1、第第2020讲讲生物固氮生物固氮第第2020讲讲考点整合考点整合考点整合 考点一考点一生物固氮概念及固氮微生物的种类生物固氮概念及固氮微生物的种类还原为氨还原为氨 1.生物固氮概念：固氮微生物将大气中的氮生物固氮概念：固氮微生物将大气中的氮_的过的过程。程。2.固氮微生物的种类固氮微生物的种类种种类类特点特点举例举例备注备注共共生生固固氮氮型型(1)与植物营共生生与植物营共生生活活(2)固氮生物与共固氮生物与共生生物有专一性，生生物有专一性，如不同的根瘤菌，如不同的根瘤菌，各自只能侵入特定各自只能侵入特定种类的豆科植物种类的豆科植物根瘤菌根瘤菌(_型型)根瘤菌与植物营共根瘤菌与植物营共生生活，
2、即豆科植生生活，即豆科植物为根瘤菌提供物为根瘤菌提供_，根瘤菌，根瘤菌为豆科植物提供为豆科植物提供_与某些植物共生的其与某些植物共生的其他细菌、放线菌和真他细菌、放线菌和真菌菌异养需氧异养需氧有机物有机物氨氨第第2020讲讲考点整合考点整合生长素生长素种种类类特点特点举例举例备注备注自自生生固固氮氮型型对植物没有依存关对植物没有依存关系，能独立生活，系，能独立生活，能够能够_固氮固氮圆褐固氮菌圆褐固氮菌(_型型)具有较强的固氮能具有较强的固氮能力，并能分泌力，并能分泌_，促进植，促进植株的生长和果实的株的生长和果实的发育发育独立独立异养需氧异养需氧第第2020讲讲考点整合考点整合特别关注 固氮
3、微生物是指可将大气中的固氮微生物是指可将大气中的N2转化为转化为NH3的一类特殊微的一类特殊微生物，该类微生物之所以具有固氮作用，从根本上讲是由于它生物，该类微生物之所以具有固氮作用，从根本上讲是由于它们具有固氮基因们具有固氮基因(细菌的固氮基因位于其质粒细菌的固氮基因位于其质粒DNA分子上分子上)，在，在该基因指导下合成了固氮酶，从而使其具备了固氮能力，即：该基因指导下合成了固氮酶，从而使其具备了固氮能力，即：第第2020讲讲考点整合考点整合 考点二考点二生物固氮生物固氮 的意义的意义 第第2020讲讲考点整合考点整合 氮循环就是指氮循环就是指N2、无机氮化合物、有机氮化合物在、无机氮化合物
4、、有机氮化合物在自然界中相互转化过程的总称，也就是氮元素在生态系统自然界中相互转化过程的总称，也就是氮元素在生态系统中的生物群落和无机环境之间反复的循环运动，包括氨化中的生物群落和无机环境之间反复的循环运动，包括氨化作用、硝化作用、反硝化作用、固氮作用以及有机氮化合作用、硝化作用、反硝化作用、固氮作用以及有机氮化合物的合成等。该过程主要是通过各种生物的作用，尤其是物的合成等。该过程主要是通过各种生物的作用，尤其是微生物的作用实现的。微生物的作用实现的。特别关注第第2020讲讲考点整合考点整合要点探究 探究点一探究点一参与氮循环参与氮循环的微生物的作用的微生物的作用 第第2020讲讲要点探究要点
5、探究 (1)自生不等于自养，圆褐固氮菌是自生固氮微生物，自生不等于自养，圆褐固氮菌是自生固氮微生物，但代谢类型是异养需氧型。共生不等于异养，共生固氮微生但代谢类型是异养需氧型。共生不等于异养，共生固氮微生物也有自养的，如与满江红共生的某种蓝藻物也有自养的，如与满江红共生的某种蓝藻(鱼腥藻鱼腥藻)即为自即为自养型。养型。(2)固氮酶是含铁和钼的蛋白质；固氮生物均为原核生物，固氮酶是含铁和钼的蛋白质；固氮生物均为原核生物，具备原核细胞的一般特征，如无核膜、无复杂细胞器具备原核细胞的一般特征，如无核膜、无复杂细胞器(除核除核糖体外糖体外)、染色体为裸露、染色体为裸露DNA(不与蛋白质结合不与蛋白质结
6、合)、原核基因、原核基因(无内含子无内含子)。易错易混点第第2020讲讲要点探究要点探究 (1)自生不等于自养，圆褐固氮菌是自生固氮微生物，自生不等于自养，圆褐固氮菌是自生固氮微生物，但代谢类型是异养需氧型。共生不等于异养，共生固氮微生但代谢类型是异养需氧型。共生不等于异养，共生固氮微生物也有自养的，如与满江红共生的某种蓝藻物也有自养的，如与满江红共生的某种蓝藻(鱼腥藻鱼腥藻)即为自即为自养型。养型。(2)固氮酶是含铁和钼的蛋白质；固氮生物均为原核生物，固氮酶是含铁和钼的蛋白质；固氮生物均为原核生物，具备原核细胞的一般特征，如无核膜、无复杂细胞器具备原核细胞的一般特征，如无核膜、无复杂细胞器(
7、除核除核糖体外糖体外)、染色体为裸露、染色体为裸露DNA(不与蛋白质结合不与蛋白质结合)、原核基因、原核基因(无内含子无内含子)。易错易混点第第2020讲讲要点探究要点探究 (3)自生固氮微生物可在缺氮培养基上筛选出来，共自生固氮微生物可在缺氮培养基上筛选出来，共生固氮微生物在缺氮培养基上无法筛选。生固氮微生物在缺氮培养基上无法筛选。(4)以微生物的食物以微生物的食物(有机物有机物)来源推断微生物在生态来源推断微生物在生态系统中的地位，与固氮作用无关。例如：根瘤菌从豆科系统中的地位，与固氮作用无关。例如：根瘤菌从豆科植物获得食物，即为消费者；圆褐固氮菌从土壤中获得植物获得食物，即为消费者；圆褐
8、固氮菌从土壤中获得有机物，为分解者；固氮蓝藻能自己制造有机物，为生有机物，为分解者；固氮蓝藻能自己制造有机物，为生产者。产者。第第2020讲讲要点探究要点探究 例例1海淀模拟海淀模拟列有关生物固氮的叙述，正确的是列有关生物固氮的叙述，正确的是()A生物固氮是大气中的氮进入生物群落的唯一途径生物固氮是大气中的氮进入生物群落的唯一途径 B根瘤菌可从根瘤中直接获得，难以用无氮培养基根瘤菌可从根瘤中直接获得，难以用无氮培养基筛选到筛选到 C若能将大豆的固氮基因转移到小麦，将大大减少若能将大豆的固氮基因转移到小麦，将大大减少小麦的栽培成本小麦的栽培成本 D根瘤菌的有机物全部来自豆科植物，豆科植物的根瘤菌
9、的有机物全部来自豆科植物，豆科植物的氮营养全部来自根瘤菌氮营养全部来自根瘤菌第第2020讲讲要点探究要点探究 B 解析解析 大气中的氮进入生物群落的途径有生物固氮、大气中的氮进入生物群落的途径有生物固氮、工业固氮和高能固氮；根瘤菌与豆科植物互利共生，因此工业固氮和高能固氮；根瘤菌与豆科植物互利共生，因此无法用无氮培养基筛选得到；大豆中无固氮基因，应该是无法用无氮培养基筛选得到；大豆中无固氮基因，应该是将根瘤菌中的固氮基因转移到小麦体内，将大大减少小麦将根瘤菌中的固氮基因转移到小麦体内，将大大减少小麦的栽培成本；豆科植物的氮营养除了来自生物固氮外还可的栽培成本；豆科植物的氮营养除了来自生物固氮外
10、还可以来自氮素化肥。以来自氮素化肥。点评点评 熟记氮循环的基本途径，固氮微生物寄生的专一性，熟记氮循环的基本途径，固氮微生物寄生的专一性，根瘤菌的代谢类型、固氮方式等是解决此题的关键。根瘤菌的代谢类型、固氮方式等是解决此题的关键。第第2020讲讲要点探究要点探究 深圳一模深圳一模图图202是自然界中氮循环以及有机是自然界中氮循环以及有机物在生物体代谢的部分过程示意图，请分析回答物在生物体代谢的部分过程示意图，请分析回答第第2020讲讲要点探究要点探究 (1)根瘤菌能完成生物固氮的过程为图中根瘤菌能完成生物固氮的过程为图中_(用图用图中序号表示中序号表示)，根瘤菌在生态系统中的成分属于，根瘤菌在
11、生态系统中的成分属于_。(2)在人体内，发生在细胞外的过程是在人体内，发生在细胞外的过程是_(用图中序号用图中序号表示表示)。图中。图中H的代谢去向及这个过程的意义是的代谢去向及这个过程的意义是_。(3)中耕松土有利于植物体吸收矿质元素的原因是中耕松土有利于植物体吸收矿质元素的原因是_，同时松土还抑制了图中的过程，原因是同时松土还抑制了图中的过程，原因是_。消费者消费者与氧气结合生成水，释放大量能量与氧气结合生成水，释放大量能量提高土壤的通气性，增加氧气的含量，促进有氧呼吸，为主动运提高土壤的通气性，增加氧气的含量，促进有氧呼吸，为主动运输提供更多的能量输提供更多的能量实现过程的细菌异化作用的
12、类型是厌氧型实现过程的细菌异化作用的类型是厌氧型第第2020讲讲要点探究要点探究 (4)请列举氮元素在植物光合作用中的作用。请列举氮元素在植物光合作用中的作用。_；_ _。(5)如果如果N、P等矿质元素大量进入水体可能会发生以下变化等矿质元素大量进入水体可能会发生以下变化导致富营养化，其变化的顺序是导致富营养化，其变化的顺序是_ (用序号表示用序号表示)。水中含氧量下降需氧微生物迅速繁殖分解尸体水中含氧量下降需氧微生物迅速繁殖分解尸体 水中含氧量增加厌氧微生物迅速繁殖分解尸体产生水中含氧量增加厌氧微生物迅速繁殖分解尸体产生的有毒气体增加的有毒气体增加 浮游藻类等迅速繁殖鱼类等水生生物死亡浮游藻
13、类等迅速繁殖鱼类等水生生物死亡N是是ATP的组成成分的组成成分N是叶绿素的组成成分是叶绿素的组成成分N是是NADPH的组的组成成分成成分N是催化光合作用过程中酶的重要组成成分是催化光合作用过程中酶的重要组成成分N是叶绿体膜的结构是叶绿体膜的结构的组成成分的组成成分(至少答出两项至少答出两项)或或第第2020讲讲要点探究要点探究 解析解析(1)根瘤菌可将根瘤菌可将N2NH3()，由于它从豆科植物获得，由于它从豆科植物获得有机物，故在生态系统中属于消费者。有机物，故在生态系统中属于消费者。(2)糖类、脂质、蛋白质糖类、脂质、蛋白质的代谢发生于细胞内，但消化过程的代谢发生于细胞内，但消化过程()发生
14、于细胞外的消化道发生于细胞外的消化道中。物质氧化中脱下的中。物质氧化中脱下的H最终要传给最终要传给O2，在生成水的同时放出，在生成水的同时放出大量能量供生命活动利用。大量能量供生命活动利用。(3)中耕松土可提高土壤中中耕松土可提高土壤中O2的含量，的含量，有利于根细胞的呼吸，同时抑制反硝化细菌有利于根细胞的呼吸，同时抑制反硝化细菌(厌氧型厌氧型)的活动，减的活动，减少土壤氮素的消失。少土壤氮素的消失。(4)氮素在光合作用中的作用包括氮素在光合作用中的作用包括N是是ATP、NADPH的组成成分的组成成分能量转换；能量转换；N是叶绿素的组成成分是叶绿素的组成成分能量的吸收、传递、转换；能量的吸收、
15、传递、转换；N是酶的组成成分是酶的组成成分催化；催化；N是叶绿体膜的组成成分是叶绿体膜的组成成分光合作用的场所。光合作用的场所。N、P增加增加藻类大量繁殖藻类大量繁殖水中水中O2增加增加需氧微生物活动增强需氧微生物活动增强水中氧水中氧气含量下降气含量下降厌氧生物活动产生有毒气体厌氧生物活动产生有毒气体水生生物死亡，导水生生物死亡，导致严重的生态危机。致严重的生态危机。第第2020讲讲要点探究要点探究 运用生物固氮可以减少化肥的使用，减轻环境污染，防止运用生物固氮可以减少化肥的使用，减轻环境污染，防止因氮循环受阻所造成的水体氮素富营养化。因氮循环受阻所造成的水体氮素富营养化。(1)传统生物固氮方
16、法的应用：传统生物固氮方法的应用：将圆褐固氮菌制成菌剂将圆褐固氮菌制成菌剂,施到土壤中施到土壤中,可提高农作物产量。可提高农作物产量。对豆科植物进行根瘤菌拌种，能提高豆科植物的产量。对豆科植物进行根瘤菌拌种，能提高豆科植物的产量。用豆科植物作绿肥，可提高土壤中氮的含量。用豆科植物作绿肥，可提高土壤中氮的含量。(2)现代生物技术的应用现代生物技术的应用固氮工程：固氮工程：通过人工改造，设法将固氮微生物导入作物，使之能够通过人工改造，设法将固氮微生物导入作物，使之能够与作物互利共生。与作物互利共生。培育转入固氮基因的作物。培育转入固氮基因的作物。探究点二探究点二生物固氮的应用生物固氮的应用第第20
17、20讲讲要点探究要点探究 固氮菌的分离及土壤中根瘤菌不能固氮的验证固氮菌的分离及土壤中根瘤菌不能固氮的验证 (1)从混合菌中分离固氮菌，将混合菌接种到不含氮素的培从混合菌中分离固氮菌，将混合菌接种到不含氮素的培养基上培养，一段时间后，培养基上长出的菌落就是固氮菌，养基上培养，一段时间后，培养基上长出的菌落就是固氮菌，固氮菌能将空气中的固氮菌能将空气中的N2还原成氨。还原成氨。(2)验证根瘤菌在土壤中不能进行固氮作用验证根瘤菌在土壤中不能进行固氮作用 制取根瘤提取液；制取根瘤提取液；取两份相同培养基取两份相同培养基A、B，A中加入根瘤提取液，中加入根瘤提取液，B中加中加入等量无菌水；入等量无菌水
18、；A、B同时接种根瘤菌；同时接种根瘤菌；培养一段时间观察，培养一段时间观察，A中有根瘤菌菌落，中有根瘤菌菌落，B中没有中没有易错易混点第第2020讲讲要点探究要点探究 (3)验证根瘤菌与豆科植物的互利共生关系和专一性特点验证根瘤菌与豆科植物的互利共生关系和专一性特点基本思路：破坏根瘤，根瘤菌死亡，豆科植物因氮素减少引基本思路：破坏根瘤，根瘤菌死亡，豆科植物因氮素减少引起产量下降，让不同的根瘤菌侵染同一种豆科作物，观察能起产量下降，让不同的根瘤菌侵染同一种豆科作物，观察能否形成根瘤。否形成根瘤。(4)使经济作物自身具有固氮能力使经济作物自身具有固氮能力 基本思路：通过转基因技术将固氮基因转入经济
19、作物中，基本思路：通过转基因技术将固氮基因转入经济作物中，让其自行固氮让其自行固氮(因固氮基因是一组而不是一个，目前这种想法因固氮基因是一组而不是一个，目前这种想法只是一种设想，尚有若干技术难关未突破只是一种设想，尚有若干技术难关未突破)第第2020讲讲要点探究要点探究 例例2图图203是生态系统是生态系统N循环示意图，请根据图回循环示意图，请根据图回答下列问题：答下列问题：第第2020讲讲要点探究要点探究 (1)能代表光合作用的标号为能代表光合作用的标号为_，呼吸作用的标，呼吸作用的标号为号为_。(2)大气中的大气中的N2必须经过以必须经过以_为主的为主的固氮作用，才能被植物体吸收利用。固氮
20、作用，才能被植物体吸收利用。(3)完成过程的生物为完成过程的生物为_，该生物在生，该生物在生态系统中的成分是态系统中的成分是_，与根瘤菌相比，其在同化，与根瘤菌相比，其在同化作用方式上最显著的特点是作用方式上最显著的特点是_。生物固氮生物固氮硝化细菌硝化细菌生产者生产者自养型自养型第第2020讲讲要点探究要点探究 (4)植物完成过程的主要方式是植物完成过程的主要方式是_，土壤，土壤板结或长期水淹的情况下，往往不能满足陆生植物对氮素等营板结或长期水淹的情况下，往往不能满足陆生植物对氮素等营养的吸收，原因是养的吸收，原因是_。(5)写出必定含有图中所指矿质元素的两类有机物写出必定含有图中所指矿质元
21、素的两类有机物_。(6)氮循环不同于硫循环的是氮循环不同于硫循环的是()A能被微生物利用能被微生物利用 B以矿质元素的身份进入植物体内以矿质元素的身份进入植物体内 C能通过微生物从大气进入植物体能通过微生物从大气进入植物体 D在生态系统内通过有机物传递在生态系统内通过有机物传递主动运输主动运输在反硝化细菌作用下，将在反硝化细菌作用下，将NO转化为转化为N2造成土壤中氮元素的流失造成土壤中氮元素的流失蛋白质、核酸蛋白质、核酸C第第2020讲讲要点探究要点探究 解析解析(1)可代表光合作用的符号应为由大气中可代表光合作用的符号应为由大气中CO2指向生指向生产者的箭头即。而呼吸作用应为各种生物指向大
22、气产者的箭头即。而呼吸作用应为各种生物指向大气CO2的箭头的箭头即和。即和。(2)大气中的大气中的N2须经以生物固氮为主的固氮作用才能须经以生物固氮为主的固氮作用才能被植物吸收，应如图中的。被植物吸收，应如图中的。(3)应为硝化细菌将氨氧化为硝应为硝化细菌将氨氧化为硝酸盐的过程。酸盐的过程。(4)应为植物吸收含应为植物吸收含N矿质离子的过程，属于主矿质离子的过程，属于主动运输，由于反硝化细菌的异化作用类型为厌氧型，故土壤板动运输，由于反硝化细菌的异化作用类型为厌氧型，故土壤板结有利于反硝化细菌的活动。结有利于反硝化细菌的活动。(5)图中所指矿质离子只含氮，故图中所指矿质离子只含氮，故可写出含可
23、写出含N有机物如蛋白质、核酸等。有机物如蛋白质、核酸等。第第2020讲讲要点探究要点探究 点评点评 认真识图，熟练掌握参与氮循环的微生物的作用以认真识图，熟练掌握参与氮循环的微生物的作用以及生物固氮在农业生产上的应用是解决此题的关键。注意生物及生物固氮在农业生产上的应用是解决此题的关键。注意生物固氮与植物、动物代谢的综合应用。固氮与植物、动物代谢的综合应用。本题是一个综合性题目，综合了植物代谢、生态等有关知本题是一个综合性题目，综合了植物代谢、生态等有关知识。利用该题还可提问：松土除了促进矿质元素的吸收外，还识。利用该题还可提问：松土除了促进矿质元素的吸收外，还有何好处？中的微生物属于自养型和厌氧型的分别是有何好处？中的微生物属于自养型和厌氧型的分别是哪项？向学生渗透生物固氮与植物代谢、动物代谢的综合应用。哪项？向学生渗透生物固氮与植物代谢、动物代谢的综合应用。第第2020讲讲要点探究要点探究
