第二章 生物的新陈代谢
●知识梳理
第一节 绿色植物和微生物的新陈代谢
一、绿色植物的新陈代谢 （一）植物的光合作用
1.光合作用的概念及其重要意义 光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧的过程。光合作用的重要意义是把无机物转变成有机物，转化并储存太阳能，使大气中的氧和二氧化碳的含量相对稳定等。总之，光合作用是地球上几乎一切生物的生存、繁荣和发展的根本源泉。
2.光合作用的场所
叶片是植物进行光合作用的主要器官，叶绿体是光合作用的重要细胞器。 3.光合作用的过程
光合作用的总反应式概括为：
4.外界条件对光合作用的影响
影响光合作用的外界条件主要有光照强度、二氧化碳浓度、温度和水含量等。
（二）植物的呼吸作用 1.含义：生物体利用氧气将体内的有机物氧化分解生成水和二氧化碳，并且释放出能量的过程叫呼吸作用。
2.表达式：
3.植物呼吸作用的生理意义主要有两点：（1）呼吸作用产生的能量是许多其他生命活动过程的能源；（2）呼吸作用的中间产物是植物体内许多重要物质生物合成的原料。
（三）植物对水分的吸收和利用 1.细胞吸水与失水
细胞吸水的主要方式是渗透吸水。当细胞处于不同浓度的溶液中时，在细胞内外就会发生渗透作用。植物吸水的主要部位是根尖的成熟区。
当细胞液浓度大于周围溶液浓度时，细胞吸水 当细胞液浓度小于周围溶液浓度时，细胞失水
2. 植物对水分的吸收
植物吸水的主要部位是根尖的成熟区，成熟区有大量的根毛细胞。 当根毛细胞的细胞液浓度大于土壤溶液浓度时，根毛细胞吸水 当根毛细胞细胞的液浓度小于土壤溶液浓度时，根毛细胞失水
3. 植物体内水分的运输
水分被根系吸收进入木质部的导管后，沿着木质部向上运输到茎或叶的木质部，而到达植物体的各部。水分子在导管内上有蒸腾拉力，下有根压，中间有水分子本身的内聚力，使水分形成连续的水柱源源而上。
土壤中的水分进入根毛细胞的途径
4.蒸腾作用
(1) 蒸腾作用含义：水分以气体状态从植物体表面（主要是叶）散失到体外的现象叫做蒸腾作用。
（2）蒸腾作用对植物体有重要生理意义：
①蒸腾作用是植物对水分吸收和运输的主要动力高大植物的树冠部分水的获取，主要是依靠蒸腾作用产生的拉力。
②蒸腾作用促进了无机盐在植物体内的运输
由于无机盐要溶于水中才能被植物吸收和在体内运转，而蒸腾作用能促进水分的吸收和流动，无机盐可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。植物对无机盐的吸收和有机物在体内运转也是如此。
③蒸腾作用能够降低植物体和叶片的温度 绿色叶片在阳光下吸收的大量光能，除了有极少部分被植物的叶绿素所吸收，用于光合作用外，绝大部分转化为热能。如果叶子没有降温的本领，叶温过高，叶片会被灼伤。而蒸腾过程中，水变为水蒸汽时需要吸收热能，因此，能够降低叶片的温度
另外，蒸腾作用促进了生物圈的水循环，有调节气候的作用。 （3）植物成长以后，蒸腾作用主要通过叶片的气孔进行。
（4）外界条件影响蒸腾作用的最主要因素是光照，此外还有空气相对湿度、温度、风等。生产实践上，一方面要促使根系生长健壮，增强吸水能力；另一方面要减少蒸腾，这在干旱环境中更为重要。
（四）植物对无机盐的吸收和利用 1.植物必需的无机盐及其主要生理作用
植物生长发育必需的元素有C、H、O、N、P、K、S、Ca、Mg、Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo和Cl等16种，除C、H、O以外的13种元素主要由根系从土壤中吸收，叫做矿质元素。植物对前9种元素需要量相对较大，属于大量元素；对后7种元素需要量极微，属于微量元素。
无机盐的生理作用：一是细胞结构物质的组成成分；二是植物生命活动的调节者，参与酶的活动等。
2.植物体对无机盐的吸收 根吸收土壤中无机盐的过程，首先通过交换吸附把离子吸附在根部表皮细胞表面；然后靠扩散作用，进入导管。
根吸收矿质元素的主要特点表现在：根吸收无机盐和吸收水分是相对独立的。 3.生物固氮
某些微生物把空气中的游离氮固定转化为含氮化合物的过程称为生物固氮。固氮微生物依靠固氮酶，消耗能量，把氮还原成氨，供植物利用。
4.无机盐在植物体内的运输和利用
吸收到根内的矿质元素，多数同化为有机物，有一些仍呈离子状态。它们进入导管后，随蒸腾作用流经木质部一起上升到地上各部，有些物质可从木质部横向运输到韧皮部。 在植物体内，参与循环的元素大多分布于代谢较旺盛的幼嫩部分，Ca、Fe等不参与循环的矿质元素在越老的器官含量越多。
（五）种子的萌发
种子萌发的内因：胚是完整的、活的（胚乳或子叶内的营养贮存充足、种皮的完整以及种子不是处于休眠期）。种子萌发的外因：有适宜的温度、足够的水分和充足的空气等
二、微生物的新陈代谢 1、细菌的新陈代谢 （1）细菌形态：
单细胞个体，从形态上分为：球菌、杆菌和螺旋菌三类 （2）细菌的结构特点： 细菌细胞的最外层是细胞壁，紧贴细胞壁的是细胞膜，里面是细胞质，但没有成形的细胞核，细菌属原核生物 （3）繁殖方式：
分裂生殖。特点是简单、速度很快，在适宜的环境下，只需20～30分钟就能繁殖一代，属于无性生殖 （4）营养方式：
腐生细菌是从已死的或腐烂的动植物组织中获得有机物；寄生细菌从活的动植物体内或体表来吸取有机物来生活。
2、真菌的新陈代谢
酵母菌是单细胞个体，细胞结构中有成形的细胞核与植物细胞的区别是没有叶绿体。所以属于个体微小的真菌。酵母菌不含叶绿体，不能进行光合作用，因此不属于自养生物。酵母菌在有氧的条件下生活，能把葡萄糖分解成二氧化碳和水；而在在无氧条件下，又可把葡萄分解成二氧化碳和酒精。
3、病毒的新陈代谢
流行性感冒、肝炎、ＡＩＤＳ等等疾病都是由病毒引起的，病毒的体型很小（１０ｎｍ～１００ｎｍ），危害却很大。它侵入生物体，在寄主细胞体内快速繁殖，使寄主细胞破裂、死亡，再继续感染其它细胞体；传染速度快，流行范围广，令人防不胜防。
病毒必须寄生在生物体内才能表现生命现象，构造简单，仅有蛋白质外壳和核酸中心，具有以下特征：
1.在活细胞才可繁殖：病毒的培养需用实验动物、胚胎、细菌等活细胞。 2.感染寄主细胞具有专一性：依照感染生物的种类可分为动物病毒、植物病毒、细菌病毒（噬菌体）。狂犬病、口蹄疫是由动物病毒引起，而活病毒杀虫剂的利用，好处多多；植物病毒对作物的产量有很大的影响；噬菌体可以杀使死细菌，但对于利用微生物进行的发酵工业危害甚大
3.抗生素对病毒无效，。
病毒对人类得影响有好有坏，如果可以善加利用病毒的特性，加以改善，那病毒就不再是我们的敌人了！
●名题解读
【例1】如图所示为探究种子萌发的条件实验装置：
a. 同组A种子与B种子的差别是 同组B种子与C种子的差别是 b. 甲、乙、丙三组装置的差别是 预计 种子会萌发，因为它具有 的条件。
c. 通过比较 和 种子，可以说明种子萌发必须要有充足的水分，通过比较 和 种子，可以说明种子萌发必须有充足的空气。从 可以看出，种子萌发必须有适宜的温度.
【解读】种子萌发的外因：有适宜的温度、足够的水分和充足的空气 【答案】a. 有无水分；有无空气
b. 环境温度不同；甲组B；充足的水分和氧气以及比较适宜的温度 c. 甲组A、B；甲组B、C；甲、乙、丙三组B种子
【例2】 现有一种植物种子，已知它的萌发受水分、温度和氧气的影响，但不知道其萌发与光是否有关。为探究光有无对该种子萌发的影响，请你设计实验方案（含方法步骤等），先预测可能的实验结果，然后进行实验得出结论。
（1）材料和用品： （2）方法和步骤：
①取A、B两个培养皿，放入适量的水，将等量的种子分别放入两个培养皿中； ② （3）可能的结果及相应的结论：
①A组萌发，B组不萌发（或A组萌发率高于B组），光抑制该植物种子的萌发； ② ③ 【解读】 答：（1）颗粒大小差不多的（绿豆或黄豆）种子 ；培养皿；水
（2）②将A组置于黑暗环境中，B组置于有光照的环境中，在培养过程中，使两组所处温度、水分、空气状况适宜且相同。（注意：在设计实验方案时要控制变量，即实验组与对照组相比只有“光照”这一项实验条件不同，其余均应相同。）
（3）②A组不萌发，B组萌发。光是该植物种子萌发的必要条件之一。 ③A组、B组均萌发，且萌发率差不多。光对该植物种子的萌发无影响。
【例3】 如图是植物根尖纵切面的显微结构图。据图回答
（1）A、B、C、D各表示根尖的哪一部位：
A B C D （2）指出②的形成、名称及作用：
（3）从根尖的作用来看，D在根的生长过程中 作用；C中的细胞具有 能
力，使根生长；B中的细胞体积能迅速 ，促使根伸长。因此根能不断长长，主要依靠 和 两个部位。 是根尖吸收水分和无机盐的主要部位。
（4）具有大液泡的细胞存在于哪个部位？ ，哪个部位的细胞内没有液泡？ 【解读与答案】
（1）根尖自上而下依次是A 根毛区；B 伸长区；C 分生区；D根冠
（2）②的名称是根毛，它是由根毛区成熟的表皮细胞向外突起而形成的。其作用是增大它与土壤的接触面积，利于吸收土壤中的水分和无机盐。
（3）根冠起保护作用；根能不断长长，主要依靠分生区和伸长区两个部位。因为分生区的细胞具有分裂增生能力，能使细胞数目迅速增多，而伸长区的细胞体积能迅速增大。根尖是吸收水分的主要部位，而根是吸水的器官。
（4）根毛区的细胞已接近成熟，故有大的液泡，而分生区的细胞分裂旺盛，处于幼嫩阶段，故没有液泡。 【例4】如图是某同学设计的一个实验装置，将此装置（玻璃瓶的左边底部有一台抽气泵）放在阳光下，请回答以下问题：
（1）放浓NaOH的瓶用来 ；放澄清石灰水的瓶用来 。 （2）假如密封在玻璃瓶中的叶片为甲，该同学还需在同一植株上找一片长势与甲相似的叶片乙，两小时后摘下两叶片，用酒精脱色，再滴加碘液，预计出现的现象？说明什么？设置乙叶片的目的是什么？
（3）此实验的目的是什么？
【解读】空气从装置的右边通入，经过浓NaOH溶液后空气中的CO2被吸收，因此通入透明玻璃瓶中的气体中已无CO2，故甲叶片无法进行光合作用，不能产生淀粉，滴上碘液后不变色。
【答案】（1）吸收空气中的CO2检验通入的气体中是否还有CO2。
（2）甲叶片遇碘液不变色，乙叶片遇碘液变蓝色；说明甲叶片不能进行光合作用而乙能；乙叶片起对照作用。
07第二章生物的新陈代谢
