于偉東

硝化細(xì)菌在人教版高中生物必修一和必修三中曾多次出現(xiàn)，在現(xiàn)實生產(chǎn)和生活中也與人們的生活息息相關(guān)。硝化細(xì)菌是一種好氧性細(xì)菌，包括亞硝酸菌和硝酸菌，生活在有氧的水中或砂層中，在氮循環(huán)水質(zhì)凈化過程中，扮演著很重要的角色。水族箱中，投加硝化細(xì)菌制劑后，海水水族箱內(nèi)氨氧化細(xì)菌、亞硝酸鹽氧化細(xì)菌可在短時間內(nèi)形成優(yōu)勢，使氨氮、亞硝酸氮維持在較低濃度水平。在硝化細(xì)菌的作用下，土壤中往往出現(xiàn)較多的酸性物質(zhì)。這些酸性物質(zhì)可以提高多種磷肥在土壤中的速效性和持久性，甚至可以使堿性土壤得到一定程度的改良。所以說，硝化細(xì)菌與人類的關(guān)系十分密切。

1 硝化細(xì)菌的結(jié)構(gòu)

硝化細(xì)菌為原核生物，細(xì)胞核無核膜包裹，只存在稱作擬核區(qū)（或擬核）的裸露DNA。由于DNA不與蛋白質(zhì)結(jié)合，所以無染色體。主要由細(xì)胞壁（主要成分是由糖類和蛋白質(zhì)結(jié)合而成的化合物）、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)等部分構(gòu)成，細(xì)胞質(zhì)中無除核糖體以外的其他細(xì)胞器。由于細(xì)胞中無染色體，因此硝化細(xì)菌的遺傳不遵循孟德爾的遺傳定律，硝化細(xì)菌的可遺傳變異只有基因突變，沒有基因重組和染色體變異。

【例1】 對硝化細(xì)菌的敘述正確的是（ ）

① 含有核糖體不含葉綠體 ② 含有DNA和RNA，且DNA位于染色體上 ③ 因為它是需氧型生物，所以含有線粒體 ④ 遺傳不遵循基因的分離定律和自由組合定律 ⑤ 在遺傳中會發(fā)生基因突變

A. ②③④ B. ①④⑤

C. ①②③⑤ D. ①②④⑤

參考答案：B

2 硝化細(xì)菌的代謝類型和繁殖方式

2.1 代謝類型

從同化作用類型來看，硝化細(xì)菌能將土壤中的氨氧化成亞硝酸或硝酸，從中獲得的能量將二氧化碳和水合成有機(jī)物，由此可以看出其為自養(yǎng)型生物。從異化作用類型看，硝化細(xì)菌在氧化分解體內(nèi)的有機(jī)物時需要消耗氧氣，所以是需氧型生物。所以硝化細(xì)菌的代謝類型為自養(yǎng)需氧型細(xì)菌。

2.2 繁殖方式

硝化細(xì)菌的繁殖方式與大多數(shù)的細(xì)菌一樣，屬二分裂的分裂繁殖。二分裂是指一個細(xì)胞通過分裂而形成兩個子細(xì)胞的過程，典型的二分裂是一個細(xì)胞在其對稱中心形成一個隔膜，進(jìn)而分裂成兩個形態(tài)、大小和構(gòu)造完全相同的子細(xì)胞。細(xì)菌分裂可分4步：① 核復(fù)制，細(xì)胞延長；② 形成橫隔膜；③ 形成明顯的細(xì)胞壁；④ 細(xì)胞分裂，子細(xì)胞分離。絕大多數(shù)的細(xì)菌都借助這種分裂方式進(jìn)行繁殖。

【例2】 （2010·四川卷）與酵母菌相比，硝化細(xì)菌具有的特點是（ ）

A. 無線粒體，只能通過無氧呼吸獲得能量

B. 無固氮酶，只能以含氮有機(jī)物作為氮源

C. 無細(xì)胞核，只能通過出芽生殖方式繁殖后代

D. 無染色體，只能在DNA水平產(chǎn)生可遺傳變異

參考答案：D。

【例3】 （2012·海南卷）關(guān)于微生物的敘述，錯誤的是（ ）

A. 硝化細(xì)菌雖然不能進(jìn)行光合作用，但是自養(yǎng)生物

B. 藍(lán)藻雖然無葉綠體，但在生態(tài)系統(tǒng)中屬于生產(chǎn)者

C. 酵母菌呼吸作用的終產(chǎn)物可通過自由擴(kuò)散運出細(xì)胞

D. 大腸桿菌遺傳信息在細(xì)胞核中轉(zhuǎn)錄，在細(xì)胞質(zhì)中翻譯

參考答案：D。

3 硝化細(xì)菌的化能合成作用

硝化細(xì)菌是能夠氧化無機(jī)氮化物氨氣，并獲取能量，從而把二氧化碳合成為有機(jī)物的一類細(xì)菌。由于把二氧化碳合成有機(jī)物利用的能量不是光能而是化學(xué)能，因此也稱為化能合成作用。硝化細(xì)菌化能合成作用的過程表示如下：2NH3+3O2→（硝化細(xì)菌）2HNO2+2H2O+能量；2HNO2+O2→（硝化細(xì)菌）2HNO3+能量；CO2+H2O+能量→（CH2O）+O2。

【例4】 下列有關(guān)硝化細(xì)菌的敘述，錯誤的是（ ）

A. 土壤中的硝化細(xì)菌有利于植物礦質(zhì)營養(yǎng)的吸收

B. 硝化細(xì)菌變異的來源只有基因突變和染色體變異

C. 硝化細(xì)菌是一類有細(xì)胞壁但沒有成形細(xì)胞核和復(fù)雜細(xì)胞器的生物

D. 硝化細(xì)菌與小麥同屬于自養(yǎng)生物，但所利用的能量來源不同

參考答案：B。

【例5】 硝化細(xì)菌通過化能合成作用形成有機(jī)物，需要的環(huán)境條件是（ ）

A. 具有氨氣和氧氣 B. 具有氨氣，缺氧

C. 具有硝酸和氧氣 D. 具有硝酸，缺氧

參考答案：A。

4 硝化細(xì)菌在生態(tài)系統(tǒng)中的地位

硝化細(xì)菌通過化能合成作用，利用化學(xué)能，把二氧化碳和水合成有機(jī)物（C6H12O6），因此在生態(tài)系統(tǒng)中它是生產(chǎn)者，同時能夠?qū)H3氧化成HNO3或者HNO2，因此在N循環(huán)中也有非常重要的作用。

【例6】 藍(lán)藻、硫化細(xì)菌、硝化細(xì)菌在生態(tài)系統(tǒng)中屬于（ ）

A. 生產(chǎn)者 B. 消費者

C. 分解者 D. 非生物部分

參考答案：A。

結(jié)語：通過對硝化細(xì)菌的分析和歸納，有助于學(xué)生更好的學(xué)習(xí)硝化細(xì)菌在試題中出現(xiàn)的形式和考查方式，也有助于更進(jìn)一步的掌握與硝化細(xì)菌相關(guān)的應(yīng)用。