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

(1)自養型與異養型：生物的自養與異養是根據同化作用的方式不同而分的，雖然都能合成自身的有機物，但二者所用的原料不同，自養能夠利用無機物來合成有機物，而異養則不能，它只能以現成的有機物來合成有機物。這就是自養與異養的本質區別。?

(2)需氧型與厭氧型：生物的需氧型與厭氧型是根據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來獲取能量，但二者分解自身物質所需的條件不同，需氧型生物進行正常生理活動必須不斷地從外界獲取氧來氧化分解自身物質而獲得能量。而厭氧型生物不需氧，以無氧呼吸來獲取能量，在有氧存在時其生理活動受到抑制。這就是需氧型和厭氧型的本質區別。?

(3)光能自養型與化能自養型：二者都能將無機物合成有機物，所以都屬于自養型，但二者在利用無機物合成有機物的過程中利用的能源不同，光能自養利用的是太陽能，即通過光合作用來實現的；而化能自養利用的是外界環境中無機物氧化所釋放的化學能，即通過化能合成作用來實現的。這就是二者的本質不同。?

(4)兼氧型生物：如酵母菌，在有氧的條件下，它能進行有氧呼吸來獲取能量，它的產物是CO₂和H₂O；在無氧時，它也能以無氧呼吸來獲取能量，產物是酒精和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，數量最多的是大氣中的氮氣，總量約3．9×10¹⁵t。除了少數原核生物以外，其他所有的生物都不能直接利用氮氣。目前，陸地上生物體內儲存的有機氮的總量達1．1×10¹⁰～1．4×10¹⁰t。這部分氮素的數量盡管不算多，但是能夠迅速地再循環，從而可以反復地供植物吸收利用。存在于土壤中有機氮的總量約為3．0×10¹¹t?，這部分氮素可以逐年分解成無機態氮供植物吸收利用。海洋中的有機氮約為5．0×10¹¹t，這部分氮素可以被海洋生物循環利用。?

(2)氮循環的構成環節：構成氮循環的主要環節是：生物體內有機氮的合成、氨化作用、硝化作用、反硝化作用和固氮作用。?

①生物體內有機氮的合成：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的蛋白質等有機氮。動物直接或間接以植物為食物，將植物體內的有機氮同化成動物體內的有機氮。這一過程叫做生物體內有機氮的合成。?

②氨化作用與硝化作用：動植物的遺體、排出物和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。在有氧的條件下，土壤中的氨或銨鹽在硝化細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生的無機氮，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氮，分子態氮則返回到大氣中，這一過程叫做反硝化作用。?

④固氮作用：大氣中的分子態氮被還原成氨或氧化成硝酸態氮的，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、工業固氮(用高溫、高壓和化學催化的方法，將氮轉化成氨)和高能固氮(又稱大氣固氮。如閃電等高空瞬間放電所產生的高能，可以使空氣中的氮與水中的氫結合，形成氨和硝酸，氨和硝酸則由雨水帶到地面)。據科學家估算，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中具有十分重要的作用。

五、新陳代謝的類型

10．關于氮循環?

變形蟲：真核生物、異養需氧型、分裂生殖

原生動物   大草履蟲：真核生物、異養需氧型、分裂生殖

小草履蟲：真核生物、異養需氧型、分裂生殖

酵母菌：異養兼性厭氧型，出芽生殖、有性生殖

真菌  青霉菌：異養需氧型，孢子生殖

根霉菌：異養需氧型，孢子生殖

放線菌：原核生物、異養需氧型、孢子生殖

藍藻：原核生物、光能自養需氧型、無葉綠體，屬于生產者

衣藻：真核生物、光能自養需氧型、有葉綠體，屬于生產者

綠藻：真核生物、光能自養需氧型、有葉綠體，屬于生產者

            大腸桿菌：異養厭氧型

乳酸菌：異養厭氧型

圓褐固氮菌：異養需氧型，自生固氮

根瘤菌：異養需氧型，共生固氮，屬于消費者

細菌  硝化細菌：化能自養需氧型，屬于生產者

黃色短桿菌：異養需氧型，用于工業發酵

谷氨酸棒狀桿菌：異養需氧型，用于工業發酵

肺炎雙球菌：異養需氧型

紅螺菌：光能自養厭氧型、化能異養厭氧型（兼性光能營養）

蘇云金芽孢桿菌：為抗蟲棉提供抗蟲基因

假單孢桿菌：分解石油的超級細菌

            T₂噬菌體：DNA細菌病毒

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，即自己不能制造有機物。其中共生固氮微生物由所與之共生的植物供給有機營養，而自生固氮微生物則大多直接利用土壤中的有機質。特別注意不要將自生與自養混淆起來，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。但固氮須在嚴格的厭氧微

環境中進行，組成固氮酶的兩種蛋白質對氧極端敏感，一旦遇氧就很快導致不可逆

的失活，而大多數的固氮菌，它們要利用氧氣進行呼吸和產生能量。固氮菌在進化

過程中，發展出多種機制來解決既需氧又要防止氧對固氮酶損傷的矛盾。其中之一

是固氮菌以較強的呼吸作用迅速地將周圍環境中的氧消耗掉，使細胞周圍處于低氧

狀態保護固氮酶不受損傷。

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：呈棒槌形、“T”形或“Y”形，與豆科植物的關系是互利共生的。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。根據每種根瘤菌只能在特定的一種或若干種豆科植物上結瘤的現象，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互接種族內的其他豆科植物結瘤。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，根瘤菌細胞的表面存在著多糖物質，只有同族豆科植物根毛分泌的蛋白質與同族根瘤菌細胞表面的多糖物質才能產生特異性結合。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：當豆科植物的根系在土壤中生長時，會刺激同一互接種族的根瘤菌在根系附近大量繁殖。豆科植物對根瘤菌的這種影響，在土壤中可以達到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，將根毛頂端的細胞壁溶解掉。隨后，根瘤菌從根毛頂端侵入到根的內部，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)。根瘤菌就這樣不斷地進入根內，并且大量繁殖。在根瘤菌侵入的刺激下，根細胞分泌一種纖維素，將感染絲包圍起來，形成一條分支或不分支纖維素鞘，這樣的結構叫做侵入線，侵入線不斷地向內延伸，一直到達根的內皮層。根的內皮層處的薄壁細胞受到根瘤分泌物的刺激，不斷進行細胞分裂，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立進行固氮的微生物。?

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