高三生物生物固氮人教版知识精讲

用心 爱心 专心 高三生物生物固氮人教版高三生物生物固氮人教版 本讲教育信息本讲教育信息 一 教学内容 生物固氮 二 学习内容 本周学生物固氮 掌握生物固氮的概念 固氮微生物的类群 共生固氮菌根瘤的特点 自生固氮菌 圆褐固氮菌的特点 了解生物固氮的原理 过程 掌握氮元素的循环过程 以及生物固氮的应用 掌握土壤自生 固氮菌的分离实验 理解实验原理 初步学会制作 临时涂片的方法 三 学习重点 1 固氮微生物的种类 2 生物固氮的基本过程 3 生物固氮的意义以及在农业生产上的应用 4 掌握土壤自生固氮菌的分离原理 四 学习难点 1 固氮微生物的种类 自生固氮菌 共生固氮菌 2 生物固氮的基本过程 3 生物固氮的意义以及在农业生产上的应用 4 掌握土壤自生固氮菌的分离 五 学习过程 一 固氮类型 固氮 将空气中的氮分子转化成氮化合物的过程 生物固氮 固氮微生物将空气中的还原成氨的过程 高能固氮 雷电 形成氮的氧化物 固氮 化能固氮 工业合成氨 高温 高压 催化剂 生物固氮 固氮微生物作用 每年生物固氮的总量占地球上固氮总量的 90 左右 生物固氮在氮循环中起重要作用 二 固氮微生物的种类 1 固氮微生物都是原核微生物 目前共发现 100 多种 主要有 根瘤菌 蓝藻 放线菌 2 类型 1 共生固氮微生物 指与绿色植物互利共生时才能固氮的微生物 如 根瘤菌 与豆科植物互利共生 弗兰克氏放线菌 与桤木属 杨梅属 沙棘属等植物共生 蓝藻 与红萍等水生蕨类或罗汉松等裸子植物共生 地衣即是 根瘤菌 在土壤中分布广泛 其固定的氮素占自然界生物固氮的绝大部分 用心 爱心 专心 形状 棒槌型 T 型 Y 型 代谢类型 需氧异养细菌 原核生物 特点 只有在侵入到豆科植物的根内才能固氮 不同的根瘤菌各自只能侵入特定种类的豆科植物 根瘤菌与豆科植物互利共生 根瘤形成 豆科植物幼苗长出后 相应的根瘤菌就侵入到根内 根瘤菌在根内不断繁殖 刺激根内薄壁细胞分裂 该处组织膨大形成根瘤 重要意义 豆科植物从根瘤中获得的氮素占所需氮素的 30 到 80 2 自生固氮微生物 指在土壤中能够独立进行固氮的微生物 如 圆褐固氮菌 圆褐固氮菌 异养需氧原核生物 细菌 结构特点 大多是杆菌或短杆菌 通常是单生或对生生活 显微镜下观察呈 8 字型 细菌外层有一层荚膜 功能特点 异养需氧生活 能独立固氮 固氮能力较强 能在无氮培养基中生长 能分泌生长素 促进植株生长和果实发育 生产应用 常制作成菌剂 投入到土壤中 提高农作物的产量 作用对象 小麦 水稻 棉花 玉米 主要菌种 圆褐固氮菌 棕色固氮菌 施用方式 a 基施 以基肥的形式使用 b 追施 追加在作物的根部 覆盖土壤 c 拌种 阴凉处晾干后使用 增产效果 单纯使用菌剂不能满足农作物对氮营养的全部需要 只能是一种补充措 施 菌落特点 色泽土褐色 表面光滑呈黏稠状 具有荚膜 形状不规则 通常具有菌毛 具运动能力 3 联合固氮微生物 高中了解部分内容 必须生活在根际 叶面或动物的肠道等处才能固氮的微生物 如 雀稗固氮菌 固氮螺菌 生活在玉米 雀稗 水稻和甘蔗等植物根内的皮层细胞间 特点 具有一定的专一性 但不形成根瘤那种特殊结构 可以进行自行固氮 介于自生固氮和共生固氮之间 三 生物固氮过程 1 生物固氮是在细胞内的固氮酶的催化下进行的 不同固氮微生物的固氮酶的催化作用 用心 爱心 专心 基本相同 2 基本过程 nPiADPnMgNHeATPnMgHN 32 266 固氮酶 1 将 N2还原成 NH3 将 C2H2还原成 C2H4 2 需要 e 和 H 来自植物体内的化学反应 3 需要 ATP 提供能量是一个释能过程 3 固氮酶 有两种蛋白质组成 只有两种蛋白质同时存在时才能起固氮作用 1 两种蛋白质分别是 含铁的蛋白质 铁蛋白 含有铁和钼的蛋白质 钼铁蛋 白 2 电子先传递给铁蛋白 然后传递给钼铁蛋白 最终被或接受 2 N 22H C 3 ATP 一定要与 Mg 结合 形成 Mg ATP 复合物才能起作用 4 具有底物多样性 四 生物固氮的意义 1 植物吸收土壤中的氨盐和硝酸盐 在体内将无机氮转化为有机氮 2 动物直接或间接以植物为食 同化形成动物有机氮 3 动植物有机氮被微生物分解成氨 氨化作用 4 氨或氨盐在硝化细菌的作用下最终氧化成硝酸盐 硝化作用 5 硝酸盐被反硝化细菌等还原成亚硝酸盐 进一步形成分子态氮返回大气 反硝化作 用 意义 没有以生物固氮为主的固氮作用 大气中的分子态氮就不能被植物吸收利用 生物固氮在氮循环中有十分重要的意义 五 生物固氮在农业中的应用 1 补充土壤损失的氮元素 两种途径 a 施用氮素化肥 农家肥补充 b 生物固氮补充 2 提高豆科作物的产量根 瘤菌拌种种植增产 10 20 3 豆科作物做绿肥明显提高土壤的氮素含量 4 让非豆科农作物自行固氮不仅能提高产量 还有利于生态环境的保护 六 自生固氮菌的分离 1 原理 农田表层土壤制成的稀泥浆接种到无氮培养基中 只有自生固氮菌才能生长繁 殖 其他细菌因为没有生长繁殖所必须的氮素营养 所以无法生长 从而将自生固氮菌分 离开来 用心 爱心 专心 2 方法步骤 1 接种 将灭过菌的无氮培养基 在 37 摄氏度恒温箱中培养一两天 挑选没有生长任何微 生物的使用 取 10 克土壤混 5mL 无菌水用无菌玻璃棒搅匀 无菌操作在挑选的培养基上接种 标记内容 2 培养 在恒温箱中 28 至 30 摄氏度条件下培养 3 到 4 天 3 观察 观察接种效果 泥浆周围若出现黏液 先为无色透明 以后为乳白色 最后变成褐色 表明含有自生固氮菌 4 镜检 制作临时涂片 载玻片用酒精消毒 中央滴入无菌水 无菌操作条件下挑粘液涂在载玻片水滴中 用结晶紫染液染色 另取载玻片做推片 推出均匀菌膜 干燥 涂片自然干燥 不用加热 以免破坏菌膜 观察 依次用低倍镜 高倍镜观察 自生固氮菌染成紫色 模拟试题模拟试题 1 根瘤菌的代谢类型是 A 异养 需氧型 B 自养 需氧型 C 自养 厌氧型 C 异养 厌氧型 2 生物固氮的说法中正确的是 A 固氮微生物将空气中的氮还原成氨 B 豆科植物能进行生物固氮 C 自生固氮微生物的能量最终来源是光能 D 共生固氮微生物的能量最终来源是化学能 3 关于根瘤菌的说法正确的是 A 根瘤是根瘤菌的聚合体 B 根瘤是根瘤菌刺激共生植物产生癌变的结果 C 根瘤是根的内皮层薄壁细胞受到根瘤菌的分泌物刺激产生分裂 组织肥大形成 D 根瘤菌在根瘤内是一种无氧环境 4 下列生物中不可能具有固氮能力的微生物的是 A 放线菌 B 硝化细菌 C 根瘤菌 D 蓝藻 5 下列各项中与生物固氮过程无关的是 A 固氮酶 B 硝酸根 C 三磷酸腺苷 D 质子氢 6 有关圆褐固氮菌的说法正确的是 A 能促进植物开花 用心 爱心 专心 B 促进植物的生长和果实的发育 C 促进果实的成熟 D 促进植物对氮元素的吸收和利用 7 生物固氮过程中 最终的电子受体是 A N2和 C2H2 B NH3 C 乙烯 D NADP 8 豆科植物固氮能力最强的时期是 A 成长时期 B 幼苗时期 C 开花时期 D 开花后 9 根瘤菌体内的固氮酶特性的叙述中错误的是 A 高效性 B 专一性 C 底物多样性 D 受环境的 PH 值影响 10 关于自生固氮菌的说法不正确的是 A 通常细菌外面具有一层荚膜 B 一般情况是单生或对生生活 C 大多是杆菌或短杆菌 D 是自养需氧代谢类型 11 分离自生固氮菌的培养基的配置中不能加入下列那种成分 A 琼脂 B K2HPO4 C Mg NO3 2 D 葡萄糖 12 圆褐固氮菌生长处形成的菌落状态是 A 乳白色 粘稠状光滑不规则菌落 B 乳白色 干燥态规则圆滑菌落 C 土褐色 粘稠状光滑不规则菌落 D 土褐色 干燥态规则圆滑菌落 13 制作圆褐固氮菌的装片时方法是 A 挑少许黏液 用结晶紫染色自接压片 晾干观察 B 挑少许黏液 用结晶紫染色制作推片 晾干观察 C 挑少许黏液 用结晶紫染色自接压片 烘干观察 D 挑少许黏液 用结晶紫染色制作推片 烘干观察 14 生物固氮过程中所利用的 ATP 来自于 A 光合作用过程 B 根的呼吸作用 C 氨的氧化过程 D 固氮菌的呼吸作用 15 下列关于生物固氮的说法中正确的是 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 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其化合物转化为氨态氮的过程 16 下列对豆科作物进行根瘤菌拌种的说法中正确的是 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 17 固氮菌的生物固氮过程理解错误的是PiADPNHATPHeN 32 酶 用心 爱心 专心 A 电子和氢离子由根瘤菌的有氧呼吸过程提供 B 该过程是一个氧化还原反应 其还原剂是 N2 C 固氮酶不仅起催化反应作用 它还具有传递电子和 H 功能 D ATP 在该反应中是一个水解释能过程 18 通过某些微生物的作用 把空气中游离的氮素固定转变为含氮化合物 这一过程就 是一种生物固氮作用 为确定固氮的最终产物 做了如下两个实验 1 把固氮菌培养在 含 15N2的空气中 细胞迅速固定氮素 短期内细菌的谷氨酸中出现大量的15N 2 如果 把细菌培养在含有 15NH3的培养基中 固氮能力立刻停止 但吸入氨态氮迅速转入谷氨酸 中 由此可以推断 该微生物固氮最终产物是 A NH3 B NO2 C D 谷氨酸 3 NO 19 下列哪些关于生物固氮的说法是正确的 1 固氮生物都是原核生物 2 固氮菌都是共生的 3 固氮菌都是厌氧型细菌 4 所有的固氮酶都对氧敏感 A 1 2 B 3 4 C 1 3 D 1 4 20 豆科植物与根瘤菌的共生关系主要体现在 A 根瘤菌为豆科植物提供氮肥 豆科植物为根瘤菌提供氧气 B 根瘤菌为豆科植物提供氧气 豆科植物为根瘤菌提供氮肥 C 根瘤菌为豆科植物提供氮肥 豆科植物为根瘤菌提供水和二氧化碳 D 根瘤菌为豆科植物提供氮肥 豆科植物为根瘤菌提供有机物 21 不能为植物提供氮源 但可以使含氮无机盐成为氮气返回到空气中的生物是 A 根瘤菌 B 圆褐固氮菌 C 硝化细菌 D 反硝化细菌 22 栽种农作物时要 正其行 通其风 有利于提高产量 其原因是 A 有利于充分利用光能 B 有利于释放氧气 C 有利于吸收较多的 CO2 D 有利于充分吸水 23 硝化细菌通过化能合成作用形成有机物 需要下列哪种环境条件 A 具有氮及缺氧 B 具有氨和氧 C 具有硝酸和氧 D 具有硝酸及缺氧 24 给含氨较多的土壤中耕松土 有利于提高土壤肥力 其原因是 A 改善土壤通气 根呼吸作用加强 B 增加土壤中的含量 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 改善土壤营养状况 使根瘤菌繁殖加快 25 C4植物体内的光合作用 A 产生丙酮酸 B 须在暗中进行 C 需要 ATP D 释放 CO2 26 C4植物比 C3植物更有效率 这是因为 A 在最适条件下 C4植物光合作用可用更少的光量子来固定 1mol CO2 B C4植物光合作用比 C3植物光合作用可在更低的 CO2浓度下进行 C C4植物光合作用需要更少种类的矿质元素 D C4植物光合作用用水量更经济 27 施用农家肥能提高光合作用效率的原因是农家肥 A 含有较多氮 磷 钾 B 被分解后产生较多 CO2 C 含有较多固氮微生物 D 能使土壤疏松涵养水分 用心 爱心 专心 28 蚕豆根瘤菌的入侵对象是 A 大豆的根 B 豇豆的根 C 菜豆的根 D 蚕豆的根 29 圆褐固氮菌在固氮过程中需要 A 固氮酶 B 电子 C 氢离子 D ATP 30 土壤中的氮素来自 A 氮素化肥 B 固氮微生物 C 农家肥 D 闪电打雷 31 下图为生态系统中氮循环和碳循环及其相互关系图 分析回答 大气中的 N2 CO2等 NO2 NO3 NH3 植物 动物 分解者 1 图中 过程为 过程 为 2 反硝化细菌的生理过程在何种情况下发生 是由图中的哪个标 号体现的 如果地球上没有反硝化细菌这类生物 你预测会出现什么情况 3 如果土壤板结或长期水淹 陆生植物通过 过程获得的氮素能否满足其生理需要 其原因是 4 如果图示是一个大棚生态系统 遇到连续阴雨天气 你认为采取何种措施对植物 的生长较为有利 采取这种措施的目的是 5 施氮肥过多可能对植物及环境造成的影响主要有哪些方面 用心 爱心 专心 试题答案试题答案 1 A 2 A 3 C 4 B 5 B 6 B 7 A 8 C 9 C 10 D 11 C 12 C 13 B 14 D 15 B 16 C 17 A 18 A 19 D 20 D 21 D 22 C 23 B 24 C 25 AC 26 BD 27 ABD 28 BCD 29 BCD 30 ABCD