高中生物(人教版)专题2第5讲微生物与发酵工程(含生物固氮)课件

1、 考 点 一 微生物与发酵工程 考点 解读 1.微生物的类群(细菌、病毒) 2微生物的营养(营养物质及作用，培养基配制 原则及种类) 3微生物的代谢(代谢产物，代谢调节与控制) 4微生物的生长(群体生长规律及影响因素) 5发酵工程简介(发酵工程内容、应用及实例) 1(2010全国卷全国卷)下列是与微生物培养有关的问题，请下列是与微生物培养有关的问题，请 回答：回答： (1)某细菌固体培养基的组成成分是某细菌固体培养基的组成成分是KH2PO4、Na2HPO4、 MgSO4、葡萄糖、尿素、琼脂和蒸馏水，其中凝固剂是、葡萄糖、尿素、琼脂和蒸馏水，其中凝固剂是 _，碳源是，碳源是_，氮源是，氮源是_。

2、已知只有能。已知只有能 合成脲酶的细菌才能在该培养基上生长，故该培养基属合成脲酶的细菌才能在该培养基上生长，故该培养基属 于于_培养基。按照化学成分分类，该培养基属于培养基。按照化学成分分类，该培养基属于 _培养基。从同化作用类型看，用该培养基培养培养基。从同化作用类型看，用该培养基培养 的细菌属于的细菌属于_。 (2)将少量细菌接种到一定体积的液体培养基中，适宜条件将少量细菌接种到一定体积的液体培养基中，适宜条件 下培养，定时取样测定菌体数目，以时间为横坐标，以下培养，定时取样测定菌体数目，以时间为横坐标，以 菌体数目的对数为纵坐标，可以得到细菌的菌体数目的对数为纵坐标，可以得到细菌的_曲曲

3、 线。该曲线中以菌体数目的对数作为纵坐标的原因是线。该曲线中以菌体数目的对数作为纵坐标的原因是 _ _。实验室中，为了获得形态和生理特征一致。实验室中，为了获得形态和生理特征一致 的菌体，一般应在的菌体，一般应在_期取材；在生产中，常收集期取材；在生产中，常收集 培养至培养至_期的细菌用于次级代谢产物的提取。期的细菌用于次级代谢产物的提取。 解析解析本题主要考查微生物的营养、培养基的分类、微生本题主要考查微生物的营养、培养基的分类、微生 物的代谢类型及细菌的生长规律等知识，意在考查理解能力、物的代谢类型及细菌的生长规律等知识，意在考查理解能力、 获取信息的能力和综合运用能力。获取信息的能力和综

4、合运用能力。 (1)由所给培养基的组成成分及教材相关知识可知：凝固剂由所给培养基的组成成分及教材相关知识可知：凝固剂 是琼脂，碳源是葡萄糖，氮源为尿素。由于这种培养基只有是琼脂，碳源是葡萄糖，氮源为尿素。由于这种培养基只有 能合成脲酶的细菌才能生长，因此，该培养基属于选择培养能合成脲酶的细菌才能生长，因此，该培养基属于选择培养 基；由于其化学成分清楚，属于合成培养基；由于细菌所用基；由于其化学成分清楚，属于合成培养基；由于细菌所用 碳源为有机碳源，因此，所培养的细菌为异养型。碳源为有机碳源，因此，所培养的细菌为异养型。 (2)通过题中操作所得曲线为细菌的生长曲线。在细菌的生通过题中操作所得曲线

5、为细菌的生长曲线。在细菌的生 长曲线中，对数期菌体的形态和生理特征一致；稳定期菌体长曲线中，对数期菌体的形态和生理特征一致；稳定期菌体 的次级代谢产物相对较多，生产中，常收集培养至稳定期的的次级代谢产物相对较多，生产中，常收集培养至稳定期的 细菌，用于提取次级代谢产物。细菌，用于提取次级代谢产物。 答案答案 (1)琼脂葡萄糖尿素选择合成异养型琼脂葡萄糖尿素选择合成异养型 (2)生长培养中的细菌以指数形式增殖，取对数便于反映生长培养中的细菌以指数形式增殖，取对数便于反映 细菌群体的生长规律细菌群体的生长规律(其他合理答案也给可其他合理答案也给可)对数稳定对数稳定 1比较选择培养基与鉴别培养基比较

6、选择培养基与鉴别培养基 种类制备方法原理用途举例 选择培 养基 加入某种 物质 改变营养 成分 除去某种 物质 依据某些微 生物代谢特 点及对某些 物质的抗性 而设计 从众多微 生物中分 离所需的 微生物 加入青霉 素分离得 到酵母菌 和霉菌 种类制备方法原理用途举例 鉴别培 养基 培养基中 加入某种 试剂或化 学药品 依据微生物产生的 某种代谢产物与培 养基中特定试剂或 化学药品反应，产 生明显的特征变化 而设计 鉴别不同 种类的微 生物 伊红和美 蓝培养基 可以鉴别 大肠杆菌 2比较初级代谢产物与次级代谢产物比较初级代谢产物与次级代谢产物 产物 名称 产生 时间 作用分布 种的 特异 性

7、举例相同点 初级 代谢 产物 不停 地合 成 生长繁殖 所必需 细胞内 无 氨基酸、 核苷酸、 多糖、 脂质等 都在微 生物细 胞调节 下有步 骤地产 生 次级 代谢 产物 生长 后期 对自身无 明显生理 作用 细胞内 或细胞 外 有 抗生素、 毒素、激 素、色素 等 3比较酶合成调节与酶活性调节比较酶合成调节与酶活性调节 调节方式 比较项目 酶合成调节酶活性调节 原理 通过影响酶的 合成来调节微 生物的代谢 通过改变已有酶的催化活性 来调节微生物的代谢速率 调节过程 在环境中存在 诱导物(通常是 反应底物)的情 况下才能合成 诱导酶 代谢产物与酶的结合，致使 酶的结构产生变化(该种变化 是可

8、逆的) 结果 改变酶的种类 与数量 不改变酶的种类和数量，但 改变已有酶的活性 调节方式 比较项目 酶合成调节酶活性调节 调节特点较缓慢快速、精细 意义 既保证了代谢的需 要，又避免了细胞 内物质和能量的浪 费，增强了微生物 对环境的适应能力 不会积累大量的代谢 产物，保证各种代谢 经济而高效地进行 举例 大肠杆菌乳糖代谢 中半乳糖苷酶的合 成 谷氨酸生产过程中， 大量谷氨酸的积累抑 制谷氨酸脱氢酶的活 性 4微生物群体生长规律微生物群体生长规律 微生物在各个时期的规律和特点如下：微生物在各个时期的规律和特点如下： 细菌 的生 长曲线 特点 不立即繁 殖(增长率 最小) 繁殖速率快， 以等比数

9、列 的形成增加 (增长率最大) 增长率为0， 活菌数量 最大，大 量积累代 谢产物 增长率小 于0，活菌 数目急剧 下降 形成 原因 对新环 境的短 暂调节 或适应 生存条件(空 间、营养等) 适宜 生存条件(空 间缩小、营 养消耗等)恶 化，种内斗 争加剧 生存条件极度恶 化。与无机环境 的斗争最为激烈 菌体 特征 体积增 长较快 形态、生理 特征稳定 某些细菌开 始出现芽孢 出现多种形态甚 至畸形，有些细 胞开始解体 代谢 特点 代谢活跃，大量 合成分裂所需的 酶类、ATP及其 他细胞成分 代谢旺盛 大量积累代谢产 物，特别是次级 代谢产物 释放 代谢 产物 应用 与控 制 缩短该期的措施

10、： 采用与原培养 基相同的培养基； 增大接种量； 接种对数期的 菌种 可作为菌 种和科研 材料。在 开始时多 放些培养 基可延长 该期 通过以一定的速 度添加新培养基， 放出老培养基， 控制其他生产条 件(如温度、pH、 溶氧)来延长该 期 考点二生物固氮 考点 解读 1.共生固氮微生物与自生固氮微生物 2生物固氮的意义 3生物固氮在农业生产中的应用 2(全国卷全国卷)根瘤菌是一种固氮微生物，其生物学特征根瘤菌是一种固氮微生物，其生物学特征 之一是之一是 () A在土壤中独立生活时能够固氮在土壤中独立生活时能够固氮 B需氧的异养细菌需氧的异养细菌 C所需能量由自身的线粒体提供所需能量由自身的线

11、粒体提供 D单细胞真核生物单细胞真核生物 解析解析根瘤菌的新陈代谢类型为异养需氧型，根瘤菌只有根瘤菌的新陈代谢类型为异养需氧型，根瘤菌只有 侵入到豆科植物的根内才能进行生物固氮，在土壤中独立生侵入到豆科植物的根内才能进行生物固氮，在土壤中独立生 活时不能够固氮。根瘤菌属于单细胞原核生物，并没有线粒活时不能够固氮。根瘤菌属于单细胞原核生物，并没有线粒 体。体。 答案答案B 1生物固氮生物固氮 (1)两种固氮微生物的比较两种固氮微生物的比较 比较项目共生固氮微生物自生固氮微生物 常见类型根瘤菌圆褐固氮菌 与豆科植物关系共生，有专一性无 固氮产物及其去 向 氨可直接进入 共生植物体，提供 氮源 氨需

12、经硝化细 菌转化为NO ，再 被植物利用 对植物的作用提供氮素提供氮素、生长素 固氮量大小 - 3 (2)生物固氮在农业生产上的应用生物固氮在农业生产上的应用 根瘤菌拌种豆科作物，可增产根瘤菌拌种豆科作物，可增产10%20%； 用豆科植物作绿肥，增加土壤含氮量；用豆科植物作绿肥，增加土壤含氮量； 新鲜的豆科植物饲料饲养家畜，其粪便还田肥沃土壤，新鲜的豆科植物饲料饲养家畜，其粪便还田肥沃土壤， 提高作物、畜产品产量。提高作物、畜产品产量。 制作圆褐固氮菌菌剂施至土壤，为作物提供氮肥和生制作圆褐固氮菌菌剂施至土壤，为作物提供氮肥和生 长素。长素。 2氮循环示意图氮循环示意图 3氮循环中几种微生物的

13、特殊作用及其在生态系统中的地氮循环中几种微生物的特殊作用及其在生态系统中的地 位辨析位辨析 在氮循环中的作用代谢类型 在生态系 统中的地 位 根瘤菌将N2合成NH3异养需氧型消费者 圆褐固氮菌将N2合成NH3异养需氧型分解者 细菌、真菌 将生物遗体中的含 氮化合物转化为氨 异养需氧型分解者 硝化细菌 将土壤中的氨转化 为硝酸盐 自养需氧型生产者 反硝化细菌将硝酸盐转化为N2异养厌氧型分解者 特别提示特别提示 (1)所有固氮微生物都是原核生物，其固氮基因位于质粒上，所有固氮微生物都是原核生物，其固氮基因位于质粒上， 基因编码区是连续的，其可遗传变异来源只有基因突变。基因编码区是连续的，其可遗传变

14、异来源只有基因突变。 (2)共生固氮微生物也有自养型共生固氮微生物也有自养型(如共生蓝藻如共生蓝藻)。 (3)自生固氮微生物同化类型既有自养型自生固氮微生物同化类型既有自养型(如自生固氮的蓝藻如自生固氮的蓝藻)， 也有异养型也有异养型(如圆褐固氮菌如圆褐固氮菌)；异化类型既有需氧型；异化类型既有需氧型(如圆褐如圆褐 固氮菌固氮菌)，也有厌氧型，也有厌氧型(如巴氏梭菌如巴氏梭菌)。 热点 一 微生物的营养、 代谢与生长 热点指数 命题 点 本热点内容包括微生物的类群、微生物所需的营养、 微生物代谢及调节、微生物群体生长规律 命题 角度 以上内容在历年高考中一向为考查重点之一，近年 高考更多地以非

15、选择题形式呈现对微生物代谢与生 长规律的考查，多把微生物的结构、代谢特点与环 境问题相联系创设新情境，考查对“微生物在环境 保护等方面的应用”这方面知识的理解和掌握 例例1(2010重庆高考重庆高考)炭疽病是由炭疽杆菌引起的一种人畜炭疽病是由炭疽杆菌引起的一种人畜 共患传染病。炭疽杆菌两端截平、呈竹节状排列，菌落呈卷共患传染病。炭疽杆菌两端截平、呈竹节状排列，菌落呈卷 发状。对炭疽病疑似患者，可根据噬菌体的宿主专一性，通发状。对炭疽病疑似患者，可根据噬菌体的宿主专一性，通 过实验确诊。过实验确诊。 (1)细菌培养：采集疑似患者的样本，分离培养，获得可疑菌落。细菌培养：采集疑似患者的样本，分离培

16、养，获得可疑菌落。 (2)细菌鉴定：实验流程如下图所示：细菌鉴定：实验流程如下图所示： 对配制的液体培养基等需采取对配制的液体培养基等需采取_方法灭菌；实验所用方法灭菌；实验所用 液体培养基的碳源为液体培养基的碳源为_(填填“无机碳无机碳”或或“有机碳有机碳”)。 挑选可疑菌落制片后，用挑选可疑菌落制片后，用_观察，可看到呈竹节状观察，可看到呈竹节状 排列的杆菌。排列的杆菌。 接种可疑菌后，接种可疑菌后，35培养培养24小时，液体培养基变浑浊，原因小时，液体培养基变浑浊，原因 是是_。对照组试管中应加入。对照组试管中应加入_，与实验组同时培养，与实验组同时培养6小小 时后，若实验组液体培养基的

17、浑浊度比对照组时后，若实验组液体培养基的浑浊度比对照组_(填填“高高” 或或“低低”)，则可明确疑似患者被炭疽杆菌感染；反之则排除。，则可明确疑似患者被炭疽杆菌感染；反之则排除。 对排除的疑似患者及易感人群，可接种炭疽杆菌疫苗，刺激对排除的疑似患者及易感人群，可接种炭疽杆菌疫苗，刺激 机体产生相应抗体，与产生抗体相关的细胞除机体产生相应抗体，与产生抗体相关的细胞除T细胞、细胞、B细胞外，细胞外， 还有还有_。 解析解析本题考查培养基的灭菌、微生物的特点及营养和免本题考查培养基的灭菌、微生物的特点及营养和免 疫等相关知识，意在考查对知识的理解能力、应用能力和实疫等相关知识，意在考查对知识的理解能

18、力、应用能力和实 验分析、设计能力。验分析、设计能力。培养基应用高压蒸汽法进行灭菌。炭培养基应用高压蒸汽法进行灭菌。炭 疽杆菌同化类型为异养型，应选有机碳作为其碳源。疽杆菌同化类型为异养型，应选有机碳作为其碳源。微生微生 物个体小，肉眼观察不到，必须借助显微镜才能观察到菌体物个体小，肉眼观察不到，必须借助显微镜才能观察到菌体 特征。特征。在液体培养基中，细菌大量繁殖会导致培养液变浑在液体培养基中，细菌大量繁殖会导致培养液变浑 浊；该实验中实验变量为是否加入噬菌体，所以对照组除不浊；该实验中实验变量为是否加入噬菌体，所以对照组除不 加噬菌体外，其他处理都应该和实验组保持一致加噬菌体外，其他处理都

19、应该和实验组保持一致(即应加入即应加入 不含噬菌体的生理盐水不含噬菌体的生理盐水)。噬菌体可破坏细菌细胞，从而使。噬菌体可破坏细菌细胞，从而使 培养液变清。培养液变清。在特异性免疫的感应阶段，吞噬细胞参与了在特异性免疫的感应阶段，吞噬细胞参与了 抗原的呈递，效应抗原的呈递，效应B细胞是直接产生抗体的细胞。细胞是直接产生抗体的细胞。 答案答案 (2)高压蒸汽高压蒸汽(98 kPa蒸汽蒸汽)有机碳有机碳 显微镜细菌大量繁殖等量生理盐水低显微镜细菌大量繁殖等量生理盐水低 吞噬细胞、效应吞噬细胞、效应B细胞细胞 “ “种群数量增长曲线种群数量增长曲线”与与“微生物群体生长曲线微生物群体生长曲线” 的区

20、别及联系的区别及联系 (1)(1)曲线图示曲线图示 (2)图示表解图示表解 种群数量增长曲线 微生物群体 生长曲线 区 别 研究 内容 只研究种群数量增 长阶段的变化规律 研究微生物从生长到死 亡整个生命周期的数量 变化规律 纵轴 含义 种群的实际数量 微生物数目的对数，不 代表实际数量 种群数量增长曲线 微生物群体 生长曲线 联系 “J”型曲线无K值但也有调整期和对数期，微生物 群体生长曲线的调整期和对数期符合“J”型曲线 “S”型曲线也可分为三个阶段：对环境的适应期、 快速增长期、数目稳定期，曲线总体趋势与微生物 生长曲线的调整期、对数期和稳定期相一致 1如图为某细菌培养过程中的增长如图为

21、某细菌培养过程中的增长 率曲线，率曲线，a、b、c代表不同的时代表不同的时 刻，下列有关叙述中不正确的是刻，下列有关叙述中不正确的是 () A组成酶在每个时期都相同组成酶在每个时期都相同 B0a段可以看做是段可以看做是“J”型增长型增长 Cb时刻细胞内可能大量积累次级代谢产物时刻细胞内可能大量积累次级代谢产物 D连续培养的目的主要是为了延长连续培养的目的主要是为了延长ab段时间段时间 . 解析：解析：组成酶是细菌中固有的，只受遗传物质控制，与环境组成酶是细菌中固有的，只受遗传物质控制，与环境 中物质无关；中物质无关；0a段是细菌刚刚接种到培养基中，空间、资段是细菌刚刚接种到培养基中，空间、资

22、源等生活条件充裕，所以会出现近似源等生活条件充裕，所以会出现近似“J”型的增长；图中型的增长；图中b 时刻细菌死亡率和繁殖率相等，代表进入稳定期，此时活菌时刻细菌死亡率和繁殖率相等，代表进入稳定期，此时活菌 数目达到最大，细胞内积累大量代谢产物，尤其是次级代谢数目达到最大，细胞内积累大量代谢产物，尤其是次级代谢 产物；产物；ab段代表稳定期前的时期，而连续培养有助于延长段代表稳定期前的时期，而连续培养有助于延长 稳定期。稳定期。 答案：答案： D 热点二发酵工程及其应用热点指数 命题点 本热点内容包括发酵工程的内涵，发酵工程几个重 要环节，发酵条件的控制及发酵工程应用实例 命题 角度 近年高考

23、多以选择题形式考查发酵工程重要环节、 发酵条件的控制等，也可通过与微生物代谢与调节 相结合的模式考查发酵工程的应用及产品的分离与 提纯 例例2 用某种培养基培养谷氨酸棒状杆菌，测得其生长曲用某种培养基培养谷氨酸棒状杆菌，测得其生长曲 线如图线如图A所示；谷氨酸是谷氨酸棒状杆菌的代谢产物之一，所示；谷氨酸是谷氨酸棒状杆菌的代谢产物之一， 其合成途径如图其合成途径如图B所示；图所示；图C为生产谷氨酸的发酵罐的结构为生产谷氨酸的发酵罐的结构 示意图。请据此回答下列相关问题：示意图。请据此回答下列相关问题： (1)要得到图要得到图A所示生长曲线，该培养基应是所示生长曲线，该培养基应是_， 含有水、无机

24、盐、碳源、含有水、无机盐、碳源、_、_五大类营五大类营 养要素物质。养要素物质。 (2)图图A中中是是_期，为了缩短该期，可采取的措施是期，为了缩短该期，可采取的措施是 _。 (3)谷氨酸在图谷氨酸在图A中的中的_(填标号填标号)时期都有合成。时期都有合成。 (4)由图由图B可知，当谷氨酸的合成过量时，就会抑制谷氨酸脱可知，当谷氨酸的合成过量时，就会抑制谷氨酸脱 氢酶的活性，酶活性发生改变的原因是氢酶的活性，酶活性发生改变的原因是 _。 (5)图图C中中处是发酵罐夹层中水的进出口，水在发酵罐夹处是发酵罐夹层中水的进出口，水在发酵罐夹 层流动的作用是层流动的作用是_。 (6)谷氨酸发酵液的谷氨酸

25、发酵液的pH应控制在应控制在78范围内，随着代谢产物范围内，随着代谢产物 的积累，发酵液的的积累，发酵液的pH变化趋势是变化趋势是_，控，控 制的办法是制的办法是_。 解析解析首先要识别不同图形所代表的生物学含义和过程。首先要识别不同图形所代表的生物学含义和过程。 微生物生长曲线是在容积恒定的液体培养基中培养微生物时微生物生长曲线是在容积恒定的液体培养基中培养微生物时 得到的，即微生物生长繁殖所需的营养物质、生存空间是有得到的，即微生物生长繁殖所需的营养物质、生存空间是有 限的。生长曲线包括限的。生长曲线包括调整期、调整期、对数期、对数期、稳定期、稳定期、衰衰 亡期，通常采用加大接种量和使用对

26、数期菌种的方法缩短调亡期，通常采用加大接种量和使用对数期菌种的方法缩短调 整期，在发酵工程中通常采用连续培养的方法，缩短培养周整期，在发酵工程中通常采用连续培养的方法，缩短培养周 期。谷氨酸属于初级代谢产物，在微生物的一生中都必须不期。谷氨酸属于初级代谢产物，在微生物的一生中都必须不 停地合成，否则就会影响微生物的正常生命活动。冷却水的停地合成，否则就会影响微生物的正常生命活动。冷却水的 作用是降低发酵罐和培养液的温度，使其维持在微生物代谢作用是降低发酵罐和培养液的温度，使其维持在微生物代谢 适宜的温度范围之内。由于谷氨酸棒状杆菌的呼吸作用会产适宜的温度范围之内。由于谷氨酸棒状杆菌的呼吸作用会

27、产 生生CO2，使培养液，使培养液pH下降，可向培养液中添加氨水，既可作下降，可向培养液中添加氨水，既可作 为氮源，又能调节为氮源，又能调节pH。 答案答案 (1)容积恒定的液体培养基氮源生长因子容积恒定的液体培养基氮源生长因子(2) 调整加大接种量和使用对数期菌种调整加大接种量和使用对数期菌种(3)(4)代代 谢产物与酶结合，导致酶结构发生变化谢产物与酶结合，导致酶结构发生变化(5)冷却或降温冷却或降温 (6)下降加碱下降加碱(氨水氨水) 发酵工程流程简图发酵工程流程简图 2发酵工程在工业生产上得到广泛应用，其生产流程如下发酵工程在工业生产上得到广泛应用，其生产流程如下 图所示。结合赖氨酸或

28、谷氨酸的生产实际，相关叙述不图所示。结合赖氨酸或谷氨酸的生产实际，相关叙述不 正确的是正确的是 () . A人工控制微生物代谢的措施包括改变微生物的遗传人工控制微生物代谢的措施包括改变微生物的遗传 特性和控制发酵条件等特性和控制发酵条件等 B目前采用诱变育种已经选育出不能合成高丝氨酸目前采用诱变育种已经选育出不能合成高丝氨酸 脱氢酶的黄色短杆菌新菌种脱氢酶的黄色短杆菌新菌种 C在发酵过程中，产物源源不断地产生，这说明赖氨在发酵过程中，产物源源不断地产生，这说明赖氨 酸或谷氨酸的生产采用了连续培养的发酵方式酸或谷氨酸的生产采用了连续培养的发酵方式 D图中所示的提取方法包括过滤、沉淀等方法图中所示

29、的提取方法包括过滤、沉淀等方法 解析：解析：微生物代谢的人工控制包括改变微生物遗传特性和微生物代谢的人工控制包括改变微生物遗传特性和 控制生产过程中的各种条件等方法，目前选育菌种的方法控制生产过程中的各种条件等方法，目前选育菌种的方法 除了基因工程和细胞工程培育的工程菌外，还有诱变育种，除了基因工程和细胞工程培育的工程菌外，还有诱变育种， 目前已经成功选育出了不能合成高丝氨酸脱氢酶的黄色短目前已经成功选育出了不能合成高丝氨酸脱氢酶的黄色短 杆菌菌种来生产谷氨酸。生产上常采用连续培养法来达到杆菌菌种来生产谷氨酸。生产上常采用连续培养法来达到 可以源源不断地生产谷氨酸或赖氨酸的目的。由于发酵生可以

30、源源不断地生产谷氨酸或赖氨酸的目的。由于发酵生 产的产品为代谢产物，因此常采用萃取、蒸馏、离子交换产的产品为代谢产物，因此常采用萃取、蒸馏、离子交换 等方法进行分离提纯。等方法进行分离提纯。 答案：答案： D 热点三生物固氮与氮循环热点指数 命题点 本热点内容包括固氮微生物类型及实例、氮循环过 程、生物固氮的意义及应用等 命题 角度 生物固氮部分的知识点在高考中所占比重很小，常 以选择题的形式对固氮微生物的种类、代谢类型、 在生态系统中的地位及在生产实践中的应用等知识 进行考查，也可以与氮循环、矿质代谢、蛋白质代 谢等知识进行学科内的综合，以理解能力、获取信 息的能力为考查重点 例例3(200

31、9北京高考北京高考)为研究森林群落在生态系统物质循为研究森林群落在生态系统物质循 环中的作用，美国一研究小组在某无人居住的落叶林区进环中的作用，美国一研究小组在某无人居住的落叶林区进 行了行了3年实验。实验区是两个毗邻的山谷年实验。实验区是两个毗邻的山谷(编号编号1、2)，两个，两个 山谷各有一条小溪。山谷各有一条小溪。1965年冬，研究人员将年冬，研究人员将2号山谷中的树号山谷中的树 木全部砍倒留在原地。通过连续测定两条小溪下游的出水木全部砍倒留在原地。通过连续测定两条小溪下游的出水 量和硝酸盐含量，发现量和硝酸盐含量，发现2号山谷小溪出水量比树木砍倒前升号山谷小溪出水量比树木砍倒前升 高近

32、高近40%。两条小溪中的硝酸盐含量变化如图所示。两条小溪中的硝酸盐含量变化如图所示。 请回答问题：请回答问题： (1)大气中的大气中的N2进入该森林群落的两种途径有进入该森林群落的两种途径有 _。在森林群落中，能从环境中直接。在森林群落中，能从环境中直接 吸收含氮无机物的两大类生物是吸收含氮无机物的两大类生物是_。 (2)氮元素以氮元素以N2、 和和_的形式被生物吸收，进入细胞的形式被生物吸收，进入细胞 后主要用于合成后主要用于合成_两类生物大分子。两类生物大分子。 (3)图中显示，图中显示，1号山谷溪水中的硝酸盐含量出现季节性规律号山谷溪水中的硝酸盐含量出现季节性规律 变化，其原因是不同季节

33、生物变化，其原因是不同季节生物 _。 (4)1966年年5月后，月后，2号山谷溪水中的硝酸盐含量急剧升高，号山谷溪水中的硝酸盐含量急剧升高， 主要的两个原因是主要的两个原因是_。 (5)硝酸盐含量过高的水不宜饮用。在人体消化道中，硝酸硝酸盐含量过高的水不宜饮用。在人体消化道中，硝酸 盐可转变成亚硝酸盐。盐可转变成亚硝酸盐。 能使能使DNA中中CG碱基对中的碱基对中的 “C”脱氨成为脱氨成为“U”。上述发生突变的碱基对经两次复。上述发生突变的碱基对经两次复 制后，在该位点上产生的碱基对新类型是制后，在该位点上产生的碱基对新类型是_、 _。 (6)氮元素从森林群落输出的两种途径是氮元素从森林群落输

34、出的两种途径是 _。 (7)该实验结果说明森林群落中植被的两个主要作用是该实验结果说明森林群落中植被的两个主要作用是 _。 解析解析 (1)大气中的大气中的N2通过生物固氮、闪电固氮和工业固通过生物固氮、闪电固氮和工业固 氮三条途径进入生物群落。而森林群落无肥料的施入，故氮三条途径进入生物群落。而森林群落无肥料的施入，故 大气中的大气中的N2进入森林群落的途径有生物固氮和闪电固氮两进入森林群落的途径有生物固氮和闪电固氮两 条途径。条途径。 (2)植物和微生物能从环境中直接吸收植物和微生物能从环境中直接吸收 等含氮无等含氮无 机物。进入细胞内的氮主要用于合成含氮的化合物，如蛋机物。进入细胞内的氮主要用于合成含氮的化合物，如蛋 白质、核酸等。白质、核酸等。 (3)因不同季节生物对硝酸盐的利用量不同因不同季节生物对硝酸盐的利用量不同(如如12月月5月植月植 物对硝酸盐吸收量较少物对硝酸盐吸收量较少)，故，故1号山谷溪水中的硝酸盐含量号山谷溪水中的硝酸盐含量 出现季节性变化。出现季节性变化。 (4)2号山谷溪水中硝酸盐含量急剧升高，说明硝酸盐来源增号山谷溪水中硝酸盐含量急剧升高，说明硝酸盐来源增 多多(即动植物遗体分解后，产生的硝酸盐进入小溪即动植物遗体分解后，产生的硝酸盐进