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第二章光合作用与生物固氮第二节生物固氮•氮在植物体中的含量与作用1)、氮在植物体中含量很小2)、氮是构成蛋白质的主要成分，占其含量的16～18％，而细胞质、细胞核和酶都含有蛋白质，所以氮也是细胞质、细胞核和酶的组成成分。3)、核酸、辅酶、磷脂、叶绿素等化合物中都含有氮。所以氮为基本生命元素，必须不断补充氮素第二节生物固氮•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。•吸收态氮的形成：工业固氮；自然合成；生物固氮(主要方式)第二节生物固氮•什么叫做生物固氮？固氮微生物将大气中的N2还原为NH3的过程。共生固氮微生物自生固氮微生物根瘤菌→豆科植物放线菌→非豆科植物蓝藻→水生蕨类等圆褐固氮菌（好氧）梭菌（厌氧）鱼腥藻等为代表的固氮蓝藻•固氮微生物有哪些种类？指与一些绿色植物互利共生的固氮微生物。一共生固氮微生物•概念：根瘤菌•举例：根瘤菌固定的氮素占自然界生物固氮总量的绝大部分原核生物—无核仁、核膜、染色体等结构，有DNA和核糖体•根瘤菌结构特点：异养需氧型的细菌(有氧呼吸的场所在细胞膜)•根瘤菌的新陈代谢类型：1）根瘤菌只有侵入豆科植物根内才能固氮。2）不同的根瘤菌各自只能侵入特定种类的豆科植物。（特异性）•根瘤菌的固氮特点：一共生固氮微生物互利共生关系•根瘤菌与豆科植物的关系是什么？提供可直接利用的氮素提供有机养料和生活环境•二者的互利共生关系具体表现在？根瘤菌→豆科植物：豆科植物→根瘤菌：一共生固氮微生物•根瘤菌在豆科植物中的分布大豆的根瘤豌豆的根瘤一共生固氮微生物二自生固氮微生物指在土壤中能够独立进行固氮的微生物。多数是自生固氮菌（细菌）•概念：杆菌、短杆菌，单生或对生。“8”字形排列，外面有荚膜。•自生固氮菌特点及常见类型：常见类型：圆褐固氮菌（应用最多）二自生固氮微生物1）较强的固氮能力2）能分泌生长素•圆褐固氮菌的功能：制成菌剂，施用到土壤中，可以提高农作物的产量。•圆褐固氮菌的应用：（二）生物固氮过程•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。铁蛋白铁钼蛋白e+H+ATPADP+PiN2固氮酶C2H2NH3C2H4（二）生物固氮过程•固氮过程：N2、e、H+、ATP和酶（二）生物固氮过程•生物固氮需要哪些条件？•生物固氮的反应式：N2+e+H++ATPNH3+ADP+Pi固氮酶N2+6e+6H++C2H2+16ATP2NH3+C2H4+16ADP+16Pi固氮酶农田的表层土壤中，自生固氮菌的含量比较多。将用表土制成的稀泥浆，接种到无氮培养基上进行培养。在这种情况下，只有自生固氮菌才能生长繁殖。用这种方法，可以将自生固氮菌与其他细菌分离开来。练习1）根据固氮微生物与非固氮微生物的特点，思考如何将自生固氮微生物与土壤中的其他细菌等微生物分离？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（）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D练习3）在生物固氮过程中，最终电子受体是（）A、N2和乙炔B、NH3C、乙烯D、NADP＋A（三）氮循环工业固氮高能固氮生物固氮有机氮合成氨化作用硝化作用反硝化作用O2不足硝化细菌反硝化细菌亚硝酸盐（三）氮循环以有机氮形式通过生物的同化作用来传递。•生物群落中的氮素是以什么形式传递的呢？1）固氮作用2）有机氮合成作用3）氨化作用4）硝化作用5）反硝化作用•氮循环中有哪几个主要的过程？•生物群落与无机环境之间以什么形式循环的？有何特点？N2、NO3-、NH3反复循环（四）生物固氮的意义1）生物固氮2）工业固氮（生产氮素化肥）3）高能固氮（闪电）•大气中的氮气可通过几条途径被“固定”？（占90%）•可见，生物固氮在氮循环中具有十分重要的作用。（五）生物固氮在农业生产中的应用1）含氮肥料的施用2）生物固氮•土壤可通过哪两条途径获得氮素？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•提高豆科作物产量的有效措施是什么？8×107t4×108t（五）生物固氮在农业生产中的应用制作绿肥---直接耕埋或堆沤饲养家畜，再将家畜的粪便还田•豆科植物在农业生产上有何应用？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。（六）生物固氮研究前景•固氮基因工程：练习1）能够侵入植物体内发挥固氮作用的微生物是（）A、酵母菌B、真菌C、细菌D、霉菌C练习2）根瘤菌在根内不断繁殖，并且刺激根内的一些细胞分裂，进而使该处的组织逐渐膨大，形成根瘤，其刺激的细胞是（）A、厚壁细胞B、薄壁细胞C、表皮细胞D、根冠细胞B练习3）关于根瘤菌的叙述中，不正确的一项是（）A、根瘤菌可以单独着生，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D练习4）关于固氮生物的正确说法是（）A、固氮生物都是异养的B、固氮生物都是共生的C、固氮生物都是细菌或放线菌D、根瘤菌固定的氮素占生物固氮的绝大部分D练习5）关于生物固氮的正确叙述是（）A、生物遗体中的含氮化合物首先被转化成硝酸盐B、硝化细菌可以使氮元素回归大气C、圆褐固氮菌固定的氮可直接被植物吸收利用D、硝化细菌可以把植物不能吸收的氨转化为能吸收的硝酸盐D