1、考点 11 生物固氮固氮微生物的类型 生物固氮在农业生产中的应用生物固氮和生物体内氮素代谢的综合考查 生物固氮的研究前景经典易错题会诊命题角度一固氮微生物的类型1 有关根瘤菌及其生物固氮方面的叙述，正确的是 A制备根瘤菌DNA时需用纤维素酶处理细胞壁 B根瘤菌的固氮基因编码区含有内含子和外显子 C大豆种子用其破碎的根瘤拌种，不能提高固氮量 D根瘤菌固氮量与其侵入植物的生长状况有关考场错解A 专家把脉对固氮微生物的分类归属和原核生物的结构组成不熟悉而错答。固氮微生物都是原核生物，原核生物的细胞壁不含纤维素；原核细胞的基因编码区是连续的、不间断的，无内含子和外显子之分。豆科植物可与根瘤菌共生，用破
2、碎的根瘤菌与大豆种子拌种，当然可提高固氮量。根瘤菌只有在根瘤发育成熟时才能固氮，且固氮量与其宿主生长发育状况有关。固氮量最高的时期是营养生长最旺盛的时期即开花期之前。 对症下药D2 根瘤菌是一种固氮微生物，其生物学特征之一是 A在土壤中独立生活时能够固氮 B需氧的异养细菌 C所需能量由自身的线粒体提供 D单细胞真核生物 考场错解C 专家把脉思维定势造成误选，认为根瘤菌为需氧型微生物，所以其能量应来自线粒体。但是根瘤菌属于原核生物，只有核糖体而没有线粒体，它含有有氧呼吸酶系统，所以它的能量应来自细胞质基质。 对症下药 B专家会诊人们现在所知道的固氮生物都属于个体微小的原核生物，所以，固氮生物又叫
3、做固氮微生物。根据固氮微生物的固氮特点以及与植物的关系，可以将它们分为自生固氮微生物、共生固氦微生物和联合固氮微生物3类。 自生固氮微生物在土壤或培养基中生活时，可以自行固定空气中的分子态氮，对植物没有依存关系。常见的自生固氮微生物包括以圆褐固氮菌为代表的好氧自生固氮菌、以梭菌为代表的厌氧自生固氮菌，以及以鱼腥藻、念珠藻和颤藻为代表的具有异形胞的固氮蓝藻(异形胞内含有固氮酶，可以进行生物固氮)。 共生固氮微生物只有和植物互利共生时，才能固定空气中的分子态氦。共生固氦微生物可以分为两类：一类是与豆科植物互利共生的根瘤菌，以及与桤木属、杨梅属和消棘属等非豆科植物共生的弗兰克氏放线菌：另一类是与红萍
4、(又叫满江红)等水生蕨类植物或罗汉松等裸子植物共生的蓝藻，蓝藻和某些真菌形成的地衣也属于这一类。 有些固氦微生物，如固氮螺菌、雀稗固氮菌等，能够生活在玉米、雀稗、水稻和甘蔗等植物根内的皮层细胞之间。这些固氦微生物和共生的植物之间具有一定的专一性，但是不形成根瘤那样的特殊结构。这些固氮微生物还能够自行固氮。它们的固氮特点介于自生固氮和共生固氮之间，因此叫做联合围氮。考场思维训练1 下列有关生物固氮的描述错误的是 A豆科植物的根瘤是发生固氮作用的部位 B土壤中独立生活的根瘤菌也能固氮 C不同的根瘤菌只能侵入特定种类的豆科植物 D根瘤菌通过固氮作用形成氨1B解析：根瘤菌只有在共生条件下且是根瘤发育完
5、成时才能固N。2 下列有关固氮菌的叙述，错误的是 A-种根瘤菌能侵入所有种类的豆科植物 B豆科植物与其根瘤内的根瘤菌互利共生 C土壤中的根瘤菌不能固氮 D具有根瘤的豆科植物能以氮气为氮源2A解析：根瘤菌是共生固氮菌，不能独立生活，只有侵入特定种类的豆科植物的根内才能固氮。命题角度二生物固氮在农业生产中的应用1 培豆科植物可以提高土壤肥力，原因是与豆科植物共生的根瘤菌利用固氮酶把( ） AN2转变为NH3 BHN03转变为NH3 CN2转变为N03- DNH3转变为N03- 考场错解D 专家把脉 不会分辨固氮作用和硝化作用，生物固氮是指把N2固定成NH3，而硝化作用则是指把NH3氧化成HN3的过
6、程。对症下药 A专家会诊1解题关键是要审题，明确生物固氦的应用及其方式，一般有以下四种： 固定氮素肥料，减少化肥使用量，节约了能源，保护了环境： 对豆科作物进行根瘸菌拌种，提高产量： 用豆科植物做绿肥，提高土壤肥力和有机质，改良土壤结构，增加土壤通气性和保水性：使用自生固氮菌剂提供农作物氮素营养并促进农作物生长。2联系相关知识，分析其应用的原理。考场思维训练关于生物固氮在农业生产中的应用，不正确的是 A自然界每年通过生物固氮所提供的氮素约4108 t B经过根瘤菌拌种的豆科植物，可以增产1020 C用固氮基因工程让非豆科作物固氮，不仅能明显地提高粮食产量，而且有利于生态环境的保护 D固氮菌中由
7、核糖体合成、经高尔基体加工后具生物活性的固氮酶，能将N2还原成HN03D解析：固氮酶能将N2还原成NH2。探究开放题解答综合问题一生物固氮和物体内氮素代谢的综合考查1 下面对氮循环的说法中，正确的一项是 A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硝酸盐 B动物产生的尿素通过转化可被植物吸收利用 C氮元素一旦进入生物体内就不会再形成氮气 D生物体内氮的来源，主要是由闪电的固氮作用 解题思路 生物固氮是将大气中的氮气还原成氨的过程，而不是转化为铵盐，动物产生的尿素可转化为铵盐，然后被植物吸收利用；氮元素进入生物体可通过反硝化细菌的作用转化为氮气；植物体内氮的来源主要来自植物从土壤中吸收
8、，动物体内的氮主要来自食物中的有机氮。 解答B2 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 解题思路 圆褐固氮菌的产物是NH3，而植物并不能直接利用NH3，一般需经硝化细菌的化能合成作用，将其氧化为硝酸盐后才能被植物吸收利用。硝化细菌即是一种生产者。 解答D规律总结此类题为中等难度题，考查形式属学科内综合。答题时要把生物固氮和动植物代谢联系起来。要会分析固氮作用产生的氨一般先要经硝化作用转化成N03-才能被绿色植物同化为自身的有机含氮化合物(如蛋白质)，动物摄食后经消化、
9、吸收进而同化为自身含氦有机物(如蛋白质)，动物体内的含氮有机物经分解产生的代谢终产物中，氮以尿素的形式被排出体外。由此可见只要逐步分析，此类题就可轻松作答。综合问题二生物固氮的研究前景1蛋白质是生物体的主要组成物质，有若干种蛋白质的参加才使生物得以存在和延续。各种蛋白质都是由多种氨基酸结合而成的。氮是氨基酸的主要组成元素。全世界工业合成氮肥中的氮只占固氮总量的20，绝大多数是通过生物固氮进行的，最常见的是生活在豆科植物根部的根瘤菌，它能将大气中游离态的氮，经过固氮酶的作用生成氮的化合物(NH3)，以利于植物的利用，而豆科植物为根瘤菌提供营养物质。请回答下列问题： (1)固氮通常有三种途径： 、
10、 和 。根瘤菌和豆科植物的关系在生物学上称 为 。 (2)固氮生物包括 A满江红 B大豆根瘤菌 C硝化细菌 D蓝藻门中的念珠藻 (3)根瘤菌之所以能进行固氮作用是因为它有独特的固氮酶，而根本原因是它具有独特的 。 (4)如果直接将固氮基因重组到水稻、小麦等经济作物细胞中，建立“植物的小型化肥厂”，让植物本身直接固氮，这样可以免施氮肥。这种创造新品种乃至新物种的重组DNA技术生物学上称为 。 (5)这种重组DNA技术中最常见的载体是 A病毒DNA B细菌DNA C植物DNA D动物DNA_ 解题思路 (1)固氮途径有3种：生物固氮、高能固氮、 Clk固氮；根瘤菌与豆科植物是共生关系。(2)除硝化
11、细菌外，其余3种生物都能固氮。(3)固氮生物之所以能固氮，根本原因是它们具有固氮基因。(4)让非固氮生物能直接固氮，只能用DNA重组技术即基因工程培育新品种。一般情况下基因工程中最常用的载体是细菌质粒。 解答 (1)生物固氮 高能固氮 工业固氮共生 (2)ABD(3)固氮基因 (4)基因工程 (5)B2 全世界工业合成氮肥中的氮只占固氮总量的20，绝大多数是通过生物固氮进行的。最常见的是生活在豆科植物根部的根瘤菌，能将大气中游离态的氮，经过固氮酶的作用生成氮的化合物，以利于植物的利用，而豆科植物为根瘤菌提供营养物质。 (1)日本科学家把固氮基因重组到水稻根系微生物中，通过指导合成固氮所需的，进
12、而起到固氮作用，从而降低了水稻的需氮量，减少氮肥的施用量。而更为理想的是直接将固氮基因重组到稻、麦等经济作物的细胞中，建立“植物的小化肥厂”，让植物本身直接固氮，这样就可以免施氮肥。如果这种重组能实现的话，那么固氮基因最终实现表达的途径是(2)这种生物固氮和工业合成氨比较，它是在条件下进行的，从而节省了大量的 解题思路 固氮基因表达为固氮酶仍遵循中心法则。生物固氮与工业合成氨相比，不需特殊的设备、场所、能源等条件，在自然条件下即可完成。解答 (1)固氮酶氮酶 (2)常温、常压器材、设备、资源、能源规律总结解答此类题时需注意把生物固氮与基因工程联系起来，要明白此类题的考查目的重在强调学科内综合。
13、把固氦基因导入到其他非豆科植物体内并使之进行表达，就可实现固氮的愿望，答题时要注意与生态学建立联系，如可降低物质和能源消耗，减少环境污染等。 考点高分解题综合训练1 自生固氮菌的分离实验的原理是 A农田的土壤表层含有较多的自生固氮菌 B利用培养基在恒温条件下培养稀泥浆即可得到自生固氮菌 C采取堆片的方法即可将土壤中的自生固氮菌分离 D利用无氮培养基将自生固氮菌分离1D解析：非固氮微生物在无氮培养基中不能生存和繁殖。2 根瘤菌新陈代谢的基本类型是 A异养需氧型 B自养需氧型 C异养厌氧型 D自养厌氧型2A解析：根瘤菌为共生固氮微生物，它的代谢需要相应的豆科植物为其提供有机物，而且需氧，因此为异养
14、需氧型。3 与导致湿地生态系统以Nz形式失氮的微生物的异化作用类型相同的生物是 A硝化细菌 B乳酸菌 C根瘤菌 D酵母菌3B解析：能将含氮化合物中的氮以氮气形式放出的是异养厌氧型微生物。硝化细菌是自养需氧型，根瘤菌为异养需氧型，酵母菌为兼性厌氧型。4如图所示的氮循环途径中四类生物的新陈代谢类型错误的是A为异养需氧型 B为自养厌氧型 C为自养需氧型 D为自养需氧型4B解析：尿素是有机物，能利用尿素的生物必然是异养生物。5氮是以何种形式进入高等植物体内的 AN2 B硝酸盐和氨盐 CNO DN025B解析：植物能利用韵氮素是以硝态氮和铵态氮形式存在的，因此氮是以硝酸盐和铵盐形式进入高等植物体内的。6
15、下图为氮循环的部分示意图，af分别代表不同的生理过程，据图分析回答：(1)完成a的生物的新陈代谢类型是 。(2)完成b的生物的同化作用方式是 。(3)完成cl 的生物的新陈代谢类型是 。(4)完成d 的生物的新陈代谢类型大多是 。(5)完成e 的生物的新陈代谢类型是 。(6)完成f的生物的新陈代谢类型是 。(7)目前，全世界每年施用的氮素肥料大约有8X107t，这样做对环境可能带来的负面影响是 。6(1)异养需氧型 (2)异养型 (3)硝化作用 自养需氧型 (4)固氮作用 自养需氧型或异养需氧型(5)反硝化作用异养厌氧型 (6)自养需氧型 (7)水体富营养化 解析：根据氮循环以及与此有关的生物
16、代谢类型有关知识进行分析。考点小资料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 植物吸收土壤中的铵盐和硝酸盐，进而将这些无机氮同化成植物体内的蛋白质等有机氮。动物直接或间接以植物为食物，将植物体内的有机氮同化成动物体内的有机氮。这一过程叫做生物体内有机氮的合成。动植物的遗体、排出物和残落物中的有机氮被微生物分解后形成氨，这一过程叫做氨化作用。在有氧的条件下，土壤中的氨或铵盐在硝化细菌的作用下最终氧化成硝酸盐；这一过程叫做硝化作用。氨化作用和硝化作用产生的无机氮，都能被植物吸收。在氧气不足的条件下，土壤中硝酸盐被反硝化细菌等多种微生物还原成亚硝酸盐，并且进一步还原成分子态氮，分子态氮则返回到大气中，这一过程叫做反硝化作用。 大气中的分子态氮还原成氨，这一过程叫做固氮作用。没有固氮作用，大气中的分子态氮就不能被植物吸收利用。地球上固氮作用的途径有三种：生物固氮、工业固氮(用高温、高压和化学催化的方法，将氮转化成氨)和高能固氮(如闪电等高空瞬间放电所产生的高能，可以使空气中的氮与水中的氢结合，形成氨和硝酸，氨和硝酸则由雨水带到地面)。据科学家估算，每年生物固氮的总量占地球上固氮总量的90左右，可见，生物固氮在地球的氮循环中具有十分重要的作用。高考资源网w w 高 考 资源 网