生物固氮-课件

生物固氮高考考点：1、生物固氮2、固氮微生物的种类3、生物固氮的意义4、生物固氮在农业生产中的应用5、生物固氮研究的前景1知识回顾：含氮的主要化合物蛋白质（包括酶、抗体、载体等）核酸ATP、NADPH有些脂质（如卵磷脂、脑磷脂等）多种激素（如胰岛素、生长激素等）叶绿素吲哚乙酸氮元素：大，必，矿，再糖有吗？所有的酶都有吗？

氮的功能：氮的污染：2◆无机环境中的氮素又以什么形式被植物体吸收？◆无机环境中的氮素主要以什么形式存在？◆如何解决两者之间的矛盾？N2固氮作用NH3NO2吸收NH4+NO3-NH4+氨基酸蛋白质工业固氮高能固氮生物固氮NH390％固氮作用3一、生物固氮（自然界主要的固氮形式）3.过程：2.反应式:1.概念:固氮微生物将大气中的N2还原为NH3的过程。4.意义:5.优点：条件：反应:生物:原料:产物：固氮微生物N2NH3还原反应常温，常压，固氮酶质粒中具有固氮基因N2固氮酶NH3次级代谢产物固氮基因与固氮能力大小

有关固氮基因特点：4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，这一过程就是生物的固氮作用。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，该微生物固氮产物是

A.NH3 B.NO2

C.NO3-

D.谷氨酸A5共生固氮微生物自生固氮微生物根瘤菌→豆科植物放线菌→非豆科植物蓝藻→水生蕨类等圆褐固氮菌（好氧）梭菌（厌氧）鱼腥藻等为代表的固氮蓝藻二、固氮微生物的种类61、共生固氮微生物与植物共生时才能固氮代表生物：指与一些绿色植物互利共生的固氮微生物概念:固氮条件：根瘤菌固氮原因：由于质粒中具有固氮基因分布固氮观察土壤分布广泛与相应豆科植物共生时才能固氮显微镜根瘤菌棒槌形、“T”形或“Y”形原核单细胞互利共生根瘤菌豆科植物有机物和生活环境NH3形态：结构：生活方式：7大家学习辛苦了，还是要坚持继续保持安静8异养需氧型消费者特点：一种根瘤菌只能侵入一种或多种特定种类的豆科植物大豆根瘤菌只能侵入大豆的根；蚕豆根瘤菌能侵入蚕豆、菜豆和豇豆的根。互利共生具特异性：代谢类型：生态地位：根瘤的形成:固氮量及固氮能力:提取及分离菌种:应用:注意：不能用缺氮的培养基分离共生固氮菌拌种豆科植物做绿肥拌种（用与豆科植物相对应的根瘤菌）遮光条件多、强9

(08理综Ⅰ)下列对根瘤菌的叙述，正确的是

A．根瘤菌在植物根外也能固氮

B．根瘤菌离开植物根系不能存活

C．土壤淹水时，根瘤菌固氮量减少

D．大豆植物生长所需的氮都来自根瘤菌C05天津）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D10代表生物：指土壤表层中能独立固氮微生物概念:固氮条件：固氮原因：由于质粒中具有固氮基因2、自生固氮微生物独立进行固氮独立进行固氮（能用缺氮的培养基分离）圆褐固氮菌分布固氮观察土壤表层独立固氮显微镜11异养需氧型形态：结构：生活方式：特点：代谢类型：生态地位：固氮量及固氮能力:提取及分离菌种:应用:注意：能用缺氮的培养基分离自生固氮菌圆褐固氮菌分布：土壤表层杆菌或短杆菌、单生或对生。成对的菌体呈“8”字形排列，外面有荚膜。原核单细胞腐生分解者作用:固氮；为植物提供生长素，促进植株生长和果实发育为植物提供氮素；分泌生长素，促进植株生长和果实发育制成菌剂，释放进入土壤少、弱12分离培养土壤中的硝化细菌、自生固氮菌应使用的培养基分别是：A.无氮培养基、无有机物培养基B.含氮培养基、含有机物培养基C.无有机物培养基、无氮培养基D.含有机物培养基、含氮培养基C13共生固氮微生物和自生固氮微生物的差别根瘤菌圆褐固氮菌共生有专一性无异养需氧型异养需氧型氨氨提供氮素提供氮素和生长素大小总结：1、固氮微生物细胞类型：2、固氮微生物基因类型：3、固氮微生物代谢类型：4、固氮微生物生态地位：原核单细胞质粒中具有固氮基因自养型，异养型需氧型，厌氧型分解者消费者生产者141、固定氮素肥料，减少化肥使用量，节约了能源，保护了环境。2、对豆科农作物进行根瘤菌拌种，提高产量。3、用豆科植物作绿肥，提高土壤肥力，改良土壤结构，增加土壤通气性和保水性。4、使用自生固氮菌剂，提供农作物氮素营养和促进农作物生长。5、通过转基因技术，可将固氮基因转到非豆科植物中。四、生物固氮在农业生产中的应用生物固氮研究的前景固氮基因工程：

将固氮细菌体内的固氮基因转移到非豆科粮食作物的细胞内，在固氮基因的调控下，让非豆科粮食作物的细胞内合成出固氮酶并且固氮，这是解决非豆科粮食作物自行固氮的一条重要途径，这一途径叫做固氮基因工程。15固氮酶的转基因过程：如果小麦、水稻等非豆科植物也能自行固氮，将给人类带来哪些方面的好处？

①减少施用氮肥，降低粮食成本

②减少氮肥生产，有利节省能源

③避免过量施用氮肥造成水体富营养化16工业固氮高能固氮生物固氮有机氮合成氨化作用硝化作用反硝化作用O2不足硝化细菌反硝化细菌亚硝酸盐五、生物固氮的意义（氮循环）17①固氮作用②有机氮合成作用③氨化作用④硝化作用⑤反硝化作用1、氮循环分析大气中N2固氮作用植物体内的氮动物体内的氮含氮有机物土壤微生物NH3NO3-硝化细菌反硝化细菌自然界的存在形式进入生物群落的途径及流动及动植物的利用返回无机环境的途径及形式涉及到的微生物及生理过程含氮的有机物，含氮的无机物生物体内的存在形式植物的吸收形式氮的循环形式固氮形式N2，铵盐，硝酸盐NH4

+NO3-工业固氮高能固氮生物固氮NH390％（主要）N218涉及到的微生物及生理过程19大气中的N2①③②豆科植物非豆科植物动物ABCNH3NO3¯氮肥（1）大气中的氮主要通过［］＿＿进入生物群落，其次通过［］＿＿和［］＿＿等途径也可少量供给植物氮素。（2）老百姓有“雷雨发庄稼”之说，你能解释其中的道理吗？（3）图中A物质代表＿＿，可被土壤中的微生物分解形成B，B物质在土壤中＿＿细菌的作用下形成C，C物质代表＿＿。（4）一些细菌可将C物质最终转化成＿＿返回大气中。

由此可见，土壤中这些微生物在包括氮循环在内的自然界中的＿＿中起着重要作用。（5）很显然，图中的［］过程对农业生产不利，为什么？（6）据以上知识，你认为养鸡场可以利用什么微生物除臭？（7）目前，全世界每年施用的氮素化肥大约有8×107t，这样做对环境可能带来的负面影响是＿＿，请你提出既不会影响环境，又能满足农作物对氮素需求的方案或设想。答案：（1）①生物固氮②闪电固氮③工业固氮（3）尿素及动植物遗体硝化硝酸盐自养需氧型（4）氮气(5)氧气不足,硝酸盐分解成氮气.(6)硝化细菌（7）水体的富营养化将固氮微生物的固氮基因分离出或人工合成后导入农作物中，并使之表达例2④2021ABCDE判断：ABCDE分别代表什么？223.氮循环和碳循环的差异光合作用绿色植物等自养型生物生产者、消费

者、分解者的

呼吸作用生物固氮、高能

固氮、工业固氮

后被植物吸收固氮微生物反硝化细菌的

反硝化作用23例1.图为生态系中碳循环和氮循环的一部分，A、B、C三类微生物参与其中，下列说法错误的是()BA．A类细菌是自养需氧型，B类细菌是异养厌氧型B．C类微生物只能是异养厌氧型的，否则只能得到氮氧化物C．进行C过程的微生物，有的是自生的，有的是共生的，但一般作为生态系统中的消费者D．A和C的活动可增加