高中生物选修全一册生物固氮.docx

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高中生物选修全一册生物固氮

第二节生物固氮

教学目的

1．固氮微生物的种类（A：

知道）。

2．生物固氮的基本过程（选学）（A：

知道）。

3．生物固氮的意义（B：

识记）。

4．生物固氮在农业生产中的应用（A：

知道）。

重点和难点

1．教学重点

（1）固氮微生物的种类。

（2）生物固氮的意义。

2．教学难点

生物固氮的基本过程

教学过程

【板书】

共生固氮微生物

固氮微生物的种类

生物自生固氮微生物

固氮生物固氮过程简介

生物固氮的意义

生物固氮在农业生产中的应用

【注解】

生物固氮：

是指固氮微生物将大气中的氮还原成氨的过程

一、固氮微生物的种类

（一）共生固氮微生物

1．概念：

是指一些与绿色植物互利共生的固氮微生物

2．代表生物——根瘤菌

（1）代谢类型：

异养需氧型

（2）共生特性：

不同的根瘤菌，各自只能侵入特定种类的豆科植物。

（根瘤＝根瘤菌＋膨大的根部薄壁组织）

（3）共生关系表现：

豆科植物为根瘤菌提供有机物；根瘤菌为豆科植物提供氨。

（二）自生固氮微生物

1．概念：

是指土壤中能独立进行固氮的微生物

2．代表生物——圆褐固氮菌

具有一定的固氮能力，并且能够分泌生长素，促进植物的生长和果实的发育

【例析】

１．自生固氮菌的新陈代谢类型是（）

A．自养型、需氧型　　B．自养型、厌氧型　C．异养型、需氧型　D．异养型、厌氧型　

二、生物固氮与氮循环

１．固氮作用：

２．有机氮的合成：

光合产物＋固氮产物（如ＮＨ３、ＮＯ３－等）

３．氨化作用：

含氮有机物

ＮＨ３

４．硝化作用：

ＮＨ３

ＮＯ２－

ＮＯ３－（需氧）

５．反硝化作用：

ＮＯ３－→ＮＯ２－→ＮＨ３（氧气不足时）

三、在农业生产上的应用

（一）土壤获取氮素的两条途径

１．含氮肥料（氮素化肥和各种农家肥）的施用（１／６）

２．生物固氮（５／６）

（１）将圆褐固氮菌制成菌剂，施到土壤，可提高农作物的产量

（２）对豆科植物可进行根瘤菌拌种，也能提高豆科植物产量

（３）通过转基因技术，可将固氮基因转到非豆科植物中（此法不仅能明显提高农作物产量，而且有利于生态环境的保护）

【同类题库】

固氮微生物的种类（A：

知道）

．（多选）下列有关根瘤菌的叙述，正确的是（AD）

A．根瘤菌能将大气中的氮还原成氨B．根瘤菌的新陈代谢类型是自养需氧型

C．根瘤菌通过有丝分裂的方式增殖D．根瘤菌固定的氮素能被豆科植物利用

．圆褐固氮菌除了具有固氮能力外，还能（D）

A．刺激根形成根瘤B．促进花粉发育和受精

C．进行硝化作用D．促进生长和果实发育

．自身固氮微生物中的圆褐固氮菌能为植物提供（A）

A．氨和生长素B．氨和有机物C．生长素和有机物D．氨和钾肥

．圆褐固氮菌培养常利用的碳源和氮源依次是（D）

A．二氧化碳，氨B．葡萄糖，氨C．二氧化碳，硝酸盐D．葡萄糖，氮气

．圆褐固氮菌为自生固氮微生物，其代谢类型为（D）

A．自养需氧型B．异养厌氧型C．自养厌氧型D．异养需氧型

．豆科植物根瘤菌的固氮能力最强的时期是（）

A．成长时期B．幼苗时期C．开花之前D．开花之后

．利用无氮培养基可长期独立培养的微生物是（A）

A．圆褐固氮菌B．黄色短杆菌C．硝化细菌D．根瘤菌

．人们现在所知的固氮微生物都属于（B）

A．真核生物B．原核生物C．细菌D．根瘤菌

．根瘤菌新陈代谢的基本类型是（A）

A．异氧、需氧型B．自氧、需氧型C．自氧、厌氧型D．异氧、厌氧型

．以下关于根瘤菌的说法中正确的是（C）

A．所有根瘤菌都能固氮

B．只要与豆科植物接触的根瘤菌都能固氮

C．只有侵入到豆科植物根内的根瘤菌才能固氮

D．根瘤菌可以在所有豆科植物根上形成根瘤

．豆科植物与根瘤菌的互利共生关系主要体现在（A）

A．豆科植物从根瘤菌获得氨，根瘤菌从豆科植物获得糖类

B．豆科植物从根瘤菌获得含氮有机物，根瘤菌从豆科植物获得氨

C．豆科植物从根瘤菌获得氮气，根瘤菌从豆科植物获得有机物

D．豆科植物从根瘤菌获得一氧化氮，根瘤菌从豆科植物获得氨

．关于根瘤与根瘤菌的说法中正确的是（D）

A．根瘤即是根瘤菌

B．根瘤是根瘤菌聚集体

C．根瘤是根瘤菌在其共生植物体内所形成的癌变

D．根瘤是根的内皮层的薄壁细胞受根瘤菌分泌的刺激进行分裂，组织膨大而形成的

．下列对豆科作物进行根瘤菌拌种的说法中正确的是（C）

A．将豆科作物种子沾上根瘤菌即可B．将豆科作物沾上一定浓度的根瘤菌即可

C．将豆科作物种子沾上相应的根瘤菌即可D．将豆科作物种子沾上固氮微生物即可

．关于自生固氮微生物的描述中，不正确的是（B）

A．可以独立在土壤中固氮B．可以独立在植物体内固氮

C．菌体外有厚厚的荚膜保护D．可以分泌生长素

．能够分泌生长素的固氮微生物是（B）

A．根瘤菌B．圆褐固氮菌C．硝化细菌D．乳酸菌

．某地从国外引进一种豆科植物。

尽管环境条件适宜，但这种作物的根系上不结根瘤，植株也矮小瘦弱。

试分析原因并指出解决问题的方法。

[原因：

当地土壤中没有与该种豆科植物相适应的根瘤菌。

解决的办法是选取与该种豆科植物相适应的根瘤菌，并且在播种时进行根瘤菌拌种。

]

．氧不可逆地抑制固氮酶。

他们生活在有氧的环境中，固氮生物需要抗氧机制

（1）（多选）下面给出了一些生物的特征，能固氮的是（AC）

A．在壤中生活的细菌，如梭菌

B．居住在肠道中的大肠杆菌

C．具有特殊的豆血红蛋白，与豆科植物共生的细菌如根瘤菌

D．高突变速度的细菌，如鼠伤寒沙门氏菌

（2）固氮酶复合物参与催化生成的主要产物为（A）

A．氨B．亚硝酸盐C．硝酸盐D．氮气

．关于根瘤和根瘤菌的说法中，正确的是（D）

A．根瘤即是根瘤菌

B．根瘤是根瘤菌的聚合体

C．根瘤是根瘤菌在其共生的植物体内所形成的癌变

D．根瘤是根的内皮层的薄壁细胞受根瘤菌分泌物的刺激进行分裂，组织膨大而形成的

．关于生物固氮的说法，正确的是（B）

A．固氮微生物将自然界的含氮化合物还原成氨的过程

B．固氮微生物将空气中的N2还原成氨的过程

C．将空气中游离的氮转化成氮的化合物的过程

D．生物将大气中的氮及氮的化合物转化氨态氮的过程

生物固氮的意义（B：

识记）

．关于氮循环的叙述中，不正确的是（D）

A．N2经生物固氮后才能被植物吸收

B．氮元素在生物群落中以有机物形式传递

C．在缺氧时，土壤中的一些细菌可将硝酸盐最终转化为氮气

D．硝化细菌能把NH3氧化为植物生命活动需要的部分能量

．为确定生物固氮的最终产物，做了如下两个实验：

（1）把固氮菌培养在含15N2的空气中，细菌迅速固定氮素，短期内细胞的谷氨酸中出现大量的15N。

（2）如果把该细菌培养在含有15NH3的培养基中，固氮立刻停止，但吸收的氨态氮迅速转入谷氨酸中。

由此可以推断，该微生物固氮的最终产物是（A）

A．NH3B．NO2C．NO3-D．谷氨酸

．下列关于生物固氮的说法中正确的是（B）

A．固氮微生物将自然界中的含氮化合物还原成氨的过程

B．固氮微生物将空气中的氮气还原成氨的过程

C．将空气中游离的氨转化为氮的化合物的过程

D．生物将大气中的氮气及其氮的化合物转化为氨态氮的过程

．氮是蛋白质的基本组成元素之一，所有生物体均含有蛋白质，氮循环涉及到生物圈的全部领域，以下关于氮被生物体吸收的途径正确的是（D）

①氮在大气中体积分数高达78%，可被生物体直接利用

②通过高能固氮可将空气中游离的氮转化为硝酸盐和氨，而被植物吸收

③所有植物都具有生物固氮作用，其根部的根瘤菌可将氮气转化成硝酸盐，而被植物吸收

④动物以植物为食而获得氮并转化为动物蛋白

⑤动、植物死亡后，遗体中的蛋白质被微生物分解成NH4+、NO3-、NH3，又回到土壤和水体中，被植物再次吸收

A．①⑤B．③⑤C．②④D．②④⑤

．以下表述了几种氮气直接或间接地被生态系统中生物利用的几种途径，其中错误的一项是（D）

A．蓝藻将氮气还原为氨B．工业上合成氮肥

C．大气中含氮化合物如硝酸盐在土壤中的积累D．反硝化作用

．关于氮循环的叙述中，正确的是（C）

A．氮气只有经生物固氮后才能被植物吸收

B．氮元素在生物群落中以有机物的形式传递（在一些微生物之间不是）

C．在缺氧时，土壤中的一些细菌可将硝酸盐最终转化为氮气

D．硝化细菌能把氨氧化为植物生命活动需要的部分能量

生物固氮在农业生产中的应用（A：

知道）

．江南农民在冬季农田休耕期间常种植田菁、紫云英等豆科植物，主要用于（B）

A．充分利用土地，作为蔬菜或饲料B．固定氮素，增进土壤肥力

C．增加生物种类，以维持生态平衡D．固定太阳能，以促进能量流动

．大气中的N2，经过固氮后形成的化合物中，哪一组化合物被植物吸收后直接可用于蛋白质的合成？

（C）

A．NH3和NO3-B．NH4+和NO2-C．NH4+和NH3D．NO3-和NO2-

．稻田中养殖鱼腥藻（蓝藻）的好处是（D）

①固定大气中的氮②从太阳光获得能量③与水稻共生

A．①②③B．②③C．①③D．①②

．土壤中的细菌把硝酸盐最终转化成氮气的外界条件之一是（B）

A．氧气充足B．氧气不足C．CO2充足D．CO2不足

．固氮能力最强的方式是（C）

A．工业固氮B．高能固氮C．生物固氮D．都一样

．给含氮素（NH3）较多的土壤中耕松土，有利于提高土壤肥力。

其原因是（C）

A．改善土壤通气，根呼吸作用加强B．增加土壤总N2的含量

C．改善土壤通气，硝化细菌繁殖快，有利于土壤中硝酸盐增加D．促进氨的吸收

【学科内综合】

．下列各项中，能形成氨的是（A）

①生物固氮②微生物分解动植物遗体③硝化细菌的硝化作用

A．①②B．②③C．①③D．①②③

．用人工培养基来培养圆褐固氮菌。

当向无菌培养箱中充入氮气时，其固氮量和菌落大小比充入无菌空气时（D）

A．多和大B．多和小C．少和大D．少和小

．根瘤菌细胞中的固氮基因（G）的分布部位及表示方法为（C）

A．核区、GB．质粒、GGC．质粒、GD．核糖体、GG

．在土壤中，氧气不足时会加强的是（A）

A．NO3-→N2B．N2→NH3C．尿素→NH3D．NH3→NO3-

．（多选）右图为氮循环示意图，下列有关叙述中正确的是（ABC）

A．①过程中通过生物固定的氮素远多于其它途径

固定的氮素

B．进行②过程的生物的代谢类型为自养需氧型

C．进行③和④过程的生物分别主要是生产者和消

费者

D．⑥过程能增加土壤的肥力，有利于农业生产

．下列关于氮循环的叙述中正确的是（A）

A．氮无法直接被一般动、植物体利用

D．大豆根瘤中的根瘤菌是一种与植物共生的真菌

C．氮必须在土壤中转换成硝酸盐，才能为生物体吸收

D．微生物中只有硝化细菌，能直接利用大气中的氮

．植物每年从土壤中吸收大量氮素，土壤中获得氮素补充的主要途径是（C）

A．施用氮素肥料B．闪电固氮C．生物固氮D．动植物遗体分解

．从土壤中分离自生固氮菌的原理是（C）

A．无菌操作，确保无杂菌污染B．固氮菌易被结晶紫染成紫色

C．无氮培养基对固氮菌的选择生长D．培养出各种菌后，镜检筛选

．自身固氮菌的培养操作中，要求使用的仪器工具、培养基、水等必须无菌。

下列关于这些无菌操作的原因叙述中，不正确的是（D）

A．只有进行菌操作，才能使实验结果可靠

B．防止杂菌与自生固氮菌发生竞争以利于自生固氮菌的顺利生长

C．使自生固氮菌有更充足的营养来源和生活空间，以便于迅速得到较多的自生固氮菌

D．防止自生固氮菌营养过多而疯长

．要将从土壤中的自生固氮菌与其他杂菌分离开，应将它们接种在（D）

A．加入氮源和杀菌剂的培养基上B．不含氮源含有杀菌剂的培养基上

C．加入氮源不加杀菌剂的培养基上D．不含氮源和杀菌剂的培养基上

．土壤中的无机氮主要以两种形式存在：

氨态氮和硝态氮。

氨态氮不稳定，易挥发。

硝态氮稳定。

施肥后进行中耕松土可改变氨态氮和硝态氮的比值，其比值的变化是（B）

A．变大B．变小C．不变D．无法确定

．全世界工业合成氮肥中的氮只占固氮总量的20%，绝大多数是通过生物固氮进行的。

最常见的生活在豆科植物根部的根瘤菌，能将大气中游离态的氮，经过固氮酶的作用生成氮的化合物，以利于植物的利用，而豆科植物为根瘤菌提供营养物质。

（1）根瘤菌与豆科植物之间的关系被称为。

（2）根瘤菌之所以能进行曲生物固氮作用，是因为它有独特的固氮酶，而根本原因是它具有独特的。

（3）日本科学家把固氮基因转移到水稻根系微生物中，通过指导合成固氮所需的，

进而起到固氮作用，从而降低了水稻的需氮量，减少了氮肥的使用量。

而更为理想的是直接将固氮基因重组到稻、麦等经济作物的细胞中，建立“植物的小化肥厂”；让植物本身直接固氮，这样就可以免施氮肥。

如果这种重组能够实现的话，那么固氮基因最终实现表达的途径是。

（4）生物固氮与工业固氮相比较，由于有固氮酶的参与，所以它是在、条件下进行的，从而节省了大量的器材、设备和能源。

[

（1）互利共生

（2）固氮基因（3）固氮酶；具体的中心法则，表达式略（4）常温、常压]

．下图是自然界中氮以蛋白质的形式在生物体内转化的部分过程示意图。

请回答：

（1）自然界中将NH3转化成NO3-的生物叫；该种生物的同化作用方式主要是通过作用不完成的。

（2）植物的根从土壤中吸收NO3-是通过完成的。

吸收的NO3-和有机物合成为植物蛋白质。

（3）图是①是，②是，③是，④是，⑤过程是，⑥过程是。

（4）细胞中⑦的合成场所是，不含氮部分彻底氧化分解的场所是。

[

（1）硝化细菌；化能合成

（2）主动运输（3）肌蛋白；血红蛋白；尿素；CO2和H2O及能量；脱氨基作用；氨基转换作用（4）核糖体；线粒体]

．下图表示自然界中N循环部分示意图，请据图回答

（1）若Ａ、Ｂ、Ｃ过程发生在人体中，则A、C分别代表和过程；a物质是否能代表赖氨酸？

为什么？

。

b物质在人体的器官中产生。

（2）能完成E过程的微生物是，NO3－进入植物体细胞必须通过

过程。

（3）决定微生物D过程的是细胞中的。

如果我们要让水稻．小麦等经济作物也能完成D过程，则需要通过技术，这项技术如果成功，则在环保上的意义是。

．蛋白质是生物体的主要组成部分，有多种蛋白质的参加才能使生物体得以存在和延续。

各种蛋白质都是由多种氨基酸结合而成的。

氮是氨基酸的主要组成元素。

全世界工业合成氮肥中的氮只占固氮总量的10%，绝大多数是通过生物固氮进行的，最常见的是生活在豆科植物根部的根瘤菌，它能将大气中游离的氮，经过固氮酶的作用生成含氮的化合物。

供植物利用，而豆科植物为根瘤菌提供营养物质。

（1）固氮通常有三种途径：

；；。

根瘤菌和豆科植物的关系在生物学上称为。

（2）固氮生物包括

A．满江红B．大豆根瘤菌C．硝化细菌D．蓝藻门中的念珠藻

（3）根瘤菌之所以能进行生物固氮作用是因为它有独特的固氮酶，而根本原因是它具有独特的。

（4）日本科学家将固氮基因转移到根际微生物中，通过指导合成固氮所需的，进而起到固氮作用，从而降低了水稻需氮量的1/5，减少氮肥的施用量。

而更为理想的是直接将固氮基因重组到稻麦等经济作物细胞中，建立“植物的小型化肥厂”，让植物本身直接固氮，这样可以免施氮肥。

这种创造新品种乃至新物种的重组DNA技术，在生物学上称为

。

（5）这种重组DNA技术中最常用的载体是

A．病毒DNAB．细菌DNAC．植物DNAD．动物DNA

（6）如果这种重组能实现的话，那么固氮基因最终实现表达的遗传信息的转移途径是

。

传统的生物固氮就是指某些微生物（如根瘤菌．蓝藻等）将空气中的N2固定为NH3的过程。

大豆根中往往存在着根瘤菌。

根瘤菌的代谢类型属于，它与大豆的生态关系是。

[

（1）生物固氮．工业固氮．高能固氮互利共生

（2）ABD（3）固氮基因（4）固氮酶基因工程（5）A（6）固氮基因（DNA）

RNA

固氮酶异养．需氧型互利共生]