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1、光合作用與生物固氮 一、光能在葉綠體中的轉(zhuǎn)換 光能轉(zhuǎn)化為電能 光 光 H+ e- H2O O2 NADP+ NADPH ADP+Pi ATP 電 能 轉(zhuǎn) 化 為 活 躍 的 化 學 能 酶 酶 NADP+ + 2e + H+ NADPH ADP + Pi ATP 多 種 酶 催 化 CO2 C5 2C3 (CH2O) ATP ADP+Pi NADPH NADP+ 供 能 氫 供 活躍的 化學能 轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的 化學能 反應階段 能量變化 物質(zhì)變化 光反應 暗反應 光能 轉(zhuǎn)化成 電能 水在光下分解 電能 轉(zhuǎn)換成 活躍 的化學能 NADPH的形成 ATP的形成 CO2的固定 CO2還原及糖類 等有機
2、物的形成 活躍的化學能轉(zhuǎn) 換成 穩(wěn)定化學能 光能在葉綠體中的轉(zhuǎn)換 二 C3植物和 C4植物 C5 + CO2 2C3 玉米、甘蔗等熱帶綠色植物： 14CO2 14C 4 14C 4 14C 3 C4植物：植物的光合作用中， CO2中的 C首先轉(zhuǎn) 移到 C4，然后才移到 C3。 C3植物：僅有 C3的植物。 小麥、水稻等大多數(shù)綠色植物： C3植物 C4植物 葉片結(jié)構(gòu) 不具 花環(huán)型結(jié)構(gòu) 具 花環(huán)型結(jié)構(gòu) 維管束鞘細 胞 不含 葉綠體 大、含有 沒有基粒的 葉綠體 葉肉細胞 排列疏松含有正 常葉綠體 一部分組成花環(huán)型結(jié)構(gòu)的 外圈，另一部分排列疏松， 含正常葉綠體 C3植物 和 C4植物 葉片結(jié)構(gòu)比較
3、： 二、 C 途徑和 C 途徑 C3植物葉片結(jié)構(gòu) C4植物葉片結(jié)構(gòu) 水稻、小麥等大多數(shù)植物在暗 反應中，一個 CO2被一個 C5固定后形 成兩個 C3化學物，因此叫 C3植物。 甘蔗、玉米等少數(shù)植物在暗反 應中，一個 CO2首先被一個磷酸丙酮 酸固定形成 C4化學物，然后 C4化合物 分解出 CO2再與 C5結(jié)合形成兩個 C3化 合物，因此叫 C4植物。 葉肉細胞 中的葉綠體 維管束鞘細胞 中的葉綠體 C4植物光合作用特點示意圖 （二） C3途徑和 C4途徑 CO2 NADPH NADP+ ATP ADP+Pi （ CH2O） 多種酶 參加催化 C5 2C3 CO2 C4 C3(PEP) （丙
4、酮酸） C4 ADP+Pi ATP C3 酶 提高農(nóng)作物的光能利用率 什么叫光能利用率？ 單位土地面積上，農(nóng)作物通過光合作 用所產(chǎn)生的有機物中所含的能量，與這塊 土地所接受的太陽能的比。 光能利用率 = 光合作用制造的有機物中所含能量 這塊土地所接受的太陽能的比 光照強度的控制 A B 光照強度 光 合 速 率 0 吸 收 CO2 陽生植物 陰生植物 A：光補償點 B：光飽合點 應根據(jù)植物的生活習性因地制宜地種植植物。 二氧化碳的供應 B A CO2濃度 光 合 速 率 0 釋 放 O2 A： C3植物 B： C4植物 措施： 溫室： 增施有機肥料 使用二氧化碳發(fā)生器 大田： 確保良好通風 增
5、施有機肥料 深施“碳銨”。 空氣中 CO2含量一般占 330mg/L，與植物光合所需最 適濃度（ 1000mg/L）相差太遠。 必須指出： 增加 CO2可以提高光合效率，但是無限制 地在全球范圍內(nèi)提高 CO2濃度，會產(chǎn)生 “ 溫室效應 ” BACK 必需礦質(zhì)元素的供應 哪些必需元素會影響光合作用？ （ 1） N：是各種 酶 以及 NADP+和 ATP的重要 組成成分。 （ 2） P：是 葉綠體膜、 NADP+和 ATP的重要 組成成分。 （ 3） K：在 合成糖類 ，以及將其 運輸 到塊根、 塊莖和種子等器官過程中起作用。 （ 4） Mg： 葉綠素 的重要組成成分。 （ 1）根據(jù)植物的 生長規(guī)
6、律和需肥規(guī)律進行適時適 量 施肥。 （ 2）可進行 根外施肥 。 （ 3）與 豆科植物 進行 間種 和 輪作 ，提高土壤的肥 力，使植物獲得更多的 氮肥 。 （ 4）將植物 秸稈 尤其是豆科植物的秸稈進行 深耕 翻壓 ，也是增加土壤肥力的有效措施。 應如何進行合理施肥？ 必需礦質(zhì)元素的供應 固 氮 N2 NH3 工廠 N2 NH3 閃電等 N2 NH3 固氮微生物 工業(yè)固氮 : 高能固氮 : 生物固氮 : BACK 固 氮 微 生 物 的 種 類 共 生 固 氮 微 生 物 自 生 固 氮 微 生 物 形態(tài)： 棒槌形、 “ T”形或 “ Y” 形 結(jié)構(gòu)： 原核單細胞 生理： 需氧異養(yǎng)；互利共生
7、 （具種屬特異 性）；侵入豆科作物根部后不斷繁殖可刺激 根薄壁細胞分裂、組織膨大成根瘤。 形態(tài)： 桿菌或短桿菌 作用： 固氮； 分泌生長素 ，促進植株生 長和果實發(fā)育。 結(jié)構(gòu)： 原核單細胞 實例： 根瘤菌 實例： 圓褐固氮菌 （三）氮循環(huán) 工業(yè) 固氮 高能 固氮 生物 固氮 有機氮 合成 氨化作用 硝化作用 反硝化作用 O2不足 硝化細菌 反硝化細菌 亞硝酸鹽 二、總結(jié)： 氮循環(huán) 空 氣 中 的 氮 氣 大氣閃電固氮 人工合成固氮 生物固氮 土壤中 （ NO3-) 生產(chǎn)者 各級消費者 生物體組成 含氮廢物 NH3 吸 收 消 化 吸 收 脫氨基作用 硝 化 細 菌 微生物的 分解作用 通過捕食 同 化 作 用 反 硝 化 細 菌 氧 氣 不 足 設(shè)想： 將固氮基因轉(zhuǎn)移到非豆科作物 細胞內(nèi)，使其自行固氮 意義： 減少施氮肥費用，降低糧食 生產(chǎn)成本； 減少氮肥生產(chǎn)，有利于 節(jié)省能源； 避免氮肥施用過量造成 水體富營養(yǎng)化 ,有利于環(huán)境的保護。
光合作用與生物固氮
