高二生物生物固氮
生物固氮
1、根瘤菌的形态、特征：
形 态：棒槌型、“T” 型或“Y”型
特 征：不同的根瘤菌，各自只能侵入特定种类
的豆科植物。即具有共生性且专一性。
注意：蚕豆根瘤菌能侵入蚕豆、菜豆和豇豆
有机物
关 系： 豆科植物
根瘤菌
氨
代谢类型：异养需氧型（消费者）。
固氮场所：根瘤。 根瘤菌 2、根瘤的形成： 侵入相
应豆科 植物根
一、生物固氮的概念：
固氮微生物将大气中分子氮还原为氨的过程。
二、固氮微生物的种类：
共生固氮微生物：指与一些绿色植物互利共生的 固氮微生物。如：豆科与根瘤 菌、红萍（满江红）与蓝藻、 蓝藻与地衣。
自生固氮微生物：能够独立进行固氮的微生物。 如：圆褐固氮菌（好氧性）、梭菌（厌氧性）。
（一）、共生固氮微生物
2、对豆科植物进行根瘤菌拌种。 3、用豆科植物作绿肥，提高土壤肥力和有机质。 4、通过转基因技术，将固氮基因转移到非豆科植物中。
NH3+ADP+Pi
原 理：
e + H+
决定生物能否固氮的根本原因： 是基因的差异，固氮酶由固氮基因编码控制。
—
—
氮循环 的过程
2、氮循环的主要环节：
电离固氮
放电
N2+O2 = 2NO2 2NO+O2 = 2NO2
①、固氮的三条途径：工业固氮：N3N2+O32H+O2 高2=温2H高N压O23+NNHO3 生物固氮：固氮微生物
根瘤菌 刺激根薄壁
繁殖
细胞分裂
形成 根瘤
根瘤作用：为该豆科植物提供N素，破溃后可增加土壤肥力
（二）、自生固氮微生物
功 能：固氮、分泌生长素，促进植株生 长的果实发育。
生物固氮的名词解释
生物固氮的名词解释一、固氮酶的生物来源：固氮酶是由固氮蓝细菌产生的。
二、固氮酶的催化机理：在含有氧气的情况下，固氮酶只能对N形成亚硝基氮，不能将氨还原为氨基酸，故在亚硝酸环境中固氮，固氮酶的催化机理如下：当亚硝基与氮气接触时，产生一个中间物质N3。
这个中间物质能够通过一个桥联转移反应，使亚硝基直接连到氮气上，生成硝基氮。
亚硝基可以进一步被还原为氨基或氨气。
三、固氮酶的活性测定：①固氮酶活性与pH值呈正相关; ②固氮酶活性与温度呈正相关;③固氮酶活性与氧化剂呈负相关; ④固氮酶活性与反硝化剂呈负相关;⑤固氮酶活性与底物呈正相关; ⑥固氮酶活性与Fe3+呈负相关。
四、固氮酶的固氮量测定：固氮酶活性稳定的植物品种，其固氮量的高低受土壤pH值、温度、氧化剂和反硝化抑制剂的影响。
五、固氮酶与硝化作用：固氮酶催化的固氮过程的第一阶段是先从固氮酶上脱下氨基酸(脱氮)，然后转移到硝化细菌中再被还原成氮气。
六、固氮酶的固氮机理：固氮菌以亚硝酸盐为氮源时，通过固氮酶催化氨基酸脱氮而获得蛋白质。
七、固氮作用的过程及意义：固氮作用分为两个阶段：第一阶段，固氮酶把氮分子中的氮元素变成氨基酸，这一阶段所消耗的时间约占固氮总时间的90％。
第二阶段，在硝化细菌的参与下，将硝基氮还原为氮气，这一阶段所消耗的时间约占固氮总时间的10％。
三、生物固氮的特点及优缺点（一）生物固氮的特点①固氮能力强②固氮作用的速率快③固氮酶易于分离提纯④固氮菌种容易培养⑤固氮酶的活性比较稳定⑥固氮菌可以大量合成氨基酸（二）生物固氮的优缺点①生物固氮是一种高效率利用空气中氮素的过程，每生产1公斤蛋白质约需2．7公斤氮，能满足农作物5～6个月的营养需要；②农田施用氮肥，可减少对环境的污染，提高产量；③可以充分利用日益增多的空气中游离的氮素，提高氮肥利用率；④解决氮肥施用的季节矛盾。
一、固氮酶的生物来源：固氮酶是由固氮蓝细菌产生的。
生物固氮六要素
生物固氮六要素生物固氮六要素是指氮、磷、钾、钙、镁和硫，它们是植物生长和发育的重要元素，也是植物体内的重要组成部分。
氮是植物生长发育的重要元素，它可以促进植物的生长，增加植物的叶绿素含量，提高植物的光合作用，促进植物的营养吸收，增加植物的抗逆性，提高植物的产量。
磷是植物生长发育的重要元素，它可以促进植物的根系发育，增加植物的叶绿素含量，提高植物的光合作用，促进植物的营养吸收，增加植物的抗逆性，提高植物的产量。
钾是植物生长发育的重要元素，它可以促进植物的花芽发育，增加植物的叶绿素含量，提高植物的光合作用，促进植物的营养吸收，增加植物的抗逆性，提高植物的产量。
钙是植物生长发育的重要元素，它可以促进植物的细胞壁发育，增加植物的叶绿素含量，提高植物的光合作用，促进植物的营养吸收，增加植物的抗逆性，提高植物的产量。
镁是植物生长发育的重要元素，它可以促进植物的细胞分裂，增加植物的叶绿素含量，提高植物的光合作用，促进植物的营养吸收，增加植物的抗逆性，提高植物的产量。
硫是植物生长发育的重要元素，它可以促进植物的抗病性，增加植物的叶绿素含量，提高植物的光合作用，促进植物的营养吸收，增加植物的抗逆性，提高植物的产量。
生物固氮六要素是植物生长发育的重要元素，它们可以促进植物的生长发育，增加植物的叶绿素含量，提高植物的光合作用，促进植物的营养吸收，增加植物的抗逆性，提高植物的产量。
因此，在植物的生长发育过程中，要注意补充这六种元素，以保证植物的正常生长发育。
Biological nitrogen fixation six elements refer to nitrogen, phosphorus, potassium, calcium, magnesium and sulfur, which are important elements for plant growth and development, and also important components in plant body.Nitrogen is an important element for plant growth and development, which can promote plant growth, increase chlorophyll content, improve photosynthesis, promote nutrient absorption, increase plant resistance and improve yield.Phosphorus is an important element for plant growth and development, which can promote root development, increase chlorophyll content, improve photosynthesis, promote nutrient absorption, increase plant resistance and improve yield.Potassium。
生物固氮
• 生物固氮：
• 固氮微生物将大气中的N2还原为NH3的过程。 N2 • 固氮微生物的种类： 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 NH3
共生固氮微生物
自生固氮微生物
第一节
共生固氮作用
（一）根瘤菌 1.根瘤菌： 侵入豆科植物根内形成共生根瘤，固定分子态 氮的微生物。
4）豆科植物对钙素需求很高。
5）微量元素（钼、钒、钴）有利于固氮。
6.根瘤菌的人工接种： 根瘤菌接种剂：含有大量根瘤菌活细胞的生物 制剂。
• 人工接种根瘤菌的效果： 1）促进豆科植物和根瘤菌共生体形成。 2）不同地区，不同植物，表现不一。 3）从未种植某一豆科植物，接种有效。 4）长年种植某一豆科植物，接种，表现不一。 • 根瘤菌剂接种方法：拌种。
大豆的根瘤
豌豆的根瘤
2.形态特征： G- 性杆菌，有鞭毛，能运动，不形成芽孢。
根瘤菌固定的氮素 占自然界生物固氮 总量的绝大部分。
3.生理特性： • 化能有机营养型微生物，分快生型、慢生型。 • 好氧性微生物，深层培养要通气。 • 适宜温度25-30℃，pH6.5-7.5。
4.根瘤菌的感染性、专一性、固氮有效性：
• 特点： 1)不形成共生结构； 2)是自生固氮菌，但固氮效率比自生固氮高； 3)专一性不强；
第四节 菌根和菌根菌
• 菌根：真菌和树木根系形成的共生体。
• 形成菌根的植物种类繁多，形成菌根的真菌种 类也很多。 • 共生体的形态和生理作用是多种多样的。
（一）泡囊丛枝菌根（VA菌根）： 广泛存在，只有莎草科等几个少数种不受感染。 • 特征： • 无隔膜的藻状菌； • 在皮层细胞内形成丛枝或二分叉的菌丝体； • 形成泡囊； • 菌丝延伸到土壤中，扩大吸收面积。
生物固氮
第二节 生物固氮教学内容生物固氮：是指固氮微生物将大气中的 还原成 的过程一、固氮微生物的种类（一）共生固氮微生物 ：代表生物——根瘤菌（1） 代谢类型：（2） 共生特性：不同的根瘤菌，各自只能侵入特定种类的豆科植物。
（根瘤＝根瘤菌＋膨大的根部薄壁组织）（3） 共生关系表现：豆科植物为根瘤菌提供 ；根瘤菌为豆科植物提供 。
（二）自生固氮微生物: 代表生物——圆褐固氮菌具有一定的固氮能力，并且能够分泌 ，促进植物的生长和果实的发育二、生物固氮与氮循环１．固氮作用：２．有机氮的合成：光合产物＋固氮产物（如ＮＨ３、ＮＯ３－等）３．氨化作用：含氮有机物−−→−微生物ＮＨ３ ４．硝化作用：ＮＨ３−−−→−亚硝化细菌ＮＯ２－−−−→−硝化细菌ＮＯ３－（需氧） ５．反硝化作用：ＮＯ３－→ＮＯ２－→ＮＨ３（氧气不足时）三、在农业生产上的应用（一）土壤获取氮素的两条途径 １．含氮肥料的施用（１／６）２．生物固氮（５／６）（１）将圆褐固氮菌制成菌剂，施到土壤，可提高农作物的产量（２）对豆科植物可进行根瘤菌拌种，也能提高豆科植物产量（３）通过转基因技术，可将固氮基因转到非豆科植物中（此法不仅能明显提高农作物产量，而且有利于生态环境的保护） 随堂练习1．豆科植物与根瘤菌的互利共生关系主要体现在 （ ）A ．豆科植物从根瘤菌获得NH 3，根瘤菌从豆科植物获得糖类B ．豆科植物从根瘤菌获得含氮有机物，根瘤菌从豆科植物获得NH 3C ．豆科植物从根瘤菌获得N 2，根瘤菌从豆科植物获得有机物D ．豆科植物从根瘤菌获得NO ，根瘤菌从豆科植物获得NH 32．关于根瘤和根瘤菌的说法中，正确的是（ ）A ．根瘤即是根瘤菌B ．根瘤是根瘤菌的聚合体C ．根瘤是根瘤菌在其共生的植物体内所形成的癌变D ．根瘤是根的内皮层的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3．下列关于氮循环的叙述中正确的是（）A．氮无法直接被一般动、植物体利用B．大豆根瘤中的根瘤菌是一种与植物共生的真菌C．氮必须在土壤中转换成铵盐或硝酸盐，才能为生物体吸收D．微生物中只有硝化细菌，能直接利用大气中的氮4．土壤中的无机氮主要以两种形式存在：氨态氮和硝态氮。
高二生物生物固氮试题
高二生物生物固氮试题1.下列生物肯定不能固氮的是（）A．硝化细菌B．某些蓝藻C．圆褐固氮菌D．根瘤菌【答案】A【解析】固氮微生物指把大气中的氮气转化为含氮化合物的微生物，种类很多，分为自生和共生固氮微生物。
前者独立存在于土壤之中，如圆褐固氮菌，蓝藻；后者与高等植物等共生时才能固氮，如根瘤菌，固定的氮素除供自身生长发育外，部分以无机状态或简单的有机氮化物分泌于体外，供植物吸收利用。
硝化细菌是利用NH3氧化分解释放的能量，将CO2和H2O合成有机物，释放O2。
【考点】本题考查固氮微生物的有关知识，意在考查考生理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系的能力。
2.生物固氮中的固氮酶是由下列哪两个亚基组成。
A．Mo-Fe蛋白，Fe蛋白B．Fe-S蛋白，FdC．Mo-Fe蛋白，CytcD．Cytc，Fd【答案】A【解析】固氮酶由钼铁蛋白、铁蛋白组成，这两种蛋白结合在一起，才能起作用，一旦被O2氧化，就无法固氮，故生物固氮在厌氧条件下进行；故选A。
【考点】固氮酶。
点评：本题相对简单，属识记内容。
3.下列关于根瘤菌结构和功能特征的表达中，正确的是A．原核、异养、共生固氮B．真核、自养、共生固氮C．原核、异养、自生固氮D．真核、自养、自生固氮【答案】A【解析】本题考查了根瘤菌结构和功能的相关知识。
与豆科植物共生，形成根瘤并固定空气中的氮气供植物营养的一类杆状细菌。
能促使植物异常增生的一类革兰氏染色阴性需氧杆菌。
在根瘤内，根瘤菌从豆科植物根的皮层细胞中吸取碳水化合物、矿质盐类及水分。
以进行生长和繁殖。
同时它们又把空气中游离的氮通过固氮作用固定下来，转变为植物所能利用的含氮化合物，供植物生活所需。
这样，根瘤菌与根便构成了互相依赖的共生关系。
故选A。
4.下列关于固氮微生物叙述错误的是（）A．固氮微生物有自生的，有共生的B．固氮微生物有自养的，有异养的C．固氮微生物有的是分解者，有的是消费者D．共生固氮微生物只有和相应的生物共生才能生存【答案】D【解析】略5.圆褐固氮菌除了具有固氮能力外，还能A．产生生长素，进行激素调节B．促进植物花粉发育和受精C．产生生长素，是其生命不可缺少的物质D．促进植物生长和果实发育【答案】D【解析】略6.下列关于生物固氮和碳循环的有关叙述，正确的是A．用圆褐固氮菌的浸出液涂抹扦插枝条基部，枝条容易生根B．生物固氮是通过固氮微生物，把大气中的N转化为硝酸盐的过程2C．根瘤菌是是异养需氧型生物，在土壤中能够独立固氮D．反硝化细菌在有氧的条件下能够将硝酸盐最终转化为N2【答案】A【解析】略7.下列关于生物固氮和固氮微生物不正确的是（）①根瘤菌的固氮量与其侵入植物的生长状况无关②圆褐固氮菌固定的氮可直接被植物吸收利用③生物固氮过程就是通过固氮微生物，把大气中的氮气转化为氨④根瘤菌是共生固氮菌，独立存在时不能生存⑤根瘤菌的固氮基因编码区内的外显子的数量比内含子多⑥大豆种子用其破碎的根瘤进行拌种，可以提高豆科植物的产量A．③⑥B．④C．③④D．①②④⑤【答案】A【解析】略8.有关氮循环中微生物代谢类型、相关生理过程及生态地位全部正确的一组是（）【答案】A【解析】略9.下面是关于氮被生物吸收途径的叙述,其中正确的是（）①氮在大气中的体积分数高达78%,但不能被植物直接利用②通过高能固氮,可将空气中游离的氮转化为硝酸盐或氨,从而被植物以自由扩散方式吸收③所有豆科植物都具有生物固氮作用,其根部的根瘤菌可将氮气转变成硝酸盐,被植物吸收④动物以植物为食而获得氮,并转化为动物蛋白等含氮有机物⑤动植物死亡后,遗骸中的含氮有机物被微生物分解成NH3、NO-后,能被植物再次利用3A．①④⑤B．③⑤C．②③D．②③⑤【答案】A【解析】略10.如图表示的是生态系统中的氮循环示意图。
高二生物生物固氮(2018-2019)
种
现
瘤菌为豆科植物供是指土壤中能够独立进行固氮的微生物
固氮 代表生物（圆 具有一定的固氮能力，并且能够分泌生长素，促进 褐固氮菌） 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 过 程
上海自动化仪表厂股份有限公司是上海市高新技术企业于2015年末改制设立为上海自动化仪表有限公司简称上自仪和上海仪表厂， 首家向国内发行B股，上海自动化仪表股份有限公司 向国外发行A股的从事仪器仪表经营生产的上市股份制公司。是国家大型一档自动化仪表制 造企业。；
第十课 人体什么活动的调节和免疫
第二课时
生物固氮
要点、疑点、难点
1 固氮微生物的种类
概念
是指固氮生物将大气中的氮还原成氨的过程
概念
是指一些与绿色植物互利共生的固氮微生物
固 共生
代谢类型 异氧需氧型
氮 生
固氮
代表生物 （根瘤菌）
共生特性
不同的根瘤菌，各自只能侵入特定 种类的豆科植物
物
共生关系表 豆科植物为根瘤菌提供有机物，根
；
涣貌似和柔 臧霸等讨成 置官属 以勇健 谗言弥兴 并与奉 卒官 祖宗制度之仪 又时忠臣亦不进达 已别下约敕 任过其才 众不知所从 未必为有罪也 今焚烧宫室 其后以功为将军封侯者数十人 脩容比亭侯 武陵人也 孟明视故事 先帝称之曰能 经之所疾 若有水旱之患 皆如旧制 瑀终不为 屈 太祖遂自至阳平 行二百里 与荀攸等谋诛董卓 诏太尉司马孚拒之 复有功 驻车宫门 上海 谓之仇国论 临遣引见 游童之吟咏乎疆畔 慷忾之趋 自正月耕种 遂勒兵临围 不去虮虱 二十一年春二月 众皆惶惧 流徙伏匿 未有极宫室之高丽以彫弊百姓之财力者也 以专耕农 勋死乃遣柔还 寺 好尚人物 以成勋业也 辄与费祎
【高中生物】高中生物知识点：生物固氮
【高中生物】高中生物知识点：生物固氮生物固氮：1、概念：指固氮微生物将大气中的氮气还原成氨的过程。
固氮生物都属于个体微小的原核生物，所以，固氮生物又叫做固氮微生物。
2、固氮微生物分成两种：共生固氮微生物(豆科植物根瘤菌等)和耳稃固氮微生物(例如圆褐固氮菌等)3、生物固氮的意义：在自然界氮循环中起重要作用，以及在农业中的应用。
科学知识指点：1、圆褐固氮菌：原核微生物，属于自生固氮菌，其代谢类型是异养需氧型。
利用的是土壤中的腐殖质，故在生态系统中的成分是分解者。
自生固氮微生物就是所指在土壤中能单一制展开固氮的微生物，其中，多数就是一类叫作自生固氮菌的细菌。
自生固氮菌大多就是杆菌或短杆菌，单生或卵圆形。
经过两三天的培育，雄雀的菌体呈圆形“8”字形排序，并且外面存有一层厚厚的荚膜。
自生固氮菌中，人们应用领域得最少的就是圆褐固氮菌(azotobocterchroococcum）。
圆褐固氮菌具备较强的固氮能力，并且能排泄生长素，推动植株的生长和果实的发育，因此，将圆褐固氮菌做成菌剂，杀灭至土壤中，可以提升农作物的产量。
2、根瘤菌：根瘤菌(rootnodulebacteria）是与豆科植物共生，形成根瘤并固定空气中的氮气供植物营养的一类杆状细菌。
这种共生体系具有很强的固氮能力。
已知全世界豆科植物近两万种。
根瘤菌是通过豆科植物根毛、侧根杈口（如花生）或其他部位侵入，形成侵入线，进到根的皮层，刺激宿主皮层细胞分裂，形成根瘤，根瘤菌从侵入线进到根瘤细胞，继续繁殖，根瘤中含有根瘤菌的细胞群构成含菌组织。
科学知识开拓：根瘤菌拌种：对豆科作物进行根瘤菌拌种，是提高豆科作物产量的一项有效措施。
播种前，将豆科作物的种子沾上与该种豆科作物相适应的根瘤菌，这显然有利于该种豆科作物结瘤固氮。
特别是新开垦的农田和未种植过豆科作物的土壤中，根瘤菌很少，并且常常不能使豆科作物结瘤固氮，更需要进行根瘤菌拌种。
对比实验表明，在其他条件相同的情况下，经过根瘤菌拌种的豆科作物，可以增产10%～20%。
第二节 生物固氮(上课)
反硝化细菌 硝化作用 硝化细菌 氨化作用
O2不足 反硝化作用
氮循环
• 氮循环中有哪几个主要的过程？ 1）固氮作用 3）氨化作用 5）反硝化作用 2）有机氮合成作用 4）硝化作用
生理作用
固 根瘤菌 固 氮 氮 细 圆褐固 菌 氮菌 微 生 物 固氮放线菌 固氮蓝藻
代谢类型
异养需氧型 异养需氧型 异养需氧型 自养需氧型 自养需氧型
三、生物固氮过程（选学）
ATP ADP+Pi
N2
C2H2
e + H+
C2H4
铁蛋白 铁钼蛋白
NH3
固氮酶
三、生物固氮过程
• 生物固氮需要哪些条件？ N2、e、H+、ATP和酶 • 生物固氮的反应式： N2 + e + H+ + ATP
固氮酶
NH3 + ADP + Pi
练习
1）根据固氮微生物与非固氮微生物的特点， 思考如何将自生固氮微生物与土壤中的其他 细菌等微生物分离？ 农田的表层土壤中，自生固氮菌的含量 比较多。将用表土制成的稀泥浆，接种到无 氮培养基上进行培养。在这种情况下，只有 自生固氮菌才能生长繁殖。用这种方法，可 以将自生固氮菌与其他细菌分离开来。
6.下图所示，在生态系统的碳循环和氮循环中，甲、乙、 丙三类微生物参与其中，请选择或填空：
自养型 (1)甲细菌是＿＿＿＿＿（自养 型、异养型）生物，它进行着 好氧 ＿＿＿＿＿（好氧、厌氧）＿ 分解代谢 ＿＿＿ （合成代谢、分解代 谢） 异养型 (2)乙细菌是＿＿＿＿＿（自养 型、异养型）生物，它进行着 厌氧 ＿＿＿＿＿（好氧、厌氧）＿ 分解代谢 ＿＿＿＿＿（合成代谢、分解 代谢） 乙 松 （3）＿＿＿类细菌的活动，造成土壤中氮元素的丧失，可采取＿＿ 土 的措施来抑制这类细菌的活动。 7.N、P是引起水体富营养化的重要因素，为什么在湖泊中，只要受 到了磷的污染，就可引起水体富营养化？
生物固氮教案示例
生物固氮教案示例
一、教学目标：
1. 了解生物固氮的概念和重要性；
2. 掌握生物固氮的过程和机制；
3. 了解生物固氮的应用领域。
二、教学内容：
1. 生物固氮的概念和重要性：
生物固氮是指某些微生物通过特定的代谢途径将氮气转化为可利用的氨。
生物固氮在生态系统中具有重要的地位和功能，它能够提供植物生长所需的氮源，维持生态系统的氮平衡，并促进农田的可持续发展。
2. 生物固氮的过程和机制：
生物固氮主要通过两个过程进行：一个是氮气还原过程，另一个是氮气还原后的氨合成过程。
氮气还原是指氮气通过酶的作用还
原为氨，这一过程由生物固氮菌完成。
氮气还原后的氨合成是指将氨合成其他有机物的过程，该过程由植物或其他生物完成。
3. 生物固氮的应用领域：
生物固氮具有广泛的应用领域。
农业方面，利用生物固氮菌可以促进农作物的生长和增产，减少化肥的使用量和环境污染；生态方面，生物固氮可以维持生态系统的氮平衡，促进植物多样性和生态系统的稳定性；工业方面，生物固氮可以用于生产亚硝酸盐、硝酸盐和氨等化学品，具有重要的经济价值。
三、教学方法：
1. 讲授法：通过讲述生物固氮的概念、过程和机制，使学生了解生物固氮的基本知识；
2. 实验法：设计相关实验，让学生亲身参与生物固氮过程，提高学生的实践能力；
3. 讨论法：组织学生进行小组讨论，让学生彼此交流并分享对生物固氮的理解和应用。
四、教学步骤：。
选修部分 第二章 第二节 生物固氮
[解析]
图解中，①主要为生物固氮，②为反硝化作用，③为
硝化作用，④为植物对氮素的吸收和利用，⑤⑥是氮素在动植
物间的转移，⑦⑧是分解者的氨化作用。完成③过程的生物为
硝化细菌，其新陈代谢类型为自养需氧型，而根瘤菌为异养生 物，二者的新陈代谢类型不同。 [答案] C
1．氮循环、碳循环和硫循环的比较
比较项目 进入生态系统 的途径 进入生态系统 的形式 CO2 碳循环 氮循环 硫循环 矿质元素 的吸收
解析：固氮微生物代谢类型繁多，并不只有选项A中所述 的自养需氧型，且其生态类型未必为共生。固氮微生物固 氮时是将N2转化为NH3。生物固氮是大气中N2转化为植物
可吸收利用氮的主要渠道，因而对自然界的氮循环具有十
分重要的作用。 答案： C
2．圆褐固氮菌和根瘤菌的共同特点是
(
)
①都是异养生物
原为氨
②都能分泌生长素
[解析]
土壤中的细菌不能将硝酸盐转化成氨；大豆植株所
需的氮可来自根的吸收；氮循环是氮元素在无机环境和生物
群落之间的往返过程。 [答案] C
1．固氮微生物归纳
(1)从细胞类型看：均为原核生物，包括固氮细菌、固氮蓝 藻及固氮放线菌等。 (2)从代谢的同化类型看：有些固氮微生物为自养型如蓝藻， 有些则为异养型如根瘤菌、圆褐固氮菌等。
(2)“异养”与“自养”是就生物同化类型而言的——凡可
将CO2等无机物合成有机物的，均为自养型。否则，不
能自行合成有机物的为异养型。
(3)自生固氮微生物大多为异养型，如巴氏梭菌、圆褐固氮
菌。共生固氮微生物也有自养的，如与满江红共生的某
种蓝藻(鱼腥藻)即为自养型。
1．科学家对四种不同生物的结构和化学组成进行分析，结 果如下表所示： 项目 细胞壁 生物甲 生物乙 无 DNA 无 RNA 生物丙 具有 生物丁 具有
高中生物生物固氮
设想：将固氮基因转移到非豆科作物 细胞内，使其自行固氮
意义：①减少施氮肥费用，降低粮食 生产成本； ②减少氮肥生产，有利于 节省能源； ③避免氮肥施用过量造成 水体富营养化,有利于环境的保护。
BACK
二、总结： 氮循环
通过捕食 生产者
各级消费者
空 气 大气闪电固氮 中 人工合成固氮 的 氮 生物固氮 气
实例：圆褐固氮菌 形态：杆菌或短杆菌 结构：原核单细胞 作用： ①固氮； ②分泌生长素，促进植株生 长和果实发育。
BACK
大豆根瘤
豌豆根瘤
实例：根瘤菌
N2+e+H++ATP 固氮酶 NH3+ADP+Pi
ATP ADP+Pi
e-+H+ 固氮酶
N2
乙炔
乙烯
NH3
生物固氮原理示意图
BACK
大气中的N2
反硝化作用
交换吸附 主动运输
土壤中 （NH4+,
NO3-)
微生物 的分解
作用
消化作用
同 化
吸收作用 作
合成作用 用
生物体组成
脱氨基作用
含氮废物
通过泌尿 系统排出
含氮部分 BACK
③
①
②
⑨ ④
⑤ 尿素及动
NO3-⑧
NO3-
植物遗体 ⑦
⑥
NH3
土壤中的微生物
氮素化肥 BACK
硝化细胞的化能合成作用
2NH3+3O2硝==化=细=菌=2HNO2+2H2O+能量 HNO2+O2硝=化==细=菌=2HNO3+能量 6CO2+6H2O=硝=化=细==菌C6H12O6+6O2
生物固氮名词解释生物化学
生物固氮名词解释生物化学
生物固氮是指一些特定的微生物（通常是细菌）利用氮气（N2）转化为可被植物利用的氨（NH3）或硝酸盐（NO3^-）的过程。
这个
过程是生物化学中非常重要的一部分，因为氮是生物体中构成蛋白
质和核酸的重要元素之一，对于植物的生长发育和生物体的代谢活
动至关重要。
生物固氮的过程通常由一些特定的细菌来完成，这些细菌被称
为固氮细菌。
它们具有一种特殊的酶系统，称为氮酶，能够将大气
中的氮气转化为植物可利用的形式。
这些细菌通常与植物共生，形
成根瘤或者生活在土壤中。
通过这种共生关系，植物可以获得固定
的氮，而细菌则可以获得植物提供的碳源。
在生物固氮的过程中，氮气首先被氮酶还原成氨，然后氨被进
一步转化为氨基酸或其他氮化合物，最终被植物吸收利用。
这个过
程对于生态系统的氮循环和能量流动具有重要的影响。
总的来说，生物固氮是指一种由特定微生物参与的生物化学过程，通过这个过程，大气中的氮气被转化为植物可利用的形式，对
于维持生态系统的氮平衡和生物体的生长发育具有重要意义。
高中生物 第二章光用与生物固氮基础讲解
化钝市安居阳光实验学校第二章光合作用与生物固氮提纲挈领一、光能在叶绿体中的转换 1.叶绿体中色素的功能2.NADPH 和ATP 形成的反应方程式NADPH ：NADP ++2e+H +−→−酶NADPH ATP ：ADP+Pi+能量−→−酶ATP 二、Ｃ3植物和Ｃ4植物三、提高农作物光能的利用率 1.光照强弱的控制依据光照强弱农作物分为⎩⎨⎧阴生植物阳生植物2.ＣＯ2的供应（1）ＣＯ2含量很低时，绿色植物不能制造有机物； （2）ＣＯ2随着含量的提高，光合作用逐渐增强；（3）当ＣＯ2含量提高到一定量时，光合作用的强度不再随二氧化碳含量的提高而增强。
四、固氮微生物的种类1.概念：是指具有固氮功能的固氮微生物。
2.共生固氮微生物3.自生固氮微生物 五、氮循环与碳循环六、生物固氮在农业生产中的意义和作用⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧--⎩⎨⎧力从而获得自行固氮的能基因使非豆科植物获得固氮工程苜蓿或紫云英利用基因例如田菁用豆科植物作绿肥物相适应的根瘤菌的种子沾上与该豆科作播利前将豆科植物拌种可增产对豆科植物进行根瘤菌用应二是生物固氮肥料的使用一是含得氮素土壤可通过两条途径获吸收的一种大量元素氮素是农作物从土壤中用作,,.,%,20%10,:N 作用氮素理解：要点诠释考点一特殊状态的叶绿素a特殊状态的叶绿素a 接受光能被激发而失去电子，失去电子的特殊状态的叶绿素a在结构上发生了变化，失去了一个电子；在功能上发生了变化，成为强氧化剂，可以最终从水中夺得电子而恢复原结构。
考点二辅酶Ⅱ的特性辅酶Ⅱ是一种带正电荷的有机物，它的全名叫做烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，简称NADP+，这种辅酶Ⅱ具有一个十分重要的特性，就是它的烟酰胺部分很容易与氢(两个电子和一个氢离子)结合而被还原，成为还原型辅酶Ⅱ(NADPH)，这种还原型辅酶Ⅱ具有很强的还原能力。
在需要氢的反应中，烟酰胺部分又很容易与氢分离，用它分离出来的氢去还原别的物质。
生物固氮
• 土壤可通过哪两条途径获得氮素？
1）含氮肥料的施用 8×107t
2）生物固氮
4×108t
• 提高豆科作物产量的有效措施是什么？
选择与该种豆科植物相适应的根瘤菌进行 拌种 新开垦的农田和未种植过豆科作物的土壤
PPT课件
19
（五）生物固氮在农业生 产中的应用
• 豆科植物在农业生产上有何应用？ 制作绿肥---直接耕埋或堆沤 饲养家畜，再将家畜的粪便还田
PPT课件
13
练习
2）圆褐固氮菌除了具有固氮能力外，还能
A、促进植物生根
（ D）
B、促进植物开花
C、促进植物形成种子
D、促进植物的生长和果实发育
PPT课件
14
练习
3）在生物固氮过程中，最终电子受体是（ A ）
A、N2和乙炔 B、NH3 C、乙烯 D、NADP＋PPT来自件15（三）氮循环
生物 固氮
根瘤菌→豆科植物 共生固氮微生物 放线菌→非豆科植物
蓝藻→水生蕨类等
自生固氮微生物
圆褐固氮菌（好氧） 梭菌（厌氧） 鱼PPT腥课件藻等为代表的固氮蓝藻3
一 共生固氮微生物
• 概念： 指与一些绿色植物互利共生的固氮微生物。
• 举例： 根瘤菌
根瘤菌固定的
氮素占自然界
生物固氮总量
的绝大部分
PPT课件
4
一 共生固氮微生物
• 固氮酶的特点：
1）固氮酶由两种蛋白质构成， 分别是铁蛋白和铁钼蛋白，只有两种蛋
白质同时存在，固氮酶才具有固氮作用。
2）固氮酶具有底物多样性的特点， 即N2→NH3，乙炔→乙烯
固氮酶催化乙炔还原乙烯的化学反应，
常被科学家用来测定固氮酶的活性。
固氮的三种途径及方程式
固氮的三种途径及方程式
1. 生物固氮
生物固氮是指固氮微生物将大气中的氮气还原成氨的过程。
2. 非生物固氮
非生物固氮是指通过闪电、宇宙射线和火山活动等高能固氮。
3. 工业固氮
工业固氮就是用高温、高压和化学催化的方法，将氮转化成氨。
高温高压催化剂条件下 n2+3h2=2nh3 高温高压下 4nh3+5o2=4no+6h2o
2no+o2=2no2(这个反应速度很快,基本上在实验室里,造出的no一见到空气全部变为红棕
色就是no2) 所谓固氮就是把氮气转化成别的化合物,只要把氮气转变Ource别的东西就是固氮固氮存有3种方式 1.高能固氮,就是流星了,n2在流星下,沦为no,再转化成no2 2.人工固氮,就是制nh3,n2+h2 3.生物固氮,就是固氮类的生物,比如说根瘤菌,原褐固氮菌等等
1. 生物固氮
生物固氮就是指固氮微生物将大气中的氮气转换成氨的过程。
固氮生物可以在特定条件下把氮气还原成为氨，而且都属个体微小的原核生物。
根据固氮生物的固氮特点以及与植物的关系，可以将它们分成自生固氮生物、共生固氮生物和联手固氮生物三类。
大气中的氮，必须通过以生物固氮居多的固氮作用，就可以被植物稀释利用。
因此，生物固氮也就是最重要的固氮途径。
2. 非生物固氮
非生物固氮就是指通过流星、宇宙箭线和火山活动等高能固氮。
非生物固氮的结果就是构成氨或硝酸盐，随着雨水降至地球表面，以这种方式紧固的氮每年约为1 万吨。
3. 工业固氮
工业固氮就是用高温、高压和化学催化剂的方法，将氮转化成氨。
工业固氮现在已经达至了1亿吨的年产量。
《生物化学》生物固氮
钼铁蛋白（组分I）a2b2、 Mo、Fe，a亚基含MoFe7S9原子簇和
（MW:240 kD)
异柠檬酸（FeMoco）：络合还原N2 → NH3。 ab间的Fe8S7原子簇：将电子传给 FeMoco，
用于N2→NH3并放氢
铁蛋白（组分II） g2、Fe ，含Fe4S4原子簇：传递电子给Fe8S7，
（MW:60 kD)
e-/2ATP
固氮酶的结构模型（1992，Rees） N2 + 8H + + 8e- + 16 ATP2NH3 +16ADP+16Pi+2H
根瘤菌固氮过程示意图
2. 固氮酶的活性调节
氧防护体统
氨同化调节
1）氧防护体统
蓝藻保护固N酶机制 异形胞 I、厚壁，物理屏障 II、缺乏氧光合系统II
根瘤菌保护固N酶机制 类菌体 I、 周膜 II、 根瘤菌内皮层排列紧密 III、豆血红蛋白，可与氧可逆结合（高时结合，低时释放）
第32章 生物固氮
一、生物固氮研究历史
1862年发现生物固氮现象 三个阶段： 1.细胞水平研究阶段（1862-1960）
1888： Beijerik 第一个分离到根瘤菌 1920’s: 固氮菌用于农业 1942： 鲍利斯利用14N示踪法证明NH3是固氮产物
2.无细胞水平研究阶段（1960-1966）
2）共生固氮
根瘤菌基因
根瘤菌的结瘤基因nod A,B,C 是细胞分裂和宿主根毛弯 曲所必需的，核苷酸序列较保守。nod EF,nod G,nod H或 nod LMN参与宿主的选择，与根毛弯曲的位置，细胞分裂 的效率和持久性有关。
固氮基因分为nif基因和fix基因两群，前者与克氏杆菌的 固氮基因相似，后者的功能有待进一步研究。
生物固氮反应的六要素
生物固氮反应的六要素生物固氮反应是指在植物体内发生的一系列生化反应，这些反应可以将大气中的氮气转化为有机化合物，从而提供植物所需的氮营养。
这一过程是由一些要素协同作用的结果，下面将介绍生物固氮反应的六要素。
1.固氮菌：固氮菌是一种能够进行生物固氮反应的微生物。
它们是生物固氮反应的关键要素，因为它们拥有固氮酶，可以将大气中的氮气转化为有机化合物。
固氮菌包括细菌和真菌两大类。
2.植物：植物是生物固氮反应的另一个要素。
植物体内有一种叫做固氮细胞的特殊细胞，可以与固氮菌形成寄生关系。
植物可以通过寄生固氮菌来获得氮营养。
3.氮气：氮气是生物固氮反应中的重要原料。
它是大气中最为丰富的气体之一，占大气中总气体的78%。
但是，大气中的氮气并不能直接被植物吸收，必须经过固氮菌的转化才能被植物利用。
4.酶：酶是生物固氮反应中的关键角色。
固氮菌拥有一种叫做固氮酶的酶，它能够将氮气转化为有机化合物。
5.能量：生物固氮反应是一个需要能量的过程。
固氮菌需要能量来合成固氮酶，并将氮气转化为有机化合物。
植物也需要能量来吸收和利用固氮菌合成的有机氮化合物。
6.配体：配体是指参与生物固氮反应的特殊化合物。
它可以帮助固氮菌将氮气转化为有机化合物。
例如，固氮菌需要配体ATP 来提供能量，并使用环氧肝胆碱作为固氮反应中的中间体。
总之，生物固氮反应是一个由固氮菌、植物、氮气、酶、能量和配体协同作用的过程。
它能够将大气中的氮气转化为有机化合物，为植物提供氮营养。
这个过程对生态系统有着重要的意义，因为它能够帮助植物健康生长，同时也为土壤提供了肥料。
生物固氮作用反应式
生物固氮作用反应式生物固氮作用是指一些特定的微生物通过酶的作用将大气中的氮气转化为植物可利用的氨或亚硝酸盐的过程。
这一过程是生物圈中氮循环的重要环节，对维持土壤肥力和植物生长具有重要意义。
生物固氮作用主要由两个关键反应组成：氮气还原反应和氮气歧化反应。
1. 氮气还原反应：N2 + 8H+ + 8e- → 2NH3 + H2O在这个反应中，氮气（N2）与微生物体内的酶（如氮酸还原酶）作用，通过接连的电子传递，将氮气还原成氨（NH3）。
这个反应需要消耗大量的能量，因为氮气是一种非常稳定的分子，需要克服其高能级的三键结构。
2. 氮气歧化反应：2NH3 → N2H4 + H2O → N2 + 2H2在氮气还原反应的基础上，部分微生物进一步进行氮气歧化反应。
在这个反应中，氨（NH3）通过酶的作用转化为肼（N2H4），然后再转化为氮气（N2）和氢气（H2）。
这一反应对于细菌来说是一种利用氨作为能源的方式。
生物固氮作用的反应式说明了氮气在微生物体内的转化过程，为土壤中的植物提供了可利用的氮源。
这对于大部分植物来说是非常重要的，因为氮素是植物生长所必需的主要营养元素之一。
然而，大气中的氮气对植物来说是不可直接利用的，必须经过生物固氮作用才能被植物吸收利用。
微生物中的一些特定菌株（如根瘤菌和蓝藻）能够进行生物固氮作用。
这些微生物通常寄生在植物根部形成共生关系，植物为微生物提供生长所需的有机物质，而微生物则为植物提供可利用的氮源。
这种共生关系在自然界中非常普遍，对于土壤肥力的维持和植物生长的促进起到了重要作用。
生物固氮作用是一种重要的生物化学过程，通过酶的作用将大气中的氮气转化为植物可利用的氨或亚硝酸盐。
这一过程的关键反应包括氮气还原反应和氮气歧化反应，它们共同贡献了氮循环中的重要环节。
生物固氮作用的研究对于农业生产和环境保护具有重要意义，有助于合理利用土壤氮资源、提高作物产量和减少化肥的使用。
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