固氮PPT课件
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09 生物固氮
八、生物固氮在农业生产中的应用
• 土壤可通过两条途径获得氮素 8×107t 1)含氮肥料的施用 4×108t 2)生物固氮 • 提高豆科作物产量的有效措施 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
(02年70)固氮酶中含有的金属元素为 D A. Co与Fe B. Pd与Fe C. Pt与 Fe D. Mo与 Fe (04年47)固氮菌中的固氮酶复合物可将大气 中的氮，转变成植物可利用形式的氮，固氮 酶复合物的产物是 A A.氨 B.亚硝酸盐 C.硝酸盐 D.氨基酸
氨的来源
二、氮素吸收的形式
植物所吸收的氮素主要是无机态氮，即铵态氮 和硝态氮，也可以吸收利用有机态氮，如尿素等。 • 什么是固氮： N2 • 固氮的方式： 工业固氮 高能固氮(闪电) 生物固氮 NH3
8×107t/a 4×108t/a
三、固氮微生物
•生物固氮：
固氮微生物将大气中的N2还原为NH3的过程。
N2 + 8e + 8H+ + C2H2+16ATP
固氮酶
2NH3 + C2H4+16ADP + 16Pi
打破3个共价键需 要大量的能量 从固氮酶发现的两种金属串: (a) P-串,2个Fe4S3串共用第 四个硫，并以二硫键与蛋白质 相连。 (b) FeMo辅因子，这一新的 Fe-S复合物含有1个Mo，7个Fe 和9个S，通过Mo和Fe与蛋白质瘤菌→豆科植物 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) 鱼腥藻等为代表的固氮蓝藻
共 微生 固 生 氮 物固 氮
根瘤菌 实例： 棒槌形、“T”形或“Y”形 形态：
氮循环 PPT课件
对策: 合理施肥 （有机肥与无机肥联合使用） 减少汽车尾气的排放 （节能车，低碳环保）
(2)NO3根与有机化合物的反应 NO3由下面的反应生成： NO2+03一N03+02 N03+RH—HN03+R (3)N205与水的反应 N205是上述NO3和NO2按下面的再结合反 应生成： N03+NO2 =N205 N20 也称为硝酸的无水物，加水即分解成 硝酸： N205+H20—2HN03
人为因素对大气NO 排放的影响是很大的，其后果 是导致严重的酸沉降；而土壤作为酸沉降的汇， 这种影响便导致或加重了土壤的酸化作用
施用化肥导致土壤酸化的机制是很复杂的，其中 最为重要的反应是NH4 的硝化
化石燃料的大量燃烧而导致的酸雨以及人 工固N而导致的化肥的大量使用，对N的自 然循环产生了严重干扰，进入生态系统的N 素超过了植物所需，使H 的循环严重脱节 而使土壤酸化。
（好养，产能，自养需氧型）
1.5反硝化作用
（反硝化作用维持了氮循环的平衡，其损失 的氮因固氮过程增加的氮而得到平衡，同时 提高了水的饮用性）
人为因素
（1）化石燃料燃烧产生的NOx 导致 酸沉降 （2）化肥的大量施用等N循环的人 为扰动对H的转化产生很大影响
人为活动对氮循环的影响
氮氧化物(NOx)在大气中生成硝酸的反应主要 有以下3条途径： (1)与OH的反应 OH引起硝酸反应，是由于OH根对NO2的附加反 应：NO2+OH+M— HN03+M
人为干扰对氮循环和 土壤酸化的影响
1.氮循环的环节
1.1固氮作用：
生物固氮、工业固氮、高能固氮
1.2氮同化作用
生产者对氮的吸收和利用 消费者对氮的摄取和利用
七年级生物课件 第二章光合作用固氮
根瘤的形成过程
自生固氮微生物
在土壤中能独立进行固氮的 微生物 多数是一类叫自生固氮菌的细菌 (杆菌或短杆菌)
自生固氮微生物种类
圆褐固氮菌——好氧型自生固氮菌
梭菌——厌氧型自生固氮菌 固氮蓝藻：如念珠藻、颤藻 (异形胞内有固 氮酶)
自生固氮微生物 圆褐固氮菌
圆褐固氮菌生理功能
少环境污染
生物固氮的总量占地球上固氮总量的90%，
因而在自然界的氮循环中有重要作用
氮循环
N2
+e+H+ 固氮酶 氮循环
ATP
NH3 高能固氮 闪电 N2+O2 NO 2NO+O2 3NO2 +H2O
N2+3H2
高温高压 催化剂
2NH3
生物固氮
工业固氮
2NO2 2HNO3 +NO
氮循环
3.土壤通气不良对植物N素营养的影响 硝化作用
2NH3 + 3O2 2HNO2 + O2 6CO2 + 6H2O 酶 2HNO2 + 2H2O + 能量（化学能） 酶 2HNO3 + 能量（化学能） 酶 C6H12O6 + 6O2
化学能
氮循环中作用 根瘤菌 将N2合成氨
代Hale Waihona Puke 类型生态系统中地位异养需氧型 消费者 异养需氧型 分解者
化碳和 水转化成贮存能量的有机物，释
放氧气的过程
叶绿体内进行的复杂的 能量转换和物质变
换过程
光合作用过程
能量转变 光能转变为电能 电能转变为活跃的化学能 活跃的化学能转变为稳定 物质变化 水的光解、释放氧气 CO2的固定和还原 糖类等有机物形成
《氮的循环》课件
平衡的重要性
硝化作用和反硝化作用之间的平衡对于维持自然界的氮素循环和 生态平衡具有重要意义。
影响因素
影响硝化作用和反硝化作用的平衡的因素包括环境条件、微生物活 性、土壤和水域的特性等。
平衡的维护
维护硝化作用和反硝化作用的平衡需要采取一系列措施，包括合理 使用化肥、控制土壤和水域的污染等。
05
氮的循环与环境
细菌完成。
氨化是将含氮有机物转化 为氨的过程，是许多植物 和微生物的重要营养来源
。
氮的循环的重要性
氮的循环对维持地球生态平衡具有重要意义 ，是生物圈中氮素循环的重要环节。
氮的循环对农业生产也具有重要意义，通过 合理利用和管理氮肥，可以提高农作物的产 量和质量。
同时，氮的循环也对全球气候变化产生影响 ，如过量排放含氮气体可能导致温室效应加 剧。
感谢您的观看
THANKS
应加剧，进而影响全球气候。
减少氮气排放、改善氮的循环利 用是减缓全球气候变化的重要措
施之一。
氮的循环与水体富营养化
水体富营养化是指水体中营养物质（如氮、磷等）过多，导致水生生物大量繁殖的 现象。
氮的循环过程中，过量的氮气排放和流失会导致水体富营养化。
控制氮的排放和合理利用是防治水体富营养化的重要措施之一。
硝酸盐
氨在有氧条件下被氧化成硝酸盐 ，这是植物生长所需的氮肥之一
，对农业非常重要。
硝酸
氨氧化成硝酸的过程会产生大量能 量，这是人类利用能源的一种方式 ，如通过汽车尾气中的一氧化氮和 氧气反应生成硝酸。
氮气
在自然环境中，氨通过生物固氮作 用和闪电等自然现象转化成氮气， 重新回到大气中，完成氮的循环。
04
反硝化作用
01
硝化作用和反硝化作用之间的平衡对于维持自然界的氮素循环和 生态平衡具有重要意义。
影响因素
影响硝化作用和反硝化作用的平衡的因素包括环境条件、微生物活 性、土壤和水域的特性等。
平衡的维护
维护硝化作用和反硝化作用的平衡需要采取一系列措施，包括合理 使用化肥、控制土壤和水域的污染等。
05
氮的循环与环境
细菌完成。
氨化是将含氮有机物转化 为氨的过程，是许多植物 和微生物的重要营养来源
。
氮的循环的重要性
氮的循环对维持地球生态平衡具有重要意义 ，是生物圈中氮素循环的重要环节。
氮的循环对农业生产也具有重要意义，通过 合理利用和管理氮肥，可以提高农作物的产 量和质量。
同时，氮的循环也对全球气候变化产生影响 ，如过量排放含氮气体可能导致温室效应加 剧。
感谢您的观看
THANKS
应加剧，进而影响全球气候。
减少氮气排放、改善氮的循环利 用是减缓全球气候变化的重要措
施之一。
氮的循环与水体富营养化
水体富营养化是指水体中营养物质（如氮、磷等）过多，导致水生生物大量繁殖的 现象。
氮的循环过程中，过量的氮气排放和流失会导致水体富营养化。
控制氮的排放和合理利用是防治水体富营养化的重要措施之一。
硝酸盐
氨在有氧条件下被氧化成硝酸盐 ，这是植物生长所需的氮肥之一
，对农业非常重要。
硝酸
氨氧化成硝酸的过程会产生大量能 量，这是人类利用能源的一种方式 ，如通过汽车尾气中的一氧化氮和 氧气反应生成硝酸。
氮气
在自然环境中，氨通过生物固氮作 用和闪电等自然现象转化成氮气， 重新回到大气中，完成氮的循环。
04
反硝化作用
01
生物固氮
生物固氮研究的前景 • 固氮基因工程：
将固氮细菌体内的固氮基因转移到非豆科粮食作物的细 胞内，在固氮基因的调控下，让非豆科粮食作物的细胞内合 成出固氮酶并且固氮，这是解决非豆科粮食作物自行固氮的 一条重要途径，这一途径叫做固氮基因工程。
固氮酶的转基因过程：
如果小麦、水稻等非豆科植物也能自行固氮，将给人类带来 哪些方面的好处？ ①减少施用氮肥，降低粮食成本 ②减少氮肥生产，有利节省能源 ③避免过量施用氮肥造成水体富营养化
• D.含有机物培养基、含氮培养基
共生固氮微生物和自生固氮微生物的差别
共生固氮 微生物
自生固氮 微生物
常见 与豆科植 类型 物关系
根瘤菌 共生有 专一性
圆褐固 无 氮菌
代谢类 固氮
型
产物
异养需 氧型
氨
异养需 氨 氧型
对植物 固氮量 的作用 提供氮素 大
提供氮素 小 和生长素
总结：1、固氮微生物细胞类型： 原核单细胞
高考考点：
1、生物固氮 2、固氮微生物的种类
3、生物固氮的意义 4、生物固氮在农业生产中的应用
5、生物固氮研究的前景
知识回顾：
氮元素 ： 大，必，矿，再
含氮的主要化合物
蛋白质（包括酶、抗体、载体等）
核酸
ATP、NADPH
有些脂质（如卵磷脂、脑磷脂等）
多种激素（如胰岛素、生长激素等）
叶绿素
吲哚乙酸
糖有吗？ 所有的酶都有吗？
豌豆根瘤
大豆根瘤
思考
根瘤是根瘤菌集合体？
根瘤是根内薄壁细胞增殖膨大而成，而根瘤菌是导致根 内薄壁细胞增殖的因素
根瘤的作用 1.为该豆科植物提供氮素
2.破溃后可增加土壤肥力
根瘤菌进入土壤仍能存活，但失去固氮能力
将固氮细菌体内的固氮基因转移到非豆科粮食作物的细 胞内，在固氮基因的调控下，让非豆科粮食作物的细胞内合 成出固氮酶并且固氮，这是解决非豆科粮食作物自行固氮的 一条重要途径，这一途径叫做固氮基因工程。
固氮酶的转基因过程：
如果小麦、水稻等非豆科植物也能自行固氮，将给人类带来 哪些方面的好处？ ①减少施用氮肥，降低粮食成本 ②减少氮肥生产，有利节省能源 ③避免过量施用氮肥造成水体富营养化
• D.含有机物培养基、含氮培养基
共生固氮微生物和自生固氮微生物的差别
共生固氮 微生物
自生固氮 微生物
常见 与豆科植 类型 物关系
根瘤菌 共生有 专一性
圆褐固 无 氮菌
代谢类 固氮
型
产物
异养需 氧型
氨
异养需 氨 氧型
对植物 固氮量 的作用 提供氮素 大
提供氮素 小 和生长素
总结：1、固氮微生物细胞类型： 原核单细胞
高考考点：
1、生物固氮 2、固氮微生物的种类
3、生物固氮的意义 4、生物固氮在农业生产中的应用
5、生物固氮研究的前景
知识回顾：
氮元素 ： 大，必，矿，再
含氮的主要化合物
蛋白质（包括酶、抗体、载体等）
核酸
ATP、NADPH
有些脂质（如卵磷脂、脑磷脂等）
多种激素（如胰岛素、生长激素等）
叶绿素
吲哚乙酸
糖有吗？ 所有的酶都有吗？
豌豆根瘤
大豆根瘤
思考
根瘤是根瘤菌集合体？
根瘤是根内薄壁细胞增殖膨大而成，而根瘤菌是导致根 内薄壁细胞增殖的因素
根瘤的作用 1.为该豆科植物提供氮素
2.破溃后可增加土壤肥力
根瘤菌进入土壤仍能存活，但失去固氮能力
chapter 8-2 生物固氮
N2+6e+6H+=2NH3
在N2还原过程中还形成H2，因此，N2固定过程的反应 为：
N2+8 e+8H+→NH3+H2
8个高能电子来自Fdred（还原态铁氧还蛋白），Fdred的
电子来自PSI或呼吸电子传递链。
固氮作用的可能过程
一般认为固氮过程可分为三个步骤，每一步都有二个 电子被转移，而且二亚胺和肼可能是维持与酶结合的 反应中间物：
3.1 硝酸还原酶 硝酸还原酶的作用是把硝酸盐还原成亚硝酸 盐。 硝酸还原酶广泛存在于高等植物、藻类、细菌 和酵母中。在植物的绿色组织中该酶的活性 较大。
根据还原反应中电子供体的不同可分为两个类 型。
3.1.1 Fd-硝酸还原酶
此类硝酸还原酶以铁氧还蛋白作为电子供体。 还原过程可简单表示为：
NO3+2Fdred+2H+→NO2+Fdox+H2O
此酶存在于蓝绿藻、光合细菌和化能合成细菌 中。从组囊藻属(Anacystis)分离出的硝酸还原酶是 一种含钼的蛋白质，只有一条多肽链，相对分子质 量为75000，不含黄素蛋白和细胞色素。
3.1.2 NAD(P)H-硝酸还原酶
这类硝酸还原酶以NADH或NADPH为电子供体， 它存在于真菌、绿藻和高等植物中。 按其对电子供体的专一性要求又可区分为对 NADH专一的、对NAD(P)H专一的以及对NADH和 NAD(P)H都可利用的硝酸还原酶。 催化反应：
光照对亚硝酸还原有促进作用，可能与照光时 生成还原态的铁氧还蛋白有关。
当植物缺铁时，亚硝酸的还原即受阻，可能与 铁氧还蛋白及铁卟啉衍生物的合成减少有关。 亚硝酸还原时需要氧，因而在厌氧条件下， 亚硝酸的还原会受到阻碍。
固氮菌ppt
联合固氮菌的生活史
趋化性——很多联合固氮菌有极性鞭毛和周 生鞭毛，通过细菌鞭毛的旋转运动对根分泌 的有机酸、糖、氨基酸形成的梯度和低氧浓 度表现出趋化和化学激活现象。根际的细菌 向植物根际靠近。
结合——植物根表或根冠外覆盖着一层由多 糖类组成的粘质，联合固氮菌大多聚集在根 毛粘质部分。植物凝集素可能参与识别与结 合过程，而联合固氮菌产生的孢外多糖能与 凝集素结合，细菌表面存在凝集素专一识别 的糖结构。
பைடு நூலகம்
联合固氮菌：在固氮的细菌中有一类属于自由生活的类群，它们定殖 于植物根表（有的能侵入根表皮和外皮层的细胞间隙）和近根土壤中， 靠根系分泌物生存，繁延，与植物根系有密切的关系。但宿主植物并 不形成特异分化的结构。植物与细菌之间的这种共生关系称联合共生 固氮。这类固氮菌称联合固氮菌。
2021/6/7
6
固氧状氮态，菌保护是固氮好酶不氧受损菌伤。，固
氮需在严格的厌氧环 No.2 构象保护，即当固氮酶周围环境中 境中，这咋整 有过量氧时固氮酶能够与Mg2+和一种氧化
形式的2Fe-2S蛋白形成复合物而对氧不在 敏感，但此种状态的固氮酶无活性，当氧 被排除后则还原态的2Fe-2S蛋白从复合物 中解离而使固氮酶重新恢复活性。
➢ 固氮酶两组分都对氧极敏感，并 随浓度的提高而更加敏感。在空 气中铁蛋白的半衰期为30~45秒， 钼铁蛋白的半衰期为10分钟。
固氮过程反应式：N2 + 6H+ + nMg-ATP
2021/6/7 +6e-→2NH3+nMg-ADP+nPi
4
No.1 以较强的呼吸作用迅速将固氮酶周 围环境中的氧消耗掉，使细胞周围处于低
2021/6/7
高中生物生物固氮
BACK
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
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
氮的固定(课件)高一化学(苏教版2019必修第二册)
课堂练习
NO与NO2中氮元素的价态均处于中间价态，则NO与NO2均既有氧化性又
有还原性。
(1)NO极易与氧气反应表现__还__原__性，化学方程式为__2_N_O__＋__O_2_=_=_=_2_N__O_2； 在一定条件下与氨气发生归中反应生成N2，其化学方程式为_4_N_H__3＋__6_N__O_ _=一_=_=定_=_=条_=_件=__=_5_N_2_＋__6_H_2_O_。 (2)NO2可发生自身歧化反应，NO2与H2O的化学方程式为_3_N__O_2_＋__H__2O____ _=_=_=_2_H__N_O__3＋__N__O_，氧化剂和还原剂的物质的量之比为__1_∶__2___，NO2与
··N⋮⋮N·· N≡N
1、氮气分子中存在 氮氮三键 。 2、破坏氮气分子中氮氮三键需要很大能量，所以氮气分子 很 稳定，通常情况下氮气与大多数物质很难发生化学反应。
01 氮的固定
在一定条件下氮气也可以和一些物质发生化学反应。
镁
N2＋3M g=点==燃==M g3N2
01 氮的固定
氢气 氧气
高温 高压
＋ 放电
2NO+O2===2NO2
3NO2+H2O===2HNO3+NO
雨水中的硝酸渗入土壤后与矿物质作用生成硝酸盐，其中的硝酸根 离子被植物的根系吸 收，转化为植物生长所需的养料。
02 一氧化氮和二氧化氮
物质 NO
颜色 _无__色__
NO2 _红__棕__色__
状态 气体
气味 _无__味__
毒性 水溶性 有毒 _不__溶于水
03 合成氨和氮循环
合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大成就-德国科学家哈伯和博施
N2(g)＋3H2(g)
【高中化学】大气的固氮与一氧化氮二氧化氮PPT课件
在自然条件下：
放电或高温
N2+O2 ====== 2NO
知识回顾：
空气的组成
知识总结
物质 N2 物理性质 化学性质 涉及化学方程式 N2+O2 =====2NO 无色、无味、无嗅，常温下化学性质很 不溶于水的气体 稳定，在高温、高 能量条件下可与某 些物质发生化学变 化。 无色、无味，不溶 在常温下极易被空 于水的气体 气中的氧气氧化， 生成二氧化氮 （NO2）。
大气的固氮与一氧化氮二氧化氮
姓名： 梁泽敏 学号：20082401234
魔鬼谷
在新疆与青海交界处有一 山谷，人称“魔鬼谷”。 经常电闪雷鸣，狂风暴雨， 把人畜击毙。然而谷内的 牧草茂盛，四季常青。
这是为什么呢？
？？Biblioteka N2N离子闪电时的固氮
N2+O2 === 2NO
固氮第一步
一氧化氮（NO）
物理性质： 化学性质
固氮第三步
反程式程式如下：
3NO2 + H2O===2HNO3 + NO
第四步： 生成的硝酸与土壤中的盐反应，生成了可溶 性的盐被植物吸收。因此“魔鬼谷”内的牧草长的 茂盛，四季常青。
大自然固氮的过程
高温或者 闪电
N2
NO
NO2
H2O
植物
可溶性硝酸 盐
土壤中的盐
HNO3
知识总结
物质 NO 物理性质 化学性质 涉及化学方程式 无色、无味，不溶 在常温下极易被空 于水的气体 气中的氧气氧化， 生成二氧化氮 （NO2）。
无色
在常温下极易被空气中的氧气氧 化，生成红棕色气体（NO2）。 固氮第二步
化学方程式：
2NO + O2 ====== 2NO2（红棕色）
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。
《生物固氮》课件
3 并非所有生物都能
固氮
许多生物没有这项能力， 对于固氮来说是一项复 杂的过程。
生物固氮的研究进展
生物固氮的研究一直在不断进行，目前，科学家正在探索新的生物固氮机制 和微生物资源，以改善固氮效率和应用。
生物固氮的未来发展方向
1
基因工程
通过基因工程技术，改良植物和微生物的基因，提高生物固氮效率。
2
环境修复
生物固氮可以修复受到氮污染的土壤和水体，减少氮肥对环境的负面影响。
生态保护
固氮作用维持了生态系统的物质循环，保护了生物多样性和生态平衡。
生物固氮的挑战和限制
1 能量消耗
生物固氮需要大量的能 量，其中大部分来自生 物体的新制造物质。
2 氮气选择性
氮气对于大多数生物来 说是非常稳定和无反应 的，固氮要克服这种选 择性。
不同生物固氮的方式
豆科植物共生固氮
豆科植物与共生固氮细菌形成 根瘤，通过共生关系固氮，丰 富土壤的氮含量。
蓝藻固氮
蓝藻通过一种特殊的细胞器— —异细胞器，在光合作用过程 中固定氮气。
放线菌固氮
放线菌通过一种特殊的酶，将 氮气转化为氨，为自身和周围 的环境提供氮源。
生物固氮的应用领域
农业
在农业生产中，通过利用豆科植物等固氮植物，可以减少化肥的使用，提高农产品产量。
《生物固氮》PPT课件
生物固氮是指生物体利用特殊的酶将大气中的氮气转化为植物可吸收的氮化 合物的过程。
生物固氮的定义和原理
生物固氮是一种将大气中的氮气固定为可供生物利用的形式的重要生物过程。 它通过酶的作用，将氮气转化为氨，或其他可溶解的氮化合物。
生物固氮的重要性
生物固氮为植物提供了重要的氮源，促进了植物的生长和发育。它对农业和 生态系统的氮循环起着关键作用，维持了生态平衡和可持续发展。
大气的固氮与一氧化氮二氧化氮PPT课件 人教课标版
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固氮第三步
反程式程式如下：
3NO2 + H2O===2HNO3 + NO
第四步： 生成的硝酸与土壤中的盐反应，生成了可溶 性的盐被植物吸收。因此“魔鬼谷”内的牧草长的 茂盛，四季常青。
大自然固氮的过程
高温或者 闪电
N2
NO
NO2
H2O
植物
可溶性硝酸 盐
土壤中的盐HNO3源自知识总结物质 NO 物理性质 化学性质 涉及化学方程式 无色、无味，不溶 在常温下极易被空 于水的气体 气中的氧气氧化， 生成二氧化氮 （NO2）。
固氮第一步
一氧化氮（NO）
物理性质： 化学性质
无色
在常温下极易被空气中的氧气氧 化，生成红棕色气体（NO2）。 固氮第二步
化学方程式：
2NO + O2 ====== 2NO2（红棕色）
二氧化氮（NO2）
物理性质： 化学性质：
红棕色 、有刺激性气味儿的有毒气体， 易溶于水。
能够与水反应。 实验现象：二氧化氮逐渐溶解在水中， 产生无色透明的气体。试管中的液面上 升。
放电或高温 2NO + O2 ====== 2NO2
（红棕色）
NO2
红棕色 、有刺激 能够与水反应。 性气味儿的有毒气 体，密度比空气大， 易液化，易溶于水。
固氮的概念及类型PPT课件
工业固氮: N2 工厂 NH3
固 大气固氮: N2 闪电等 NH3 氮 固氮微生物
生物固氮: N2
NH3
•1
固氮微生物的类型
共 实例：根瘤菌
生 固
形态：棒槌形、“T”形或“Y”形
氮 结构：原核单细胞
微 生 物
生理：①需氧异养；②互利共生 （具种属特异性）；③侵入豆科
作物根部后不断繁殖可刺激根薄
壁细胞分裂、组织膨大成根瘤。
6CO2+6H2O=硝=化=细=菌=C6H12O6+6O2
•10
二、总结： 氮循环
生产者 通过捕食 各级消费者
交换吸附
主动运输
空
气 大气固氮
中 的
工业固氮
氮 生物固氮
土壤中
（NH4+, NO3-)
气
微生物的
反硝化作用 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
含氮部分 通过泌尿 系统排出
固 大气固氮: N2 闪电等 NH3 氮 固氮微生物
生物固氮: N2
NH3
•6
2含氮有机物的合成
铵盐、硝酸盐 光合作用等
生产者体 内的含氮 有机物
食物链 食物网
消费者体
内的含氮 有机物
•7
3氨化作用
生产者、消费者死亡后遗体、粪便、 残落物中含氮有机物
氨 化 作 用
铵盐
•8
4.硝化作用：硝化细菌（自养需氧型）
•11
1、弥补土壤中氮素损失 2、进行根瘤菌拌种，提高豆 科作物产量 3、用豆科植物做绿肥
•12
设想：将固氮基因转移到非豆科 作物细胞内，使其自行固氮
固 大气固氮: N2 闪电等 NH3 氮 固氮微生物
生物固氮: N2
NH3
•1
固氮微生物的类型
共 实例：根瘤菌
生 固
形态：棒槌形、“T”形或“Y”形
氮 结构：原核单细胞
微 生 物
生理：①需氧异养；②互利共生 （具种属特异性）；③侵入豆科
作物根部后不断繁殖可刺激根薄
壁细胞分裂、组织膨大成根瘤。
6CO2+6H2O=硝=化=细=菌=C6H12O6+6O2
•10
二、总结： 氮循环
生产者 通过捕食 各级消费者
交换吸附
主动运输
空
气 大气固氮
中 的
工业固氮
氮 生物固氮
土壤中
（NH4+, NO3-)
气
微生物的
反硝化作用 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
含氮部分 通过泌尿 系统排出
固 大气固氮: N2 闪电等 NH3 氮 固氮微生物
生物固氮: N2
NH3
•6
2含氮有机物的合成
铵盐、硝酸盐 光合作用等
生产者体 内的含氮 有机物
食物链 食物网
消费者体
内的含氮 有机物
•7
3氨化作用
生产者、消费者死亡后遗体、粪便、 残落物中含氮有机物
氨 化 作 用
铵盐
•8
4.硝化作用：硝化细菌（自养需氧型）
•11
1、弥补土壤中氮素损失 2、进行根瘤菌拌种，提高豆 科作物产量 3、用豆科植物做绿肥
•12
设想：将固氮基因转移到非豆科 作物细胞内，使其自行固氮
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