《微生物和發(fā)酵工程》一輪復(fù)習(xí)學(xué)法建議

1、微生物和發(fā)酵工程一輪復(fù)習(xí)學(xué)法建議本專題是選修第五章內(nèi)容，包括微生物類群；微生物的營養(yǎng)、代謝和生長；發(fā)酵工程簡介；酶工程簡介、微生物培養(yǎng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)五個(gè)部分內(nèi)容。在本專題復(fù)習(xí)中主要運(yùn)用歸納法、比較法、模型法、知識(shí)梳理法等，在解題過程中需要先發(fā)散思維再集中思維。一、總體內(nèi)容復(fù)習(xí)與其他專題相同的是首先運(yùn)用歸納法和知識(shí)梳理法將本專題內(nèi)容形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，同學(xué)們可嘗試自己先整理，然后參考下圖：從以上知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖中可以看出本專題有兩大塊知識(shí)，一塊是理論上的有關(guān)微生物的知識(shí)，另一塊是實(shí)際應(yīng)用的關(guān)于發(fā)酵工程和酶工程，其中以發(fā)酵工程為主。學(xué)習(xí)微生物知識(shí)是為發(fā)酵工程工程打基礎(chǔ)的。二、具體內(nèi)容復(fù)習(xí)微生物包括微生物類群、微生物

2、營養(yǎng)、代謝、生長四塊知識(shí)。復(fù)習(xí)這部分知識(shí)注意運(yùn)用比較法，將微生物與動(dòng)植物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)、代謝等知識(shí)相比較，抓住微生物的特殊性。1微生物類群和微生物的營養(yǎng)將細(xì)菌與動(dòng)植物細(xì)胞（真核細(xì)胞）比較：真核生物細(xì)胞細(xì)菌細(xì)胞細(xì)菌的優(yōu)點(diǎn)細(xì)胞核有核膜、核仁，具有多對染色體擬核、有一個(gè)大型環(huán)狀DNA，不形成染色體誘變育種更容易細(xì)胞質(zhì)有多種細(xì)胞器只有核糖體容易培養(yǎng)基因結(jié)構(gòu)編碼區(qū)是間隔的、不連續(xù)的編碼區(qū)是連續(xù)的，不間隔的可人工合成基因細(xì)胞質(zhì)基因在線粒體和葉綠體中在質(zhì)粒中作運(yùn)載體，改造菌種，進(jìn)行發(fā)酵細(xì)胞培養(yǎng)分化形成生物體形成菌落進(jìn)行菌種鑒定微生物類群和微生物營養(yǎng)之間的關(guān)系是：不同微生物的營養(yǎng)需求不同，只有了解其營養(yǎng)需求，才能

3、配制好培養(yǎng)基。而病毒的特殊性不能用普通培養(yǎng)基培養(yǎng)，只能用活細(xì)胞培養(yǎng)，通常用活雞胚培養(yǎng)，所以在發(fā)酵工程中不采用病毒。在微生物類群和微生物營養(yǎng)復(fù)習(xí)中可具體歸納如下圖：復(fù)習(xí)中注意與其他章節(jié)知識(shí)的聯(lián)系：在復(fù)習(xí)細(xì)菌的結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)結(jié)合高中生物必修教材中原核生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。擬核中大型環(huán)狀DAN及質(zhì)粒DNA相當(dāng)于真核細(xì)胞中的核DNA和質(zhì)DNA。作為擬核的大型環(huán)狀DNA，它控制著細(xì)菌的主要遺傳性狀；而質(zhì)粒DNA則控制細(xì)菌產(chǎn)物尤其是次級(jí)代謝產(chǎn)物的合成。結(jié)合選修第三章遺傳與基因工程中運(yùn)用質(zhì)粒作基因運(yùn)載體的知識(shí)，加強(qiáng)知識(shí)的橫向聯(lián)系和綜合應(yīng)用。在復(fù)習(xí)病毒的結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)時(shí)，可回憶必修第六章中“噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)”，知

4、道病毒中有只含DNA的病毒（如噬菌體、乙肝病毒等）和只含RNA的病毒（如煙草花葉病毒、車前草病毒、HIV、SARS、禽流感病毒等），結(jié)合選修第一章人體生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)和免疫中細(xì)胞免疫，對于侵入人體細(xì)胞中的病毒，可以通過效應(yīng)T細(xì)胞激活宿主細(xì)胞中的溶酶體中酶，使宿主細(xì)胞裂解，病毒無藏身之所，被相應(yīng)的抗體結(jié)合而被消滅。理解病毒的抗原決定簇知識(shí)。結(jié)合選修第三章遺傳與基因工程中運(yùn)用噬菌體或動(dòng)植物病毒作基因運(yùn)載體的知識(shí)，知道運(yùn)載體都是核酸，且進(jìn)入宿主細(xì)胞的是核酸，而不是蛋白質(zhì)外殼。結(jié)合選修第四章細(xì)胞與細(xì)胞工程中動(dòng)物細(xì)胞融合和制備單克隆抗體時(shí)運(yùn)用滅活的病毒作誘導(dǎo)劑的知識(shí)，利用了病毒能夠在宿主細(xì)胞膜上鉆孔的能力

5、。復(fù)習(xí)微生物營養(yǎng)應(yīng)結(jié)合必修教材第一章化學(xué)元素和化合物的知識(shí)，結(jié)合新陳代謝的類型，分析微生物的實(shí)際類型，尤其是代謝特點(diǎn)，明確微生物對碳源、氮源需求的特導(dǎo)性，從而確定不同微生物所需的營養(yǎng)物質(zhì)的來源與功能。通過分析明確自養(yǎng)型與異養(yǎng)型微生物的區(qū)別主要是碳源，前者是無機(jī)碳源；后者必需要提供有機(jī)碳源。固氮微生物與非固氮微生物的氮源區(qū)別是只有固氮微生物能直接利用氮?dú)?，在?shí)際培養(yǎng)時(shí)，只能以此培養(yǎng)自生固氮微生物，因?yàn)楣采痰⑸镏挥性谂c其共生的生物體內(nèi)才能固氮。理解培養(yǎng)基配制的三個(gè)原則時(shí)，要與微生物具體代謝所需原料及條件相聯(lián)系，其種類和比例是按代謝過程的需要配制，pH是根據(jù)代謝中的酶的活性的要求確定的，可結(jié)合

6、發(fā)酵工程中的實(shí)例來加強(qiáng)理解。2微生物的代謝與生長微生物的代謝：微生物的代謝與動(dòng)植物代謝既有相同之處，也有不同之處。相同的是都能通過同化作用合成體內(nèi)所需物質(zhì)，通過異化作用分解部分體內(nèi)物質(zhì)，釋放能量供給生命活動(dòng)需要。不同之處是微生物的代謝迅速，物質(zhì)更新快，原因是其體表面積與體積之比特別大。由于學(xué)習(xí)這部分知識(shí)是為了應(yīng)用于發(fā)酵工程，所以需要了解微生物的兩類代謝產(chǎn)物初級(jí)代謝產(chǎn)物和次級(jí)代謝產(chǎn)物。可采取列表區(qū)別。記憶時(shí)可將“××素”去除維生素，其他均為次級(jí)代謝產(chǎn)物。重點(diǎn)放在對代謝調(diào)節(jié)的理解上，可采取建立模型的方法進(jìn)行復(fù)習(xí)： 在此模型中對酶合成的調(diào)節(jié)關(guān)鍵在底物，如果是正常情況下，合成的組成

7、酶，催化底物反應(yīng)形成產(chǎn)物，產(chǎn)物過多，出現(xiàn)反饋調(diào)節(jié)；如果環(huán)境變化，只有某種底物時(shí)，則合成誘導(dǎo)酶，無論合成組成酶，還是合成誘導(dǎo)酶都需要遺傳物質(zhì)控制，但合成誘導(dǎo)酶還受環(huán)境的控制。模型1和模型2中兩種類型的反饋調(diào)節(jié)啟示我們要采用不同的人工控制，解除其反饋調(diào)節(jié)，滿足人類對其產(chǎn)物的需求。 微生物的生長：主要有測定方法和生長規(guī)律兩部分知識(shí)。測定細(xì)菌數(shù)量和重量，都涉及到取樣，要聯(lián)系細(xì)菌呼吸，樣品中pH變化通常是隨取樣時(shí)間逐漸降低。測定數(shù)量要用紅細(xì)胞與之均勻混合；測定重量包括測定濕重和干重，需要離心分離后，反復(fù)洗滌，去掉培養(yǎng)基后再稱重或烘干后稱重。而微生物群體生長規(guī)律是重點(diǎn)知識(shí)，只有掌握其生長規(guī)律，才能在發(fā)酵工

8、程中進(jìn)行人工控制?？蓪⒈静糠种R(shí)歸納成下表，幫助理解和記憶。時(shí)期細(xì)菌生長特點(diǎn)形成原因菌體特征應(yīng)用與控制調(diào)整期不立即繁殖，數(shù)目幾乎不變對新環(huán)境的適應(yīng)代謝活躍，體積增長較快通過控制菌種、接種量、培養(yǎng)條件等，縮短調(diào)整期對數(shù)期繁殖速率快，以等比數(shù)列的形式增加生存條件適宜代謝旺盛，個(gè)體形態(tài)和生理特征穩(wěn)定獲取生產(chǎn)用菌種，作科研材料穩(wěn)定期繁殖速率與死亡速率相等，活菌數(shù)量最大生存條件惡化，種內(nèi)斗爭激烈代謝產(chǎn)物積累最多，開始出現(xiàn)芽孢通過添加新培養(yǎng)基、放出老培養(yǎng)基和控制其他生產(chǎn)條件，來延長穩(wěn)定期衰亡期死亡速率大大增加，活菌數(shù)目急劇下降生存條件極惡化出現(xiàn)多種形態(tài)畸變菌體裂解，釋放代謝產(chǎn)物，便于分離提純產(chǎn)品 3發(fā)酵工

9、程簡介：有了關(guān)于微生物的類群、微生物營養(yǎng)、代謝和生長的知識(shí)，這部分內(nèi)容相對比較簡單，只要將有關(guān)微生物類群、營養(yǎng)、代謝和生長的知識(shí)應(yīng)用到發(fā)酵工程就可以了。首先是確定所培養(yǎng)的微生物是哪種代謝類型，然后運(yùn)用微生物營養(yǎng)知識(shí)和配制培養(yǎng)基的有關(guān)知識(shí)，配制培養(yǎng)基。從自然界選取的菌種，要根據(jù)人類的需要，以及該微生物代謝和生長特性，聯(lián)系基因工程、細(xì)胞工程和誘變育種知識(shí)，改造微生物，自然界的菌種產(chǎn)量不高，需要經(jīng)過三種方法改造后再成為生產(chǎn)用菌種，擴(kuò)大培養(yǎng)直到對數(shù)期再接種，可縮短調(diào)整期，同時(shí)將配制好的培養(yǎng)基調(diào)節(jié)到適宜的pH后，連同發(fā)酵罐一起滅菌，冷卻后接種。注意根據(jù)不同微生物類型控制發(fā)酵條件，配合添加新鮮培養(yǎng)基，可延

10、長穩(wěn)定期；根據(jù)不同的產(chǎn)品采取不同的分離提純方法。注意結(jié)合教科書的插圖或下圖理解發(fā)酵過程，能夠?qū)ζ渲幸恍┓矫娼Y(jié)合習(xí)題，思考其變化，采用發(fā)散思維展開復(fù)習(xí)和記憶。4酶工程簡介：這部分知識(shí)不是重點(diǎn)知識(shí)，在2005年考試大綱中也未列出，但其中固定化酶、氨芐青霉素、血糖快速測定儀等知識(shí)，在有些題目中涉及，所以需要了解。酶工程與其他生物工程之間的關(guān)系也要知道，所以復(fù)習(xí)中采取簡單歸納，重點(diǎn)了解有關(guān)知識(shí)即可?？蓪⒚腹こ虤w納成下圖：5學(xué)習(xí)培養(yǎng)微生物的基本技術(shù)實(shí)驗(yàn)本實(shí)驗(yàn)包括兩部分，一是細(xì)菌的培養(yǎng)，二是真菌的培養(yǎng)。復(fù)習(xí)中主要抓住三方面，理解實(shí)驗(yàn)原理；熟記實(shí)驗(yàn)過程；注意實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)。細(xì)菌和真菌培養(yǎng)主要不同點(diǎn)見下表：培養(yǎng)基主要原料pH滅菌細(xì)菌的培養(yǎng)牛肉膏、蛋白胨等98kPa、20min真菌的培養(yǎng)木屑或棉籽殼等147 kPa、12h培養(yǎng)細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)過程可歸納如下：稱量融化調(diào)節(jié)pH分裝包扎滅菌擱置斜面接種培養(yǎng)觀察培養(yǎng)真菌的實(shí)驗(yàn)過程可歸納如下：稱量拌料調(diào)節(jié)pH分裝包扎滅菌接種培養(yǎng)收獲細(xì)節(jié)方面注意：瓊脂是凝固劑，在配制固體培養(yǎng)基時(shí)必須要加，且在牛肉膏和蛋白胨融化后再加。調(diào)節(jié)pH要在融化后分裝前進(jìn)行。注意幾個(gè)比例1/5、2/3、1/2，灌裝培養(yǎng)基高度不能超過試管的1/5，棉塞要塞入2/3，擱置斜面不能超過試管的1/2。接種前手用酒精棉球消毒后，要等酒精揮發(fā)后才能點(diǎn)燃酒精燈接種一定要在酒精燈火焰上方進(jìn)行，菌種試管在下，被接