生物固氮
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课时43 生物固氮
1． 书本基础知识整理
1． 生物固氮的概念
2． 固氮微生物的种类
（1） 共生固氮微生物
概念
代表生物
代谢类型
共生关系
根瘤的成因
（2） 自生固氮微生物
概念
代表生物
代谢类型
作用
应用
3． 生物固氮过程与氮素循环
固氮作用反应式
氮循环途径
a.固氮作用
b.氨化作用
c.硝化作用
d.反硝化作用
e.生物体内有机氮的合成
4． 生物固氮的意义
5． 在农业生产上的应用
2． 思维拓展
1．固氮微生物的种类
生活方式 代谢类型 对植物的作用 固氮量 常见类型
共生固氮微生物 与植物共生，有专一性 异养需氧型自养需氧型 提供氮素 大 根瘤菌共生蓝藻
自生固氮微生物 独立生活 自养需氧型异养需氧型 提供氮素提供生长素 小 自生固氮蓝藻圆褐固氮菌
2．自然界中的氮循环
（1） 主要环节：生物体内有机氮的合成、氨化作用、硝化作用、反硝化作用和固氮作用。
（2） 生物体内有机氮的合成：
植物吸收氨盐和硝酸盐，进而将无机氮同化成植物蛋白等有机物，动物再将植物体内的有机氮同化成动物体内的有机氮的过程。
（3） 氨化作用：动植物体内的有机氮被微生物分解后形成氨的过程。
（4） 硝化作用：在有氧的条件下，土壤中的氨或氨盐在硝化细菌的作用下最终氧化成硝酸盐的过程。
（5） 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，分子态氮返回到大气中的过程。
（6） 固氮作用：大气中的分子态氮被还原成氨的过程，包括生物固氮、工业固氮和高能固氮。
3．生物固氮过程的必需条件
（1） ATP的供应
（2） 固氮酶
（3） 还原底物N2
（4） Mg2＋
（5） 适宜的温度和pH
4．氮循环与碳循环的比较
进入生态系统的方式 进入生态系统的作用生物 返回大气途径 参与循环的生物
碳循环 光合作用 绿色植物及其它自养生物 生产者、消费者、分解者的细胞呼吸 所有生物
氮循环 生物固氮作用、闪电、工业固氮 固氮微生物 反硝化细菌的反硝化作用 分解者、固氮微生物、硝化、反硝化细菌
5．氮循环中几种微生物的作用及其在生态系统中的地位
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合成氨 异养需氧型 消费者
圆褐固氮菌 将N2合成氨 异养需氧型 分解者
细菌、真菌 将生物遗体中含氮化合物转化为氨 异养需氧型 分解者
硝化细菌 将土壤中氨转化为硝酸盐 自养需氧型 生产者
反硝化细菌 硝酸盐—亚硝酸盐—N2 异养厌氧型 分解者
6．易混淆的几组概念
自生固氮微生物 根瘤 氨化作用
自养型 根瘤菌 硝化作用
课时43跟踪训练
一、单选题
1、圆褐固氮菌固氮后形成的产物 ( )
A、可以直接被植物吸收利用
B、经过分解者作用后才能被植物吸收
C、经过动物代谢后才能被植物吸收利用
D、经某种生产者的作用后才能被植物吸收利用
2、下面对氮循环的叙述中，正确的一项是 ( )
A、生物的固氮过程就是N2吸收 到植物体内被利用了
B、氮素一旦进入生物体内就不会形成N2
C、生物体内的氮主要来源于闪电固氮
D、动物产生的尿素转化成的铵盐可被植物吸收利用
3、关于氮循环的有关叙述，正确的是 ( )
A、硝化细菌可以把植物不能吸收的氮转变为能吸收的硝酸盐
B、硝化细菌可以最后完成使氮元素回归大气的作用
C、圆褐固氮菌固定的氮可以直接被植物吸收利用
D、固氮细菌是惟一能够把氮气转变为植物可利用氮的生物
4、以下说法错误的是 ( )
A、土壤中的氨经过硝化细菌的作用，最终转化成硝酸盐
B、土壤中的一些细菌在氧气充足的条件下，将硝酸盐转化成亚硝酸盐，并最终转化成氮气
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氮气
D、根瘤菌固定的氮一部分供宿主植物利用，一部分留给自己使用
5、在土壤中含有自生固氮微生物比较多的是 ( )
A、表层土壤 B、中层土壤 C、底层土壤 D、所有的土层都是一样的
6、在生态系统中，下列生物既是生产者，又能固氮的是 ( )
A、根瘤菌 B、蓝藻 C、硝化细菌 D、圆褐固氮
7、以下关于根瘤菌的说法中不正确的是 ( )
A、疏松土壤有利于根瘤菌的大量繁殖
B、与豆科植物的关系属于互利共生
C、只有侵入到豆科植物根内的根瘤菌才能固氮
D、所有的根瘤菌只能侵入一种豆植物
8、人们现在所知的固氮微生物都属于 ( )
A、真核生物 B、原核生物 C、细菌 D、根瘤菌
9、下列关于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的代谢类型的叙述，正确的是 （ ）
A、同化作用全是自养型 B、同化作用全是异养型
C、异化作用全是需氧型 D、异化作用既有需氧型也有厌氧型
10、如果大肠杆菌和圆褐氮菌混合，采用下列哪组培养基可将它们鉴定、分离 ( )
A、食盐培养基和牛肉膏、蛋白胨培养基 B、伊红—美蓝培养基和无N培养基
C、无N培养基和牛肉膏、蛋白胨培养基 D、青霉素培养基和伊红—美蓝培养基
11、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吸收后直接可用于蛋白质的合成 ( )
A、NH3和NO3— B、NH4+和NO2— C、NH4+和NH3 D、NO3— 和NO2—
二、多项选择题
1、关于根瘤菌的说法不正确的是 ( )
A、根瘤即是根瘤菌 B、根瘤是根瘤菌的聚集体
C、根瘤是根瘤菌在其共生植物体内所形成的癌变
D、根瘤是根的内皮层薄壁细胞受根瘤菌分泌物的刺激进行分裂，组织膨大而形成的
2、下列关于自然界氮循环的反应式与转化作用名称相符合的是 ( )
A、 B、
C、 D、
3、下列说法正确的是 （ ）
A、根瘤菌只有侵入到豆科植物的根内才能固氮 B、根瘤菌只能侵入大豆的根内
C、圆褐固氮菌属于自养型 D、圆褐固氮菌为原核生物，能分泌生长素
三、非选择题
1、下图是自然界中氮在生物体内以蛋白质形式转化的部分过程示意图，请据图回答下列问题：
①
④ 含N部分 ③
⑤ 氧化分解
不含N部分
转化 糖类、脂肪
新氨基酸
肌肉 分泌 酶 血浆 血红
蛋白 蛋白 蛋白 蛋白
⑧分泌
（1）大气中的N2进入生物群落的主要途径是____________________，完成①过程的微生物被称为固氮微生物，可以分为两类，其中根瘤菌属于________，它的新陈代谢类型是__________________。
(2)自然界中将NH3转化成NO3－的生物叫______________，该种生物的同化方式是通过
____________来实现的，它的生命活动的最初碳源为_____________。
(3)图中⑤为_______过程，⑥为________过程，与⑦⑧过程密切相关的细胞器有(写出4
个)____________、______________、____________、______________。
(4)人体若只通过⑥过程获得氨基酸，则由于会缺乏某些_______而导致营养不良。
(5)在肥料一定的情况下，要想使非豆科植物含氮量较大幅度增加，可采取的方法有哪些？
试举两例：①___________________________________________________
②__________________________________________________。
参考答案：
单选题：1DDABA 6BDBDBC 多选题：1ABC2ABCD3AD
(1) 生物固氮，共生固氮微生物，异养需氧型（2）硝化细菌，化能合成作用，CO2
（3）脱氨基作用，氨基转换，核糖体、内质网、高尔基体、线粒体 （4）必需氨基酸
（5）①土壤中施用圆褐固氮菌菌剂②通过基因工程使非豆科植物接上固氮基因
空气中的N2
②
NO2-、NO3-
NH3
植物体内蛋白质
动物体内的氨基酸
⑥
分解
⑦合成
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课时43 生物固氮
1． 书本基础知识整理
1． 生物固氮的概念
2． 固氮微生物的种类
（1） 共生固氮微生物
概念
代表生物
代谢类型
共生关系
根瘤的成因
（2） 自生固氮微生物
概念
代表生物
代谢类型
作用
应用
3． 生物固氮过程与氮素循环
固氮作用反应式
氮循环途径
a.固氮作用
b.氨化作用
c.硝化作用
d.反硝化作用
e.生物体内有机氮的合成
4． 生物固氮的意义
5． 在农业生产上的应用
2． 思维拓展
1．固氮微生物的种类
生活方式 代谢类型 对植物的作用 固氮量 常见类型
共生固氮微生物 与植物共生，有专一性 异养需氧型自养需氧型 提供氮素 大 根瘤菌共生蓝藻
自生固氮微生物 独立生活 自养需氧型异养需氧型 提供氮素提供生长素 小 自生固氮蓝藻圆褐固氮菌
2．自然界中的氮循环
（1） 主要环节：生物体内有机氮的合成、氨化作用、硝化作用、反硝化作用和固氮作用。
（2） 生物体内有机氮的合成：
植物吸收氨盐和硝酸盐，进而将无机氮同化成植物蛋白等有机物，动物再将植物体内的有机氮同化成动物体内的有机氮的过程。
（3） 氨化作用：动植物体内的有机氮被微生物分解后形成氨的过程。
（4） 硝化作用：在有氧的条件下，土壤中的氨或氨盐在硝化细菌的作用下最终氧化成硝酸盐的过程。
（5） 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，分子态氮返回到大气中的过程。
（6） 固氮作用：大气中的分子态氮被还原成氨的过程，包括生物固氮、工业固氮和高能固氮。
3．生物固氮过程的必需条件
（1） ATP的供应
（2） 固氮酶
（3） 还原底物N2
（4） Mg2＋
（5） 适宜的温度和pH
4．氮循环与碳循环的比较
进入生态系统的方式 进入生态系统的作用生物 返回大气途径 参与循环的生物
碳循环 光合作用 绿色植物及其它自养生物 生产者、消费者、分解者的细胞呼吸 所有生物
氮循环 生物固氮作用、闪电、工业固氮 固氮微生物 反硝化细菌的反硝化作用 分解者、固氮微生物、硝化、反硝化细菌
5．氮循环中几种微生物的作用及其在生态系统中的地位
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合成氨 异养需氧型 消费者
圆褐固氮菌 将N2合成氨 异养需氧型 分解者
细菌、真菌 将生物遗体中含氮化合物转化为氨 异养需氧型 分解者
硝化细菌 将土壤中氨转化为硝酸盐 自养需氧型 生产者
反硝化细菌 硝酸盐—亚硝酸盐—N2 异养厌氧型 分解者
6．易混淆的几组概念
自生固氮微生物 根瘤 氨化作用
自养型 根瘤菌 硝化作用
课时43跟踪训练
一、单选题
1、圆褐固氮菌固氮后形成的产物 ( )
A、可以直接被植物吸收利用
B、经过分解者作用后才能被植物吸收
C、经过动物代谢后才能被植物吸收利用
D、经某种生产者的作用后才能被植物吸收利用
2、下面对氮循环的叙述中，正确的一项是 ( )
A、生物的固氮过程就是N2吸收 到植物体内被利用了
B、氮素一旦进入生物体内就不会形成N2
C、生物体内的氮主要来源于闪电固氮
D、动物产生的尿素转化成的铵盐可被植物吸收利用
3、关于氮循环的有关叙述，正确的是 ( )
A、硝化细菌可以把植物不能吸收的氮转变为能吸收的硝酸盐
B、硝化细菌可以最后完成使氮元素回归大气的作用
C、圆褐固氮菌固定的氮可以直接被植物吸收利用
D、固氮细菌是惟一能够把氮气转变为植物可利用氮的生物
4、以下说法错误的是 ( )
A、土壤中的氨经过硝化细菌的作用，最终转化成硝酸盐
B、土壤中的一些细菌在氧气充足的条件下，将硝酸盐转化成亚硝酸盐，并最终转化成氮气
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氮气
D、根瘤菌固定的氮一部分供宿主植物利用，一部分留给自己使用
5、在土壤中含有自生固氮微生物比较多的是 ( )
A、表层土壤 B、中层土壤 C、底层土壤 D、所有的土层都是一样的
6、在生态系统中，下列生物既是生产者，又能固氮的是 ( )
A、根瘤菌 B、蓝藻 C、硝化细菌 D、圆褐固氮
7、以下关于根瘤菌的说法中不正确的是 ( )
A、疏松土壤有利于根瘤菌的大量繁殖
B、与豆科植物的关系属于互利共生
C、只有侵入到豆科植物根内的根瘤菌才能固氮
D、所有的根瘤菌只能侵入一种豆植物
8、人们现在所知的固氮微生物都属于 ( )
A、真核生物 B、原核生物 C、细菌 D、根瘤菌
9、下列关于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的代谢类型的叙述，正确的是 （ ）
A、同化作用全是自养型 B、同化作用全是异养型
C、异化作用全是需氧型 D、异化作用既有需氧型也有厌氧型
10、如果大肠杆菌和圆褐氮菌混合，采用下列哪组培养基可将它们鉴定、分离 ( )
A、食盐培养基和牛肉膏、蛋白胨培养基 B、伊红—美蓝培养基和无N培养基
C、无N培养基和牛肉膏、蛋白胨培养基 D、青霉素培养基和伊红—美蓝培养基
11、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吸收后直接可用于蛋白质的合成 ( )
A、NH3和NO3— B、NH4+和NO2— C、NH4+和NH3 D、NO3— 和NO2—
二、多项选择题
1、关于根瘤菌的说法不正确的是 ( )
A、根瘤即是根瘤菌 B、根瘤是根瘤菌的聚集体
C、根瘤是根瘤菌在其共生植物体内所形成的癌变
D、根瘤是根的内皮层薄壁细胞受根瘤菌分泌物的刺激进行分裂，组织膨大而形成的
2、下列关于自然界氮循环的反应式与转化作用名称相符合的是 ( )
A、 B、
C、 D、
3、下列说法正确的是 （ ）
A、根瘤菌只有侵入到豆科植物的根内才能固氮 B、根瘤菌只能侵入大豆的根内
C、圆褐固氮菌属于自养型 D、圆褐固氮菌为原核生物，能分泌生长素
三、非选择题
1、下图是自然界中氮在生物体内以蛋白质形式转化的部分过程示意图，请据图回答下列问题：
①
④ 含N部分 ③
⑤ 氧化分解
不含N部分
转化 糖类、脂肪
新氨基酸
肌肉 分泌 酶 血浆 血红
蛋白 蛋白 蛋白 蛋白
⑧分泌
（1）大气中的N2进入生物群落的主要途径是____________________，完成①过程的微生物被称为固氮微生物，可以分为两类，其中根瘤菌属于________，它的新陈代谢类型是__________________。
(2)自然界中将NH3转化成NO3－的生物叫______________，该种生物的同化方式是通过
____________来实现的，它的生命活动的最初碳源为_____________。
(3)图中⑤为_______过程，⑥为________过程，与⑦⑧过程密切相关的细胞器有(写出4
个)____________、______________、____________、______________。
(4)人体若只通过⑥过程获得氨基酸，则由于会缺乏某些_______而导致营养不良。
(5)在肥料一定的情况下，要想使非豆科植物含氮量较大幅度增加，可采取的方法有哪些？
试举两例：①___________________________________________________
②__________________________________________________。
参考答案：
单选题：1DDABA 6BDBDBC 多选题：1ABC2ABCD3AD
(1) 生物固氮，共生固氮微生物，异养需氧型（2）硝化细菌，化能合成作用，CO2
（3）脱氨基作用，氨基转换，核糖体、内质网、高尔基体、线粒体 （4）必需氨基酸
（5）①土壤中施用圆褐固氮菌菌剂②通过基因工程使非豆科植物接上固氮基因
空气中的N2
②
NO2-、NO3-
NH3
植物体内蛋白质
动物体内的氨基酸
⑥
分解
⑦合成
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