高一生物生物与环境

生物与环境光合作用与生物固氮专题讲座生物与环境生物与环境，人与自然的关系，是当今社会全人类共同关心的问题，也是当代自然科学共同研究的重大课题。本专题在宏观上是联系整个生物学各章节内容的纽带，在高考中以及其他综合考试中占有举足轻重的地位，是2003年高考命题的重点内容。本专题中的种群特征、生态系统的功能包括新增的湿地和城市生态系统、生态系统的稳定性、环境保护等内容是2003年高考考向内容之一，与此对应，就要求学生应当拓宽知识面，培养自己分析综合能力，提高分析、解决实际问题的能力，以适应新形势下的高考。本专题的复习，要注意知识之间的横向联系和纵向联系，使知识系统化和规律化，同时这部分内容与前面知识的关系较为密切，复习时可组建知识框架，即系统整理重点知识，把重点知识定位在知识的框架上，并向四周辐射，以点带面，把分散的片段知识整理成系统完整的知识网络。从近几年高考试题可看出，运用教材知识分析、解决实际问题是命题的热点，而本专题知识与许多世界性问题如环境、资源、人口、能源、粮食等紧密相关，因此学习本单元知识，不应只局限于课本纯理论性的知识，要注意理论与实际相结合，多联系现代生物学知识和现实生活中的自然现象。1、对一些相关性的知识可采用联系的方法串起来2、对于某些概念和相互对应的知识可用对比的方法复习3、对一些需要识记、了解的知识，可采用阅读的方法复习4、利用有关图解、图像和图表的方法来复习有关知识5、以人口发展、人类活动对环境的影响为例综合分析人与环境对立统一的关系，从而建立生态学的基本观点，建立可持续发展的观点，树立并增强环境保护意识。人类健康与环境专题近几十年来，由于人类生存环境的污染和破坏，已直接或间接危害到人类自身，对人类的健康构成了威胁。关于环境与健康的关系的试题频频出现，是备考中的热点问题。1、重金属元素的离子与健康（铅、镉、汞离子），无机离子缺乏（碘、铁、锌等）与健康2、近亲婚配与优生的遗传学基础。3、毒品对人类健康的危害（可卡因、大麻、海洛因、冰毒等有效成分的结构式，性质及对人类危害的机理，与化学知识的跨学科综合）4、癌症的致病机理及诱发因素。5、人类面临的新旧传染病（如：艾滋病、疯牛病，乙肝，非典型性肺炎等）与健康。6、吸烟与健康。分析近两三年来的理科综合试题，在环境与健康方面，预计可能出现的试题为将化学知识与生物知识相结合的跨学科综合题。特征C3植物C4植物植物类型典型的温带植物典型热带或半热带植物叶片结构维管束鞘细胞不含叶绿体，叶肉细胞含叶绿体，维管束鞘周围叶肉细雨胞排列松散，没有“花环型”结构维管束鞘细胞含许多没有基粒或基粒发育不良的较大的叶绿体；叶肉细胞叶绿较少，有基粒。且维管束鞘的外侧密接一层环状排列的叶肉细胞组成“花环型”结构二、C3植物与C4植物生理特征比较特征C3植物C4植物主要CO2固定酶RUBP羧化酶RUBP羧化酶RUBP羧化酶PEP羧化酶活性小大CO2固定途径C3途径C4途径和C3途径最初CO2接受体RUBPPEPCO2固定的最初产物C3C4（草酸乙酸）CO2补偿点30—700—10光饱和点全日照1/5无光合最适温度15℃—25℃30℃—47℃气孔张开白天白天CO2固定场所叶肉细胞叶绿体C4途径：叶肉细胞叶绿体C3途径：维管束鞘细雨胞光合产物形成场所叶肉细胞维管束鞘细胞三、C3植物和C4植物光合特征比较1、光能利用率：是指植物光合作用积累的有机物中所含能量，占照射到地面上的日光能量的比率。提高光能利用率包括：提高光合作用效率，延长光合作用时间，增加光合作用面积三方面，是提高农作物产量的重要条件之一。2、光合作用效率：是指绿色植物通过光合作用制造的有机物中所含有的能量，与光合作用中吸收的光能的比值。提高光合作用的措施包括光照强弱的控制、二氧化碳的供应、必需矿质元素的供应。3、影响光合作用的因素：影响光合作用的因素是指影响光合速率的因素，包括外界条件（如光、二氧化碳、温度、矿质元素、水分、氧）和内部因素（如植物不同部位光合速率不同）。以一片叶子来说最幼嫩的叶光合速率最低；同一种作物不同生育期光合速率不同，例水稻分蘖盛期的光合速率最快。四、光能利用率、光合作用效率和影响光合作用的因素五、C4植物较C3植物优越的原因C4植物PEP羧化酶活性较强，对CO2亲和力很大。加之C4是由叶肉细胞进入维管束鞘，这种酶起“二氧化碳泵”的作用，把外界CO2“压”进维管束鞘薄壁细胞中去，增加维管束鞘薄壁细胞CO2浓度。由这个原因C4植物能利用低浓度的CO2。当外界干旱，气孔关闭时，C4植物就能利用细胞间隙里含量低的CO2继续生长，C3植物没有这种本领。所以在干旱环境中，C4植物生长比C3植物好。生物固氮一、地球上的固氮途径有生物固氮、工业固氮、高能固氮（闪电等）三条。其中，生物固氮是植物可利用氮的主要来源。二、生物固氮是指氮生物将大气中氮气还原成氮的过程共生固氮生物所固定的氮可以被与它共生的植物直接利用。自生固氮微生物须被植物根吸收后才可利用。联合固氮微生物是指一类介于自生和共生固氮之间的微生物，这类微生物和共生植物具有一定的专一性，但又有形成根瘤那样的特殊结构。例固氮螺菌、雀稗固菌等等。三、豆科植物的根瘤根瘤菌属中有十几种根瘤菌，这些根瘤菌与豆科植物具有特殊互利共生的关系，一种根瘤菌只能在一种或若干种豆科植物的根上形成根瘤。根据每种根瘤菌只以在特定的一种或若干种豆科植物上结瘤的现象，人们把根瘤菌及其豆科寄主分成不同的族，这些族也叫互接种族。一种豆科植物的根瘤菌只能使同一个互接种话内的其他豆科植物结瘤。形成互接种族的原因是，豆科植物的根毛能够分泌一类特殊的蛋白质，根瘤菌细胞的表面存在着多糖物质，只有同族豆科植物根毛分泌的蛋白质与同族根瘤菌细胞表面的多糖物质才能产生特异性结合。四、在学习生物固氮在自然界中的意义时，要明确生物固氮是植物可利用氮的重要来源，把氮循环加以比较，认识这两种物质循环的差异进入生态系统的方式进入生态系统的作用生物返回大气途径参与循环碳循环光合作用绿色植物及其他自养型生物生产者、消费者、分解者的呼吸作用所有生物氮循环生物固氮作用、闪电、化肥厂等固氮微生物反硝化细菌的反硝化作用分解者,固氮微生物，硝化、反硝化细菌五、氮循环中几种微生物的特殊作用及其在生态系统中的地位对在氮循环中的作用代谢类型在生态系统中的地位根瘤菌将N2合成氨异养需氧型消费者圆褐固氮菌将N2合成氨异养需氧型分解者细菌、真菌将生物遗体中含氮化合物转化为氨异养需氧型分解者硝化细菌将土壤中氨转化为硝酸盐自养需氧型生产者反硝化细菌硝酸盐亚哨酸盐N2异养需氧型分解者六、生物固氮过程1、反应必需条件（1）ATP的供应：固氮过程需消耗大量能量，ATP来自有氧呼吸，无氧呼吸，发酵和光合作。（2）固氮酶：钼铁蛋白：真正固氮酶；铁蛋白：固氮酶还原酶。（3）还原底物N2（有NH3存在时会抑制固氮作用）。（4）Mg2+（5）严格的厌氧微环境。2、固氮反应的总反应式:N2+6e+6H++12ATP→2NH3+12ADP+Pi