高三生物044.doc

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期数： 0512 SWG3 044
学科：生物 年级：高三 编稿老师：郭彩凤
审稿老师：高毅

复　习 篇
[同步教学信息]

光合作用与生物固氮
【教材阅读提示】（重要内容提示）
1． 影响光合作用的因素及提高光能利用率（D应用）
2． C3植物和C4植物的比较（A知道）
3. 固氮微生物的种类（A知道）
4．生物固氮的意义（B识记）
5.生物固氮在农业生产上的应用（A知道）
【学习方法导航】
光合作用是高中知识中的重点内容，与本章的水分代谢、矿质代谢、细胞呼吸、新陈代谢类型等内容直接相关，又与其它章节的知识相联系，如生态一章的物质循环、能量流动等内容关系密切。氮循环的知识与光合作用的知识关系密切，都与增产有关，又关系到自然界的氮循环，及其它生物技术，学习中要整体把握。
【基础知识构建】
光是光合作用的能量来源，与色素的形成也密切相关，还影响气孔的开闭从而影响二氧化碳的进入。因此光是光合作用的决定因素。 提高农作物产量的重要条件之一，是提高农作物的光能利用率。
光能利用率＝
单位土地面积接受太阳能
农作物有机物所含能量

提高光能利用率的措施：
1． 延长光合作用时间：
延长光合作用时间就是最大限度地利用光照时间，即延长全年内单位土地面积上绿色植物进行光合作用的时间，是合理利用光能的一项重要措施。
例如，同一块土地由一年之内只种植和收获一次小麦，改为一年之内收获一次小麦后，又种植并收获一次玉米，这可以提高单位面积的产量。除这种轮种外，还有间种和套种，通过各种作物的巧妙搭配，从时间和空间上更好地利用光能。
（1）套作：在同一块田地上，于前季作物的生长后期，将后季作物播种或栽植在前季作物的株间、行间或畦间的种植方法。
（2）间作：两种或两种以上生长期相近的作物。在同一块田地上，隔株、隔行或隔畦同时栽培，以充分利用地力和光能，提高单位面积产量的方式。
（3）轮作：在一定年限内，同一块田地上按预定的顺序，轮换种植不同的作物。
2．增加光合作用的面积：
合理密植是增加光合作用面积的一项重要措施。
合理密植：是指在单位面积的土地上，根据土壤肥沃程度等情况，种植适当密度的植物。
如果种植得太稀，光能就得不到充分的利用；
如果种植的太密，植株互相遮挡，植物也不会茁壮地生长。
3．控制光照强度：
光照强度与光合速率的关系如下图所示：

CO2
吸收量
光强度
光饱和点
光补偿点

CO2
放出量

由图可知，植物在光强度很低的情况下就可以进行光合作用，但光合作用的效率很低。随着光强度的增强，光合强度增加，达到一定光强度（即光饱和点）时，光合作用强度达到最大值，之后光强度再增加光合强度不再增加。
光补偿点：光合过程中吸收的CO2和呼吸过程中放出的CO2等量时的光照强度。
光饱和点：光合强度不再增加时的光照强度。
注意问题如下：
（1）阳生植物的光补偿点和光饱和点都比阴生植物的高；
阳生植物只有种在光照强的地方才能提高光能的利用率；
阴生植物只有种植在荫蔽的地方，才有利于提高光能利用率。
（2）提高农作物的产量，给农作物提供的光强度最好是饱和光强；
（3）农作物在光补偿点时，有机物的形成和消耗相等，不能积累有机物，而晚间还要消耗有机物，因此从全天来看，植物不能正常生长。
（4）我们测定的光合速率一般是表观光合速率（净光合速率）
表观光合速率=真正光合速率—呼吸速率

4．二氧化碳浓度
二氧化碳是光合作用的原料之一，对光合作用的效率有明显的影响。
绿色植物的光合效率随二氧化碳浓度的提高而提高，当二氧化碳增加到一定程度时，光合作用不再增加（达到CO2饱和点）。若再增加二氧化碳会造成植物细胞中毒或气孔关闭，抑制光合作用。

在地球表面大气中二氧化碳浓度的较低(约为330mg/L)，与最适CO2浓度（约为1000mg/L）相差甚远，因此要提高植物的产量，采取的措施之一是适当增加CO2的浓度。
农田中控制二氧化碳浓度的方法有：
（1）合理密植（“正其行，通其风”）
（2）增施有机肥料（微生物分解）
（3）适当深施碳酸氢氨肥料
室内增加二氧化碳的方法有：
（1）增施有机肥料
（2）使用二氧化碳发生器、干冰、燃烧液化石油气等。
备注：
在二氧化碳浓度的较低时，C4植物比C3植物的光合效率高。
5．温度
光合作用中包含一系列由酶催化的反应，由于温度影响酶的活性进而会影响光合作用的速率。在一定的温度下光合作用才能进行，随着温度的提高，光合作用增强。当温度升高到某一限度时，光合作用不能再增加，再高反而会下降，直到停止。（酶的活性降低，直到丧失）。
注意：
提高温度也会促进呼吸作用（如下图所示）。所以植物净光合作用的最适温度不一定就是植物体内酶的最适温度。

具体做法是：白天（有光时）适当增加温度，夜间（无光时）适当降低温度。
6．水分
水分是光合作用的原料之一，它的不足影响光合作用的速率。另外，水分不足气孔关闭，影响二氧化碳进入叶内；缺水影响光合作用产物——有机物的输出，这些也使光合速率下降。
7．矿质元素
N、Mg等矿质元素——叶绿素合成所必需；
K——参与糖代谢，缺乏时影响糖类运输到块根、块茎和种子等器官中；
N——催化光合作用过程各种酶以及NADP+和ATP的重要组成成分；
P——是NADP+和ATP的重要组成成分。维持叶绿体膜的结构和功能上起着重要的作用（用磷脂酶将离休叶绿体膜结构上的磷脂水解掉后，在原料和条件都具备的情况下，这些叶绿体的光合作用过程明显受到阻碍）。
说明：
提高光能利用率的主要途径可概括为三个：
（1） 延长光合作用时间；
（2） 增加光合作用面积；
（3） 加强光合效率。
实质上，上述3、4、5、6、7点都是加强光合效率的方法。

生物固氮
1．生物固氮的概念：
是指固氮微生物将大气中的氮还原成氨的过程。
2．固氮生物的种类

概念：能在土壤中独立进行固氮
特点：对植物没有依存关系
自生固氮微生物 形态：杆菌或短杆菌，单生或对生
固 代表：自生固氮菌 较强固氮能力
氮 代表：好氧性：固褐固氮菌 分泌生长素
生物
微 厌氧性：梭菌
概念：与一些绿色植物互利共生的固氮微生物
共生固氮微生物 特点：共生固氮生物与它种生物共生时有专一性
代表： 根瘤菌：与豆科植物共生
蓝藻：与红萍(满江红)共生
　　小资料：除根瘤菌能与豆科植物形成根瘤外，还有一些细菌、放线菌等能与某些非豆科植物，如杨梅属、木麻黄属、苏铁属等形成共生固氮能力。
* 根瘤的形成：豆科植物幼苗长出后，土壤中与该种豆科植物相适应的根瘤菌就侵入到根内。根瘤菌在根内不断繁殖，并且刺激根内的一些薄壁细胞分裂，进而使该处的组织膨大，形成根瘤。
3．生物固氮的意义

氮被誉为生命元素、蛋白质的特征元素，是生命所必需的。分子氮(N2)在大气中的含量很丰富，约占79%，但绝大多数生物无法直接利用。只有当游离氮通过以生物固氮为主的固氮作用被“固定”成为含氮化合物后，才能被植物吸收利用，进而被其他生物所利用。
4．自然界氮循环过程的分析。
氮循环示意图：
大气中N2
工业固氮
高能固氮

生物固氮

氮素化肥
NO3-

动 物
植 物

NO3-
尿素及动植物遗体

硝化作用

氨化作用

NH3

反硝化作用

(1)大气中的氮气可通过三条途径被“固定”，即生物固氮（主要途径）、工业固氮、高能固氮（量很少，可忽略)。
(2)生物群落中的氮素传递是以有机氮形式通过生物的同化作用实现的。
(3)动植物遗体、排出物（如尿素等）、残落物中的有机氮是通过微生物的氨化作用及
硝化作用的转变，可成为植物再度利用的形式（如NO3—等）。
(4)在氧气不足的条件下，土壤中的硝酸盐被反硝化细菌等多种微生物还原成亚硝酸
盐，并且进一步还原成分子态氮，分子态氮则返回到大气中。
5．土壤获得氮素的途径
（1）含氮肥料的施用（含氮化肥和各种农家肥料）；
（2）生物固氮。
6．生物固氮在农业生产中的应用
（1）对豆科作物进行根瘤菌拌种，提高产量
（2）用豆科植物做绿肥，提高土壤肥力和有机质，改良土壤结构，增加土壤通气性和保水性
（3）使用自生固氮菌菌剂提供农作物氮素营养和促进农作物生长
（4）加强对生物固氮的研究，逐步实现禾本科农作物自行固氮的美好愿望。
以上做法可减少化肥使用量，节约能源，保护环境。
【应用举例】
例1 实验一：把固氮菌培养在含15N2的空气中，细菌迅速固定氮元素，短期内细菌细胞内谷氨酸便出现大量的15N。
　　实验二：如果把细菌培养在15N的培养基中，固氮能力立即停止，但吸入的氨基氮迅速转入谷氨酸中。由此推出，固氮的最初产物是：
　　A、NH3    B、NO       C、HNO3、HNO2      D、氨基酸
　　解析： 从实验一可知，固氮细菌把大气中的氮气转化为某种化合物后，主要用来合成谷氨酸，但从这个实验不能说明固氮细菌把氮气最初转化为何种物质。从实验二可知，细菌不能固氮后，可利用氨态氮为原料合成谷氨酸，因此可推出细菌固氮的最初产物是氨态氮，即氨气。
　　答案：A
例2．玉米的叶肉细胞里，都具有色素的一组细胞器是（ ）
　A.叶绿体和液泡 B.叶绿体和高尔基体
　C.线粒体和液泡 D.有色体和核糖体
解析：叶绿体内有叶绿素和类胡萝卜素，液泡内有花青素，而线粒体、高尔基体、核糖体中不含有这些色素。
答案：A
例3.将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的CO2条件下。
（1）当CO2突然降至极低水平时，发现植物叶片中的五碳化合物含量突然上升。这是因为________缺少时，植物体内的五碳化合物不能形成________。
（2）如果降低CO2浓度的同时，停止光照，则不出现上述五碳化合物上升现象。这是因为暗反应所必需的________供应不足，使________不能形成五碳化合物。
解析：本题从综合的角度考查了光合作用的过程。解答这类题时，应该先从总体上把题目看一遍，把相关的原理想清楚之后再下笔作答。最好能先将光合作用过程的简图回忆一下，甚至可以写在草稿纸上。这对于分析和解答问题有很大的帮助。
先分析（1），这与暗反应的过程有关。五碳化合物含量上升，是因为五碳化合物积累，没有用掉。五碳化合物的用途就是固定CO2，即与CO2结合生成三碳化合物。因此没有CO2就是五碳化合物上升的关键。
再分析（2），这不仅涉及暗反应，还与光反应的过程有关。光反应为暗反应提供了ATP和还原氢，若停止光照，则这两者供应不足，使三碳化合物不能形成五碳化合物。
答案　 （1）CO2，三碳化合物（2）ATP和[H]，三碳化合物
【强化训练】
1．下列措施不能提高阳生农作物的光合作用效率的是
A 合理密植 B 保证适量的必需矿质元素
C 延长光合作用时间 D 强的光照
2．大田生产中，提高光能利用的可行性措施有
A 延长光照时间 B 扩大光合面积
C 增加光照强度 D 增大CO2浓度
3．大棚栽培中，在适宜的光照、土壤、肥料、温度等条件下，为增加粮食的产量，应适当增加
A 空气中含氧量 B 空气中含氮量
C 空气中含CO2量 D 土壤中矿质元素含量
4．在一般情况下，光照增强，光合作用也增强，但在光照最强的夏季中午，由于气温增高，光合作用强度反而下降，其中主要原因
A 暗反应过程中三碳化合物减少 B NADPH减少
C 叶绿体中的ATP不足 D 温度太高，酶失去活性
5．生长于较弱光照条件下的植物，当提高CO2浓度时，其光合作用速率并未随之增加，主要限制因素是
A 呼吸作用和暗反应 B 光反应
C 暗反应 D 呼吸作用
6．如下图为原来黑暗环境中的绿色植物曝于光下后，根据其吸收CO2量制成的曲线。下列叙述正确的是

A 曲线AB段表示绿色植物没有进行光合作用
B 曲线BD段表示绿色植物仅进行光合作用
C 在B点显示绿色植物光合作用和呼吸作用的速率相等
D 整段曲线表明，随光照强度的递增，光合作用增强，呼吸作用减弱
7．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，增大了光合作用的面积
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 ①③④
8．在下列4种实验条件下，测定了不同光照强度对光合作用速率的影响
实验
CO2浓度(%)
温度(℃)
1
0．10
30
2
0．10
20
3
0．03
30
4
0．03
20

从以上实验可知对光合作用速率限制的因素正确的是

A
B
C
D
实验2
光强度
0．01%CO2
温度
温度
实验4
0．03%CO2
光强度
光强度
0．03%CO2
P点
温度
温度
CO2浓度
光强度

9.若玉米体内较为严重地缺少氮和磷，水分解为氧气和还原氢的速度将会
A.变快 B.变慢 C.无变化 D.A或B
10．当前及今后一个相当长的时期内，在世界范围内由于人口快速增长所引发的粮食问题都是相当突出的。人们为解决这个问题，进行了许多艰苦的探索，其最根本最有效的做法是
A.通过拓荒扩大农作物的种植面积
B.扩大化肥生产规模，加大化肥施用量
C.通过基因工程培育品质优良的新品种
D.通过基因工程提高作物的光合作用效率
11．关于生物固氮的正确叙述是
A.生物遗体中的含氮化合物首先被转化成硝酸盐
B.硝化细菌可以使氮元素回归大气
C.圆褐固氮菌固定的氮可直接被植物吸收利用
D.硝化细菌可以把植物不能吸收的氨变化为能吸收的硝酸盐
12．根瘤菌在生态系统中的地位是
A.生产者 B.消费者 C.分解者 D.寄生者
13．下列关于根瘤与根瘤菌的说法中正确的是
A 根瘤即是根瘤菌
B 根瘤是根瘤菌的聚集体
C 根瘤是根的内皮层的薄壁细胞受根瘤菌分泌物的刺激进行分裂，组织膨大而形成的
D 根瘤是根瘤菌在其共生植物体内所形成的癌变
14．圆褐固氮菌固氮后的产物
A.可以直接被植物吸收利用
B.经过分解者作用后才能被植物吸收
C.经过动物代谢后才能被植物吸收利用
D.经某种生产者的作用后才能被植物吸收利用
15．圆褐圆氮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
16．土壤中的氮素来自
A 氮素化肥 B 固氮微生物 C 农家肥 D 雷电
答案：
1C 2B 3C 4A 5B 6C 7C 8D 9B 10D
11D 12B 13C 14D 15B 16 ABCD