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2019-2020年高三生物專題復習 生物固氮教案 一. 教學內(nèi)容： 生物固氮 二. 學習內(nèi)容： 本周復習生物固氮，本周內(nèi)容在高考有涉及，新課程中將固氮的基本原理降低層次，內(nèi)容不多，但作為高考全面?zhèn)淇妓枷耄€是希望能對此內(nèi)容能加深理解，同時本周再次將重點內(nèi)容光合作用做次復習，鞏固知識。 三. 學習重點： 1. 光合作用的能量轉(zhuǎn)換過程，有機物的生成，提高光合作用的效率 2. 生物固氮，固氮微生物，氮循環(huán) 四. 學習難點： 1. 生物固氮 五. 五. 復習過程： （一）固氮類型 固氮：將空氣中的氮分子轉(zhuǎn)化成氮化合物的過程 生物固氮：固氮微生物將空氣中的還原成氨的過程 每年生物固氮的總量占地球上固氮總量的90%左右，生物固氮在氮循環(huán)中起重要作用。 （二）固氮微生物的種類 1. 固氮微生物都是原核微生物，目前共發(fā)現(xiàn)100多種。主要有：根瘤菌、藍藻、放線菌 2. 類型： （1）共生固氮微生物 指與綠色植物互利共生時才能固氮的微生物 如：根瘤菌——與豆科植物互利共生 弗蘭克氏放線菌——與榿木屬、楊梅屬、沙棘屬等植物共生 藍藻——與紅萍等水生蕨類或羅漢松等裸子植物共生，地衣即是。 根瘤菌：在土壤中分布廣泛，其固定的氮素占自然界生物固氮的絕大部分 形狀：棒槌型、T型、Y型 代謝類型：需氧異養(yǎng)細菌，原核生物 特點： ① 只有在侵入到豆科植物的根內(nèi)才能固氮 ② 不同的根瘤菌各自只能侵入特定種類的豆科植物 ③ 根瘤菌與豆科植物互利共生 根瘤形成： ① 豆科植物幼苗長出后,相應的根瘤菌就侵入到根內(nèi) ② 根瘤菌在根內(nèi)不斷繁殖 ③ 刺激根內(nèi)薄壁細胞分裂，該處組織膨大形成根瘤 重要意義：豆科植物從根瘤中獲得的氮素占所需氮素的30%到80% （2）自生固氮微生物 指在土壤中能夠獨立進行固氮的微生物，如：圓褐固氮菌 圓褐固氮菌：異養(yǎng)需氧原核生物（細菌） 結構特點： ① 大多是桿菌或短桿菌 ② 通常是單生或?qū)ι睿@微鏡下觀察呈8字型） ③ 細菌外層有一層莢膜 功能特點： ① 異養(yǎng)需氧生活 ② 能獨立固氮，固氮能力較強（能在無氮培養(yǎng)基中生長） ③ 能分泌生長素（促進植株生長和果實發(fā)育） （三）生物固氮的意義： 1. 植物吸收土壤中的氨鹽和硝酸鹽，在體內(nèi)將無機氮轉(zhuǎn)化為有機氮 2. 動物直接或間接以植物為食，同化形成動物有機氮 3. 動植物有機氮被微生物分解成氨——氨化作用 4. 氨或氨鹽在硝化細菌的作用下最終氧化成硝酸鹽----硝化作用 5. 硝酸鹽被反硝化細菌等還原成亞硝酸鹽，進一步形成分子態(tài)氮返回大氣——反硝化作用 意義：沒有以生物固氮為主的固氮作用,大氣中的分子態(tài)氮就不能被植物吸收利用。 生物固氮在氮循環(huán)中有十分重要的意義。 五. 學習指導： 1. 通過比較，了解共生固氮微生物和自生固氮微生物的差別 2. 生物固氮 氮素在自然界中有多種存在形式。其中數(shù)量最多的是大氣中的氮氣，總量約3.91015t。除了少數(shù)原核生物以外，其他所有的生物都不能直接利用氮氣，必須通過以生物固氮為主的固氮作用才能被植物吸收利用，動物直接或間接以植物為食獲取氮。 構成氮循環(huán)的主要環(huán)節(jié)是：生物體內(nèi)有機氨的合成，氨化作用、硝化作用、反硝化作用和固氮作用。 植物吸收土壤中的銨鹽和硝酸鹽，進而將這些無機氮同化成植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)等有機氮。 動物直接或間接以植物為食物，將植物體內(nèi)的有機氮同化成動物體內(nèi)的有機氮。這一過程叫做生物體內(nèi)有機氮的合成。 動植物的遺體、排泄物的殘落物中的有機氮被微生物分解后形成氨，這一過程叫做氨化作用。 氨化作用和硝化作用產(chǎn)生的無機鹽，都能被植物吸收利用。在氧氣不足的條件下，土壤中的硝酸鹽被反硝化細菌等多種微生物還原成亞硝酸鹽，并且進一步還原成分子態(tài)氮，分子態(tài)氮則返回到大氣中，這一過程叫做反硝化作用。 大氣中的分子態(tài)氮被還原成氨，這一過程叫做固氮作用。沒有固氮作用，大氣中的分子態(tài)氮就不能被植物吸收利用。 　　地球上固氮作用的途徑有三種：生物固氮、工業(yè)固氮和大氣固氮。據(jù)科學家估算，每年生物固氮的總量占地球上固氮總量的90%左右，可見，生物固氮在地球的氮循環(huán)中具有十分重要的作用。 氮素是農(nóng)作物從土壤中吸收的一種大量元素，土壤每年因此要失去大量的氮素。大量施用氮素化肥能保證植物的生長需要，使糧食增產(chǎn)，但同時又造成土壤板結和環(huán)境污染。所以人們研究生物固氮，通過生物固氮這條途徑使土壤中的氮素得到補充，有利于環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展。 3. 固氮原理 生物固氮是在固氮酶的催化作用下進行，固氮酶是由兩種蛋白質(zhì)組成的：一種含有鐵，叫做鐵蛋白質(zhì)，另一種含有鐵和鉬，叫做鉬鐵蛋白。只有鐵蛋白和鉬鐵蛋白的同時存在，固氮酶才具有固氮的作用。生物固氮過程可以用下面的反應式概括表示： 　　N2＋6H＋＋nMg－ATP＋6e－2NH3＋nMg－ADP＋nPi 需要說明的是： 第一，ATP一定要與Mg結合，形成Mg－ATP復合物后才能起作用； 第二，固氮酶具有底物多樣性的特點，除能夠催化N2還原成NH3以外，還能催化乙炔還原成乙烯等； 第三，生物固氮過程中實際上還需要黃素氧還蛋白或鐵氧還蛋白的參與，這兩種物質(zhì)作為電子載體能夠起到傳遞電子的作用。 鐵蛋白與Mg－ATP結合以后，被黃素氧還蛋白或鐵氧還蛋白還原，并與鉬鐵蛋白暫時結合以傳遞電子。鐵蛋白每傳遞一個e－給鉬鐵蛋白，同時伴隨有兩個Mg－ATP的水解，在這一催化反應中，鐵蛋白反復氧化和還原，只有這樣，e－和H＋才能依次通過鐵蛋白和鉬鐵蛋白，最終傳遞給N2和乙炔，使它們分別還原成NH3和乙烯。 根據(jù)生物固氮原理，以下措施可以提高土壤的含氮量： （1）將圓褐固氮菌制成菌劑，施到土壤，可提高農(nóng)作物產(chǎn)量。 （2）對豆科植物進行根瘤菌拌種，也能提高豆科植物產(chǎn)量。 （3）用豆科植物做綠肥可以增加土壤含氮量，有利于農(nóng)作物的增產(chǎn)。 （4）通過轉(zhuǎn)基因技術，可將固氮基因轉(zhuǎn)到非豆科植物中。 【模擬試題】 1. 下列關于葉綠素合成和功能的敘述，錯誤的是（ ） A. 光是葉綠素合成的必要條件 B. 低溫抑制葉綠素的合成 C. 礦質(zhì)元素影響葉綠素的合成 D. 提取的葉綠素溶液，給予適宜的溫度、光照、CO2可進行光合作用 2. 下面有關葉綠體的敘述正確的是（ ） A. 葉綠體中的色素都分布在片層結構的膜上 B. 葉綠體中的色素都分布在外膜和內(nèi)膜上 C. 光合作用的酶只分布在葉綠體基質(zhì)中 D. 光合作用的酶只分布在外膜、內(nèi)膜和基粒上 3. 處于激發(fā)態(tài)的葉綠素a所具有的特點是（ ） A. 具有很高的能量，易失去電子 B. 具有很低的能量，易得到電子 C. 具有很高的能量，是強氧化劑 D. 具有很低的能量，是強還原劑 4. 光合作用過程中，葉綠體中完成活躍的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定化學能的結構是（ ） A. 基質(zhì) B. 內(nèi)膜 C. 外膜 D. 類囊體薄膜 5. 光合作用過程中，電能轉(zhuǎn)換成活躍化學能的反應式之一為： 該反應式電子的根本來源是（ ） A. 葉綠素a B. 特殊狀態(tài)的葉綠素a C. 吸收和傳遞光能的色素分子 D. 參與光反應的水分子 6. 在暗反應過程中，NADPH的作用是（ ） A. 為C3化合物還原提供能量 B. 還原C3化合物 C. 與ATP的作用完全相同 D. A和B 7. 在光合作用過程中，碳同化伴隨的能量變化是（ ） A. 將ATP和NADPH中活躍的化學能，轉(zhuǎn)換成貯存在有機物中穩(wěn)定的化學能 B. 光能轉(zhuǎn)換為電能 C. 電能轉(zhuǎn)換為活躍的化學能 D. 光能轉(zhuǎn)換為活躍的化學能 8. 光合作用過程中，不在葉綠體基粒囊狀結構的薄膜上進行的是（ ） A. NADP+變?yōu)镹ADPH B. 氧氣的生成 C. ADP轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP D. CO2的固定和還原 9. 下列關于C3植物和C4植物進行光合作用時，淀粉粒出現(xiàn)部位的敘述，正確的是（ ） A. C4植物葉肉細胞和維管束鞘細胞中都有淀粉粒 B. C4植物只有在維管束鞘細胞出現(xiàn) C. C3植物只有發(fā)生在維管束鞘細胞。 D. C3植物葉肉細胞和維管束鞘細胞中都有 10. 在光照條件下，某些色素能吸收并傳遞光能，將光能傳遞給少數(shù)葉綠素a，這時葉綠素a分子所處的狀態(tài)為（ ） A. 被抑制、得到電子 B. 被激發(fā)、得到電子 C. 被抑制、失去電子 D. 被激發(fā)、失去電子 11. 光合作用制造的有機物中所含有的能量與光合作用吸收光能的比值．有一種藍色染色劑DCPIP（二氯酚靛酚），被還原后成為白色。下面條件下能使其產(chǎn)生最大程度顏色變化的是（ ） A. 分離的葉綠體，置于黑暗中 B. 分離的葉綠體，置于光下 C. 葉綠體色素提取液，置于黑暗中 D. 葉綠體基質(zhì)提取液，置于光下 12. 從生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)生產(chǎn)的角度來分析，碳同化的意義為（ ） A. 將ATP和NADPH中活躍的化學能，轉(zhuǎn)化為貯存在有機物中穩(wěn)定的化學能 B. 光能轉(zhuǎn)化為活躍的化學能 C. 植物體內(nèi)葉綠素的合成，是通過碳同化過程實現(xiàn)的 D. 占植物干重90%以上的有機物，基本上是通過碳同化合成的 13. C4植物葉肉細胞內(nèi)CO2的固定方式是（ ） A. CO2＋C5化合物→C3化合物 B. CO2＋C3化合物→C4化合物 C. CO2＋C4化合物→C5化合物 D. CO2＋C4化合物→C3化合物 14. 豆科植物與根瘤菌的互利共生關系主要體現(xiàn)在（ ） A. 豆科植物從根瘤菌獲得NH3，根瘤菌從豆科植物獲得糖類 B. 豆科植物從根瘤菌獲得含氮有機物，根瘤菌從豆科植物獲得NH3 C. 豆科植物從根瘤菌獲得N2，根瘤菌從豆科植物獲得有機物 D. 豆科植物從根瘤菌獲得NO，根瘤菌從豆科植物獲得NH3 15. 豆科植物形成根瘤的原因是（ ） A. 根瘤菌入侵根的結果 B. 根瘤菌固定N2的結果 C. 根的薄壁細胞分裂的結果 D. 根內(nèi)形成NH3的結果 16. 以下關于根瘤菌的說法中正確的是（ ） A. 只要與豆科植物接觸的根瘤菌都能固氮 B. 根瘤菌是一種自養(yǎng)型生物 C. 只有與豆科植物共生才能固氮 D. 根瘤菌可以在所有豆科植物上形成根瘤 17. 有關固氮的敘述錯誤的是（ ） A. 大氣中的氮必須經(jīng)過生物固氮才能被利用 B. 固氮微生物主要是一些細菌、放線菌、藍藻等原核生物 C. 根瘤菌在豆科植物的根外不能固氮 D. 圓褐固氮菌可獨立固氮 18. 圓褐固氮菌除了具有固氮能力以外還能（ ） A. 促進植物生根 B. 促進植物開花 C. 促進植物種子形成 D. 促進植物的生長和果實發(fā)育 19. 關于氮循環(huán)的敘述中，不正確的是（ ） A. N2經(jīng)生物固氮后才能被植物吸收 B. 氮元素在生物群落中以有機物形式傳遞 C. 在缺氧時，土壤中的一些細菌可將硝酸鹽最終轉(zhuǎn)化為N2 D. 消化細菌能把NH3氧化為植物生命活動所需的部分能量 20. 自生和共生微生物可以將（ ） A. 大氣中的N2轉(zhuǎn)化為NH3 B. 大氣中的N2轉(zhuǎn)化為NO3— C. 土壤中的NH3轉(zhuǎn)化為NO3— D. 土壤中的NO3—轉(zhuǎn)化為N2 21. 下列關于自然界氮循環(huán)的反應式與轉(zhuǎn)化作用名稱不相符合的是（ ） A. N2NH3 B. NH3 C. D. NH4+生物體有機氮 22. 有一種藍色染色劑，被還原后可成為白色，下面條件下能使試管中的這種染色劑由藍色轉(zhuǎn)為白色的是（ ） A. 加入分離的葉綠體基粒，并將試管作遮光處理 B. 加入分離的葉綠體基粒，并將試管置于光下照射 C. 加入葉綠體基質(zhì)提取液，并將試管作遮光處理 D. 加入葉綠體基質(zhì)提取液，并將試管置于光下照射 23. 下圖示在兩種實驗條件下，測定的不同光照強度對光合作用速率的影響。a為0.1% CO2、200C；b為0.03%CO2、200C。以上實驗可知，對x和y點起限制作用的因素分別是（ ） A. 光強度和CO2濃度 B. CO2濃度和光強度 C. 光強度和溫度 D. 溫度和CO2濃度 24. 在一密閉透明薄膜大棚內(nèi)，一天中的光照強度與棚內(nèi)植物制造有機物量分別如下圖中曲線a和曲線b所示。（圖中縱軸V示光照強度或制造有機物量；橫軸T示時間）在采取某項措施后，棚內(nèi)植物制造有機物量則如曲線c所示。采取的措施是（ ） A. 低溫度 B. 加氧氣濃度 C. 高濕度 D. 加二氧化碳濃度 25. 下列關于光合作用的敘述中，不正確的是（ ） A. 在光反應中產(chǎn)生的NADPH不僅為暗反應提供了還原劑，還提供了能量 B. 葉綠素a不僅能吸收和傳遞能量，還能轉(zhuǎn)換能量 C. C4植物維管束鞘細胞中的葉綠體沒有基粒，不能合成淀粉粒 D. 光照是光合作用的條件之一，但光照達到一定強度時，植物光合速率就不再提高 26. 圓褐固氮菌和根瘤菌的共同特點是（ ） ① 都是異養(yǎng)生物 ② 都是自養(yǎng)生物 ③ 都是需氧生物 ④ 都是厭氧生物 ⑤ 都是原核生物 ⑥ 都是真核生物 A. ①③⑤ B. ②③⑥ C. ①④⑥ D. ②④⑤ 27. 豆科植物與根瘤菌的互利共生關系主要體現(xiàn)在（ ） A. 豆科植物從根瘤菌獲得NH3，根瘤菌從豆科植物獲得糖類 B. 豆科植物從根瘤菌獲得含氮有機物，根瘤菌從豆科植物獲得NH3 C. 豆科植物從根瘤菌獲得N2，根瘤菌從豆科植物獲得有機物 D. 豆科植物從根瘤菌獲得NO，根瘤菌從豆科植物獲得氨 28. 光合作用受光照強度、CO2濃度、溫度等影響，圖中4條曲線（a、b、c、d）為不同光照強度和不同CO2濃度下，馬鈴薯凈光合速率隨溫度變化而變化的曲線。A光照非常弱，CO2很少（遠小于0.03%）；b適當遮蔭（相當于全光照的1/25），CO2濃度為0.03%；c全光照（晴天不遮蔭），CO2濃度為0.03%；d全光照，CO2濃度為1.22%.請據(jù)圖回答： （1）隨著光照強度和CO2濃度的提高，植物光合作用（以凈光合速率為指標）最適溫度的變化趨勢是 。 （2）當曲線b凈光合速率為零時，真光合速率是否為零？為什么？ （3）在大田作物管理中，采取下列哪些措施可以提高凈光合速率？（　?。? A. 通風 B. 增施有機肥 C. 延長生育期 D. 施碳酸氫銨 39. 下圖是自然界中氮循環(huán)示意圖，請據(jù)圖回答： （1）大氣中的氮主要通過（ ） ，其次也可以通過（ ） 和（ ） 等途徑進入生物群落。 （2）生物固氮的微生物有 和 ________兩類，如果圖中表示的是豆科植物，該微生物可能是________。 （3）圖中B物質(zhì)代表 ，④ 微生物是指 。 （4）在另一些細菌作用下，NO-3轉(zhuǎn)化成大氣中的N2的條件是 。這對植物不利，為此生產(chǎn)上常采用的措施是 。 【試題答案】 1. D 2. A 3. A 4. A 5. D 6. D 7. A 8. D 9. B 10. D 11. B 12. D 13. B 14. A 15. C 16. C 17. A 18. D 19. D 20. A 21. C 22. B 23. A 24. D 25. C 26. A 27. A 28. 逐漸提高不為零。因為此時的呼吸速率不為零。ABD 29. （1）① 生物固氮 ② 閃電固氮（或大氣固氮） ③ 工業(yè)固氮 （2）共生固氮微生物 自生固氮微生物 共生固氮微生物 （3）氨 硝化細菌 （4）氧氣不足 及時松土，防止土壤板結