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2019-2020年高三生物第一輪復習 2、光合作用與生物固氮2、生物固氮教案 新人教版選修 教學目的 1． 固氮微生物的種類（A：知道）。 2． 生物固氮的基本過程（選學）（A：知道）。 3． 生物固氮的意義（B：識記）。 4． 生物固氮在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用（A：知道）。 重點和難點 1． 教學重點 （1） 固氮微生物的種類。 （2） 生物固氮的意義。 2． 教學難點 生物固氮的基本過程 教學過程 【板書】 共生固氮微生物 固氮微生物的種類 生物 自生固氮微生物 固氮 生物固氮過程簡介 生物固氮的意義 生物固氮在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用 【注解】 生物固氮：是指固氮微生物將大氣中的氮還原成氨的過程 一、固氮微生物的種類 （一）共生固氮微生物 1． 概念：是指一些與綠色植物互利共生的固氮微生物 2． 代表生物——根瘤菌 （1） 代謝類型：異養(yǎng)需氧型 （2） 共生特性：不同的根瘤菌，各自只能侵入特定種類的豆科植物。（根瘤＝根瘤菌＋膨大的根部薄壁組織） （3） 共生關(guān)系表現(xiàn)：豆科植物為根瘤菌提供有機物；根瘤菌為豆科植物提供氨。 （二）自生固氮微生物 1． 概念：是指土壤中能獨立進行固氮的微生物 2． 代表生物——圓褐固氮菌 具有一定的固氮能力，并且能夠分泌生長素，促進植物的生長和果實的發(fā)育 【例析】 １．自生固氮菌的新陳代謝類型是（） A．自養(yǎng)型、需氧型　　B．自養(yǎng)型、厭氧型　C．異養(yǎng)型、需氧型　D．異養(yǎng)型、厭氧型　 二、生物固氮與氮循環(huán) １．固氮作用： ２．有機氮的合成：光合產(chǎn)物＋固氮產(chǎn)物（如ＮＨ３、ＮＯ３－等） ３．氨化作用：含氮有機物ＮＨ３ ４．硝化作用：ＮＨ３ＮＯ２－ＮＯ３－（需氧） ５．反硝化作用：ＮＯ３－→ＮＯ２－→ＮＨ３（氧氣不足時） 三、在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應用 （一）土壤獲取氮素的兩條途徑 １．含氮肥料（氮素化肥和各種農(nóng)家肥）的施用（１／６） ２．生物固氮（５／６） （１）將圓褐固氮菌制成菌劑，施到土壤，可提高農(nóng)作物的產(chǎn)量 （２）對豆科植物可進行根瘤菌拌種，也能提高豆科植物產(chǎn)量 （３）通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)，可將固氮基因轉(zhuǎn)到非豆科植物中（此法不僅能明顯提高農(nóng)作物產(chǎn)量，而且有利于生態(tài)環(huán)境的保護） 【同類題庫】 固氮微生物的種類（A：知道） ．（多選）下列有關(guān)根瘤菌的敘述，正確的是（AD） A．根瘤菌能將大氣中的氮還原成氨 B．根瘤菌的新陳代謝類型是自養(yǎng)需氧型 C．根瘤菌通過有絲分裂的方式增殖 D．根瘤菌固定的氮素能被豆科植物利用 ．圓褐固氮菌除了具有固氮能力外，還能（D） A．刺激根形成根瘤 B．促進花粉發(fā)育和受精 C．進行硝化作用 D．促進生長和果實發(fā)育 ．自身固氮微生物中的圓褐固氮菌能為植物提供（A） A．氨和生長素 B．氨和有機物 C．生長素和有機物 D．氨和鉀肥 ．圓褐固氮菌培養(yǎng)常利用的碳源和氮源依次是（D） A．二氧化碳，氨 B．葡萄糖，氨 C．二氧化碳，硝酸鹽 D．葡萄糖，氮氣 ．圓褐固氮菌為自生固氮微生物，其代謝類型為（D） A．自養(yǎng)需氧型 B．異養(yǎng)厭氧型 C．自養(yǎng)厭氧型 D．異養(yǎng)需氧型 ．豆科植物根瘤菌的固氮能力最強的時期是（） A．成長時期 B．幼苗時期 C．開花之前 D．開花之后 ．利用無氮培養(yǎng)基可長期獨立培養(yǎng)的微生物是（A） A．圓褐固氮菌 B．黃色短桿菌 C．硝化細菌 D．根瘤菌 ．人們現(xiàn)在所知的固氮微生物都屬于（B） A．真核生物 B．原核生物 C．細菌 D．根瘤菌 ．根瘤菌新陳代謝的基本類型是（A） A．異氧、需氧型 B．自氧、需氧型 C．自氧、厭氧型 D．異氧、厭氧型 ．以下關(guān)于根瘤菌的說法中正確的是（C） A．所有根瘤菌都能固氮 B．只要與豆科植物接觸的根瘤菌都能固氮 C．只有侵入到豆科植物根內(nèi)的根瘤菌才能固氮 D．根瘤菌可以在所有豆科植物根上形成根瘤 ．豆科植物與根瘤菌的互利共生關(guān)系主要體現(xiàn)在（A） A．豆科植物從根瘤菌獲得氨，根瘤菌從豆科植物獲得糖類 B．豆科植物從根瘤菌獲得含氮有機物，根瘤菌從豆科植物獲得氨 C．豆科植物從根瘤菌獲得氮氣，根瘤菌從豆科植物獲得有機物 D．豆科植物從根瘤菌獲得一氧化氮，根瘤菌從豆科植物獲得氨 ．關(guān)于根瘤與根瘤菌的說法中正確的是（D） A．根瘤即是根瘤菌 B．根瘤是根瘤菌聚集體 C．根瘤是根瘤菌在其共生植物體內(nèi)所形成的癌變 D．根瘤是根的內(nèi)皮層的薄壁細胞受根瘤菌分泌的刺激進行分裂，組織膨大而形成的 ．下列對豆科作物進行根瘤菌拌種的說法中正確的是（C） A．將豆科作物種子沾上根瘤菌即可 B．將豆科作物沾上一定濃度的根瘤菌即可 C．將豆科作物種子沾上相應的根瘤菌即可 D．將豆科作物種子沾上固氮微生物即可 ．關(guān)于自生固氮微生物的描述中，不正確的是（B） A．可以獨立在土壤中固氮 B．可以獨立在植物體內(nèi)固氮 C．菌體外有厚厚的莢膜保護 D．可以分泌生長素 ．能夠分泌生長素的固氮微生物是（B） A．根瘤菌 B．圓褐固氮菌 C．硝化細菌 D．乳酸菌 ．某地從國外引進一種豆科植物。盡管環(huán)境條件適宜，但這種作物的根系上不結(jié)根瘤，植株也矮小瘦弱。試分析原因并指出解決問題的方法。 [原因：當?shù)赝寥乐袥]有與該種豆科植物相適應的根瘤菌。解決的辦法是選取與該種豆科植物相適應的根瘤菌，并且在播種時進行根瘤菌拌種。] ．氧不可逆地抑制固氮酶。他們生活在有氧的環(huán)境中，固氮生物需要抗氧機制 （1）（多選）下面給出了一些生物的特征，能固氮的是（AC） A．在壤中生活的細菌，如梭菌 B．居住在腸道中的大腸桿菌 C．具有特殊的豆血紅蛋白，與豆科植物共生的細菌如根瘤菌 D．高突變速度的細菌，如鼠傷寒沙門氏菌 （2）固氮酶復合物參與催化生成的主要產(chǎn)物為（A） A．氨 B．亞硝酸鹽 C．硝酸鹽 D．氮氣 ．關(guān)于根瘤和根瘤菌的說法中，正確的是（D） A．根瘤即是根瘤菌 B．根瘤是根瘤菌的聚合體 C．根瘤是根瘤菌在其共生的植物體內(nèi)所形成的癌變 D．根瘤是根的內(nèi)皮層的薄壁細胞受根瘤菌分泌物的刺激進行分裂，組織膨大而形成的 ．關(guān)于生物固氮的說法，正確的是（B） A．固氮微生物將自然界的含氮化合物還原成氨的過程 B．固氮微生物將空氣中的N2還原成氨的過程 C．將空氣中游離的氮轉(zhuǎn)化成氮的化合物的過程 D．生物將大氣中的氮及氮的化合物轉(zhuǎn)化氨態(tài)氮的過程 生物固氮的意義（B：識記） ．關(guān)于氮循環(huán)的敘述中，不正確的是（D） A．N2經(jīng)生物固氮后才能被植物吸收 B．氮元素在生物群落中以有機物形式傳遞 C．在缺氧時，土壤中的一些細菌可將硝酸鹽最終轉(zhuǎn)化為氮氣 D．硝化細菌能把NH3氧化為植物生命活動需要的部分能量 ．為確定生物固氮的最終產(chǎn)物，做了如下兩個實驗：（1）把固氮菌培養(yǎng)在含15N2的空氣中，細菌迅速固定氮素，短期內(nèi)細胞的谷氨酸中出現(xiàn)大量的15N。（2）如果把該細菌培養(yǎng)在含有15NH3的培養(yǎng)基中，固氮立刻停止，但吸收的氨態(tài)氮迅速轉(zhuǎn)入谷氨酸中。由此可以推斷，該微生物固氮的最終產(chǎn)物是（A） A．NH3 B．NO2 C．NO3- D．谷氨酸 ．下列關(guān)于生物固氮的說法中正確的是（B） A．固氮微生物將自然界中的含氮化合物還原成氨的過程 B．固氮微生物將空氣中的氮氣還原成氨的過程 C．將空氣中游離的氨轉(zhuǎn)化為氮的化合物的過程 D．生物將大氣中的氮氣及其氮的化合物轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮的過程 ．氮是蛋白質(zhì)的基本組成元素之一，所有生物體均含有蛋白質(zhì)，氮循環(huán)涉及到生物圈的全部領(lǐng)域，以下關(guān)于氮被生物體吸收的途徑正確的是（D） ①氮在大氣中體積分數(shù)高達78%，可被生物體直接利用 ②通過高能固氮可將空氣中游離的氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽和氨，而被植物吸收 ③所有植物都具有生物固氮作用，其根部的根瘤菌可將氮氣轉(zhuǎn)化成硝酸鹽，而被植物吸收 ④動物以植物為食而獲得氮并轉(zhuǎn)化為動物蛋白 ⑤動、植物死亡后，遺體中的蛋白質(zhì)被微生物分解成NH4+、NO3-、NH3，又回到土壤和水體中，被植物再次吸收 A．①⑤ B．③⑤ C．②④ D．②④⑤ ．以下表述了幾種氮氣直接或間接地被生態(tài)系統(tǒng)中生物利用的幾種途徑，其中錯誤的一項是（D） A．藍藻將氮氣還原為氨 B．工業(yè)上合成氮肥 C．大氣中含氮化合物如硝酸鹽在土壤中的積累 D．反硝化作用 ．關(guān)于氮循環(huán)的敘述中，正確的是（C） A．氮氣只有經(jīng)生物固氮后才能被植物吸收 B．氮元素在生物群落中以有機物的形式傳遞（在一些微生物之間不是） C．在缺氧時，土壤中的一些細菌可將硝酸鹽最終轉(zhuǎn)化為氮氣 D．硝化細菌能把氨氧化為植物生命活動需要的部分能量 生物固氮在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用（A：知道） ．江南農(nóng)民在冬季農(nóng)田休耕期間常種植田菁、紫云英等豆科植物，主要用于(B) A．充分利用土地，作為蔬菜或飼料 B．固定氮素，增進土壤肥力 C．增加生物種類，以維持生態(tài)平衡 D．固定太陽能，以促進能量流動 ．大氣中的N2，經(jīng)過固氮后形成的化合物中，哪一組化合物被植物吸收后直接可用于蛋白質(zhì)的合成？（C） A．NH3和NO3- B．NH4+和NO2- C．NH4+和NH3 D．NO3-和NO2- ．稻田中養(yǎng)殖魚腥藻（藍藻）的好處是（D） ①固定大氣中的氮 ②從太陽光獲得能量 ③與水稻共生 A．①②③ B．②③ C．①③ D．①② ．土壤中的細菌把硝酸鹽最終轉(zhuǎn)化成氮氣的外界條件之一是（B） A．氧氣充足 B．氧氣不足 C．CO2充足 D．CO2不足 ．固氮能力最強的方式是（C） A．工業(yè)固氮 B．高能固氮 C．生物固氮 D．都一樣 ．給含氮素（NH3）較多的土壤中耕松土，有利于提高土壤肥力。其原因是（C） A．改善土壤通氣，根呼吸作用加強 B．增加土壤總N2的含量 C．改善土壤通氣，硝化細菌繁殖快，有利于土壤中硝酸鹽增加 D．促進氨的吸收 【學科內(nèi)綜合】 ．下列各項中，能形成氨的是（A） ①生物固氮 ②微生物分解動植物遺體 ③硝化細菌的硝化作用 A．①② B．②③ C．①③ D．①②③ ．用人工培養(yǎng)基來培養(yǎng)圓褐固氮菌。當向無菌培養(yǎng)箱中充入氮氣時，其固氮量和菌落大小比充入無菌空氣時（D） A．多和大 B．多和小 C．少和大 D．少和小 ．根瘤菌細胞中的固氮基因(G)的分布部位及表示方法為（C） A．核區(qū)、G B．質(zhì)粒、GG C．質(zhì)粒、G D．核糖體、GG ．在土壤中，氧氣不足時會加強的是（A） A．NO3-→N2 B．N2→NH3 C．尿素→NH3 D．NH3→NO3- ．（多選）右圖為氮循環(huán)示意圖，下列有關(guān)敘述中正確的是（ABC） A．①過程中通過生物固定的氮素遠多于其它途徑 固定的氮素 B．進行②過程的生物的代謝類型為自養(yǎng)需氧型 C．進行③和④過程的生物分別主要是生產(chǎn)者和消 費者 D．⑥過程能增加土壤的肥力，有利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn) ．下列關(guān)于氮循環(huán)的敘述中正確的是（A） A．氮無法直接被一般動、植物體利用 D．大豆根瘤中的根瘤菌是一種與植物共生的真菌 C．氮必須在土壤中轉(zhuǎn)換成硝酸鹽，才能為生物體吸收 D．微生物中只有硝化細菌，能直接利用大氣中的氮 ．植物每年從土壤中吸收大量氮素，土壤中獲得氮素補充的主要途徑是（C） A．施用氮素肥料 B．閃電固氮 C．生物固氮 D．動植物遺體分解 ．從土壤中分離自生固氮菌的原理是（C） A．無菌操作，確保無雜菌污染 B．固氮菌易被結(jié)晶紫染成紫色 C．無氮培養(yǎng)基對固氮菌的選擇生長 D．培養(yǎng)出各種菌后，鏡檢篩選 ．自身固氮菌的培養(yǎng)操作中，要求使用的儀器工具、培養(yǎng)基、水等必須無菌。下列關(guān)于這些無菌操作的原因敘述中，不正確的是（D） A．只有進行菌操作，才能使實驗結(jié)果可靠 B．防止雜菌與自生固氮菌發(fā)生競爭以利于自生固氮菌的順利生長 C．使自生固氮菌有更充足的營養(yǎng)來源和生活空間，以便于迅速得到較多的自生固氮菌 D．防止自生固氮菌營養(yǎng)過多而瘋長 ．要將從土壤中的自生固氮菌與其他雜菌分離開，應將它們接種在（D） A．加入氮源和殺菌劑的培養(yǎng)基上 B．不含氮源含有殺菌劑的培養(yǎng)基上 C．加入氮源不加殺菌劑的培養(yǎng)基上 D．不含氮源和殺菌劑的培養(yǎng)基上 ．土壤中的無機氮主要以兩種形式存在：氨態(tài)氮和硝態(tài)氮。氨態(tài)氮不穩(wěn)定，易揮發(fā)。硝態(tài)氮穩(wěn)定。施肥后進行中耕松土可改變氨態(tài)氮和硝態(tài)氮的比值，其比值的變化是（B） A．變大 B．變小 C．不變 D．無法確定 ．全世界工業(yè)合成氮肥中的氮只占固氮總量的20%，絕大多數(shù)是通過生物固氮進行的。最常見的生活在豆科植物根部的根瘤菌，能將大氣中游離態(tài)的氮，經(jīng)過固氮酶的作用生成氮的化合物，以利于植物的利用，而豆科植物為根瘤菌提供營養(yǎng)物質(zhì)。 （1）根瘤菌與豆科植物之間的關(guān)系被稱為 。 （2）根瘤菌之所以能進行曲生物固氮作用，是因為它有獨特的固氮酶，而根本原因是它具有獨特的 。 （3）日本科學家把固氮基因轉(zhuǎn)移到水稻根系微生物中，通過指導合成固氮所需的 ， 進而起到固氮作用，從而降低了水稻的需氮量，減少了氮肥的使用量。而更為理想的是直接將固氮基因重組到稻、麥等經(jīng)濟作物的細胞中，建立“植物的小化肥廠”；讓植物本身直接固氮，這樣就可以免施氮肥。如果這種重組能夠?qū)崿F(xiàn)的話，那么固氮基因最終實現(xiàn)表達的途徑是 。 （4）生物固氮與工業(yè)固氮相比較，由于有固氮酶的參與，所以它是在 、 條件下進行的，從而節(jié)省了大量的器材、設備和能源。 [（1）互利共生（2）固氮基因（3）固氮酶；具體的中心法則，表達式略（4）常溫、常壓] ．下圖是自然界中氮以蛋白質(zhì)的形式在生物體內(nèi)轉(zhuǎn)化的部分過程示意圖。請回答： （1）自然界中將NH3轉(zhuǎn)化成NO3-的生物叫 ；該種生物的同化作用方式主要是通過 作用不完成的。 （2）植物的根從土壤中吸收NO3-是通過 完成的。吸收的NO3-和有機物合成為植物蛋白質(zhì)。 （3）圖是①是 ，②是 ，③是 ，④是 ，⑤過程是 ，⑥過程是 。 （4）細胞中⑦的合成場所是 ，不含氮部分徹底氧化分解的場所是 。 [（1）硝化細菌；化能合成（2）主動運輸（3）肌蛋白；血紅蛋白；尿素；CO2和H2O及能量；脫氨基作用；氨基轉(zhuǎn)換作用（4）核糖體；線粒體] ．下圖表示自然界中N循環(huán)部分示意圖，請據(jù)圖回答 （1）若Ａ、Ｂ、Ｃ過程發(fā)生在人體中，則A、C分別代表 和 過程；a 物質(zhì)是否能代表賴氨酸？為什么？ 。b物質(zhì)在人體的 器官中產(chǎn)生。 （2）能完成E過程的微生物是 ，NO3－進入植物體細胞必須通過 過程。 （3）決定微生物D過程的是細胞中的 。如果我們要讓水稻．小麥等經(jīng)濟作物也能完成D過程，則需要通過 技術(shù)，這項技術(shù)如果成功，則在環(huán)保上的意義是 。 ．蛋白質(zhì)是生物體的主要組成部分，有多種蛋白質(zhì)的參加才能使生物體得以存在和延續(xù)。各種蛋白質(zhì)都是由多種氨基酸結(jié)合而成的。氮是氨基酸的主要組成元素。 全世界工業(yè)合成氮肥中的氮只占固氮總量的10%，絕大多數(shù)是通過生物固氮進行的，最常見的是生活在豆科植物根部的根瘤菌，它能將大氣中游離的氮，經(jīng)過固氮酶的作用生成含氮的化合物。供植物利用，而豆科植物為根瘤菌提供營養(yǎng)物質(zhì)。 （1）固氮通常有三種途徑： ； ； 。根瘤菌和豆科植物的關(guān)系在生物學上稱為 。 （2）固氮生物包括 A．滿江紅 B．大豆根瘤菌 C．硝化細菌 D．藍藻門中的念珠藻 （3）根瘤菌之所以能進行生物固氮作用是因為它有獨特的固氮酶，而根本原因是它具有獨特的 。 （4）日本科學家將固氮基因轉(zhuǎn)移到根際微生物中，通過指導合成固氮所需的 ，進而起到固氮作用，從而降低了水稻需氮量的1/5，減少氮肥的施用量。而更為理想的是直接將固氮基因重組到稻麥等經(jīng)濟作物細胞中，建立“植物的小型化肥廠”，讓植物本身直接固氮，這樣可以免施氮肥。這種創(chuàng)造新品種乃至新物種的重組DNA技術(shù)，在生物學上稱為 。 （5）這種重組DNA技術(shù)中最常用的載體是 A．病毒DNA B．細菌DNA C．植物DNA D．動物DNA （6）如果這種重組能實現(xiàn)的話，那么固氮基因最終實現(xiàn)表達的遺傳信息的轉(zhuǎn)移途徑是 。傳統(tǒng)的生物固氮就是指某些微生物（如根瘤菌．藍藻等）將空氣中的N2固定為NH3的過程。大豆根中往往存在著根瘤菌。根瘤菌的代謝類型屬于 ，它與大豆的生態(tài)關(guān)系是 。 [（1）生物固氮．工業(yè)固氮．高能固氮 互利共生（2）ABD（3）固氮基因（4）固氮酶 基因工程（5）A（6）固氮基因（DNA）RNA固氮酶 異養(yǎng)．需氧型 互利共生]