41生物固氮 高三生物复习系列教案

一、考点内容全解
（一）本讲考点是什么
1.固氮微生物的种类
种类 特点 举例 备注
共生固氮型 与植物营共生生活 与豆科植物共生的根瘤菌 固氮生物与共生生物有专一性
  与某些植物共生的其他细菌、放线菌和真菌 
自生固氮型 对植物没有依存关系，能独立生活 好氧型的自生固氮菌圆褐固氮菌 分泌生长素
  厌氧型的自生固氮如梭菌 
  某些能固氮的蓝藻 自养型
※特别提示：自生固氮微生物不等于自养型
2.生物固氮

3.氮的循环 

（二）考点例析
[例1]自生和共生固氮微生物可以将     （   ）
A．大气中的N2转化为NH3                        B．大气中的N2转化为NO3－
C．土壤中的NH3转化为NO3－                   D．土壤中的NO3－转化为N2
[解析]本题考查生物固氮的基本概念。生物固氮是指固氮微生物将大气中的氮还原成氨的过程，固氮微生物包括共生固氮微生物和自生固氮微生物两种类型，在固氮酶的催化下，它们均能将大气中的分子态的N2转化为化合态的NH3。
[答案]A
[例2]固氮酶具有底物多样性的特点，所有的固氮酶除了能催化N2→NH3的反应外还能催化：
①NO2→N2+H2O ②N3→N2+ NH3 ③C2H2→C2H4 ④2H+→H2
请结合上面的生物固氮原理示意图，回答：
(1)生物固氮需要的条件有             
(2)试概括出生物固氮的反应式：                  
[解析]不同固氮微生物的固氮催化作用情况基本相同：需要N2为原料，需要e、H＋，以及ATP提供能量来源，还需要固氮酶作为该反应的催化剂。主要产物为NH3。
[答案](1) N2、e、H＋、ATP和酶
(2)
N2＋e＋H＋＋ATP  NH3 ＋ADP＋Pi

[同类变式]微生物固氮的反应要求钼铁蛋白和铁蛋白的存在，工业合成氨，也是用含铁的钼盐作催化剂的。下列叙述最能体现这两种固氮方式的区别  （   ）
A．生物固氮是酶促反应，工业固氮是氧化还原反应          B．固氮微生物为固氮酶的载体
C．生物固氮与微生物固氮没有本质区别                    D．生物固氮的产物是有机物
[解析]本题主要变化是考查对生物固氮本质的认识。生物固氮是固氮微生物特有的一种生理功能，这种功能的实质是在固氮酶的催化作用下进行的。 固氮酶由含铁钼的钼铁蛋白和含铁的铁蛋白两种蛋白质组成，钼、铁起传递电子的作用，只有两种蛋白质同时存在，固氮酶才具有固氮的作用。即：
 

所以，与工业上从空气中取氮以制造氨，也用含铁的钼盐作催化剂不同的是：在生物体内，含钼和铁的催化剂都是酶蛋白。
[答案]B
[解题警示]生物固氮也是氧化还原反应，所以选项A 不能体现这两种固氮方式的本质区别。
[例3] 右图是自然界中的氮以蛋白质的形式在生物体内转化的部分过程示意图。请回答：
(1)自然界中将NH3转化成N03－的生物叫           ，该种生物的同化方式主要通过         作用来完成；自然界中将NH3转化成N2的生物的新陈代谢类型是           。
(2)植物的根从土壤中吸收N03－是通过       完成的，吸收的N03－与有机物合成为植物蛋白质。
(3)图中①、②、酶和血浆蛋白虽都为蛋白质，但功能各不相同，从分子结构上看，直接原因是               ；而由于血红蛋白质异常的镰刀型细胞贫血症的根本原因是                         。
(4)过程⑤是            ；过程⑥是            ；细胞中⑦的合成场所是         ；不含氮部分彻底氧化的场所是                  。
[解析]本题以生物体蛋白质代谢为问题切入点，考查氮循环的全过程。构成氮循环的主要环节是：生物体内有机氮的合成（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）、氨化作用（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）、硝化作用（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）、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，并且进一步还原成分子态氮，分子态氮则返回到大气中）和固氮作用（大气中的分子态氮被还原成氨，这一过程叫做固氮作用）。
至于生物体氨基酸的代谢的知识可由人体氨基酸的代谢的过程分析解答。
[答案] (1)硝化细菌；化能合成；异养厌氧型 (2)主动运输 (3) 蛋白质分子结构不同；基因突变  (4)脱氨基作用；氨基转换作用；核糖体；线粒体
二、能力提升技巧
具体分析氮循环中几种微生物的特殊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 在生态系统中地位
根瘤菌 固氮作用：将分子态N2合成化合态氨 异养需氧型 消费者
圆褐固氮菌  异养需氧型 分解者
固氮蓝藻  自养需氧型 生产者
细菌、真菌 氨化作用：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 硝化作用：将土壤中氨转化为硝酸盐 自养需氧型 生产者
反硝化细菌 反硝化作用：将土壤中硝酸盐转化为分子态氮N2 异养厌氧型 分解者
[例4]图为生态系中碳循环和氮循环的一部分，A、B、C三类微生物参与其中，下列说法错误的是  (    )

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