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- 2021-05-14 发布
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第二单元 生物的新陈代谢
Ⅰ 植物代谢部分:酶与ATP、光合作用、水分代谢、矿质营养、生物固氮
2.1酶的分类
蛋白质类酶
RNA类酶
单纯酶
复合酶
仅含蛋白质
蛋白质
辅助因子
离子
有机物
辅酶
NADP(辅酶Ⅱ)
B族维生素
生物素(羧化酶的辅酶)
RNA
端粒酶含RNA
唾液淀粉酶含Cl
细胞色素氧化酶含Cu2+
分解葡萄糖的酶含Mg2+
如胃蛋白质酶
酶
存在于低等生物中,将RNA自我催化。对生命起源的研究有重要意义。
(蛋白质本质)
(核酸本质)
2.2酶促反应序列及其意义
酶促反应序列 生物体内的酶促反应可以顺序连接起来,即第一个反应的产物是第二个反应的底物,第二个反应的产物是第三个反应的底物,以此类推,所形成的反应链叫酶促反应序列。如
A
B
C
D
酶1
酶2
酶3
终产物
……
酶4
酶n
意义 各种反应序列形成细胞的代谢网络,使物质代谢和能量代谢沿着特定路线有序进行,确定了代谢的方向。
2.3生物体内ATP的来源
ATP来源
反应式
光合作用的光反应
酶
酶
ADP+Pi+能量——→ATP
化能合成作用
有氧呼吸
无氧呼吸
其它高能化合物转化
(如磷酸肌酸转化)
C~P(磷酸肌酸)+ADP——→C(肌酸)+ATP
神经传导和生物电
肌肉收缩
吸收和分泌
合成代谢
生物发光
光合作用的暗反应
细胞分裂
矿质元素吸收
新物质合成
植株的生长
植物
动物
ATP ——→ADP+Pi+ 能量
酶
2.4生物体内ATP的去向
色素
分布
分离
(橙黄色)胡萝卜素
(黄色)叶黄素
(蓝绿色)叶绿素a
(黄绿色)叶绿素b
快
慢
作用
吸收传递光能
胡萝卜素
叶黄素
大部分叶绿素a
叶绿素b
吸收转化光能
特殊状态的叶绿素a
组成
类胡萝卜素
叶绿素
叶绿素a
叶绿素b
胡萝卜素
叶黄素
叶绿体基粒的
类囊体薄膜上
2.5光合作用的色素
2.6光合作用中光反应和暗反应的比较
比较项目
光反应
暗反应
反应场所
叶绿体基粒
叶绿体基质
能量变化
光能——→电能
电能——→活跃化学能
活跃化学能——→稳定化学能
物质变化
H2O——→[H]+O2
NADP+ + H+ + 2e ——→NADPH
ATP+Pi——→ATP
CO2+NADPH+ATP———→
(CH2O)+ADP+Pi+NADP++H2O
反应物
H2O、ADP、Pi、NADP+
CO2、ATP、NADPH
反应产物
O2、ATP、NADPH
(CH2O)、ADP、Pi、NADP+ 、H2O
反应条件
需光
不需光
反应性质
光化学反应(快)
酶促反应(慢)
反应时间
有光时(自然状态下,无光反应产物暗反应也不能进行)
2.7 C3植物和C4植物光合作用的比较
C3植物
C4植物
光反应
叶肉细胞的叶绿体基粒
叶肉细胞的叶绿体基粒
暗反应
叶肉细胞的叶绿体基质
维管束鞘细胞的叶绿体基质
CO2固定
仅有C3途径
C4途径—→C3途径
2.8 C4植物与C3植物的鉴别方法
方法
原 理
条件和过程
现象和指标
结 论
生理学方法
在强光照、干旱、高温、低CO2时,C4植物能进行光合作用,C3植物不能。
密闭、强光照、干旱、高温
生长状况:
正常生长
或
枯萎死亡
正常生长:C4植物
枯萎死亡:C3植物
形态学方法
维管束鞘的结构差异
过叶脉横切,装片
①是否有两圈花细胞围成环状结构
②鞘细胞是否含叶绿体
是:C4植物
否:C3植物
化学方法
①合成淀粉的场所不同
②酒精溶解叶绿素
③淀粉遇面碘变蓝
叶片脱绿→加碘→过叶脉横切→制片→观察
出现蓝色:
①蓝色出现在维管束鞘细胞
②蓝色出现在叶肉细胞
出现①现象时:
C4植物
出现②现象时:
C3植物
2.9 C4植物中C4途径与C3途径的关系
草酰乙酸(C4)
苹果酸C4
丙酮酸C3
磷酸烯醇式
丙酮酸(C3)
ATP
PEP羧化酶
AMP
NADP+
NADPH
CO2
苹果酸C4
丙酮酸C3
NADP+
NADPH
CO2
暗反应
(CH2O)
叶肉细胞
维管束鞘细胞
C5
注:磷酸烯醇式丙酮酸英文缩写为PEP。
2.10 C4植物比C3植物光合作用强的原因
C3植物
C4植物
结构原因:
维管束鞘细胞的结构
以育不良,无花环型结构,无叶绿体。
光合作用在叶肉细胞进行,淀粉积累,影响光合效率。
发育良好,花环型,叶绿体大。
暗反应在此进行。有利于产物运输,光合效率高。
生理原因:
PEP羧化酶
磷酸核酮糖羧化酶
只有磷酸核酮糖羧化酶。
磷酸核酮糖羧化酶与CO2亲和力弱,不能利用低CO2。
两种酶均有。
PEP羧化酶与CO2亲和力大,利用低CO2能力强。
2.11光能利用率与光合作用效率的关系
关系
提高光能利用率
延长光合作用时间
增加光合作用面积
提高光合作用效率
控制光照强弱
二氧化碳供应
必需矿质元素供应
光合作用效率
光合作用制造的有机物所含的能量
光合作用吸收的光能
=
参与光合作用的能
量中被转移的能量
光能利用率
照在该地面的总的光能
光合作用制造的有机物所含的能量
=
照在地面上的总能
量中被转移的能量
概念
热能损失
光能损失→荧光、磷光
光能→电能→化学能(贮存)
去向
2.12影响光合作用的外界因素与提高光能利用率的关系
影响光合作用的外界因素
提高光能利用率
增加二氧化碳供应
通风透光,增施农家肥;人工增CO2(温室)
必需矿质元素供应
N:
P:
K:糖类的合成和运输
Mg:叶绿素的成分
ATP、NADP+的成分
控制光照强弱
因地制宜:阳生植物种阳地
阴生植物种阴地
光质影响:蓝紫光照,蛋白质和脂类多
红光照,糖类增多
延长光合作用时间
提高复种指数:改一年一季为一年多季
增加光合作用面积
合理密植
套种(不同时播种)、间作(同时播种)
光
CO2
矿物质
水
温度
2.13光合作用实验的常用方法
半叶法(遮盖法)
割主叶脉法
同位素标记法
验证(探索)光合作用需
CO2并放O2、光强的影响
光合作用产生淀粉
验证(探索)光合
作用中物质的转变
打孔法(抽气法)
密封法
光质对光合作用的影响
分光法
可同时使用