高三生物生物固氮课件(人教大纲版).pdf

第二节第二节 生物固氮生物固氮 氮在植物体中的含量与作用氮在植物体中的含量与作用 1 氮在植物体中含量很小 氮在植物体中含量很小 2 氮是构成 氮是构成蛋白质蛋白质的主要成分 占其含量的主要成分 占其含量 的的16 18 而细胞质 细胞核和酶都含有 而细胞质 细胞核和酶都含有 蛋白质 所以氮也是蛋白质 所以氮也是细胞质细胞质 细胞核细胞核和和酶酶的的 组成成分 组成成分 3 核酸核酸 辅酶辅酶 磷脂磷脂 叶绿素叶绿素等化合物中等化合物中 都含有氮 都含有氮 所以氮为所以氮为基本生命元素 基本生命元素 必须不断补充必须不断补充 氮素氮素 第二节第二节 生物固氮生物固氮 氮素吸收的形式 氮素吸收的形式 植物所吸收的氮素主要是植物所吸收的氮素主要是无机态氮无机态氮 即即铵态氮铵态氮和和硝态氮硝态氮 也可以吸收利用 也可以吸收利用有机有机 态氮态氮 如 如尿素尿素等 等 吸收态氮的形成 吸收态氮的形成 工业固氮 工业固氮 自然合成 自然合成 生物固氮生物固氮 主要方式主要方式 第二节第二节 生物固氮生物固氮 什么叫做生物固氮 什么叫做生物固氮 固氮微生物固氮微生物将大气中的将大气中的N N2 2还原为还原为NHNH3 3的过程 的过程 共生固氮微生物共生固氮微生物 自生固氮微生物自生固氮微生物 根瘤菌根瘤菌 豆科植物豆科植物 放线菌放线菌 非豆科植物非豆科植物 蓝藻蓝藻 水生蕨类等水生蕨类等 圆褐固氮菌 好氧 圆褐固氮菌 好氧 梭菌 厌氧 梭菌 厌氧 鱼腥藻等为代表的固氮蓝藻鱼腥藻等为代表的固氮蓝藻 固氮微生物有哪些种类 固氮微生物有哪些种类 指与一些指与一些绿色植物绿色植物互利共生互利共生的固氮微生物 的固氮微生物 一一 共生固氮微生物共生固氮微生物 概念 概念 根瘤菌根瘤菌 举例 举例 根瘤菌固定的根瘤菌固定的 氮素占自然界氮素占自然界 生物固氮总量生物固氮总量 的绝大部分的绝大部分 原核生物原核生物 无核仁 核膜 染色体等结构 无核仁 核膜 染色体等结构 有有DNADNA和核糖体和核糖体 根瘤菌结构特点 根瘤菌结构特点 异养需氧异养需氧型的型的细菌细菌 有氧呼吸的场所在细胞膜有氧呼吸的场所在细胞膜 根瘤菌的新陈代谢类型 根瘤菌的新陈代谢类型 1 1 根瘤菌只有 根瘤菌只有侵入豆科植物根侵入豆科植物根内才能固氮 内才能固氮 2 2 不同的根瘤菌各自只能侵入 不同的根瘤菌各自只能侵入特定种类特定种类的豆科的豆科 植物 植物 特异性特异性 根瘤菌的固氮特点 根瘤菌的固氮特点 一一 共生固氮微生物共生固氮微生物 互利共生互利共生关系关系 根瘤菌与豆科植物的关系是什么 根瘤菌与豆科植物的关系是什么 提供可直接利用的提供可直接利用的氮素氮素 提供提供有机养料有机养料和和生活环境生活环境 二者的互利共生关系具体表现在 二者的互利共生关系具体表现在 根瘤菌根瘤菌 豆科植物 豆科植物 豆科植物豆科植物 根瘤菌 根瘤菌 一一 共生固氮微生物 共生固氮微生物 根瘤菌在豆科植物中的分布根瘤菌在豆科植物中的分布 大豆的根瘤大豆的根瘤豌豆的根瘤豌豆的根瘤 一一 共生固氮微生物共生固氮微生物 二二 自生固氮微生物 自生固氮微生物 指在指在土壤中土壤中能够能够独立独立进行固氮的微生物 进行固氮的微生物 多数是多数是自生固氮菌自生固氮菌 细菌 细菌 概念 概念 杆菌杆菌 短杆菌短杆菌 单生单生或或对生对生 8 8 字字 形形排列 外面有排列 外面有荚膜荚膜 自生固氮菌特点及常见类型 自生固氮菌特点及常见类型 常见类型 常见类型 圆褐固氮菌圆褐固氮菌 应用最多 应用最多 二二 自生固氮微生物 自生固氮微生物 1 1 较强的 较强的固氮固氮能力能力 2 2 能 能分泌生长素分泌生长素 圆褐固氮菌的功能 圆褐固氮菌的功能 制成菌剂 施用到土壤中 可以提高制成菌剂 施用到土壤中 可以提高 农作物的产量 农作物的产量 圆褐固氮菌的应用 圆褐固氮菌的应用 二 生物固氮过程 二 生物固氮过程 固氮酶的特点 固氮酶的特点 1 1 固氮酶由两种蛋白质构成 固氮酶由两种蛋白质构成 分别是分别是铁蛋白铁蛋白和和铁钼蛋白铁钼蛋白 只有两种 只有两种 蛋白质同时存在 固氮酶才具有固氮作用 蛋白质同时存在 固氮酶才具有固氮作用 2 2 固氮酶具有 固氮酶具有底物多样性底物多样性的特点 的特点 即即N N2 2 NH NH3 3 乙炔乙炔 乙烯乙烯 固氮酶催化乙炔还原乙烯的化学反应 固氮酶催化乙炔还原乙烯的化学反应 常被科学家用来测定常被科学家用来测定固氮酶的活性固氮酶的活性 铁蛋白铁蛋白 铁钼蛋白铁钼蛋白 e H ATPADP Pi N2 固氮酶固氮酶 C2H2 NH3 C2H4 二 生物固氮过程 二 生物固氮过程 固氮过程 固氮过程 N2 e H ATP和和酶酶 二 生物固氮过程 二 生物固氮过程 生物固氮需要哪些条件 生物固氮需要哪些条件 生物固氮的反应式 生物固氮的反应式 N2 e H ATP NH3 ADP Pi 固氮酶固氮酶 N2 6e 6H C2H2 16ATP 2NH3 C2H4 16ADP 16Pi 固氮酶固氮酶 农田的表层土壤中 自生固氮菌的含量农田的表层土壤中 自生固氮菌的含量 比较多 将用表土制成的比较多 将用表土制成的稀泥浆稀泥浆 接种到 接种到无无 氮培养基氮培养基上进行培养 在这种情况下 只有上进行培养 在这种情况下 只有 自生固氮菌才能生长繁殖 用这种方法 可自生固氮菌才能生长繁殖 用这种方法 可 以将自生固氮菌与其他细菌分离开来 以将自生固氮菌与其他细菌分离开来 练习练习 1 1 根据固氮微生物与非固氮微生物的特点 根据固氮微生物与非固氮微生物的特点 思考如何将自生固氮微生物与土壤中的其他思考如何将自生固氮微生物与土壤中的其他 细菌等微生物分离 细菌等微生物分离 练习练习 2 2 圆褐固氮菌除了具有固氮能力外 还能 圆褐固氮菌除了具有固氮能力外 还能 A A 促进植物生根促进植物生根 B B 促进植物开花促进植物开花 C C 促进植物形成种子促进植物形成种子 D D 促进植物的生长和果实发育促进植物的生长和果实发育 D 练习练习 3 3 在生物固氮过程中 最终电子受体是 在生物固氮过程中 最终电子受体是 A A N N2 2和乙炔和乙炔 B B NHNH3 3 C C 乙烯乙烯 D D NADPNADP A 三 氮循环 三 氮循环 工业工业 固氮固氮 高能高能 固氮固氮 生物生物 固氮固氮 有机氮有机氮 合成合成 氨化作用氨化作用 硝化作用硝化作用 反硝化作用反硝化作用 O2不足不足 硝化细菌硝化细菌 反硝化细菌反硝化细菌亚硝亚硝 酸盐酸盐 三 氮循环 三 氮循环 以以有机氮形式有机氮形式通过生物的通过生物的同化作用同化作用来传递 来传递 生物群落中的氮素是以什么形式传递的呢 生物群落中的氮素是以什么形式传递的呢 1 1 固氮作用 固氮作用2 2 有机氮合成作 有机氮合成作 用用 3 3 氨化作用 氨化作用4 4 硝化作用 硝化作用 5 5 反硝化作用 反硝化作用 氮循环中有哪几个主要的过程 氮循环中有哪几个主要的过程 生物群落与无机环境之间以什么形式循环的 生物群落与无机环境之间以什么形式循环的 有何特点 有何特点 N N2 2 NONO3 3 NHNH3 3反复循环反复循环 四 生物固氮的意义 四 生物固氮的意义 1 生物固氮生物固氮 2 工业固氮工业固氮 生产氮素化肥 生产氮素化肥 3 高能固氮高能固氮 闪电 闪电 大气中的氮气可通过几条途径被 固大气中的氮气可通过几条途径被 固 定 定 占 占90 可见 可见 生物固氮在氮循环中具有十分重要的作用 生物固氮在氮循环中具有十分重要的作用 五 生物固氮在农业生 五 生物固氮在农业生 产中的应用产中的应用 1 含氮肥料含氮肥料的施用的施用 2 生物固氮生物固氮 土壤可通过哪两条途径获得氮素 土壤可通过哪两条途径获得氮素 选择与该种豆科植物相适应选择与该种豆科植物相适应的根瘤菌的根瘤菌进行进行 拌种拌种 新开垦的农田新开垦的农田和和未种植过豆科作物的土壤未种植过豆科作物的土壤 提高豆科作物产量的有效措施是什么 提高豆科作物产量的有效措施是什么 8 8 10107 7t t 4 4 10108 8t t 五 生物固氮在农业生 五 生物固氮在农业生 产中的应用产中的应用 制作制作绿肥绿肥 直接耕埋直接耕埋或或堆沤堆沤 饲养家畜饲养家畜 再将家畜的粪便还田 再将家畜的粪便还田 豆科植物在农业生产上有何应用 豆科植物在农业生产上有何应用 将固氮细菌体内的将固氮细菌体内的固氮基因转移固氮基因转移到到 非非豆科粮食作物豆科粮食作物的细胞内 在固氮基因的的细胞内 在固氮基因的 调控下 让非豆科粮食作物的细胞内调控下 让非豆科粮食作物的细胞内合成合成 出固氮酶出固氮酶并且并且固氮固氮 这是解决非豆科粮食 这是解决非豆科粮食 作物自行固氮的一条重要途径 这一途径作物自行固氮的一条重要途径 这一途径 叫做叫做固氮基因工程固氮基因工程 六 生物固氮研究前景 六 生物固氮研究前景 固氮基因工程 固氮基因工程 练习练习 1 1 能够侵入植物体内发挥固氮作用的微能够侵入植物体内发挥固氮作用的微 生物是生物是 A A 酵母菌酵母菌 B B 真菌真菌 C C 细菌细菌 D D 霉菌霉菌 C 练习练习 2 2 根瘤菌在根内不断繁殖根瘤菌在根内不断繁殖 并且刺激根内并且刺激根内 的一些细胞分裂的一些细胞分裂 进而使该处的组织逐渐膨进而使该处的组织逐渐膨 大大 形成根瘤形成根瘤 其刺激的细胞是其刺激的细胞是 A A 厚壁细胞厚壁细胞 B B 薄壁细胞薄壁细胞 C C 表皮细胞表皮细胞 D D 根冠细胞根冠细胞 B 练习练习 3 3 关于根瘤菌的叙述中关于根瘤菌的叙述中 不正确的一项是不正确的一项是 A A 根瘤菌可以单独着生根瘤菌可以单独着生 也可以聚集在一起也可以聚集在一起 生在根上生在根上 B B 一般豆科植物的主根和侧根上都可以着生一般豆科植物的主根和侧根上都可以着生 根瘤根瘤 C C 根瘤是由根瘤菌进入根细胞内部根瘤是由根瘤菌进入根细胞内部 刺激根刺激根 组织膨大而成的组织膨大而成的 D D 根瘤破溃后根瘤破溃后 根瘤菌全部死亡后进入土壤根瘤菌全部死亡后进入土壤 D 练习练习 4 4 关于固氮生物的正确说法是关于固氮生物的正确说法是 A A 固氮生物都是异养的固氮生物都是异养的 B B 固氮生物都是共生的固氮生物都是共生的 C C 固氮生物都是细菌或放线菌固氮生物都是细菌或放线菌 D D 根瘤菌固定的氮素占生物固氮的绝根瘤菌固定的氮素占生物固氮的绝 大部分大部分 D 练习练习 5 5 关于生物固氮的正确叙述是关于生物固氮的正确叙述是 A A 生物遗体中的含氮化合物首先被转生物遗体中的含氮化合物首先被转 化成硝酸盐化成硝酸盐 B B 硝化细菌可以使氮元素回归大气硝化细菌可以使氮