专题复习十 光合作用与生物固氮2

1、专题复习十 光合作用与生物固氮第二课时第二课时生 物 固 氮 要点、疑点、难点1 固氮微生物的种类固氮微生物的种类概念概念是指固氮生物将大气中的氮还原成氨的过程是指固氮生物将大气中的氮还原成氨的过程 固固氮氮生生物物种种类类共生共生固氮固氮概念概念是指一些与绿色植物互利共生的固氮微生物是指一些与绿色植物互利共生的固氮微生物 代表生物代表生物（根瘤菌）（根瘤菌）代谢类型代谢类型异氧需氧型异氧需氧型共生特性共生特性不同的根瘤菌，各自只能侵入特定不同的根瘤菌，各自只能侵入特定种类的豆科植物种类的豆科植物 共生关系表共生关系表现现豆科植物为根瘤菌提供有机物，根豆科植物为根瘤菌提供有机物，根瘤菌为豆科植

2、物供氨瘤菌为豆科植物供氨 自生自生固氮固氮概念概念是指土壤中能够独立进行固氮的微生物是指土壤中能够独立进行固氮的微生物 代表生物（圆代表生物（圆褐固氮菌）褐固氮菌）具有一定的固氮能力，并且能够分泌生长素，具有一定的固氮能力，并且能够分泌生长素，促进促进植物的生长和果实的发育植物的生长和果实的发育 要点、疑点、难点2 生物固氮与氮循环生物固氮与氮循环生生物物固固氮氮与与氮氮循循环环过过程程要点、疑点、难点3 生生物物固固氮氮的的应应用用课前热身一、选择题1生物固氮是指( )A固氮微生物将大气中的氮还原成氨的过程B豆科植物将大气中的氮转化成氨的过程C固氮微生物将大气中的氨氧化成氮的过程D豆科植物将

3、大气中的氮氧化成氮的过程2根瘤菌属于( )A寄生固氮菌B自生固氮菌C腐生固氮菌D共生固氮菌3根瘤菌生长在根瘤内，其新陈代谢类型属于( )A异养厌氧型B自养厌氧型C异养需氧型D自养需氧型ADC课前热身4圆褐固氮菌属于 （ )A寄生固氮菌B自生固氮菌C腐生固氮菌D共生固氮菌5圆褐固氮菌生活在( )A空气中 B水体里C土壤表层 D土壤深层6硝化细菌在自然界的氮循环中具有重要作用，其重要性主要体现在( )A将游离氮转化成硝态氮(NO-3)B把有机氮转化成氨(NH3)C把硝态氮转化成游离氮(N2)D把氨转化成硝态氮(NO-3) BCD课前热身1自然界中的固氮微生物大致可分为两大类，即共生固N微生物和自生

4、固N微生物，二者主要区别是能否独立固氮；共同点是将大气中氮还原成氨。2根瘤菌属于共生固氮微生物，它的固氮能力只有侵入到豆科植物根内才能得以表现，根瘤菌的种类不同，各自功能的发挥需要侵入与其相应的特定种类的豆科植物。3圆褐固氮菌属于自生固氮微生物，主要生存在土壤表层，其呼吸类型是需氧型，它具有较强的固N能力，还能分泌生长素，促进植株生长和果实的发育，用它制成的菌肥对所有作物都具有效力。 4大气中的氮必须通过以生物固氮为主的固氮作用，才能被植物吸收利用；动物则必须通过直接或间接吃入植物才能获得氮素；而动物体内的部分蛋白质在分解中产生的含氮废物和动植物尸体中的含氮物质，必须经过微生物的分解作用，转化

5、成氨，再经过硝化细菌的作用，最终转化成硝酸盐，才能被植物吸收利用；或在缺氧情况下，经另一细菌将其转化成亚硝酸盐，最终转化成氮气，返回大气中。 能力、思维、方法【例1】关于根瘤和根瘤菌的叙述中，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，根瘤菌全部死亡后进入土壤 【答案】D 【解析】这是一道考查根瘤和根瘤菌关系的题目。因我们知道，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，通过大量繁殖，并刺激根部细胞不断分裂，进而使该处组织逐渐膨大后形成的。

6、根瘤可以单独着生，也可以在任意根上聚集形成，但主根上的根瘤菌固氮能力强。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，进入土壤的根瘤菌不一定死亡。 【点评】此题易出现的思维障碍是搞不清根瘤和根瘤菌的关系。排除障碍的方法是：根瘤如同人患肿瘤，根瘤菌如同引起肿瘤发生的病毒。不同的是根瘤对植物有益而无害，而肿瘤对人体有百害而无一益。 能力、思维、方法【例2】大气中的N2，经过固氮后形成的化合物中，哪一组化合物被植物体吸收后直接可用于蛋白质的合成( )ANH3和NO-3 BNH+4和NO-2CNH+4和NH3 DNO-3和NO-2 【答案】C 【解析】这是一道生化综合题，有一定的难度。分析时

7、首先应该知道的是，蛋白质或其他有机态氮化合物中的氮都是高度还原状态，而NO-3和NO-2中的氮却是高度氧化状态。植物和微生物体，把氧化态的硝酸盐还原成还原态的氮化物后，才可用于蛋白质的合成。 【点评】此题的思维障碍主要是判断不清氧化态氮与还原态氮。排除障碍的方法是：蛋白质中的氮主要是指氨基酸中的NH2部分，它主要通过转氨基作用形成的。所以无机态氮化合物中凡含有NH2的，就可直接用于蛋白质的合成，否则就不行。 延伸、拓展【例3】像根瘤菌那样在常温常压下把游离态氮固定下来供作物吸收，这种方法称之为生物模拟固氮。近年来，国内外科学家正在探索这一课题，纷纷把目光集中在根瘤菌上，研究具有非凡固氮功能的固

8、氮酶的组成和结构。固氮酶由二氮酶和二氮还原酶两种蛋白质组成，含有一定数量的钼原子、铁原子和酸溶性的硫原子。由于二氮还原酶在空气中暴露30秒活性就会丧失一半，故至今仍未搞清固氮酶的固氮机理。但使非豆科植物的根部也结出根瘤的研究却取得令人欣喜的突破。 (1)氮的固定是指( )A植物从土壤中吸收含氮养料B豆科植物根瘤菌将含氮化合物转变为植物蛋白质C将氨转变成硝酸及其他氮的化合物D将空气中的氮气转变为含氮的化合物(2)二氮酶这种蛋白质的1%水溶液渗透压在24是112Pa，该蛋白质的含铁量是0814%。请根据渗透压值，算出二氮酶的分子量(答数不满1000就舍去)。 延伸、拓展(3)为确定固氮的最终产物，

9、做了如下实验：a把固氮菌培养在含15N2的空气中，细胞迅速固定N元素，短期内细胞的谷氨酸便出现大量的15N。b如果把细胞培养于含有15NH3的培养基中，固氮能力立刻停止，但吸入的气态氮迅速转入谷氨酸中。由此可推出固氮的最终产物为。工业上固氮的方法是(写出反应条件)。若生物固氮也是按此反应进行，你认为何者效率高?简述理由?(4)某生态系统中氮循环简图如下图所示：哪一类生物能将蛋白质转化为氨()A分解者B藻类C化能合成类生物该生态系统的豆科植物不施氮肥，仍能表现出良好的长势，其原因是。雷雨中常含有微量的硝酸而为农作物所利用，用化学方程式解释HNO3的形成过程。硝化细菌能够将NH3氧化为硝酸和亚硝酸

10、，写出有关的化学反应方程式。 延伸、拓展哪一类生物能将蛋白质转化为氨()A分解者B藻类C化能合成类生物该生态系统的豆科植物不施氮肥，仍能表现出良好的长势，其原因是。雷雨中常含有微量的硝酸而为农作物所利用，用化学方程式解释HNO3的形成过程。硝化细菌能够将NH3氧化为硝酸和亚硝酸，写出有关的化学反应方程式。延伸、拓展(5)很久以前，澳大利亚有着大片大片荒芜的土地，近几十年来，他们重视对生物固氮的研究利用，培育和引进了优良的豆科牧草良种，选育了高效的、适应性强的根瘤菌，结果形成了一望无际的优良牧场。褐球固氮菌于有氧状态下，在无氮培养中生长时，通过固定空气中的氮取得它所需要的氮，在标准大气压和303

11、K时，多少体积的空气能够供应1dm3的细菌所需要的氮气?已知该细菌每立方厘米重为084mg，含氮量为7%，空气中N2的体积百分比为78%。 【解析】这是一道生物同化学学科交叉渗透的综合题。主要考查知识的综合及迁移能力，运用两学科的基础知识，即可顺利解答。 延伸、拓展【答案】(1)D(2)二氮酶相对分子质量为M，它的1%水溶液比重为1gmL-1，取1L水溶液，溶液的物质的量浓度为10MmolL-1，代入渗透压公式：112110-310M8314(273+24)M220 000(3)NH3N2+3H2 500高压 催化剂2NH3；生物固氮效率高；因为生物固氮是由特殊的固氮酶催化而进行的，而酶的催化特性中有一条为高效性。(4)A根瘤菌将游离态的氮转化为化合态的氮，从而满足自身营养的需要。N2+O2放电2NO；2NO+O22NO2；3NO2+H2O2HNO3+NO2NH3+3O2硝化细菌2HNO2+2H2O；2HNO2+O2硝化