植物的矿质营养:
1、高等绿色植物为了维持生长和代谢的需要而所吸收或利用的无机营养元素(通常不包括C,H,O)。
2、成分: 现在公认的植物必需元素有16种,即氢、碳、氧、氮、钾、钙、镁、磷、硫、氯、硼、铁、锰、锌、铜及钼。其中氢、碳、氧一般不看作矿质营养元素。
(1)氮、钾、钙、镁、磷、硫等6种元素,植物所需的量比较大,称为常量元素。
(2)氯、硼、铁、锰、锌、铜、钼,植物需要的量很微,称为微量元素。
知识拓展:
1、植物对水分的吸收和对矿质元素的吸收是相对独立的过程。
2、矿质元素的利用形式:N、P、Mg、Ca、Fe;蒸腾作用是矿质元素的运输动力;矿质元素以离子形式被根尖吸收。
3、这些元素的作用:
(1)必需元素参与生命物质的构成,调节酶的活性和细胞的渗透势和水势。
(2)植物对微量元素的需要量虽然很小,但微量元素有着重要的生理功能。
(3)必需营养元素缺乏时出现的症状称为缺素症,是营养元素不足引起的代谢紊乱现象。任何必需元素的缺乏都影响植物的生理活动,并明显地影响生长。患缺素症的植物虚弱、矮小,叶片小而变形,而且往往缺绿。根据缺素症的症状和在植株上发生的部位,可以鉴定所缺营养元素的种类。
4、元素主要功能缺乏症
N是蛋白质的组成成分,使植物枝繁叶茂,缺N时植株矮小,叶色发黄
Mg是合成叶绿素的必需元素,缺Mg叶色发黄
P元素构成DNA、RNA、ATP等,与果实成熟有关,缺P时植株特别矮小,叶色暗绿
K元素促进植物茎秆健壮,缺K时植株细弱,容易倒伏
有氧呼吸:
1.线粒体的结构和功能
(1)形状:粒状、棒状。
(2)功能:有氧呼吸的主要场所。
(3)结构:
具有内、外两层膜,内膜向内折叠形成嵴,大大增加了内膜表面积,嵴周围充满液态的基质,内膜上和基质中含有多种与有氧呼吸有关的酶。
2.有氧呼吸的概念有氧呼吸是指细胞在O2的参与下,通过多种酶的催化作用,把葡萄糖等有机物彻底氧化分解成C02和 H2O,并释放能量,生成大量ATP的过程。
3.有氧呼吸分为三个阶段:
①葡萄糖的初步分解:
场所:细胞质基质
C6H12O62CH3COCOOH(丙酮酸:C3H4O3)+4[H]+2ATP
②丙酮酸彻底分解:
场所:线粒体基质
2CH3COCOOH(丙酮酸)6CO2+20[H]+2ATP
③[H]的氧化:
场所:线粒体内膜
24[H]+6O212H2O+34ATP
能量去向:以活跃的化学能形式储存在ATP中,以热能形式散失。
有氧呼吸过程三个阶段的比较:
阶段 |
第一阶段 |
第二阶段 |
第三阶段 |
场所 |
细胞质基质 |
线粒体基质 |
线粒体内膜 |
物质变化 |
C6H12O62CH3COCOOH(丙酮酸:C3H4O3)+4[H]+2ATP |
2CH3COCOOH(丙酮酸)6CO2+20[H]+2ATP
|
24[H]+6O212H2O+34ATP |
能量释放 |
少量能量 |
少量能量 |
大量能量 |
O2参与情况 |
不参与 |
不参与 |
参与 |
知识点拨:
1、反应中各原子的去向和来源
2、有氯呼吸中的能量利用率 1mol葡萄糖在体内彻底氧化分解和体外燃烧都能释放出2870kJ能量,但是体内氧化分解的能量是逐步释放的,其中有1161kJ左右的能量储存在ATP中(约38molATP),其余的能量以热能的形式散式,以维持体温的恒定。葡萄糖有氧分解时,能量利用率为 40.45%左右,还有59.55%左右的能量以热能形式散失。
3、细胞内有机物在氧气参与下,进行氧化分解,产生的能量合成ATP,这个过程即为有氧呼吸。 4、细胞内O2浓度为零时,细胞内的ATP含量不为零,因为无氧呼吸分解有机物,产生少量ATP。
思维拓展:
1、同种生物的不同细胞往往含有线粒体的数量不同,生命活动旺盛,消耗能量多的细胞中线粒体数量越多。
2、各反应参与的阶段:葡萄糖在第一阶段参与, H2O在第二阶段参与,O2在第三阶段参与。 3、各生成物产生的阶段:[H]存第一、二阶段都产生,CO2在第二阶段产生,H2O在第三阶段产生。
4、1mol葡萄糖彻底氧化释放的总能量为 2870kJ,可记为“二爸70岁”;其中有1161kJ合成 ATP,1161可记为“爷爷61岁”。
无氧呼吸:
1.概念:无氧呼吸是指生物在无氧条件下,把有机物分解成不彻底的氧化产物,同时释放出少量能量的过程。
2.场所:细胞质基质。
3.过程
(1)第一阶段:C
6H
12O
6丙酮酸+[H]。
(2)第二阶段:
①生成酒精:对于高等植物和酵母菌等生物,进行无氧呼吸一般产生酒精。
丙酮酸+[H]
2C
2H
5OH(酒精)+2CO
2+少量能量
②生成乳酸:对于高等动物、高等植物的某些器官(马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等)细胞、乳酸菌进行无氧呼吸一般产生乳酸。
丙酮酸+[H]
2C
3H
6O
3(乳酸)+少量能量
③总反应式:
C
6H
12O
62C
3H
6O
3(乳酸)+少量能量;
C
6H
12O
62C
2H
5OH(酒精)+2CO
2+少量能量。
4.能量的产生:每摩尔葡萄糖生成酒精释放的能量为225.94kJ,生成乳酸释放的能量为196.65kJ,其中都有61.08kJ的能量转移到ATP中(生成2mol ATP),其余部分以热能的形式散失。 5.发酵:对于微生物(如酵母菌、乳酸菌)的无氧呼吸,习惯上称为发酵。
易错点拨:
1、无氧呼吸的第一阶段与有氧呼吸的第一阶段完全相同。
2、无氧呼吸只在第一阶段释放出少量的能量,生成少量ATP。
3、由于酶的不同决定了丙酮酸被还原的产物也不同:大多数植物、酵母菌、水果果实进行无氧呼吸的产物为酒精和CO2;有些高等植物的某些器官在进行无氧呼吸时产生乳酸,如玉米胚、马铃薯块茎、甜菜块根等;而高等动物、人及乳酸菌的无氧呼吸只产生乳酸。
蒸腾作用:
1、概念:是水分从活的植物体表面(主要是叶子)以水蒸汽状态散失到大气中的过程,是矿质营养吸收的动力来源。
2、蒸腾作用的生理意义有下列三点:
(1)蒸腾作用是植物对水分的吸收和运输的一个主要动力,特别是高大的植物,假如没有蒸腾作用,由蒸腾拉力引起的吸水过程便不能产生,植株较高部分也无法获得水分。
(2)由于矿质盐类要溶于水中才能被植物吸收和在体内运转,既然蒸腾作用是对水分吸收和流动的动力,那么,矿物质也随水分的吸收和流动而被吸入和分布到植物体各部分中去。
(3)蒸腾作用能够降低叶片的温度。太阳光照射到叶片上时,大部分能量转变为热能,如果叶子没有降温的本领,叶温过高,叶片会被灼伤。而在蒸腾过程中,水变为水蒸气时需要吸收热能(1g水变成水蒸气需要能量,在20℃时是2444.9J,30℃时是2430.2J),因此,蒸腾能够降低叶片的温度。
蒸腾作用与蒸发的区别:
蒸腾作用与蒸发是两个不同的过程,虽然在两个过程中水分都是以气态散失。蒸腾是一个生理过程,受植物本身的生理活动调控。而蒸发是一个纯物理过程,它主要取决于蒸发的面积、温度和大气湿度。
知识点拨:
1、影响蒸腾作用的因素:
(1)光:光促进气孔的开启,蒸腾增加。
(2)水分状况:足够的水分有利于气孔开放,过多的水分反而使气孔关闭。
(3)温度:气孔开度一般随温度的升高而增大,但温度过高失水增大也可使气孔关闭。
(4)风:微风有利于蒸腾,强风蒸腾降低。
(5)CO2浓度:CO2浓度低促使气孔张开,蒸腾增强。
2、蒸腾的指标:蒸腾强度(蒸腾速率),蒸腾效率,蒸腾系数
3、降低蒸腾的途径: (1)减少蒸腾面积; (2)改善植物生态环境; (3)应用抗蒸腾剂。