02光合作用与生物固氮
光合作用和生物固氮
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。
固氮作用
根瘤
非豆科：弗兰克氏菌属等
地衣：鱼腥蓝细菌属等 满江红：满江红鱼腥 蓝细菌等
植 物
c.联合固氮菌
必须生活在植物根际、叶面或动物肠道等处才能进行固氮的生物
联 合 固 氮 菌
根际：生脂固氮螺菌 、芽孢杆菌属等 叶面：克雷伯氏菌属、固氮菌属等 动物肠道：肠杆菌属、克雷伯氏菌属等
微生物如何固氮呢？
ATP
二、生物固氮作用
微生物将氮还原为氨的过程称为生物固氮
microrganism
N2
NH3
哪些微生物能固氮？
最早发现的固氮微生物：
共生的根瘤菌属（1886年）和自生的固氮菌属 （1901年）
根瘤菌
圆褐固氮菌
具有固氮作用的微生物已多达200余属
在分类地位上主要隶属于固氮菌科、根瘤菌科、红螺菌目、蓝细菌以及芽孢杆菌属和 梭菌属等
a.自生固氮菌
一类不依赖于它种生物共生而能独立进行固氮的生物
好氧：固氮菌属、氧化亚铁硫杆菌属、蓝细菌等
自 生 固 氮 菌
兼性厌氧：克雷伯氏菌属、红螺菌属等
厌氧：巴氏梭菌、着色菌属、铜绿假单菌胞菌属等
b.共生固氮菌
必须与它种生物共生在一起才能进行固氮的生物 豆科植物：根瘤菌属等
共 生 固 氮 菌
缺乏产氧光合系统II, 脱氢酶、SOD活性高
（2）非异形胞蓝细菌固氮酶的保护
固氮作用和光合作用分隔 缺乏产氧光合系统II, 脱氢酶、SOD活性高
3.豆科植物根瘤菌固氮酶的保护机制
类菌体周膜
豆血红蛋白
思考题： 1. 如何从环境中分离固氮微生物
2. 固氮酶的应用
固氮酶的其他催化活性：
2H+ + 2eC2H2 + 2H+ + 2e-
光合作用与生物固氮
暗反应 O2+4H++4e-
NADP++2e+H+
NADPH
ATP
ATP的形成： ADP + Pi + 电能
（活跃化学能） 酶
暗反应
• 场所： 叶绿体的基质 • 条件： 多种酶参与催化、ATP 、NADPH • 过程： CO2的固定： CO2的还原： ATP ADP+Pi
NADP+
NADPH
(CH2O)
CO2
光能在叶绿体中的转换
反应阶段 光反应 能量变化 光能转化成电能 物质变化 水在光下分解
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
NADPH的形成 ATP的形成
CO2的固定 CO2还原及糖类 等有机物的形成
暗反应
练习
1、在光合作用中，光能转换成电能时，电子 水 NADP+，ADP和Pi 。 来自___，最终传递给 2、在光合作用中，电能转换成的活跃的化学 能，是指储存在 NADPH和ATP 中的化学能。 3、在光合作用中，二氧化碳被固定时，既要 接受 NADPH和ATP 释放的能量，又要被 NADPH _________还原。
H+
NADPH
• 在电子传递过程中还形成了什么物质？ 写出其反应式。 ADP + Pi + 能量(电能)
酶
ATP
（二）电能转换成 活跃的化学能
• 电能转换成的活跃的化学能，贮存在什么 物质中？ 贮存在NADPH 和 ATP 中
• 活跃的化学能意味着什么? 意味着能量很容易释放，供暗反应阶 段合成有机物利用。
第二章
光合作用与生物固氮
2012年高考生物试题(大纲版)分类汇编4 光合作用和生物固氮 Word版含解析
考点4 光合作用和生物固氮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小题。
第二节 生物固氮(上课)
反硝化细菌 硝化作用 硝化细菌 氨化作用
O2不足 反硝化作用
氮循环
• 氮循环中有哪几个主要的过程？ 1）固氮作用 3）氨化作用 5）反硝化作用 2）有机氮合成作用 4）硝化作用
生理作用
固 根瘤菌 固 氮 氮 细 圆褐固 菌 氮菌 微 生 物 固氮放线菌 固氮蓝藻
代谢类型
异养需氧型 异养需氧型 异养需氧型 自养需氧型 自养需氧型
三、生物固氮过程（选学）
ATP ADP+Pi
N2
C2H2
e + H+
C2H4
铁蛋白 铁钼蛋白
NH3
固氮酶
三、生物固氮过程
• 生物固氮需要哪些条件？ N2、e、H+、ATP和酶 • 生物固氮的反应式： N2 + e + H+ + ATP
固氮酶
NH3 + ADP + Pi
练习
1）根据固氮微生物与非固氮微生物的特点， 思考如何将自生固氮微生物与土壤中的其他 细菌等微生物分离？ 农田的表层土壤中，自生固氮菌的含量 比较多。将用表土制成的稀泥浆，接种到无 氮培养基上进行培养。在这种情况下，只有 自生固氮菌才能生长繁殖。用这种方法，可 以将自生固氮菌与其他细菌分离开来。
6.下图所示，在生态系统的碳循环和氮循环中，甲、乙、 丙三类微生物参与其中，请选择或填空：
自养型 (1)甲细菌是＿＿＿＿＿（自养 型、异养型）生物，它进行着 好氧 ＿＿＿＿＿（好氧、厌氧）＿ 分解代谢 ＿＿＿ （合成代谢、分解代 谢） 异养型 (2)乙细菌是＿＿＿＿＿（自养 型、异养型）生物，它进行着 厌氧 ＿＿＿＿＿（好氧、厌氧）＿ 分解代谢 ＿＿＿＿＿（合成代谢、分解 代谢） 乙 松 （3）＿＿＿类细菌的活动，造成土壤中氮元素的丧失，可采取＿＿ 土 的措施来抑制这类细菌的活动。 7.N、P是引起水体富营养化的重要因素，为什么在湖泊中，只要受 到了磷的污染，就可引起水体富营养化？
生物固氮
生物固氮一. 教学内容：生物固氮二. 学习内容：本周复习生物固氮，本周内容在高考有涉及，新课程中将固氮的基本原理降低层次，内容不多，但作为高考全面备考思想，还是希望能对此内容能加深理解，同时本周再次将重点内容光合作用做次复习，巩固知识。
三. 学习重点：1. 光合作用的能量转换过程，有机物的生成，提高光合作用的效率2. 生物固氮，固氮微生物，氮循环四. 学习难点：1. 生物固氮五.五.复习过程：（一）固氮类型固氮：将空气中的氮分子转化成氮化合物的过程生物固氮：固氮微生物将空气中的还原成氨的过程每年生物固氮的总量占地球上固氮总量的90%左右，生物固氮在氮循环中起重要作用。
（二）固氮微生物的种类1. 固氮微生物都是原核微生物，目前共发现100多种。
主要有：根瘤菌、蓝藻、放线菌2. 类型：（1）共生固氮微生物指与绿色植物互利共生时才能固氮的微生物如：根瘤菌——与豆科植物互利共生弗兰克氏放线菌——与桤木属、杨梅属、沙棘属等植物共生蓝藻——与红萍等水生蕨类或罗汉松等裸子植物共生，地衣即是。
根瘤菌：在土壤中分布广泛，其固定的氮素占自然界生物固氮的绝大部分形状：棒槌型、T型、Y型代谢类型：需氧异养细菌，原核生物特点：①只有在侵入到豆科植物的根内才能固氮②不同的根瘤菌各自只能侵入特定种类的豆科植物③根瘤菌与豆科植物互利共生根瘤形成：①豆科植物幼苗长出后,相应的根瘤菌就侵入到根内②根瘤菌在根内不断繁殖③刺激根内薄壁细胞分裂，该处组织膨大形成根瘤重要意义：豆科植物从根瘤中获得的氮素占所需氮素的30%到80%（2）自生固氮微生物指在土壤中能够独立进行固氮的微生物，如：圆褐固氮菌圆褐固氮菌：异养需氧原核生物（细菌）结构特点：①大多是杆菌或短杆菌②通常是单生或对生生活（显微镜下观察呈8字型）③细菌外层有一层荚膜功能特点：①异养需氧生活②能独立固氮，固氮能力较强（能在无氮培养基中生长）③能分泌生长素（促进植株生长和果实发育）（三）生物固氮的意义：1. 植物吸收土壤中的氨盐和硝酸盐，在体内将无机氮转化为有机氮2. 动物直接或间接以植物为食，同化形成动物有机氮3. 动植物有机氮被微生物分解成氨——氨化作用4. 氨或氨盐在硝化细菌的作用下最终氧化成硝酸盐----硝化作用5. 硝酸盐被反硝化细菌等还原成亚硝酸盐，进一步形成分子态氮返回大气——反硝化作用意义：没有以生物固氮为主的固氮作用,大气中的分子态氮就不能被植物吸收利用。
2011年高考生物试题(大纲版)分类汇编7 光合作用和生物固氮 Word版含解析
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。
生物固氮
我知道现在有很多人仍然在研究固氮菌，他们研究这个问题或者说他们申请经费的一个主要理由不是为了好奇，而是有或者假装有一个远大的目标，即通过他们的研究在或久或不久的将来，可以用他们研究的细菌毫不费力的（只需要抓一把细菌往地上一撒）代替现在高耗能的氮肥厂。
但我对这个远大的目标总有一些疑惑，理由如下。
第一，目前利用生物固氮的最主要的例子还是豆科植物，而这些植物与禾本科相比，一个最大的特点就是生物产量低。
这似乎表明，豆科植物并不能利用生物固氮获得额外的优势。
第二，这其中的道理似乎也不难理解，固氮菌不是永动机，不能做无米之炊，固氮是一个耗能反应，这些能量最终都来自于寄主植物的光合作用，另外固氮菌的生活和繁殖也需要来自寄主植物的能量，这些必然降低了植物的生物产量。
这样看来，似乎要提高作物的产量，不但不能依赖于对固氮菌的开发，还要抑制固氮菌的寄生。
即使通过寄主植物和寄生菌两方面的育种而产生了长根瘤的玉米或小麦，如果其产量仅和花生大豆相当，那有什么用呢？第三，根瘤菌还有一个特点，就是当环境中的氮素浓度比较高时，其固氮活性就会受到抑制。
这就是说，要么为了利用生物固氮而使土壤中的氮素保持一个低水平，也就是低投入，低产量；要么用化肥提高氮素的浓度，抑制固氮菌的固氮活性，以追求高产量。
固氮菌是自古就有的，历史恰恰说明近代农业的历史正是一个用化肥抑制固氮菌活性的历史。
那么能不能用育种的办法找到一种对环境中氮素浓度不敏感，在高浓度氮素中仍然维持固氮活性的细菌呢？我想这是不可能的，这种细菌在环境中必然缺乏竞争力而难以自我繁殖。
因而即使有用也必须每年向土壤中大量投放这种菌，在成本上将是一个很大的问题。
因此，我一直怀疑对生物固氮的研究的意义是否如人们所说的那么巨大。
1.1.1. 演化及能力学氮，弟七号元素元素不，为在我们的行星上迄今为止所发现的生命是一不可少的元素，它比如说是所有的带遗传信息的高分子（无论是脱氧核糖核酸还是核蛋白质）的成份。
生物固氮菌的研究报告
生物固氮菌的研究报告摘要生物固氮菌是一类重要的微生物，它们具有固定大气中的氮气能力，将其转化成可供植物吸收利用的形式。
本文通过对生物固氮菌的研究进行了综述，包括其分类、生活特性、作用机制以及在农业领域的应用等方面。
通过对相关文献资料的调研，我们了解到生物固氮菌在土壤肥力改善、植物生长促进和环境保护方面具有巨大潜力。
然而，生物固氮菌的研究还存在一些挑战，如固氮效率的提高、固氮菌的筛选和应用技术的改进等。
因此，我们需要进一步加强对生物固氮菌的研究，以实现农业可持续发展和环境保护的目标。
引言固氮菌是一类具有重要生物学功能的微生物，其能力在农业和环境领域具有广泛应用。
固氮菌通过将空气中的氮气转化为可供植物吸收利用的氨或亚硝酸盐，并促进土壤肥力的提高。
因此，研究生物固氮菌对于农业的可持续发展和环境保护至关重要。
本文将综述生物固氮菌的分类、生活特性、作用机制以及在农业领域的应用，并探讨其研究现状以及未来的发展方向。
一、生物固氮菌的分类根据其菌落特征以及生理生化分类等多种方法，可以将生物固氮菌分为不同的类群。
最常见的分类方法是根据生物固氮菌在土壤中的生理生化特征将其分为两大类：自由生活固氮菌和共生固氮菌。
1. 自由生活固氮菌自由生活固氮菌是指在土壤中独立生活并具有固氮能力的菌群。
它们广泛存在于土壤、水体和植物内部等环境中，主要以自由态的形式存在。
自由生活固氮菌可以固氮产生胞外酶，通过酷热或低温、风化或静脉等多种因素的调节，以适应不同的生存环境。
代表性的自由生活固氮菌有蓝藻类和假单胞菌等。
2. 共生固氮菌共生固氮菌是指与植物形成共生关系，并在植物体内固氮的菌群。
它们通常以根瘤菌和蓝藻类等形式存在。
共生固氮菌通过与植物根系形成共生关系，进入植物根系内部，利用植物根系提供的环境来生活和繁殖，并固定大气中的氮气。
共生固氮菌与植物的共生关系对植物生长和发育具有重要影响，有助于植物生长和抗逆性的提高。
二、生物固氮菌的生活特性生物固氮菌在光合作用、代谢途径、生物生成物质等方面都具有独特的特性。
几种光合固氮微生物固氮能力的比较
探究沱江河中自生固氮藻类的分离初2018级11班岳劲洋、高2018级9班岳家星辅导教师岳捷研究背景:空气中含有大量的氮气,其化学性质不是很活泼,很难直接被农作物利用,但是在自然界中存在固氮微生物,它们能够把大气中的氮气还原成氨,氨再被氧化成亚硝酸盐或硝酸盐,就可以被农作物直接利用,从而减少含氮化肥的施用.不同的固氮微生物固氮能力是不同的,但是如何分离固氮微生物,并选择出固氮能力强的微生物并在农业生产实践进行应用.研究的主要内容:1.光合固氮微生物的分离与培养.2.念珠藻、鱼腥藻的分离与培养.3. 念珠藻、鱼腥藻固氮能力的测定.4.念珠藻、鱼腥藻的实践应用研究的具体过程:一、光合固氮微生物的分离与培养1.收集样品从内江沱桥沱江河边用烘干的收集瓶分别采集水下20---30厘米的水样,盖好瓶盖,带回学校生物实验室,置于散射光下.2.浓缩细胞的浓度.⑴将样本分装到10个5ml离心管中, 每管5mL，每次离心5管，设置转速为10000r/min室温离心10min。
⑵除去上清液，每管加入1mL培养液（培养基不能加入凝固剂如琼脂）重悬，将5管合成一管。
再进行离心,10000r/min室温离心10min。
⑶除去上清液，加入1mL培养液重悬，贴上标签待用。
用牛皮纸包扎好，置于恒温4℃保存。
二、单细胞藻类的培养我和姐姐经过上网查资料,讨论决定使用稀释分离的方法进行单细胞藻类的培养，什么是稀释分离法?是把混杂有其他生物又含有需要分离的藻类的水样，取其一定量，用特定培养液按照一定的倍率进行稀释。
当稀释到一定程度时，再涂布特定的培养基上,单细胞藻类进行增殖从而形成特定的单细胞藻类细胞群落,最终把原混杂生物进行单个分离培养的一种方法。
⑴材料准备：待用培养液重悬, 记号笔，涂布器，灭菌2mL离心管，移液枪和移液管，灭菌枪头，装有灭菌培养液的锥形瓶以及装有灭菌培养液的试管，灭菌平板培养基，酒精灯，打火机,牛皮纸等.⑵实验过程：①将准备的所有材料全部放置在超净台上，然后打开超净台上的紫外线灭菌开关，进行灭菌20--25min。
生物固氮作用
生物固氮作用生物固氮作用生物固氮作用(biological nitrogen fixation): 生物固氮是指固氮微生物将大气中的氮还原成氨的过程。
生物固氮只发生在少数的细菌和藻类中。
估计全球每年生物固氮作用所固定的氮(N2)约达17500万吨，其中耕地土壤约有4400万吨，超过了每年施入土壤4000万吨肥料氮素(工业固氮)的量(Burris，1977)。
因此，生物固氮作用有很大潜力。
生物固氮概括地说是指某些微生物和藻类通过其体内固氮酶系的作用将分子氮转变为氨的作用。
因地壳含有极少的可溶性无机氮盐，所有生物几乎都需要依赖固氮生物固定大气中的氮而生存，因此生物固氮对维持自然界的氮循环起着极为重要的作用。
对固氮生物的研究和利用能为农业开辟肥源，对维持和提高土壤肥力有很大意义。
固氮生物又叫做固氮微生物。
固氮微生物种类到1982年固氮微生物达70多个属，大多数是原核微生物(细、放、蓝细菌)，也有真菌。
根据固氮微生物与高等植物以及其他生物关系，分为三个类型:自生固氮微生物、共生固氮微生物和联合固氮微生物。
1( 自生固氮微生物: 在土壤中或培养基中生活时，可以自行固定空气中的分子态氮(氨态氮)。
在进行固氮作用时对植物或其它生物没有明显的依存关系。
常见的自生固氮微生物包括以圆褐固氮菌为代表的好氧性自生固氮菌、以梭菌为代表的厌氧性自生固氮菌，以及以鱼腥藻、念珠藻和颤藻为代表的具有异形胞的固氮蓝藻(异形胞内含有固氮酶，可以进行生物固氮)。
(1) 光合固氮微生物能进行光合作用，以二氧化碳为碳源、光合产物为能源进行固氮作用的微生物。
有蓝细菌(见蓝藻门)中的许多属种(如念珠藻属、鱼腥藻属等)和光合细菌中的红螺菌属以及绿硫菌属等。
(2) 化能自养固氮微生物有些化能自养微生物(如氧化亚铁硫杆菌等)能以二氧化碳、亚铁氧化物和分子态氮为碳、能、氮源。
(3) 异养固氮微生物进行异养生活，以适宜的有机碳化合物为碳源和能源，满足生活和固氮的需要。
2012届高考生物考前核心突破 2光合作用与生物固氮
2012考前突破——高考核心考点光合作用与生物固氮一、选择题（本大题共5小题，每小题6分，共30分）1．如图所示的玻璃容器中，注入一定浓度的NaHCO3溶液并投入少量的新鲜绿叶碎片，密闭后，设法减小液面上方的气体压强，会看到叶片沉入水中。
然后再用光照射容器，又会发现叶片重新浮出液面。
光照后叶片重新浮出液面的原因是A．叶片吸水膨胀，密度减小B．溶液内产生的CO2大量附着在叶面上C．叶片进行光合作用所产生的O2附着在叶面上D．NaHCO3溶液因放出CO2而密度增大2．某生物兴趣小组在密闭玻璃温室内进行植物栽培实验，他们对温室内CO2含量、O2含量及CO2吸收速率进行了24 h测定，得到如图所示曲线，则以下说法有几种是正确的①c、e两点的光合速率为零②c、d之间的区段光合速率大于呼吸速率③de段光合速率小于呼吸速率④进行细胞呼吸的区段只有ab段和fg段A．1种说法正确B．2种说法正确C．3种说法正确D．4种说法正确3.右图为光下完全营养液中的绿色植物细胞内代谢图解，随其中A表示水，请据图分析，判断下列说法错误的是A.B代表O2, E代表矿质离子（元素）B.②过程为光合作用暗反应，④过程在线粒体中进行C.将该植物由光下移到暗处（其他条件不变）后，该细胞中C3短时间内将增多D.吸收E和A是两个相互独立的过程4.（09安徽卷）叶绿体是植物进行光合作用的场所。
下列关于叶绿体结构与功能的叙述，正确的是A.叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内B.H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在基质中C.CO 2的固定过程发生在类囊体薄膜上D.光合作用的产物——淀粉是在基质中合成的5．下列关于细菌和蓝藻等固氮微生物的描述中，不正确的是 A.根瘤菌其基因的结构特点是编码区是连续、不间隔的B.固氮微生物的固氮过程的原料一定是N 2，而产物一定是NH 3C.固氮微生物在生态系统中有的属于生产者，有的属于消费者，还有的属于分解者D.根瘤菌为共生固氮菌，圆褐固氮菌为自生固氮菌，但它们同化类型均为需氧型 6．在天气晴朗的夏季，将用全素营养液培养的植株放入密闭的玻璃罩内放在室外进行培养。
高中生物 第二章光用与生物固氮基础讲解
化钝市安居阳光实验学校第二章光合作用与生物固氮提纲挈领一、光能在叶绿体中的转换 1.叶绿体中色素的功能2.NADPH 和ATP 形成的反应方程式NADPH ：NADP ++2e+H +−→−酶NADPH ATP ：ADP+Pi+能量−→−酶ATP 二、Ｃ3植物和Ｃ4植物三、提高农作物光能的利用率 1.光照强弱的控制依据光照强弱农作物分为⎩⎨⎧阴生植物阳生植物2.ＣＯ2的供应（1）ＣＯ2含量很低时，绿色植物不能制造有机物； （2）ＣＯ2随着含量的提高，光合作用逐渐增强；（3）当ＣＯ2含量提高到一定量时，光合作用的强度不再随二氧化碳含量的提高而增强。
四、固氮微生物的种类1.概念：是指具有固氮功能的固氮微生物。
2.共生固氮微生物3.自生固氮微生物 五、氮循环与碳循环六、生物固氮在农业生产中的意义和作用⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧--⎩⎨⎧力从而获得自行固氮的能基因使非豆科植物获得固氮工程苜蓿或紫云英利用基因例如田菁用豆科植物作绿肥物相适应的根瘤菌的种子沾上与该豆科作播利前将豆科植物拌种可增产对豆科植物进行根瘤菌用应二是生物固氮肥料的使用一是含得氮素土壤可通过两条途径获吸收的一种大量元素氮素是农作物从土壤中用作,,.,%,20%10,:N 作用氮素理解：要点诠释考点一特殊状态的叶绿素a特殊状态的叶绿素a 接受光能被激发而失去电子，失去电子的特殊状态的叶绿素a在结构上发生了变化，失去了一个电子；在功能上发生了变化，成为强氧化剂，可以最终从水中夺得电子而恢复原结构。
考点二辅酶Ⅱ的特性辅酶Ⅱ是一种带正电荷的有机物，它的全名叫做烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，简称NADP+，这种辅酶Ⅱ具有一个十分重要的特性，就是它的烟酰胺部分很容易与氢(两个电子和一个氢离子)结合而被还原，成为还原型辅酶Ⅱ(NADPH)，这种还原型辅酶Ⅱ具有很强的还原能力。
在需要氢的反应中，烟酰胺部分又很容易与氢分离，用它分离出来的氢去还原别的物质。
光合作用和生物固氮
《光合作用和生物固氮》一章的教材分析和教学建议全日制普通高级中学教科书（试验本）生物（98人教版选修）全一册人民教育出版社刘真关于光合作用和生物固氮的研究，对于提高粮食产量、解决全球性粮食问题有着重要的意义。
本章教材在学生学习了高中生物必修教材有关知识的基础上，进一步讲述了光合作用和生物固氮的基础知识。
通过本章的学习，可以使学生比较深入地了解这两个生理作用的基本原理，及其在农业生产实践中的应用。
>一、本章的教学目的和要求本章的教学目的和要求是：了解光能在叶绿体中的转换，了解光合作用碳代谢类型的简况（选讲），了解提高农作物光合作用效率的主要措施；了解固氮微生物的种类，初步学会做分离自生固氮菌的实验（选做），了解生物固氮过程的简况（选讲），了解生物固氮在农业生产中的应用。
至于光呼吸，考虑到所涉及的生物化学名词比较多，并且一些机理目前尚未研究得很清楚，所以只在教师教学用书中做了简要的介绍。
二、本章的主要内容和特点本章教材包括两节：《光合作用》和《生物固氮》，此外，还有一个学生选做的实验。
本章教材在编写过程中，根据教学大纲中的教学目的和教学目标，以及对本章教学内容的规定和要求，注意认真研究和解决以下几个问题。
（一）把握基础性，认真处理好教学内容的难易程度教学大纲中明确规走，高中生物选修课要为理科学生的升学和就业打下良好的生物学基础。
这就要求选修课教材同必修课教材一样，都要体现基础性原则，避免出现深、难、重的倾向。
本章的一些教学内容，如光能在叶绿体中的转换、C4植物光合作用的特点和生物固氮过程简介等，涉及到较多的生物化学反应，这就出现两个问题：一是学生缺乏有关的生物化学基础知识；二是从大纲规定的教学要求层次看，教材不宜过多讲述这些生物化学知识。
为此，我们在教材编写过程中，力求尽量少出现有关的专有名词，力求尽量简述有关的化学变化，力求做到简明扼要、易教易学。
例如，教材在讲述C4植物光合作用的特点时，只出现了“维管束鞘细胞”和‘“磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）”这两个专有名词，至于C4植物光合作用中形成的四碳化合物。
试题高中生物必修全一册第二章光合作用和生物固氮
第二章光合作用和生物固氮一、选择题1．光合作用过程中，叶绿体中完成活跃的化学能转变为稳定化学能的结构（）A.基质B．内膜 C.外膜 D.类囊体薄膜2．在光照条件下，某些色素能够吸收并传递光能，将光能传递给少数叶绿素a，这时，叶绿素a 分子所处的状态为（）A.被抑制、得到电子B.被激发、得到电子C.被抑制．失去电子D.被激发、失去电子3．光合作用过程中，叶绿体中能量转换的正确顺序为（）A．光能→电能→稳定的化学能→活跃的化学能B.光能→活跃的化学能→电能→稳定的化学能C．光能→电能→活跃的化学能→稳定的化学能D．光能→稳定的化学能→电能→活跃的化学能4．辅酶II形成还原型辅酶II的反应方程式为（）A． NADP＋＋2e－十H—→NADPH＋B． NADP＋＋2e－十H＋—→NADPHC． NADP+e－+H＋—→NADPHD． NADP十e－＋H—→NADPH－5．在暗反应过程中， NADPH的作用是（）A.为C3化合物还原提供能量B.还原C3化合物C．与ATP的作用完全相同D．A和B6．在光合作用过程中，碳同化伴随的能量变化是（）A．将ATP和NADPH中活跃的化学能，转换成贮存在有机物中稳定的化学能B．光能转换为电能C．电能转换为活跃的化学能D．光能转换为活跃的化学能7．高等植物的最终电子供体和受体应是（）A，光能和CO2B．CO2和ATP C． ATP和水D．水和NADP＋8．光合作用过程中，不在叶绿体基粒囊状结构的薄膜上进行的是（）A． NADP＋变为NADPH B.氧气的生成C． ADP转变为ATP D.CO2的固定和还原9．光合作用过程中，叶绿素a分子将光能转变的电能，可以被下列哪种物质吸收（）A．NADP＋和ATP B．NADP＋和ADP、PiC，NADPH和ATP D．NADPH和ADP、Pi10．在光合作用暗反应阶段，将CO2还原为糖类等有机物的还原剂为（）A．ADP B．ATP C．NADP＋D．NADPH11．光合作用中，光能可以转换成电能，并且可以转化为活跃的化学能储存在（）A. NADPH中B. NADP中C. ATP中D． NADPH和ATP中12．《齐民要术》中，要求栽种农作物要“正其行，通其凤”，原理是（）A．确保通凤透光，从而有利于提高光合作用的效率B．通风透光，可以增强农作物的呼吸作用C．可以增强农作物的抗性D.增强农作物的蒸腾作用13．当绿色植物缺磷时，光合作用明显受到阻碍，这是因为（）A．磷是酶的重要组成成分B．磷是叶绿索的重要组成成分C．磷对维持叶绿体膜的结构和功能起着重要侨用D．糖类运输到块根、块茎和种子中都需要磷14．在绿色植物的合成及运输糖类过程中，必需供应的矿质元素是（）A.氮B.磷C.钾D．镁15．C４植物光合作用过程中的重要特点是（）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16．C４植物具有较强光合作用的原因是有关的一种酶能催化（）A． PEP固定较低浓度CO2B.C５化合物与CO2结合C． NADPH还原C３生成有机物D．特殊状态的叶绿素a将光能转换成电能17．光照与光合效率关系正确的是（）A.光照越强，光合效率越高B．阴生植物在光照条件下，光合效率为零C.适宜的光照可以提高光合效率D．阴生植物的光照强度与光合强度和光合效率成反比18．下列措施中哪项不利于光合作用效率的提高（）A.将人参、田七种植在遮阴处B．在苹果树周围地面铺反光膜C.用反硝化细菌拌种D．向温室内输入一定浓度的CO2 19．C４植物与C３植物相比，其发生光合作用的场所为（）A.只发生在叶肉细胞叶绿体中B．只发生在维管束鞘细胞叶绿体中C.叶肉细胞和维管束鞘细胞的叶绿体中D．叶肉细胞和导管细胞的叶绿体中20．下列植物中属于C４植物的是（）A．水稻B．小麦C．高粱D．菜豆21．C４植物叶肉细胞的叶绿体中， PEP的作用为（）A．提供能量B．吸收水分C．提供［H］D．固定CO222．C４植物维管束鞘细胞的特点为（）A．细胞个体较大，叶绿体中含有基粒B．细胞个体较大，叶绿体中不含有基粒C．细胞个体较小，叶绿体中含有基粒D．细胞个体较小，叶绿体中不含有基粒23．C４植物比C３植物固定CO2的能力强很多倍，其原因为（）A．有关酶对CO2的亲和力强 B．有关酶含量多C．有关酶对CO2的亲和力弱 D．有关酶含量少24．下列各选项中，可以作为鉴定某种植物为C４植物的特点为（）A．维管束鞘细胞中不含叶绿体B．豆科及蔷蔽科C.蕨类植物和裸子植物D．围绕维管束的是呈“花环型”两圈细胞25．C４途径中CO2是从下列哪种结构中释放出来的（）A．维管束鞘细胞的细胞质中B．叶肉细胞的细胞质中C．叶肉细胞的叶绿体中D．维管束鞘细胞的叶绿体中26．甘蔗在进行光合作用的过程中（）A．只有C４途径B．只有C３途径C.既有C４途径，又有C３途径D.只有C５途径27．从生态系统物质生产的角度来分析，碳同化的意义为（）A.将ATP和NADPH中活跃的化学能，转换成储存在有机物中稳定的化学能B．光能转换为活跃的化学能C．植物体内叶绿素的合成，是通过碳同化过程实现的D.占植物体干重90％以上的有机物，基本上是通过碳同化合成的28．光合作用过程中，电能转换成活跃化学能的反应式之一为：NADP＋＋2e－十H＋→NADPH，该反应式电子的根本来源是（）A．叶绿素a B.特殊状态的叶绿素aC.吸收和传递光能的色素分子D．参与光反应的水分子29．下列植物中，在弱光条件下生长良好的为（）A．小麦 B．杨树 C．松 D．人参30．提高农作物光能利用率，需要采取的措施是（）A．延长光合作用时间B．增加光合作用面积C．提高农作物的光合作用效率 D．ABC全是31．CO2含量过高时，光合作用强度减弱最可能的原因是（）A.CO2浓度过高，抑制了植物的光合作用B.CO2浓度过高，抑制了植物的呼吸作用C.CO2浓度过高，抑制了光反应D.CO2浓度过高，抑制了暗反应32．修建温室时，采用哪种玻璃能提高光合作用对光能的利用率（）A．红色 B.绿色 C．无色 D．黄色33．光照较强的夏季中午，下列哪种植物光合作用效率高一些（）A.菠菜 B．水稻 C．玉米 D．小麦34．如果在塑料大棚中培育水稻秧苗，有利于培育出壮秧的塑料薄膜的颜色是（）A.，红色 B．蓝色 C.黄色 D．绿色35．关于固氮微生物的叙述正确的是（）A．代谢类型是自养需氧型的B．只能与豆科植物共生C．促进了自然界的氮循环D．能将NO2还原成NH336．以下说法错误的是（）A．土壤中的氨经过硝化细菌的作用，最终转化成硝酸盐B．土壤中的反硝化细菌在氧气充足的条件下，将硝酸盐转化成亚硝酸盐，并最终转化成氨气C．植物只能利用土壤中的硝酸盐和铰盐，而不能直接利用空气中的氮气D．生物固氮在自然界物质循环中具有十分重要的作用37．下面对氮循环的说法中正确的一项是（）A．生物的固氮过程就是吟被吸收到植物体内利用B．氮素一旦进入生物体内就不会形成、C．生物体内的氮主要来源于闪电固氮D．动物产生的尿素转化成的铰可被植物体吸收利用38．在生物固氮过程中，最终电子受体是（）A.N２和乙炔B．NH3C．乙烯D． NADP＋39．圆褐固氮茵除了具有固氮能力外还能（）A．促进植物生根B．促进植物开花C．促进植物形成种子D．促进植物的生长和果实发育40．下列各项中与根瘤菌固氮过程无关的是（）A．e-和H＋ B． ATP C.NO3-D．固氮酶41．一般地说，固氮能力比较强的根瘤是着生在（）A．主根上 B．侧根上 C．须根上 D．不定根上42．合理施肥的实质是提高了光能的利用率，下列叙述与提高光合作用效率密切相关的是（）①氮使叶面积增大，增大了光合面积②氮是光合产物蛋白质的必需元素③磷是NADP＋和ATP的组成成分，可提高光合能力④钾促进光合产物的运输A．①③ B．②④ C．②③④ D．①③④43．根瘤菌在根内不断地繁殖，并且刺激根内的一些细胞分裂，进而使该处的组织逐渐膨大，形成根瘤．其刺激的细胞是（）A.厚壁细胞 B．薄壁细胞 C．表皮细胞 D．根冠细胞44．下列不能完成固氮过程的是（）A.氮肥厂B.生物固氮C.闪电D.氮肥45．根瘤菌的新陈代谢类型属于（）A．自养需氧型B．异养需氧型C．自养厌氧型 D．异养厌氧型46．从蚕豆根瘤上分离出来的根瘤菌能侵入（）A．大豆根B．蚕豆根C．大豆根和蚕豆根 D.均不能47．豆科植物提供给根瘤菌的主要物质为（）A．O2B．HNO3 C．NH3D．有机物48．N元素是以什么形式进入高等植物体内的（）A．N２B．硝酸盐和按盐C． NO D． NO２二、非选择题1.从物质方面看，光合作用包括在光下分解并释放氧气，的固定和以及的形成。
光合作用和固氮作用
高光强下窄面向光，作避 光性排列。
第一节
光合作用
1、叶绿体结构和发育
电子显微镜下的叶绿体超微结构
典型的叶绿体:40-60grana/chloroplast, 10-100 thylakoids/grana,受植物 种类,年龄与环境条件的影响。
第一节
光合作用
• 叶绿体模拟图
第一节 第一节
光合作用 光合作用
3. RuBP 再生
第一节
光合作用
H2COP C=O HOCH HCOH HCOH H2COP H2COH C=O HCO 4 H2COP HCOH H2COP COOH COOP ADP ATP HCOH 3 HCOH H2COP 2 H2COP 5
1 CO2
H2COP C=O HCOH HCOH H2COP
1 CO2
H2COP C=O HCOH HCOH H2COP
第一节
光合作用
7
H2COH C=O Pi HOCH H2COP HCOH C=O 6 HCOH HOCH H2COP HCO HCOH HCOH HCOH HCOH H2COP H2COP 5 H2COH C=O HCO 4 H2COP HCOH H2COP COOH COOP ADP ATP HCOH 3 HCOH H2COP 2 H2COP
A0 A
1
FA FX F B
FNR NADP
Fd
-0.0
0.4
0.8
1.2
H2O Mn
O2 +H+
Z
P680
h
h
光合电子传递Z字方案图
第一节
光合作用
• 在“Z”链的起点,H2O是最终的电子供体; 在“Z”链的终点,NADP+是电子的最终受 体。在整个链只有两处(P680→P680*, P700→P700*)是逆氧化还原电位梯度,需光 能推动的需能反应。
七年级生物课件 第二章光合作用固氮
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
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高三生物总复习快速检测题
第二章光合作用和生物固氮（选修本）
●此练习请在10分钟内完成。
●不会的作上标记过后查书。
●查书后请把答错的或不会的题再答一遍。
1.什么是光合作用？
2.光合作用的实质是什么？
3.光能在叶绿体中的转换分为哪三个步骤？
4.叶绿体类囊体膜上具有吸收和传递光能作用的色素有哪些？
5.叶绿体类囊体膜上具有吸收、传递光能和将光能转换成电能的色素是什么？
6.电能转换成活跃化学能的反应式是什么？
7.C4植物光合作用过程中形成C3吗？
8.C3植物光合作用过程中形成C4吗？
9.什么是C3植物？什么是C4植物？
10.C3植物的叶片维管束鞘细胞含叶绿体吗？
11.C4植物的叶片维管束鞘细胞含叶绿体吗？
12.C4植物的叶片维管束鞘细胞的叶绿体有基粒吗？
13.C4植物的叶肉细胞的叶绿体有基粒吗？
14.C4植物在高温、光照强烈和干旱条件下，光合作用比C3植物强吗？
15.什么是光合作用效率？
16.有哪些措施能够提高农作物对光能的利用率？17.有哪些措施能够提高农作物的光合作用效率？
18.什么是生物固氮？
19.固氮微生物有哪两大类？
20.共生固氮微生物是指什么？
21.如何观察根瘤菌？
22.什么是自生固氮微生物？
23.分离自生固氮微生物所用的培养基中含有硝酸盐吗？
24.圆褐固氮菌能够分泌生长素吗？能够促进植株的生长和果实的发育吗？
25.大气中的氮能够直接被植物体利用吗？
26.植物获得氮素的途径有哪些？
27.固氮有哪些途径？
28.土壤中的氮素为何会减少？
29.土壤主要通过氮肥的施用获得氮素补充？
30.对小麦进行根瘤菌拌种能够有效地提高作物产量吗？
31.用豆科植物耕埋或堆沤后施用到农田为什么可以提高作物产量？
32.用生物固氮代替施用氮素化肥的最大好处是什么？。