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
单纯酶
仅含蛋白质 如胃蛋白质酶
蛋白质类酶
(蛋白质本质 )
-
蛋白质
唾液淀粉酶含 Cl
离子
2+ 复合酶
细胞色素氧化酶含 Cu 分解葡萄糖的酶含
Mg2+
辅助因子
NADP( 辅酶Ⅱ )
酶
辅酶
B 族维生素
生物素 (羧化酶的辅酶 )
有机物
RNA
ＲＮＡ类酶
存在于低等生物中，将 RNA 自RNA 端粒酶含(核酸本质 )
我催化。对生命起源的研究有重要意义。
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
??
终产物
酶 1
酶 2
酶 3
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， 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
化能合成作用 ADP ＋ Pi＋能量——→ ATP
有氧呼吸 酶
无氧呼吸
其它高能化合物转化 酶
（如磷酸肌酸转化） C~P（磷酸肌酸）＋ ADP ——→ C（肌酸）＋ ATP
第 11 页
确
2.4 生物体内 ATP 的去向
光合作用的暗反应
细胞分裂
植物
矿质元素吸收
新物质合成
酶
ATP ——→ ADP ＋ Pi＋ 能量
动物
植株的生长
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
2.5 光合作用的色素
（橙黄色）胡萝卜素
（黄色）叶黄素 （蓝绿色）叶绿素
快
分离
a b 慢
吸收传递光能
作用
胡萝卜素 叶黄素 大部分叶绿素 a 叶绿素 b
（黄绿色）叶绿素
吸收转化光能
特殊状态的叶绿素 a
色素
类胡萝卜素
分布
胡萝卜素 组成
叶绿素
叶绿体基粒的 类囊体薄膜上
叶黄素
叶绿素 a 叶绿素 b
2.6 光合作用中光反应和暗反应的比较
比较项目 反应场所 能量变化
光反应
叶绿体基粒 光能——→电能 电能——→活跃化学能
暗反应
叶绿体基质
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 反应产物 反应条件 反应性质 反应时间
H2O、ADP 、 Pi、NADP + O2、 ATP、 NADPH
需光
光化学反应（快）
CO2、 ATP、 NADPH
不需光 酶促反应（慢）
（ CH2O）、 ADP 、 Pi、 NADP + 、H 2O
有光时（自然状态下，无光反应产物暗反应也不能进行）
第 12 页
2.7 C3 植物和 C4 植物光合作用的比较
C3 植物 C4 植物
叶肉细胞的叶绿体基粒
维管束鞘细胞的叶绿体基质 C4 途径—→ C3 途径
光反应 暗反应
CO2 固定
叶肉细胞的叶绿体基粒
叶肉细胞的叶绿体基质
仅有 C3 途径
2.8 C4 植物与 C3 植物的鉴别方法
方法
原 理
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。
条件和过程
现象和指标 生长状况：
正常生长
或
结 论
生理 学方 法
正常生长： C4 植物 枯萎死亡： C3 植物
密闭、强光照、干旱、 高温
过叶脉横切，装片
枯萎死亡 ①是否有两圈花细 胞围成环状结构 绿体 出现蓝色：
形态 学方 法
维管束鞘的结构差 异
是： C4 植物
②鞘细胞是否含叶 否：C3 植物
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
出现①现象时：
C4 植物
叶片脱绿→加碘→ ①蓝色出现在维管
化学 方法
过叶脉横切→制片 →观察
束鞘细胞
②蓝色出现在叶肉 细胞
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 C
+
NADP
4
苹果酸 C
4
NADP +
NADPH
NADPH
PEP 羧化酶
CO2
AMP
ATP
CO2丙酮酸 C
3
暗反应 丙酮酸 C3
C5
磷酸烯醇式
丙酮酸（ C3）
（ CH 2O）
叶肉细胞
注：磷酸烯醇式丙酮酸英文缩写为PEP。
维管束鞘细胞
第 13 页
2.10 C4 植物比 C3 植物光合作用强的原因
C3 植物
以育不良，无花环型结构，无 叶绿体。
C4 植物
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。
结构原因：
维管束鞘细胞的结构
光合作用在叶肉细胞进行，淀 粉积累，影响光合效率。 只有磷酸核酮糖羧化酶。 力弱，不能利用低 CO2。
PEP 羧化酶 磷酸核酮糖羧化酶
生理原因： 两种酶均有。 利用低 CO2 能力强。
磷酸核酮糖羧化酶与 CO2 亲和 PEP 羧化酶与 CO2 亲和力大，
2.11 光能利用率与光合作用效率的关系
光能利用率
概念
光合作用制造的有机物所含的能量 ＝
照在该地面的总的光能
照在地面上的总能 量中被转移的能量 参与光合作用的能 量中被转移的能量
光合作用制造的有机物所含的能量
光合作用效率 ＝
光合作用吸收的光能
热能损失
光能损失→荧光、磷光 光能→电能→化学能（贮存）
去向
延长光合作用时间 增加光合作用面积 提高光合作用效率
关系
提高光能利用率
控制光照强弱 二氧化碳供应 必需矿质元素供应
2.12 影响光合作用的外界因素与提高光能利用率的关系
延长光合作用时间 提高复种指数：改一年一季为一年多季 合理密植
增加光合作用面积
套种（不同时播种） 、间作（同时播种） 因地制宜：阳生植物种阳地
提 高 光 能 利 用 率
温度
控制光照强弱
阴生植物种阴地
光质影响：蓝紫光照，蛋白质和脂类多
光
红光照，糖类增多
增加二氧化碳供应
通风透光，增施农家肥；人工增 N：
ATP、NADP +的成分
CO2（温室）
CO2
影 响 光 合 作 用 的 外 界 因 素 必需矿质元素供应
P：
K ：糖类的合成和运输 Mg ：叶绿素的成分
矿物质
水
第 14 页
2.13 光合作用实验的常用方法
可同时使用
半叶法（遮盖法）
光合作用产生淀粉 割主叶脉法
密封法
验证（探索）光合作用需 CO2 并放 O2、光强的影响 验证（探索）光合 作用中物质的转变
打孔法（抽气法）
光质对光合作用的影响
同位素标记法
分光法
2.14 植物对水分的吸收和利用
2.14.1 植物对水分的吸收
吸胀吸水
液泡尚未形成或消失
通过亲水物质的亲水性吸水 吸水原理
水 分 的 吸 收
主要由成熟细胞的中央液泡构成渗透系统 通过渗透作用吸水
渗透系统
隔着半透膜的两种溶液构成的体系
渗透吸水
发生条件
①具有半透膜
②膜两侧溶液具有浓度差
渗透压
溶液与纯水达平衡时，溶液一方所承受的外压差。 原生质层
由细胞膜、液泡膜、两膜之间的细胞质构成 看作一层半透膜（本质是选择透过性） ①植物细胞与土壤溶液之间构成
两个系统
②每两个植物细胞之间构成
植物细胞构
成渗透系统
第 15 页
相关推荐：
loading