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1．新陳代謝的基本類型?

按照生物體同化作用方式的不同分為自養(yǎng)型和異養(yǎng)型；按照生物體異化作用方式的不同分為需氧型和厭氧型。這種說法容易讓學(xué)生誤認(rèn)為生物體的新陳代謝分為自養(yǎng)型、異養(yǎng)型、需氧型和厭氧型四種基本類型。事實(shí)上，由于新陳代謝包括同化作用和異化作用兩個(gè)方面，因此，每種生物新陳代謝的基本類型都應(yīng)屬于自養(yǎng)型和異養(yǎng)型中的一種以及需氧型和厭氧型中的一種，即自養(yǎng)需氧型、自養(yǎng)厭氧型、異養(yǎng)需氧型和異養(yǎng)厭氧型這四種基本類型。?

(1)自養(yǎng)型與異養(yǎng)型：生物的自養(yǎng)與異養(yǎng)是根據(jù)同化作用的方式不同而分的，雖然都能合成自身的有機(jī)物，但二者所用的原料不同，自養(yǎng)能夠利用無機(jī)物來合成有機(jī)物，而異養(yǎng)則不能，它只能以現(xiàn)成的有機(jī)物來合成有機(jī)物。這就是自養(yǎng)與異養(yǎng)的本質(zhì)區(qū)別。?

(2)需氧型與厭氧型：生物的需氧型與厭氧型是根據(jù)異化作用的方式不同而分的，雖然都能分解自身的組成物質(zhì)來獲取能量，但二者分解自身物質(zhì)所需的條件不同，需氧型生物進(jìn)行正常生理活動(dòng)必須不斷地從外界獲取氧來氧化分解自身物質(zhì)而獲得能量。而厭氧型生物不需氧，以無氧呼吸來獲取能量，在有氧存在時(shí)其生理活動(dòng)受到抑制。這就是需氧型和厭氧型的本質(zhì)區(qū)別。?

(3)光能自養(yǎng)型與化能自養(yǎng)型：二者都能將無機(jī)物合成有機(jī)物，所以都屬于自養(yǎng)型，但二者在利用無機(jī)物合成有機(jī)物的過程中利用的能源不同，光能自養(yǎng)利用的是太陽能，即通過光合作用來實(shí)現(xiàn)的；而化能自養(yǎng)利用的是外界環(huán)境中無機(jī)物氧化所釋放的化學(xué)能，即通過化能合成作用來實(shí)現(xiàn)的。這就是二者的本質(zhì)不同。?

(4)兼氧型生物：如酵母菌，在有氧的條件下，它能進(jìn)行有氧呼吸來獲取能量，它的產(chǎn)物是CO₂和H₂O；在無氧時(shí)，它也能以無氧呼吸來獲取能量，產(chǎn)物是酒精和CO₂。它既不同于需氧型也不同于厭氧型。?

(1)氮素在自然界中的存在形式：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?dú)�，總量約3．9×10¹⁵t。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?dú)�。目前，陸地上生物體內(nèi)儲(chǔ)存的有機(jī)氮的總量達(dá)1．1×10¹⁰～1．4×10¹⁰t。這部分氮素的數(shù)量盡管不算多，但是能夠迅速地再循環(huán)，從而可以反復(fù)地供植物吸收利用。存在于土壤中有機(jī)氮的總量約為3．0×10¹¹t?，這部分氮素可以逐年分解成無機(jī)態(tài)氮供植物吸收利用。海洋中的有機(jī)氮約為5．0×10¹¹t，這部分氮素可以被海洋生物循環(huán)利用。?

(2)氮循環(huán)的構(gòu)成環(huán)節(jié)：構(gòu)成氮循環(huán)的主要環(huán)節(jié)是：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。?

①生物體內(nèi)有機(jī)氮的合成：植物吸收土壤中的銨鹽和硝酸鹽，進(jìn)而將這些無機(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。這一過程叫做生物體內(nèi)有機(jī)氮的合成。?

②氨化作用與硝化作用：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，這一過程叫做硝化作用。氨化作用和硝化作用產(chǎn)生的無機(jī)氮，都能被植物吸收利用。?

③反硝化作用：在氧氣不足的條件下，土壤中的硝酸鹽被反硝化細(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，這一過程叫做反硝化作用。?

④固氮作用：大氣中的分子態(tài)氮被還原成氨或氧化成硝酸態(tài)氮的，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(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(又稱大氣固氮。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，生物固氮在地球的氮循環(huán)中具有十分重要的作用。

五、新陳代謝的類型

10．關(guān)于氮循環(huán)?

變形蟲：真核生物、異養(yǎng)需氧型、分裂生殖

原生動(dòng)物   大草履蟲：真核生物、異養(yǎng)需氧型、分裂生殖

小草履蟲：真核生物、異養(yǎng)需氧型、分裂生殖

酵母菌：異養(yǎng)兼性厭氧型，出芽生殖、有性生殖

真菌  青霉菌：異養(yǎng)需氧型，孢子生殖

根霉菌：異養(yǎng)需氧型，孢子生殖

放線菌：原核生物、異養(yǎng)需氧型、孢子生殖

藍(lán)藻：原核生物、光能自養(yǎng)需氧型、無葉綠體，屬于生產(chǎn)者

衣藻：真核生物、光能自養(yǎng)需氧型、有葉綠體，屬于生產(chǎn)者

綠藻：真核生物、光能自養(yǎng)需氧型、有葉綠體，屬于生產(chǎn)者

            大腸桿菌：異養(yǎng)厭氧型

乳酸菌：異養(yǎng)厭氧型

圓褐固氮菌：異養(yǎng)需氧型，自生固氮

根瘤菌：異養(yǎng)需氧型，共生固氮，屬于消費(fèi)者

細(xì)菌  硝化細(xì)菌：化能自養(yǎng)需氧型，屬于生產(chǎn)者

黃色短桿菌：異養(yǎng)需氧型，用于工業(yè)發(fā)酵

谷氨酸棒狀桿菌：異養(yǎng)需氧型，用于工業(yè)發(fā)酵

肺炎雙球菌：異養(yǎng)需氧型

紅螺菌：光能自養(yǎng)厭氧型、化能異養(yǎng)厭氧型（兼性光能營養(yǎng)）

蘇云金芽孢桿菌：為抗蟲棉提供抗蟲基因

假單孢桿菌：分解石油的超級(jí)細(xì)菌

            T₂噬菌體：DNA細(xì)菌病毒

病毒  煙草花葉病毒：RNA植物病毒

艾滋病病毒（HIV）：RNA人體病毒

9．教材中列舉的微生物

8．固氮微生物的代謝類型?

(1)同化作用：一般為異養(yǎng)，即自己不能制造有機(jī)物。其中共生固氮微生物由所與之共生的植物供給有機(jī)營養(yǎng)，而自生固氮微生物則大多直接利用土壤中的有機(jī)質(zhì)。特別注意不要將自生與自養(yǎng)混淆起來，自生只是說明這些固氮微生物不與別的生物共生。?

(2)異化作用：固氮微生物都是好氧菌，均屬于需氧型。但固氮須在嚴(yán)格的厭氧微

環(huán)境中進(jìn)行，組成固氮酶的兩種蛋白質(zhì)對(duì)氧極端敏感，一旦遇氧就很快導(dǎo)致不可逆

的失活，而大多數(shù)的固氮菌，它們要利用氧氣進(jìn)行呼吸和產(chǎn)生能量。固氮菌在進(jìn)化

過程中，發(fā)展出多種機(jī)制來解決既需氧又要防止氧對(duì)固氮酶損傷的矛盾。其中之一

是固氮菌以較強(qiáng)的呼吸作用迅速地將周圍環(huán)境中的氧消耗掉，使細(xì)胞周圍處于低氧

狀態(tài)保護(hù)固氮酶不受損傷。

7．共生固氮微生物與自生固氮微生物?

(1)共生固氮微生物：?

①概念：共生固氮微生物是指與一些綠色植物互利共生的固氮微生物。?

②根瘤菌形態(tài)：呈棒槌形、“T”形或“Y”形，與豆科植物的關(guān)系是互利共生的。③根瘤菌的專一性：根瘤菌屬中有十幾種根瘤菌，這些根瘤菌與豆科植物具有特殊的互利共生關(guān)系，一種根瘤菌只能在一種或若干種豆科植物的根上形成根瘤。根據(jù)每種根瘤菌只能在特定的一種或若干種豆科植物上結(jié)瘤的現(xiàn)象，人們把根瘤菌及其豆科寄主分成不同的族，這些族也叫做互接種族。一種豆科植物的根瘤菌只能使同一個(gè)互接種族內(nèi)的其他豆科植物結(jié)瘤。形成互接種族的原因是，豆科植物的根毛能夠分泌一類特殊的蛋白質(zhì)，根瘤菌細(xì)胞的表面存在著多糖物質(zhì)，只有同族豆科植物根毛分泌的蛋白質(zhì)與同族根瘤菌細(xì)胞表面的多糖物質(zhì)才能產(chǎn)生特異性結(jié)合。根瘤菌固定的氮素占自然界生物固氮的絕大部分。

④根瘤的形成及作用：當(dāng)豆科植物的根系在土壤中生長時(shí)，會(huì)刺激同一互接種族的根瘤菌在根系附近大量繁殖。豆科植物對(duì)根瘤菌的這種影響，在土壤中可以達(dá)到2～3cm的距離。這樣，根系附近的與該種豆科植物同族的根瘤菌就不斷地繁殖并聚集到根毛的頂端。聚集在根毛頂端的根瘤菌分泌一種纖維素酶，將根毛頂端的細(xì)胞壁溶解掉。隨后，根瘤菌從根毛頂端侵入到根的內(nèi)部，并形成感染絲(感染絲是指根瘤菌排列成行，外面包有一層黏液狀的物質(zhì))。根瘤菌就這樣不斷地進(jìn)入根內(nèi)，并且大量繁殖。在根瘤菌侵入的刺激下，根細(xì)胞分泌一種纖維素，將感染絲包圍起來，形成一條分支或不分支纖維素鞘，這樣的結(jié)構(gòu)叫做侵入線，侵入線不斷地向內(nèi)延伸，一直到達(dá)根的內(nèi)皮層。根的內(nèi)皮層處的薄壁細(xì)胞受到根瘤分泌物的刺激，不斷進(jìn)行細(xì)胞分裂，從而使該處組織膨大，最終形成根瘤。?

(2)自生固氮微生物：?

①概念：是指在土壤中能夠獨(dú)立進(jìn)行固氮的微生物。?

②圓褐固氮菌：呈“8”字形排列，外面有一層厚厚的莢膜，具有較強(qiáng)的固氮能力，并且能夠分泌生長素，促進(jìn)植株的生長和果實(shí)的發(fā)育。?