第二章生物的新陈代谢

详细内容

第二章 生物的新陈代谢
第二节 绿色植物的新陈代谢
一.水分代谢
教学目的:1.掌握植物细胞对水分的吸收、运输和散失的全过程
2.理解成熟的植物细胞渗透吸水的原理
3.了解植物蒸腾作用的概念及其意义
教学重点和难点:植物细胞的渗透吸水
复习:细胞的组成物质(成分)包括哪些?──包括水、无机盐和各种有机物
而植物新陈代谢的内容就是包括这些物质的吸收、利用、合成、分解、排出等
具体来说植物的新陈代谢包括：
（１）水分代谢──吸收、运输、利用、散失
（２）矿质代谢──吸收、运输和利用
（３）有机物和能量的代代谢───光合作用和呼吸作用
绿色植物必须先吸收无机物才能合成有机物，因此，植物的新陈代谢先讲无机物的代谢　
一.水分代谢
1.吸收水分的器官──根(最活跃的部位是:根尖的根毛区细胞即是在成熟区细胞) 结合根尖结构图简要介绍根尖四个部分的结构及其功能
根冠──保护; 分生区(生长点)──具分裂能力 伸长区──细胞迅速伸长
成熟区(根毛区)──吸收水和无机盐
吸胀作用吸水:未形成液泡前(条件),原因是有亲水性物质
2.吸水的主要方式
渗透作用吸水:形成大液泡以后,主要是这种方式吸水
3.渗透吸水
(1)渗透作用──水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散,叫做渗透作用
利用实验讲清什么叫渗透作用.
在上实验可知:在一个渗透系统中就会发生渗透作用,但组成渗透系统必须具备两个条件: 半透膜
(2)组成渗透系统的条件
浓度差
(3)成熟的植物细胞置于溶液中,亦组成一个渗透系统
①原生质层(由细胞膜、液泡膜、及两层膜间的原生质组成）相当于一层选择透过性膜
②细胞液具有一定浓度
因此,成熟植物细胞置于溶液中,会发生渗透作用,质壁分离实验能证明这点
如何进行实验……
质壁分离──原生质层与细胞壁分离的现象，叫做质壁分离。
质壁分离复原──把已经发生质分离的细胞放入清水中，原生质层和液泡逐渐　　　　　　　　　恢复原状。这种现象叫质壁分离恢复。
(4)渗透吸水和渗透失水的条件──决定于浓度差
当外界溶液的浓度大于细胞液的浓度时,植物细胞会通过渗透作用失水;
当外界溶液的浓度小于细胞液的浓度时,植物细胞会通过渗透作用吸水;
4.水分的运输
运输的结构──导管, 水分主要是通过导管进行运输。
运输的途径: 根(根毛区细胞从土壤中吸收)-→茎-→ 叶-→散失(通过气孔)
5.利用 (1)参与光 合作用等代谢活动:公仅占1%左右
(2)通过蒸腾作用散失到大气中:约占99%
6.蒸腾作用失水的意义(稍作解释)
(1)是植物吸收水和促使水在体内运输的主要动力
(2)促进溶解在水在的矿质养料在植物体内的运输
(3)可以降低植物体特别是叶片的温度,避免因强烈阳光照射而造成灼伤
小结:1.从个体水平看,根是吸水的主要器官,水经根、茎、 叶的导管运输到各器官，　　　　然后，９９％的水散失，只有１％的水利用。
2.从细胞水平来看，植物细胞主要以渗透作用方式吸水， 水参与各种生理活动过程。
二.矿质代谢
教学目的:1.了解植物生活所需的必需元素及分类,掌握矿质元素的概念
2.掌握矿质元素吸收的过程及利用的情况
教学重点:吸收矿质元素的过程
教学难点:植物对矿质元素吸收的选择性
复习:1.根毛区细胞吸水的主要方式的什么?
2.根毛区细胞能否从土壤中吸水,决定于什么?
新课:
(一).植物需要的元素
1.必需元素:16种 ……
大量元素:(9种)Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｋ、Ｍg、Ｃa
2.按需要量分类 微量元素:(7种)……
3.矿质元素:──除Ｃ、Ｈ、Ｏ外,主要由根系从土壤中吸收的元素,如N、P、K等。 4.重要作用:(1)组成植物体的成分 (2)调节植物生命活动的功能.
一旦缺乏某种矿质元素,就会出现相应的病症(彩图五)
(二)根吸收矿质元素的过程
1.交换吸附:
根细胞呼吸作用产生二氧化碳, 二氧化碳溶于水生成碳酸, 碳酸可离解成
H+和HCO3-。这两种离子吸附在细胞膜的表面。
原生质同时具有正负电荷，通常情况下会保护电荷平衡，因此，细胞膜
吸附了一个正离子，同时就要释放一个正离子，吸附一个负离子，同时就要
释放出一个负离子，这就是叫做交换吸附。据此，根细胞表面上的Ｈ＋和
ＨＣＯ３就会与土壤溶液中的阳离子和阴离子交换
交换吸附的结果是：矿质元素不断被吸附到细胞膜的外表面，而根细胞膜上的Ｈ＋和ＨＣＯ３不断释放到土壤溶液中。细胞膜外的矿质元素离子要
进入细胞内，要经另一个过程。
2.主动运输
主动运输需要什么条件?──载体和能量
能量是由线粒体通过有氧呼吸产生,由此可知:根吸 收矿元素与呼吸作用有
密切关系,呼吸作用为交换吸附提供H+和HCO3,同时又为主动运输提供能量。
载体是决定于细胞本身，不同的植物细胞，含载体的种类和数量是不同的，　这决定植物对矿质元素离子的吸收是具选择性的。
(三)植物对离子的吸收具有选择性
决定于细胞膜上载体的种类和数量,与土壤溶液中离子的浓度不成正比例
比较:植物吸水和吸收矿质元素离子
吸水:主要通过渗透作用吸水,主要决定于浓度差.
矿质元素的吸收:(1)交换吸附 (2)主动运输 与离子浓度无关,与载体有关
结论:吸水和吸收矿质元素是两个相对独立的过程
(四)运输和利用
运输是与水同时进行的,而利用分为两种情况:
1.可以重新利用(可移动):如N、P、K、Mg
这些离子,进入细胞后,或以游离状态存在,或与其他物质结合为不稳定的化合物 随细胞的衰老,这些离子会转移到幼嫩的组织被再利用,若缺乏时,老叶( 老的组 织)先受害,呈病态.
2.不能再利用(不可移动):如
这些离子进入细胞后,与其他化合物结合成稳定的化合物, 这些离子往往停留在 已经长成的叶(组织)不能再利用,一旦缺乏,幼嫩的组织首先呈病态.
小结:1.植物需要的元素
2.矿质元素离子吸收的过程
3.利用的情况
三.光合作用
教学目的:1.了解光合作用的场所──叶绿体的有关结构特点;了解光合作用的意义
2.掌握光合作用的过程
教学重点和教学难点:光反应和暗反应的过程
复习:1.矿质元素以什么状态存在和被根吸收?
2.根吸收矿质元素的过程分哪两步?与呼吸作用有何关系?
绿色植物的生活，除了根从土壤中吸收水分和矿质元素外，还需要有机物，如葡萄糖等，那么，有机物从哪昊来呢？归根到底是绿色植物通过光合作用制造的。
(一)光合作用的场所──叶绿体
1.叶绿体的结构特点 ①含各种与光合作用有关的酶
(用挂图复习) ②含各种色素
2.叶绿体的色素种类和作用
叶绿素a(呈蓝绿色)
叶绿素
(1)叶绿体的色素 叶绿素b(呈黄绿色)
胡萝卜素(呈橙黄色)
类胡萝卜素
叶黄素(呈黄色)
(2)各种色素的作用:吸收可见光,用于光合作用.
叶绿素:主要吸收红光和蓝紫光
类胡萝卜素:主要吸收蓝紫光
(二)光合作用的过程
1.光反应 光解
① 2H2o──→4[H]＋O2
(1)物质变化
② ADP＋Pi＋能量──→ATP
(2)能量变化: 光能──→ 活跃的化学能(贮于ATP中)
2.暗反应
(1)物质变化: C5＋CO2───→2C3────→ C6H12O6＋H2O
(2)能量变化:活跃的化学能─→ 稳定的化学能(贮于ATP中)
3.光反应和暗反应的联系
光反应是暗反应的基础,光反应为暗反应提供[H]和ATP,因此,尽管暗反应
不需要光,暗反应也不能在晚上(或无光条件下)单独进行.
4.解释下列几个问题
(1)光合作用的反应物有哪些?各参加哪一步反应?
水──光反应 二氧化碳─── 暗反应
(2)光合作用的产物有哪些?各生成于哪一个反应过程?
葡萄糖── 暗反应 水──暗反应 氧气──光反应
(3)生成物中各种元素的来源如何 ?
葡萄糖中的C、O来源于二氧化碳 H来源于水;生成的氧气的氧来源于水
(4)光反应和暗反应能否独立进行?
否 因为暗反应要光反应提供[H]和ATP
(三)光合作用的反应总式
6CO2＋12H2O───→C6H12O6＋6O2＋12H2O
写这反应式时注意以下几点
(1)光合作用有水分解,也有水生成,反应式中不能抵消
(2)“─→”不能写成“＝”
　(3) O*是一种标记方法,不要漏写
小结:1.光合作用的场所
2.光合作用的过程
3.光合作用反应总式
四.呼吸作用
教学目的:1.掌握有氧呼吸和无氧呼吸的详细过程及概念
2.了解呼吸作用的实质及其意义
教学重点:有氧呼吸和无氧呼吸的过程
教学难点:有氧呼吸的三个阶段
复习:1.光反应和暗反应各生成了什么物质?
2.光合作用的实质是什么?写出反应式
植物通过光合作用,把光能转变成化学能贮存在有机物中,但贮于有机物中的能量是不能直接利用的,而植物的生命活动每时每刻都离不开能量,那么, 有机物中的能量又怎样被释放出来,供植物进行生命活动呢?这涉及到呼吸作用.
有氧呼吸
(一)呼吸作用的类型
无氧呼吸
(二)有氧呼吸(主要形式)
1.主要场所──线粒体
2.全过程
(1) C6H12O6(葡萄糖)──→ 2C3H4O3(丙酮酸)+少量氢(4[H])+少量ATP(2ATP)
(2) 2C3H4O3 + 6H2O──→6CO2+大量氢(20[H])+少量ATP(2ATP)
(3) 24[H]+6O2──→12H2O+大量ATP(34ATP)
总反应式:
C6H12O6+6H2O+6O2──→12H2O+6CO2+能量
1摩尔葡萄糖彻底分解后,放出总能量是2870千焦,其中有1255 千焦的能量贮存于 ATP中,(约占43.7%)其他的能量以热的形式散失.
3.有氧呼吸的概念:
有氧呼吸是指植物细胞在氧气的参与下,通过酶的催化作用, 把糖类等有机物彻 底氧化分解,产生出二氧化碳和水,同时释放出大量的能量的过程.
(三)无氧呼吸
1.无氧呼吸和发酵的概念
2.过程(分为两阶段)
┌─→2C2H5OH+2CO2+能量
C6H12O6─→2C3H4O3─┤
└─→2C3H6O3+能量
第一个阶段与有氧呼吸相同,第二阶段在不同酶的作用下,分解成酒精或乳酸
由于无氧呼吸是分解成不彻底的氧化产物,还有许多能量未释放出来,所以无氧呼 吸比有氧 呼吸释放的能量要少得多.例如:1摩尔葡萄糖分解成乳酸,只产生
196.65千焦的能量,其中60.08千焦的能量贮于ATP中.
(四)有氧呼吸与无氧呼吸的比较
1.本质一样,都是分解有机物,释放能量,从过程看,第一个阶段是相同的
2.分解的产物不同,释放的 能量的量不同
(五).呼吸作用的意义
为植物体的各项生命活动提供能量
细胞分裂
葡萄糖─→ATP─→ADP+Pi+能量── 植株的生长
矿质元素的吸收
新物质的合成
小结:1.有氧呼吸的过程和无氧呼吸的过程
2.呼吸作用的本质和意义
3.呼吸作用和光合作用的比较