高三生物教案：固氮微生物知识网络

联合固氮l．定义氮素是构成生命物质最重要的元素之一。

自然界只有某些微生物能直接将大气中的氮通过固氮酶还原成NH4+，这类微生物包括细菌、蓝绿藻、放线菌等。

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。

联合共生固氮的概念是1976年由巴西Dobereiner实验室提出的。

20年来联合固氮的研究受到世界各国科学家的重视。

2．联合固氮菌的种类联合固氮菌中大多数是与禾本科牧草的根相联合，虽然有一些亦从豆科植物的根瘤和根表或从各种其他植物包括单子叶和双子叶植物的根表分离到。

通常有一种以上的固氮菌与同一植物联合，而且随着地域的不同固氮菌的分布和频率有相当大的差别，至今已发现的联合固氮菌中最普遍的种属如下：螺菌科（Spirillaceae）固氮螺菌属（Azospirillum）、草螺菌属（Herbaspirillum），肠杆菌科（Enterobacteriaceae）肠杆菌属（Enterobacter）、克雷伯氏菌属（Klebsiella），固氮菌科（Azotobac－teraceae）固氮菌属（Azotobacter）、拜叶林克氏菌属（Beijer-inekia），芽孢杆菌科（Bacillaceae）芽孢杆菌属（Bacillus），假单孢菌科（Pseudomonadaceae）假单孢菌属（Pseudomouas）。

其他还有一些联合固氮菌属于醋杆菌科和盐杆菌科，在这众多的联合固氮菌中固氮螺菌属是被研究得最多的一类。

常用的菌种是巴西固氮螺菌Azospirillum brasilense和产脂固氮螺菌Azospirllum lipoferum。

3．联合固氮体系的形成由于联合共生固氮体系中，固氮菌与植物根系之间只是一种松散的联合，并没形成类似根瘤的结构，所以研究其固氮体系的形成遇到很大困难。

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【考点透视】一、考纲指要1．了解固氮微生物的种类。

2．了解生物固氮的意义。

3．理解氮循环的途径。

4．生物固氮在农业生产中的应用。

二、命题落点1．考查生物固氮的概念。

2．考查自生固氮菌和共生固氮菌的区别。

3．以氮循环为素材考查氮循环的全过程或几种重要微生物的代谢特点、作用及其在生态系统中的地位。

4．与学科内其他章节综合考查。

5．与化学科进行小综合考查。

【典例精析】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：本题考查选修教材中生物固氮的概念。

教材对生物固氮的概念有清楚的陈述：“生物固氮是指固氮微生物将大气中的氮还原成氨的过程”，不论是自生固氮微生物还是共生固氮微生物，只要是固氮微生物，就应该符合这个概念。

答案：A。

例2．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解析：根瘤菌为共生固氮微生物，只有侵入豆科植物的根内才能固氮，自生固氮微生物是能够独立进行固氮的微生物。

不同的根瘤菌，各自只能侵入特定种类的豆科植物，具有专一性。

答案：B。

例3．右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（）A．A类细菌是自养需氧型，B类细菌是异养厌氧型B．C类微生物只能是异养厌氧型的，否则只能得到氮氧化物C．进行C过程的微生物，有的是自生的，有的是共生的，分别作为生态系统中的生产者或分解者、消费者D．A和C的活动可增加土壤肥力，而B的活动导致土壤氮素丧失解析：本题主要考查参与氮循环过程中的几种重要微生物的代谢特点、作用及其在生态系统中的地位。

A 为硝化细菌（自养需氧型），B 为反硝化细菌（异养厌氧型），C 为固氮微生物，包括自生固氮菌（异养需氧型）、共生固氮菌（异养需氧型）和固氮蓝藻（光能自养需氧型）等。

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
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
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（ ）
9.农田土壤的表层，自生固氮菌的含量比较多。将用表土制成的稀泥浆，接种到特制的培养基上培养，可将自生固氮菌与其他细菌分开。对培养基的要求是（）
①加抗生素②不加抗生素③加氮素④不加氮素⑤加葡萄糖⑥不加葡萄糖⑦37℃恒温箱培养⑧28℃~37℃温度下培养
A.①③⑤⑦B.②④⑥⑧C.②④⑤⑧D.①④⑥⑦
10.从土壤中分离自生固氮菌制成临时涂片的步骤是（）
20、下图是自然界中氮循环示意图，依由回答