第一節(jié)微生物的類群

1、第五章 微生物與發(fā)酵工程 人大附中 王萍 2008-10-06一備課習(xí)慣上講每一章之前把本章高考題看一看，最后再著重看北京高考題，主要看看考點分布、命題特點及命題趨勢。1.（04年第1題）在以下描述中，可以將病毒與其他微生物相區(qū)別的是： （ D ）A. 能夠使人或動、植物患病 B. 沒有細(xì)胞核，僅有核酸C. 具有寄生性 D. 由核酸和蛋白質(zhì)裝配進行增殖2（05年第31題20分）某化工廠的污水池中，含有一種有害的、難于降解的有機化合物A。研究人員用化合物A、磷酸鹽、鎂鹽以及微量元素配制的培養(yǎng)基，成功地篩選到能高效降解化合物A的細(xì)菌（目的菌）。實驗的主要步驟如圖所示。請分析回答問題：（1）培養(yǎng)基中

2、加入化合物A的目的是篩選_，這種培養(yǎng)基屬于_培養(yǎng)基。（2）“目的菌”生長所需的氮源和碳源是來自培養(yǎng)基中的_，實驗需要振蕩培養(yǎng)，由此推測“目的菌”的代謝類型是_。（3）培養(yǎng)若干天后，應(yīng)選擇培養(yǎng)瓶中化合物A含量_的培養(yǎng)液，接入新的培養(yǎng)液中連續(xù)培養(yǎng)，使“目的菌”的數(shù)量_。（4）轉(zhuǎn)為固體培養(yǎng)時，常采用_的方法接種，獲得單菌落后繼續(xù)篩選。（5）若研究“目的菌”的生長規(guī)律，將單個菌落進行液體培養(yǎng)，可采用_的方法進行計數(shù)，以時間為橫坐標(biāo)，以_為縱坐標(biāo)，繪制生長曲線。（6）實驗結(jié)束后，使用過的培養(yǎng)基應(yīng)該進行_處理后，才能倒掉。答案：（1）目的菌 選擇（2）化合物A 異養(yǎng)需氧型（3）減少 增加（4）劃線（5）定

3、期取樣 細(xì)菌數(shù)目的對數(shù)（6）滅菌3.（06第4題）用蔗糖、奶粉和經(jīng)蛋白酶水解后的玉米胚芽液，通過乳酸菌發(fā)酵可生產(chǎn)新鮮牛奶，下列相關(guān)敘述錯誤的是 （ D ）A. 蔗糖消耗量與乳酸生成量呈正相關(guān)B. 酸奶出現(xiàn)明顯氣泡說明有雜菌污染C. 應(yīng)選擇處于對數(shù)期的乳酸菌接種D. 只有奶粉為乳酸菌發(fā)酵提供氮源4（07年第30題18分）發(fā)酵法生產(chǎn)酒精后的廢液(pH4.3)含有大量有機物，可用于培養(yǎng)、獲得白地霉菌體，生產(chǎn)高蛋白飼料。培養(yǎng)、制取白地霉菌體的實驗過程示意圖如下：請據(jù)圖分析回答問題：（1）實驗過程中培養(yǎng)白地霉的培養(yǎng)基是_。培養(yǎng)基定量分裝前，先調(diào)節(jié)_, 分裝后用棉塞封瓶口，最后_處理。（2）圖中 過程稱為

4、_，從甲到丁的培養(yǎng)過程是為了_。白地霉的代謝類型為_。（3）為確定菌體產(chǎn)量，圖中操作之前，應(yīng)先稱量_的質(zhì)量。過濾后需反復(fù)烘干稱量，直至_。所得菌體干重等于_。答案： （1）廢液上清液 pH 滅菌 （2）接種 擴大培養(yǎng) 異養(yǎng)需氧型（3）濾紙 恒重（質(zhì)量基本不變） 恒重時的質(zhì)量與濾紙質(zhì)量之差（合理答案均給分）5（08第31題18分）水華可因藍藻爆發(fā)所致?？蒲腥藛T嘗試?yán)媚撤N細(xì)菌限制藍藻數(shù)量，相關(guān)實驗的示意圖如下。圖中表示實驗步驟。請回答問題：（1）從細(xì)胞的結(jié)構(gòu)的特點與復(fù)雜程度上看，藍藻屬于_細(xì)胞；從生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)上看，藍藻處于_；藍藻的代謝類型通常是_。（2）引發(fā)水華的藍藻可產(chǎn)生藍藻毒素。藍藻

5、毒素_（是、不是）藍藻生長、系列所必需的物質(zhì)。藍藻毒素對人是一種致癌因子，可使原癌基因_，導(dǎo)致正常細(xì)胞發(fā)生癌變。（3）圖中、通常使用的是、中已培養(yǎng)至_期的藍藻和溶藻細(xì)菌。（4）圖中實驗組在每個培養(yǎng)皿中，如果做三個重復(fù)實驗，可采取的做法是： _為完善實驗設(shè)計方案，應(yīng)增設(shè)對照組，可采取的做法是： _（5）藍藻通常呈藍綠色。觀察實驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)皿中出現(xiàn)褪色空斑，說明藍藻_。答案（1）原核第一營養(yǎng)級自養(yǎng)需氧型（2）不是從抑制狀態(tài)變成激活狀態(tài)（3）對數(shù)（4）在每個培養(yǎng)皿中，選擇三個不同位置，各滴加等量菌液在每個培養(yǎng)皿中，選擇三個不同位置，各滴加等量的、不含溶藻細(xì)菌的溶藻細(xì)菌培養(yǎng)液（5）被溶藻細(xì)菌裂解（

6、死亡）二仔細(xì)分析本章與其它章節(jié)的聯(lián)系，主要是為了利用已有知識幫助學(xué)生建立對新概念的正確理解，在課堂上促進學(xué)生積極思考，揭示知識間的內(nèi)在聯(lián)系。綜合性是當(dāng)前高考試題的一個基本特點，這種綜合性是通過知識間的內(nèi)在聯(lián)系來體現(xiàn)的。但綜合的程度一定要把握好，我們只有這一輪系統(tǒng)講新課機會，首先要建立對選修教材內(nèi)部知識體系的認(rèn)識，加強分析問題和解決問題的邏輯思維訓(xùn)練，不宜太多擴展復(fù)習(xí)內(nèi)容，否則會沖淡對本節(jié)知識內(nèi)在聯(lián)系知識框架的建立。1.選修四大工程的內(nèi)容相互交叉、密切聯(lián)系人們通常將基因工程和細(xì)胞工程看做生物工程的上游處理技術(shù)，將發(fā)酵工程和酶工程看做生物工程的下游處理技術(shù)，基因工程、細(xì)胞融合、常規(guī)育種等技術(shù)一定要

7、和微生物結(jié)合才能表現(xiàn)出應(yīng)有的作用?；蚬こ趟枰墓w、受體、載體及工具酶等大都需要由微生物來承擔(dān)，將整個生物工程綜合起來，可以創(chuàng)設(shè)新情景?；蚬こ讨杏嘘P(guān)原核基因表達的調(diào)控（大腸桿菌乳糖操縱子在蛋白質(zhì)生物合成中的調(diào)節(jié)控制機制）是本章酶合成的調(diào)節(jié)的知識基礎(chǔ)。隨著原核微生物DNA重組技術(shù)的出現(xiàn)，人們利用微生物生產(chǎn)出了胰島素、干擾素等貴重藥物，形成了一個嶄新的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)。2和必修教材內(nèi)容知識緊密相聯(lián)，本章的知識點覆蓋面廣，具有發(fā)散性和聯(lián)系性的特點。微生物在自然界里的分布十分廣泛，它們與自然界的物質(zhì)循環(huán)、與人類的健康及生產(chǎn)活動等有密切聯(lián)系。例如，微生物需要的營養(yǎng)物質(zhì)及功能，就與高中生物必修課中的“糖

8、類、蛋白質(zhì)、無機鹽和水等的功能”，“新陳代謝的類型”等內(nèi)容有著密切的聯(lián)系，是在這些內(nèi)容的基礎(chǔ)上講述的。又如，細(xì)菌的結(jié)構(gòu)是高中生物必修課中“原核生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)特點”的內(nèi)容的進一步延伸。因此，在復(fù)習(xí)過程中，應(yīng)注意與高中生物必修課中相關(guān)內(nèi)容的聯(lián)系，以利于學(xué)生將新知識納入到原有的知識結(jié)構(gòu)中，形成合理的知識遷移。微生物的類群在高二介紹的原核生物細(xì)胞知識基礎(chǔ)上，進一步講解了細(xì)菌、放線菌和病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)。3微生物學(xué)是整個生物學(xué)科中一門具有自己獨特實驗技術(shù)的學(xué)科如無菌操作技術(shù)、消毒滅菌技術(shù)、純種分離和深層液體培養(yǎng)技術(shù)等。這些技術(shù)已逐步擴散到生命科學(xué)各個領(lǐng)域的研究中，成為研究生命科學(xué)的必要手段，從而為整個生命科

9、學(xué)的發(fā)展，做出了方法學(xué)上的貢獻。第一節(jié) 微生物的類群了解微生物物種多樣性。微生物包括病毒、原核微生物（細(xì)菌、放線菌、立克次氏體、支原體、藍藻，立克次氏體、支原體、衣原體均介于細(xì)菌與病毒之間）、真核微生物（真菌、單細(xì)胞藻類、原生動物）。微生物在六界中占有四界，顯示了微生物在生物界中的地位。一細(xì)菌【教學(xué)建議】進行“細(xì)菌的結(jié)構(gòu)”教學(xué)時，注意掌握基本結(jié)構(gòu)與特殊結(jié)構(gòu)的特點及與功能間的聯(lián)系，認(rèn)識細(xì)菌作為原核生物所具有的基本結(jié)構(gòu)，即細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、核區(qū)（擬核），便于理解細(xì)菌（原核細(xì)胞）與真核生物結(jié)構(gòu)和功能上區(qū)別。例如；細(xì)菌的細(xì)胞中細(xì)胞器只有核糖體；沒有核膜，只有核區(qū)；細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成時，基因的轉(zhuǎn)錄、

10、翻譯的過程是同時進行；光合作用（類囊體膜）、呼吸作用的完成也沒有專門的細(xì)胞器；所有的這些功能特點都是結(jié)構(gòu)決定的。1細(xì)胞壁（1）通過實驗材料引導(dǎo)學(xué)生分析細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)和功能材料一：如果將大腸桿菌接入濃度為0.2mol/L的蔗糖等滲溶液和盛有玻璃珠的三角瓶中加以搖動，可以使細(xì)胞壁破裂，細(xì)胞內(nèi)含物流出，這樣就可以得到細(xì)胞壁的空殼?？諝こ蓷U狀，而細(xì)胞內(nèi)含物卻是圓的，可獲得原生質(zhì)體。材料二：在人為條件下，用溶菌酶處理除去細(xì)胞壁，并接入低滲溶液，無細(xì)胞壁的細(xì)胞膜就會破裂。對滲透壓變化敏感的細(xì)胞，一般由革蘭氏陽性細(xì)菌形成。（2）細(xì)胞壁主要成分及功能 細(xì)菌細(xì)胞壁的主要成分是肽聚糖，它使得這層壁堅韌并富有彈性。細(xì)

11、菌細(xì)胞壁的主要功能是保護細(xì)胞、維持細(xì)胞形狀、協(xié)助鞭毛運動等，而且還與細(xì)菌的抗原性、致病性和對噬菌體的敏感性有關(guān)。細(xì)菌的細(xì)胞壁是多孔性的，可允許水和一些化學(xué)物質(zhì)通過，但大分子的物質(zhì)不能通過。肽聚糖是細(xì)菌細(xì)胞壁中的一種特殊成分。它由N-乙酰葡萄糖胺（簡寫為G）、N-乙酰胞壁酸（簡寫為M），以及短肽等構(gòu)成。N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸交替重復(fù)連接成聚糖骨架；短肽靠肽鍵連接在聚糖骨架的N-乙酰胞壁酸分子上；相鄰的短肽交叉聯(lián)結(jié)，形成高強度的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。肽聚糖是酶和抗生素作用的靶物質(zhì)。例如，溶菌酶、葡萄糖球菌溶素能水解N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸之間的化學(xué)鍵，從而導(dǎo)致細(xì)胞壁解體。又如，青霉素、頭孢菌

12、素等能干擾短肽鏈間的聯(lián)結(jié)。磷霉素、環(huán)絲氨酸等能抑制聚糖骨架的合成，造成細(xì)胞壁缺陷，導(dǎo)致細(xì)菌在低滲溶液極易破裂而死亡。因此，肽聚糖在抗生素治療上具有重要意義。 2細(xì)胞膜證明細(xì)胞膜的存在（質(zhì)壁分離、選擇性染色、原生質(zhì)體破裂或電鏡觀察等方法）細(xì)胞膜的生理功能：選擇性地控制細(xì)胞內(nèi)、外的營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物的運送。合成細(xì)胞壁和糖被的各種組分（肽聚糖、磷壁酸、莢膜多糖等）的重要基地膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代謝的酶系，是細(xì)胞的產(chǎn)能場所。如有氧呼吸的酶類不像真核生物那樣存在于線粒體中，而是存在于細(xì)胞膜上，有氧呼吸也是在細(xì)胞膜上進行；能進行光合作用的細(xì)菌，其光合作用的酶類也是結(jié)合在細(xì)胞膜上。3細(xì)菌質(zhì)粒

13、通過分析細(xì)菌體內(nèi)質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)進一步認(rèn)識質(zhì)粒作為基因工程的運載體的原因。例如：質(zhì)粒是環(huán)狀的DNA，上面含有抗藥性、固氮、抗生素、細(xì)菌毒素產(chǎn)生的基因，它們中有的可作為標(biāo)記基因，這是作為運載體的其中一個條件。質(zhì)粒為小環(huán)狀雙鏈DNA，能在細(xì)菌胞質(zhì)中自我復(fù)制。質(zhì)?？煽刂萍?xì)菌很多重要的生物學(xué)性狀，對細(xì)菌有一定的保護作用。但并非細(xì)菌生命活動所必需，可能自然丟失（頻率為10-2至10-8）或經(jīng)人工方法增加丟失頻率（如高溫、紫外線等）。質(zhì)?？赏ㄟ^細(xì)菌二分裂轉(zhuǎn)傳給下一代，也可通過接合、轉(zhuǎn)導(dǎo)、或直接傳遞給另一細(xì)菌。重要的質(zhì)粒有F質(zhì)粒（決定細(xì)菌性菌毛的產(chǎn)生）、R質(zhì)粒（決定細(xì)菌耐藥性）、Col質(zhì)粒（決定大腸桿菌產(chǎn)生大腸菌

14、素）、Vi質(zhì)粒（決定細(xì)菌毒力）。質(zhì)粒有大小兩類，大質(zhì)?？珊瑤装賯€基因，約為擬核DNA的110%，；小質(zhì)粒僅含2030個基因，約為擬核DNA的0.5%，。幾種質(zhì)?？赏瑫r共存于同一個細(xì)菌內(nèi)。4擬核即細(xì)菌“核DNA”，是由裸露（無蛋白質(zhì)包裝）的雙鏈DNA組成單一環(huán)狀、反復(fù)卷曲盤繞而成的松散，例如，大腸桿菌的DNA分子量為3109，伸展后長度可達1.1mm，約含5106bp，可攜帶30005000個基因。 5芽孢某些細(xì)菌在其生長發(fā)育后期，在細(xì)胞內(nèi)形成一個圓形或橢圓形、厚壁、含水量極低、抗逆性極強的休眠體，稱為芽孢(內(nèi)生孢子)。芽孢保存細(xì)菌全部生命活性，一個細(xì)菌只形成一個芽孢，一個芽孢也只能生成一個菌體

15、，芽孢并不是細(xì)菌的繁殖方式。這種結(jié)構(gòu)形成是細(xì)菌對營養(yǎng)缺乏的一種反應(yīng)。整個生物界中抗逆性最強的生命體，是否能消滅芽孢是衡量各種消毒滅菌的最重要的指標(biāo)。芽孢在適宜的條件下可以重新轉(zhuǎn)變成為營養(yǎng)態(tài)細(xì)胞；產(chǎn)芽孢細(xì)菌的保藏多用其芽孢。芽孢的有無、形態(tài)、大小和著生位置是細(xì)菌分類和鑒定中的重要指標(biāo)。注意和放線菌、霉菌的生殖細(xì)胞孢子區(qū)分。6進行“細(xì)菌的繁殖”教學(xué)時，要明確二分裂的含義和菌落形成的意義（l）比較細(xì)菌的二分裂過程與細(xì)胞有絲分裂過程。細(xì)菌是原核細(xì)胞，無染色體、紡錘體的出現(xiàn)，但DNA要復(fù)制并且平均分配。細(xì)胞分裂時，DNA分子附著在細(xì)胞膜上而復(fù)制為二，然后隨著細(xì)胞的延長，兩個DNA分子才彼此分開，分別進入

16、兩個細(xì)胞。從而理解細(xì)菌的二分裂不是有絲分裂，也不屬于無絲分裂，因為有絲分裂、無絲分裂、減數(shù)分裂都指真核細(xì)胞而言的。（2）理解菌落的形成過程，結(jié)合不同種細(xì)菌的菌落的特點，明確菌落可作為菌種鑒定的依據(jù)。希望轉(zhuǎn)達我的意見：要求所有教師務(wù)必保證學(xué)生看到培養(yǎng)皿、平板培養(yǎng)基、菌落，特別是菌落。不可用錄像、圖片代替！不要強調(diào)自己學(xué)校的條件如何，必須要給學(xué)生展示實物。無此基礎(chǔ)，對于學(xué)生而言，菌落永遠(yuǎn)是抽象的。 王缽菌落指生長在固體培養(yǎng)基上，來源于一個細(xì)菌細(xì)胞，肉眼可見的細(xì)菌細(xì)胞群體。各種細(xì)菌，在一定條件下形成的菌落特征具有一定的穩(wěn)定性和專一性，這是衡量菌種純度，辨認(rèn)和鑒定菌種的重要依據(jù)。菌落特征包括大小、形狀

17、、隆起形狀、邊緣情況、表面狀態(tài)、表面光澤、質(zhì)地、顏色、透明度等。例如，有莢膜的細(xì)菌在固體培養(yǎng)基上形成粘液型（M型）菌落：表面光滑、濕潤、邊緣整齊。一般新分離的細(xì)菌大多呈現(xiàn)此型菌落?；蚬饣停⊿型）菌落：粘稠、有光澤、似水珠樣。失去莢膜后菌落變?yōu)榇植谛停≧型）菌落：表面粗糙、干燥、有皺紋，有時呈顆粒狀，邊緣大多不整齊。如果菌落是由一個細(xì)菌繁殖而來，則為純培養(yǎng)。每種菌在一定條件下的菌落特征是一定的，在相同條件下菌落特征的改變，常提示細(xì)菌生理性狀發(fā)生了變異。7.核糖體細(xì)菌的核糖體不同于真核生物。核糖體的直徑在1020 nm之間，由70%的RNA和30%的蛋白質(zhì)組成。細(xì)菌核糖體的數(shù)量很多，每個細(xì)胞可有

18、萬余個。當(dāng)核糖體串連成多聚核糖體時，就成為合成蛋白質(zhì)的場所。鏈霉素等抗生素通常作用于細(xì)菌的核糖體而抑制其蛋白質(zhì)的合成，但它們對人的核糖體不起作用，因此，可用鏈霉素治療由細(xì)菌引起的疾病。但對人核糖體不起作用，所以可用鏈霉素治療由細(xì)菌引起的疾病。 8.莢膜 可在回顧必修本的R型（無莢膜）、S型（有莢膜）相關(guān)知識的基礎(chǔ)上展開教學(xué)。例如：為什么小鼠感染R型肺炎雙球菌并不死亡，而感染S型菌便導(dǎo)致肺炎死亡？經(jīng)特殊的莢膜染色后可在光學(xué)顯微鏡清楚地觀察到它的存在。莢膜并非細(xì)胞生活的必要結(jié)構(gòu)，但它對細(xì)菌在環(huán)境中的生存有利，大多數(shù)細(xì)菌的莢膜為多糖，少數(shù)（如炭疽桿菌）為多肽。莢膜物質(zhì)具有特異的抗原性。并且可抗吞噬細(xì)

19、胞吞噬。二放線菌 教學(xué)要求：簡單介紹，但不可放棄。因為對于微生物較全面的了解，是構(gòu)建學(xué)生綜合處理問題的能力的基礎(chǔ)。放線菌是具有菌絲、以孢子進行繁殖的一類原核微生物。與細(xì)菌的區(qū)別是能產(chǎn)生有分支的菌體，因菌落成放線狀而得名。其細(xì)胞壁的主要成分是肽聚糖。菌絲常無橫隔，內(nèi)含多個核區(qū)，一般認(rèn)為放線菌是單細(xì)胞的。放線菌的菌絲可以分為營養(yǎng)菌絲和氣生菌絲兩大類。營養(yǎng)菌絲又叫基內(nèi)菌絲，是生長在培養(yǎng)基內(nèi)部的菌絲，主要功能是吸收營養(yǎng)物質(zhì)。由營養(yǎng)菌絲上長出并且伸展到空氣中的菌絲，叫做氣生菌絲。氣生菌絲的顏色一般較深，直徑也較粗，是營養(yǎng)菌絲的兩倍左右。放線菌的氣生菌絲雖不接觸營養(yǎng)物質(zhì)，但營養(yǎng)物質(zhì)仍能傳遞過來，這是原核生

20、物在形態(tài)上的一個很大發(fā)展。氣生菌絲位于菌落表面，使菌落呈短絨毛狀。放線菌生長發(fā)育到一定時期，氣生菌絲頂端便會分化出孢子絲。孢子絲的形狀有直桿形的、波浪形的、鉤狀的和螺旋狀的等；孢子成熟后就飄落下來。放線菌孢子絲和孢子的形態(tài)和顏色，常作為菌種鑒定的重要依據(jù)。少數(shù)寄生型放線菌可引起人、動物（如皮膚、腦、肺和腳部感染）的疾病。三病毒【教學(xué)建議】學(xué)習(xí)病毒時將病毒的結(jié)構(gòu)與功能相聯(lián)系。病毒沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，個體極小，能通過細(xì)菌濾器；既無產(chǎn)能酶系又無蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)，只能借助宿主細(xì)胞的的合成代謝系統(tǒng)為其復(fù)制核酸和合成蛋白質(zhì)，最后裝配成結(jié)構(gòu)完整的病毒子粒，得以增殖。不存在個體的生長和二分裂等細(xì)胞繁殖方式，在離體條件

21、下，能以無生命的化學(xué)大分子狀態(tài)存在，并保持侵染力，對一般抗生素不敏感，對于干擾素敏感；通過對病毒的增殖過程分析，加深理解病毒對宿主細(xì)胞的危害及在遺傳學(xué)上的應(yīng)用。病毒的寄生具有高度的專一性（病毒感染的第一步是和宿主細(xì)胞表面的受體特異性結(jié)合，第二步是病毒的吸附蛋白和細(xì)胞表面受體之間發(fā)生了牢固的化學(xué)鍵反應(yīng)）1.典型病毒的構(gòu)造建議略談病毒形態(tài)的多樣，并給學(xué)生噬菌體、煙草花葉病毒和HIV等病毒的圖像，因為這些都是教材涉及到的病毒。分析病毒的結(jié)構(gòu)特點。病毒的結(jié)構(gòu)包括核酸、衣殼（合稱核衣殼），衣殼的基本單位是衣殼粒，通常由16個多肽組成。某些病毒還包括囊膜，由蛋白質(zhì)、多糖和脂類構(gòu)成。有的病毒囊膜表面具有突起

22、物，稱刺突。衣殼具有保護病毒核酸，決定病原特異性等功能。病毒所具有的遺傳物質(zhì)或是DNA，或是RNA。有些復(fù)雜的病毒在衣殼的外面包裹著一層由脂類、蛋白質(zhì)和多糖組成的囊膜。有的囊膜上還長有刺突。這部分內(nèi)容有些名詞及功能容易混淆，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生注意區(qū)分。如講述囊膜時可從引導(dǎo)學(xué)生分析以下問題：囊膜的成分為什么與細(xì)胞膜的成分相同？（可有意與細(xì)胞融合建立聯(lián)系）囊膜上的蛋白質(zhì)是否決定病毒抗原特異性？囊膜的作用是什么？刺突的作用？囊膜和莢膜的區(qū)別？2病毒的增殖（復(fù)制）吸附：它是指病毒以其特殊結(jié)構(gòu)與宿主細(xì)胞表面的特異性受體發(fā)生特異性結(jié)合的過程。如大腸桿菌T系列噬菌體靠尾絲尖端附著在大腸桿菌的細(xì)胞壁上，一些有囊膜的動

23、物病毒則靠刺突吸附在宿主細(xì)胞表面的特異性受體上。侵入：它是指病毒或病毒的一部分進入宿主細(xì)胞的過程。不同種類的病毒，侵入方式有所不同。如T4噬菌體先用溶菌酶在宿主細(xì)胞壁上“鉆”出一個小孔，然后將核酸注入到細(xì)胞內(nèi)部，蛋白質(zhì)外殼則留在外面。多數(shù)病毒通過類似胞飲或吞噬的方式，使整個病毒進入細(xì)胞內(nèi)部。植物病毒往往通過昆蟲的口器或從植物體上的傷口進入植物體內(nèi)。連同衣殼或囊膜一起進入細(xì)胞內(nèi)部的病毒，還要在水解酶等的作用下，脫去衣殼或囊膜。生物合成：病毒釋放出核酸以后，原有的形態(tài)消失，稱為隱蔽期。在隱蔽期內(nèi)，病毒在宿主細(xì)胞內(nèi)活躍地進行生物合成，包括病毒核酸的復(fù)制和蛋白質(zhì)的合成。由于病毒所含的核酸類型不同，其生

24、物合成的過程也不完全相同。下面以含DNA的痘病毒為例說明。痘病毒帶有依賴DNA的RNA多聚酶。當(dāng)病毒進入隱蔽期后，在自身的RNA多聚酶的催化下，首先合成早期的mRNA，由它翻譯成早期的蛋白質(zhì)。早期蛋白質(zhì)主要是病毒復(fù)制所需要的酶以及抑制宿主細(xì)胞正常代謝的調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)。在這些酶的催化下，以親代DNA為模板，復(fù)制出子代病毒的DNA。在DNA開始轉(zhuǎn)錄以后合成的mRNA，稱晚期的mRNA，再由晚期的mRNA翻譯成晚期的蛋白質(zhì)。晚期的蛋白質(zhì)主要是構(gòu)成病毒衣殼的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)。裝配：病毒核酸和蛋白質(zhì)的生物合成是分別進行的，因而必須將它們裝配在一起才能成為成熟的病毒。結(jié)構(gòu)簡單的病毒，其各個組分是自發(fā)地裝配在一起的。

25、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的病毒往往需要在非結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的指導(dǎo)下進行裝配。釋放：無囊膜的病毒靠裂解宿主細(xì)胞的方式，一起釋放出來。有囊膜的病毒，以類似出芽的方式，逐個從宿主細(xì)胞中釋放出來。第二節(jié) 微生物的營養(yǎng)、代謝和生長一微生物營養(yǎng)【教學(xué)建議】 通過反饋發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生在面臨與此有關(guān)的試題時容易出現(xiàn)問題，但并不意味著此問題用多么復(fù)雜，也不意味著解決此問題需要多么大的經(jīng)歷，密切聯(lián)系高二新陳代謝類型的有關(guān)知識，幫助學(xué)理清一系列概念間的關(guān)系。 抓住營養(yǎng)與代謝關(guān)系是進行本節(jié)教學(xué)的關(guān)鍵。以大腸桿菌、硝化細(xì)菌、根瘤菌、酵母菌、放線菌、藍藻等微生物為例，分析自養(yǎng)型與異養(yǎng)型微生物的區(qū)別主要是碳源不同。前者是無機碳源，后者是有機碳源。固

26、氮微生物與非固氮微生物的區(qū)別是氮源，只有固氮微生物能直接利用N2。有些細(xì)菌需添加生長因子才能正常生長。1.碳源微生物生長過程中能為微生物提供碳素來源的物質(zhì)。思路：環(huán)境中的碳源物質(zhì)有哪些無機化合物中的碳（生物可利用的主要是CO2）、有機化合物中的碳根據(jù)上述碳源的不同可以判斷出其同化的類型。學(xué)生在此若出現(xiàn)問題，其根源在于沒有辨析清楚新陳代謝類型系列概念的實質(zhì)。討論關(guān)于自養(yǎng)微生物和異養(yǎng)徽生物碳源的利用和能量的來源。依據(jù)微生物生長所需碳源物質(zhì)的性質(zhì)以及生長所需能源，將微生物的營養(yǎng)類型進行歸納，從而確定不同微生物所需的營養(yǎng)物質(zhì)的來源及功能，通過對比歸類深化知識理解，拓展學(xué)生思維，提高運用知識的能力。應(yīng)總

27、結(jié)出以下問題：自養(yǎng)徽生物以二氧化碳或碳酸鹽為唯一碳源進行代謝生長；異養(yǎng)微生物必須以有機物作為碳源進行代謝生長。自養(yǎng)微生物生命活動所需的能源：一種類型是利用光能，如藍細(xì)菌等具有光合色素的細(xì)菌；一種類型是依靠物質(zhì)氧化過程獲得能量，如硝化細(xì)菌。異養(yǎng)微生物生命活動所需的能源主要依靠有機物質(zhì)氧化分解放能，碳源是異養(yǎng)微生物的主要能源物質(zhì)，即碳源對于異養(yǎng)微生物來說，不僅可為機體提供構(gòu)成細(xì)胞的物質(zhì)，而且為機體提供完成整個生理活動所需的能量。某些異養(yǎng)微生物也可以光能作為能源，例如紅螺菌，它不能以二氧化碳作為主要或唯一碳源，而需要有機物參與，才能利用光能將二氧化碳還原成細(xì)胞物質(zhì)，這種營養(yǎng)類型稱為光能異養(yǎng)型。（名詞

28、不必給學(xué)生）光能異養(yǎng)型（名詞不必給學(xué)生）以光為能源，以有機碳化合物（甲酸、乙酸、甲醇、異丙醇等）作為碳源和氫供體進行光合作用而生長繁殖的微生物。它們需要有機化合物，所以不同于利用無機化合物二氧化碳作為唯一碳源的自養(yǎng)型光合細(xì)菌。化能異養(yǎng)型（名詞不必給學(xué)生）大多數(shù)微生物屬于這種營養(yǎng)類型。它們以有機碳化合物作為碳源和能源。如果微生物的食物是來自死亡或腐爛的動植物尸體，就稱其為腐生微生物。如果其生長必須從活細(xì)胞或組織中獲得營養(yǎng)物質(zhì)的，則稱之為寄生微生物，例如病毒、衣原體、立克次氏體等。有些微生物是腐生、寄生兼而有之，例如結(jié)核桿菌就是一種以腐生為主，兼營寄生的細(xì)菌。2.氮源：凡是能被用來構(gòu)成菌體物質(zhì)中或

29、代謝產(chǎn)物中氮素來源的營養(yǎng)物質(zhì)稱為氮源?！窘虒W(xué)建議】討論不同微生物氮源物質(zhì)的來源和作用。歸納出以下結(jié)論：對許多微生物來說，既可利用無機含氮化合物作為氮源，也可利用有機含氮化合物作為氮源。固氮微生物可以利用氮氣作為氮源進行生長。銨鹽、硝酸鹽等既可作為微生物最常用的氮源，也可作為某些化能自養(yǎng)微生物的能源物質(zhì)。澄清認(rèn)識：自養(yǎng)微生物與異養(yǎng)微生物類型的劃分主要是依靠能否以二氧化碳作為生長的主要或唯一碳源，而不決定于氮源，例如，異養(yǎng)微生物最常用的氮源是無機氮源中的銨鹽和硝酸鹽。3.生長因子建議引導(dǎo)學(xué)生分析從生長因子的功能，歸納培養(yǎng)基中補充生長因子的原因？許多微生物在含有碳源、氮源、水、無機鹽的培養(yǎng)基中還不能

30、生長或生長極差，但當(dāng)補充某些物質(zhì)后，微生物就能生長良好，補充的這些物質(zhì)稱為生長因子。引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗：如何證明某種物質(zhì)是某種微生物的生長因子?生長因子種類：主要是B族維生素、某些氨基酸、嘌呤、嘧啶等，其中B族維生素多為輔酶和輔基的成分，嘌呤和嘧啶主要構(gòu)成核酸和輔酶；此外還有一些特殊的生長因子為少數(shù)細(xì)菌生長所需，如流感桿菌需要的兩種生長因子（氯化高鐵血紅素和NAD+（NADP+）均存在于血液中。4培養(yǎng)基的配制原則引導(dǎo)學(xué)生討論：如果你需要自己培養(yǎng)微生物，應(yīng)該怎樣利用這些物質(zhì)？應(yīng)該怎樣操作？通過討論分析理解培養(yǎng)基配制的三個原則（目的明確、營養(yǎng)協(xié)調(diào)、pH值適宜）時，要與微生物具體代謝所需原料及條件相聯(lián)

31、系，其種類、比例是按代謝過程的需要配制，pH是根據(jù)代謝中的酶活性的要求確定的，為了維持培養(yǎng)基pH的相對恒定，通常在培養(yǎng)基中加入pH緩沖劑（最常用的緩沖劑是磷酸氫二鉀或磷酸二氫鉀。），或在進行工業(yè)發(fā)酵時補加酸、堿,并在此基礎(chǔ)上，進一步分析選擇培養(yǎng)基和鑒別培養(yǎng)基的配方?？闪斜須w納比較不同培養(yǎng)基的特點、用途?？稍O(shè)置如下某些問題，加強知識反饋。分離固氮微生物，需用何種類型的培養(yǎng)基？如何檢查自來水中大腸稈菌是否超標(biāo)？加入青霉素的培養(yǎng)基可分離哪種微生物？不加含碳有機物的無碳培養(yǎng)基可以分離哪類微生物？液體培養(yǎng)基為什么適于工業(yè)生產(chǎn)？若硝化細(xì)菌、圓褐固氮菌、不固氮的藍藻混合在一起，我們配置什么樣的培養(yǎng)即可以將三

32、種微生物分離？結(jié)合微生物的代謝類型進行討論。（1）鑒別培養(yǎng)基：利用各種細(xì)菌分解糖類和蛋白質(zhì)能力及其代謝產(chǎn)物的不同，在培養(yǎng)基中加入特定的作用底物，觀察細(xì)菌在其中生長后分解底物的作用如何，從而鑒別細(xì)菌。例如，無糖的基礎(chǔ)培養(yǎng)基（蛋白胨水）中加入乳糖和酸堿指示劑，接種細(xì)菌培養(yǎng)。如細(xì)菌能發(fā)酵乳糖產(chǎn)酸，指示劑即變色；不發(fā)酵乳糖則顏色不變。鑒別飲用水中是否存大腸桿菌，用加入伊紅-美藍的鑒別培養(yǎng)基。（2）選擇培養(yǎng)基：在培養(yǎng)基中加入某種化學(xué)物質(zhì)，使之抑制某一類細(xì)菌生長，而有利于另一類細(xì)菌生長，從而將后者選擇出來。5關(guān)注教材科學(xué)實驗方法，如何將某種細(xì)菌從雜菌中分離出來？德國著名的細(xì)菌學(xué)家科赫用瓊脂（成分是多聚半乳

33、糖的硫酸酯，極難被微生物分解，無營養(yǎng)價值，粘著力強）做凝固劑的固體培養(yǎng)基，科赫將微生物樣品稀釋后，用針尖沾取少量的稀釋菌液在固體培養(yǎng)基上畫線，由于微生物在固體培養(yǎng)基上的生長部位固定，不久培養(yǎng)基的表面就長出多種菌落，相同特征的菌落來自同一個種，挑選某一種菌落的微生物，經(jīng)過不斷的稀釋、培養(yǎng)就得到了純種?？坪辗蛛x了結(jié)核桿菌而獲諾貝爾生理學(xué)獎。二微生物的代謝1.微生物代謝特點由新陳代謝的定義引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)微生物代謝的概念，通過列舉資料分析出微生物的代謝特點，引導(dǎo)學(xué)生分析微生物代謝旺盛的原因（微生物的表面積與體積比大，利于外界物質(zhì)交換；對物質(zhì)的轉(zhuǎn)化利用快，這樣大的一個比表面積足以滿足小小空間代謝時對物質(zhì)的

34、需求，同時細(xì)胞代謝廢物也能迅速排出去）。資料：發(fā)酵乳糖的細(xì)菌在1小時內(nèi)可分解其自重100010000倍的乳糖；產(chǎn)朊假絲酵母合成蛋白質(zhì)的能力比大豆強100倍，比食用牛強10萬倍。2微生物的代謝產(chǎn)物【教學(xué)建議】：建議一：學(xué)生閱讀教材 “微生物代謝產(chǎn)物”部分內(nèi)容，依據(jù)知識點自行設(shè)計表格，比較初級代謝產(chǎn)物和次級代謝產(chǎn)物的異同點。建議二：安軍老師的公開課啟示（帶學(xué)生利用中午的時間做酸奶，可演示照片，問題：牛奶變酸是什么原因？是乳酸桿菌代謝的結(jié)果。討論：微生物代謝速度快，代謝異常旺盛，有什么適應(yīng)意義嗎？） 初級代謝產(chǎn)物次級代謝產(chǎn)物生長繁殖是否必需是否產(chǎn)生階段一直產(chǎn)生生長到一定階段后產(chǎn)生是否有菌種特異性否是

35、分布細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外種類氨基酸、核苷酸、多糖、脂類、維生素等激素、毒素、色素、抗生素3微生物代謝的調(diào)節(jié)。微生物細(xì)胞代謝的調(diào)節(jié)主要是通過控制酶的作用來實現(xiàn)的，酶合成調(diào)節(jié)（通過調(diào)節(jié)酶的合成進而調(diào)節(jié)代謝速率），酶活性調(diào)節(jié)（通過酶分子結(jié)構(gòu)的改變來調(diào)節(jié)）。 （1）酶合成的調(diào)節(jié)實驗：在用葡萄糖和乳糖作碳源的培養(yǎng)基上培養(yǎng)大腸桿菌，開始時，大腸桿菌只利用葡萄糖而不利用乳糖。只有當(dāng)葡萄糖消耗完畢以后才開始利用乳糖。實驗證明：大腸桿菌分解葡萄糖的酶是組成酶，分解乳糖的酶是誘導(dǎo)酶。組成酶在細(xì)胞內(nèi)一直存在，它的合成只受基因調(diào)控；誘導(dǎo)酶只有環(huán)境中存在誘導(dǎo)物才能合成、存在，它的合成受基因與誘導(dǎo)物共同控制； 酶合成調(diào)節(jié)

36、的意義：既保證代謝需要，又避免細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)和能量浪費，增強適應(yīng)能力。對能力比較強的學(xué)生，還可展開如下討論：半乳糖苷酶為什么在葡萄糖和乳糖同時存在時不能合成？（環(huán)境中沒有乳糖時，阻抑物與操縱基因結(jié)合，結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄受阻。環(huán)境中有乳糖時，阻抑物與乳糖結(jié)合后，不能和操縱基因結(jié)合，使得結(jié)構(gòu)基因能夠進行轉(zhuǎn)錄）（2）酶活性的調(diào)節(jié)酶活性調(diào)節(jié)的對象是酶的催化能力，調(diào)節(jié)的結(jié)果是活性發(fā)生變化；酶活性調(diào)節(jié)的機制通過酶與代謝過程產(chǎn)生物質(zhì)的可逆性結(jié)合進行調(diào)節(jié)；酶活性調(diào)節(jié)的特點：快速、精確；酶活性調(diào)節(jié)的意義：避免代謝產(chǎn)物積累過多。（3）兩種調(diào)節(jié)方式的區(qū)別從調(diào)節(jié)對象看：酶合成的調(diào)節(jié)是通過酶量的變化控制代謝速率，而酶活性的調(diào)節(jié)是

37、對已存在的酶活性進行控制，它不涉及酶量變化。從調(diào)節(jié)效果看：酶活性調(diào)節(jié)直接而迅速，酶合成調(diào)節(jié)間接而緩慢。從調(diào)節(jié)機制看：酶合成調(diào)節(jié)是基因水平調(diào)節(jié)，它調(diào)節(jié)控制酶合成；酶活性調(diào)節(jié)是代謝調(diào)節(jié)，它調(diào)節(jié)酶活性。4微生物代謝的人工控制（重點、難點）（1）首先指出人工控制微生物代謝的目的最大限度積累對人類有用的代謝產(chǎn)物。 （2）充分利用教科以黃色短桿菌生產(chǎn)賴氨酸，谷氨酸棒狀桿菌生產(chǎn)谷氨酸為例，聯(lián)系已有的生物學(xué)知識討論人工控制微生物代謝的方法。【教學(xué)建議】：（1）由蘇氨酸、賴氨酸共同積累過量會抑制天冬氨酸激酶的活性，而賴氨酸單獨過量不會出現(xiàn)抑制的代謝特點引導(dǎo)學(xué)生逐步推理，最后落腳點是：通過誘變育種選育不能合成高絲

38、氨酸脫氫酶的菌種作為工業(yè)微生物，達到大量生產(chǎn)賴氨酸的目的。 （2）由谷氨酸積累過量會抑制谷氨酸脫氫酶活性的特點，引導(dǎo)學(xué)生推理：如何使細(xì)胞內(nèi)的谷氨酸不會抑制谷氨酸脫氫酶恬性？（細(xì)胞內(nèi)谷氨酸濃度下降）如何使細(xì)胞內(nèi)谷氨酸濃度下降？（將細(xì)胞內(nèi)谷氨酸透出細(xì)胞）如何使谷氨酸通過細(xì)胞膜由細(xì)胞內(nèi)到達細(xì)胞外？（改變細(xì)胞膜透性），由此可大量生產(chǎn)谷氨酸。 三微生物的生長首先明確微生物的生長特點：個體生長不明顯，生長持續(xù)時間很短，生長、繁殖交替進行。群體生長=個體生長個體繁殖，對微生物的生長研究是以微生物群體為單位?！窘虒W(xué)建議】（1）結(jié)合種群增長曲線中的“J”型增長和“S”型增長曲線，讓同學(xué)討論如何畫出微生物的生長曲

39、線。訓(xùn)練學(xué)生作圖的能力。可進行以下思維訓(xùn)練：應(yīng)配制固體還是液體培養(yǎng)基？接種時菌種和菌量應(yīng)如何控制？如何取樣？曲線橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)生物學(xué)意義？讓同學(xué)推測曲線走勢應(yīng)怎樣？并分析影響微生物生長速率變化的可能因素。（若有坐標(biāo)紙，不妨讓學(xué)生動手做一做，模擬數(shù)據(jù)的獲得、處理、轉(zhuǎn)化的過程，才能更好地認(rèn)識為何縱坐標(biāo)不是個體數(shù)目，而為數(shù)目的對數(shù)）（2）分析調(diào)整期、對數(shù)期、穩(wěn)定期、衰亡期的形態(tài)結(jié)構(gòu)與生理特點（可列表對比）并分析所處時期生長狀況的原因，分析其的實踐意義。（調(diào)整期的特點是什么？發(fā)酵生產(chǎn)中如何縮短調(diào)整期？（若用對數(shù)期菌種，則調(diào)整則很短，甚至沒有，若用穩(wěn)定期、衰亡期菌種，則可明顯觀察到停滯期的存在）對數(shù)期有何特點？處于對數(shù)期的微生物有何實際應(yīng)用？在工業(yè)發(fā)酵過程，需要延長穩(wěn)定期，如何控制條件延長穩(wěn)定期以提高生產(chǎn)效率？引導(dǎo)學(xué)生分析出連續(xù)培養(yǎng)的方法及優(yōu)點）第三節(jié) 發(fā)酵工程簡介【教學(xué)建議】發(fā)酵工程作為生物工程的下游處理技術(shù)，要緊密聯(lián)系生產(chǎn)、生活實際，以發(fā)酵工程的內(nèi)容為核心，授課時緊緊抓住谷氨酸發(fā)酵實例，分析發(fā)酵過程的每一步