第17课时生物固氮.ppt

第17课时生物固氮必备知识梳理回扣基础要点一 生物固氧1 概念固氮微生物将大气中的的过程 2 共生固氮微生物 1 概念 与一些绿色植物的固氮微生物 2 代表生物 根瘤菌 代谢类型 型 氮还原成氨 互利共生 异养需氧 共生特征 不同的根瘤菌 各自只能侵入种类的豆科植物中 共生关系表现 豆科植物为根瘤菌提供 根瘤菌为豆科植物提供 3 自生固氮微生物 1 概念 土壤中能够固氮的微生物 2 代表生物 圆褐固氮菌 代谢类型 具有较强的固氮能力 并且能分泌 促进植株的和果实的 特定 有机 物 氮素 独立进行 异养需氧型 生长素 生长 发育 拓展提升自生与自养 共生与异养的关系自生不等于自养 共生不等于异养 自生固氮微生物大多为异养型 如巴氏梭菌 圆褐固氮菌 共生固氮微生物也有自养型的 如与满江红共生的某种蓝藻 鱼腥藻 即为自养型 二 氮循环1 生物固氮的过程 1 固氮形式 固氮 固氮 固氮 2 N元素进入生物群落的方式 固氮 植物以主动运输的形式吸收含N元素的无机盐离子 3 N元素在生物群落中的传递形式 4 N元素返回无机环境的途径 在氧气不足时 土壤中的反硝化细菌可将硝酸盐转化为并最终转化为氮气 2 生物固氮的意义生物固氮在自然界中具有十分重要的作用 生物 高能 工业 生物 含N有机物 亚硝酸盐 氮循环 练一练有关氮循环的内容 以下说法错误的是 A 土壤中的氨在有氧条件下 经过硝化细菌的作用 最终氧化成硝酸盐B 土壤中的反硝化细菌在缺氧的条件下 将硝酸盐最终转化成氮气C 植物只能利用土壤中的硝酸盐和铵盐 而不能直接利用空气中的氮气D 自生固氮菌的代谢类型属于自养需氧型解析自生固氮菌的代谢类型大多为异养需氧型 D 三 生物固氮在农业生产中的应用1 土壤获得氮素的途径 氮素是农作物从中吸收的一种元素 土壤可通过两条途径获得氮素 一条是来自 另一条是 其中提供的氮素更多 2 农业生产应用的举例 1 对作物进行 是提高该作物产量的一条有效措施 2 用做绿肥 3 通过转基因技术 可将转到非豆科植物中 土壤 大量 含N肥料 生物固氮 生物固氮 豆科 根瘤菌拌种 豆科作物 固氮基因 构建知识网络 高频考点突破考点一生物固氮的过程及主要微生物1 生物固氮概念理解 2 固氮微生物 1 生物类别 全为原核微生物 包括固氮细菌 放线菌及蓝藻 3 固氮微生物的类型 深化拓展 3 根瘤和根瘤菌根瘤是根内部的一些薄壁细胞受到根瘤菌分泌物的刺激 不断进行细胞分裂 从而使该处的组织逐渐膨大 形成的瘤状结构 根瘤菌是形成根瘤的微生物 只有在根瘤内根瘤菌才能固氮 分布在土壤中的根瘤菌不能固氮 对位训练1 下列有关圆褐固氮菌及其生物固氮方面的叙述 正确的是 A 去除圆褐固氮菌的细胞壁需用纤维素酶B 圆褐固氮菌的新陈代谢类型与黄色短杆菌不同C 用圆褐固氮菌制成的菌剂 不能提高农作物产量D 可用无氮培养基从土壤中分离得到圆褐固氮菌解析圆褐固氮菌是原核生物 细胞壁的组成成分中不含纤维素 圆褐固氮菌和黄色短杆菌的新陈代谢类型都是异类需氧型 圆褐固氮菌具有较强的固氮能力 并且能分泌生长素 促进植株的生长和果实的发育 因此 将圆褐固氮菌制成菌剂 施到土壤中 可以提高农作物的产量 圆褐固氮菌在土壤中能够独立进行固氮 因而可用无氮培养基分离 D 2 圆褐固氮菌和根瘤菌的共同特点是 都是异养生物 都是自养生物 合成固氮酶的基因结构都相同 合成固氮酶的基因结构不相同 都是原核生物 都是真核生物A B C D A 考点二氮循环1 图示 2 解读 1 固氮方式 生物固氮 固氮微生物将大气中的氮还原成氨的过程 高能固氮 在闪电等高空瞬间放电所产生的高能作用下 空气中的氮与氧气结合 形成硝酸的过程 工业固氮 用高温 高压和化学催化的方法 将氮转化为氨 2 氮循环 植物吸收N的两种形式及方式 NH 4和NO 3 都以主动运输方式吸收 尿素的生成 动物体内氨基酸通过脱氨基作用形成含氮部分 再进一步转化成尿素 在肝脏中完成 再经肾脏排出体外 氨化作用 微生物将动植物遗体 排出物 残落物中的有机氮分解后形成氨的过程 硝化作用 在有氧条件下 土壤中的氨或铵盐在硝化细菌的作用下最终转化为硝酸盐的过程 反硝化作用 在氧气不足的条件下 土壤中的硝酸盐被反硝化细菌等多种微生物还原成亚硝酸盐 并进一步还原成分子态氮返回到大气中 这一过程叫做反硝化作用 3 氮循环中几种微生物的作用及其在生态系统中的地位 对位训练3 阴雨连绵的天气雨水浸泡了白菜地 则下列生理作用最不可能会因此而降低的是 解析因雨水浸泡导致土壤中O2减少 则需氧气的活动将减弱而受影响 B和C的过程 不需氧气的生理过程加强 D中反硝化细菌的代谢类型为异养厌氧型 A中离子的运输因阴雨天气蒸腾作用下降而降低 答案D 4 如图表示几种含氮物质之间相互转化的关系 下列关于此图的叙述 错误的是 A 能进行2和4过程的生物 其新陈代谢的类型分别是异养厌氧型 自养需氧型B 能进行1过程的生物 其基因内含子的碱基序列发生改变也属于基因突变 C 人体内6过程可在肝细胞中进行 甘氨酸可通过7过程合成D 不能独立进行8过程的生物 其遗传物质是DNA或RNA解析2是反硝化作用 通过反硝化细菌进行 代谢类型为异养厌氧型 4是硝化作用 其相应生物代谢类型为自养需氧型 1为生物固氮 全为原核生物 基因结构无外显子和内含子之分 甘氨酸为非必需氨基酸 可通过体内转氨基形成 不能独立合成蛋白质的生物为病毒 答案B 思维方法探究思维误区警示易错分析1 对两类固氮微生物的培养条件不清楚共生固氮不能在无氮培养基上生存 自生固氮菌可以生存 2 对共生固氮菌和共生豆科作物特点不清楚根瘤菌属中有十几种根瘤菌 这些根瘤菌与豆科植物具有特殊的互利共生关系 也就是一种根瘤菌只能在一种或若干种豆科植物的根上形成根瘤 一种豆科植物只有一种互利共生菌 体现共生的专一性 纠正训练1 农田土壤的表层 自生固氮菌的含量比较多 将用表层土制成的稀泥浆 接种到特制的培养基上培养 可将自生固氮菌与其他细菌分开 对培养基的要求是 加抗生素 不加抗生素 加氮素 不加氮素 加葡萄糖 不加葡萄糖 37 恒温培养箱 28 30 温度下培养 A B C D C 2 在新开垦的土地上 种植用蚕豆根瘤菌拌种的豇豆 菜豆 大豆和小麦 能提高其产量的一组作物是 A 菜豆和豇豆B 豇豆和小麦C 菜豆和大豆D 大豆和豇豆解析不同的根瘤菌只能侵入特定种类的豆科植物 大豆根瘤菌只能侵入大豆的根 蚕豆根瘤菌可以侵入蚕豆 菜豆和豇豆的根 小麦为非豆科植物 目前还不能使其生长根瘤 A 知识综合应用重点提示通过 对氮循环过程识图析图 的考查 提升 把握所学知识要点和知识之间内在联系构建知识网络 的能力 典例分析下图是氮在土壤 植物和动物之间的转化示意图 1 大气中的氮主要经过作用被还原为NH3 然后被植物利用 土壤中的NH3也可经硝化细菌的作用 转化成硝酸盐后被植物吸收 在情况下 硝酸盐可被一些细菌最终转化为氮气 返回大气中 2 动物摄取的蛋白质在消化道内被分解为各种氨基酸 这些氨基酸进入细胞后有3个代谢途径 图中 是作用 是作用 是作用 3 氮返回土壤主要有两个途径 一是图中 产生的 图中C 进入土壤 二是植物和动物遗体中的含氮物质被土壤中的形成氨而进入土壤 解析生物固氮是指固氮微生物将大气中的氮还原成氨的过程 固氮微生物主要是指具有固氮功能的细菌 还包括具有固氮功能的蓝藻和放线菌 在有氧的条件下 土壤中的氨或铵盐在硝化细菌的作用下最终氧化成硝酸盐 在氧气不足的条件下 土壤中的硝酸盐被反硝化细菌等多种微生物还原成亚硝 酸盐 并且进一步还原成分子态氮 分子态氮则返回到大气中 动物细胞可以通过氨基转换作用形成新的氨基酸 但新的氨基酸均是非必需氨基酸 部分动物可以通过排泄排出体内多余的氮 尿素 动植物的遗体 排出物和残落物中的有机氮被微生物分解后形成氨 这一过程叫做氨化作用 答案 1 生物固氮氧气不足 2 脱氨基氨基转换 或转氨基 合成 3 尿素微生物分解 随堂过关检测题组一 生物固氮1 关于固氮生物的正确说法是 A 固氮生物都是异养的B 固氮生物都是互利共生的C 固氮生物都是细菌或放线菌D 根瘤菌固定的氮素占生物固氮的绝大部分 D 2 在水稻田中引入某种固氮蓝藻后 有效地促进了水稻增产 原因是 A 蓝藻的呼吸作用能提高水稻根对矿质元素的吸收速率B 蓝藻的光合作用能提高稻田的光能利用率C 蓝藻的固氮间接提高了水稻的光合作用效率D 蓝藻与水稻间建立了互利共生的关系解析固氮蓝藻可以通过固氮作用 将空气中的氮转化为含氮的养料 供水稻利用 间接提高了水稻的光合作用效率 蓝藻的呼吸作用不能为水稻提供能量 不能提高水稻根对矿质元素的吸收 速率 蓝藻的光合作用能提高稻田的光能利用率 但与水稻的增产无关 蓝藻与水稻都是自养型生物 故两者之间不存在互利共生关系 答案C 题组二 氮循环3 如图表示甲 乙 丙三类微生物在生态系统碳循环和氮循环中的作用 有关叙述错误的是 A 硝化细菌属于甲类B 乙类使土壤中的氮素含量减少C 根瘤菌属于丙类D 自生丙类微生物都有自养能力 D 题组三 根瘤菌及生物固氮方面的应用4 下列有关根瘤和根瘤菌的描述 正确的是 A 控制固氮性状的基因位于核区DNA分子上B 在土壤中根瘤菌能够生存 但是不能固氮C 一种根瘤菌只能侵入一种豆科植物中D 根瘤的形状由豆科植物的基因决定解析根瘤菌的固氮基因位于质粒上 故A选项错 根瘤菌属于共生固氮微生物 与豆科植物共生时 才能固氮 单独生活在土壤中时 不能固氮 故答案为B B 5 蛋白质是生物体内的主要组成物质 有多种蛋白质参加才会使生物得以存在和延续 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20 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 它能将大气中的游离态的氮经过固氮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 根瘤菌与豆科植物的关系在生态学上称为 2 固氮生物包括 A 满江红B 大豆根瘤菌C 硝化细菌D 蓝藻中的念珠藻 3 根瘤菌之所以能固氮是因为它具有独特的固氮酶 而根本原因是它具有特殊的 4 如果直接将固氮基因重组到水稻 小麦等经济作物中 建立 植物小型化肥厂 让植物自身可以直接固氮 这样可以免施氮肥 这种创新品种乃至新物种的重组DNA技术 生物学上称为 5 这种重组DNA技术中最常见的运载体是 A 病毒DNAB 细菌DNAC 植物DNAD 动物DNA解析本题考查生物固氮 遗传工程对性状的控制等知识点 固氮微生物包括自生固氮菌和共生固氮菌 根瘤菌是共生固氮菌 满江红由固氮蓝藻与之共生 念珠藻属于固氮蓝藻的一种 所以它们都能固氮 答案 1 互利共生 2 ABD 3 固氮基因 4 基因工程 5 A 定时检测组题说明特别推荐 识图析图题 1 15 推断题 8 10 改编题 12 综合题 15 16 1 如图为氮循环示意图 下列有关叙述不正确的是 A 过程中通过生物固定的氮素远多于其他途径固定的氮素B 进行 过程的生物的代谢类型为自养需氧型C 进行 和 过程的生物分别主要是生产者和消费者D 过程能增加土壤的肥力 有利于农业生产解析图中 过程将硝酸盐转化为N2后 可导致土壤氮素流失 土壤肥力下降 不利于农业生产 D 2 经常松土能提高农作物的产量 这是因为 增强植物的呼吸作用 为矿质离子的吸收提供更多的能量 有利于分解者的活动 提高光能利用率 有利于圆褐固氮菌的活动 增加土壤的肥力 促进植物果实的成熟 促进硝化细菌将氨态氮转化为硝态氮 提高氮肥的利用率 促进根系吸收有机肥料 实现物质和能量的多级利用A B C D 解析根系不能直接吸收有机肥 故 是错误的 C 3 下列关于固氮微生物的叙述中 错误的是 A 能够将大气中的氮气转化为植物可以利用的含氮养料B 细胞中没有线粒体 内质网 高尔基体等复杂的细胞器C 在自然界的氮循环中发挥重要的作用D 只能生活在一种或几种豆科植物中 与豆科植物存在互利共生关系解析所有固氮微生物均可将大气中的氮气转化为植物可以利用的含氮养料 且固氮微生物均为原核生物 其细胞中不含线粒体 内质网 高尔基体等复杂的细胞器 生物固氮在自然界的氮循环中发挥 着重要作用 故A B C选项所述均正确 但固氮微生物未必与植物共生 如自生固氮微生物即可自行固氮 故D项所述错误 答案D 4 三农问题 是关系国计民生的大事 农业上使用化肥可以大大提高农作物产量 但持续 大量使用化肥存在许多负面影响 生物固氮 已成为一项重要的研究性课题 下列说法不正确的是 A 长期使用化肥导致土壤板结 使土壤不易流失 对植物生长有利B 土壤板结 会加快某些细菌对NO 3 N2的转化C 与人工合成NH3所需的高温 高压相比 生物固氮的顺利进行是因为这些生物体内含有特定的固氮酶 D 中耕松土可促进植物对水分和矿质元素的吸收 松软土壤也有利于根瘤菌 硝化细菌的生命活动解析土壤板结会促进反硝化细菌的活动 不利于矿质元素的吸收和固氮微生物的生命活动 因此对植物生长不利 答案A 5 关于根瘤及根瘤菌的叙述中 不正确的一项是 A 根瘤可以单独着生 也可以聚集在一起着生在根上B 一般豆科植物的主根和侧根上都可以着生根瘤C 根瘤是由根瘤菌进入根细胞内部 刺激根组织膨大而成的D 根瘤破溃后 根瘤菌全部死亡进入土壤解析根瘤是豆科植物的根部在生长发育过程中 被土壤中一些相适应的根瘤菌侵入后 根瘤菌在根内大量繁殖中 并刺激根部的一些薄壁细 胞分裂 进而使该处的组织逐渐膨大后形成的 根瘤可以单独着生 也可以在任意根上聚集在一起 当植物衰老死亡后 根瘤也要破溃 其内的根瘤菌便进入土壤 但进入土壤的根瘤菌不一定死亡 答案D 6 下列关于四种生物的能源 C源 N源和代谢类型的描述 其中正确的一组是 A 硝化细菌 乳酸菌B 乳酸菌 酵母菌C 酵母菌 衣藻D 硝化细菌 衣藻 解析本题考查的知识有 各种微生物的代谢类型 微生物所需的能源 碳源和氮源的不同 解答此题时应明确 硝化细菌 乳酸菌属于细菌 酵母菌属于真菌 衣藻属于真核生物 微生物所需的能源 碳源 氮源因其同化作用类型的不同而不同 答案D 7 圆褐固氮菌所固定的氮素参与氮循环全过程的是 A N2 NH3 NO 3 生物体有机氮 NH3 NO 3 N2B N2 NH3 生物体有机氮 NH3 NO 3 N2C N2 NH3 生物体有机氮 NO 3 N2D N2 NH3 NO 3 生物体有机氮 NH3 N2解析圆褐固氮菌为自生固氮菌 它能将N2转化为NH3 NH3必须被硝化细菌转化为NO 3之后才能被植物体吸收和利用 生物体有机氮经代谢转化为NH3 NH3被硝化细菌再次转化为NO 3 然后经反硝化细菌分解成N2返回到大气中 从而完成一次氮循环 A 8 用抗生素 如链霉素 处理红萍 并把红萍培养在无氮培养液中 红萍生长停止 而未用链霉素处理的红萍放在同样的无氮培养液中却生长良好 对以上现象的解释正确的是 A 链霉素破坏了红萍的固氮酶 使红萍不能固定氮素B 链霉素杀死了与红萍共生的固氮蓝藻 使红萍没有蓝藻固定的氮素供应而导致氨基酸合成受阻 蛋白质合成亦受阻C 链霉素破坏了蛋白质合成酶 使红萍蛋白质合成受阻D 以上都对 解析抗生素可杀死原核生物 因与红萍共生的固氮蓝藻 可通过生物固氮作用为红萍提供固氮产物满足红萍对氮素的需求 当抗生素将固氮蓝藻杀死时 将使红萍失去氮素来源 因培养液为无氮培养液 从而使其生长停止 答案B 9 下列关于生物固氮的说法中 错误的是 A 生物固氮是指固氮微生物将氮气还原成氨的过程B 自生固氮微生物是指在土壤中能够独立进行固氮的微生物C 共生固氮微生物是指与豆科植物互利共生的固氮微生物D 将固氧基因转移到水稻的细胞内 有望使水稻自行固氮解析共生固氮微生物是指与一些绿色植物互利共生的固氮微生物 如与豆科植物共生的根瘤菌 C 10 下列有关氮循环中进行固氮作用 氨化作用 硝化作用 反硝化作用的微生物在生态系统中的地位的叙述 正确的是 A 是分解者B 只有分解者和生产者C 只有分解者和消费者D 既有分解者 生产者 又有消费者解析进行固氮作用的固氮菌如根瘤菌是消费者 进行氨化作用 反硝化作用的微生物如反硝化细菌是分解者 进行硝化作用的硝化细菌是生产者 D 11 农业生产中为提高作物产量 常将玉米和大豆间行种植 间作 下列有关间作优点的叙述中 错误的是 A 可以充分利用光能 从而提高光合作用强度B 能够保证通风良好 提高CO2的含量 从而提高光合效率C 玉米是须根系 大豆是直根系 可以充分利用不同层次的水和矿质元素D 大豆根瘤菌固氮 可以提高土壤氮素含量解析植物间作可以充分吸收太阳辐射能 提高光能利用率 但不能提高光合作用强度 间作能 够保证通风良好 满足叶肉细胞对CO2的需求 提高光合效率 不同层次的根系可以吸收土壤中不同深度的水和矿质元素 大豆根瘤菌通过生物固氮 将空气中的氮气转化成植物可吸收的氮素 提高土壤氮素含量 答案A 12 根瘤菌与豆科植物的关系是 根瘤菌只有侵入到豆科植物的根内才能固氮 根瘤菌与豆科植物之间是寄生关系 豆科植物供给根瘤菌有机物 根瘤菌供给豆科植物氨 根瘤菌为豆科植物提供生长素A B C D 解析本题考查根瘤菌的固氮特点及其与豆科植物的关系 根瘤菌和豆科植物是互利共生的关系 故 错 根瘤菌只有侵入到豆科植物的根内才能固氮 故 正确 豆科植物通过光合作用制 造的有机物 一部分供给根瘤菌 根瘤菌通过生物固氮制造的氨 则供给豆科植物 故 正确 土壤中的自生固氮微生物圆褐固氮菌不但有较强的固氮能力 也可分泌生长素 促进植株的生长和果实的发育 而根瘤菌不能分泌生长素 答案C 13 下列有关根瘤菌及其生物固氮方面的叙述 正确的是 A 制备根瘤菌DNA时需用纤维素酶处理细胞壁B 根瘤菌的固氮基因编码区含有内含子和外显子C 大豆种子用其破碎的根瘤拌种 不能提高固氮量D 根瘤菌固氮量与其侵入植物的生长状况有关解析根瘤菌属于细菌 细胞壁的成分不是纤维素和果胶而是肽聚糖 原核基因中编码区是连续的 不间隔的 没有内含子和外显子之分 大豆种子用其破碎的根瘤拌种 能提高固氮量 根瘤菌固氮量与其侵入植物的生长状况有关 在开花前达到最佳状态 D 14 下列有关氮循环的叙述中 错误的是 A 有氧条件下土壤中的氨经过硝化细菌的作用最终氧化成硝酸盐B 在氧气不足的情况下土壤中的反硝化细菌能将硝酸盐最终转化成氮气C 圆褐固氮菌能够独立将大气中的氮还原为氨 其同化作用类型为自养型D 通常情况下 植物能利用土壤中的硝酸盐和铵盐 而不能直接利用空气中的氮气 解析硝化细菌的代谢类型是自养需氧型 因而在有氧条件下硝化细菌可将土壤中的氨氧化成硝酸盐 反硝化细菌的代谢类型是异养厌氧型 在氧气不足时 反硝化细菌能将硝酸盐最终转化成氮气 圆褐固氮菌是异养型生物 它必须从环境中吸收有机物 答案C 15 氮元素是构成生物体的最主要元素之一 在动植物生命活动中起着主要的作用 在自然界中各种含氮物质经过复杂的新陈代谢和化学变化 实现氮元素的循环 维持自然环境中的氮平衡 如图所示是自然界中氮循环以及有机物在生物体内代谢的部分过程示意图 请分析回答 1 微生物在氮循环中具有重要作用 如生活在大豆根部的根瘤菌能参与图中 过程 2 土壤中能完成 过程的生物 其新陈代谢类型是 3 机体中的 激素 能促进 的进行 保证了内环境物质的动态平衡 4 在人体内 发生在细胞外的过程是 用图中序号表示 5 图中 H 的代谢去向及其意义是 如果细胞内 H 的含量增多 而ATP的含量减少 则很可能是控制合成的基因发生了突变 答案 1 生物固氮 2 自养需氧型 3 胰岛素 或甲状腺激素 4 5 被传递至O2并与其结合生成水 产生大量ATP 为细胞生