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第9章 新陈代谢的基本类型(2)

C、同化作用和异化作用都存在着与外界环境的关,同化作用从外界环境摄取物质和能量,异化作用向外界环境排放物质和能量。

前两点综合起来理解就可得出新陈代谢是“体内物质和能量的变化”,而第三点则体现了新陈代谢的另一观点,即“生物体外界环境的物质和能量的交换”。

最终使学生建立新陈代谢准确的概念,即准确的新陈代谢是生物体与外界环境之间物质和能量的交换,以及生物体内物质和能量的转变过程,生物体的这种不断的自我更新,是新陈代谢的实质。

2.你能否理清楚同化作用、异化作用、能量代谢、物质代谢之间的相互关系?

3.划分生物新陈代谢类型的标准是什么?

4.化能合成自养型与光能合成自养型有什么区别?

5.自养型代谢与异养型代谢根本的区别是什么?

6.需氧型代谢与厌氧型代谢的根本区别是什么?

7.酵母菌与乳酸菌相比,其代谢类型有何特点?

8.你如何说出腐生与寄生之间的区别?

教师可把学生讨论的结果表解的形式总结新陈代谢的基本类型:

新陈代谢类型同代作用自养型光合自养型化能自养型异养型捕食型腐生型寄生型异化作用需氧型(有氧呼吸型)厌氧型(无氧呼吸型)

9.请你用列表比较的形式比较同化作用的类型

四、设计问题

为加强学生对新陈代谢的基本类型的理解,教师设计一些学生感兴趣的问题供学生分析、讨论,比如:

1.你能说出下面所列出的生物的新陈代谢类型吗?

绿色植物、人、灵芝、乳酸菌、蛔虫、猪肉绦虫、酵母菌、硝化细菌、蘑菇、霉菌等。

2.有人认为寄生植物、食虫植物是自养型和异养型之间的过渡类型,这种观点对吗?为什么?

3.你能举例说明自然界存在兼自养、异养于一身的生物种类吗?(寄生植物、食虫植物、绿眼虫等)

4.你能举例说明自然界是否存在兼需氧、厌氧于一身的生物吗?(酵母菌等兼性厌氧的生物)

5.你认为原始生命的新陈代谢类型应该是什么?

6.“硝化细胞的代谢类型属自养型”,这一说法准确吗?

自然界除了绿色植物可进行光合作用外,还有没有自养生物呢?答案是肯定的,有。这类生物就是可进行化能合成作用的细菌。如硝化细胞、铁细菌、硫细菌等。

通俗地说,光合自养和化能自养的共同之处都在于可自己养活自己,即不用吃东西,自己可利用二氧化碳和水这些无机物合成葡萄糖等有机物。

而光合自养与化能自养的区别在于光合作用合成的葡萄糖中的化学能来源于太阳能,而化能合成作用合成的葡萄糖中的化学能来源于氧化无机物所释放出来的化学能。

还要注意下面四个概念,即同化作用、异化作用、自养型、异养型(为同化作用的一种类型)同化作用类型包括自养型和异养型(通俗地说是别的生物养活自己);异养型包括腐生型(生活在无生命的有机质中)和寄生型(生活在活的生命体内或表面)。

其实这部分内容并不难,但有一个地方学生要特别注意,这就是三种问法的区别,以硝化细菌为例:

(1)硝化细菌的代谢类型是什么?

答案是:自养需氧型

(2)硝化细菌的同化作用类型是什么?

答案是:自养型

(3)硝化细菌的异化作用类型是什么?

答案是:需氧型

这三种问法的答案是不一样的,要细心,注意不要答非所问。

【扩展资料】

一、光合细菌

绿硫细菌、红硫细菌(过去叫做紫硫细菌)和红螺细菌(过去叫做紫色非硫细菌)等,都是能够进行光合作用的细菌。这些细菌都是球状、杆状或弧状的小型细菌,并且大多数都不能够运动。这些细菌的菌体内含有类似于绿色植物体内叶绿素那样的光合色素,这种光合色素叫做细菌叶绿素。有的光合细菌还含有大量的类胡萝卜素,认而使菌体呈现出红色。

光合细菌和绿色植物都能够进行光合作用,但是,绿色植物的光合作用是以水作为二氧化碳的还原剂,同时释放出氧的,细菌光合作用则以硫化氢或有机物(如乙醇、琥珀酸等)为供氢体,即还原二氧化碳的还原剂,把二氧化碳还原为葡萄糖,同时析出硫磺或产生其他有机物(如乙醛等),下面写出的是绿硫细菌的光合作用反应式:

CO2+H2O光能叶绿素(CH2O)+O2

因此,细菌光合作用和绿色植物的光合作用,可以用下面的通式来概括(通式中的A对于绿色植物来说是氧,对于光合细菌来说则是硫或其他无机硫化物。

CO2+2H2S光能细菌叶绿素(CH2O)+2S+H2O

从光合细菌的代谢类型我们可看出,同化作用存在着不同的形式,下面就生物的同化类型进行一下分类。

根据生物的同化作用所需能源和碳源的不同,可把生物的代谢类型分为四大类型:

(l)光能自养型:以光为能源,以二氧化碳为主要碳源的生物,通常具有光合色素,它们以光为能源来进行光合作用,以水或其他无机物作为供氢体,还原CO2合成有机物。例如,高等植物、藻类及某些具有光合色素的细菌均属于这一类型。这类生物同化CO2的方式可用以下通式表示:

CO2+2H2A光光合色素(CH2O)+H2O+2A

(2)光能异养型:以光为能源,以有机物为主要碳源的生物,有些细菌具有光合色素能进行光合作用,但它们以有机物作为供氢体,同化有机物形成自身物质。如非硫紫菌以乙醇为碳源,使乙醇氧化为乙醛,二氧化碳还原成葡萄糖。

(3)化能自养型:以化学能为能源,以CO2为主要碳源。这类生物能氧化某些无机物(如NH3、H2S等)取得的化学能去还原CO2合成有机物。如硝化细菌、硫细菌等。

(4)化能异养型:以有机物氧化所产生的化学能为能源,碳源也主要来自有机物。动物、真菌和绝大多数细菌都属于这一类型。

二、化能合成作用细菌

硝化细菌是比较典型的以能进行化能合成作用的细菌,它主要分两类:一类是亚硝化细菌,可将氨氧化成亚硝酸;另一类是硝化细菌,可以把亚硝酸氧化成硝酸,两者释放的能量都能把无机物合成有机物,具体反应如下:

上面的前两个反应式是说明氨和亚硝酸的氧化和放出能量的过程;最后一个反应式是说明硝化细菌利用前面的两个反应式中所放出的能量,把从外界摄取的二氧化碳和水合成为葡萄糖的过程。

硝化细菌包括亚硝化菌和硝化菌。时至今日,人们尚未发现一种硝化细菌能够直接把氨转变成硝酸,所以说,硝化作用必须通过这两类菌的共同作用才能完成。亚硝化菌包括亚硝化单胞菌属、亚硝化球菌属、亚硝化螺菌属和亚硝化囊菌属中的细菌。硝化菌包括硝化杆菌属、硝化球菌属和硝化囊菌属中的细菌。

亚硝化菌和硝化菌在偏碱性的条件下生长,它们在土壤中常常相互伴随着生存,并且生长得都比较缓慢。亚硝化细菌和硝化菌对于能源物质的要求都十分严格:前者只能利用氨,后者只能利用亚硝酸。亚硝化菌的代谢产物是亚硝酸,亚硝酸是硝化菌进行同化作用所必需的能源物质。我们知道,亚硝酸对于人体来说是有害的,这是因为亚硝酸与一些金属离子结合以后可以形成亚硝酸盐,而亚硝酸盐可以和胺类物质结合,形成具有强烈致癌作用的亚硝胺。然而,土壤中的亚硝酸转变成硝酸后、很容易形成硝酸盐,从而成为可以被植物吸收利用的营养物质。所以说硝化细菌与人类的关系十分密切。

在硝化细菌的作用下,土壤中往往出现较多的酸性物质。这些酸性物质可以提高多种磷肥在土壤中的速效性和持久性、可以防冶马铃薯疮痂病等植物病害,甚至可以使碱性土壤得到一定程度的改良。

除硝化细菌外,能进行化能合成作用的细菌还有硫细菌、铁细菌等。

三、新陈代谢类型的进化

从进化的过程分析,原始生命出现在还原型大气的环境中,由于没有氧的存在,以及细胞内还没有形成复杂的能合成有机物的相应结构,因而此时生物的代谢类型应属于厌氧异养型。自从出现了光合细菌和蓝藻以后,同化作用出现了自养型,同时大气中氧气的出现,为兼性厌氧型细菌(与真核单细胞生物酵母菌代谢类型相似)和需氧型细菌的出现提供了条件。在长期的生物进化过程看,新陈代谢类型的出现顺序可能是:异养厌氧型、光合自养型、异养兼性厌氧型、异养厌氧型。

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