植物光合作用的强弱变化情况，自觉、主动、积极地应用于农业生产实践中，提高农作物的光合作用效率，达到增产增收的目的。
第二节《生物固氮》讲述固氮微生物的种类和生物固氮的简要过程，生物固氮在氮循环中的意义及在农业生产中的作用。
《遗传和基因工程》和《细胞与细胞工程》――高考试题1．（09浙江理综）3．下列关于基因工程的叙述，错误的是A ．目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物B ．限制性核酸内切酶和DNA 连接酶是两类常用的工具酶C ．人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性D ．载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA 的细胞和促进目的基因的表达2．（09全国卷I ）4.下列关于植物体细胞杂交或植物细胞质遗传的叙述，错误的是A 利用植物体细胞杂交技术可以克服生殖隔离的限制，培育远缘杂种。
B 不同植物原生质体融合的过程属于植物体细胞杂交过程。
C 两个不同品种的紫茉莉杂交，正交反交F1的表现型一致。
D 两个不同品种的紫茉莉杂交，F 1的遗传物质来自母本的多余父本的。
3．(08江苏生物)2．线粒体DNA 上的基因所表达的酶与线粒体功能有关。
若线粒体DNA 受损伤，则下列细胞的功能受影响最大的是A ．红细胞吸收葡萄糖B ．小肠上皮细胞吸收水C ．神经细胞吸收K ＋D ．肺泡细胞吸收氧气4．(08理综Ⅰ)4．已知某种限制性内切酶在一线性DNA 分子上有3个酶切位点，如图中箭头所指，如果该线性DNA 分子在3个酶切位点上都被该酶切断，则会产生a 、b 、c 、d 四种不同长度的DNA片段。
现在多个上述线性DNA 分子，若在每个DNA 分子上至少有1个酶切位点被该酶切断，则从理论上讲，经该酶切后，这些线性DNA 分子最多能产生长度不同的DNA 片段种类数是A ．3B ．4C ．9D ．125．(10理综2)5．下列叙述符合基因工程概念的是A.B 淋巴细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中含有B 淋巴细胞中的抗体基因B.将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株C.用紫外线照射青霉菌，使其DNA 发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株D.自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA 整合到细菌DNA 上6．(10山东理综)1．下列实例与基因的作用无关的是A ．细胞分裂素延迟植物衰老B ．极端低温导致细胞膜破裂C ．过量紫外线辐射导致皮肤癌D ．细菌感染导致B 淋巴细胞形成效应B （浆）细胞7．（天津理综）1．下列关于细胞基因复制与表达的叙述，正确的是A ．一种密码子可以编码多种氨基酸B ．基因的内含子能翻译成多肽C ．编码区增加一个碱基对，只会改变肽链上的一个氨基酸D ．DNA 分子经过复制后，子代DNA 分子中（C+T ）/（A+G ）=18．(江苏生物)16．下图为一个真核基因的结构示意图，根据图中所示，对该基因特点叙述正确的是A ．非编码区是外显子，编码区是内含子B ．非编码区对该基因转录不发挥作用C ．编码区是不连续的D ．有三个外显子和四个内含子9．（理综II ）4．下列有关基因工程中限制内切酶的描述，错误的是A ．一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列B ．限制性内切酶的活性受温度的影响C ．限制性内切酶能识别和切割RNAD ．限制性内切酶可从原核生物中提取10．(北京理综)2．利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需要的产品。
生物固氮六要素生物固氮六要素是指氮、磷、钾、钙、镁和硫，它们是植物生长和发育的重要元素，也是植物体内的重要组成部分。
氮是植物生长发育的重要元素，它可以促进植物的生长，增加植物的叶绿素含量，提高植物的光合作用，促进植物的营养吸收，增加植物的抗逆性，提高植物的产量。
磷是植物生长发育的重要元素，它可以促进植物的根系发育，增加植物的叶绿素含量，提高植物的光合作用，促进植物的营养吸收，增加植物的抗逆性，提高植物的产量。
钾是植物生长发育的重要元素，它可以促进植物的花芽发育，增加植物的叶绿素含量，提高植物的光合作用，促进植物的营养吸收，增加植物的抗逆性，提高植物的产量。
钙是植物生长发育的重要元素，它可以促进植物的细胞壁发育，增加植物的叶绿素含量，提高植物的光合作用，促进植物的营养吸收，增加植物的抗逆性，提高植物的产量。
镁是植物生长发育的重要元素，它可以促进植物的细胞分裂，增加植物的叶绿素含量，提高植物的光合作用，促进植物的营养吸收，增加植物的抗逆性，提高植物的产量。
硫是植物生长发育的重要元素，它可以促进植物的抗病性，增加植物的叶绿素含量，提高植物的光合作用，促进植物的营养吸收，增加植物的抗逆性，提高植物的产量。
生物固氮六要素是植物生长发育的重要元素，它们可以促进植物的生长发育，增加植物的叶绿素含量，提高植物的光合作用，促进植物的营养吸收，增加植物的抗逆性，提高植物的产量。
因此，在植物的生长发育过程中，要注意补充这六种元素，以保证植物的正常生长发育。
Biological nitrogen fixation six elements refer to nitrogen, phosphorus, potassium, calcium, magnesium and sulfur, which are important elements for plant growth and development, and also important components in plant body.Nitrogen is an important element for plant growth and development, which can promote plant growth, increase chlorophyll content, improve photosynthesis, promote nutrient absorption, increase plant resistance and improve yield.Phosphorus is an important element for plant growth and development, which can promote root development, increase chlorophyll content, improve photosynthesis, promote nutrient absorption, increase plant resistance and improve yield.Potassium。
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考点4 光合作用和生物固氮一、选择题1. (2012·全国高考·T31)金鱼藻是一种高等沉水植物,有关研究结果如下图所示(图中净光合速率是指实际光合速率与呼吸速率之差,以每克鲜重每小时释放O2的微摩尔数表示)。
据图回答下列问题:(1)该研究探讨了对金鱼藻的影响。
其中,因变量是。
(2)该研究中净光合速率达到最大时的光照强度为lx。
在黑暗中,金鱼藻的呼吸速率是每克鲜重每小时消耗氧气μmol。
(3)该研究中净光合速率随pH变化而变化的主要原因是。
【解题指南】本题主要是通过实验和曲线的形式考查光合作用、酶等相关知识点,同时考查识图能力、数据处理能力和实验分析能力。
解答本题的关键是抓住坐标轴和曲线特殊转折点的含义及实验的目的。
【精讲精析】(1)NaHCO3能提供CO2,不同浓度的NaHCO3提供的CO2浓度不同,因此图c反映的是CO2浓度对净光合速率的影响;pH可以影响酶的活性,进而影响光合作用和呼吸作用的速率,所以图d反映的是pH 对净光合速率的影响。
实验过程中可以变化的因素称为变量,其中人为改变的量称为自变量,如图a和b中的光照强度、图c中的CO2浓度和图d中的pH。
随着自变量的变化而变化的量称为因变量,如图a、b、c和d中净光合速率(或每小时每克鲜重释放氧气的微摩尔数)就是因变量。
(2)由图b可以直接看出,光照强度为12.5×103 lx时,金鱼藻的净光合速率达到最大。
当光照强度为0时,金鱼藻只能进行呼吸作用,从图a可以直接看出,每克鲜重每小时消耗氧气8 μmol。
(3)pH对净光合速率的影响主要是通过影响光合作用和呼吸作用过程中所需酶的活性来实现的。
【参考答案】(1)光照强度、二氧化碳浓度和pH 净光合速率O2的释放速率(2)12.5×1038(3)pH的大小会影响光合作用和呼吸作用过程中所需酶的活性2. (2012·四川高考·T30)回答下列Ⅰ、Ⅱ小题。
第二章 光合作用和生物固氮一、单选题（每题的四个选项中，只有一个最符合题意要求）1. 叶绿体类囊体薄膜上能将光能转化成电能的物质是A. 全部叶绿素aB. 全部叶绿素bC. 部分类胡萝卜素D. 部分叶绿素a2. 失去电子的叶绿素a 是一种A. 强还原剂B. 强氧化剂C. 高能化合物D. 有机溶剂3. 由电能转化成的活跃化学能储存在A. NADPH ADP 和B. NADP ADP 和C. NADPH ATP 和D. NADP ATP 和4. 光合作用过程中，能在叶绿体的类囊体膜上完成的能量转换过程是A. 光能→电能→稳定的化学能B. 活跃的化学能→稳定的化学能→电能C. 光能→电能→活跃的化学能D. 光能→电能→活跃的化学能→稳定的化学能5. 光合作用过程中，活跃的化学能转变成稳定的化学能不需要的条件是A. 多种酶的催化B. ATP 供能C. NADPH 供能和供氢D. 光照6. 下列植物细胞的叶绿体中不含有基粒的是A. C 3植物叶肉细胞的叶绿体B. C 4植物维管束鞘细胞的叶绿体C. C 4植物叶肉细胞的叶绿体D. C 3植物保卫细胞的叶绿体7. 当周围空气中CO 2浓度降到很低时，对下列哪种作物的光合作用速率影响不大A. 小麦B. 水稻C. 甘蔗D. 小球藻8. C 4植物固定CO 2的物质是A. PEPB. C 5C. PEP C 和5D. C 49. C 4植物的C 4途径发生在A. 叶肉细胞的叶绿体内B. 维管束鞘细胞的叶绿体内C. 叶肉细胞的基质中D. 叶肉细胞和维管束鞘细胞的叶绿体内10. C 4植物比C 3植物固定CO 2的能力高，其原因是A. PEP 羧化酶与CO 2的亲合力高B. C 4植物能耐高温C. C 4植物的维管束细胞有叶绿体D. C 4植物叶肉细胞和维管束细胞的叶绿体都具有PEP 羧化酶11. 有些植物在春天开花时，叶子尚未生长出来，开花时期植物需要的能量主要来自A. 春天植物从土壤中吸收的矿质元素B. 春天植物从土壤中吸收的有机肥料C. 花瓣的光合作用D. 上一年贮存在植物体中的营养物质12. 如果各种作物都能够自行固氮，能够带来的好处是（1）提高产量 （2）节省能源 （3）保护环境 （4）减少竞争（5）有利于保持生态平衡A. （1）（2）（3）（5）B. （2）（3）（4）C. （1）（2）（5）D. （1）（2）（3）13. 叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，光能的吸收发生在叶绿体的A. 内膜上B. 基质中C. 囊状结构薄膜上D. 各部位上14. 绿色植物在暗室中不能A. 生长B. 呼吸C. 合成叶绿素D. 吸收矿质元素15. 将两根枝条分别置于营养液中。
考点7 光合作用和生物固氮一、选择题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。
乙组未检测到淀粉的原因是( )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【解析】选B。
本题考查光合作用与呼吸作用的关系。
甲组玉米在适宜的光照条件下，细胞中有淀粉积累，说明玉米植株不但进行了光合作用，而且光合作用大于呼吸作用，同品种的乙组玉米的叶片维管束鞘细胞也应含有叶绿体，含有与淀粉合成相关的酶，条件适宜时也可以进行光合作用，C、D项错误；乙组玉米虽然培养在光照较弱的条件下，但只要有光就可以进行光合作用，A项错误；甲、乙两组实验的惟一变量是玉米植株所处环境中光照强度的不同，造成其叶维管束鞘细胞中淀粉积累存在差异的原因肯定是该实验的惟一变量，即乙组维管束鞘细胞中没有检测到淀粉的原因是光照强度弱，叶片光合作用强度低，没有淀粉的积累，B项正确。
二、非选择题2．(2011·全国卷)为探究不同条件对叶片中淀粉合成的影响，将某植物在黑暗中放置一段时间，耗尽叶片中的淀粉，然后取生理状态一致的叶片，平均分成8组，实验处理如下表所示。
一段时间后，检测叶片中有无淀粉，结果如下表。
回答问题：(1)光照条件下，组5叶片通过作用产生淀粉；叶肉细胞释放出的氧气来自于的光解。
(2)在黑暗条件下，叶片能进行有氧呼吸的组别是。
(3)组2叶片中合成淀粉的原料是，直接能源物质是，后者是通过产生的。
与组2相比，组4叶片无淀粉的原因是。
(4)如果组7的蒸馏水中只通入N2，预期实验结果是叶片中(有、无)淀粉。
【解析】本题考查光合作用的过程及外界因素对光合作用的影响。
(1)光照条件下，组5叶片通过光合作用产生淀粉；叶肉细胞释放出的氧气来自光反应中水的光解。
