2019-2020年高三生物二輪復(fù)習(xí) 生物固氮教案 人教版.doc
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2019-2020年高三生物二輪復(fù)習(xí) 生物固氮教案 人教版 【本章知識(shí)框架】 【疑難精講】 1.生物體內(nèi)有機(jī)氮的合成、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(jìn)而將這些無(wú)機(jī)氮同化成植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)等有機(jī)氮。動(dòng)物直接或間接以植物為食物,將植物體內(nèi)的有機(jī)氮同化成動(dòng)物體內(nèi)的有機(jī)氮。這一過(guò)程叫做生物體內(nèi)有機(jī)氮的合成。動(dòng)植物的遺體、排出物和殘落物中的有機(jī)氮被微生物分解后形成氨,這一過(guò)程叫做氨化作用。在有氧的條件下,土壤中的氨或銨鹽在硝化細(xì)菌的作用下最終氧化成硝酸鹽;這一過(guò)程叫做硝化作用。氨化作用和硝化作用產(chǎn)生的無(wú)機(jī)氮,都能被植物吸收作用。在氧氣不足的條件下,土壤中硝酸鹽被反硝化細(xì)菌等多種微生物還原成亞硝酸鹽,并且進(jìn)一步還原成分子態(tài)氮,分子態(tài)氮?jiǎng)t返回到大氣中,這一過(guò)程叫做反硝化作用。 大氣中的分子態(tài)氮還原成氨,這一過(guò)程叫做固氮作用。沒(méi)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(用高溫、高壓和化學(xué)催化的方法,將氮轉(zhuǎn)化成氨)和高能固氮(如閃電等高空瞬間放電所產(chǎn)生的高能,可以使空氣中的氮與水中的氫結(jié)合,形成氨和硝酸,氨和硝酸則由雨水帶到地面)。據(jù)科學(xué)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(jiàn),生物固氮在地球的氮循環(huán)中具有十分重要的作用。 2.固氮生物的類型 固氮生物都屬于個(gè)體微小的原核生物,所以,固氮生物又叫固氮微生物。根據(jù)固氮微生物的固氮特點(diǎn)以及與植物的關(guān)系,可以將它們分為自生固氮微生物、共生固氮生物和聯(lián)合固氮微生物三類。 自生固氮微生物在土壤或培養(yǎng)基中生活時(shí),可以自行固定空氣中的分子態(tài)氮,對(duì)植物沒(méi)有依存關(guān)系。常見(jiàn)的自生固氮微生物包括以圓褐固氮菌為代表的好氧性自生固氮菌、以梭菌為代表的厭氧性自生固氮菌,以及以魚腥藻、念珠藻和顫藻為代表的具有異形胞的固氮藍(lán)藻(異形胞內(nèi)含有固氮酶,可以進(jìn)行生物固氮)。 共生固氮微生物只有和植物互利共生時(shí),才能固定空氣中的分子態(tài)氮。共生固氮微生物可以分為兩類:一類是與豆科植物互利共生的根瘤菌,以及與榿木屬、楊梅屬和沙棘屬等非豆科植物共生的弗蘭克氏放線菌;另一類是與紅萍(又叫做滿江紅)等水生蕨類植物或羅漢松等裸子植物共生的藍(lán)藻。由藍(lán)藻和某些真菌形成的地衣也屬于這一類。 有些固氮微生物如固氮螺菌、雀稗固氮菌等,能夠生活在玉米、雀稗、水稻和甘蔗等植物根內(nèi)的皮層細(xì)胞之間。這些固氮微生物和共生的植物之間具有一定的專一性,但是不形成根瘤那樣的特殊結(jié)構(gòu)。這些微生物還能夠自行固氮,它們的固氮特點(diǎn)介于自生固氮和共生固氮之間,這種固氮形式叫做聯(lián)合固氮。 【學(xué)法指導(dǎo)】 本部分復(fù)習(xí)2~3課時(shí),第1課時(shí)復(fù)習(xí)生物固氮的有關(guān)知識(shí),第2~3課時(shí),選取部分練習(xí)題將本章內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)鞏固。 1.“生物固氮”一節(jié)先介紹固氮微生物的種類、代表微生物的形態(tài)生理特征及其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用;又講述了生物固氮的原理和意義;還介紹了生物固氮在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用,表現(xiàn)在三個(gè)方面:土壤中氮素的消耗和補(bǔ)充途徑,目前廣泛應(yīng)用的對(duì)豆科植物播種前進(jìn)行的根瘤苗拌種,以及農(nóng)田中種植綠肥的科學(xué)道理;并設(shè)計(jì)了一項(xiàng)課外生物科技活動(dòng),讓我們通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)加強(qiáng)對(duì)根瘤菌拌種促進(jìn)豆科作物產(chǎn)量的認(rèn)識(shí)?!白陨痰姆蛛x”這一實(shí)驗(yàn)介紹了從土壤表層中分離自生固氮菌的原理、目的要求、材料用具和方法步驟。 2.本節(jié)學(xué)習(xí)重點(diǎn):固氮微生物的種類;生物固氮的意義。學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容,應(yīng)注意從以下方面來(lái)掌握重點(diǎn)、突破難點(diǎn),以實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo),通過(guò)學(xué)習(xí)固氮微生物的種類,生物固氮的簡(jiǎn)要過(guò)程,生物固氮的意義和生物固氮在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用等知識(shí),進(jìn)一步了解生物固氮的基礎(chǔ)知識(shí),了解這些知識(shí)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用,提高自己探索生物科學(xué)奧秘的興趣。注意相關(guān)知識(shí)的比較: 共生固氮菌與自生氮菌;生物固氮、高能固氮與工業(yè)固氮;碳循環(huán)與氮循環(huán)。通過(guò)比較,培養(yǎng)自己的求同思想能力和求異思維能力。 3.初中教科書第二部分第一章“細(xì)菌”和高中必修教科書第八章第一節(jié)“生物與環(huán)境的相互關(guān)系”,分別講述了根瘤菌能夠促進(jìn)豆科植物生長(zhǎng)以及兩者具有互利共生的關(guān)系,在學(xué)習(xí)“生物固氮”前也應(yīng)認(rèn)真復(fù)習(xí)。 4.通過(guò)實(shí)驗(yàn)初步學(xué)會(huì)從土壤表層中分離自生固氮菌,學(xué)會(huì)簡(jiǎn)易涂片的制作方法,了解并能識(shí)別自生固氮菌的形態(tài)特征;體驗(yàn)一些研究微生物的過(guò)程和方法;實(shí)驗(yàn)中要善于自主地提出一些思維含量高的問(wèn)題,如本實(shí)驗(yàn)整個(gè)操作過(guò)程每個(gè)細(xì)節(jié)都要防止雜菌污染,你認(rèn)為每個(gè)細(xì)節(jié)中為防止雜菌污染采用的措施是什么?假如黏液中有三種自生固氮菌,你能否想出一種方法,將這三種細(xì)菌分離開(kāi)來(lái),通過(guò)在教師引導(dǎo)下討論和實(shí)踐廣開(kāi)思路,獲得真知;還要善于對(duì)實(shí)驗(yàn)中的某一步驟進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì),如能否用土壤浸出液代替稀泥漿接種?培養(yǎng)自己實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和團(tuán)結(jié)協(xié)作精神,培養(yǎng)自己的觀察能力、實(shí)驗(yàn)操作和設(shè)計(jì)能力、科學(xué)探究能力和創(chuàng)新能力。 【典型例題精講】 [例1](xx年山西高考題)豆科植物與根瘤菌的互利共生關(guān)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(jī)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(jī)物 D.豆科植物從根瘤菌獲得NO,根瘤菌從豆科植物獲得NH3 【解析】 根瘤菌與豆科植物是一種彼此有利、相互依賴的關(guān)系,主要體現(xiàn)在:豆科植物通過(guò)光合作用制造的糖類等有機(jī)物,一部分供給根瘤菌;根瘤菌通過(guò)生物固氮制造的氨供給豆科植物。 【答案】 A [例2]關(guān)于根瘤及根瘤菌的敘述中,不正確的一項(xiàng)是 A.根瘤可以單獨(dú)著生,也可以聚集在一起生在根上 B.一般豆科植物的主根和側(cè)根上都可以著生根瘤 C.根瘤是由根瘤菌進(jìn)入根細(xì)胞內(nèi)部,刺激根組織膨大而成的 D.根瘤破潰后,根瘤菌全部死亡后進(jìn)入土壤 【解析】 本題考查根瘤和根瘤菌的關(guān)系。因我們知道,根瘤是豆科植物的根部在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中,被土壤中一些相適應(yīng)的根瘤菌侵入后,通過(guò)大量繁殖,并刺激根部細(xì)胞不斷分裂,進(jìn)而使該處組織逐漸膨大后形成的。根瘤可以單獨(dú)著生,也可以在任意根上聚集形成,但主根上的根瘤菌固氮能力強(qiáng)。當(dāng)植物衰老死亡后,根瘤也要破潰,其內(nèi)的根瘤菌便進(jìn)入土壤,進(jìn)入土壤的根瘤菌不一定死亡。 【答案】 D [例3]關(guān)于固氮生物的正確說(shuō)法是 A.固氮生物都是異養(yǎng)的 B.固氮生物都是共生的 C.固氮生物都是細(xì)菌或放線菌 D.根瘤菌固定的氮素占生物固氮的絕大部分 【解析】 本題考查固氮生物的有關(guān)知識(shí)。固氮生物有的異養(yǎng)如根瘤菌,有的自養(yǎng)如藍(lán)藻,有的與其他植物共生如根瘤菌與豆科植物,有的自生如圓褐固氮菌。固氮生物除細(xì)菌和放射菌外,還有藍(lán)藻,其中根瘤菌固定的氮素占自然界生物固氮總量的絕大部分。 【答案】 D [例4]關(guān)于生物固氮的正確敘述是 A.生物遺體中的含氮化合物首先被轉(zhuǎn)化成硝酸鹽 B.硝化細(xì)菌可以使氮元素回歸大氣 C.圓褐固氮菌固定的氮可直接被植物吸收利用 D.硝化細(xì)菌可以把植物不能吸收的氨轉(zhuǎn)變?yōu)槟芪盏南跛猁} 【解析】 本題考查生物固氮的有關(guān)知識(shí)。生物遺體中的含氮化合物先被微生物分解形成氨,在有氧條件下,土壤中的氨和銨鹽在硝化細(xì)菌作用下最終氧化成硝酸鹽,在氧氣不足條件下,土壤中的硝酸鹽被反硝化細(xì)菌(而不是硝化細(xì)菌)等多種微生物還原成亞硝酸鹽,并進(jìn)一步還原成分子態(tài)氮返回大氣中。圓褐固氮菌是土壤中的自生固氮菌,其固氮產(chǎn)生的NH3要經(jīng)過(guò)硝化細(xì)菌的作用轉(zhuǎn)化成NO后才能被植物體利用。 【答案】 D 【達(dá)標(biāo)訓(xùn)練】 一、選擇題 1.下列哪項(xiàng)不屬于固氮生物 A.根瘤菌 B.圓褐固氮菌 C.某些藍(lán)藻 D.豆科植物 【解析】 豆科植物本身不能固氮,只有根瘤菌侵入豆科植物的根內(nèi)才能固氮。根瘤菌為豆科植物提供氮肥,豆科植物為根瘤菌提供營(yíng)養(yǎng)。 【答案】 D 2.下面對(duì)氮循環(huán)的說(shuō)法中正確的是 A.生物的固氮過(guò)程就是N2吸收到植物體內(nèi)被利用了 B.氮素一旦進(jìn)入生物體內(nèi)就不會(huì)形成N2 C.生物體內(nèi)的氮主要來(lái)源于閃電固氮 D.動(dòng)物產(chǎn)生的尿素轉(zhuǎn)化成的銨鹽可被植物吸收利用 【解析】 生物固氮是指固氮微生物將大氣中的氮還原成氨的過(guò)程;生物體內(nèi)的氮主要以生物固氮為主。 【答案】 D 3.在生物固氮過(guò)程中,最終電子受體是 A.N2和乙炔 B.NH3 C.乙烯 D.NADP+ 【解析】 在固氮酶將N2還原成NH3的過(guò)程中,需要e和H+,還需要ATP提供能量。簡(jiǎn)單地說(shuō),在ATP提供能量的情況下,e和H+通過(guò)固氮酶?jìng)鬟f給N2和乙炔,使它們分別還原成NH3和乙烯。 【答案】 A 4.根瘤菌的新陳代謝類型屬于 A.自養(yǎng)需氧型 B.自養(yǎng)厭氧型 C.異養(yǎng)需氧型 D.異養(yǎng)厭氧型 【答案】 C 5.圓褐固氮菌除了具有固氮能力外還能 A.促進(jìn)植物生根 B.促進(jìn)植物開(kāi)花 C.促進(jìn)植物形成種子 D.促進(jìn)植物的生長(zhǎng)和果實(shí)發(fā)育 【解析】 圓褐固氮菌具有較強(qiáng)的固氮能力,并且能夠分泌生長(zhǎng)素,促進(jìn)植株的生長(zhǎng)和果實(shí)的發(fā)育。 【答案】 D 6.下列各項(xiàng)中與根瘤菌固氮過(guò)程無(wú)關(guān)的是 A.e和H+ B.ATP C.NO D.固氮酶 【答案】 C 7.下列關(guān)于根瘤菌的論述,錯(cuò)誤的是 A.能侵入任何一種豆科植物 B.能與豆科植物共生 C.屬異養(yǎng)型生物 D.屬原核生物 【解析】 不同的根瘤菌,各自只能侵入特定種類的豆科植物:有的根瘤菌只能侵入一種豆科植物,例如大豆根瘤菌只能侵入大豆的根;有的根瘤菌能夠侵入多種豆科植物,例如,蠶豆根瘤菌可以侵入蠶豆,菜豆和豇豆的根。 【答案】 A 8.根瘤菌在生態(tài)系統(tǒng)中的地位是 A.生產(chǎn)者 B.消費(fèi)者 C.分解者 D.寄生者 【答案】 B 9.圓褐固氮菌的新陳代謝類型屬于 A.自養(yǎng)需氧型 B.異養(yǎng)需氧型 C.自養(yǎng)厭氧型 D.異養(yǎng)厭氧型 【答案】 B 10.能夠侵入植物體內(nèi)發(fā)揮固氮作用的微生物是 A.酵母菌 B.真菌 C.細(xì)菌 D.霉菌 【解析】 固氮微生物主要指具有固氮功能的細(xì)菌,此外,還包括一些具有固氮功能的放線菌和藍(lán)藻。 【答案】 C 11.圓褐固氮菌固氮后形成的產(chǎn)物是 A.可以直接被植物吸收利用 B.經(jīng)過(guò)分解者作用后才能被植物吸收 C.經(jīng)過(guò)動(dòng)物代謝后才能被植物吸收利用 D.經(jīng)某種生產(chǎn)者的作用后才能被植物吸收利用 【解析】 圓褐固氮菌固氮后形成的產(chǎn)物NH3,經(jīng)過(guò)土壤中的硝化細(xì)菌(生產(chǎn)者)的作用,最終轉(zhuǎn)化成硝酸鹽,硝酸鹽可以被植物吸收利用。 【答案】 D 12.氮進(jìn)入高等植物體內(nèi)的形式是 A.N2 B.硝酸鹽和銨鹽 C.NO D.NO2 【答案】 B 13.以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是 A.土壤中的氨經(jīng)過(guò)硝化細(xì)菌的作用,最終轉(zhuǎn)化成硝酸鹽 B.土壤中的一些細(xì)菌在氧氣充足的條件下,將硝酸鹽轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽,并最終轉(zhuǎn)化成氮?dú)? C.植物只能利用土壤中的硝酸鹽和銨鹽,而不能直接利用空氣中的氮?dú)? D.根瘤菌固定的氮一部分供宿主植物利用,一部分留給自己使用 【解析】 土壤中的一些細(xì)菌(如硝化細(xì)菌)在氧氣充足條件下,把氨轉(zhuǎn)化為硝酸鹽;在氧氣不足的情況下,土壤的另一些細(xì)菌(如反硝化細(xì)菌)可以將硝酸鹽轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽并最終轉(zhuǎn)化為氮?dú)?,氮?dú)鈩t返回到大氣中。 【答案】 B 14.豆科植物形成根瘤的直接原因是 A.根瘤菌入侵的結(jié)果 B.根瘤菌固定N2的結(jié)果 C.根的薄壁細(xì)胞分裂的結(jié)果 D.根內(nèi)形成NH3的結(jié)果 【解析】 豆科植物幼苗長(zhǎng)出后,土壤中與該種豆科植物相適應(yīng)的根瘤菌就侵入到根內(nèi)。根瘤菌在根內(nèi)不斷地繁殖,并且刺激根內(nèi)的一些薄壁細(xì)胞分裂,進(jìn)而使該處的組織逐漸膨大,形成根瘤。(關(guān)鍵是“直接”原因) 【答案】 C 15.根瘤菌在根內(nèi)不斷地繁殖,并且刺激根內(nèi)的一些細(xì)胞分裂,進(jìn)而使該處的組織逐漸膨大,形成根瘤,其刺激的細(xì)胞是 A.厚壁細(xì)胞 B.薄壁細(xì)胞 C.表皮細(xì)胞 D.根冠細(xì)胞 【答案】 B 16.從大豆的根瘤中分離出來(lái)的根瘤菌能侵入的根是 A.豆根 B.蠶豆根 C.大豆根 D.豇豆根 【解析】 有的根瘤菌只能侵入一種豆科植物,例如大豆根瘤菌只能侵入大豆的根;有的根瘤菌能夠侵入多種豆科植物,例如,蠶豆根瘤菌可以侵入蠶豆、菜豆和豇豆的根。 【答案】 C 17.從土壤中分離自生固氮菌到制成臨時(shí)涂片的步驟是 A.觀察→培養(yǎng)→接種→涂片 B.接種→觀察→培養(yǎng)→涂片 C.培養(yǎng)→接種→觀察→涂片 D.接種→培養(yǎng)→觀察→涂片 【答案】 D 18.下面對(duì)氮素與光合作用的關(guān)系的表述中,不正確的是 A.土壤中氮素含量越多,光合速率越快 B.追施氮肥,促進(jìn)葉片面積增大,葉片數(shù)目增多,增加了光合面積 C.施氮肥后,葉綠素含量增加,加速了光反應(yīng) D.氮肥也能增加葉中蛋白態(tài)氮的百分率;酶數(shù)量增多,使暗反應(yīng)順利進(jìn)行 【答案】 A 19.在一塊從未種過(guò)豆科植物的貧瘠土地上種植大豆,為提高產(chǎn)量,下列措施最具生態(tài)效益的是 A.加施氮肥,合理密植 B.根瘤菌在土壤中廣泛分布,故無(wú)需施肥 C.播種前在避光條件下進(jìn)行根瘤菌拌種 D.播種前對(duì)種子進(jìn)行消毒處理 【解析】 土壤可以通過(guò)兩條途徑獲得氮素:一條是含氮肥料(包括氮素化肥和各種農(nóng)家肥料)的施用;另一條是生物固氮。對(duì)豆科作物進(jìn)行根瘤菌拌種,是提高豆科作物產(chǎn)量的一項(xiàng)有效措施。播種前,將豆科作物的種子沾上與該種豆科作物相適應(yīng)的根瘤菌,這顯然有利于該種豆科作物被相應(yīng)的根瘤菌侵入。特別是新開(kāi)墾的農(nóng)田和未種植過(guò)豆科作物的土壤中,根瘤菌很少,并且常常不能使豆科作物結(jié)瘤固氮,更需要進(jìn)行根瘤菌拌種。經(jīng)過(guò)根瘤菌拌種的豆科作物,不僅能夠明顯提高糧食產(chǎn)量,而且有利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。 【答案】 C 20.豆科植物根瘤菌的固氮能力最強(qiáng)的時(shí)期是 A.成長(zhǎng)時(shí)期 B.幼苗時(shí)期 C.開(kāi)花之前 D.開(kāi)花之后 【答案】 C 21.大氣中的氮被植物體利用的途徑不包括 A.主要被植物體直接利用 B.以生物固氮的形式形成氨鹽 C.以工業(yè)固氮的形式形成氨鹽和硝酸鹽 D.在自然界中通過(guò)閃電等高能固氮的形式形成含氮無(wú)機(jī)鹽被植物體利用 【解析】 大氣中的N2需經(jīng)固氮微生物的固氮過(guò)程,將N2還原成NH3,NH3經(jīng)過(guò)土壤中硝化細(xì)菌的作用,最終轉(zhuǎn)化成硝酸鹽,硝酸鹽可以被植物吸收利用。 【答案】 A 二、非選擇題 22.對(duì)豆科作物進(jìn)行_________拌種是提高豆科作物產(chǎn)量的一項(xiàng)有效措施。非豆科作物一旦能夠自行固氮,不僅能夠明顯地提高糧食_________,而且有利于_________的保護(hù)。 【答案】 根瘤菌 產(chǎn)量 生態(tài)系統(tǒng) 23.共生固氮微生物與自生固氮微生物的區(qū)別是前者與綠色植物_________,只有侵入到_________時(shí)才能固氮,后者在土壤中能夠_________。 【答案】 互利共生 根內(nèi) 獨(dú)立固氮 24.下圖為生物固氮原理示意圖。據(jù)圖回答: (1)圖中[1]→[2]表示_________________。 (2)e和H+通過(guò)[ ]_________最終傳遞給_________和_________。 (3)圖中[5]是_________,[6]是_________。 (4)該原理可用反應(yīng)式概括為_(kāi)___________________________。 【答案】 (1)ATPADP+Pi (2)4 固氮酶 N2 乙炔 (3)NH3 C2H4 (4)N2+C2H2+e+H++ATPNH3+ C2H4+ADP+Pi 25.全世界工業(yè)合成氮肥中的氮只占固氮總量的20%,絕大多數(shù)是通過(guò)生物固氮進(jìn)行的。最常見(jiàn)的是生活在豆科植物根部的根瘤菌,能將大氣中游離態(tài)的氮,經(jīng)過(guò)固氮酶的作用生成氮的化合物,以利于植物的利用,而豆科植物為根瘤菌提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。 (1)根瘤菌和豆科植物的關(guān)系在生物學(xué)上稱為_(kāi)________。 (2)根瘤菌之所以能進(jìn)行固氮作用,是因?yàn)樗歇?dú)特的固氮酶,根本原因是它具有獨(dú)特的_________。 (3)日本科學(xué)家把固氮基因轉(zhuǎn)移到水稻根系微生物中,通過(guò)指導(dǎo)合成固氮所需的_________,進(jìn)而起到固氮作用,從而減少氮肥的施用量。而更為理想的是直接將固氮基因重組到稻、麥等經(jīng)濟(jì)作物的細(xì)胞中,建立“植物的小化肥廠”,讓植物本身直接固氮,這樣就可以免施氮肥。如果這種重組能實(shí)現(xiàn)的話,那么固氮基因最終實(shí)現(xiàn)表達(dá)的途徑是________________。 (4)這種生物固氮和工業(yè)合成氨比較,它是在_________、_________條件下進(jìn)行的,從而節(jié)省了大量的器材、設(shè)備和能源。 【解析】 (1)根瘤菌通過(guò)生物固氮作物為豆科植物提供含氮的無(wú)機(jī)鹽,豆科植物通過(guò)光合作用為根瘤菌提供有機(jī)物,故兩者是互利共生關(guān)系。 (2)固氮酶是由固氮基因控制合成的,故答案為固氮基因。 (3)固氮基因轉(zhuǎn)移到水稻根系微生物中后,可控制合成固氮所需的固氮酶。此途徑是固氮基因→信使RNA→固氮酶。 (4)生物固氮所需條件往往比較溫和,常溫、常壓下就可進(jìn)行;工業(yè)合成氮必需要求高溫、高壓條件。因此生物固氮比工業(yè)合成氮節(jié)省了大量器材、設(shè)備和能源。 【答案】 (1)互利共生 (2)固氮基因 (3)酶 固氮基因信使RNA固氮酶 (4)常溫 常壓 26.閱讀下列材料,回答相關(guān)問(wèn)題。 材料1 在自然界中有將游離態(tài)氮轉(zhuǎn)化成化合態(tài)氮的生物,也有將化合態(tài)氮轉(zhuǎn)化成游離態(tài)氮的細(xì)菌,由于其生理過(guò)程與硝化細(xì)菌相反,故稱為反硝化過(guò)程,該細(xì)菌被稱為反硝化細(xì)菌,反硝化細(xì)菌對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是不利的,會(huì)降低土壤的肥力,但對(duì)于氮的循環(huán)來(lái)說(shuō)是必不可少的。 材料2 生態(tài)系統(tǒng)中氮循環(huán)和碳循環(huán)及其相互關(guān)系的簡(jiǎn)圖如下。 材料3 由于鳥(niǎo)類對(duì)飛翔生活的適應(yīng),要減輕體重,所以鳥(niǎo)類的消化道相對(duì)較短。在養(yǎng)雞場(chǎng)里,由于雞的消化道相對(duì)較短,食物中的有機(jī)物消化不充分。在其排出的糞便中還有很多有機(jī)物未被充分利用,所以常將雞糞發(fā)酵除臭后摻到其他的飼料中喂豬,可以節(jié)省飼料,提高經(jīng)濟(jì)效益。 (1)上圖中過(guò)程①稱為_(kāi)________,過(guò)程②稱為_(kāi)________。如果圖示是一個(gè)封閉的大棚生態(tài)系統(tǒng),遇到連續(xù)陰雨天氣,你認(rèn)為采取何種措施對(duì)植物生長(zhǎng)較為有利?______________________。采取這種措施的目的是___________________________。 (2)在完成圖中⑤過(guò)程的生物中,根瘤菌是非常有名的,它活躍在豆科植物的根部形成根瘤,與豆科植物呈現(xiàn)良好的共生關(guān)系,請(qǐng)你具體說(shuō)出豆科植物與根瘤菌之間的互惠關(guān)系:_______________________________。 (3)植物完成圖中④過(guò)程的主要方式是_________,如果土壤板結(jié)或長(zhǎng)期水淹,陸生植物通過(guò)該過(guò)程吸收的氮素是否能滿足其生理需要?_________,其原因是____________________________。 (4)你認(rèn)為材料1中提到的反硝化細(xì)菌的生理過(guò)程是由圖中的哪個(gè)標(biāo)號(hào)體現(xiàn)的?_______。 (5)圖中哪個(gè)標(biāo)號(hào)代表的內(nèi)容能體現(xiàn)出這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)能力的大?。縚________。 (6)你認(rèn)為雞糞發(fā)酵除臭是何種細(xì)菌的作用?在圖中哪個(gè)標(biāo)號(hào)所示的過(guò)程能反映除臭的生理過(guò)程_______________________。 【解析】 本題目是一個(gè)綜合性題目,綜合了植物代謝、生態(tài)等有關(guān)知識(shí)。 (1)圖中①過(guò)程是植物通過(guò)光合作用將大氣中CO2合成有機(jī)物的過(guò)程;②過(guò)程是植物通過(guò)呼吸作用分解有機(jī)物釋放CO2的過(guò)程。在陰雨天氣,光照較弱,光合作用弱,故可采取增強(qiáng)光照措施提高植物光合作用;另外也可以通過(guò)降低棚內(nèi)溫度來(lái)降低呼吸作用來(lái)促進(jìn)植物生長(zhǎng)。 (2)豆科植物通過(guò)光合作用為根瘤菌提供有機(jī)物,根瘤菌通過(guò)生物固氮過(guò)程為豆科植物提供氮源。 (3)NH3溶于水形成NO,NO通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸方式被植物根吸收,如果土壤板結(jié)或長(zhǎng)期水淹,會(huì)影響植物根的呼吸作用,進(jìn)而影響根對(duì)礦質(zhì)元素的吸收。 (4)從圖示中可看出⑥過(guò)程是反硝化細(xì)菌的生理過(guò)程。 (5)圖中⑨代表食物鏈、食物網(wǎng),既生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu),生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,其自動(dòng)調(diào)節(jié)能力越大,反之越小。 (6)雞糞發(fā)酵有臭味是因?yàn)樯蒒H3,細(xì)菌可以將NH3氧化成亞硝酸鹽和硝酸鹽,故可除臭;圖中⑦過(guò)程正反映了這一過(guò)程。 【答案】 (1)光合作用 呼吸作用 增強(qiáng)光照,降低棚內(nèi)溫度 增加光合作用強(qiáng)度,減少呼吸消耗 (2)豆科植物為根瘤菌提供有機(jī)物,根瘤菌為豆科植物提供氮源 (3)主動(dòng)運(yùn)輸 不能 土壤中缺氧,影響呼吸作用,進(jìn)而影響氮的吸收 (4)⑥ (5)⑨ (6)硝化細(xì)菌,⑦ 【資料補(bǔ)充】 1.光合作用中與物理化學(xué)知識(shí)相聯(lián)系的知識(shí)點(diǎn)有:葉綠體色素與光譜、波長(zhǎng),棱鏡與光的色散,光反應(yīng)中的光電效應(yīng)、光合作用與示蹤原子等以上學(xué)科間交叉點(diǎn)較多。 2.生物固氮與物理、化學(xué)知識(shí)相聯(lián)系的知識(shí)點(diǎn)有:地球上固氮作用的途徑(生物固氮、閃電固氮、工業(yè)固氮),構(gòu)成氮循環(huán)的主要環(huán)節(jié):生物體內(nèi)有機(jī)氮的合成、氮化作用、硝化作用、反硝化作用和固氮作用。 [例1]早在一百多年前(1883年)德國(guó)生物學(xué)家C.Engelmann用巧妙的實(shí)驗(yàn)研究了光合作用的作用光譜。他將棱鏡產(chǎn)生的光譜投射到絲狀綠藻上,并在絲狀綠藻的懸液中放入一些細(xì)菌,然后在顯微鏡下觀察細(xì)菌在絲狀綠藻各部分的聚集情況(第十五章) (1)絲狀綠藻多聚集在懸液中的什么位置?________________________。 (2)若細(xì)菌的聚集位置與絲狀綠藻的位置相同。則其異化作用的類型是_________。 (3)寫出A、B、C、D、E、F、G不同波長(zhǎng)光的顏色:_____________________。 (4)如果將該絲狀綠藻長(zhǎng)期放在D色光下照射,絲狀綠藻將會(huì)_________,原因是____________________________。 (5)什么情況下絲狀綠藻周圍的細(xì)菌呈均勻分布?____________________________。 (6)太陽(yáng)輻射中的紅外光和紫外光能否被絲狀綠藻利用?____________________________。 【解析】 根據(jù)物理知識(shí)。A、B、C、D、E、F、G分別代表紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫各色光,又根據(jù)生物學(xué)的光合作用知識(shí)。綠藻所含的色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光,因此,絲狀綠藻將分布在紅光和藍(lán)紫光對(duì)應(yīng)的懸液上下兩端;絲狀綠藻光合作用放出氧氣,而細(xì)菌聚集在氧氣含量高的位置,說(shuō)明它們是需氧型生物。因?yàn)镈代表綠光,而絲狀綠藻幾乎不吸收綠光,長(zhǎng)期在綠光下的綠藻不能進(jìn)行光合作用,就會(huì)死亡。除去棱鏡的分光作用,給以正常的可見(jiàn)光照射,各部位絲狀綠藻光合作用速率等同,其周圍的細(xì)菌就呈均勻分布。太陽(yáng)輻射中的紅外光和紫外光不屬于可見(jiàn)光,葉綠素不能吸收,因此絲狀綠藻不能利用。 【答案】 (1)紅光和藍(lán)紫光 (2)需氧型生物 (3)紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫 (4)死亡 絲狀綠藻幾乎不吸收綠光,不能進(jìn)行光合作用 (5)正常可見(jiàn)光照射 (6)不能利用 [例2]硫酸銨是農(nóng)村常用的一種銨態(tài)氮肥,試回答下列問(wèn)題; (1)某硫酸銨肥料。實(shí)驗(yàn)測(cè)得氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%,該樣品中可能混有_________。 A.碳酸氫銨 B.硝酸銨 C.氯化銨 D.磷酸氫二氨 (2)下列物質(zhì)不能跟硫酸銨肥料混合施用的是_________。 A.碳酸氫銨 B.草木灰 C.過(guò)磷酸鈣 D.氯化鉀 (3)田間一次施用該化肥過(guò)多會(huì)使植物變得枯萎發(fā)黃,俗稱“燒苗”,其原因是 A.根細(xì)胞從土壤中吸收的養(yǎng)分過(guò)多 B.根細(xì)胞不能從土壤中吸水 C.根系不能將水向上運(yùn)輸 D.根系加速了呼吸作用,釋放的能量過(guò)多 (4)有人給農(nóng)作物施用15N標(biāo)記的肥料,結(jié)果,在食用此農(nóng)作物的動(dòng)物尿中可查出15N,試問(wèn): ①含15N的化肥從土壤溶液中先后經(jīng)_________和_________的過(guò)程而進(jìn)入根細(xì)胞的。 ②含15N的物質(zhì)在植物體細(xì)胞內(nèi)的_________處合成為植物蛋白質(zhì),以后被動(dòng)物攝取;這種植物的蛋白質(zhì),在消化道內(nèi),先后經(jīng)_________等酶的作用,又分解為含15N的氨基酸。 ③含15N的氨基酸被吸收進(jìn)入動(dòng)物細(xì)胞內(nèi),又經(jīng)_________作用被分解為含15N的物質(zhì),進(jìn)而轉(zhuǎn)變成_________隨尿排出體外。 (5)在土地中施用(NH4)2SO4肥料時(shí),植物吸收的NH多于SO,會(huì)不會(huì)造成細(xì)胞內(nèi)酸堿度的不平衡? 【解析】 (1)純凈(NH4)2SO4中氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為21.2%。則樣品中必混有氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于20%的物質(zhì)。該物質(zhì)只能是碳酸氫銨。 (2)草木灰施用于土壤中會(huì)發(fā)生水解而呈堿性,硫酸銨與堿性物質(zhì)作用會(huì)逸出NH3,使肥效損失。 (3)施用化肥過(guò)多,會(huì)使根細(xì)胞不能從土壤中吸水,導(dǎo)致“燒苗”。 【答案】 (1)A (2)B (3)B (4)交換吸附 主動(dòng)運(yùn)輸 核糖體 蛋白酶、肽酶 脫氨基 尿素 (5)植物根表面在交換吸附過(guò)程中,每吸附一個(gè)NH,主要交換下來(lái)一個(gè)H+,這種交換是對(duì)等的,細(xì)胞液有多種無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)酸,實(shí)際上是一種緩沖液;NH大部分被細(xì)胞內(nèi)生理活動(dòng)所利用,如合成蛋白質(zhì)和核酸需要N元素等。所以,正常情況下植物大量吸收NH不會(huì)造成細(xì)胞內(nèi)酸堿度不平衡。 [例3]固氮有三種方式:生物固氮、工業(yè)合成氮和放電條件下氮?dú)夂脱鯕饣?。全世界工業(yè)合成氮肥中的氮只占固氮總量的20%,其余絕大部分是通過(guò)生物固氮進(jìn)行的,最常見(jiàn)的是豆科植物根部的根瘤菌,能將大氣中游離態(tài)的氮,經(jīng)固氮酶的作用生成氮的化合物,以利于植物利用。 (1)根瘤菌與豆科植物的關(guān)系在生物學(xué)上稱為_(kāi)________。 (2)根瘤菌之所以有固氮作用,是因?yàn)樗仟?dú)特的固氮酶,而根本原因是它具有獨(dú)特的_________。 (3)日本科學(xué)家把固氮基因轉(zhuǎn)移到水稻根系微生物中,通過(guò)指導(dǎo)合成固氮所需的_________進(jìn)而引起固氮作用。更為理想的是直接將固氮基因轉(zhuǎn)移到稻、麥等糧食、經(jīng)濟(jì)作物的細(xì)胞中,讓植物本身直接固氮,這樣可以免施氮肥。如果這種愿望實(shí)現(xiàn)的話,那么固氮基因中遺傳信息表達(dá)途徑為_(kāi)___________________________。 (4)這種生物固氮與工業(yè)合成氨比較,它是在_________條件下進(jìn)行的,從而節(jié)省了大量的器材、設(shè)備和能源。 (5)俗話說(shuō)“雷雨發(fā)莊稼”,因電閃雷鳴的雨天,氮?dú)庠诳諝庵邪l(fā)生一系列的反應(yīng),產(chǎn)生了植物可利用的含氮化合物,寫出有關(guān)的三個(gè)反應(yīng)方程式:__________________________________。 【答案】 (1)共生 (2)固氮基因 (3)固氮酶 固氮基因→信使RNA→固氮酶 (4)常溫、常壓 (5)N2+O22NO,2NO+O2==== 2NO2,4NO2+O2+2H2O==== 4HNO3 3.相關(guān)網(wǎng)(頁(yè))站 (1)北方科普網(wǎng) bjkp.gov.cn (2)洪恩在線:化學(xué)模擬生物固氮 hongen/edu/kxdt/hxsj/kb011501.htm (3)中國(guó)公眾科技網(wǎng): database.cpst.net.cn/popul/farms/gradn/artic/10810152505.html 【知識(shí)拓展】 1.或許你生活在鄉(xiāng)村,你能否鑒別出身邊常見(jiàn)綠色植物是C3植物還是C4植物?鑒別的依據(jù)是什么?你能否設(shè)計(jì)出提高身邊常見(jiàn)農(nóng)作物產(chǎn)量的合理方案? 2.或許你生活在城市,你能否鑒別出公園里、校園里常見(jiàn)植物和家庭栽培的綠色植物是C3植物還是C4植物?鑒別的依據(jù)是什么?你能否設(shè)計(jì)出提高你家栽培的綠色植物光合作用效率的合理方案? 3.請(qǐng)嘗試對(duì)豆科作根瘤菌拌種,并且對(duì)比它們的生長(zhǎng)發(fā)育狀況;搜集有關(guān)生物固氮研究新進(jìn)展的有關(guān)資料。 4.探究表層土壤中是否含有自生固氮菌: (1)材料用具: 農(nóng)田的表層土壤(土壤溶液的pH不低于6.5)、無(wú)菌研缽、無(wú)菌玻璃棒接種環(huán)、天平、存放在載玻片的酒精缸、蓋玻片、顯微鏡、酒精燈、火柴、鑷子、恒溫箱、量筒、玻璃鉛筆、滅過(guò)菌的盛有無(wú)氮培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿、結(jié)晶紫染液、無(wú)菌水。 (2)請(qǐng)?jiān)谙旅娣娇蚶锇刺骄宽樞蛱顚懞?jiǎn)要方法步驟: (3)你認(rèn)為從表層土壤中分離自生固氮菌的關(guān)鍵步驟是什么?每步應(yīng)當(dāng)注意哪些問(wèn)題,采取的對(duì)應(yīng)措施是什么? (4)你是否成功地從表層土壤中分離出了自生固氮菌?若不成功,請(qǐng)分析出原因在哪里?應(yīng)如何改正操作才能成功? (5)有的同學(xué)在探究中用表層土壤浸出液代替稀泥漿接種,你認(rèn)為能否這樣做?你還能設(shè)計(jì)出更簡(jiǎn)便、更有效、結(jié)果和現(xiàn)象明顯的探究方案嗎?- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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