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2019-2020年《高考生物專(zhuān)題復(fù)習(xí)》word教案 一、網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)學(xué) [本專(zhuān)題包括必修第三章生物的新陳代謝、選修第二章光合作用與生物固氮、選修第五章微生物與發(fā)酵工程。] 新陳代謝 自養(yǎng)型 異養(yǎng)型 兼性營(yíng)養(yǎng)型 需氧型 厭氧型 兼性厭氧型 同化作用 異化作用 酶 ATP 植物代謝 水分代謝 細(xì)胞呼吸 礦質(zhì)代謝 光合作用 動(dòng)物代謝 儲(chǔ)存 甘油+脂肪酸 糖元 葡萄糖 脂肪 氨基酸 肌糖元 肝糖元 糖、脂肪 組織蛋白、 酶、激素 新的氨基酸 不含氮部分 含氮部分 尿素 保證有序進(jìn)行 直接能源 微生物 類(lèi)群 原核生物界 原生生物界 真菌界 病毒界 生理 營(yíng)養(yǎng) 代謝 生長(zhǎng) 發(fā)酵工程 （流程） （五大營(yíng)養(yǎng)素.培養(yǎng)基） （產(chǎn)物.調(diào)節(jié)） （群體規(guī)律.影響因素） 應(yīng)用 【命題趨向】 二、直擊考點(diǎn) [知識(shí)點(diǎn)] 新陳代謝的概念和類(lèi)型 新陳代謝的概念//酶和ATP//新陳代謝的基本類(lèi)型。 植物的水分代謝 滲透作用的原理//植物細(xì)胞吸水和失水//體內(nèi)水分的運(yùn)輸和利用和散失//合理灌溉。 植物的礦質(zhì)代謝 植物必需的礦質(zhì)元素//根對(duì)礦質(zhì)元素的吸收//礦質(zhì)元素的運(yùn)輸和利用//合理施肥。 光合作用 光合作用的發(fā)現(xiàn)//葉綠體中的色素//光合作用的過(guò)程（包括光能在葉綠體中的轉(zhuǎn)換）//Ｃ３、Ｃ４植物的概念及葉片結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（C4途徑不做要求）//光合作用的重要意義、提高農(nóng)作物光能利用率。 生物固氮 共生固氮菌和自生固氮菌（共生固氮的途徑不作要求）、生物固氮的意義//生物固氮的作用。 人和動(dòng)物的 三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝 糖類(lèi)、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)代謝//三大物質(zhì)代謝的關(guān)系//物質(zhì)代謝與人體健康。 細(xì)胞呼吸 有氧呼吸和無(wú)氧呼吸//細(xì)胞呼吸的意義。 微生物的類(lèi)群 細(xì)菌的結(jié)構(gòu)和繁殖//病毒的結(jié)構(gòu)和增殖（放線菌不作要求）。 微生物的營(yíng)養(yǎng) 微生物需要的營(yíng)養(yǎng)及功能//培養(yǎng)基的配置原則//培養(yǎng)基的種類(lèi)。 微生物的代謝 微生物的代謝產(chǎn)物//微生物代謝的調(diào)節(jié)//微生物代謝的人工控制。 微生物的生長(zhǎng) 微生物群體的生長(zhǎng)規(guī)律//影響微生物生長(zhǎng)的環(huán)境因素。 發(fā)酵工程的應(yīng)用 發(fā)酵工程的概念和內(nèi)容//發(fā)酵工程的應(yīng)用（酶工程簡(jiǎn)介不作要求）。 實(shí)驗(yàn) 比較過(guò)氧化氫酶和Fe3+的催化效率//探索淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的作用//溫度對(duì)酶活性的影響//葉綠體中色素的提取和分離//觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原。 [高考熱點(diǎn)] 在這些考點(diǎn)中，“酶和ATP，光合作用的過(guò)程，提高農(nóng)作物的光合作用效率，三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的代謝與人體健康”又是高考命題的熱點(diǎn)，幾乎每年都考。 三、命題方向和應(yīng)試策略 Ⅰ.運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析、解釋、推理、判斷獲得出結(jié)論能力的題目必定出現(xiàn)。 這類(lèi)試題的給出情景可能與生活、生產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)有關(guān)。解決這類(lèi)問(wèn)題的對(duì)策就是在解題時(shí)，要冷靜處理，分析清楚所給情景的一般要點(diǎn)（常識(shí)），然后再結(jié)合問(wèn)題，與高中階段所學(xué)習(xí)的生物學(xué)知識(shí)相聯(lián)系，這種聯(lián)系要全面。這就要求在進(jìn)行復(fù)習(xí)時(shí)，把握好相關(guān)知識(shí)的聯(lián)系，構(gòu)建清晰有條理的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 Ⅱ.實(shí)驗(yàn)與探究能力考察仍然占較大分值，開(kāi)放性試題將更受關(guān)注。 值得注意的是，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的范圍給予限制，因此在做實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題時(shí)，要認(rèn)真研究實(shí)驗(yàn)?zāi)康模诨卮鹣嚓P(guān)問(wèn)題時(shí)，即要結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠忠鹬厥聦?shí)。對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和解釋、對(duì)失敗實(shí)驗(yàn)的分析也是命題的方向，在備考時(shí)應(yīng)當(dāng)充分聯(lián)系相關(guān)知識(shí)，進(jìn)行發(fā)散思維，全面認(rèn)識(shí)、分析實(shí)驗(yàn)。 Ⅲ.以模式圖、裝置圖、示意圖、曲線圖、柱狀圖、數(shù)據(jù)表格做為試題背景將更為突出。 考生在學(xué)習(xí)中，既要能從圖表中選出有用的信息，也要重視文字中蘊(yùn)含的信息，再選取和運(yùn)用有用信息，認(rèn)識(shí)和解決相關(guān)的新陳代謝的問(wèn)題。 Ⅳ.關(guān)于熱點(diǎn)問(wèn)題的考查將會(huì)增多。 當(dāng)前生命科學(xué)發(fā)展迅速，并且對(duì)科學(xué)和社會(huì)的發(fā)展產(chǎn)生愈來(lái)愈深刻的影響，以熱點(diǎn)知識(shí)為試題背景的考察不容忽視。對(duì)待這一類(lèi)問(wèn)題，考生要清楚，熱點(diǎn)問(wèn)題僅僅是素材，題目考察的還是對(duì)生物學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)的理解和運(yùn)用，但也不要忘記，背景材料中的部分知識(shí)，可能會(huì)作為高中課本中知識(shí)的必要補(bǔ)充和完善。 四、植物代謝 （一）、復(fù)習(xí)重點(diǎn) [同位素示蹤法在本專(zhuān)題中的應(yīng)用] 知識(shí)點(diǎn) 標(biāo)記 元素 標(biāo)記 化合物 標(biāo)記物轉(zhuǎn)移情況 結(jié)論 光合作用過(guò)程中原子的轉(zhuǎn)移 １８O H２１８O H２１８O→１８O 光合作用放出的O２完全來(lái)自H２O中的氧 礦質(zhì)元素在植物體內(nèi)的轉(zhuǎn)移 ３２P 含３２P 的肥料 將在含３２P的肥料中長(zhǎng)期培養(yǎng)的植物放入不含P營(yíng)養(yǎng)液中培養(yǎng)，衰老組織中３２P明顯減少，向新生葉運(yùn)輸 P是可轉(zhuǎn)移元素，在植物體內(nèi)可被再度利用 呼吸過(guò)程中原子的轉(zhuǎn)移 １８O １８O １８O→H２１８O 有氧呼吸消耗的O２完全與還原態(tài)氫結(jié)合生成水 C４植物的光合作用途徑 １４C １４CO２ CO２→C４→C３→（CH２O） C４植物光合作用途徑中，CO２　形成的第一固定產(chǎn)物是C４，后轉(zhuǎn)移到C３，最終被還原為（CH２O） [本專(zhuān)題中實(shí)驗(yàn)變量的分析] 實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)變量 反應(yīng)變量 無(wú)關(guān)變量 比較過(guò)氧化氫 酶和Fe３＋的 催化效率 催化劑的種類(lèi) 催化效率的高低（以點(diǎn)燃但無(wú)火焰的衛(wèi)生香的燃燒程度表示或氣泡產(chǎn)生速度表示） 試管等用具的潔凈度、環(huán)境溫度、材料的相同量、各種試劑的量、反應(yīng)時(shí)間等。 探索淀粉酶對(duì) 淀粉和蔗糖水 解的作用 底物的種類(lèi) 淀粉酶將淀粉水解，但不能水解蔗糖 淀粉與蔗糖溶液的量、水浴的溫度與處理時(shí)間、斐林試劑的使用量與加熱時(shí)間、操作程序等 溫度對(duì)酶活性 的影響 溫度（60℃熱水、沸水、冰塊） 加碘后　溶液顏色的變化 試管的潔凈度、淀粉溶液的量、不同溫度的處理時(shí)間、操作的程序、碘液的加入量等。 觀察植物的 質(zhì)壁分離和復(fù)原 外界溶液的濃度 質(zhì)壁分離；質(zhì)壁分離復(fù)員 溶液的種類(lèi)及濃度、分離與復(fù)原現(xiàn)象的觀察時(shí)間、裝片的潔凈度及臨時(shí)裝片的制作、材料的選擇等 （二）熱點(diǎn)剖析探究 1、 理解新陳代謝與酶和ATP的關(guān)系 新陳代謝是細(xì)胞內(nèi)一系列有序的化學(xué)反應(yīng)的總稱(chēng)，是生物體自我更新的過(guò)程。酶和ATP是新陳代謝過(guò)程中必不可少的兩種物質(zhì)。新陳代謝的一系列化學(xué)反應(yīng)都是在酶的催化作用和ATP的供能條件下才能正常進(jìn)行。絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA。近幾年的高考命題主要圍繞著酶的催化活性、耐受溫度、酸堿度以及生成物和反應(yīng)物的濃度等因素的影響展開(kāi)命題，復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)注意這方面的問(wèn)題。 ① 酶的催化作用需要適宜的溫度和pH，在最適溫度和最適pH下，酶活性最高。過(guò)酸、過(guò)堿和高溫都破壞酶的分子結(jié)構(gòu)而使酶失活。 ② 在底物足夠，其他條件固定的情況下，反應(yīng)中沒(méi)有抑制酶活性的物質(zhì)和不利于酶發(fā)揮作用的因素時(shí)，酶促反應(yīng)速度與酶濃度成正比。 ③ 在底物濃度較低時(shí)，反應(yīng)速度隨底物濃度增加而加快，幾乎成正比；底物濃度較高時(shí)，隨底物濃度增加，反應(yīng)速度加快，但不顯著；底物濃度很大，達(dá)到一定限度時(shí)，反應(yīng)速度達(dá)到最大值且不再隨底物濃度增加而增加。 2 、植物的光合作用和呼吸作用的過(guò)程 光合作用是生物界中最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝，這是高考的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，復(fù)習(xí)時(shí)要切實(shí)理解其實(shí)質(zhì)——完成物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化。光合作用的光反應(yīng)階段完成兩大變化：水分解產(chǎn)生氧氣和[H]，合成ATP。暗反應(yīng)階段完成CO2的固定和還原。呼吸作用是分解有機(jī)物，釋放能量的過(guò)程。光合作用必須在光下才能發(fā)生，而呼吸作用是每時(shí)每刻都在進(jìn)行，一般來(lái)說(shuō)，植物在白天和晚上的呼吸作用強(qiáng)度基本一致，呼吸作用的強(qiáng)弱主要受溫度的影響。復(fù)習(xí)時(shí)抓住物質(zhì)和能量的變化規(guī)律。注意聯(lián)系實(shí)際，特別是分析植物的光合作用和呼吸作用的關(guān)系，分析生產(chǎn)中的實(shí)際問(wèn)題。明確影響光合作用和呼吸作用的因素，充分利用光合作用，呼吸作用的反應(yīng)式，從原料、產(chǎn)物和條件(如：光照、溫度、CO2、O2等)等方面進(jìn)行分析。 分清光能在葉綠體中的轉(zhuǎn)換過(guò)程，包括三個(gè)步驟，光能轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能（需要色素，主要是葉綠素a）；電能轉(zhuǎn)化為活躍的化學(xué)能（合成ATP、NADPH的過(guò)程），活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的化學(xué)能（合成有機(jī)物的過(guò)程）。前兩步發(fā)生在光反應(yīng)的過(guò)程，第三步發(fā)生在暗反應(yīng)過(guò)程。 葉綠體中的色素包括葉綠素a（藍(lán)綠色）、葉綠素b（黃綠色）、胡蘿卜素（橙黃色）和葉黃素（黃色），它們?cè)诠夂献饔弥兄饕袃蓚€(gè)方面的作用：①吸收、傳遞光能（大多數(shù)葉綠素a，以及全部的葉綠素b、胡蘿卜素和葉黃素）；②吸收光能，并轉(zhuǎn)換成電能（少數(shù)處于特殊狀態(tài)的葉綠素a）。 【自學(xué)提問(wèn)】1.光照與CO2對(duì)植物細(xì)胞內(nèi)C3 C5〔H〕ATP ADP的影響是怎樣的？ 2.光合作用與呼吸作用中ATP的去路是怎樣的？ 3. 光合作用與呼吸作用中〔H〕的作用是什么？ 3.提高光合作用效率的措施 陽(yáng)光、溫度、水分、礦質(zhì)元素和CO2等都可以影響綠葉單位面積的光合作用效率。C4植物利用CO2效率較高，光合作用效率也高。分析見(jiàn)下表。 因素 對(duì)光合作用的影響 在生產(chǎn)上的應(yīng)用 光照 光照時(shí)間的長(zhǎng)短、光質(zhì)、光照強(qiáng)度的高低都可以影響光合作用速率。①光照時(shí)是：光照時(shí)間越長(zhǎng)，產(chǎn)生的光合產(chǎn)物越多；②光質(zhì)：色素吸收可見(jiàn)太陽(yáng)光中的紅光和藍(lán)紫光最多，吸收綠光最少；③光照強(qiáng)度：在一定光照強(qiáng)度范圍內(nèi)，增加光照強(qiáng)度可提高光合作用速率 ①適當(dāng)提高光照強(qiáng)度；②延長(zhǎng)光合作用時(shí)間—輪作；③增加光合作用面積—合理密植；④溫室用無(wú)色透明的玻璃頂棚 溫度 溫度是通過(guò)影響光合作用中酶的效率來(lái)影響光合作用速率的。一般植物以10℃~35℃為最適溫度，35℃以上時(shí)光合作用速率開(kāi)始下降，40℃~50℃即停止。高溫：一方面破壞葉綠體和細(xì)胞質(zhì)的結(jié)構(gòu)，并使葉綠體酶鈍化；另一方面，在高溫時(shí)，呼吸速率大于光合速率；同時(shí)溫度過(guò)高影響植物葉片氣孔開(kāi)放，影響二氧化碳的供應(yīng)，進(jìn)而影響暗反應(yīng)，從而影響光合速率低溫時(shí)，酶促反應(yīng)下降，限制了光合作用的進(jìn)行。 ①適時(shí)播種；②溫室栽培植物時(shí)，白天適當(dāng)提高溫度，晚上適當(dāng)降低溫度 3．植物“午休”現(xiàn)象的原因之一 CO2濃度 二氧化碳是光合作用的原料之一，環(huán)境中二氧化碳濃度的高低明顯影響光合速率。在一定范圍內(nèi)，植物的光合速率是隨二氧化碳濃度增加而增加，但達(dá)到一定程度時(shí)再增加二氧化碳濃度，光合速率不再增加 ①施用有機(jī)肥；②溫室栽培植物時(shí)，可以適當(dāng)提高室內(nèi)CO2濃度 水分 水既是光合作用的原料，又是體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)；另外，水分還能影響氣孔的開(kāi)閉，間接影響CO2進(jìn)入植物體，所以，水對(duì)光合作用的影響很大 ①預(yù)防干旱；②及時(shí)灌溉 礦質(zhì)元素 礦質(zhì)元素是光合作用的產(chǎn)物——葡萄糖進(jìn)一步合成許多有機(jī)物時(shí)所必需的物質(zhì)，如K與光合作用的產(chǎn)物合成與運(yùn)輸有關(guān)；缺少N，就會(huì)影響蛋白質(zhì)的生物合成；缺少P就會(huì)影響ATP的合成；缺少M(fèi)g就會(huì)影響葉綠素的合成，而這些物質(zhì)又進(jìn)一步影響光合作用 合理施肥 4、影響光合作用的因素：光合作用是在植物有機(jī)體的內(nèi)部和外部的綜合條件的適當(dāng)配合下進(jìn)行的。因此內(nèi)外條件的改變也就一定會(huì)影響到光合作用的進(jìn)程或光合作用強(qiáng)度的改變。影響光合作用強(qiáng)度的因素主要有光照強(qiáng)度、CO2濃度、溫度和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)。 ①光照強(qiáng)度：植物的光合作用強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)是隨著光照強(qiáng)度的增加，同化CO2的速度也相應(yīng)增加，但當(dāng)光照強(qiáng)度達(dá)到一定時(shí)，光合作用的強(qiáng)度不再隨著光照強(qiáng)度的增加而增強(qiáng)。植物在進(jìn)行光合作用的同時(shí)也在進(jìn)行呼吸作用，當(dāng)植物在某一光照強(qiáng)度條件下，進(jìn)行光合作用所吸收的CO2與該溫度條件下植物進(jìn)行呼吸作用所釋放的CO2量達(dá)到平衡時(shí)，這一光照強(qiáng)度就稱(chēng)為光補(bǔ)償點(diǎn)，這時(shí)光合作用強(qiáng)度主要是受光反應(yīng)產(chǎn)物的限制。當(dāng)光照強(qiáng)度增加到一定強(qiáng)度后，植物的光合作用強(qiáng)度不再增加或增加很少時(shí)，這一光照強(qiáng)度就稱(chēng)為植物光合作用的光飽和點(diǎn)，此時(shí)的光合作用強(qiáng)度是受暗反應(yīng)系統(tǒng)中酶的活性和CO2濃度的限制在圖5-1。 圖5-1 光補(bǔ)償點(diǎn)在不同的植物是不一樣的，主要與該植物的呼吸作用強(qiáng)度有關(guān)，與溫度也有關(guān)系。一般陽(yáng)生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)比陰生植物高。光飽和點(diǎn)也是陽(yáng)生植物高于陰生植物。所以在栽培農(nóng)作物時(shí)，陽(yáng)生植物必須種植在陽(yáng)光充足的條件下才能提高光合作用效率，增加產(chǎn)量；而陰生植物應(yīng)當(dāng)種植在陰濕的條件下，才有利于生長(zhǎng)發(fā)育，光照強(qiáng)度大，蒸騰作用旺盛，植物體內(nèi)因失水而不利于其生長(zhǎng)發(fā)育，如人參、三七、胡椒等的栽培，就必須栽培于陰濕的條件下，才能獲得較高的產(chǎn)量。 植物在進(jìn)行光合作用的同時(shí)也在進(jìn)行著呼吸作用，總光合作用是指植物在光照下制造的有機(jī)物的總量（吸收的CO2總量）。凈光合作用是指在光照下制造的有機(jī)物總量（或吸收的CO2總量）中扣除掉在這一段時(shí)間中植物進(jìn)行呼吸作用所消耗的有機(jī)物（或釋放的CO2）后，凈增的有機(jī)物的量。 ②溫度：植物所有的生活過(guò)程都受溫度的影響，因?yàn)樵谝欢ǖ臏囟确秶鷥?nèi)，提高溫度可以提高酶的活性，加快反應(yīng)速度。光合作用也不例外，在一定的溫度范圍內(nèi)，在正常的光照強(qiáng)度下，提高溫度會(huì)促進(jìn)光合作用的進(jìn)行。但提高溫度也會(huì)促進(jìn)呼吸作用。如圖5-2所示。所以植物凈光合作用的最適溫度不一定就是植物體內(nèi)酶的最適溫度。 圖5-2 ③CO2濃度：CO2是植物進(jìn)行光合作用的原料，只有當(dāng)環(huán)境中的CO2達(dá)到一定濃度時(shí)，植物才能進(jìn)行光合作用。植物能夠進(jìn)行光合作用的最低CO2濃度稱(chēng)為CO2補(bǔ)償點(diǎn)，即在此CO2濃度條件下，植物通過(guò)光合作用吸收的CO2與植物呼吸作用釋放的CO2相等。環(huán)境中的CO2低于這一濃度，植物的光合作用就會(huì)低于呼吸作用，消耗大于積累，長(zhǎng)期如此植物就會(huì)死亡。一般來(lái)說(shuō)，在一定的范圍內(nèi)，植物光合作用的強(qiáng)度隨CO2濃度的增加而增加，但達(dá)到一定濃度后，光合作用強(qiáng)度就不再增加或增加很少，這時(shí)的CO2濃度稱(chēng)為CO2的飽和點(diǎn)。如圖5-3所示。 圖5-3 ④必需礦質(zhì)元素的供應(yīng)：綠色植物進(jìn)行光合作用時(shí)，需要多種必需的礦質(zhì)元素。如氮是催化光合作用過(guò)程各種酶以及NADP+和ATP的重要組成成分，磷也是NADP+和ATP的重要組成成分?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，用磷脂酶將離休葉綠體膜結(jié)構(gòu)上的磷脂水解掉后，在原料和條件都具備的情況下，這些葉綠體的光合作用過(guò)程明顯受到阻礙，可見(jiàn)磷在維持葉綠體膜的結(jié)構(gòu)和功能上起著重要的作用。又如綠色植物通過(guò)光合作用合成糖類(lèi)，以及將糖類(lèi)運(yùn)輸?shù)綁K根、塊莖和種子等器官中，都需要鉀。再如鎂是葉綠體的重要組成成分，沒(méi)有鎂就不能合成葉綠素。等等。 ⑤多種因素的共同作用（分析P點(diǎn)Q點(diǎn)限制光合作用的因素） 【自學(xué)提問(wèn)】1.光合作用中怎樣提高光合效率？ 2.在光合作用怎樣提高光能利用率？ 5．C3植物和C4植物 C3植物：是指在光合作用的暗反應(yīng)過(guò)程中，一個(gè)CO2被一個(gè)五碳化合物(1，5-二磷酸核酮糖，簡(jiǎn)稱(chēng)RuBP)固定后形成兩個(gè)三碳化合物(3-碳酸甘油酸)，即 CO2被固定后最先形成的化合物中含有三個(gè)碳原子，所以稱(chēng)為C3植物。C3植物葉片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：葉綠體只存在于葉肉細(xì)胞中，維管束鞘細(xì)胞中沒(méi)有葉綠體，整個(gè)光合作用過(guò)程都是在葉肉細(xì)胞里進(jìn)行，光合產(chǎn)物變只積累在葉肉細(xì)胞中。 C4植物：是指在光合作用的暗反應(yīng)過(guò)程中，一個(gè)C2被—個(gè)含有三個(gè)碳原子的化合物(磷酸烯醇式丙酮酸)固定后首先形成含四個(gè)碳原子的有機(jī)酸（草酰乙酸），所以稱(chēng)為C4植物。C4植物葉片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：圍繞著維管束的是呈“花環(huán)型”的兩圈細(xì)胞，里面一圈是維管束鞘細(xì)胞，細(xì)胞較大，里面的葉綠體不含基粒。外圈的葉肉細(xì)胞相對(duì)小一些，細(xì)胞中含有具有基粒的葉綠體。通過(guò)C4途徑固定CO2的過(guò)程是在葉肉細(xì)胞中進(jìn)行的。C4中的C轉(zhuǎn)移到C3途徑是在維管束鞘細(xì)胞中進(jìn)行的，光合作用的暗反應(yīng)過(guò)程也是在維管束鞘細(xì)胞中進(jìn)行。光合作用的產(chǎn)生也主要積累在維管束鞘細(xì)胞中。C4植物具有兩條固定CO2的途徑，即C3途徑和C4途徑。 C4植物通常分布在熱帶地區(qū)，光合作用效率較C3植物高，對(duì)CO2的利用率也較C3植物高，所以具有C4途徑的農(nóng)作物的產(chǎn)量比具有C3途徑的農(nóng)作物產(chǎn)量要高，如玉米就屬于C4植物。 【自學(xué)提問(wèn)】1.怎樣區(qū)別C3 C4植物？ 2.常見(jiàn)C3 C4植物有哪些？ 6、 原生質(zhì)、原生質(zhì)層、原生質(zhì)體 細(xì)胞都是由原生質(zhì)構(gòu)成舶，原生質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)的生命物質(zhì)。它的主要成分是蛋白質(zhì)、脂類(lèi)和核酸。在代謝過(guò)程中，原生質(zhì)不斷地自我更新。構(gòu)成細(xì)胞的原生質(zhì)又分化為細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核等部分。動(dòng)植物細(xì)胞都有原生質(zhì)，但細(xì)胞壁不是由原生質(zhì)構(gòu)成的， 原生質(zhì)層是由細(xì)胞膜、液泡膜和兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)構(gòu)成的，它是植物細(xì)胞特有的一種結(jié)構(gòu)，具有選擇透過(guò)性。細(xì)胞核及液泡里面的細(xì)胞液都是原生質(zhì)的組成部分，但不是原生質(zhì)層的組成部分。細(xì)胞死亡后，原生質(zhì)和原生質(zhì)層都不復(fù)存在。 原生質(zhì)體是指去除了植物細(xì)胞壁以后所剩下的植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)。 植物吸水原理的應(yīng)用：①按是否具有半透膜的性質(zhì)和濃度差，確定滲透作用能否發(fā)生并判斷水分子的運(yùn)動(dòng)方向；②利用滲透作用的原理腌制食品，使微生物不能生長(zhǎng)，食品得以較長(zhǎng)時(shí)間保存，形成糖漬、鹽漬食品；③水分在植物體內(nèi)運(yùn)輸?shù)膭?dòng)力有蒸騰作用和根壓，吐水和傷流說(shuō)明了這點(diǎn)。植物的需水規(guī)律是合理灌溉的生理基礎(chǔ)。 蒸騰作用是植物散失水分的主要方式。蒸騰作用是指植物葉肉細(xì)胞中的水分以水蒸氣的形式通過(guò)葉的氣孔散失到大氣中的過(guò)程。氣孔不僅是水蒸氣擴(kuò)散出去的門(mén)戶(hù)，也是葉片內(nèi)部與外界進(jìn)行氣體交換的門(mén)戶(hù)。氣孔關(guān)閉不僅降低了植物的蒸騰作用，同時(shí)也阻礙了大氣中的CO2進(jìn)入植物細(xì)胞，從而影響到植物的光合作用。 蒸騰作用的生理意義主要有3個(gè)方面：一是植物吸收水分和運(yùn)輸水分的主要?jiǎng)恿Γ欢龠M(jìn)植物運(yùn)輸溶解在水中的礦質(zhì)元素，這里強(qiáng)調(diào)的是溶解在水中并隨水分在導(dǎo)管中的運(yùn)輸，如果是礦質(zhì)元素從一種細(xì)胞運(yùn)輸?shù)搅硪粋€(gè)細(xì)胞的運(yùn)輸，則是由呼吸作用提供能量的；三能夠降低葉片的溫度。 移栽的植物必須去掉一部分枝葉才容易成活，其原因是：移栽時(shí)，植物的根系受到損傷，吸收水分的能力大大降低。這時(shí)如果不降低蒸騰作用，植物因失水過(guò)多而死亡。所以必須去掉一部分枝葉，以降低蒸騰作用，減少植物體內(nèi)水分的散失。 7、 礦質(zhì)元素的吸收、運(yùn)輸和利用 ①根據(jù)植物吸收礦質(zhì)元素的過(guò)程與呼吸作用的關(guān)系，推斷溫度、O2、載體種類(lèi)及數(shù)量對(duì)礦質(zhì)元素吸收的影響。 ② 根據(jù)載體的種類(lèi)和數(shù)量，分析植物吸收礦質(zhì)元素的選擇性和對(duì)土壤、培養(yǎng)液pH的影響。 ③利用溶液培養(yǎng)法確定必需的礦質(zhì)元素，根據(jù)礦質(zhì)元素吸收形式和運(yùn)輸，確定植物吸水和吸收礦質(zhì)元素關(guān)系。 ④ 根據(jù)礦質(zhì)元素在植物體內(nèi)的存在狀態(tài)判斷缺素癥狀首先表現(xiàn)部位。根據(jù)作物的需肥規(guī)律進(jìn)行合理施肥。 礦質(zhì)元素離子是通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸進(jìn)入細(xì)胞，礦質(zhì)元素的吸收與根細(xì)胞的呼吸作用、細(xì)胞膜上的載體有關(guān)。載體的不同決定了植物對(duì)礦質(zhì)元素的選擇吸收。根對(duì)礦質(zhì)元素離子的吸收和對(duì)水分的吸收是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的過(guò)程。礦質(zhì)元素進(jìn)入植物體后隨水分運(yùn)輸?shù)街参矬w各個(gè)組織、器官后，在植物體內(nèi)有兩種利用情況：重復(fù)利用（如N、P、K、Mg等離子）和不重復(fù)利用（如Ca、Fe等離子）。如果某植物體內(nèi)缺乏了前者，衰老部位的礦質(zhì)元素可以轉(zhuǎn)移到幼嫩部位；而使衰老部位的組織細(xì)胞中缺乏這種礦質(zhì)元素而首先受到傷害，如果植物體內(nèi)（或土壤中）缺乏不能被再度利用的礦質(zhì)元素，植物原有組織中的這些元素不能轉(zhuǎn)移，所以首先受傷害的是幼嫩部位。 植物對(duì)礦質(zhì)元素離子的吸收具有選擇性是與根細(xì)胞膜上載體的數(shù)量多少有關(guān)，與土壤溶液中離子的濃度不成比例。植物細(xì)胞吸收礦質(zhì)元素離子的速度與溶液中離子的濃度和呼吸作用強(qiáng)度之間的關(guān)系用圖所示的曲線表示，對(duì)此的解釋都是載體飽和了。 5、 動(dòng)物代謝 （一）、 三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的代謝 食物中三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 淀粉、脂肪、蛋白質(zhì) 消化、吸收、運(yùn)輸 細(xì)胞 氨基酸 合成 各種組織蛋白、酶、激素等 氨基轉(zhuǎn)換 形成新的氨基酸 含氮部分：—NH2 尿素 轉(zhuǎn)變 含氮部分 氧化分解 CO2+H2O+能量 合成 糖類(lèi)、脂肪 脂肪 儲(chǔ)存在皮下結(jié)締組織、腸系膜等處 分解 甘油、脂肪酸 氧化分解 CO2+H2O+能量 轉(zhuǎn)變 糖元等 C6H12O6 氧化分解 CO2+H2O+能量 合成 分解 肝糖元 合成 肌糖元 轉(zhuǎn)變 必需氨基酸、脂肪 1、 三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的代謝過(guò)程 2.糖代謝 （1）食物中的淀粉被消化成葡萄糖必須要在兩種酶的催化下才能完成，淀粉酶將淀粉分解成麥芽糖，淀粉酶有三種，唾液淀粉酶、胰淀粉酶和腸淀粉酶，淀粉消化的場(chǎng)所在口腔和小腸，但主要在小腸內(nèi)被徹底消化；麥芽糖被消化成葡萄糖需麥芽糖酶催化，麥芽糖酶有兩種，胰麥芽糖酶和腸麥芽糖酶，消化麥芽糖的場(chǎng)所是小腸。 (2)與血糖有關(guān)的激素：胰島素、胰高血糖素、腎上腺素。胰島素是由內(nèi)分泌腺胰島B細(xì)胞分泌的，其生理功能是促進(jìn)血糖分解，促進(jìn)血糖合成糖元，總體效應(yīng)是降低血糖濃度，與胰島素功能相持抗的是胰高血糖素，是由胰島A細(xì)胞分泌的，其作用與胰島素相反，是升高血糖濃度。在人的血液中，血糖濃度穩(wěn)定在80——120mg/dL之間，是依靠胰島素和胰高血糖素的共同調(diào)節(jié)下實(shí)現(xiàn)的。單就胰島素與血糖濃度的關(guān)系而言，血糖濃度升高，胰島素含量也升高，血糖濃度下降，胰島素濃度也下降。人在饑餓的狀態(tài)下，由于吸收不到葡萄糖，血糖濃度由于消耗而開(kāi)始下降，此時(shí)胰島素的濃度也相應(yīng)下降。 (3)一次性糖吃得太多，就會(huì)出現(xiàn)糖的過(guò)剩，糖就開(kāi)始轉(zhuǎn)化成脂肪，糖轉(zhuǎn)化成脂肪的過(guò)程主要是在肝臟內(nèi)完成的。肝臟是人體的代謝中心。 (4)消化道中的葡萄糖轉(zhuǎn)變成血糖是一個(gè)吸收過(guò)程，小腸絨毛上皮細(xì)胞吸收葡萄糖的方式是主動(dòng)運(yùn)輸，此過(guò)程要消耗呼吸作用產(chǎn)生的ATP。紅細(xì)胞吸收葡萄糖是一個(gè)協(xié)助擴(kuò)散的過(guò)程，不需要消耗ATP。 (5)血糖到達(dá)各個(gè)組織細(xì)胞是通過(guò)循環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)輸作用，各組織細(xì)胞產(chǎn)生的代謝廢物也要通過(guò)循環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)輸作用才能到達(dá)相應(yīng)的排泄器官將其排出體外。 (6)尿液含葡萄糖的直接原因是由于血糖濃度過(guò)高，血液流經(jīng)腎小球時(shí)，經(jīng)腎小球的濾過(guò)作用形成的原尿中也有較高濃度的葡萄糖，原尿的葡萄糖濃度與血糖濃度是基本相等的，當(dāng)原尿中的葡萄糖濃度超過(guò)了腎小管的重吸收作用的最大極限后，在尿液中就會(huì)出現(xiàn)葡萄糖，因尿液中有葡萄糖，這種病就稱(chēng)為糖尿病。但發(fā)病的部位不在腎臟，而是在胰島，是胰島不分泌胰島素或分泌得很少，導(dǎo)致血糖濃度升高所致。 【自學(xué)提問(wèn)】1.血糖的來(lái)源與去路有那些？ 2.糖尿病的形成原因以及“三多一少”出現(xiàn)的具體原因是什么？ 3、三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝關(guān)系 蛋白質(zhì) 氨基酸 脂肪 糖類(lèi) ① 注：實(shí)線表示可以直接轉(zhuǎn)化 ①表示轉(zhuǎn)氨基作用，②表示脫氨基作用 虛線①表示只能轉(zhuǎn)化成非必需氨基酸 ② ② ①可以轉(zhuǎn)化： 特別提醒：糖類(lèi)不能轉(zhuǎn)化成必需氨基酸，只能通過(guò)氨基轉(zhuǎn)換作用形成非必需氨基酸。人體為什么要每天都攝入一定量的蛋白質(zhì)？ ②糖類(lèi)、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化是有條件的 糖類(lèi)供應(yīng)充足時(shí)，糖類(lèi)才有可能大量轉(zhuǎn)化成脂質(zhì)。不僅如此，各種代謝物之間的轉(zhuǎn)化程度也是有明顯差異的：糖類(lèi)可以大量轉(zhuǎn)化成脂肪，而脂肪卻不能大量轉(zhuǎn)化成糖類(lèi)。 ③相互制約 人和動(dòng)物體所需要的能量主要是由糖類(lèi)氧化分解供給，只有當(dāng)糖類(lèi)代謝發(fā)生障礙，引起供能不足時(shí)，才由脂肪和蛋白質(zhì)氧化分解供給能量。當(dāng)糖類(lèi)和脂肪的攝入量都不足時(shí)，體內(nèi)蛋白質(zhì)的分解會(huì)增加。當(dāng)大量攝人糖類(lèi)和脂肪時(shí)，體內(nèi)蛋白質(zhì)的分解就會(huì)減少。 4、三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的比較 ① 相同點(diǎn) 主要來(lái)源相同。動(dòng)物體內(nèi)的三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)均主要來(lái)自食物的消化與吸收； 主要代謝途徑相同。三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在體內(nèi)均可合成、分解與轉(zhuǎn)變； 都能作為能源物質(zhì)氧化分解，釋放能量，最終產(chǎn)物均有C02和H20。 ②不同點(diǎn) 糖類(lèi)和脂肪可在體內(nèi)儲(chǔ)存，而蛋白質(zhì)則不能在體內(nèi)儲(chǔ)存； 糖類(lèi)、脂肪的代謝終產(chǎn)物只有C02和H20，而蛋白質(zhì)的代謝終產(chǎn)物除CO2和H2O外，還有尿素等含氮廢物； 糖類(lèi)是主要能源物質(zhì)，脂肪是體內(nèi)儲(chǔ)備能源物質(zhì)，蛋白質(zhì)只在糖、脂肪嚴(yán)重供能不足時(shí)，作為一種能源物質(zhì)供能。 5、三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝與人體健康 在正常生理情況下，三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝是相對(duì)穩(wěn)定的，這是機(jī)體生命活動(dòng)調(diào)節(jié)的結(jié)果。但有時(shí)因種種原因，生命活動(dòng)調(diào)節(jié)失調(diào)，會(huì)導(dǎo)致代謝失調(diào)癥的發(fā)生。代謝失調(diào)癥主要有三種形式：脂肪肝、糖尿病、肥胖。 （二）．有氧呼吸 1.有氧呼吸過(guò)程三階段的比較 階段 比較項(xiàng)目 第一階段 第二階段 第三階段 場(chǎng)所 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) 線粒體 線粒體 反應(yīng)物 C6H12O6(葡萄糖) C3H6O3 (丙酮酸)+ H2O [H]+ O2 生成物 C3H6O3+[H] CO2+ [H] H2O 形成ATP數(shù)量 少量(2個(gè)) 少量(2個(gè)) 大量(34個(gè)) 與氧的關(guān)系 無(wú)關(guān) 無(wú)關(guān) 必需氧 從物質(zhì)變化的角度看，有氧呼吸是有機(jī)物脫下的氫與氧結(jié)合生成水，同時(shí)又脫羧分解產(chǎn)生CO2等無(wú)機(jī)物的過(guò)程；從能量變化的角度看，有氧呼吸是在有機(jī)物的逐步分解中，使儲(chǔ)存在有機(jī)物中的能量逐步釋放，且一部分轉(zhuǎn)移到ATP中，大部分以熱能形式散失。而有機(jī)物在體外燃燒，能量是一下子釋放出來(lái)，全部以熱能形式散失。 2. 影響呼吸作用的因素： ①溫度：溫度能影響呼吸作用，主要是影響呼吸酶的活性。一般而言，在一定的溫度范圍內(nèi)，呼吸強(qiáng)度隨著溫度的升高而增強(qiáng)。如圖5-6曲線所示。 圖5-6 根據(jù)溫度對(duì)呼吸強(qiáng)度的影響原理，在生產(chǎn)實(shí)踐上貯藏蔬菜和水果時(shí)應(yīng)該降低溫度，以減少呼吸消耗。溫度降低的幅度以不破壞植物組織為標(biāo)準(zhǔn)，否則細(xì)胞受損，對(duì)病原微生物的抵抗力大減，也易腐爛損壞。 ②氧氣：氧氣是植物正常呼吸的重要因子，氧氣不足直接影響呼吸速度，也影響到呼吸的性質(zhì)。綠色植物在完全缺氧條件下就進(jìn)行無(wú)氧呼吸，大多數(shù)陸生植物根尖細(xì)胞的無(wú)氧呼吸產(chǎn)物是酒精和CO2。酒精對(duì)細(xì)胞有毒害作用，所以大多數(shù)陸生植物不能長(zhǎng)期忍受無(wú)氧呼吸。在低氧條件下通常無(wú)氧呼吸與有氧呼吸都能發(fā)生，氧氣的存在對(duì)無(wú)氧呼吸起抑制作用。有氧呼吸強(qiáng)度隨氧濃度的增加而增強(qiáng)。關(guān)于無(wú)氧呼吸和有氧呼吸與氧濃度之間的關(guān)系用圖5-7的曲線來(lái)表示。微生物的無(wú)氧呼吸稱(chēng)為發(fā)酵，氧氣對(duì)發(fā)酵有抑制作用。圖5-7的曲線也適用于對(duì)微生物的無(wú)氧呼吸和有氧呼吸的描述。根據(jù)氧對(duì)呼吸作用影響的原理，在貯存蔬菜、水果時(shí)就降低氧的濃度，一般降到無(wú)氧呼吸的消失點(diǎn)，如降得太低，植物組織就進(jìn)行無(wú)氧呼吸，無(wú)氧呼吸的產(chǎn)物(如酒精)往往對(duì)細(xì)胞有一定的毒害作用，而影響蔬菜、水果的貯藏保鮮。 圖5-7 ③CO2：增加 CO2的濃度對(duì)呼吸作用有明顯的抑制效應(yīng)。這可以從化學(xué)平衡的角度得到解釋。據(jù)此原理，在蔬菜和水果的保鮮中，增加CO2的濃度也具有良好的保鮮效果。在生產(chǎn)實(shí)踐中根據(jù)需要常采取一定措施促進(jìn)或抑制細(xì)胞呼吸。例如： ①作物栽培中，采取中耕松土、防止土壤板結(jié)等措施，是為了保證根的正常細(xì)胞呼吸，促進(jìn)根對(duì)礦質(zhì)元素的吸收。 ②糧油種子的貯藏，必須降低含水量，使種子呈風(fēng)干狀態(tài)，使細(xì)胞呼吸速率降至最低，以減少有機(jī)物消耗。如果種含水量過(guò)高，呼吸較強(qiáng)，使貯藏的種子堆中溫度上升，反過(guò)來(lái)又進(jìn)一步促進(jìn)種子的呼吸，使種子品質(zhì)變壞。 ③在果實(shí)和蔬菜的保鮮中，常通過(guò)控制細(xì)胞呼吸以降低它們的代謝強(qiáng)度，達(dá)到保鮮的目的。例如，某些果實(shí)和蔬可放在低溫下或降低空氣中的氧含量及增加二氧化碳的濃度，減弱細(xì)胞呼吸，使整個(gè)器官代謝水平降低，延緩老化。 ④在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，為了使有機(jī)物向著人們需要的器官積累，常把下部變黃的、已無(wú)光合能力、仍然消耗養(yǎng)分的枝葉去掉，使光合作用的產(chǎn)物更多地轉(zhuǎn)運(yùn)到有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的器官中去。 ⑤人在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)因無(wú)氧呼吸積累過(guò)多的乳酸而感到肌肉酸痛；從平原地區(qū)初汝高原生活的人也因缺氧而影響正常的細(xì)胞呼吸而感到諸多不適。 長(zhǎng)期的無(wú)氧呼吸對(duì)陸生植物有影響： ①無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的酒精，使細(xì)胞的蛋白質(zhì)變性，而對(duì)細(xì)胞有毒害作用。 ②無(wú)氧呼吸過(guò)程釋放的能量少，不能滿足植物生命活動(dòng)的需要。 6、 微生物代謝 （一）、教材中涉及的微生物相關(guān)內(nèi)容一覽表 類(lèi)別 微生物名稱(chēng) 可直接聯(lián)系得相關(guān)知識(shí) 細(xì)菌 (原核生物) 根瘤菌 共生固氮菌、根瘤菌、固氮、根瘤、異養(yǎng)需氧 圓褐固氮菌 自生固氮菌、固氮，分泌生長(zhǎng)素，異養(yǎng)需氧 金黃色葡萄球菌 選擇培養(yǎng)基、高濃度食鹽環(huán)境下仍然可以生長(zhǎng) 大腸桿菌 鑒別培養(yǎng)基，在培養(yǎng)基中加入伊紅和美藍(lán)，若有大腸桿菌，其代謝產(chǎn)物（有機(jī)酸）就與伊紅和美藍(lán)結(jié)合，菌落呈深紫色，并帶有金屬光澤；異養(yǎng)厭氧；其質(zhì)?？勺龌蚬こ踢\(yùn)載體；酶合成調(diào)節(jié)（在沒(méi)有葡萄糖而有乳糖的條件下，產(chǎn)生分解乳糖的酶，稱(chēng)誘導(dǎo)酶） 谷氨酸棒狀桿菌 酶活性的調(diào)節(jié)（細(xì)胞內(nèi)谷氨酸增加，能可逆性地抑制谷氨酸脫氫酶的活性）；發(fā)酵工程中谷氨酸的生產(chǎn)；異養(yǎng)需氧。 黃色短桿菌 代謝的人工調(diào)節(jié)（細(xì)胞內(nèi)蘇氨酸與賴(lài)氨酸共同增多會(huì)抑制天冬氨酸激酶的活性、阻斷法）；發(fā)酵工程中谷氨酸的生產(chǎn)；異養(yǎng)需氧。 釀農(nóng)鏈球菌 自身免疫病（風(fēng)濕性心臟?。?，菌體表面一種抗原決定簇與心臟瓣膜的一種物質(zhì)表面結(jié)構(gòu)相似；異養(yǎng)厭氧 硝化細(xì)菌 氮循環(huán)、硝化作用；自養(yǎng) 需氧 反硝化細(xì)菌 氮循環(huán)，在土壤氧氣不足的情況下，將硝酸或硝酸鹽轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽、進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)镹2；異養(yǎng)厭氧 乳酸菌 將葡萄糖氧化為乳酸；異養(yǎng)厭氧 肺炎雙球菌 證明轉(zhuǎn)化因子的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)；異養(yǎng)厭氧 結(jié)核桿菌、麻風(fēng)桿菌 胞內(nèi)寄生菌；需要通過(guò)細(xì)胞免疫才能消滅 真菌 （真核生物） 酵母菌 生殖方式：孢子生殖或出芽生殖；呼吸方式：有氧呼吸和無(wú)氧呼吸；其質(zhì)粒可做基因工程運(yùn)載體；選擇培養(yǎng)基（培養(yǎng)酵母菌的培養(yǎng)基中加青霉素可抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)） 病毒類(lèi) 噬菌體 侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)；病毒的增殖； 無(wú)細(xì)胞結(jié)構(gòu)，遺傳物質(zhì)(核酸) 只有DNA或RNA，專(zhuān)性寄生。 流感病毒 衣殼粒外有囊膜和刺突 天花病毒 特異性免疫 人類(lèi)免疫缺陷病毒 艾滋病的病原體 （二）微生物的營(yíng)養(yǎng)物 微生物的營(yíng)養(yǎng)物可為它們正常生命活動(dòng)提供結(jié)構(gòu)物質(zhì)、能量、代謝調(diào)節(jié)物質(zhì)和良好的生理環(huán)境。包括碳源、氮源、能源、生長(zhǎng)因子、無(wú)機(jī)元素、水分，還常包括光能這種非物質(zhì)形式的能源在內(nèi)。 1營(yíng)養(yǎng)物的營(yíng)養(yǎng)要素 表6—2 營(yíng)養(yǎng)要素 來(lái) 源 最適來(lái)源 功 能 碳 源 自養(yǎng)型微生物 無(wú)機(jī)碳源(CO2、NaHCO3、CaCO3等含碳無(wú)機(jī)物) 異養(yǎng)型微生物 有機(jī)碳源：即含碳有機(jī)物糖、脂、蛋白質(zhì)、有機(jī)酸等和天然含碳物質(zhì)(石油) 糖類(lèi)(尤其是單糖)，其次是醇類(lèi)、有機(jī)酸、脂類(lèi) (1)用于構(gòu)成微生物的細(xì)胞物質(zhì)和一些代謝產(chǎn)物(2)既是碳源能源又是一種雙功能的營(yíng)養(yǎng)物 氮 源 氨基酸自養(yǎng)型(將非氨基酸類(lèi)的簡(jiǎn)單氮源合成所需的一切氨基酸，如所有的綠色植物和很多的微生物) 無(wú)機(jī)氮：NH3、銨鹽、硝酸鹽、N2 銨鹽、硝酸鹽 將無(wú)機(jī)氮合成菌體蛋白或含氮的代謝產(chǎn)物(如氨基酸等) 氨基酸異養(yǎng)型(從外界吸收現(xiàn)成的氨基酸，包括所有的動(dòng)物和大量異養(yǎng)型微生物) 有機(jī)氮：復(fù)雜蛋白質(zhì)(如牛肉膏、蛋白陳)、核酸、尿素、一般氨基酸 復(fù)雜蛋白質(zhì)、核酸 合成微生物的蛋白質(zhì)、核酸及含氮的代謝產(chǎn)物(如氨基酸等) 生長(zhǎng)因子 生長(zhǎng)因子自養(yǎng)型(不需要外界提供生長(zhǎng)因子) 自行合成所需的生長(zhǎng)因子 生長(zhǎng)因子異養(yǎng)型(需要外界提供某種生長(zhǎng)因子) 維生素、氨基酸、堿基 ①酶和核酸的組成成分 ②參與代謝過(guò)程中的酶促反應(yīng) 生長(zhǎng)因子過(guò)量合成微生物 能夠合成大量維生素 作為維生素的生產(chǎn)菌(如阿舒假囊酵母生產(chǎn)維生素B12) 2能源：為微生物生命活動(dòng)提供最初能量來(lái)源的營(yíng)養(yǎng)物或輻射能。代謝類(lèi)型不同的微生物能源來(lái)源不同。 3無(wú)機(jī)鹽：為微生物提供除碳、氮源以外的各種重要元素。 （三）．培養(yǎng)基配制原則 (1)目的要明確；(2)營(yíng)養(yǎng)要協(xié)調(diào)：注意各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度和比例。如：營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度過(guò)高，微生物細(xì)胞內(nèi)的水分通過(guò)細(xì)胞膜不斷向外滲透，細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離，影響微生物的正常生命活動(dòng)，抑制微生物的生長(zhǎng)；(3)pH要適宜；(4）經(jīng)濟(jì)節(jié)約。 （四）、微生物的代謝及其調(diào)節(jié) 微生物代謝是指微生物細(xì)胞內(nèi)所發(fā)生的全部化學(xué)反應(yīng)。 1．微生物的代謝產(chǎn)物 微生物的代謝產(chǎn)物分為初級(jí)產(chǎn)物和次級(jí)產(chǎn)物兩大類(lèi)。不同種類(lèi)的微生物，初級(jí)代謝產(chǎn)物的種類(lèi)基本相同，主要是指氨基酸、核苷酸、多糖、脂類(lèi)、維生素等。不同種類(lèi)的微生物次級(jí)代謝產(chǎn)物有很大的不同，如抗生素、毒素、激素、色素等。 2．微生物代謝的調(diào)節(jié) 微生物代謝的調(diào)節(jié)機(jī)制主要有兩種：酶合成調(diào)節(jié)機(jī)制和酶活性調(diào)節(jié)。酶合成調(diào)節(jié)機(jī)制是在基因水平上調(diào)節(jié)酶合成(即產(chǎn)酶量)而實(shí)現(xiàn)代謝調(diào)節(jié)的方式，屬一類(lèi)較間接而緩慢的調(diào)節(jié)方式。優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)阻止酶的過(guò)量合成來(lái)調(diào)節(jié)代謝，有利于節(jié)約生物合成的原料和能量。酶活性調(diào)節(jié)包括酶活性的激活和抑制兩個(gè)方面。酶活性的抑制主要是反饋抑制，它主要表現(xiàn)在某代謝途徑的末端產(chǎn)物(即終產(chǎn)物）過(guò)量時(shí)，這個(gè)產(chǎn)物可反過(guò)來(lái)會(huì)直接抑制該途徑中第一個(gè)酶的活性，促使整個(gè)反應(yīng)過(guò)程減慢或停止，從而避免了末端產(chǎn)物的過(guò)多累積。反饋抑制具有作用直接、高效快速以及當(dāng)末端產(chǎn)物濃度降低時(shí)又可重新解除等優(yōu)點(diǎn)。如谷氨酸棒狀桿菌合成谷氨酸過(guò)程中的調(diào)節(jié)機(jī)制。 3．微生物代謝的人工控制 人工控制微生物代謝的措施包括改變微生物遺傳特性、控制生產(chǎn)過(guò)程中的各種條件(即發(fā)酵條件)等。其中應(yīng)用營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株以解除正常的反饋調(diào)節(jié)和通過(guò)控制細(xì)胞膜的滲透性來(lái)解除反饋抑制在發(fā)酵工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。前者如黃色短桿菌冬氨酸合成賴(lài)氨酸、蘇氨酸和甲硫氨酸。在黃色短桿菌的代謝過(guò)程中，當(dāng)賴(lài)氨酸和蘇氨酸都積累過(guò)量時(shí)，就會(huì)抑制天冬氨酸激酶的活性，使細(xì)胞內(nèi)難以積累賴(lài)氨酸，而賴(lài)氨酸單獨(dú)過(guò)量時(shí)不會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象。通過(guò)誘變育種方法培育出了不能合成高絲氨酸脫氫酶的營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株，從而達(dá)到了讓黃色短菌大量積累賴(lài)氨酸的目的。控制細(xì)胞膜的滲透性也能達(dá)到控制微生物代謝的目的。如在谷氨酸的生產(chǎn)過(guò)程中，可以采取一定的手段改變細(xì)胞膜的透性，使谷氨酸能迅速排放到細(xì)胞外面，從而解除谷氨酸對(duì)谷氨酸脫氫酶的控制作用，提高谷氨酸產(chǎn)量。 4、微生物的營(yíng)養(yǎng)、代謝和生長(zhǎng)的理解 ① 微生物與發(fā)酵工程考查的內(nèi)容也較多，且比較零碎，難以全面地形成系統(tǒng)知識(shí)，復(fù)習(xí)時(shí)可以從微生物的結(jié)構(gòu)、繁殖、微生物的營(yíng)養(yǎng)、培養(yǎng)基配制的原則到微生物的群體生長(zhǎng)規(guī)律以及影響微生物生長(zhǎng)的條件等次序來(lái)理解，這些是發(fā)酵工程、酶工程技術(shù)知識(shí)的基礎(chǔ)，其中有些可以通過(guò)鞏固舊知識(shí)并運(yùn)用舊知識(shí)，理解新問(wèn)題。如先復(fù)習(xí)原核細(xì)胞的特點(diǎn)，再認(rèn)識(shí)細(xì)菌的結(jié)構(gòu)；對(duì)于核區(qū)中大型環(huán)狀DNA及質(zhì)粒DNA則相當(dāng)于真核細(xì)胞中的核DNA及質(zhì)DNA，作為核區(qū)的大型環(huán)狀DNA，它控制著細(xì)菌的主要遺傳性狀。質(zhì)粒DNA則控制著細(xì)菌營(yíng)養(yǎng)產(chǎn)物，尤其是次級(jí)產(chǎn)物的合成。對(duì)于微生物的增長(zhǎng)曲線，結(jié)合已學(xué)過(guò)的種群增長(zhǎng)曲線中“J”型增長(zhǎng)和“S”型增長(zhǎng)曲線，對(duì)照已學(xué)過(guò)的種群增長(zhǎng)接近“K”值的原因，分析影響微生物生長(zhǎng)的因素，在生產(chǎn)中如何控制發(fā)酵條件并利用連續(xù)培養(yǎng)基進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)，以提高產(chǎn)品。 ② 酵母菌是兼性厭氧微生物，在缺氧時(shí)，進(jìn)行無(wú)氧呼吸，隨氧氣含量的增加，無(wú)氧呼吸減弱以至受抑制，只進(jìn)行有氧呼吸，根據(jù)這一特點(diǎn)可應(yīng)用于釀酒發(fā)酵過(guò)程。 ③ 乳酸菌是專(zhuān)性厭氧微生物，其無(wú)氧呼吸的產(chǎn)物是乳酸，可抑制其他微生物的生長(zhǎng)，在應(yīng)用中要保持密封以提供無(wú)氧的環(huán)境。 5、發(fā)酵工程的分析理解與應(yīng)用 理解發(fā)酵工程并能應(yīng)用解決實(shí)際問(wèn)題。發(fā)酵工程就是通過(guò)研究改造發(fā)酵所用的菌種以及應(yīng)用技術(shù)手段控制發(fā)酵過(guò)程來(lái)工業(yè)化地生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)品，因?yàn)樗耘囵B(yǎng)微生物使其進(jìn)行發(fā)酵為主，又叫微生物發(fā)酵工程。用發(fā)酵工程菌來(lái)生產(chǎn)蛋白質(zhì)，繁殖速度快。生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白質(zhì)的原料十分豐富，如農(nóng)作物的秸稈、農(nóng)副產(chǎn)品加工業(yè)的大量廢水、廢渣等均可，單細(xì)胞蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)豐富，含大量的氨基酸、維生素、礦物質(zhì)等養(yǎng)分，既可作飼料又可作食品。目前氨基酸、維生素、工業(yè)用酶、味精、醫(yī)用抗生素、農(nóng)用抗生素等大多是發(fā)酵工程的產(chǎn)品。 七、[易混概念辨析] 1．原生質(zhì)和原生質(zhì)層：原生質(zhì)包括細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核，而原生質(zhì)層包括細(xì)胞膜、液泡膜 和兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)。原生質(zhì)層具有選擇透過(guò)性，是發(fā)生滲透吸水和滲透失水的條件之一。 2．芽體與芽孢：芽體是出芽生殖中，由母體生出的小突起，芽體與母體形態(tài)結(jié)構(gòu)相似，但相對(duì)較小。芽孢不是繁殖形成的個(gè)體，而是芽孢細(xì)菌度過(guò)不良環(huán)境的休眠體。 3．生長(zhǎng)激素與生長(zhǎng)因子：生長(zhǎng)激素與生長(zhǎng)因子都與生物的生長(zhǎng)有關(guān)，是某些生物生長(zhǎng)不可缺少的微量有機(jī)物。生長(zhǎng)激素是動(dòng)物的腦垂體分泌的一種植物激素，其化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。生長(zhǎng)因子是一些微生物在其生長(zhǎng)過(guò)程中必需的、而自身又不能合成的、需要從外界補(bǔ)充的化合物，包括維生素、某些氨基酸、嘌呤、嘧啶等。 4．消化與氧化分解：消化實(shí)在消化道內(nèi)完成的，將人體不能直接吸收的大分子物質(zhì)在每得催化下水解成為可以吸收的小分子物質(zhì)的過(guò)程；氧化分解時(shí)在細(xì)胞內(nèi)將有機(jī)物脫氫氧化或者加氧分解產(chǎn)生能量的過(guò)程。 5．莢膜與囊膜：莢膜是許多細(xì)菌細(xì)胞壁外圍繞著的一層較厚的粘性、凍膠樣的物質(zhì)，由多糖構(gòu)成，其作用是保護(hù)細(xì)菌不被感染的動(dòng)物的正常抵抗機(jī)制所殺死，因而與細(xì)菌的對(duì)宿主的毒力有關(guān)。莢膜不是細(xì)菌生存所必需的結(jié)構(gòu)。囊膜是某些病毒（如流感病毒、ＳＡＲＳ病毒、人類(lèi)免疫缺陷病毒等在核衣殼　外包繞著的一層汗脂蛋白的外膜。囊膜中韓雙層脂質(zhì)、多糖和蛋白質(zhì)，其中蛋白質(zhì)具有病毒特異性。有些囊膜病毒對(duì)脂溶劑和其他有機(jī)溶劑敏感，去囊膜后便喪失了感染性。 6．光合作用強(qiáng)度、光能利用率和光合作用效率：光合作用強(qiáng)度是單位時(shí)間內(nèi)單位面積上制造的有機(jī)物的量。光能利用率是單位面積土地上葉片制造的有機(jī)物與照射到該地面上的光能總量比。光在一定條件下，提高光合作用強(qiáng)度可以提高光合作用效率，提高光合作用效率可以提高光能利用率，反之則不一定。 7．自生固氮微生物和自養(yǎng)微生物：自生固氮微生物是對(duì)固氮作用而言的，指土壤中能夠獨(dú)立固氮的微生物。自養(yǎng)微生物是就同化作用的方式而言的，指能從外界環(huán)境攝取無(wú)機(jī)物，轉(zhuǎn)化成復(fù)雜的有機(jī)物，并儲(chǔ)存能量的過(guò)程。圓褐固氮菌是自生固氮菌、是異養(yǎng)微生物。 8.單細(xì)胞蛋白和單克隆抗體：?jiǎn)渭?xì)胞蛋白又叫微生物蛋白、菌體蛋白，實(shí)質(zhì)是微生物菌體，屬于發(fā)酵工程產(chǎn)品，可作飼料。單克隆抗體是指用單個(gè)Ｂ淋巴細(xì)胞進(jìn)行無(wú)性生殖形成的細(xì)胞群所產(chǎn)生的化學(xué)性質(zhì)單一、特異性強(qiáng)的抗體，目前人們正立志于研究將抗癌藥物連接在單克隆抗體上制成“生物導(dǎo)彈”治療癌癥。 八、[易產(chǎn)生誤解的知識(shí)] 本專(zhuān)題中，有些內(nèi)容容易產(chǎn)生誤解 誤解1：植物在新陳代謝類(lèi)型上都是自養(yǎng)型 由于一般的植物都能進(jìn)行光合作用，因此同化作用為自養(yǎng)型。在自然界中，有一些特殊的植物如菟絲子，是一種寄生性的雜草，為異養(yǎng)型。所以，并非所有的植物都是自養(yǎng)型。 誤解2：能發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞只有具有大型液泡的植物細(xì)胞 只要是活的植物細(xì)胞都可發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，某些微生物，如細(xì)菌、真菌等，其細(xì)胞結(jié)構(gòu)也有細(xì)胞壁，甚至液泡（如酵母菌），它們處于高滲溶液中時(shí)　也會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象。我們?cè)谧鰧?shí)驗(yàn)的時(shí)候，為了更容易觀察的質(zhì)壁分離和復(fù)原的現(xiàn)象，常選用具有大液泡，細(xì)胞也有顏色的材料。 誤解3：糖尿病人體內(nèi)都缺乏胰島素 高中生物介紹的糖尿病是糖尿病中的一個(gè)類(lèi)型。還有其它類(lèi)型的糖尿病，這類(lèi)病人的胰島素水平一般不低，但是病人組織細(xì)胞膜上的胰島素受體數(shù)目減少、或由于遺傳因素，胰島素受體有缺陷，受體與胰島素結(jié)合力減弱，使胰島素不能充分發(fā)揮作用。