硝化细菌在高中生物试题中的相关考查

于伟东

硝化细菌在人教版高中生物必修一和必修三中曾多次出现，在现实生产和生活中也与人们的生活息息相关。硝化细菌是一种好氧性细菌，包括亚硝酸菌和硝酸菌，生活在有氧的水中或砂层中，在氮循环水质净化过程中，扮演着很重要的角色。水族箱中，投加硝化细菌制剂后，海水水族箱内氨氧化细菌、亚硝酸盐氧化细菌可在短时间内形成优势，使氨氮、亚硝酸氮维持在较低浓度水平。在硝化细菌的作用下，土壤中往往出现较多的酸性物质。这些酸性物质可以提高多种磷肥在土壤中的速效性和持久性，甚至可以使碱性土壤得到一定程度的改良。所以说，硝化细菌与人类的关系十分密切。

1 硝化细菌的结构

硝化细菌为原核生物，细胞核无核膜包裹，只存在称作拟核区（或拟核）的裸露DNA。由于DNA不与蛋白质结合，所以无染色体。主要由细胞壁（主要成分是由糖类和蛋白质结合而成的化合物）、细胞膜、细胞质等部分构成，细胞质中无除核糖体以外的其他细胞器。由于细胞中无染色体，因此硝化细菌的遗传不遵循孟德尔的遗传定律，硝化细菌的可遗传变异只有基因突变，没有基因重组和染色体变异。

【例1】 对硝化细菌的叙述正确的是（ ）

① 含有核糖体不含叶绿体 ② 含有DNA和RNA，且DNA位于染色体上 ③ 因为它是需氧型生物，所以含有线粒体 ④ 遗传不遵循基因的分离定律和自由组合定律 ⑤ 在遗传中会发生基因突变

A. ②③④ B. ①④⑤

C. ①②③⑤ D. ①②④⑤

参考答案：B

2 硝化细菌的代谢类型和繁殖方式

2.1 代谢类型

从同化作用类型来看，硝化细菌能将土壤中的氨氧化成亚硝酸或硝酸，从中获得的能量将二氧化碳和水合成有机物，由此可以看出其为自养型生物。从异化作用类型看，硝化细菌在氧化分解体内的有机物时需要消耗氧气，所以是需氧型生物。所以硝化细菌的代谢类型为自养需氧型细菌。

2.2 繁殖方式

硝化细菌的繁殖方式与大多数的细菌一样，属二分裂的分裂繁殖。二分裂是指一个细胞通过分裂而形成两个子细胞的过程，典型的二分裂是一个细胞在其对称中心形成一个隔膜，进而分裂成两个形态、大小和构造完全相同的子细胞。细菌分裂可分4步：① 核复制，细胞延长；② 形成横隔膜；③ 形成明显的细胞壁；④ 细胞分裂，子细胞分离。绝大多数的细菌都借助这种分裂方式进行繁殖。

【例2】 （2010·四川卷）与酵母菌相比，硝化细菌具有的特点是（ ）

A. 无线粒体，只能通过无氧呼吸获得能量

B. 无固氮酶，只能以含氮有机物作为氮源

C. 无细胞核，只能通过出芽生殖方式繁殖后代

D. 无染色体，只能在DNA水平产生可遗传变异

参考答案：D。

【例3】 （2012·海南卷）关于微生物的叙述，错误的是（ ）

A. 硝化细菌虽然不能进行光合作用，但是自养生物

B. 蓝藻虽然无叶绿体，但在生态系统中属于生产者

C. 酵母菌呼吸作用的终产物可通过自由扩散运出细胞

D. 大肠杆菌遗传信息在细胞核中转录，在细胞质中翻译

参考答案：D。

3 硝化细菌的化能合成作用

硝化细菌是能够氧化无机氮化物氨气，并获取能量，从而把二氧化碳合成为有机物的一类细菌。由于把二氧化碳合成有机物利用的能量不是光能而是化学能，因此也称为化能合成作用。硝化细菌化能合成作用的过程表示如下：2NH3+3O2→（硝化细菌）2HNO2+2H2O+能量；2HNO2+O2→（硝化细菌）2HNO3+能量；CO2+H2O+能量→（CH2O）+O2。

【例4】 下列有关硝化细菌的叙述，错误的是（ ）

A. 土壤中的硝化细菌有利于植物矿质营养的吸收

B. 硝化细菌变异的来源只有基因突变和染色体变异

C. 硝化细菌是一类有细胞壁但没有成形细胞核和复杂细胞器的生物

D. 硝化细菌与小麦同属于自养生物，但所利用的能量来源不同

参考答案：B。

【例5】 硝化细菌通过化能合成作用形成有机物，需要的环境条件是（ ）

A. 具有氨气和氧气 B. 具有氨气，缺氧

C. 具有硝酸和氧气 D. 具有硝酸，缺氧

参考答案：A。

4 硝化细菌在生态系统中的地位

硝化细菌通过化能合成作用，利用化学能，把二氧化碳和水合成有机物（C6H12O6），因此在生态系统中它是生产者，同时能够将NH3氧化成HNO3或者HNO2，因此在N循环中也有非常重要的作用。

【例6】 蓝藻、硫化细菌、硝化细菌在生态系统中属于（ ）

A. 生产者 B. 消费者

C. 分解者 D. 非生物部分

参考答案：A。

结语：通过对硝化细菌的分析和归纳，有助于学生更好的学习硝化细菌在试题中出现的形式和考查方式，也有助于更进一步的掌握与硝化细菌相关的应用。