2．動(dòng)物的新陳代謝

3．植物的新陳代謝

4.微生物的代謝

一．酶與新陳代謝

（一）酶的概念：

1、來源：活細(xì)胞產(chǎn)生的。（死細(xì)胞不產(chǎn)生酶，凡是活細(xì)胞都一定能產(chǎn)生酶。）

2、作用：催化作用。（酶是生物催化劑）

3、本質(zhì)：有機(jī)物（蛋白質(zhì)或RNA）（絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，極少數(shù)酶是RNA）

4、合成原料：氨基酸  或  核糖核苷酸（組成RNA）

5、作用部位：細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外

（二）酶的特性：

1、高效性：是無機(jī)催化劑的10⁷-10¹³倍。酶的高效性是細(xì)胞新陳代謝順利進(jìn)行的保證。

2、專一性：每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。酶的專一性保證細(xì)胞新陳代謝的有序性。

3、酶作用條件的溫和性，活性受溫度和pH值影響。

（三）影響酶促反應(yīng)的因素：

1、酶的濃度：在有足夠底物而又不受其它因素的影響的情況下，則酶促反應(yīng)速率與酶濃度成正比。

2、底物濃度：當(dāng)酶濃度、溫度和PH恒定時(shí)，在底物濃度很低的范圍內(nèi)，反應(yīng)速率與底物濃度成正比，當(dāng)?shù)孜餄舛冗_(dá)到一定限度時(shí)，所有的酶與底物結(jié)合，反應(yīng)速率達(dá)到最大，再增加底物濃度，反應(yīng)速率不再增加。

3、溫度：一般而言，溫度越高化學(xué)反應(yīng)越快，但酶是蛋白質(zhì)，若溫度過高會(huì)發(fā)生變性而失去活性，因而酶促反應(yīng)一般是隨著溫度升高反應(yīng)加快，直至某一溫度活性達(dá)到最大，超過這一最適溫度，由于酶的變性，反應(yīng)速度會(huì)迅速降低。大多數(shù)酶，在30-40℃范圍內(nèi)顯示最高活性。低溫不會(huì)使酶失去活性，但使酶活性降低；高溫可導(dǎo)致酶失去活性。

4、pH值：在極端的酸性或堿性條件下會(huì)變性而完全失去活性，大多數(shù)酶的最適PH值為4.5-8.0范圍內(nèi)。1）動(dòng)物體內(nèi)的酶最適宜pH大多在6.5―8之間。唾液pH為6.2―7.4，胃液的pH為0.9―1.5，小腸液的pH為7.6。2）植物體內(nèi)的酶最適pH大多在4.5―6.5之間。

5．反應(yīng)時(shí)間對酶活性的影響：即使在適宜的條件下酶的催化效率也不是一成不變的，酶在工作一段時(shí)間后會(huì)發(fā)生鈍化現(xiàn)象，即催化能力下降、喪失。

（四）酶、激素和維生素的比較

1．從來源看：酶是所有活細(xì)胞都能產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物；激素是由內(nèi)分泌細(xì)胞分泌的活性物質(zhì)；維生素在動(dòng)物體內(nèi)一般不能合成或合成很少，主要從食物中攝取。能合成激素的細(xì)胞一定能合成酶，而能合成酶的細(xì)胞不一定能合成激素。

2．從化學(xué)結(jié)構(gòu)看：酶一般是蛋白質(zhì)類化合物。激素有的是固醇類，如性激素；有的是多肽或蛋白質(zhì)，如胰島素、生長激素等；有的是氨基酸或脂肪類的衍生物。維生素的種類很多，有脂肪族、芳香族、雜環(huán)化合物等，是可溶于水或脂質(zhì)的小分子有機(jī)物。

3．從生理功能看：酶起催化化學(xué)反應(yīng)的作用，大部分在胞內(nèi)起作用，少數(shù)在胞外起作用；激素起調(diào)節(jié)作用；維生素多是酶的輔助組成成分。

4．從能特性看：都是高效能物質(zhì)。

（五）酶與激素、蛋白質(zhì)、維生素、脂質(zhì)的關(guān)系：

二、ATP與新陳代謝

一）ATP（三磷酸腺苷）的結(jié)構(gòu)簡式

1．  結(jié)構(gòu)簡式：A―P～P～P

2．  各部分含義：

A：腺苷（腺嘌呤+核糖）     T：三個(gè)             P：磷酸基

―：普通磷酸鍵             ～：高能磷酸鍵（儲(chǔ)存大量化學(xué)能）

3．結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：含有兩個(gè)高能磷酸鍵，且遠(yuǎn)離腺苷的哪個(gè)高能磷酸鍵既容易分解釋放能量（為各種生命活動(dòng)提供能量），又容易形成而儲(chǔ)存能量

二）ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化

1.轉(zhuǎn)化如何理解ATP與ADP之間的相互轉(zhuǎn)化：

ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化伴隨著能量的釋放和儲(chǔ)存，因此與生物體的新陳代謝密切相關(guān)可用下式表示二者的轉(zhuǎn)化過程：（該可逆反應(yīng)中物質(zhì)是可逆的，但能量是不可逆的。）

a）從反應(yīng)條件上看：ATP的合成是一種合成反應(yīng)，催化該反應(yīng)的酶應(yīng)屬合成酶，而ATP的分解是一種水解反應(yīng)，催化該反應(yīng)的酶應(yīng)屬水解酶，由于酶具有單一性，因此反應(yīng)條件不同。

b）  從能量上看：合成ATP的能量主要有化學(xué)能和太陽能，而ATP水解釋放的能

量是儲(chǔ)存在高能磷酸鍵內(nèi)的化學(xué)能，因此，能量的來源不同。

c)從ATP合成與分解的場所上看：ATP合成的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體；而ATP水解的場所較多。因此，其合成與分解的場所不盡相同。

2.ATP的存在與含量：生物體細(xì)胞內(nèi)普遍存在，但含量很少。（轉(zhuǎn)化十分迅速）

3.ATP的生理功能：

在生物體內(nèi)能量的轉(zhuǎn)換和傳遞中，ATP是一種關(guān)鍵的物質(zhì)。生物體的一切生命活動(dòng)都離不開ATP。ATP是生物體內(nèi)直接供給可利用能量的物質(zhì)，是細(xì)胞內(nèi)能量轉(zhuǎn)換的“中轉(zhuǎn)站”。各種形式的能量轉(zhuǎn)換都是以ATP為中心環(huán)節(jié)的。生物體內(nèi)由于有各種酶的作為生物催化劑，同時(shí)又有細(xì)胞中生物膜系統(tǒng)的存在，因此，ATP中的能量可以直接轉(zhuǎn)換成其他各種形式的能量，用于各項(xiàng)生命活動(dòng)。這些能量形式主要有以下幾種。

⑴機(jī)械能。生物體內(nèi)的細(xì)胞以及細(xì)胞內(nèi)各種結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)都是在做機(jī)械功，所消耗的就是機(jī)械能。例如，纖毛和鞭毛的擺動(dòng)、肌細(xì)胞的收縮、細(xì)胞分裂期間染色體的運(yùn)動(dòng)等，都是由ATP提供能量來完成的。

⑵電能。生物體內(nèi)神經(jīng)系統(tǒng)傳導(dǎo)沖動(dòng)的某些生物能夠產(chǎn)生電流，所做的電功消耗的就是電能。電能也是由ATP所提供的能量轉(zhuǎn)換而成的。

⑶滲透能。細(xì)胞的主動(dòng)運(yùn)輸是逆濃度梯度進(jìn)行的，物質(zhì)過膜移動(dòng)所做的功消耗了能量，這些能量叫做滲透能，滲透能也來自ATP。

⑷化學(xué)能。生物體內(nèi)物質(zhì)的合成需要化學(xué)能，小分子物質(zhì)合成大分子物質(zhì)時(shí)，必須有直接或間接的能量供應(yīng)。另外，物質(zhì)在分解的開始階段，也需要化學(xué)能來活化，成為能量較高的物質(zhì)（如葡萄糖活化成磷酸葡萄糖）。在生物體的物質(zhì)代謝中，可以說到處都需要由ATP轉(zhuǎn)化的化學(xué)能來做化學(xué)功。

⑸光能。目前關(guān)于生物發(fā)光的生理機(jī)制還沒有完全弄清楚，但是已經(jīng)知道，用于發(fā)光的能量仍然直接來源于ATP。

⑹熱能。生物體內(nèi)的熱能，來源于有機(jī)物的氧化分解。大部分的熱能通過各種途徑向外界環(huán)境散發(fā)，只有一小部分熱能用語維持細(xì)胞或恒溫動(dòng)物的體溫。通常情況下，熱能的形成往往是細(xì)胞能量轉(zhuǎn)換和傳遞過程中的副產(chǎn)品。

三)ATP的再生途徑

（一）植物

1．  光合作用：光能化學(xué)能+ADP+PiATP

2．  呼吸作用：有機(jī)物能量   熱能（散失）

                                          形成ATP

（二）動(dòng)物

1．呼吸作用：有機(jī)物能量   熱能（散失）

                                          形成ATP

3．  磷酸肌酸化學(xué)能+ADP+PiATP

四)生物體內(nèi)能源物質(zhì)總結(jié)

①生物體進(jìn)行各項(xiàng)生命活動(dòng)的最終能源------太陽光能

②生物體內(nèi)三大能源物質(zhì)：糖類、脂肪、蛋白質(zhì)

③生物體內(nèi)進(jìn)行各項(xiàng)生命活動(dòng)的主要能源物質(zhì)-----糖類

④生物體內(nèi)儲(chǔ)存能量的物質(zhì)-----脂肪

⑤動(dòng)物細(xì)胞中儲(chǔ)存能量的物質(zhì)-----糖元

⑥植物細(xì)胞中儲(chǔ)存能量的物質(zhì)------淀粉

⑦生物體進(jìn)行各項(xiàng)生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)-----ATP

一)植物的水分代謝

1．自由水和結(jié)合水?

(1)結(jié)合水不易蒸發(fā)，失去了流動(dòng)性和溶解性，成為細(xì)胞的結(jié)構(gòu)物質(zhì)，是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分，在細(xì)胞內(nèi)結(jié)合水的含量較穩(wěn)定。?

(2)自由水是填充在有機(jī)固體顆粒之間的水，不受束縛，可流動(dòng)，易蒸發(fā)，是細(xì)胞內(nèi)良好的溶劑，是可以參與物質(zhì)代謝過程的水，自由水的含量往往發(fā)生較大變化。(3)自由水與結(jié)合水能隨著生物體新陳代謝活動(dòng)的進(jìn)行而互相轉(zhuǎn)化，一般來說，自由水的含量越多，細(xì)胞代謝越旺盛；相反，當(dāng)自由水向結(jié)合水轉(zhuǎn)化較多時(shí)，新陳代謝就減弱。種子在曬干的過程中，損失的主要是自由水，隨著水分的散失，原生質(zhì)逐漸由溶膠狀態(tài)轉(zhuǎn)為凝膠狀態(tài)，生命活動(dòng)大大減弱，進(jìn)入休眠。?

(4)水在生物體內(nèi)的流動(dòng)，可以把營養(yǎng)物質(zhì)送到各個(gè)細(xì)胞，同時(shí)，也把各個(gè)細(xì)胞在新陳代謝中產(chǎn)生的廢物，運(yùn)送到排泄器官或者直接排出體外。?

2．吸脹吸水與滲透吸水?

(1)吸脹吸水是指細(xì)胞在形成液泡之前的主要吸水方式，原理是吸脹作用。當(dāng)大分子的淀粉粒和蛋白質(zhì)等呈凝膠狀態(tài)時(shí)，這些大分子之間有大大小小的縫隙。水分子會(huì)迅速地以擴(kuò)散作用或毛細(xì)管作用等形式進(jìn)入凝膠內(nèi)部，具有極性的水分子與親水凝膠結(jié)合起來，使其膨脹，這種現(xiàn)象叫吸脹作用。原生質(zhì)凝膠的吸脹作用的大小與該物質(zhì)的親水性大小有關(guān)，蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素的親水性依次遞減，因此大豆種子(含蛋白質(zhì)多)比玉米種子(含蛋白質(zhì)相對少)的吸脹作用要大。干燥的種子吸脹作用的力量相當(dāng)大，人們用大豆等種子填入巖石裂縫中，灌水以后，大豆的吸脹力可使巖石崩裂。?

(2)植物細(xì)胞形成液泡以后主要靠滲透作用吸水。?

(3)兩種吸收方式及變化是考點(diǎn)之一，如小麥根尖4部分結(jié)構(gòu)：根冠(具大液泡)、分生區(qū)(液泡尚未形成)、伸長區(qū)(液泡由小變大由多變少)、成熟區(qū)(具大液泡)，其主要吸水方式依次為：滲透吸水、吸脹吸水、以吸脹吸水為主、以滲透吸水為主。注意具有液泡的細(xì)胞主要靠滲透吸水，但也能進(jìn)行吸脹吸水。?

3．滲透作用原理、滲透裝置的構(gòu)成及滲透裝置中水的流動(dòng)?

(1)滲透裝置的構(gòu)成必須同時(shí)具備以下兩個(gè)條件：①有一個(gè)起分隔作用的半透膜；②被半透膜隔開的雙方均為液態(tài)且有濃度差。依此兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)可判斷某些現(xiàn)象是否屬于滲透現(xiàn)象，如鮮白菜放到鹽水中則發(fā)生滲透現(xiàn)象，而鮮白菜放在空氣中水分的丟失則不屬于滲透現(xiàn)象。?

(2)對于被半透膜隔開的兩個(gè)溶液體系S₁和S₂：?

當(dāng)S₁濃度>S₂濃度時(shí)，水由S₂→S₁的分子數(shù)多于水由S₁→S₂的分子數(shù)；?

當(dāng)S₁濃度<S₁濃度時(shí)，水由S₁→S₂的分子數(shù)多于水由S₂→S₁的分子數(shù)。?

圖2-4-1

S₁與S₂進(jìn)行雙向的水分子移動(dòng)，從外觀上則觀測到雙向水分子移動(dòng)的水分子數(shù)的差。?

(3)一個(gè)成熟的植物細(xì)胞就是一個(gè)典型的滲透系統(tǒng)，其細(xì)胞壁的縫隙很大，一般的大、小分子都能透過，因此具有全透過性的特點(diǎn)；原生質(zhì)層具有選擇透過性，相當(dāng)于半透膜；細(xì)胞液具有一定的濃度，與外界溶液間易形成濃度差。?

4．代謝生成水和代謝消耗水?

(2)會(huì)消耗水的常見生理過程：①植物光合作用的光反應(yīng)過程中，水作為最初電子供體參與反應(yīng)；②有氧呼吸第二階段，在線粒體中丙酮酸與水反應(yīng)生成二氧化碳和還原劑氫；③多糖、二糖水解成單糖過程中需要水參與反應(yīng)；④蛋白質(zhì)或者多肽水解成氨基酸需要水參與反應(yīng)；⑤核酸水解、脂類等水解都要有水參與反應(yīng)。

二)．植物的礦質(zhì)代謝

1．判斷必需礦質(zhì)元素?

判斷植物體內(nèi)的某種元素是不是必需元素，有三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，符合這三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的礦質(zhì)元素，就是必需礦質(zhì)元素。

(1)由于缺乏某種礦質(zhì)元素，植物的生長發(fā)育發(fā)生障礙。?

(2)除去某種元素以后，植物體表現(xiàn)出專一的病癥，而且這種缺素癥是可以利用該種礦質(zhì)元素進(jìn)行預(yù)防和恢復(fù)的。?

(3)某種礦質(zhì)元素在植物營養(yǎng)上表現(xiàn)的效果是直接的，而不是由于土壤的物理、化學(xué)和微生物等因素的改變而產(chǎn)生的間接效應(yīng)。?

2．礦質(zhì)元素離子的吸收過程與水分吸收過程之間的關(guān)系?

(1)礦質(zhì)元素離子的吸收與水分吸收是兩個(gè)相對獨(dú)立的過程，因?yàn)檫@兩個(gè)過程的原理是不同的。水分的吸收主要是滲透作用，不需要載體，也不消耗ATP；礦質(zhì)離子的吸收則必須通過主動(dòng)運(yùn)輸，需要載體，也需要消耗ATP。證明根對水分的吸收和對礦質(zhì)元素離子的吸收是兩個(gè)相對獨(dú)立過程的事實(shí)：①植物的吸水量與離子吸收量并不呈同步正比關(guān)系。②植物對離子的吸收有選擇性。③植物對離子的吸收速率遠(yuǎn)比吸水慢。④呼吸抑制劑抑制離子吸收，卻不抑制水分的吸收。⑤離子的吸收有載體飽和效應(yīng)。?

(2)礦質(zhì)元素離子的吸收和水分的吸收是互相聯(lián)系互相影響的。這兩個(gè)過程都發(fā)生在根尖的成熟區(qū)(根毛區(qū))；礦質(zhì)離子必須溶解在水中才能被吸收；礦質(zhì)離子的吸收增加了細(xì)胞液的濃度，從而也促進(jìn)了水分的吸收；水分的吸收能及時(shí)地將已吸收的礦質(zhì)離子運(yùn)走，也在一定程度上促進(jìn)了礦質(zhì)離子的吸收。?

3．影響礦質(zhì)元素吸收的因素?

(1)遺傳因素：植物吸收礦質(zhì)離子的種類和數(shù)量，主要取決于植物的遺傳性。不同生物DNA不同，控制合成的根細(xì)胞膜上運(yùn)載離子的載體種類和數(shù)量不同，因而，根細(xì)胞吸收礦質(zhì)離子的種類和數(shù)量不同。根表現(xiàn)出對礦質(zhì)離子的吸收具有選擇性。?

(2)溫度影響：在一定范圍內(nèi)，根部吸收礦質(zhì)元素速率隨土壤溫度的增高而加快。這是由于溫度影響了根部的呼吸速率，從而影響主動(dòng)運(yùn)輸。但溫度過高，作物吸收礦質(zhì)元素的速率下降；因?yàn)楦邷厥姑傅幕钚允苡绊�，從而影響呼吸作用所致。溫度過低時(shí)，吸收減少；因?yàn)榈蜏貢r(shí)，代謝弱，主動(dòng)運(yùn)輸慢。?

(3)土壤的通氣狀態(tài)：土壤通氣狀況能直接影響根吸收礦質(zhì)元素。如2-5-3所示：

圖2-5-3

①AB段表示在一定的范圍內(nèi)，根吸收礦質(zhì)元素離子的速率隨氧分壓的升高而加快。原因是在一定范圍內(nèi)，氧氣供應(yīng)越好，呼吸作用越強(qiáng)，根吸收礦質(zhì)元素就越多。

②BC段表示當(dāng)氧分壓增大到一定值時(shí)，根吸收離子的速率不再隨氧分壓升高而加快，這是由于根細(xì)胞膜上載體的數(shù)量限制。

(4)土壤中溶液濃度的影響，如圖2-5-4所示：?

圖2-5-4

①曲線AB段表示在一定離子濃度范圍內(nèi)，根吸收離子的速率隨離子濃度的增大而加快，兩者成正比。原因是當(dāng)外界溶液濃度較低時(shí)，離子載體與離子結(jié)合還未達(dá)到飽和。?

②曲線BC段表示當(dāng)離子濃度增大到一定數(shù)值時(shí)，根的吸收速率不再增加。這是由根細(xì)胞膜上載體的數(shù)量決定的，當(dāng)離子載體達(dá)到飽和后，繼續(xù)提高溶液濃度，離子吸收量不會(huì)隨之增加。?

③曲線CD段表示當(dāng)離子濃度過高時(shí)，將會(huì)使根細(xì)胞失水，從而影響根細(xì)胞正常的代謝活動(dòng)，使離子吸收速率下降。?

(5)pH的影響：一方面pH能影響根細(xì)胞中酶的活性，而影響根的吸收作用，從而對礦質(zhì)元素的吸收有影響。另一方面，土壤溶液pH的改變，可以引起土壤溶液中養(yǎng)分的溶解或沉淀；影響礦質(zhì)元素在土壤中的存在狀況，從而影響對其吸收。例如在堿性加強(qiáng)時(shí)，鐵、磷酸根、鈣、鎂、銅、鋅等離子逐漸形成不溶解狀態(tài)，能被植物吸收的量便減少。?

4．幾種無機(jī)鹽在動(dòng)物體內(nèi)的作用?

(1)N是蛋白質(zhì)的組織成分，參與細(xì)胞和生物體的結(jié)構(gòu)。酶是蛋白質(zhì)，某些激素也是蛋白質(zhì)，這些物質(zhì)對生命活動(dòng)具有調(diào)節(jié)作用，所以N也參與了生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)。

(2)P是核酸的組織成分，也是磷脂的組成成分，參與了細(xì)胞和生物體的結(jié)構(gòu)。ATP中含磷酸，所以磷酸也參與了動(dòng)物體內(nèi)的能量代謝過程。?

(3)Na在動(dòng)物體內(nèi)是一種必需元素，主要以離子狀態(tài)存在。但在植物體內(nèi)不是必需元素。Na⁺可以促進(jìn)小腸絨毛上皮細(xì)胞對葡萄糖和氨基酸的吸收。在神經(jīng)沖動(dòng)的發(fā)生和傳導(dǎo)過程中起重要作用。?

(4)Ca在動(dòng)物體內(nèi)即是一種結(jié)構(gòu)成分(如骨骼和牙齒中主要是鈣鹽)，對生命活動(dòng)也具有調(diào)節(jié)作用，如哺乳動(dòng)物血液中的Ca²⁺濃度過低，動(dòng)物就會(huì)出現(xiàn)抽搐；血液中的Ca²⁺具有促進(jìn)血液凝固的作用，如果用檸檬酸鈉或草酸鈉除掉血液中的Ca²⁺，血液就不會(huì)發(fā)生凝固。人體長期缺鈣，幼兒會(huì)得佝僂病，成年人會(huì)得骨質(zhì)疏松癥。預(yù)防和治療的辦法是服用活性鈣和維生素D。?

(5)Fe在哺乳動(dòng)物體內(nèi)是血紅蛋白的一種成分，沒有Fe就不能合成血紅蛋白。血紅蛋白中的Fe是二價(jià)鐵，三價(jià)鐵是不能利用的。鐵都是以二價(jià)鐵離子的形式被吸收的。鐵也是某些酶的活化中心。

三)植物的光合作用和呼吸作用

1．光合色素的物理性質(zhì)與功能?

(1)葉綠素分為葉綠素a和葉綠素b兩種，均不溶于水，但易溶于酒精、丙酮、石油醚等有機(jī)溶劑。?

(2)葉綠素吸收光的能力極強(qiáng)，如果把葉綠素的丙酮提取液放在光源與分光鏡之間，可以看到光譜中有些波長的光被吸收了。因此，在光譜上就出現(xiàn)了黑線或暗帶，這種光譜叫吸收光譜。葉綠素吸收光譜的最強(qiáng)區(qū)域有兩個(gè)：一個(gè)是在波長為640nm～660nm的紅光部分，另一個(gè)在波長為430nm～450nm的藍(lán)紫光部分。對其他光吸收較少，其中對綠光吸收最少，由于葉綠素吸收綠光最少，所以葉綠素的溶液呈綠色。

(3)在做葉綠素的提取和分離實(shí)驗(yàn)時(shí)，還會(huì)看到一種現(xiàn)象：試管中的葉綠素的丙酮提取液在透射光下是翠綠色的，而在反射光下是棕紅色的，這是葉綠素的熒光現(xiàn)象。

(4)葉綠體中的類胡蘿卜素包括胡蘿卜素和葉黃素兩種，顏色分別是橙黃色和黃色，功能是吸收藍(lán)紫光。除此之外還具有保護(hù)葉綠素，防止強(qiáng)烈光照傷害葉綠素的功能。 (5)植物葉呈現(xiàn)的顏色是葉中各種色素的綜合表現(xiàn)。其中主要是綠色的葉綠素和黃色的類胡蘿卜素之間的比例。一般來說，正常葉的葉綠素和類胡蘿卜素的分子比例約為4∶1，葉綠素a與葉綠素b的比約為3∶1，葉黃素與胡蘿卜素之比約2∶1，由于葉綠素比黃色的類胡蘿卜素多，所以正常的葉子總是呈綠色。?

(6)秋天，因低溫、紫外線強(qiáng)烈等外界因素和葉片衰老等內(nèi)部因素，葉綠素的合成速度低于分解的速度，葉綠素含量相對減少，而類胡蘿卜素分子比較穩(wěn)定，不易破壞。所以葉片逐漸呈現(xiàn)類胡蘿卜素的顏色――黃色。至于紅葉，是因?yàn)榍锾旖禍�，體內(nèi)積累較多的糖分以適應(yīng)寒冷。體內(nèi)可溶性糖多了，就形成了較多的花色素，同時(shí)秋天葉子內(nèi)的pH值改變，葉內(nèi)呈現(xiàn)酸性，使花色素表現(xiàn)出紅色。?

2．有氧呼吸和無氧呼吸的比較?

(1)有氧呼吸和無氧呼吸的公共途徑是呼吸作用第一階段(糖酵解)，是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行。在沒有氧氣的條件下，糖酵解過程的產(chǎn)物丙酮酸被［H］還原成酒精和CO₂或乳酸等，在不同的生物體由于酶的不同，其還原的產(chǎn)物也不同。在有氧氣的條件下，丙酮酸進(jìn)入線粒體繼續(xù)被氧化分解。如圖2-6-1所示：?

圖2-6-1

(2)由于無氧呼吸分解有機(jī)物是不徹底的，釋放的能量很少，轉(zhuǎn)移到ATP中的能量就更少；還有大量的能量貯藏在不徹底的氧化產(chǎn)物中，如酒精、乳酸等。?

(3)有氧呼吸在有氧氣存在的條件下能把糖類等有機(jī)物徹底氧化分解成CO₂和H₂O，把有機(jī)物中的能量全部釋放出來，約有44%的能量轉(zhuǎn)移到ATP中。所以有氧呼吸為生命活動(dòng)提供的能量比無氧呼吸多得多，在進(jìn)化過程中絕大部分生物選擇了有氧呼吸方式，但為了適應(yīng)不利的環(huán)境條件還保留了無氧呼吸方式。?

3．呼吸作用與光合作用的聯(lián)系?

(1)呼吸作用是新陳代謝過程中一項(xiàng)最基本的生命活動(dòng)，它為生命活動(dòng)的各項(xiàng)具體過程提供能量(ATP)。所以呼吸作用在一切生物的生命活動(dòng)過程是―刻都不能停止的，呼吸作用的停止意味著生命的結(jié)束。光合作用是生物界最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝，一切生物的生命活動(dòng)都直接或間接地依賴于光合作用制造的有機(jī)物和固定的太陽能。?

(2)呼吸作用和光合作用表面看起來是2個(gè)相反的過程，但這2個(gè)不同的生理過程在整個(gè)新陳代謝過程中的作用是不同的。在植物體內(nèi)，這2個(gè)過程是互相聯(lián)系，互相制約的。?

(3)光合作用的產(chǎn)物是呼吸作用的原料，呼吸作用的產(chǎn)物也是光合作用的原料；光合作用的光反應(yīng)過程產(chǎn)生的ATP主要用于暗反應(yīng)，很少用于植物體的其他生命活動(dòng)過程，呼吸作用過程釋放的能量主要是用于植物體的各項(xiàng)生命活動(dòng)過程，包括光合作用產(chǎn)物的運(yùn)輸。如圖2-6-2所示：

圖2-6-2

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)隨著光照強(qiáng)度的增加而增強(qiáng)，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：?

①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；

②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。(如圖2-6-3所示)?

圖2-6-3

③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。一般陽生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)比陰生植物高。

④光飽和點(diǎn)也是陽生植物高于陰生植物。所以在栽培農(nóng)作物時(shí)，陽生植物必須種植在陽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。

注意區(qū)分以下表述：

①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)。?

②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2-6-4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2-6-4?

(3)CO₂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濃度稱為CO₂的補(bǔ)償點(diǎn)，即在此CO₂濃度條件下，植物通過光合作用吸收的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，長期如此植物就會(huì)死亡。一般來說，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濃度稱為CO₂的飽和點(diǎn)。如CO₂濃度繼續(xù)升高，光合作用不但不會(huì)增加，反而要下降，甚至引起植物CO₂中毒而影響植物正常的生長發(fā)育。如圖2-6-5所示：?

圖2-6-5

(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。①氮是催化光合作用過程各種酶以及NADP⁺和ATP的重要組成成分；②磷也是NADP⁺和ATP的重要組成成分�？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，用磷脂酶將離體葉綠體膜結(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程明顯受到阻礙，可見磷在維持葉綠體膜的結(jié)構(gòu)和功能上起著重要的作用。③綠色植物通過光合作用合成糖類，以及將糖類運(yùn)輸?shù)綁K根、塊莖和種子等器官中，都需要鉀。④鎂是葉綠體的重要組成成分，沒有鎂就不能合成葉綠素。等等。

5．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2-6-6所示曲線)。根據(jù)溫度對呼吸強(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，對病原微生物的抵抗力大減，也易腐爛損壞。

圖2-6-6

(2)氧氣：氧氣是植物正常呼吸的重要因子，氧氣不僅直接影響呼吸速度，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)行無氧呼吸，大多數(shù)陸生植物根尖細(xì)胞的無氧呼吸產(chǎn)物是酒精和CO₂。酒精對細(xì)胞有毒害作用，所以大多數(shù)陸生植物不能長期忍受無氧呼吸。在低氧條件下通常無氧呼吸與有氧呼吸都能發(fā)生，氧氣的存在對無氧呼吸起抑制作用。有氧呼吸強(qiáng)度隨氧濃度的增加而增強(qiáng)。微生物的無氧呼吸稱為發(fā)酵，氧氣對發(fā)酵有抑制作用。關(guān)于無氧呼吸和有氧呼吸與氧濃度之間的關(guān)系用圖?2-6-7?所示的曲線來表示。根據(jù)氧對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，一般降到無氧呼吸的消失點(diǎn)。如降得太低，植物組織就進(jìn)行無氧呼吸，無氧呼吸的產(chǎn)物(如酒精等)往往對細(xì)胞有一定的毒害作用，而影響蔬菜、水果的貯藏保鮮。

圖2-6-7

(3)CO₂：增加CO₂的濃度對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。

四、動(dòng)物的新陳代謝

1．人體運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量供應(yīng)與能量消耗 

人體運(yùn)動(dòng)時(shí)，能量消耗明顯增加，增加多少?zèng)Q定于運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和持續(xù)的時(shí)間。人體生命活動(dòng)的能量來源于三磷酸腺苷（ATP）的分解，如神經(jīng)傳導(dǎo)興奮時(shí)的離子轉(zhuǎn)運(yùn)、腺體的分泌活動(dòng)、消化道的吸收、腎小管的重吸收、肌肉的收縮等，而ATP中的能量則來源于糖、脂肪和蛋白質(zhì)的氧化分解。 在各種運(yùn)動(dòng)中所需的ATP分別由三種不同的能源系統(tǒng)所供給：⑴高能磷酸化合物系統(tǒng)（ATP―CP）（CP為磷酸肌酸）；⑵乳酸系統(tǒng)（無氧呼吸系統(tǒng)）；⑶有氧呼吸系統(tǒng)。3種能源系統(tǒng)的一般特點(diǎn)與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系如下表所示：

種類

高能磷酸化合物系統(tǒng)

乳酸系統(tǒng)

有氧呼吸系統(tǒng)

代謝

無氧代謝

無氧代謝

有氧代謝

反應(yīng)

十分迅速

迅速

慢

能源

CP

糖元

糖類、脂肪和蛋白質(zhì)

ATP的生成量

很少

有限

很多

與肌肉的關(guān)系

肌肉中貯量少

副產(chǎn)品可導(dǎo)致肌肉疲勞

無導(dǎo)致肌肉疲勞的副產(chǎn)品

應(yīng)用于

短跑和任何高頻率、短時(shí)間的運(yùn)動(dòng)

1~3分鐘的運(yùn)動(dòng)

耐力或長時(shí)間的運(yùn)動(dòng)

從事不同的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，ATP重新合成的能量來源途徑不盡相同。例如：在從事時(shí)間短、強(qiáng)度大的運(yùn)動(dòng)，如100米跑時(shí)，ATP的再合成主要由磷酸肌酸的分解來提供能量；從事時(shí)間長、強(qiáng)度小的馬拉松跑時(shí)，能量幾乎全部由有氧代謝系統(tǒng)供給；介于上述兩者之間的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，如400米、800米、1500米跑時(shí)，則需要無氧代謝和有氧代謝混合供給能量。圖4-1表示了不同距離跑時(shí)機(jī)體的供能情況。

微生物代謝

1．微生物類群

分類

形態(tài)

結(jié)   構(gòu)

生活方式

代表生物

病毒

無細(xì)胞結(jié)構(gòu)

主要有核酸和蛋

白質(zhì)衣殼組成

寄生

植物病毒、動(dòng)物

病毒、噬菌體

原核生物界

單細(xì)胞

原核細(xì)胞結(jié)構(gòu)

寄生、腐生、自養(yǎng)

細(xì)菌、藍(lán)藻、

放線菌

真菌界

單細(xì)胞或

多細(xì)胞

真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)

腐生、寄生

酵母菌、霉菌等

原生生物界

單細(xì)胞

真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)

寄生、異養(yǎng)、自養(yǎng)

衣藻、變形蟲、

瘧原蟲等

進(jìn)行比較復(fù)習(xí)：（1）原核生物與真核生物

（2）有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物與非細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物

（3）三種微生物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與生殖類型；小的方面如（1）細(xì)菌的核區(qū)與質(zhì)粒中的基因及控制的性狀（2）細(xì)菌基本結(jié)構(gòu)與特殊結(jié)構(gòu)等。

2.  微生物與動(dòng)、植物的營養(yǎng)比較

⑴不論從元素水平還是從營養(yǎng)要素的水平來看，微生物的營養(yǎng)與攝食型動(dòng)物（包括人類）和光合自養(yǎng)型的植物非常相似，它們之間存在著“營養(yǎng)上的統(tǒng)一性”（見下表）。具體地說，微生物有五大營養(yǎng)要素物質(zhì)，即碳源、氮源、生長因子、水和無機(jī)鹽。

動(dòng)物（異養(yǎng)）

微生物

綠色植物（自養(yǎng)）

異  養(yǎng)

自  養(yǎng)

碳  源

糖類、脂肪

糖、醇、有機(jī)酸

CO₂、碳酸鹽

CO₂、碳酸鹽

氮  源

蛋白質(zhì)或其他代謝產(chǎn)物

蛋白質(zhì)或其他代謝產(chǎn)物、有機(jī)氮化物

無機(jī)氮化物、氮

無機(jī)氮化物

生長因子

維生素

一部分需要

不需要

不需要

無機(jī)鹽

無機(jī)鹽

無機(jī)鹽

無機(jī)鹽

無機(jī)鹽

水

水

水

水

水

⑵微生物同化作用類型的判斷方法：以碳源為判斷依據(jù)

  如需要有機(jī)碳的，則為異養(yǎng)型；如需要無機(jī)碳的，則為自養(yǎng)型。為自養(yǎng)型者再看能量來源，如需要光能的則為光能自養(yǎng)型，如需要化學(xué)能的則為化能自養(yǎng)型。

3、微生物的代謝產(chǎn)物

主要是初級代謝產(chǎn)物和次級代謝產(chǎn)物比較

4、組成酶與誘導(dǎo)酶比較

內(nèi) 容

存 在

合    成

實(shí)   例

組成酶

一直存在

只受遺傳物質(zhì)控制

大腸桿菌分解葡萄糖的酶

誘導(dǎo)酶

誘導(dǎo)合成

既受誘導(dǎo)物的誘導(dǎo)，

也受遺傳物質(zhì)的控制

大腸桿菌分解乳糖的酶

5. 微生物生長規(guī)律的分析

生長時(shí)期

各期的特點(diǎn)

形成原因

菌體特征

生產(chǎn)應(yīng)用

調(diào)整期

不立即繁殖

對新環(huán)境的

適應(yīng)

代謝活躍，體積增長較快

通過菌種、接種量、培養(yǎng)基等，縮短調(diào)整期

對數(shù)期

繁殖速率快，以等比數(shù)列的形式增加

生存條件適宜

個(gè)體形態(tài)和生理特性穩(wěn)定

獲取菌種，科研材料

穩(wěn)定期

繁殖速率與死亡速率相等，活菌數(shù)量最大，代謝產(chǎn)物積累最多

生長條件惡化

開始出現(xiàn)芽孢

通過添加新培養(yǎng)基，放出老培養(yǎng)基和控制其他條件，延長穩(wěn)定期

衰亡期

死亡大大增加

生存條件極度惡化

出現(xiàn)多種形態(tài)的畸變

6．歸納教材中列舉的微生物的代謝類型及特征：

1）微生物代謝異�；钴S的原因：

⑴ 表面積與體積之比很大：能夠迅速與外界進(jìn)行物質(zhì)交換

⑵ 具有復(fù)雜而精確的代謝調(diào)節(jié)方式：酶合成的調(diào)節(jié)，保證代謝的需要又可避免細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)和能量的浪費(fèi)，增強(qiáng)了微生物對外界環(huán)境的適應(yīng)能力；酶活性的調(diào)節(jié)，通過酶分子結(jié)構(gòu)的可逆改變達(dá)到快速、精確地調(diào)節(jié)微生物的代謝。

2）細(xì)菌的一些特征：

 ⑴ 轉(zhuǎn)錄和翻譯同時(shí)同地（細(xì)胞質(zhì)中）進(jìn)行

 ⑵ 基因結(jié)構(gòu)同樣包括編碼區(qū)和非編碼區(qū)，但編碼區(qū)是連續(xù)的，無外顯子和內(nèi)含子的區(qū)分

 ⑶ 細(xì)胞內(nèi)只有核糖體，無其它復(fù)雜的線粒體、葉綠體等細(xì)胞器。無線粒體不等天只進(jìn)行無氧呼吸，有些細(xì)菌可以進(jìn)行有氧呼吸，場所是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和細(xì)胞膜上。

3）病毒：無細(xì)胞結(jié)構(gòu)，營專性寄生生活，必須借助寄生才能合成它所需要的物質(zhì)生活。所以培養(yǎng)病毒時(shí)要先培養(yǎng)病毒的寄主。

7．共生固氮微生物與自生固氮微生物?

(1)共生固氮微生物：?

①概念：共生固氮微生物是指與一些綠色植物互利共生的固氮微生物。?

②根瘤菌形態(tài)：呈棒槌形、“T”形或“Y”形，與豆科植物的關(guān)系是互利共生的。③根瘤菌的專一性：根瘤菌屬中有十幾種根瘤菌，這些根瘤菌與豆科植物具有特殊的互利共生關(guān)系，一種根瘤菌只能在一種或若干種豆科植物的根上形成根瘤。根據(jù)每種根瘤菌只能在特定的一種或若干種豆科植物上結(jié)瘤的現(xiàn)象，人們把根瘤菌及其豆科寄主分成不同的族，這些族也叫做互接種族。一種豆科植物的根瘤菌只能使同一個(gè)互接種族內(nèi)的其他豆科植物結(jié)瘤。形成互接種族的原因是，豆科植物的根毛能夠分泌一類特殊的蛋白質(zhì)，根瘤菌細(xì)胞的表面存在著多糖物質(zhì)，只有同族豆科植物根毛分泌的蛋白質(zhì)與同族根瘤菌細(xì)胞表面的多糖物質(zhì)才能產(chǎn)生特異性結(jié)合。根瘤菌固定的氮素占自然界生物固氮的絕大部分。

④根瘤的形成及作用：當(dāng)豆科植物的根系在土壤中生長時(shí)，會(huì)刺激同一互接種族的根瘤菌在根系附近大量繁殖。豆科植物對根瘤菌的這種影響，在土壤中可以達(dá)到2～3cm的距離。這樣，根系附近的與該種豆科植物同族的根瘤菌就不斷地繁殖并聚集到根毛的頂端。聚集在根毛頂端的根瘤菌分泌一種纖維素酶，將根毛頂端的細(xì)胞壁溶解掉。隨后，根瘤菌從根毛頂端侵入到根的內(nèi)部，并形成感染絲(感染絲是指根瘤菌排列成行，外面包有一層黏液狀的物質(zhì))。根瘤菌就這樣不斷地進(jìn)入根內(nèi)，并且大量繁殖。在根瘤菌侵入的刺激下，根細(xì)胞分泌一種纖維素，將感染絲包圍起來，形成一條分支或不分支纖維素鞘，這樣的結(jié)構(gòu)叫做侵入線，侵入線不斷地向內(nèi)延伸，一直到達(dá)根的內(nèi)皮層。根的內(nèi)皮層處的薄壁細(xì)胞受到根瘤分泌物的刺激，不斷進(jìn)行細(xì)胞分裂，從而使該處組織膨大，最終形成根瘤。?

(2)自生固氮微生物：?

①概念：是指在土壤中能夠獨(dú)立進(jìn)行固氮的微生物。?

②圓褐固氮菌：呈“8”字形排列，外面有一層厚厚的莢膜，具有較強(qiáng)的固氮能力，并且能夠分泌生長素，促進(jìn)植株的生長和果實(shí)的發(fā)育。?

8．固氮微生物的代謝類型?

(1)同化作用：一般為異養(yǎng)，即自己不能制造有機(jī)物。其中共生固氮微生物由所與之共生的植物供給有機(jī)營養(yǎng)，而自生固氮微生物則大多直接利用土壤中的有機(jī)質(zhì)。特別注意不要將自生與自養(yǎng)混淆起來，自生只是說明這些固氮微生物不與別的生物共生。?

(2)異化作用：固氮微生物都是好氧菌，均屬于需氧型。但固氮須在嚴(yán)格的厭氧微

環(huán)境中進(jìn)行，組成固氮酶的兩種蛋白質(zhì)對氧極端敏感，一旦遇氧就很快導(dǎo)致不可逆

的失活，而大多數(shù)的固氮菌，它們要利用氧氣進(jìn)行呼吸和產(chǎn)生能量。固氮菌在進(jìn)化

過程中，發(fā)展出多種機(jī)制來解決既需氧又要防止氧對固氮酶損傷的矛盾。其中之一

是固氮菌以較強(qiáng)的呼吸作用迅速地將周圍環(huán)境中的氧消耗掉，使細(xì)胞周圍處于低氧

狀態(tài)保護(hù)固氮酶不受損傷。

9．教材中列舉的微生物

            T₂噬菌體：DNA細(xì)菌病毒

病毒  煙草花葉病毒：RNA植物病毒

艾滋病病毒（HIV）：RNA人體病毒

            大腸桿菌：異養(yǎng)厭氧型

乳酸菌：異養(yǎng)厭氧型

圓褐固氮菌：異養(yǎng)需氧型，自生固氮

根瘤菌：異養(yǎng)需氧型，共生固氮，屬于消費(fèi)者

細(xì)菌  硝化細(xì)菌：化能自養(yǎng)需氧型，屬于生產(chǎn)者

黃色短桿菌：異養(yǎng)需氧型，用于工業(yè)發(fā)酵

谷氨酸棒狀桿菌：異養(yǎng)需氧型，用于工業(yè)發(fā)酵

肺炎雙球菌：異養(yǎng)需氧型

紅螺菌：光能自養(yǎng)厭氧型、化能異養(yǎng)厭氧型（兼性光能營養(yǎng)）

蘇云金芽孢桿菌：為抗蟲棉提供抗蟲基因

假單孢桿菌：分解石油的超級細(xì)菌

酵母菌：異養(yǎng)兼性厭氧型，出芽生殖、有性生殖

真菌  青霉菌：異養(yǎng)需氧型，孢子生殖

根霉菌：異養(yǎng)需氧型，孢子生殖

放線菌：原核生物、異養(yǎng)需氧型、孢子生殖

藍(lán)藻：原核生物、光能自養(yǎng)需氧型、無葉綠體，屬于生產(chǎn)者

衣藻：真核生物、光能自養(yǎng)需氧型、有葉綠體，屬于生產(chǎn)者

綠藻：真核生物、光能自養(yǎng)需氧型、有葉綠體，屬于生產(chǎn)者

變形蟲：真核生物、異養(yǎng)需氧型、分裂生殖

原生動(dòng)物   大草履蟲：真核生物、異養(yǎng)需氧型、分裂生殖

小草履蟲：真核生物、異養(yǎng)需氧型、分裂生殖

10．關(guān)于氮循環(huán)?

(1)氮素在自然界中的存在形式：氮素在自然界中有多種存在形式。其中，數(shù)量最多的是大氣中的氮?dú)�，總量約3．9×10¹⁵t。除了少數(shù)原核生物以外，其他所有的生物都不能直接利用氮?dú)�。目前，陸地上生物體內(nèi)儲(chǔ)存的有機(jī)氮的總量達(dá)1．1×10¹⁰～1．4×10¹⁰t。這部分氮素的數(shù)量盡管不算多，但是能夠迅速地再循環(huán)，從而可以反復(fù)地供植物吸收利用。存在于土壤中有機(jī)氮的總量約為3．0×10¹¹t?，這部分氮素可以逐年分解成無機(jī)態(tài)氮供植物吸收利用。海洋中的有機(jī)氮約為5．0×10¹¹t，這部分氮素可以被海洋生物循環(huán)利用。?

(2)氮循環(huán)的構(gòu)成環(huán)節(jié)：構(gòu)成氮循環(huán)的主要環(huán)節(jié)是：生物體內(nèi)有機(jī)氮的合成、氨化作用、硝化作用、反硝化作用和固氮作用。?

①生物體內(nèi)有機(jī)氮的合成：植物吸收土壤中的銨鹽和硝酸鹽，進(jìn)而將這些無機(jī)氮同化成植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)等有機(jī)氮。動(dòng)物直接或間接以植物為食物，將植物體內(nèi)的有機(jī)氮同化成動(dòng)物體內(nèi)的有機(jī)氮。這一過程叫做生物體內(nèi)有機(jī)氮的合成。?

②氨化作用與硝化作用：動(dòng)植物的遺體、排出物和殘落物中的有機(jī)氮被微生物分解后形成氨，這一過程叫做氨化作用。在有氧的條件下，土壤中的氨或銨鹽在硝化細(xì)菌的作用下最終氧化成硝酸鹽，這一過程叫做硝化作用。氨化作用和硝化作用產(chǎn)生的無機(jī)氮，都能被植物吸收利用。?

③反硝化作用：在氧氣不足的條件下，土壤中的硝酸鹽被反硝化細(xì)菌等多種微生物還原成亞硝酸鹽，并且進(jìn)一步還原成分子態(tài)氮，分子態(tài)氮?jiǎng)t返回到大氣中，這一過程叫做反硝化作用。?

④固氮作用：大氣中的分子態(tài)氮被還原成氨或氧化成硝酸態(tài)氮的，這一過程叫做固氮作用。沒有固氮作用，大氣中的分子態(tài)氮就不能被植物吸收利用。地球上固氮作用的途徑有三種：生物固氮、工業(yè)固氮(用高溫、高壓和化學(xué)催化的方法，將氮轉(zhuǎn)化成氨)和高能固氮(又稱大氣固氮。如閃電等高空瞬間放電所產(chǎn)生的高能，可以使空氣中的氮與水中的氫結(jié)合，形成氨和硝酸，氨和硝酸則由雨水帶到地面)。據(jù)科學(xué)家估算，每年生物固氮的總量占地球上固氮總量的90％左右，可見，生物固氮在地球的氮循環(huán)中具有十分重要的作用。

五、新陳代謝的類型

1．新陳代謝的基本類型?

按照生物體同化作用方式的不同分為自養(yǎng)型和異養(yǎng)型；按照生物體異化作用方式的不同分為需氧型和厭氧型。這種說法容易讓學(xué)生誤認(rèn)為生物體的新陳代謝分為自養(yǎng)型、異養(yǎng)型、需氧型和厭氧型四種基本類型。事實(shí)上，由于新陳代謝包括同化作用和異化作用兩個(gè)方面，因此，每種生物新陳代謝的基本類型都應(yīng)屬于自養(yǎng)型和異養(yǎng)型中的一種以及需氧型和厭氧型中的一種，即自養(yǎng)需氧型、自養(yǎng)厭氧型、異養(yǎng)需氧型和異養(yǎng)厭氧型這四種基本類型。?

(1)自養(yǎng)型與異養(yǎng)型：生物的自養(yǎng)與異養(yǎng)是根據(jù)同化作用的方式不同而分的，雖然都能合成自身的有機(jī)物，但二者所用的原料不同，自養(yǎng)能夠利用無機(jī)物來合成有機(jī)物，而異養(yǎng)則不能，它只能以現(xiàn)成的有機(jī)物來合成有機(jī)物。這就是自養(yǎng)與異養(yǎng)的本質(zhì)區(qū)別。?

(2)需氧型與厭氧型：生物的需氧型與厭氧型是根據(jù)異化作用的方式不同而分的，雖然都能分解自身的組成物質(zhì)來獲取能量，但二者分解自身物質(zhì)所需的條件不同，需氧型生物進(jìn)行正常生理活動(dòng)必須不斷地從外界獲取氧來氧化分解自身物質(zhì)而獲得能量。而厭氧型生物不需氧，以無氧呼吸來獲取能量，在有氧存在時(shí)其生理活動(dòng)受到抑制。這就是需氧型和厭氧型的本質(zhì)區(qū)別。?

(3)光能自養(yǎng)型與化能自養(yǎng)型：二者都能將無機(jī)物合成有機(jī)物，所以都屬于自養(yǎng)型，但二者在利用無機(jī)物合成有機(jī)物的過程中利用的能源不同，光能自養(yǎng)利用的是太陽能，即通過光合作用來實(shí)現(xiàn)的；而化能自養(yǎng)利用的是外界環(huán)境中無機(jī)物氧化所釋放的化學(xué)能，即通過化能合成作用來實(shí)現(xiàn)的。這就是二者的本質(zhì)不同。?

(4)兼氧型生物：如酵母菌，在有氧的條件下，它能進(jìn)行有氧呼吸來獲取能量，它的產(chǎn)物是CO₂和H₂O；在無氧時(shí)，它也能以無氧呼吸來獲取能量，產(chǎn)物是酒精和CO₂。它既不同于需氧型也不同于厭氧型。?

2．化能自養(yǎng)生物合成有機(jī)物的機(jī)理?

(1)在自然界中有一些細(xì)菌，它們不能利用光能，但能利用周圍環(huán)境中某些物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)變化過程中所產(chǎn)生的能量，把無機(jī)物合成有機(jī)物。例如，土壤中有一些硝化細(xì)菌，能夠?qū)��?NH₃)氧化成亞硝酸及硝酸，利用它們氧化過程中所釋放出來的能量來把二氧化碳和水合成有機(jī)物。(見圖2-8-1)?

圖2-8-1

(2)硝化細(xì)菌能將氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化成硝態(tài)氮(NO₃‑)，硝態(tài)氮很容易被植物吸收，所以硝化細(xì)菌能提高植物對氮元素的吸收率，對農(nóng)作物是有利的。?

3．酵母菌、乳酸菌及幾種具代表性生物的代謝類型

生物種類

代謝類型

生物種類

代謝類型

酵母菌

異養(yǎng)需氧型(有氧時(shí))

異養(yǎng)厭氧型(無氧時(shí))

其他細(xì)菌

異養(yǎng)需氧型或異養(yǎng)厭氧型

乳酸菌

異養(yǎng)厭氧型

寄生蟲

異養(yǎng)厭氧型

藍(lán)藻

自養(yǎng)需氧型(光能)

菟絲子

異養(yǎng)需氧型

硝化細(xì)菌

自養(yǎng)需氧型(化學(xué)能)

蘑菇大多數(shù)真菌)

異養(yǎng)需氧型

硫細(xì)菌

自養(yǎng)需氧型(化學(xué)能)

松樹(一般植物)

自養(yǎng)需氧型

鐵細(xì)菌

自養(yǎng)需氧型(化學(xué)能)

松鼠(一般動(dòng)物)

異養(yǎng)需氧型

醋酸桿菌

異養(yǎng)需氧型

原始生命

異養(yǎng)厭氧型

    特別注意:?

(1)自養(yǎng)型與異養(yǎng)型的判斷標(biāo)準(zhǔn)是能否通過下列反應(yīng)進(jìn)行營養(yǎng)：?