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第二节生物固氮教学目的固氮微生物的种类（A :知道）。
生物固氮的基本过程（选学） （A :知道）。
生物固氮的意义（B :识记）。
重点和难点 1 .教学重点（1） 固氮微生物的种类。
（2） 生物固氮的意义。
2.教学难点生物固氮的基本过程 教学过程【板书】共生固氮微生物固氮微生物的种类自生固氮微生物生物固氮的意义 生物固氮在农业生产中的应用【注解】 生物固氮：是指固氮微生物将大气中的氮还原成氨的过程 、固氮微生物的种类 （一）共生固氮微生物 1. 概念：是指一些与绿色植物互利共生的固氮微生物 2. 代表生物——根瘤菌固氮生物固氮过程简介生物固氮在农业生产中的应用（A :知道）。
生物（1）代谢类型：异养需氧型（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有机物；根瘤菌为豆科植物提供氨。
（二）自生固氮微生物1 .概念：是指土壤中能独立进行固氮的微生物2.代表生物一一圆褐固氮菌具有一定的固氮能力，并且能够分泌生长素，促进植物的生长和果实的发育【例析】1 .自生固氮菌的新陈代谢类型是（）A•自养型、需氧型B.自养型、厌氧型C.异养型、需氧型 D •异养型、厌氧型二、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NH 3、NO 3-等）3.氨化作用：含氮有机物—微生物t NH 34.硝化作用：NH 3 ------------------------- NO 2 ---------------------------- NO 3 （需氧）5.反硝化作用：NO 3-TNO2-TNH3 （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（氮素化肥和各种农家肥）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）【同类题库】固氮微生物的种类（A:知道）•（多选）下列有关根瘤菌的叙述，正确的是（ A. 根瘤菌能将大气中的氮还原成氨 B C.根瘤菌通过有丝分裂的方式增殖 D •圆褐固氮菌除了具有固氮能力外，还能（ A •刺激根形成根瘤 C •进行硝化作用N H尢气中的1+反綃化輪M•自身固氮微生物中的圆褐固氮菌能为植物提供AD）•根瘤菌的新陈代谢类型是自养需氧型•根瘤菌固定的氮素能被豆科植物利用B •促进花粉发育和受精D •促进生长和果实发育A）A •氨和生长素B •氨和有机物C・生长素和有机物 D .氨和钾肥．圆褐固氮菌培养常利用的碳源和氮源依次是（ D ）A .豆科植物从根瘤菌获得氨，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氨C .豆科植物从根瘤菌获得氮气，根瘤菌从豆科植物获得有机物D •豆科植物从根瘤菌获得一氧化氮，根瘤菌从豆科植物获得氨A •二氧化碳，氨B •葡萄糖，氨．圆褐固氮菌为自生固氮微生物，其代谢类型为（ A •自养需氧型B •异养厌氧型．豆科植物根瘤菌的固氮能力最强的时期是（） A •成长时期B •幼苗时期．利用无氮培养基可长期独立培养的微生物是（ A .圆褐固氮菌B .黄色短杆菌．人们现在所知的固氮微生物都属于（ B ）A .真核生物B .原核生物.根瘤菌新陈代谢的基本类型是（ A ）A .异氧、需氧型B .自氧、需氧型.以下关于根瘤菌的说法中正确的是（ C ） A .所有根瘤菌都能固氮B •只要与豆科植物接触的根瘤菌都能固氮C •只有侵入到豆科植物根内的根瘤菌才能固氮D .根瘤菌可以在所有豆科植物根上形成根瘤 .豆科植物与根瘤菌的互利共生关系主要体现在（C .二氧化碳，硝酸盐D .葡萄糖，氮气D ）C .自养厌氧型D .异养需氧型C .开化之前D .开花之后A ）C .硝化细菌D .根瘤菌C .细菌D .根瘤菌C .自氧、厌氧型D .异氧、厌氧型A ）．关于根瘤与根瘤菌的说法中正确的是（ D ） A •根瘤即是根瘤菌 B •根瘤是根瘤菌聚集体C •根瘤是根瘤菌在其共生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的刺激进行分裂，组织膨大而形成的 •下列对豆科作物进行根瘤菌拌种的说法中正确的是（ C ）•某地从国外引进一种豆科植物。
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:
J的绝大部分J
根瘤菌
氮素占自然界
生物固氮总量
二自生固氮微生物
•概念:
指在土壤中能够独立进行固氮的微生物。
C二丿圭將圃氮过程
2）圆褐固氮菌除了具有固氮能力外，还能
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
caj氮術环
•大气中的氮气可通过几条途径被“固定” ？ 1） 生物固氮
2） 工业固氮 3） 高能固氮
•可见, 生物固氮在氮循环中具有十分重要的作用O
圭將圈氮的意义
（占 90%） （生产氮素化
肥）。
农业生产的基石——生物固氮氮是植物生长所必需的主要营养元素。
在农业生产中，氮被视为衡量土壤肥力的一个重要指标。
它是农作物获得长期稳定高产的基本条件。
高等植物只能利用以离子形式（NH4和NO3）结合的氮。
所以，空气中的分子态氮只有通过工业或生物固定转化成其他化合物，才能进入生物体系统。
自然界中通过微生物将分子氮转化为含氮化合物的过程称为生物固氮。
固氮作用是地球上氮素循环的一个重要部分。
自然界中由固氮生物完成的分子氮向氨的转化占2/3以上，而通过工业合成或其他途径合成的氨只有1/3左右。
禾谷类作物是人类赖以生存的粮食作物。
由于缺乏共生固氮作用和大多数土壤缺乏氮素，因而氮肥往往成为农业增产的限制因素。
为此，当前世界迫切需要开辟氮素肥源，以增产粮食。
70年代以来，人工合成氮素化肥的能源耗费和环境污染问题开始显露出来，于是生物固氮研究更加受到世界各国的重视。
现代农业科学中生物固氮已成为极富挑战性的研究课题。
长久以来，人们始终乐此不疲的探究着生物固氮的途径和机理，其最终目的是：·提高现有固氮生物的固氮能力；·提供高效优质的微生物肥料，为农业开发肥源；·用分子生物学等方法促使不固氮作物固氮；·人工模拟固氮酶在常温常压下还原分子氮，使氨的工业合成有一个历史性突破。
一、生物固氮及其基本过程1、固氮微生物的类型（1）自生固氮微生物大多数固氮微生物在土壤或水体中自行生活，称为自生固氮微生物。
分好氧与厌氧两种。
好氧性自生固氮菌在我国分布广、种类多，常见的有圆褐固氮菌和棕色固氮菌等。
它的固氮能力较强；厌氧性自生固氮菌也称巴氏梭状芽孢杆菌（产生芽孢时菌体呈梭状），严格厌氧。
（2）共生固氮微生物共生固氮微生物是在植物体内和植物共同生活产生固氮作用的微生物。
共生固氮微生物可以分为两类：一类是与豆科作物互利共生的根瘤菌，以及与桤（音漆）木属、杨梅属和沙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（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。
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。
生物固氮教法建议
生物固氮是自然界物质循环中的重要生物学过程，它的研究和利用对氮肥生产的改进和农业产量的提高、解决全球性粮食问题有着重要的意义。
通过本节的学习，可以使学生了解有关生物固氮原理及其在农业生产实践中的应用，激发学生探索生物科学奥秘的兴趣，为立刻学生的升学和就业打下良好的生物学基础。
生物固氮的概念是本节内容的基础，教学中要清楚明确的交给学生，最好在介绍固氮的三种类型中讲解。
有关固氮微生物的种类可以利用下表将两类固氮微生物进行对比：
“生物固氮过程简介”涉及到较多的生物化学反映，这就出现两个问题：一是学生现有知识储备不足，缺乏有关的生物学基础知识；二是大纲规定的教学要求层次的“选学”，教材只做了简要的介绍。
因此生物固氮的基本过程有关内容为本节的教学难点。
生物固氮选修本第9课时光合作用与固氮――生物固氮知识精华 1、生物固氮是指微生物将大气中氮气还原成_____的过程，共生固氮微生物固定的氮被与它共生的植物直接利用，自生固氮微生物固定的氮须被植物的根吸收后才可利用。
2、共生固氮微生物具有专一性，它们只能侵入特定的_______植物。
根瘤是根瘤菌侵入豆科植物的根后，由根部的薄壁细胞分裂，组织膨大而形成。
根瘤中的氮素既可直接供给共生植物，也可肥田。
3、共生固氮微生物和自生固氮微生物的比较常见类型与豆科植物关系代谢类型固氮产物对植物的作用固氮量共生固氮微生物根瘤菌共生，有专一性 _________型氨提供氮素 _____ 自生固氮微生物圆褐固氮菌无异养需氧型氨提供氮素和_________ 小 4、几种常见微生物的比较在氮循环中的作用代谢类型在生态系统中的地位根瘤菌将N2合成____ 异养需氧型消费者圆褐固氮菌将N2合成氨异养需氧型分解者硝化细菌将土壤中的_____转化为硝酸盐 ____需氧型生产者反硝化细菌硝酸盐→________→N2 异养____型分解者 5、地球上的固氮有三条：______固氮、______固氮、高能固氮（闪电等）。
其中生物固氮是植物利用氮的主要来源。
例题领悟例1、豆科植物形成根瘤的原因是（） A、根瘤菌入侵的结果B、根瘤菌固定N2的结果 C、根的薄壁细胞分裂的结果D、根内形成NH3的结果解析：豆科植物形成根瘤是由于根瘤菌的原因，在根瘤菌侵入豆科植物的根后，在根内繁殖，这时刺激了根的薄壁细胞，使其不断分裂，从而使该处的组织逐渐膨大，形成了根瘤。
答案：C 例2、圆褐固氮菌除了具有固氮能力外还能（） A、促进植物生根B、促进植物开花 C、促进植物种子形成D、促进植物的生长和果实发育解析：圆褐固氮菌是一种自生固氮菌，它不仅具有固氮的能力，而且还可以分泌植物的生长和发育所需要的生长素。
答案：D 自我评价一、选择题 1、植物可以利用的氮，主要来自（）A、根瘤菌B、自生固氮菌 C、闪电D、化肥生产 2、土壤中含有自生固氮微生物比较多的是（）A、表层土壤B、中层土壤 C、底层土壤D、所有的土壤都是一样的 3、圆褐固氮菌能够促进植物生长的直接原因是（）A、它能固氮B、它能分泌生长素C、它能形成荚膜D、它能提高产量 4、下列关于固氮微生物说法正确的是（） A、此类微生物只有细菌中存在 B、固氮微生物的代谢类型都是异养需氧型的 C、固氮微生物主要分共生和自生两大类 D、固氮微生物都能分泌生长素 5、下列对豆科作物进行根瘤菌拌种的说法中正确的是（）A、将豆科作物种子沾上根瘤菌即可 B、将豆科作物种子沾上一定浓度的根瘤菌即可 C、将豆科作物种子沾上相应的根瘤菌即可 D、将豆科作物种子沾上固氮微生物即可 6、下列关于固氮微生物说法不正确的是：（） A、蚕豆根瘤菌可以侵入蚕豆、菜豆和豇豆的根 B、自生固氮微生物可以独立的生活在土壤的浅层 C、根瘤菌大多是杆菌或短杆菌，单生或对生，对生则往往呈“8”字型 D、可以用无氮培养基把自生固氮微生物分离出来二、简答题 7、生物固氮是指固氮微生物将＿＿＿还原成氨的过程。
【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%。
生物固氮作用生物固氮作用生物固氮作用(biological nitrogen fixation): 生物固氮是指固氮微生物将大气中的氮还原成氨的过程。
生物固氮只发生在少数的细菌和藻类中。
估计全球每年生物固氮作用所固定的氮(N2)约达17500万吨，其中耕地土壤约有4400万吨，超过了每年施入土壤4000万吨肥料氮素(工业固氮)的量(Burris，1977)。
因此，生物固氮作用有很大潜力。
生物固氮概括地说是指某些微生物和藻类通过其体内固氮酶系的作用将分子氮转变为氨的作用。
因地壳含有极少的可溶性无机氮盐，所有生物几乎都需要依赖固氮生物固定大气中的氮而生存，因此生物固氮对维持自然界的氮循环起着极为重要的作用。
对固氮生物的研究和利用能为农业开辟肥源，对维持和提高土壤肥力有很大意义。
固氮生物又叫做固氮微生物。
固氮微生物种类到1982年固氮微生物达70多个属，大多数是原核微生物(细、放、蓝细菌)，也有真菌。
根据固氮微生物与高等植物以及其他生物关系，分为三个类型:自生固氮微生物、共生固氮微生物和联合固氮微生物。
1( 自生固氮微生物: 在土壤中或培养基中生活时，可以自行固定空气中的分子态氮(氨态氮)。
在进行固氮作用时对植物或其它生物没有明显的依存关系。
常见的自生固氮微生物包括以圆褐固氮菌为代表的好氧性自生固氮菌、以梭菌为代表的厌氧性自生固氮菌，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)。
(1) 光合固氮微生物能进行光合作用，以二氧化碳为碳源、光合产物为能源进行固氮作用的微生物。
有蓝细菌(见蓝藻门)中的许多属种(如念珠藻属、鱼腥藻属等)和光合细菌中的红螺菌属以及绿硫菌属等。
(2) 化能自养固氮微生物有些化能自养微生物(如氧化亚铁硫杆菌等)能以二氧化碳、亚铁氧化物和分子态氮为碳、能、氮源。
(3) 异养固氮微生物进行异养生活，以适宜的有机碳化合物为碳源和能源，满足生活和固氮的需要。
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。
生物固氮的研究进展一、本文概述生物固氮，指的是生物体（特别是某些微生物）在无氧或低氧条件下，将大气中的氮气（N₂）转化为氨（NH₃）或其他含氮化合物的过程。
这一过程对于全球氮循环和生物圈的氮素供应具有至关重要的作用。
本文旨在概述生物固氮的研究进展，包括固氮微生物的种类与特性、固氮机制、固氮效率的提高方法，以及生物固氮在农业、环保和工业生产等领域的应用前景。
我们将重点介绍近年来在分子生物学、基因工程和生物技术等方面的新发现和新进展，以期为推动生物固氮的深入研究和实际应用提供参考。
二、生物固氮的微生物学基础生物固氮，又称生物氮固定，是指某些微生物在常温常压下，将大气中的氮气（N₂）转化为氨（NH₃）或其它含氮化合物的过程。
这一生物过程在地球氮循环中起着至关重要的作用，为许多生态系统和农作物提供了必要的氮源。
生物固氮的微生物主要包括两大类：自生固氮菌和共生固氮菌。
自生固氮菌，如圆褐固氮菌，能够在无植物存在的情况下独立进行固氮作用。
而共生固氮菌，如根瘤菌，必须与植物形成共生关系，在植物根部形成根瘤结构，才能有效固氮。
固氮过程的核心是固氮酶的作用。
固氮酶是一种由铁蛋白和钼铁蛋白组成的复合酶，能够在ATP的供能下，将N₂还原为NH₃。
这一过程中，铁蛋白起到传递电子的作用，而钼铁蛋白则是固氮反应的催化中心。
固氮微生物具有独特的生理生态特性，以适应其在各种环境条件下的固氮生活。
例如，它们能够分泌多种胞外酶，分解有机物质以获取能量和营养；同时，它们还能够形成特殊的细胞结构，如根瘤，以提高固氮效率。
固氮效率受到多种因素的影响，包括环境因素（如温度、湿度、光照等）、土壤条件（如pH值、有机质含量等）以及微生物自身的遗传特性。
因此，在农业生产中，通过调控这些因素，可以有效提高生物固氮的效率和效果。
随着分子生物学和基因工程技术的快速发展，对固氮微生物的遗传机制和固氮酶的作用机制有了更深入的了解。
这为通过基因工程手段改良固氮微生物、提高其固氮效率提供了可能。
简述生物固氮的主要过程生物固氮原理简介生物固氮是固氮微生物特有的一种生理功能，这种功能是在固氮酶的催化作用下进行的。
固氮酶是一种能够将分子氮还原成氨的酶。
固氮酶是由两种蛋白质组成的：一种含有铁，叫做铁蛋白，另一种含有铁和钼，叫做钼铁蛋白。
只有铁蛋白和钼铁蛋白同时存在，固氮酶才具有固氮的作用。
生物固氮过程可以用下面的反应式概括表示。
n2 ＋ 6h+ ＋ nmg-atp ＋6e-2nh3＋nmg-adp＋npi分析上面的反应式可以看出，分子氮的还原过程是在固氮酶的催化作用下进行的。
有三点需要说明：第一，atp一定要与镁（mg）结合，形成mg-atp复合物后才能起作用；第二，固氮酶具有底物多样性的特点，除了能够催化n2还原成nh3以外，还能催化乙炔还原成乙烯（固氮酶催化乙炔还原成乙烯的化学反应，常被科学家用来测定固氮酶的活性）等；第三，生物固氮过程中实际上还需要黄素氧还蛋白或铁氧还蛋白参与，这两种物质作为电子载体能够起到传递电子的作用。
铁蛋白与mg-atp结合以后，被黄素氧还蛋白或铁氧还蛋白还原，并与钼铁蛋白暂时结合以传递电子。
铁蛋白每传递一个e-给钼铁蛋白，同时伴随有两个mg-atp的水解。
在这一催化反应中，铁蛋白反复氧化和还原，只有这样，e-和h+才能依次通过铁蛋白和钼铁蛋白，最终传递给n2和乙炔，使它们分别还原成nh3和乙烯。
固氮微生物的类型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。
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、共生固氮微生物和联合固氮微生物三类。
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性自生固氮菌、以梭菌为代表的厌氧性自生固氮菌，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氮。
第二节生物固氮教材分析：光合作用和生物固氮在理论上和实践上都有着重要的意义，是植物生理学中的热门研究领域。
对其机理的深入探索，有助于解决当今世界上如何经济有效地利用太阳能量，满足能源需求，解决粮食危机和进行环境保护等重大问题，为人类做出更大贡献。
通过本章教学，可以使学生在原有的学习基础上，运用物理、化学等知识，进一步深入了解光合作用和生物固氮的基础知识以及在农业生产上的应用，提高探索生物奥秘的兴趣，以积极的态度进行实践，保护自然环境。
本章包括《光合作用》和《生物固氮》两节内容和一个实验：《自生固氮菌的分离》。
第一节《光合作用》包括光能在叶绿体中的转换。
C3植物和C4植物和提高农作物的光合作用效率三部分内容。
光能在叶绿体中的转换内容与必修课中的光反应和暗反应阶段及色素的功能，特别是光反应阶段的知识内容衔接，进一步深层次讲述能量转换的三个步骤（光能转换成电能，电能转换成活跃的化学能，活跃的化学能转换成稳定化学能）。
着重在由光能转换成电能，电能转换成活跃的化学能的两个步骤中，突出与必修课中光反应阶段内容的区别，并借助两幅示意图，把光合作用过程中比较复杂抽象的内容形象化，使学生对能量转换过程，更易于理解。
C3植物和C4植物内容，教材从科学家发现CO2固定新途径的介绍开始，比较C3植物和C4植物在叶片结构上的特点和区别，使学生在此基础上学习C4植物的光合作用过程特点，从而理解C4植物比C3植物对CO2具有更高利用能力和具有较强光合作用效率的原因。
提高农作物光合作用效率的教学内容，是让学生运用已经学过的相关知识内容，从影响光合作用的光照强弱、二氧化碳的供应、必需矿质元素的供应等因素考虑，多层次、多侧面分析植物光合作用的强弱变化情况，自觉、主动、积极地应用于农业生产实践中，提高农作物的光合作用效率，达到增产增收的目的。
第二节《生物固氮》讲述固氮微生物的种类和生物固氮的简要过程，生物固氮在氮循环中的意义及在农业生产中的作用。
生物固氮速率生物固氮
生物固氮是指一些特定的微生物，比如一些细菌和蓝藻，能够将大气中的氮气转化为植物可利用的氨或硝酸盐的过程。
这一过程对于生态系统的氮循环至关重要，因为氮是生物体中必不可少的元素之一，对植物的生长和生态系统的平衡都有着重要影响。
生物固氮速率受到多种因素的影响，包括环境条件、微生物的种类和数量、植物的根系分泌物等。
在不同的环境条件下，生物固氮速率会有所不同。
比如，温度、湿度、土壤pH值等都会对生物固氮速率产生影响。
另外，不同的微生物对氮气的固定能力也有所不同，一些固氮细菌能够在低氧条件下进行固氮，而一些蓝藻则能够在水中进行固氮。
此外，植物的根系分泌物也会影响生物固氮速率。
一些植物能够通过根系分泌物吸引固氮细菌与其共生，从而提高土壤中的固氮速率。
这种共生关系对于植物的氮营养非常重要。
总的来说，生物固氮速率受到多种因素的影响，包括环境因素和生物因素。
了解这些影响因素有助于我们更好地理解生物固氮的
过程，从而更好地利用这一过程来促进植物生长和维持生态系统的平衡。
【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还原为氨的过程。
固氮生物是小型原核生物。
因此，固氮微生物也称为固氮微生物。
2、固氮微生物分为两种：共生固氮微生物(豆科植物根瘤菌等)和自生固氮微生物(如圆褐固氮菌等)3.生物固氮的意义：它在自然界的氮循环及其在农业中的应用中起着重要作用。
知识点拨：1.圆褐色固氮菌：原核微生物，属于自养固氮菌，代谢类型为异养好氧。
土壤中的腐殖质被利用，因此生态系统中的成分是分解者。
自生固氮微生物是指在土壤中能够独立进行固氮的微生物，其中，多数是一类叫做自生固氮菌的细菌。
自生固氮菌大多是杆菌或短杆菌，单生或对生。
经过两三天的培养，成对的菌体呈“8”字形排列，并且外面有一层厚厚的荚膜。
自生固氮菌中，人们应用得最多的是圆褐固氮菌(azotobocterchroococcum）。
圆褐固氮菌具有较强的固氮能力，并且能够分泌生长素，促进植株的生长和果实的发育，因此，将圆褐固氮菌制成菌剂，施用到土壤中，可以提高农作物的产量。
2.根瘤菌：根瘤菌是一种杆状细菌，与豆科植物共存，形成根瘤，并将氮固定在空气中以获得植物营养。
这种共生系统具有很强的固氮能力。
世界上有近20000种豆类植物。
根瘤菌通过根毛、侧根叉（如开花）或豆科植物的其他部位侵入，形成入侵线，进入根皮层，刺激宿主皮层细胞分裂，形成根瘤。
根瘤菌从入侵线进入根瘤细胞并继续繁殖。
根瘤中含有根瘤菌的细胞群形成含有细菌的组织。
知识拓展：根瘤菌种衣剂：豆类根瘤菌种衣剂是提高豆类产量的有效措施。
在播种前，豆科作物的种子被适合豆科作物的根瘤菌染色，这显然有利于豆科作物的结瘤和固氮。
尤其是在新开垦的农田和没有豆科植物的土壤中，根瘤菌数量很少，而且它们往往不能结瘤和固定豆科植物的氮，因此根瘤菌种衣剂更为必要。
对比试验表明，在相同条件下，根瘤菌处理豆科作物可增产10%～20%。
生物固氮研究报告生物固氮是指某些微生物能够将大气中的氮气(N2)转化为植物能够利用的氨。
这个过程被称为固氮。
固氮的能力对土壤肥力和植物生长起着重要的作用。
为了研究生物固氮的机制和影响因素，我们进行了以下实验。
实验一：固氮菌种筛选我们从不同的环境中采集土壤样品，分离出固氮菌进行筛选。
首先，我们制备了含有氮源缺失的培养基，在无氧条件下进行培养。
通过测定培养基中的氨含量，我们筛选出了具有较高固氮能力的菌株。
这些菌株在进一步的实验中被用于固氮机制研究。
实验二：酶活性测定我们测定了固氮菌在不同条件下的酶活性。
为了测定固氮酶的活性，我们制备了含有固氮酶底物的反应体系。
通过测定反应体系中氨的生成速率，我们可以确定固氮酶的活性。
我们同时测定了不同固氮菌株的酶活性，以比较它们之间的差异。
实验三：影响因素分析我们研究了不同因素对于生物固氮的影响。
首先，我们调节了培养基pH值，观察了固氮菌生长和固氮能力的变化。
其次，我们改变了培养温度，探究其对固氮菌固氮能力的影响。
最后，我们添加了不同浓度的氮源，研究其对固氮菌的生长和固氮能力的影响。
实验结果显示，我们筛选出的固氮菌株具有较高的固氮能力。
在酶活性测定中，我们发现不同菌株之间存在明显的酶活性差异。
在影响因素分析中，我们发现培养基pH值、培养温度和氮源浓度对固氮菌的生长和固氮能力都有显著影响。
低pH值和适宜的培养温度能够促进固氮菌的生长和固氮能力。
适度的氮源浓度也可以提高固氮菌的固氮能力。
综上所述，生物固氮是一种重要的氮循环过程，对土壤肥力和植物生长起着重要作用。
我们通过筛选固氮菌株、测定酶活性和分析影响因素等实验，研究了生物固氮的机制和影响因素，为进一步理解和应用生物固氮提供了基础。
全品高考复习方案第十课人体什么活动的调节和免疫
第二课时
生物固氮
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
固氮生物种类共生
固氮
概念是指一些与绿色植物互利共生的固氮微生物
代表生物
（根瘤菌）
代谢类型异氧需氧型
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
共生关系表
现
豆科植物为根瘤菌提供有机物，根
瘤菌为豆科植物供氨
自生
固氮
概念是指土壤中能够独立进行固氮的微生物
代表生物（圆
褐固氮菌）
具有一定的固氮能力，并且能够分泌生长素，促进
植物的生长和果实的发育
2 生物固氮与氮循环生
物
固
氮
与
氮
循
环
过
程
3 生物固氮的应用
①将圆褐固氮菌制成菌剂，施到
土壤，可提高农作物产量；
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
一、选择题
1 生物固氮是指()A 固氮微生物将大气中的氮还原成氨的过程
B 豆科植物将大气中的氮转化成氨的过程
C 固氮微生物将大气中的氨氧化成氮的过程
D 豆科植物将大气中的氮氧化成氮的过程
2 根瘤菌属于()A 寄生固氮菌
B 自生固氮菌
C 腐生固氮菌
D 共生固氮菌
3 根瘤菌生长在根瘤内，其新陈代谢类型属于(
)
A 异养厌氧型
B 自养厌氧型
C 异养需氧型
D 自养需氧型A
D
C
4 圆褐固氮菌属于（)
A 寄生固氮菌
B 自生固氮菌
C 腐生固氮菌
D 共生固氮菌
5 圆褐固氮菌生活在()
A 空气中
B 水体里
C 土壤表层
D 土壤深层
6 硝化细菌在自然界的氮循环中具有重要作用，其重要性主要体现在(
)
A 将游离氮转化成硝态氮(NO -3)
B 把有机氮转化成氨(NH 3)
C 把硝态氮转化成游离氮(N 2)
D 把氨转化成硝态氮(NO -3)B C D
1 自然界中的固氮微生物大致可分为两大类，即共生固N微生物和自生固N 微生物，二者主要区别是能否独立固氮；共同点是将大气中氮还原成氨。
2 根瘤菌属于共生固氮微生物，它的固氮能力只有侵入到豆科植物根内才能得以表现，根瘤菌的种类不同，各自功能的发挥需要侵入与其相应的特定种类的豆科植物。
3 圆褐固氮菌属于自生固氮微生物，主要生存在土壤表层，其呼吸类型是需氧型，它具有较强的固N能力，还能分泌生长素，促进植株生长和果实的发育，用它制成的菌肥对所有作物都具有效力。
4 大气中的氮必须通过以生物固氮为主的固氮作用，才能被植物吸收利用；动物则必须通过直接或间接吃入植物才能获得氮素；而动物体内的部分蛋白质在分解中产生的含氮废物和动植物尸体中的含氮物质，必须经过微生物的分解作用，转化成氨，再经过硝化细菌的作用，最终转化成硝酸盐，才能被植物吸收利用；或在缺氧情况下，经另一细菌将其转化成亚硝酸盐，最终转化成氮气，返回大气中。
【例1】关于根瘤和根瘤菌的叙述中，不正确的一项是()
A 根瘤可以单独着生，也可以聚集在一起生在根上
B 一般豆科植物的主根和侧根上都可以着生根瘤
C 根瘤是由根瘤菌进入根细胞内部，刺激根组织膨大而成的
D 根瘤破溃后，根瘤菌全部死亡后进入土壤【答案】D
【解析】这是一道考查根瘤和根瘤菌关系的题目。
因我们知道，根瘤是豆科植物的根部在生长发育过程中，被土壤中一些相适应的根瘤菌侵入后，通过大量繁殖，并刺激根部细胞不断分裂，进而使该处组织逐渐膨大后形成的。
根瘤可以单独着生，也可以在任意根上聚集形成，但主根上的根瘤菌固氮能力强。
当植物衰老死亡后，根瘤也要破溃，其内的根瘤菌便进入土壤，进入土壤的根瘤菌不一定死亡。
【点评】此题易出现的思维障碍是搞不清根瘤和根瘤菌的关系。
排除障碍的方法是：
根瘤如同人患肿瘤，根瘤菌如同引起肿瘤发生的病毒。
不同的是根瘤对植物有益而无害，而肿瘤对人体有百害而无一益。
【例2】大气中的N 2，经过固氮后形成的化合物中，哪一组化合物被植物体吸收后直接可用于蛋白质的合成()
A NH 3和NO -3
B NH +4和NO -2
C NH +4和NH 3
D NO -3和NO -2
【答案】C 【解析】这是一道生化综合题，有一定的难度。
分析时首先应该知道的是，蛋白质或其他有机态氮化合物中的氮都是高度还原状态，而NO-3和NO-2中的氮却是高度氧化状态。
植物和微生物体，把氧化态的硝酸盐还原成还原态的氮化物后，才可用于蛋白质的合成。
【点评】此题的思维障碍主要是判断不清氧化态氮与还原态氮。
排除障碍的方法是：
蛋白质中的氮主要是指氨基酸中的—NH 2部分，它主要通过转氨基作用形成的。
所以无机态氮化合物中凡含有—NH 2的，就可直接用于蛋白质的合成，否则就不行。
全品高考复习方案延伸、拓展
【例3】像根瘤菌那样在常温常压下把游离态氮固定下来供作物吸收，这种方法
称之为生物模拟固氮。
近年来，国内外科学家正在探索这一课题，纷纷把目光集中在根瘤菌上，研究具有非凡固氮功能的固氮酶的组成和结构。
固氮酶由二氮酶和二氮还原酶两种蛋白质组成，含有一定数量的钼原子、铁原子和酸溶性的硫原子。
由于二氮还原酶在空气中暴露30秒活性就会丧失一半，故至今仍未搞清固氮酶的固氮机理。
但使非豆科植物的根部也结出根瘤的研究却取得令人欣喜的突破。
(1)氮的固定是指()
A 植物从土壤中吸收含氮养料
B 豆科植物根瘤菌将含氮化合物转变为植物蛋白质
C 将氨转变成硝酸及其他氮的化合物
D 将空气中的氮气转变为含氮的化合物
(2)二氮酶这种蛋白质的1%水溶液渗透压在24℃是112Pa，该蛋白质的含铁量是0 814%。
请根据渗透压值，算出二氮酶的分子量(答数不满1000就舍去)。
(3)为确定固氮的最终产物，做了如下实验：
a 把固氮菌培养在含15N2的空气中，细胞迅速固定N元素，短期内细胞的谷氨酸便出现大量的15N。
b 如果把细胞培养于含有15NH3的培养基中，固氮能力立刻停止，但吸入的气态氮迅速转入谷氨酸中。
①由此可推出固氮的最终产物为。
②工业上固氮的方法是(写出反应条件)。
若生物固氮也是按此反应进行，你认为何者效率高?简述理由?
(4)某生态系统中氮循环简图如下图所示：
①哪一类生物能将蛋白质转化为氨()
A 分解者
B 藻类
C 化能合成类生物
②该生态系统的豆科植物不施氮肥，仍能表现出良好的长势，其原因是。
③雷雨中常含有微量的硝酸而为农作物所利用，用化学方程式解释HNO3的形成过程。
④硝化细菌能够将NH3氧化为硝酸和亚硝酸，写出有关的化学反应方程式。
①哪一类生物能将蛋白质转化为氨()
A 分解者
B 藻类
C 化能合成类生物
②该生态系统的豆科植物不施氮肥，仍能表现出良好的长势，其原因是。
③雷雨中常含有微量的硝酸而为农作物所利用，用化学方程式解释HNO3的形成过程。
④硝化细菌能够将NH3氧化为硝酸和亚硝酸，写出有关的化学反应方程式。
(5)很久以前，澳大利亚有着大片大片荒芜的土地，近几十年来，他们重视对生物固氮的研究利用，培育和引进了优良的豆科牧草良种，选育了高效的、适应性强
的根瘤菌，结果形成了一望无际的优良牧场。
褐球固氮菌于有氧状态下，在无氮
培养中生长时，通过固定空气中的氮取得它所需要的氮，在标准大气压和303K时，多少体积的空气能够供应1dm3的细菌所需要的氮气?已知该细菌每立方厘米重为0 84mg，含氮量为7%，空气中N2的体积百分比为78%。
【解析】这是一道生物同化学学科交叉渗透的综合题。
主要考查知识的综合
及迁移能力，运用两学科的基础知识，即可顺利解答。
【答案】(1)D
(2)二氮酶相对分子质量为M，它的1%水溶液比重为1g·mL-1，取1L水溶液，溶液的物质的量浓度为10Mmol·L-1，代入渗透压公式：
112×1×10-3＝10M×8 314×(273+24)M＝220000
(3)①NH3
②N
2+3H2500℃高压催化剂2NH3；生物固氮效率高；因为生物固氮是由特殊的固氮酶催化而进行
的，而酶的催化特性中有一条为高效性。
(4)①A
②根瘤菌将游离态的氮转化为化合态的氮，从而满足自身营养的需要。
③N
2+O2放电2NO；2NO+O22NO2；3NO2+H2O2HNO3+NO
④2NH
3+3O2硝化细菌2HNO2+2H2O；2HNO2+O2硝化细菌2HNO3
(5)已知p＝1atm＝101325PaT＝303K样品比重＝0 84(mg·cm-3)样品的质量m＝0 84g。
则样品中N2的质量mN2＝0 84×0 07＝
0 0588(g)。
∴nN
2＝0 058828＝2 10×10-3(mol)
根据pV＝nRT则V＝Nrt p＝2 10×10-3×8 314×303101325＝0 052(L)设x为空气体积，有100∶78＝x∶0 052x＝0 0667(L)。
