光合作用与生物固氮ppt课件

光合作用与生物固氮
一.光合作用的过程
（CH2O）
一.光合作用的过程-拓展
一.光合作用的过程
㈠光反应
一.光合作用的过程
㈠光反应
一.光合作用的过程
㈡暗反应
二. C3植物和C4植物
三. C3途径和C4途径 C3途径
CO2
三. C3途径和C4途径 C4途径
四.提高农作物的光合作用效率
光照强弱的控制；

CO2的供应的种类；

自生固氮微生物； 必需矿质元素的供应；
㈡生物固氮过程；
氮循环
1、快乐总和宽厚的人相伴，财富总与诚信的人相伴，聪明总与高尚的人相伴，魅力总与幽默的人相伴，健康总与阔达的人相伴。 2、人生就有许多这样的奇迹，看似比登天还难的事，有时轻而易举就可以做到，其中的差别就在于非凡的信念。 3、影响我们人生的绝不仅仅是环境，其实是心态在控制个人的行动和思想。同时，心态也决定了一个人的视野和成就，甚至一生。 4、无论你觉得自己多么了不起，也永远有人比更强;无论你觉得自己多么不幸，永远有人比你更不幸。 5、也许有些路好走是条捷径，也许有些路可以让你风光无限，也许有些路安稳又有后路，可是那些路的主角，都不是我。至少我会觉得，那些路不是自己想要的。 6、在别人肆意说你的时候，问问自己，到底怕不怕，输不输的起。不必害怕，不要后退，不须犹豫，难过的时候就一个人去看看这世界。多问问自己，你是不是已经为了梦想而竭尽全力了? 7、人往往有时候为了争夺名利，有时驱车去争，有时驱马去夺，想方设法，不遗余力。压力挑战，这一切消极的东西都是我进取成功的催化剂。 8、真想干总会有办法，不想干总会有理由;面对困难，智者想尽千方百计，愚者说尽千言万语;老实人不一定可靠，但可靠的必定是老实人;时间，抓起来是黄金，抓不起来是流水。 9、成功的道路上，肯定会有失败;对于失败，我们要正确地看待和对待，不怕失败者，则必成功;怕失败者，则一无是处，会更失败。1、快乐总和宽厚的人相伴，财富总与诚信的人相伴，聪明总与高尚的人相伴，魅力总与幽默的人相伴，健康总与阔达的人相伴。 2、人生就有许多这样的奇迹，看似比登天还难的事，有时轻而易举就可以做到，其中的差别就在于非凡的信念。 3、影响我们人生的绝不仅仅是环境，其实是心态在控制个人的行动和思想。同时，心态也决定了一个人的视野和成就，甚至一生。 4、无论你觉得自己多么了不起，也永远有人比更强;无论你觉得自己多么不幸，永远有人比你更不幸。 5、也许有些路好走是条捷径，也许有些路可以让你风光无限，也许有些路安稳又有后路，可是那些路的主角，都不是我。至少我会觉得，那些路不是自己想要的。 6、在别人肆意说你的时候，问问自己，到底怕不怕，输不输的起。不必害怕，不要后退，不须犹豫，难过的时候就一个人去看看这世界。多问问自己，你是不是已经为了梦想而竭尽全力了? 7、人往往有时候为了争夺名利，有时驱车去争，有时驱马去夺，想方设法，不遗余力。压力挑战，这一切消极的东西都是我进取成功的催化剂。 8、真想干总会有办法，不想干总会有理由;面对困难，智者想尽千方百计，愚者说尽千言万语;老实人不一定可靠，但可靠的必定是老实人;时间，抓起来是黄金，抓不起来是流水。14、成长是一场和自己的比赛，不要担心别人会做得比你好，你只需要每天都做得比前一天好就可以了。 15、最终你相信什么就能成为什么。因为世界上最可怕的二个词，一个叫执着，一个叫认真，认真的人改变自己，执着的人改变命运。只要在路上，就没有到不了的地方。 16、你若坚持，定会发光，时间是所向披靡的武器，它能集腋成裘，也能聚沙成塔，将人生的不可能都变成可能。 17、人生，就要活得漂亮，走得铿锵。自己不奋斗，终归是摆设。无论你是谁，宁可做拼搏的失败者 9、成功的道路上，肯定会有失败;对于失败，我们要正确地看待和对待，不怕失败者，则必成功;怕失败者，则一无是处，会更5、别着急要结果，先问自己够不够格，付出要配得上结果，工夫到位了，结果自然就出来了。 6、你没那么多观众，别那么累。做一个简单的人，踏实而务实。不沉溺幻想，更不庸人自扰。 7、别人对你好，你要争气，图日后有能力有所报答，别人对你不好，你更要争气望有朝一日，能够扬眉吐气。 8、奋斗的路上，时间总是过得很快，目前的困难和麻烦是很多，但是只要不忘初心，脚踏实地一步一步的朝着目标前进，最后的结局交给时间来定夺。 9、运气是努力的附属品。没有经过实力的原始积累，给你运气你也抓不住。上天给予每个人的都一样，但每个人的准备却不一样。不要羡慕那些总能撞大运的人，你必须很努力，才能遇上好运气。 10、你的假装努力，欺骗的只有你自己，永远不要用战术上的勤奋，来掩饰战略上的懒惰。 11、时间只是过客，自己才是主人，人生的路无需苛求，只要你迈步，路就在你的脚下延伸，只要你扬帆，便会有八面来风，启程了，人的生命才真正开始。 12、不管做什么都不要急于回报，因为播种和收获不在同一个季节，中间隔着的一段时间，我们叫它为坚持。失败。11、学会学习的人，是非常幸福的人。——米南德 12、你们要学习思考，然后再来写作。——布瓦罗 13、在寻求真理的长河中，唯有学习，不断地学习，勤奋地学习，有创造性地学习，才能越重山跨峻岭。——华罗庚 14、许多年轻人在学习音乐时学会了爱。——莱杰 15、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基 16、我们一定要给自己提出这样的任务：第一，学习，第二是学习，第三还是学习。——列宁 17、学习的敌人是自己的满足，要认真学习一点东西，必须从不自满开始。对自己，“学而不厌”，对人家，“诲人不倦”，我们应取这种态度。——毛泽东 18、只要愿意学习，就一定能够学会。——列宁 19、如果学生在学校里学习的结果是使自己什么也不会创造，那他的一生永远是模仿和抄袭。——列夫· 托尔斯泰 20、对所学知识内容的兴趣可能成为学习动机。——赞科夫 21、游手好闲地学习，并不比学习游手好闲好。——约翰· 贝勒斯 22、读史使人明智，读诗使人灵秀，数学使人周密，自然哲学使人精邃，伦理学使人庄重，逻辑学使人善辩。——培根 23、我们在我们的劳动过程中学习思考，劳动的结果，我们认识了世界的奥妙，于是我们就真正来改变生活了。——高尔基 24、我们要振作精神，下苦功学习。下苦功，三个字，一个叫下，一个叫苦，一个叫功，一定要振作精神，下苦功。——毛泽东 25、我学习了一生，现在我还在学习，而将来，只要我还有精力，我还要学习下去。——别林斯基、学习外语并不难，学习外语就像交朋友一样，朋友是越交越熟的，天天见面，朋友之间就亲密无间了。——高士其 2、对世界上的一切学问与知识的掌握也并非难事，只要持之以恒地学习，努力掌握规律，达到熟悉的境地，就能融会贯通，运用自如了。——高士其 3、学和行本来是有联系着的，学了必须要想，想通了就要行，要在行的当中才能看出自己是否真正学到了手。否则读书虽多，只是成为一座死书库。——谢觉哉、你的假装努力，欺骗的只有你自己，永远不要用战术上的勤奋，来掩饰战略上的懒惰。 11、时间只是过客，自己才是主人，人生的路无需苛求，只要你迈步，路就在你的脚下延伸，只要你扬帆，便会有八面来风，启程了，人的生命才真正开始。 12、不管做什么都不要急于回报，因为播种和收获不在同一个季节，中间隔着的一段时间，我们叫它为坚持。 13、你想过普通的生活，就会遇到普通的挫折。你想过最好的生活，就一定会遇上最强的伤害。这个世界很公平，想要最好，就一定会给你最痛。

①光能转换成电能
包括光能的吸收,传递 h
h
和光化学反应 ：
在光的照射下,
具有吸收和传 递光能的色素
外 围 为
将吸收的光能 天
传递给少数处 线
A PD
光 合 单
于特殊状态的 色 叶绿素a ，使 素
位
这些叶绿素a 被激发而失去 电子(e)。
A PD ——作用中心色素（P），原 初电子供体（D）和原初电子 受体（A）
一、光能在叶绿体中的转换
光能在叶绿体中的转换分为三个步骤： ㈠光能转化为电能 ㈡电能转化为活跃的化学能 ㈢活跃的化学能转化为稳定的化学能。
光能转化为电能及电能转化为跃的化学 能属于光合作用的光反应阶段，活跃的化学 能转化为稳定的化学能属于光合作用的暗反 应阶段。
• 光合作用的全过程
•
光能转化为电能——原初反应
耕地面积不可能增加，如何解决13亿多人 口的吃饭问题？
答案只有一个，那就是提高单位面积的粮 食产量！也就是说，提高作物光合作用的效率 是解决我国13亿人口吃饭问题的唯一出路！
第一节 光合作用
光合作用的实质： 能量方面看：
光合作用将光能最终转换成稳定的化学能。
物质方面看：
光合作用包括①水在光下分解并释放出氧 气②二氧化碳的固定和还原③糖类等有机 物的合成
A PD ——作用中心色素（P），原 初电子供体（D）和原初电子 受体（A）
聚光色素或天线色素——只起吸收和传递 光能,不进行光化学反应的光合色素，全部 叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素,大部分叶绿 素a。
作用中心色素——吸收光能或由聚光色素 传递而来的激发能后,发生光化学反应引起 电荷分离的少数特殊状态的叶绿素a。
• 光反应
•

• C3 ＋ CO2
PEP羧化酶
C4 （草酰乙酸）
玉米、高粱、甘蔗等属于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？
C3、C4植物比较
比较 项目
维管束鞘细胞
叶肉细胞
植物种类
细胞 大小
•
关注和能量转换有关的重要物质
•
ATP 和 NADPH
• 特殊状态的叶绿素a
光合作用中的能量变化
过程 光能 1 电能 电子流 囊状结构薄 膜 囊状结构薄 膜 基质 能量载体 进行场所
2
电能 活跃化学能
活跃化学能 稳定化学能
NADPH ATP
糖类等 有机物
3
综合· 归纳
特殊状态的叶绿素a中的电子激发后，NADP+ 是电子的最终受体，不是电子的直接受体；失 去电子的叶绿素a获得的电子，不是从H2O中直 接夺取的，H2O是最终电子供体。在这个过程 中都有一系列的中间物质来传递电子。 2 在光合作用能量变化的过程中，要注意物质的 量的变化。2分子水在光下水解形成4个H+ 和4 个e，但是只有2 个e和H+ 与NADP+结合形成 还原剂NADPH 3 NADPH和ATP都是光反应过程中能量转换产物 ，但是NADPH既是活跃化学能的储存物质之一 ，又是还原三碳化合物的强还原剂。 1
• C3、C4植物概念及叶结构比较 • C3植物和C4植物的光合作用
C3植物
• 概念：光合作用的暗反应中，CO2固定后 的产物是C3化合物的植物。 酶 C5 ＋ CO2 2C3 （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
概念：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。在C4植物光 合作用中有两次CO2的固定

根瘤的形成过程
自生固氮微生物
在土壤中能独立进行固氮的 微生物 多数是一类叫自生固氮菌的细菌 (杆菌或短杆菌)

自生固氮微生物种类
圆褐固氮菌——好氧型自生固氮菌
梭菌——厌氧型自生固氮菌 固氮蓝藻：如念珠藻、颤藻 (异形胞内有固 氮酶)
自生固氮微生物 圆褐固氮菌

圆褐固氮菌生理功能
少环境污染

生物固氮的总量占地球上固氮总量的90%，
因而在自然界的氮循环中有重要作用
氮循环
N2
+e+H+ 固氮酶 氮循环
ATP
NH3 高能固氮 闪电 N2+O2 NO 2NO+O2 3NO2 +H2O
N2+3H2
高温高压 催化剂
2NH3
生物固氮
工业固氮
2NO2 2HNO3 +NO
氮循环

3.土壤通气不良对植物N素营养的影响 硝化作用
2NH3 + 3O2 2HNO2 + O2 6CO2 + 6H2O 酶 2HNO2 + 2H2O + 能量（化学能） 酶 2HNO3 + 能量（化学能） 酶 C6H12O6 + 6O2
化学能
氮循环中作用 根瘤菌 将N2合成氨
代Hale Waihona Puke 类型生态系统中地位异养需氧型 消费者 异养需氧型 分解者
化碳和 水转化成贮存能量的有机物，释
放氧气的过程
叶绿体内进行的复杂的 能量转换和物质变
换过程
光合作用过程
能量转变 光能转变为电能 电能转变为活跃的化学能 活跃的化学能转变为稳定 物质变化 水的光解、释放氧气 CO2的固定和还原 糖类等有机物形成

4
光能在叶绿体中的转换
2e H2O
光
吸收
色素
传递
少数叶绿素a 2e
NADP+
1/2O2
2H+
酶 NADP++2e+ 2H+
NADPH
ADP+Pi+能量 酶 ATP
5
6
C3植物和C4植物
C3途径和C4途径的发现过程：
1961年的诺贝尔化学奖得主——美国科学家 卡尔文（ Melvin Calvin 1911～1997）
17
相关考题
w（02年天津卷）
磷是存在于自然界和生物体内的重要元素， 回答下列与磷及其化合物有关的问题。
Ⅰ．磷在叶绿体的构成和光合作用中有何 作用？
答：①
。
②
。
③
。
18
学以致用
w怎样进行合理施肥？
1 根据作物的需肥规律 2 与豆类植物间种或轮种 3 发展生态农业
19
《生物固氮》
w易混概念的比较
光合作用和生物固氮
1
整体概述
概述一
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概述二
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概述三
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2
光合作用的发现
w海尔蒙特 普利斯特利 萨克斯
恩吉尔曼 鲁宾 卡门 希尔
3
叶绿体中的色素
少数叶绿素a
叶绿素a
叶绿素
多数叶绿素a
叶绿素b
吸收、转化
胡萝卜素 类胡萝卜素
叶黄素
吸收、传递
w 植物的秸秆通过深耕埋于地下，可以通过微生
物的分解作用产生二氧化碳。

CO2
天冬氨酸C4
PEP
羧化 固定
＋ＡＴＰ 丙酮酸C3
草酰乙酸C4
丙氨酸
维叶 管绿 束体 鞘 细 胞
天冬氨酸
草酰乙酸
苹果酸 脱羧 丙酮酸
丙氨酸
CO2 +RUBP→3-PGA-- →
与C3植物光合作用过程比较
植物种类
C3植物
C4植物
CO2的受体
CO2固定后的产物
CO2固定的场所
CO2还原的场所
ATP和NADPH的作用对象
第一节 光合作用
一、光能在叶绿体中的转换 二、C3植物和C4植物
C4途径(选学)
三、提高农作物的光能利用率
NADPH
(CH2O)
光化学反应是指作用 中心色素分子吸收光 能所起的氧化还原反 应
得e还,失e氧
反应中心
（一）光能→电能
（1）A、B表示色素，它们分别代表什么色素 以及各自的作用(复习)。
如何鉴别两类植物？（P31课外读）
三、提高农作物的光能利用率
教学分析：这部分知识要求高，能够综合运用光 合作用过程和影响光合作用的因素等相关的知 识、技能和研究方法，通过分析、综合、推理 和判断等过程，正确解答实际问题。
学生分析：知识方面学生已经有一定的基础；对 光能利用率等某些概念模糊；对作物栽培的措 施缺乏感性认识。
（7）能量转换的场所？（与高二知识内容衔 接，提示：叶绿体的囊状结构即类囊体。）
(8)分析回答氧气的来源和产生的原因;
如何证明氧气来自于水的光解?(复习)
一、光能在叶绿体中的转换(难点)
能量转换的三个步骤
光能→电能→活跃化学能→稳定化学能
①
②
③
教学难点

• C4途径产生的原因
因为C4植物中含有能固定CO2为C4的 相关酶，即磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶，简 称为PEP羧化酶(与CO2有很强的亲和力)。 可促使PEP把大气中含量很低的CO2以C4的 形式固定下来
（二）C3途径和C4途径
叶肉细胞 中的叶绿体
维管束鞘细胞 中的叶绿体
CO2
C4 酶
C4
CO2
2C3
一 共生固氮微生物
• 根瘤菌结构特点： • 根瘤菌的新陈代谢类型： • 根瘤菌的固氮特点： • 根瘤菌与豆科植物的关系是什么 • 二者的互利共生关系具体表现在
二 自生固氮微生物
• 概念： 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）
• 自生固氮菌特点及常见类型： 杆菌、短杆菌，单生或对生。 “8”字 形排列，外面有荚膜。 常见类型：圆褐固氮菌 代谢类型: 异养需氧型
7、人往往有时候为了争夺名利，有时驱车去争，有时驱马去夺，想方设法，不遗余力。压力挑战，这一切消极的东西都是我进取成功的催化剂。 8、真想干总会有办法，不想干总会有理由;面对困难，智者想尽千方百计，愚者说尽千言万语;老实人不一定可靠，但可靠的必定是老实人;时间，抓起来是黄金，抓不起来是流水。 9、成功的道路上，肯定会有失败;对于失败，我们要正确地看待和对待，不怕失败者，则必成功;怕失败者，则一无是处，会更失败。1、快乐总和宽厚的人相伴，财富总与诚信的人相伴，聪明总与高尚的人相伴，魅力总与幽默的人相伴，健康总与阔达的人相伴。
A、利用体内C5分解出CO2合成的
B、淀粉水解生成的
C、脂肪转化而来的
D、体内具有一种与CO2亲和力很强的酶
下列植物中，不宜在高强光和热带地区生长的是
A．甘蔗
B．玉米
C．高粱

C4植物光合作用暗反应过程
C4途径的意义
在高温、强光和干旱的条件下，能够 利用叶肉细胞间隙中含量很低的CO2进行 光合作用，提高了光合作用的效率。
练习
1）C4植物光合作用过程中的重要特点是 （A） A、既有C4途径又有C3途径
B、只有C4途径没有C3途径
C、先进行C3途径后进行C4途径
D、只有C3途径没有C4途径
二氧化碳的供应
通风透光 使用农家肥料，可以使土壤中微生物的数量增 多，活动增强，分解有机物，放出二氧化碳。 植物的秸秆通过深耕埋于地下，可以通过微生 物的分解作用产生二氧化碳。Βιβλιοθήκη 使用NH4HCO3 肥料
二氧化碳的供应

光合作用强度 C
CO2饱和点
O
B
CO2补偿点
CO2含量
在相同光照和温度条件下，空气中CO2 含量与植物光合产量（有机物积累量）的关系 如图所示。理论上某种C3植物能更有效地利用 CO2，使光合产量高于m的选项是 A.若a点在a2， b点在b2时 B.若a点在a1， b点在b1时 C.若a点在a2， b点在b1时 D.若a点在a1， b点在b2时
答案：D
必需矿质元素的供应

矿质元素直接或 间接影响光合作用效率， 只有保证必需矿质元素供应，才 能提高光合作用效率。
氮： 叶绿体膜结构的组成成分
NADP＋和ATP的组成成分
叶绿素的组成成分
磷：光合作用有关的酶的组成成分 NADP＋和ATP的组成成分 叶绿体膜结构的组成成分 钾： 与糖类合成、运输有关
（05全国III）右图表示在适宜的温度、 水分和CO2条件下，两种植物光合作用强 度的变化情况，下列说法错误的是（ ） A．当光照强度增加到一定程度时，光合作 用强度不在增加，即达到饱和 B．C3植物比C4植物光合 作用强度更容易达到饱和 C．C4植物比C3植物光能 利用率高 D．水稻是阴生植物，玉 米是阳生植物

（1）_独特的“花环型”结构
（2） 水、 矿质元素 （3）叶绿体基质
（4）丙酮酸
细胞质基质
（5）适宜的光照和温度 （6）NADP+ + H+ + 2e ADP+Pi+能量 ATP NADPH
第二节 生物固氮
• 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。 • 固氮微生物有哪些种类？酶 C3 NhomakorabeaPEP)
2C3 多种酶 参加催化 NADPH NADP+
C5
C3
ADP+Pi ATP （丙酮酸）（CH O） 2
ATP ADP+Pi
C4植物光合作用特点示意图
C3植物和C4植物光合作用比较
CO2的 CO2固定 CO2固定 受体 后的产物 的场所 C3还原 的场所 ATP和 暗反应 NADPH的 途径 作用对象
（05江苏生物）15．在新开垦的土地上，种 植用蚕豆根瘤菌拌种的豇豆、菜豆、大豆和 小麦，能提高其产量的一组作物是 A．菜豆和豇豆 B．豇豆和小麦 C．菜豆和大豆 D．大豆和豇豆
（05北京理综）2．下列能鉴别野牛草是否 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
大气中的N2
固氮
尿素及动 植物遗体 土壤中的微生物
NO3-
NO3-
氮素化肥
NH3
（四）生物固氮的意义
• 大气中的氮气可通过几条途径被“固定”？ 1）生物固氮 （占90%）
2）工业固氮（生产氮素化肥）
3）高能固氮（闪电） • 可见， 生物固氮在氮循环中具有十分重要的作用。

c. RuBP 再生
第一节 光合作用
H2COP C=O
HOCH HCOH HCOH H2COP
5 H2COH
HCO
4
C=O H2COP
HCOH
H2COP 3
COOP ADP ATP HCOH
H2COP
2
COOH HCOH H2COP
H2COP C=O
HCOH HCOH 1 H2COP
CO2
第一节 光合作用
第一节 光合作用
b.还原阶段 这是利用“同化力”把3-PGA还原为GAP（3-磷酸 甘油醛)的过程。
Pi
COOH PGA HCOH Kinase
COOP GAP
HCOH dehydrogenase
H2COP ATP ADP H2COP NADPH NADP
3-PGA
1,3-PGA
HCO HCOH H2COP 3-GAP
2H2O+4Fe3+
光 类囊体 4Fe2+ +2H++O2
第一节 光合作用
特点：在光下放O2稳定，在暗适应后放 O2波动。
第3,7,11,15……隔4次闪光出现一放氧高峰。
14
12
10
O2量
8
6
4
2
0
0
5
10
15
20
闪光次数
闪光放氧动力学
第一节 光合作用
放氧复合体 S0,S1,S2,S3,S4。S0—最低,S4—最高—自发放O2—
碳化合物的CO2同化途径。 只具有C3途径的植物称C3植物。 如水稻、棉花、菠菜、青菜,木本植物几
乎全为C3植物。
第一节 光合作用