第二节生物固氮
一.教学内容：
生物固氮
?二.学习内容：
本周复习生物固氮，本周内容在高考有涉及，新课程中将固氮的基本原理降低层次，内容不多，但作为高考全面备考思想，还是希望能对此内容能加深理解，同时本周再次将重点内容光合作用做次复习，巩固知识。
?三.学习重点：
1.光合作用的能量转换过程，有机物的生成，提高光合作用的效率
2.生物固氮，固氮微生物，氮循环
?四.学习难点：
1.生物固氮
?五、复习过程：
（一）固氮类型
固氮：将空气中的氮分子转化成氮化合物的过程
生物固氮：固氮微生物将空气中的还原成氨的过程
每年生物固氮的总量占地球上固氮总量的90%左右，生物固氮在氮循环中起重要作用。
?（二）固氮微生物的种类
1.固氮微生物都是原核微生物，目前共发现100多种。主要有：根瘤菌、蓝藻、放线菌
2.类型：
（1）共生固氮微生物
指与绿色植物互利共生时才能固氮的微生物
如：根瘤菌——与豆科植物互利共生
弗兰克氏放线菌——与桤木属、杨梅属、沙棘属等植物共生
蓝藻——与红萍等水生蕨类或罗汉松等裸子植物共生，地衣即是。
根瘤菌：在土壤中分布广泛，其固定的氮素占自然界生物固氮的绝大部分
形状：棒槌型、T型、Y型
代谢类型：需氧异养细菌，原核生物
特点：
①只有在侵入到豆科植物的根内才能固氮
②不同的根瘤菌各自只能侵入特定种类的豆科植物
③根瘤菌与豆科植物互利共生
根瘤形成：
①豆科植物幼苗长出后,相应的根瘤菌就侵入到根内
②根瘤菌在根内不断繁殖
③刺激根内薄壁细胞分裂，该处组织膨大形成根瘤
重要意义：豆科植物从根瘤中获得的氮素占所需氮素的30%到80%
（2）自生固氮微生物
指在土壤中能够独立进行固氮的微生物，如：圆褐固氮菌
圆褐固氮菌：异养需氧原核生物（细菌）
结构特点：
①大多是杆菌或短杆菌
②通常是单生或对生生活（显微镜下观察呈8字型）
③细菌外层有一层荚膜
功能特点：
①异养需氧生活
②能独立固氮，固氮能力较强（能在无氮培养基中生长）
③能分泌生长素（促进植株生长和果实发育）
?（三）生物固氮的意义：
1.植物吸收土壤中的氨盐和硝酸盐，在体内将无机氮转化为有机氮
2.动物直接或间接以植物为食，同化形成动物有机氮
3.动植物有机氮被微生物分解成氨——氨化作用
4.氨或氨盐在硝化细菌的作用下最终氧化成硝酸盐----硝化作用
5.硝酸盐被反硝化细菌等还原成亚硝酸盐，进一步形成分子态氮返回大气——反硝化作用
意义：没有以生物固氮为主的固氮作用,大气中的分子态氮就不能被植物吸收利用。
生物固氮在氮循环中有十分重要的意义。
?五.学习指导：
1.通过比较，了解共生固氮微生物和自生固氮微生物的差别
2.生物固氮
氮素在自然界中有多种存在形式。其中数量最多的是大气中的氮气，总量约3.9×1015t。除了少数原核生物以外，其他所有的生物都不能直接利用氮气，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，动物直接或间接以植物为食获取氮。
构成氮循环的主要环节是：生物体内有机氨的合成，氨化作用、硝化作用、反硝化作用和固氮作用。
植物吸收土壤中的铵盐和硝酸盐，进而将这些无机氮同化成植物体内的蛋白质等有机氮。
动物直接或间接以植物为食物，将植物体内的有机氮同化成动物体内的有机氮。这一过程叫做生物体内有机氮的合成。
动植物的遗体、排泄物的残落物中的有机氮被微生物分解后形成氨，这一过程叫做氨化作用。
氨化作用和硝化作用产生的无机盐，都能被植物吸收利用。在氧气不足的条件下，土壤中的硝酸盐被反硝化细菌等多种微生物还原成亚硝酸盐，并且进一步还原成分子态氮，分子态氮则返回到大气中，这一过程叫做反硝化作用。
大气中的分子态氮被还原成氨，这一过程叫做固氮作用。没有固氮作用，大气中的分子态氮就不能被植物吸收利用。
地球上固氮作用的途径有三种：生物固氮、工业固氮和大气固氮。据科学家估算，每年生物固氮的总量占地球上固氮总量的90%左右，可见，生物固氮在地球的氮循环中具有十分重要的作用。
氮素是农作物从土壤中吸收的一种大量元素，土壤每年因此要失去大量的氮素。大量施用氮素化肥能保证植物的生长需要，使粮食增产，但同时又造成土壤板结和环境污染。所以人们研究生物固氮，通过生物固氮这条途径使土壤中的氮素得到补充，有利于环保和可持续发展。
3.固氮原理
生物固氮是在固氮酶的催化作用下进行，固氮酶是由两种蛋白质组成的：一种含有铁，叫做铁蛋白质，另一种含有铁和钼，叫做钼铁蛋白。只有铁蛋白和钼铁蛋白的同时存在，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
需要说明的是：
第一，ATP一定要与Mg结合，形成Mg－ATP复