植物的新陈代谢
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第5讲绿色植物的新陈代谢(1)【例1】(2009·浙江绍兴)下列关于绿色植物光合作用和呼吸作用的说法,正确的是()A.光合作用是把无机物转化成有机物,并释放能量的过程B.呼吸作用是把有机物转化成无机物,并贮存能量的过程C.进行呼吸作用时,一定进行光合作用D.进行光合作用时,一定进行呼吸作用【精析】本题考查学生对光合作用和呼吸作用的理解。
光合作用是绿色植物利用二氧化碳和水制造有机物,同时放出氧气的过程,它的实质是将无机物合成为有机物,贮存能量,A为错项。
呼吸作用是活着的生物体分解体内的有机物,并释放能量,供生命活动所需,它的实质是把有机物转化成无机物,释放能量,B为错项。
绿色植物光合作用必须有光才能进行,呼吸作用任何时候都在进行,C为错项。
【解答】D【归纳整理】呼吸作用是新陈代谢过程一项最基本的生命活动,它是为生命活动的各项具体过程提供能量(A TP)。
所以呼吸作用在一切生物的生命活动过程是一刻都不能停止的,呼吸作用的停止意味着生命的结束。
光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢,一切生物的生命活动都直接或间接地依赖于光合作用制造的有机物和固定的太阳能。
呼吸作用和光合作用表面看起来是2个相反的过程,但这是2个不同的生理过程,在整个新陈代谢过程中的作用是不同的。
在植物体内,这2个过程是互相联系,互相制约的。
光合作用的产物是呼吸作用的原料,呼吸作用的产物也是光合作用的原料;光合作用的光反应过程产生的ATP主要用于暗反应,很少用于植物体的其他生命活动过程,呼吸作用过程释放的能量主要是用于植物体的各项生命活动过程,包括光合作用产物的运输。
【例2】(2009·浙江丽水)生物形态结构总是与生长的环境相适应的。
某地区春季低温潮湿、夏季高温干旱,生长着一种春、夏季叶型不同的植物,其叶型数据如下表。
下列推断正确的是()A.甲型叶生长在春季,利于光合作用Array B.乙型叶生长在春季,利于光合作用C.甲型叶生长在夏季,降低蒸腾作用D.乙型叶生长在夏季,增强蒸腾作用【精析】光合作用需要光照,甲型叶片表面积大有利于光合作用,也有利于蒸腾作用散失水分,那也就意味着甲型植物生活的环境一定是潮湿的。
绿色植物的新陈代谢引言绿色植物通过光合作用将阳光、水和二氧化碳转化为能量,并产生氧气作为副产物。
这个过程被称为新陈代谢,是绿色植物维持生命和生长的重要机制。
本文将讨论绿色植物的新陈代谢的过程和影响因素。
光合作用光合作用是绿色植物的主要新陈代谢过程之一。
在光合作用中,绿色植物利用叶绿素吸收阳光的能量,并将其转化为化学能,用于合成有机物质。
这个过程可以简化为以下方程式:光合作用方程式:6CO2 + 6H2O + 光能→ C6H12O6 + 6O2其中,CO2代表二氧化碳,H2O代表水,C6H12O6代表葡萄糖,O2代表氧气。
这个方程式说明,通过光合作用,光能被转化为化学能,从而生成有机物质和氧气。
呼吸作用呼吸作用是绿色植物的另一个重要新陈代谢过程。
与动物的呼吸作用相似,绿色植物通过呼吸作用释放能量,并将有机物质氧化成二氧化碳和水。
这个过程可以简化为以下方程式:呼吸作用方程式:C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 能量这个方程式说明,通过呼吸作用,绿色植物将有机物质和氧气反应,产生二氧化碳、水和能量。
影响新陈代谢的因素光照光照是影响绿色植物新陈代谢的关键因素。
光照越强,光合作用的速率越高,植物可以产生更多的有机物质。
相反,低光照条件下,光合作用速率减慢,植物的生长和发育受到限制。
温度温度对绿色植物的新陈代谢也具有重要影响。
在适宜的温度范围内,新陈代谢过程进行得最为有效。
然而,过高或过低的温度都会对新陈代谢产生不利影响。
高温会导致光合作用速率下降,甚至破坏叶绿素和其他关键酶的功能。
低温则会降低呼吸作用的速率。
水分和营养物质水分和营养物质对绿色植物的新陈代谢具有重要影响。
水分是光合作用和呼吸作用中的重要成分,过少或过多的水分都会影响新陈代谢的进行。
营养物质,则是植物合成有机物质所必需的原料,缺乏某些关键元素会严重影响植物的生长和发育。
调控新陈代谢的机制绿色植物能够通过多种机制调控新陈代谢的过程。
植物的新陈代谢知识梳理1:(一)根1. 植物根的作用为___和___;2. 一株植物所有的根叫___,有明显主侧根之分的叫___,例如大豆,白菜;没有明显主侧根之分的叫___,例如小麦,水稻;3. 植物的根在土壤中的分布,与土壤的__、肥力、___状况和水分状况等有关;4. 植物吸水部位在__的____;根尖可以分为__、___、___和___;其中___使细胞数目增多,___使根长长,根冠对根起___作用;5.根尖的结构:(1)______:细胞排列不整齐。
___后面的组织,使根在向前生长时,不被土壤颗粒檫伤。
(2)______:细胞质的密度较大,________液泡。
能不断_________,使根生长。
(3)______:细胞的液泡较小(通过吸收水分而形成),细胞壁较薄。
细胞能迅速生长,把根尖推向土层。
(4)______:细胞有________的液泡(由小液泡融合而成),细胞壁较厚,内有输导组织(导管)。
植物的根毛很多,保证了植物能吸收足够的营养。
________是根尖吸水的主要部位。
(二)茎1. 茎的形态包括____、____、____和____;2. 木本植物的茎从内到外可分为___、___、___、___、和___;3. ___是可以用手剥开树皮的地方;4. 一个年轮分为颜色较浅、质地较疏松的___和颜色较深、质地较密的___;5.茎的分类:按照生长方式的不同:________ _________ _________ _________无论呈现什么特点,都是对环境的一种_____,是对___________这种营养方式的一种适应,即从环境中最大可能地获取其生长所需的阳光。
6.双子叶植物茎的横切面⑴横切面可以明显看出三层:____________、____________和_________。
⑵质地较硬的是__________,比较软的是_______________-。
7.(1)木质部:内有________,其作用是输导_________________。
一、实验背景植物作为地球上最为广泛的生物群体,其新陈代谢过程对于植物的生长、发育以及适应环境具有重要意义。
近年来,随着生物传感器技术的不断发展,利用生物传感器实时观察植物新陈代谢成为研究植物生物学的新领域。
本研究旨在通过构建生物传感器系统,实时监测植物体内关键代谢产物的动态变化,揭示植物新陈代谢的调控机制。
二、实验材料与方法1. 实验材料实验材料选用拟南芥(Arabidopsis thaliana)作为研究对象,其具有生长周期短、易于培养等优点。
2. 实验方法(1)构建生物传感器系统采用荧光蛋白传感器技术,将荧光蛋白NADPH和NADH/NAD导入拟南芥,用于实时监测植物体内NADPH和NADH/NAD的动态变化。
(2)实验分组将实验分为对照组和实验组,对照组为未导入荧光蛋白的拟南芥,实验组为导入荧光蛋白的拟南芥。
(3)实验流程①培养拟南芥幼苗,将实验组和对照组幼苗置于相同的光照、温度和湿度条件下培养。
②利用荧光显微镜观察荧光蛋白表达情况,确保实验组荧光蛋白成功导入。
③在不同生长阶段,采集实验组和对照组的叶片样本,利用荧光分光光度计检测NADPH和NADH/NAD的荧光强度。
④分析实验数据,探讨植物新陈代谢的调控机制。
三、实验结果与分析1. 荧光蛋白表达情况通过荧光显微镜观察,实验组叶片中成功表达了荧光蛋白NADPH和NADH/NAD,荧光强度与对照叶片存在显著差异。
2. 植物体内NADPH和NADH/NAD的动态变化实验结果显示,在光合作用过程中,实验组叶片中NADPH的荧光强度随着光照强度的增加而增强,说明光合作用过程中NADPH的产生与光照强度密切相关。
同时,实验组叶片中NADH/NAD的荧光强度随着光照强度的增加而降低,表明NADH/NAD在光合作用过程中被消耗。
3. 植物新陈代谢的调控机制根据实验结果,我们推测植物体内NADPH和NADH/NAD的动态变化可能受到以下因素的调控:(1)光照强度:光照强度是影响植物光合作用的关键因素,直接影响NADPH的产生。
第一节植物的新陈代谢一、单项选择题(每小题选项中只有一个答案是正确的将正确答案的序号填在题后的括号内)1. 光合作用中释放的氧气来自于()A. COB. H20C. CH1206D. 都不是2. 植物细胞中,光合作用的主要场所是()A. 叶绿体B. 线粒体C. 有色体D. 核糖体3. 被称为“地球上最重要的化学反应”是()A. 呼吸作用B. 光合作用C. 新陈代谢D. 都不是4. 光合作用的暗反应进行的部位是()A. 基粒类囊体膜B. 叶绿体基质C. 细胞质D. 间质类囊体膜5. 光合作用意义的叙述中,不正确的是()A. 把无机物转变成有机物B. 蓄积太阳能C. 自然界中的“空气净化器,”D. 合成的有机物只能被绿色植物利用6. 下列代谢过程中既为植物生命活动提供所需大部分能量,又为合成其他有机物提供原料。
()A. 光合作用B. 水分代谢C. 矿质营养D. 呼吸作用7. 在光合作用过程中,实现了光能转化为电能的步骤是()A. 原初反应B. 电子传递C. CO2的同化D. 光合磷酸化作用8. 下列属于光反应形成产物的是()A. 氧气和ATPB. 糖类和淀粉C. 氧气和淀粉D. 糖类和ATP9. 植物光合作用的原料是()A. 二氧化碳和水B. 二氧化碳和氧气C. 氧气和水D. 糖和水10. 在一定光强范围内,光合速率随光照强度的增加而增加,在达到光饱和点以前光合速率与光照强度成()A. 增加B. 减少C. 正比D. 反比11. 维持植物生长所需的最低光照强度()A. 等于光补偿点B. 高于光补偿点C. 低于光补偿点D. 与光照强度无关12. 在达到光补偿点时,光合产物形成的情况是()A. 无光合产物生成B. 有光合产物积累C. 呼吸消耗=光合产物积累D. 光合产物积累>呼吸消耗13. 小麦、棉花育苗应用地膜有明显增产效果。
()A. 红色B. 蓝色C. 黄色D. 紫色14. 黄瓜、香菜应用地膜可促进维生素C含量增加。
学科: 生物 年级:高三版本:冲刺版 期数:2339本周教学内容:专题六 微生物的代谢和植物的新陈代谢 及其调节【知识联系框架】⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧微生物的代谢及其调节微生物的营养微生物的新陈代谢乙烯脱落酸细胞分裂素赤霉素生长素的生理功能布生长素的合成部位及分生长素的发现生长素植物生命活动的调节输植物体内营养物质的运植物的呼吸作用植物的光合作用植物的矿质代谢植物的水分代谢植物的新陈代谢节植物的新陈代谢及其调【重点知识联系与剖析】一、植物的新陈代谢1.植物的水分代谢植物吸收水分的方式有两种:吸胀作用和渗透作用。
吸胀作用是没有液泡的植物细胞吸收水分的方式,如生长点的细胞、干种子细胞等,原理是细胞中有大量亲水性物质,这些亲水性能够从外界吸收大量的水分,活细胞、死细胞都能通过吸胀作用吸收水分。
渗透作用是具有液泡的成熟的植物细胞吸收水分的方式,原理是:原生质层具有选择透过性,原生质层内外的溶液存在着浓度差,水分子就可以从溶液浓度低的一侧通过原生质层扩散到溶液浓度高的一侧。
溶液渗透压的高低与溶液中溶质分子的物质的量的多少有关,溶液中溶质分子物质的量越多,渗透压越高,反之则越低。
在比较两种溶液渗透压高低时以两种溶液中的溶质分子的物质的量为标准进行比较。
如果溶质分子相同,也可以质量分数比较。
能够通过渗透作用吸水的细胞一定是一个活细胞。
一个成熟的植物细胞是一个渗透系统。
验证通过渗透作用吸水或失水的最佳实例是质壁分离和质壁分离复原的实验。
一次施肥过多引起“烧苗”,是由于土壤溶液的浓度突然增高,导致植物的根细胞吸水发生困难或不能吸水所至。
盐碱地里大多数农作物不能正常生长的原因之一也是土壤溶液浓度过高造成的。
淹制的鱼、肉等不易变质,是由于高浓度的盐溶液使细胞等微生物失水死亡之故。
蒸腾作用是植物散失水分的主要方式。
植物的新陈代谢
[专题指导]
ATP
酶
2.专题知识要点:
(1)新陈代谢与酶和A TP 的关系
新陈代谢是细胞内一系列有序的化学反应的过程,是生物体自我更新的过程。
酶和ATP 是新陈代谢过程中必不可少的两种物质。
新陈代谢的一系列化学反应都是在酶的催化作用和ATP 的供能条件下完成的。
细胞是新陈代谢的场所,所以大多数酶发挥作用的场所在细胞内;也有的酶在细胞外发挥作用,例如进行细胞外消化的各种消化酶。
近几年的高考命题主要围绕着酶的催化活性、耐受温度、酸碱度以及生成物和反应物的浓度等因素的影响展开命题,复习时应注意这方面的问题。
在过酸或过碱环境中,酶均失去活性而不能恢复;在高温环境中酶失去活性,低温时,酶不失活,只是活性较低,随温度的升高 ,活性逐渐增大。
一切
绿色植物的新陈代谢
光合作用
有氧呼吸
无氧呼吸
矿质代谢
水分代谢
场所: 叶绿体
过程: 光反应 暗反应 结果:将CO 2和H 2O 转变为氧气和有机物
外界条件:①光强度 ②CO 2浓度③温度等 内部条件:①叶绿素含量②酶
场所:主要在线粒体
过程糖分解成丙酮酸丙酮酸分解为CO 2;氢与氧结合产生水 结果:在氧气参与下糖分解成CO 2和H 2O 产生ATP
条件:
①O 2浓度 ②温度
场所:细胞质基质中 过程:糖分解成丙酮酸;丙酮酸还原成酒精或乳酸
结果:糖被分解成酒精或乳酸,产生ATP 条件: ①缺氧 ②温度
植物根尖的根毛区
过程: 主动运输
根茎叶的导管
利用:调节、构成植物体
方式: ①吸胀吸水 ②渗透吸水
分布整个植物体
利用:99%蒸腾 1%参与代谢、构成植物体
影响生命活动的因素,大都是影响了生物体内的酶。
生物体生命活动的直接能源是ATP , ATP 水解时释放的能量直接用于各项生命活动,如肌肉收缩、腺体分泌、合成代谢、神经传导和生物电等。
生物体内的糖类、脂类和蛋白质等有机物中都含有大量的能量,但生命活动的主要能源物质是糖类,糖类在体内氧化分解释放的能量,一部分合成了ATP 用于各项生命活动,另一部分以热能的形式散失。
糖类等有机物中含有的能量最终来自绿色植物光合作用所固定的太阳能,所以,生物体生命活动的最终能源是太阳光能。
(2)光能在叶绿体中的转换①叶绿体中的色素
叶绿体中的色素包括叶绿素a (蓝绿色)、叶绿素b (黄绿色)、胡萝卜素(橙黄色)和叶黄素(黄色),它们在光合作用中主要有两个方面的作用:①吸收、传递光能(大多数叶绿素a ,以及全部的叶绿素b 、胡萝卜素和叶黄素);②吸收光能,并转换成电能(少数处于特殊状态的叶绿素a )。
②光能在叶绿体中的转换比较项目
能量转换 物质变化
完成场所
光反应
光能→电能
在光的照射下,少数处于特殊状态的叶绿素a ,连续不断的丢失电子和获得电子,形成电子流。
囊状结构
的薄膜上
电能→
活跃的化学能 NADP ++2e+H + NADPH
ADP+Pi+能量 ATP
暗反应
活跃的化学能
→
稳定的化学能
三碳化合物在酶的催化下,接受ATP 和NADPH 释放的能量并被NADPH 还原,经一系列变化,最终形成糖类等富含稳定化学能的有机物
叶绿体基质
中
(3)C 3植物和C 4植物叶片结构的区别
植物种
类
特点
C 3植物叶片 C 4植物叶片
维管束鞘细胞 不含叶绿体 细胞比较大,含有无基粒的叶绿体(数目多,个体大) 叶肉细胞
含有叶绿体
含有正常的叶绿体,部分叶肉细胞与维管束鞘细胞共同
围绕维管束
(4)影响光合作用、细胞呼吸的因素及其应用
酶 酶
因素对光合作用的影响在生产上应
用
对细胞呼吸
的影响
在生产上
的应用
内部因素①不同种类的植物体内所含叶绿体
色素的种类、数量不同
②同一植物的不同发育时期,光合作
用强度不同
③同一植物的不同器官光合作用强
度不同
④同一植物的同一器官的不同发育
时期,光合作用强度不同
选择优良品
种,提高光合
作用强度,从
而提高粮食
产量
①不同种类
的植物呼吸
速率不同,如
旱生植物小
于水生植物,
阴生植物小
于阳生植物
②同一植物
在不同的生
长发育时期
呼吸速率不
同,如幼苗
期、开花期呼
吸速率升高,
成熟期呼吸
速率下降
③同一植物
的不同器官
呼吸速率不
同,如生殖器
官大于营养
器官
适当修剪
去除植物
衰老叶片
外部因素光
①光照强度:光照弱时减慢,光照逐
步增强时光合作用随之加快。
但是光
照增强到一定程度,光合作用速度不
再增加
②光质不同影响光合速率:白光为复
色光,光合作用能力最强,单色光中
红光作用最快,蓝紫光次之,绿光最
差
③日变化:光合速率在一天中的变化
一般与太阳辐射进程相符合。
但也有
例外,如炎热的夏天,中午前后光合
速率下降(气孔关闭,CO2供给不足)
①适当提高
光照强度
②延长光合
作用时间
——套种
③增加光合
作用面积
——合理密
植
④温室大棚
用无色透明
玻璃或薄膜
⑤若要降低
光合作用则
用有色玻璃
或薄膜
有
无
光
均
可
进
行
温
度
光合作用的暗反应是酶促反应,温度
直接影响酶的活性,从而影响光合速
率。
温度过高,影响植物叶片气孔开
放,影响CO2供应,进而影响暗反应,
从而影响光合速率
①适时播种
②温室栽培
植物时,白天
适当提高温
度,晚上适当
降温
③植物“午
休”现象的原
因之一
如图所示,细
胞呼吸在最
适温度
(20-35℃)
时最强;超过
最适温度呼
吸酶活性降
低,甚至变性
失活,呼吸受
抑制;低于最
适温度酶活
性下降,呼吸
受抑制
在低温下
贮存蔬
菜、水果,
在大棚蔬
菜的栽培
过程中夜
间适当降
温,降低
细胞呼吸
强度、减
少有机物
的消耗,
提高产量
CO2或O2浓度二氧化碳是光合作用的原料之一。
环
境中二氧化碳浓度的高低明显影响光
合速率。
在一定范围内,植物的光合
速率随CO 2浓度增加而增加,但到达
一定程度时再增加CO2浓度,光合速
率不再增加
温室栽培植
物时适当提
高室内CO2
的浓度,如放
一定量的干
冰或多施有
机肥,使温室
中CO2增多
在O2浓度为
零时只进行
无氧呼吸,一
般浓度为
10%以下,既
进行有氧呼
吸,一般浓度
为10%以上,
只进行有氧
呼吸
①中耕
松土
②利用
降低氧的
浓度能够
抑制细胞
呼吸、减
少有机物
消耗这一
原理来延
长蔬菜、
水果的保
鲜时间
矿质元素和H2O 矿质无素直接或间接影响光合作用。
N、Mg、Fe、Mn、Cu、P(与酶、叶
绿素的生物合成有关)产生直接影响;
K、P、B对光合产物的运输和转化起
促进作用,对光合作用产生间接影响;
水分是光合作用原料之一,缺少时光
合速率下降
合理施肥
合理灌溉
有些矿质元
素是酶的激
活剂,影响与
细胞呼吸有
关的酶,在一
定范围内,细
胞呼吸强度
随含水量的
增加而加强,
随含水量的
减少而减弱
种子贮藏
必须晒干
(5)水分、矿质元素的吸收、运输与利用
植物细胞吸水还是失水取决于膜两侧的溶液浓度差,或者说取决于根细胞液与土壤溶液的浓度差。
通常情况下,土壤溶液的浓度比根毛区表皮细胞液浓度低,土壤溶液中的水分通过皮层细胞间的渗透和细胞间隙的扩散两条途径进入根的导管,在蒸腾作用产生的“拉力”下,依次进入茎、叶导管,主要通过蒸腾作用散失到大气中,只有1%~5%被植物体各部分利用。
矿质元素离子是通过主动运输进入细胞,矿质元素的吸收与根细胞的呼吸作用、细胞膜上的载体有关,载体的不同决定了植物对矿质元素的选择吸收。
矿质元素进入植物体后随水分运输到植物体各个组织、器官后,在植物体内有两种利用情况:重复利用(如N、P、K、Mg等)和不重复利用(如Ca、Fe等)。
如果某植物体内(或土壤中)缺乏了前者,衰老部位
的矿质元素可以转移到幼嫩部位,而使衰老部位的组织细胞中缺乏这种矿质元素而首先受到伤害;如果植物体内(或土壤中)缺乏不能被再度利用的矿质元素,植物原有组织中的这些元素不能转移,所以首先受伤害的是幼嫩部位。
根对矿质元素和水分的吸收的比较如下表:
吸收水分吸收矿质元素
独立性
动力蒸腾拉力、细胞液与土壤溶液浓度差ATP
方式渗透作用主动运输
特点无选择性有选择性
相关性
①矿质元素只有溶解在水中以离子形式被吸收
②矿质元素离子在植物体导管内随水运输
③矿质元素被根吸收后影响根细胞液浓度,从而影响对水的吸收
④土壤溶液中矿质元素离子在水中扩散到根细胞表面
⑤ 吸收部位主要是根尖成熟区表皮细胞。