高中生物(人教版)專(zhuān)題2第5講微生物與發(fā)酵工程(含生物固氮)課件

高中生物(人教版)專(zhuān)題2第5講微生物與發(fā)酵工程(含生物固氮)課件高中生物(人教版)專(zhuān)題2第5講微生物與發(fā)酵工程(含生物固氮)課件考點(diǎn)一微生物與發(fā)酵工程考點(diǎn)解讀1.微生物的類(lèi)群(細(xì)菌、病毒)2．微生物的營(yíng)養(yǎng)(營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及作用，培養(yǎng)基配制原則及種類(lèi))3．微生物的代謝(代謝產(chǎn)物，代謝調(diào)節(jié)與控制)4．微生物的生長(zhǎng)(群體生長(zhǎng)規(guī)律及影響因素)5．發(fā)酵工程簡(jiǎn)介(發(fā)酵工程內(nèi)容、應(yīng)用及實(shí)例)考點(diǎn)一微生物與發(fā)酵工程考點(diǎn)1.微生物的類(lèi)群(細(xì)菌、病毒)1．(2010·全國(guó)卷Ⅰ)下列是與微生物培養(yǎng)有關(guān)的問(wèn)題，請(qǐng)回答：(1)某細(xì)菌固體培養(yǎng)基的組成成分是KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4、葡萄糖、尿素、瓊脂和蒸餾水，其中凝固劑是_______，碳源是______，氮源是_______。已知只有能合成脲酶的細(xì)菌才能在該培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，故該培養(yǎng)基屬于________培養(yǎng)基。按照化學(xué)成分分類(lèi)，該培養(yǎng)基屬于________培養(yǎng)基。從同化作用類(lèi)型看，用該培養(yǎng)基培養(yǎng)的細(xì)菌屬于________。1．(2010·全國(guó)卷Ⅰ)下列是與微生物培養(yǎng)有關(guān)的問(wèn)題，請(qǐng)(2)將少量細(xì)菌接種到一定體積的液體培養(yǎng)基中，適宜條件下培養(yǎng)，定時(shí)取樣測(cè)定菌體數(shù)目，以時(shí)間為橫坐標(biāo)，以菌體數(shù)目的對(duì)數(shù)為縱坐標(biāo)，可以得到細(xì)菌的________曲線。該曲線中以菌體數(shù)目的對(duì)數(shù)作為縱坐標(biāo)的原因是__________________________________________________________。實(shí)驗(yàn)室中，為了獲得形態(tài)和生理特征一致的菌體，一般應(yīng)在________期取材；在生產(chǎn)中，常收集培養(yǎng)至________期的細(xì)菌用于次級(jí)代謝產(chǎn)物的提取。(2)將少量細(xì)菌接種到一定體積的液體培養(yǎng)基中，適宜條件[解析]

本題主要考查微生物的營(yíng)養(yǎng)、培養(yǎng)基的分類(lèi)、微生物的代謝類(lèi)型及細(xì)菌的生長(zhǎng)規(guī)律等知識(shí)，意在考查理解能力、獲取信息的能力和綜合運(yùn)用能力。(1)由所給培養(yǎng)基的組成成分及教材相關(guān)知識(shí)可知：凝固劑是瓊脂，碳源是葡萄糖，氮源為尿素。由于這種培養(yǎng)基只有能合成脲酶的細(xì)菌才能生長(zhǎng)，因此，該培養(yǎng)基屬于選擇培養(yǎng)基；由于其化學(xué)成分清楚，屬于合成培養(yǎng)基；由于細(xì)菌所用碳源為有機(jī)碳源，因此，所培養(yǎng)的細(xì)菌為異養(yǎng)型。(2)通過(guò)題中操作所得曲線為細(xì)菌的生長(zhǎng)曲線。在細(xì)菌的生長(zhǎng)曲線中，對(duì)數(shù)期菌體的形態(tài)和生理特征一致；穩(wěn)定期菌體的次級(jí)代謝產(chǎn)物相對(duì)較多，生產(chǎn)中，常收集培養(yǎng)至穩(wěn)定期的細(xì)菌，用于提取次級(jí)代謝產(chǎn)物。[解析]本題主要考查微生物的營(yíng)養(yǎng)、培養(yǎng)基的分類(lèi)、微生物的代[答案]

(1)瓊脂葡萄糖尿素選擇合成異養(yǎng)型(2)生長(zhǎng)培養(yǎng)中的細(xì)菌以指數(shù)形式增殖，取對(duì)數(shù)便于反映細(xì)菌群體的生長(zhǎng)規(guī)律(其他合理答案也給可)對(duì)數(shù)穩(wěn)定[答案](1)瓊脂葡萄糖尿素選擇合成異養(yǎng)型1．比較選擇培養(yǎng)基與鑒別培養(yǎng)基種類(lèi)制備方法原理用途舉例選擇培養(yǎng)基①加入某種物質(zhì)②改變營(yíng)養(yǎng)成分③除去某種物質(zhì)依據(jù)某些微生物代謝特點(diǎn)及對(duì)某些物質(zhì)的抗性而設(shè)計(jì)從眾多微生物中分離所需的微生物加入青霉素分離得到酵母菌和霉菌1．比較選擇培養(yǎng)基與鑒別培養(yǎng)基種類(lèi)制備方法原理用途舉例選擇培種類(lèi)制備方法原理用途舉例鑒別培養(yǎng)基培養(yǎng)基中加入某種試劑或化學(xué)藥品依據(jù)微生物產(chǎn)生的某種代謝產(chǎn)物與培養(yǎng)基中特定試劑或化學(xué)藥品反應(yīng)，產(chǎn)生明顯的特征變化而設(shè)計(jì)鑒別不同種類(lèi)的微生物伊紅和美藍(lán)培養(yǎng)基可以鑒別大腸桿菌種類(lèi)制備方法原理用途舉例鑒別培養(yǎng)基培養(yǎng)基中加入某種試劑或化學(xué)2．比較初級(jí)代謝產(chǎn)物與次級(jí)代謝產(chǎn)物產(chǎn)物名稱產(chǎn)生時(shí)間作用分布種的特異性舉例相同點(diǎn)初級(jí)代謝產(chǎn)物不停地合成生長(zhǎng)繁殖所必需細(xì)胞內(nèi)無(wú)氨基酸、核苷酸、多糖、脂質(zhì)等都在微生物細(xì)胞調(diào)節(jié)下有步驟地產(chǎn)生次級(jí)代謝產(chǎn)物生長(zhǎng)后期對(duì)自身無(wú)明顯生理作用細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外有抗生素、毒素、激素、色素等2．比較初級(jí)代謝產(chǎn)物與次級(jí)代謝產(chǎn)物產(chǎn)物名稱產(chǎn)生作用分布種的特3．比較酶合成調(diào)節(jié)與酶活性調(diào)節(jié)

調(diào)節(jié)方式比較項(xiàng)目酶合成調(diào)節(jié)酶活性調(diào)節(jié)原理通過(guò)影響酶的合成來(lái)調(diào)節(jié)微生物的代謝通過(guò)改變已有酶的催化活性來(lái)調(diào)節(jié)微生物的代謝速率調(diào)節(jié)過(guò)程在環(huán)境中存在誘導(dǎo)物(通常是反應(yīng)底物)的情況下才能合成誘導(dǎo)酶代謝產(chǎn)物與酶的結(jié)合，致使酶的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化(該種變化是可逆的)結(jié)果改變酶的種類(lèi)與數(shù)量不改變酶的種類(lèi)和數(shù)量，但改變已有酶的活性3．比較酶合成調(diào)節(jié)與酶活性調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)方式酶

調(diào)節(jié)方式比較項(xiàng)目酶合成調(diào)節(jié)酶活性調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)特點(diǎn)較緩慢快速、精細(xì)意義既保證了代謝的需要，又避免了細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)和能量的浪費(fèi)，增強(qiáng)了微生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力不會(huì)積累大量的代謝產(chǎn)物，保證各種代謝經(jīng)濟(jì)而高效地進(jìn)行舉例大腸桿菌乳糖代謝中半乳糖苷酶的合成谷氨酸生產(chǎn)過(guò)程中，大量谷氨酸的積累抑制谷氨酸脫氫酶的活性調(diào)節(jié)方式酶合成調(diào)節(jié)酶活性調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)特點(diǎn)4．微生物群體生長(zhǎng)規(guī)律微生物在各個(gè)時(shí)期的規(guī)律和特點(diǎn)如下：細(xì)菌的生長(zhǎng)曲線特點(diǎn)不立即繁殖(增長(zhǎng)率最小)繁殖速率快，以等比數(shù)列的形成增加(增長(zhǎng)率最大)增長(zhǎng)率為0，活菌數(shù)量最大，大量積累代謝產(chǎn)物增長(zhǎng)率小于0，活菌數(shù)目急劇下降4．微生物群體生長(zhǎng)規(guī)律細(xì)菌特點(diǎn)不立即繁殖(增長(zhǎng)率最小)繁殖速形成原因?qū)π颅h(huán)境的短暫調(diào)節(jié)或適應(yīng)生存條件(空間、營(yíng)養(yǎng)等)適宜生存條件(空間縮小、營(yíng)養(yǎng)消耗等)惡化，種內(nèi)斗爭(zhēng)加劇生存條件極度惡化。與無(wú)機(jī)環(huán)境的斗爭(zhēng)最為激烈菌體特征體積增長(zhǎng)較快形態(tài)、生理特征穩(wěn)定某些細(xì)菌開(kāi)始出現(xiàn)芽孢出現(xiàn)多種形態(tài)甚至畸形，有些細(xì)胞開(kāi)始解體形成原因?qū)π颅h(huán)境的短暫調(diào)節(jié)或適應(yīng)生存條件(空間、營(yíng)養(yǎng)等)適宜代謝特點(diǎn)代謝活躍，大量合成分裂所需的酶類(lèi)、ATP及其他細(xì)胞成分代謝旺盛大量積累代謝產(chǎn)物，特別是次級(jí)代謝產(chǎn)物釋放代謝產(chǎn)物應(yīng)用與控制縮短該期的措施：①采用與原培養(yǎng)基相同的培養(yǎng)基；②增大接種量；③接種對(duì)數(shù)期的菌種可作為菌種和科研材料。在開(kāi)始時(shí)多放些培養(yǎng)基可延長(zhǎng)該期通過(guò)以一定的速度添加新培養(yǎng)基，放出老培養(yǎng)基，控制其他生產(chǎn)條件(如溫度、pH、溶氧)來(lái)延長(zhǎng)該期代謝特點(diǎn)代謝活躍，大量合成分裂所需的酶類(lèi)、ATP及其他細(xì)胞成考點(diǎn)二生物固氮考點(diǎn)解讀1.共生固氮微生物與自生固氮微生物2．生物固氮的意義3．生物固氮在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用考點(diǎn)二生物固氮考點(diǎn)1.共生固氮微生物與自生固氮微生物2．(全國(guó)卷Ⅱ)根瘤菌是一種固氮微生物，其生物學(xué)特征之一是(

)A．在土壤中獨(dú)立生活時(shí)能夠固氮B．需氧的異養(yǎng)細(xì)菌C．所需能量由自身的線粒體提供D．單細(xì)胞真核生物2．(全國(guó)卷Ⅱ)根瘤菌是一種固氮微生物，其生物學(xué)特征[解析]

根瘤菌的新陳代謝類(lèi)型為異養(yǎng)需氧型，根瘤菌只有侵入到豆科植物的根內(nèi)才能進(jìn)行生物固氮，在土壤中獨(dú)立生活時(shí)不能夠固氮。根瘤菌屬于單細(xì)胞原核生物，并沒(méi)有線粒體。[答案]

B[解析]根瘤菌的新陳代謝類(lèi)型為異養(yǎng)需氧型，根瘤菌只有侵入到1．生物固氮(1)兩種固氮微生物的比較比較項(xiàng)目共生固氮微生物自生固氮微生物常見(jiàn)類(lèi)型根瘤菌圓褐固氮菌與豆科植物關(guān)系共生，有專(zhuān)一性無(wú)固氮產(chǎn)物及其去向氨——可直接進(jìn)入共生植物體，提供氮源氨——需經(jīng)硝化細(xì)菌轉(zhuǎn)化為NO，再被植物利用對(duì)植物的作用提供氮素提供氮素、生長(zhǎng)素固氮量大小-31．生物固氮比較項(xiàng)目共生固氮微生物自生固氮微生物常見(jiàn)類(lèi)型根瘤(2)生物固氮在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用①根瘤菌拌種豆科作物，可增產(chǎn)10%～20%；②用豆科植物作綠肥，增加土壤含氮量；③新鮮的豆科植物飼料飼養(yǎng)家畜，其糞便還田肥沃土壤，提高作物、畜產(chǎn)品產(chǎn)量。④制作圓褐固氮菌菌劑施至土壤，為作物提供氮肥和生長(zhǎng)素。(2)生物固氮在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用2．氮循環(huán)示意圖2．氮循環(huán)示意圖3．氮循環(huán)中幾種微生物的特殊作用及其在生態(tài)系統(tǒng)中的地位辨析在氮循環(huán)中的作用代謝類(lèi)型在生態(tài)系統(tǒng)中的地位根瘤菌將N2合成NH3異養(yǎng)需氧型消費(fèi)者圓褐固氮菌將N2合成NH3異養(yǎng)需氧型分解者細(xì)菌、真菌將生物遺體中的含氮化合物轉(zhuǎn)化為氨異養(yǎng)需氧型分解者硝化細(xì)菌將土壤中的氨轉(zhuǎn)化為硝酸鹽自養(yǎng)需氧型生產(chǎn)者反硝化細(xì)菌將硝酸鹽轉(zhuǎn)化為N2異養(yǎng)厭氧型分解者3．氮循環(huán)中幾種微生物的特殊作用及其在生態(tài)系統(tǒng)中的地在氮循環(huán)[特別提示](1)所有固氮微生物都是原核生物，其固氮基因位于質(zhì)粒上，基因編碼區(qū)是連續(xù)的，其可遺傳變異來(lái)源只有基因突變。(2)共生固氮微生物也有自養(yǎng)型(如共生藍(lán)藻)。(3)自生固氮微生物同化類(lèi)型既有自養(yǎng)型(如自生固氮的藍(lán)藻)，也有異養(yǎng)型(如圓褐固氮菌)；異化類(lèi)型既有需氧型(如圓褐固氮菌)，也有厭氧型(如巴氏梭菌)。[特別提示]高中生物(人教版)專(zhuān)題2第5講微生物與發(fā)酵工程(含生物固氮)課件熱點(diǎn)一微生物的營(yíng)養(yǎng)、代謝與生長(zhǎng)熱點(diǎn)指數(shù)★★★★★命題點(diǎn)本熱點(diǎn)內(nèi)容包括微生物的類(lèi)群、微生物所需的營(yíng)養(yǎng)、微生物代謝及調(diào)節(jié)、微生物群體生長(zhǎng)規(guī)律命題角度以上內(nèi)容在歷年高考中一向?yàn)榭疾橹攸c(diǎn)之一，近年高考更多地以非選擇題形式呈現(xiàn)對(duì)微生物代謝與生長(zhǎng)規(guī)律的考查，多把微生物的結(jié)構(gòu)、代謝特點(diǎn)與環(huán)境問(wèn)題相聯(lián)系創(chuàng)設(shè)新情境，考查對(duì)“微生物在環(huán)境保護(hù)等方面的應(yīng)用”這方面知識(shí)的理解和掌握熱點(diǎn)一微生物的營(yíng)養(yǎng)、熱點(diǎn)指數(shù)★★★★★命題點(diǎn)本熱點(diǎn)內(nèi)容包括微[例1]

(2010·重慶高考)炭疽病是由炭疽桿菌引起的一種人畜共患傳染病。炭疽桿菌兩端截平、呈竹節(jié)狀排列，菌落呈卷發(fā)狀。對(duì)炭疽病疑似患者，可根據(jù)噬菌體的宿主專(zhuān)一性，通過(guò)實(shí)驗(yàn)確診。(1)細(xì)菌培養(yǎng)：采集疑似患者的樣本，分離培養(yǎng)，獲得可疑菌落。(2)細(xì)菌鑒定：實(shí)驗(yàn)流程如下圖所示：[例1](2010·重慶高考)炭疽病是由炭疽桿菌引起的一種①對(duì)配制的液體培養(yǎng)基等需采取_______方法滅菌；實(shí)驗(yàn)所用液體培養(yǎng)基的碳源為_(kāi)_______(填“無(wú)機(jī)碳”或“有機(jī)碳”)。②挑選可疑菌落制片后，用_________觀察，可看到呈竹節(jié)狀排列的桿菌。③接種可疑菌后，35℃培養(yǎng)24小時(shí)，液體培養(yǎng)基變渾濁，原因是______。對(duì)照組試管中應(yīng)加入_____，與實(shí)驗(yàn)組同時(shí)培養(yǎng)6小時(shí)后，若實(shí)驗(yàn)組液體培養(yǎng)基的渾濁度比對(duì)照組_____(填“高”或“低”)，則可明確疑似患者被炭疽桿菌感染；反之則排除。④對(duì)排除的疑似患者及易感人群，可接種炭疽桿菌疫苗，刺激機(jī)體產(chǎn)生相應(yīng)抗體，與產(chǎn)生抗體相關(guān)的細(xì)胞除T細(xì)胞、B細(xì)胞外，還有________________________。①對(duì)配制的液體培養(yǎng)基等需采取_______方法滅菌；實(shí)驗(yàn)所用[解析]

本題考查培養(yǎng)基的滅菌、微生物的特點(diǎn)及營(yíng)養(yǎng)和免疫等相關(guān)知識(shí)，意在考查對(duì)知識(shí)的理解能力、應(yīng)用能力和實(shí)驗(yàn)分析、設(shè)計(jì)能力。①培養(yǎng)基應(yīng)用高壓蒸汽法進(jìn)行滅菌。炭疽桿菌同化類(lèi)型為異養(yǎng)型，應(yīng)選有機(jī)碳作為其碳源。②微生物個(gè)體小，肉眼觀察不到，必須借助顯微鏡才能觀察到菌體特征。③在液體培養(yǎng)基中，細(xì)菌大量繁殖會(huì)導(dǎo)致培養(yǎng)液變渾濁；該實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)變量為是否加入噬菌體，所以對(duì)照組除不加噬菌體外，其他處理都應(yīng)該和實(shí)驗(yàn)組保持一致(即應(yīng)加入不含噬菌體的生理鹽水)。噬菌體可破壞細(xì)菌細(xì)胞，從而使培養(yǎng)液變清。④在特異性免疫的感應(yīng)階段，吞噬細(xì)胞參與了抗原的呈遞，效應(yīng)B細(xì)胞是直接產(chǎn)生抗體的細(xì)胞。[解析]本題考查培養(yǎng)基的滅菌、微生物的特點(diǎn)及營(yíng)養(yǎng)和免疫等相[答案](2)①高壓蒸汽(98kPa蒸汽)有機(jī)碳②顯微鏡③細(xì)菌大量繁殖等量生理鹽水低④吞噬細(xì)胞、效應(yīng)B細(xì)胞[答案](2)①高壓蒸汽(98kPa蒸汽)有機(jī)碳“種群數(shù)量增長(zhǎng)曲線”與“微生物群體生長(zhǎng)曲線”的區(qū)別及聯(lián)系(1)曲線圖示“種群數(shù)量增長(zhǎng)曲線”與“微生物群體生長(zhǎng)曲線”的區(qū)別及(2)圖示表解種群數(shù)量增長(zhǎng)曲線微生物群體生長(zhǎng)曲線區(qū)別研究?jī)?nèi)容只研究種群數(shù)量增長(zhǎng)階段的變化規(guī)律研究微生物從生長(zhǎng)到死亡整個(gè)生命周期的數(shù)量變化規(guī)律縱軸含義種群的實(shí)際數(shù)量微生物數(shù)目的對(duì)數(shù)，不代表實(shí)際數(shù)量(2)圖示表解種群數(shù)量增長(zhǎng)曲線微生物群體區(qū)別研究只研究種群數(shù)種群數(shù)量增長(zhǎng)曲線微生物群體生長(zhǎng)曲線聯(lián)系①“J”型曲線無(wú)K值但也有調(diào)整期和對(duì)數(shù)期，微生物群體生長(zhǎng)曲線的調(diào)整期和對(duì)數(shù)期符合“J”型曲線②“S”型曲線也可分為三個(gè)階段：對(duì)環(huán)境的適應(yīng)期、快速增長(zhǎng)期、數(shù)目穩(wěn)定期，曲線總體趨勢(shì)與微生物生長(zhǎng)曲線的調(diào)整期、對(duì)數(shù)期和穩(wěn)定期相一致種群數(shù)量增長(zhǎng)曲線微生物群體聯(lián)系①“J”型曲線無(wú)K值但也有調(diào)整1．如圖為某細(xì)菌培養(yǎng)過(guò)程中的增長(zhǎng)率曲線，a、b、c代表不同的時(shí)刻，下列有關(guān)敘述中不正確的是

(

)A．組成酶在每個(gè)時(shí)期都相同B．0～a段可以看做是“J”型增長(zhǎng)C．b時(shí)刻細(xì)胞內(nèi)可能大量積累次級(jí)代謝產(chǎn)物D．連續(xù)培養(yǎng)的目的主要是為了延長(zhǎng)a～b段時(shí)間.1．如圖為某細(xì)菌培養(yǎng)過(guò)程中的增長(zhǎng).解析：組成酶是細(xì)菌中固有的，只受遺傳物質(zhì)控制，與環(huán)境中物質(zhì)無(wú)關(guān)；0～a段是細(xì)菌剛剛接種到培養(yǎng)基中，空間、資源等生活條件充裕，所以會(huì)出現(xiàn)近似“J”型的增長(zhǎng)；圖中b時(shí)刻細(xì)菌死亡率和繁殖率相等，代表進(jìn)入穩(wěn)定期，此時(shí)活菌數(shù)目達(dá)到最大，細(xì)胞內(nèi)積累大量代謝產(chǎn)物，尤其是次級(jí)代謝產(chǎn)物；a～b段代表穩(wěn)定期前的時(shí)期，而連續(xù)培養(yǎng)有助于延長(zhǎng)穩(wěn)定期。答案：D解析：組成酶是細(xì)菌中固有的，只受遺傳物質(zhì)控制，與環(huán)境中物質(zhì)無(wú)熱點(diǎn)二發(fā)酵工程及其應(yīng)用熱點(diǎn)指數(shù)★★★★命題點(diǎn)本熱點(diǎn)內(nèi)容包括發(fā)酵工程的內(nèi)涵，發(fā)酵工程幾個(gè)重要環(huán)節(jié)，發(fā)酵條件的控制及發(fā)酵工程應(yīng)用實(shí)例命題角度近年高考多以選擇題形式考查發(fā)酵工程重要環(huán)節(jié)、發(fā)酵條件的控制等，也可通過(guò)與微生物代謝與調(diào)節(jié)相結(jié)合的模式考查發(fā)酵工程的應(yīng)用及產(chǎn)品的分離與提純熱點(diǎn)二發(fā)酵工程及其應(yīng)用熱點(diǎn)指數(shù)★★★★命題點(diǎn)本熱點(diǎn)內(nèi)容包括發(fā)[例2]

用某種培養(yǎng)基培養(yǎng)谷氨酸棒狀桿菌，測(cè)得其生長(zhǎng)曲線如圖A所示；谷氨酸是谷氨酸棒狀桿菌的代謝產(chǎn)物之一，其合成途徑如圖B所示；圖C為生產(chǎn)谷氨酸的發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)據(jù)此回答下列相關(guān)問(wèn)題：[例2]用某種培養(yǎng)基培養(yǎng)谷氨酸棒狀桿菌，測(cè)得其生長(zhǎng)曲線如(1)要得到圖A所示生長(zhǎng)曲線，該培養(yǎng)基應(yīng)是____________，含有水、無(wú)機(jī)鹽、碳源、________、________五大類(lèi)營(yíng)養(yǎng)要素物質(zhì)。(2)圖A中①是________期，為了縮短該期，可采取的措施是________________________。(3)谷氨酸在圖A中的________(填標(biāo)號(hào))時(shí)期都有合成。(1)要得到圖A所示生長(zhǎng)曲線，該培養(yǎng)基應(yīng)是_________(4)由圖B可知，當(dāng)谷氨酸的合成過(guò)量時(shí)，就會(huì)抑制谷氨酸脫氫酶的活性，酶活性發(fā)生改變的原因是________________________________。(5)圖C中④⑥處是發(fā)酵罐夾層中水的進(jìn)出口，水在發(fā)酵罐夾層流動(dòng)的作用是________________________。(6)谷氨酸發(fā)酵液的pH應(yīng)控制在7～8范圍內(nèi)，隨著代謝產(chǎn)物的積累，發(fā)酵液的pH變化趨勢(shì)是________________，控制的辦法是________________________。(4)由圖B可知，當(dāng)谷氨酸的合成過(guò)量時(shí)，就會(huì)抑制谷氨酸脫[解析]

首先要識(shí)別不同圖形所代表的生物學(xué)含義和過(guò)程。微生物生長(zhǎng)曲線是在容積恒定的液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)微生物時(shí)得到的，即微生物生長(zhǎng)繁殖所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、生存空間是有限的。生長(zhǎng)曲線包括①調(diào)整期、②對(duì)數(shù)期、③穩(wěn)定期、④衰亡期，通常采用加大接種量和使用對(duì)數(shù)期菌種的方法縮短調(diào)整期，在發(fā)酵工程中通常采用連續(xù)培養(yǎng)的方法，縮短培養(yǎng)周期。谷氨酸屬于初級(jí)代謝產(chǎn)物，在微生物的一生中都必須不停地合成，否則就會(huì)影響微生物的正常生命活動(dòng)。冷卻水的作用是降低發(fā)酵罐和培養(yǎng)液的溫度，使其維持在微生物代謝適宜的溫度范圍之內(nèi)。由于谷氨酸棒狀桿菌的呼吸作用會(huì)產(chǎn)生CO2，使培養(yǎng)液pH下降，可向培養(yǎng)液中添加氨水，既可作為氮源，又能調(diào)節(jié)pH。[解析]首先要識(shí)別不同圖形所代表的生物學(xué)含義和過(guò)程。微生物[答案]

(1)容積恒定的液體培養(yǎng)基氮源生長(zhǎng)因子(2)調(diào)整加大接種量和使用對(duì)數(shù)期菌種(3)①②③④

(4)代謝產(chǎn)物與酶結(jié)合，導(dǎo)致酶結(jié)構(gòu)發(fā)生變化(5)冷卻或降溫(6)下降加堿(氨水)[答案](1)容積恒定的液體培養(yǎng)基氮源生長(zhǎng)因子(2發(fā)酵工程流程簡(jiǎn)圖發(fā)酵工程流程簡(jiǎn)圖2．發(fā)酵工程在工業(yè)生產(chǎn)上得到廣泛應(yīng)用，其生產(chǎn)流程如下圖所示。結(jié)合賴氨酸或谷氨酸的生產(chǎn)實(shí)際，相關(guān)敘述不正確的是(

).2．發(fā)酵工程在工業(yè)生產(chǎn)上得到廣泛應(yīng)用，其生產(chǎn)流程如下.A．人工控制微生物代謝的措施包括改變微生物的遺傳特性和控制發(fā)酵條件等B．目前采用①誘變育種已經(jīng)選育出不能合成高絲氨酸脫氫酶的黃色短桿菌新菌種C．在發(fā)酵過(guò)程中，產(chǎn)物源源不斷地產(chǎn)生，這說(shuō)明賴氨酸或谷氨酸的生產(chǎn)采用了連續(xù)培養(yǎng)的發(fā)酵方式D．圖中②所示的提取方法包括過(guò)濾、沉淀等方法A．人工控制微生物代謝的措施包括改變微生物的遺傳解析：微生物代謝的人工控制包括改變微生物遺傳特性和控制生產(chǎn)過(guò)程中的各種條件等方法，目前選育菌種的方法除了基因工程和細(xì)胞工程培育的工程菌外，還有誘變育種，目前已經(jīng)成功選育出了不能合成高絲氨酸脫氫酶的黃色短桿菌菌種來(lái)生產(chǎn)谷氨酸。生產(chǎn)上常采用連續(xù)培養(yǎng)法來(lái)達(dá)到可以源源不斷地生產(chǎn)谷氨酸或賴氨酸的目的。由于發(fā)酵生產(chǎn)的產(chǎn)品為代謝產(chǎn)物，因此常采用萃取、蒸餾、離子交換等方法進(jìn)行分離提純。答案：D解析：微生物代謝的人工控制包括改變微生物遺傳特性和控制生產(chǎn)過(guò)熱點(diǎn)三生物固氮與氮循環(huán)熱點(diǎn)指數(shù)★★★★命題點(diǎn)本熱點(diǎn)內(nèi)容包括固氮微生物類(lèi)型及實(shí)例、氮循環(huán)過(guò)程、生物固氮的意義及應(yīng)用等命題角度生物固氮部分的知識(shí)點(diǎn)在高考中所占比重很小，常以選擇題的形式對(duì)固氮微生物的種類(lèi)、代謝類(lèi)型、在生態(tài)系統(tǒng)中的地位及在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用等知識(shí)進(jìn)行考查，也可以與氮循環(huán)、礦質(zhì)代謝、蛋白質(zhì)代謝等知識(shí)進(jìn)行學(xué)科內(nèi)的綜合，以理解能力、獲取信息的能力為考查重點(diǎn)熱點(diǎn)三生物固氮與氮循環(huán)熱點(diǎn)指數(shù)★★★★命題點(diǎn)本熱點(diǎn)內(nèi)容包括固[例3]

(2009·北京高考)為研究森林群落在生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)中的作用，美國(guó)一研究小組在某無(wú)人居住的落葉林區(qū)進(jìn)行了3年實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)區(qū)是兩個(gè)毗鄰的山谷(編號(hào)1、2)，兩個(gè)山谷各有一條小溪。1965年冬，研究人員將2號(hào)山谷中的樹(shù)木全部砍倒留在原地。通過(guò)連續(xù)測(cè)定兩條小溪下游的出水量和硝酸鹽含量，發(fā)現(xiàn)2號(hào)山谷小溪出水量比樹(shù)木砍倒前升高近40%。兩條小溪中的硝酸鹽含量變化如圖所示。[例3](2009·北京高考)為研究森林群落在生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)高中生物(人教版)專(zhuān)題2第5講微生物與發(fā)酵工程(含生物固氮)課件請(qǐng)回答問(wèn)題：(1)大氣中的N2進(jìn)入該森林群落的兩種途徑有____________________。在森林群落中，能從環(huán)境中直接吸收含氮無(wú)機(jī)物的兩大類(lèi)生物是____________________。(2)氮元素以N2、和________的形式被生物吸收，進(jìn)入細(xì)胞后主要用于合成________兩類(lèi)生物大分子。(3)圖中顯示，1號(hào)山谷溪水中的硝酸鹽含量出現(xiàn)季節(jié)性規(guī)律變化，其原因是不同季節(jié)生物_______________________________________________。請(qǐng)回答問(wèn)題：(4)1966年5月后，2號(hào)山谷溪水中的硝酸鹽含量急劇升高，主要的兩個(gè)原因是______________________________。(5)硝酸鹽含量過(guò)高的水不宜飲用。在人體消化道中，硝酸鹽可轉(zhuǎn)變成亞硝酸鹽。能使DNA中C—G堿基對(duì)中的“C”脫氨成為“U”。上述發(fā)生突變的堿基對(duì)經(jīng)兩次復(fù)制后，在該位點(diǎn)上產(chǎn)生的堿基對(duì)新類(lèi)型是________、________。(6)氮元素從森林群落輸出的兩種途徑是_____________________________________________。(7)該實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明森林群落中植被的兩個(gè)主要作用是______________________________________________。(4)1966年5月后，2號(hào)山谷溪水中的硝酸鹽含量急劇升高，[解析]

(1)大氣中的N2通過(guò)生物固氮、閃電固氮和工業(yè)固氮三條途徑進(jìn)入生物群落。而森林群落無(wú)肥料的施入，故大氣中的N2進(jìn)入森林群落的途徑有生物固氮和閃電固氮兩條途徑。(2)植物和微生物能從環(huán)境中直接吸收等含氮無(wú)機(jī)物。進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的氮主要用于合成含氮的化合物，如蛋白質(zhì)、核酸等。(3)因不同季節(jié)生物對(duì)硝酸鹽的利用量不同(如12月～5月植物對(duì)硝酸鹽吸收量較少)，故1號(hào)山谷溪水中的硝酸鹽含量出現(xiàn)季節(jié)性變化。[解析](1)大氣中的N2通過(guò)生物固氮、閃電固氮和工業(yè)固(4)2號(hào)山谷溪水中硝酸鹽含量急劇升高，說(shuō)明硝酸鹽來(lái)源增多(即動(dòng)植物遺體分解后，產(chǎn)生的硝酸鹽進(jìn)入小溪)，而硝酸鹽的去路(即植物對(duì)硝酸鹽的吸收)喪失。(5)由題意知：導(dǎo)致C—G變?yōu)閁—G，只有發(fā)生堿基替換的DNA鏈經(jīng)兩次復(fù)制后該位點(diǎn)能產(chǎn)生堿基對(duì)新類(lèi)型，即T—A、U—A。(6)通過(guò)反硝化細(xì)菌的作用，可將還原成N2返回大氣，也可以通過(guò)雨水沖刷由河流帶出森林群落。(7)植被可以涵養(yǎng)水源，吸收利用無(wú)機(jī)環(huán)境中氮元素等作用。(4)2號(hào)山谷溪水中硝酸鹽含量急劇升高，說(shuō)明硝酸鹽來(lái)源增[答案]

(1)生物固氮、閃電固氮植物和微生物(2)蛋白質(zhì)、核酸(3)對(duì)硝酸鹽的利用量不同(4)①喪失了植被對(duì)硝酸鹽的吸收；②動(dòng)植物遺體分解后，產(chǎn)生的硝酸鹽進(jìn)入小溪(5)T—AU—A(6)通過(guò)細(xì)菌的作用將硝酸鹽最終變成N2返回大氣、雨水的沖刷(7)涵養(yǎng)水源、同化無(wú)機(jī)環(huán)境中的氮元素[答案](1)生物固氮、閃電固氮植物和微生物

在三大物質(zhì)循環(huán)(碳循環(huán)、氮循環(huán)與硫循環(huán))中，碳和硫均可由非生物環(huán)境直接被生產(chǎn)者吸收利用，但氮元素卻必須先經(jīng)過(guò)以生物固氮為主的固氮作用方可被生產(chǎn)者利用，即進(jìn)入生物群落時(shí)，CO2、SO2()可直接進(jìn)入“生產(chǎn)者”，而N2則直接進(jìn)入“固氮微生物”。在三大物質(zhì)循環(huán)(碳循環(huán)、氮循環(huán)與硫循環(huán))中3．如圖是生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)和氮循環(huán)的一部分，甲、乙、丙三類(lèi)微生物參與其中，下列說(shuō)法不正確的是(

).A．甲類(lèi)細(xì)菌是自養(yǎng)需氧型，乙類(lèi)細(xì)菌是異養(yǎng)厭氧型B．丙類(lèi)微生物中有的是自生的，有的是共生的C．甲和丙的活動(dòng)加強(qiáng)可以提高綠色植物的光合作用D．乙類(lèi)細(xì)菌將HNO3轉(zhuǎn)變成N2，既促進(jìn)了氮的循環(huán)，又提高了土壤肥力3．如圖是生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)和.A．甲類(lèi)細(xì)菌是自養(yǎng)需氧型，乙類(lèi)解析：圖中甲類(lèi)細(xì)菌為硝化細(xì)菌，乙類(lèi)為反硝化細(xì)菌，丙為固氮微生物，乙類(lèi)細(xì)菌的活動(dòng)降低了土壤肥力。答案：D解析：圖中甲類(lèi)細(xì)菌為硝化細(xì)菌，乙類(lèi)為反硝化細(xì)菌，丙為固氮微生高中生物(人教版)專(zhuān)題2第5講微生物與發(fā)酵工程(含生物固氮)課件高中生物(人教版)專(zhuān)題2第5講微生物與發(fā)酵工程(含生物固氮)課件考點(diǎn)一微生物與發(fā)酵工程考點(diǎn)解讀1.微生物的類(lèi)群(細(xì)菌、病毒)2．微生物的營(yíng)養(yǎng)(營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及作用，培養(yǎng)基配制原則及種類(lèi))3．微生物的代謝(代謝產(chǎn)物，代謝調(diào)節(jié)與控制)4．微生物的生長(zhǎng)(群體生長(zhǎng)規(guī)律及影響因素)5．發(fā)酵工程簡(jiǎn)介(發(fā)酵工程內(nèi)容、應(yīng)用及實(shí)例)考點(diǎn)一微生物與發(fā)酵工程考點(diǎn)1.微生物的類(lèi)群(細(xì)菌、病毒)1．(2010·全國(guó)卷Ⅰ)下列是與微生物培養(yǎng)有關(guān)的問(wèn)題，請(qǐng)回答：(1)某細(xì)菌固體培養(yǎng)基的組成成分是KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4、葡萄糖、尿素、瓊脂和蒸餾水，其中凝固劑是_______，碳源是______，氮源是_______。已知只有能合成脲酶的細(xì)菌才能在該培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，故該培養(yǎng)基屬于________培養(yǎng)基。按照化學(xué)成分分類(lèi)，該培養(yǎng)基屬于________培養(yǎng)基。從同化作用類(lèi)型看，用該培養(yǎng)基培養(yǎng)的細(xì)菌屬于________。1．(2010·全國(guó)卷Ⅰ)下列是與微生物培養(yǎng)有關(guān)的問(wèn)題，請(qǐng)(2)將少量細(xì)菌接種到一定體積的液體培養(yǎng)基中，適宜條件下培養(yǎng)，定時(shí)取樣測(cè)定菌體數(shù)目，以時(shí)間為橫坐標(biāo)，以菌體數(shù)目的對(duì)數(shù)為縱坐標(biāo)，可以得到細(xì)菌的________曲線。該曲線中以菌體數(shù)目的對(duì)數(shù)作為縱坐標(biāo)的原因是__________________________________________________________。實(shí)驗(yàn)室中，為了獲得形態(tài)和生理特征一致的菌體，一般應(yīng)在________期取材；在生產(chǎn)中，常收集培養(yǎng)至________期的細(xì)菌用于次級(jí)代謝產(chǎn)物的提取。(2)將少量細(xì)菌接種到一定體積的液體培養(yǎng)基中，適宜條件[解析]

本題主要考查微生物的營(yíng)養(yǎng)、培養(yǎng)基的分類(lèi)、微生物的代謝類(lèi)型及細(xì)菌的生長(zhǎng)規(guī)律等知識(shí)，意在考查理解能力、獲取信息的能力和綜合運(yùn)用能力。(1)由所給培養(yǎng)基的組成成分及教材相關(guān)知識(shí)可知：凝固劑是瓊脂，碳源是葡萄糖，氮源為尿素。由于這種培養(yǎng)基只有能合成脲酶的細(xì)菌才能生長(zhǎng)，因此，該培養(yǎng)基屬于選擇培養(yǎng)基；由于其化學(xué)成分清楚，屬于合成培養(yǎng)基；由于細(xì)菌所用碳源為有機(jī)碳源，因此，所培養(yǎng)的細(xì)菌為異養(yǎng)型。(2)通過(guò)題中操作所得曲線為細(xì)菌的生長(zhǎng)曲線。在細(xì)菌的生長(zhǎng)曲線中，對(duì)數(shù)期菌體的形態(tài)和生理特征一致；穩(wěn)定期菌體的次級(jí)代謝產(chǎn)物相對(duì)較多，生產(chǎn)中，常收集培養(yǎng)至穩(wěn)定期的細(xì)菌，用于提取次級(jí)代謝產(chǎn)物。[解析]本題主要考查微生物的營(yíng)養(yǎng)、培養(yǎng)基的分類(lèi)、微生物的代[答案]

(1)瓊脂葡萄糖尿素選擇合成異養(yǎng)型(2)生長(zhǎng)培養(yǎng)中的細(xì)菌以指數(shù)形式增殖，取對(duì)數(shù)便于反映細(xì)菌群體的生長(zhǎng)規(guī)律(其他合理答案也給可)對(duì)數(shù)穩(wěn)定[答案](1)瓊脂葡萄糖尿素選擇合成異養(yǎng)型1．比較選擇培養(yǎng)基與鑒別培養(yǎng)基種類(lèi)制備方法原理用途舉例選擇培養(yǎng)基①加入某種物質(zhì)②改變營(yíng)養(yǎng)成分③除去某種物質(zhì)依據(jù)某些微生物代謝特點(diǎn)及對(duì)某些物質(zhì)的抗性而設(shè)計(jì)從眾多微生物中分離所需的微生物加入青霉素分離得到酵母菌和霉菌1．比較選擇培養(yǎng)基與鑒別培養(yǎng)基種類(lèi)制備方法原理用途舉例選擇培種類(lèi)制備方法原理用途舉例鑒別培養(yǎng)基培養(yǎng)基中加入某種試劑或化學(xué)藥品依據(jù)微生物產(chǎn)生的某種代謝產(chǎn)物與培養(yǎng)基中特定試劑或化學(xué)藥品反應(yīng)，產(chǎn)生明顯的特征變化而設(shè)計(jì)鑒別不同種類(lèi)的微生物伊紅和美藍(lán)培養(yǎng)基可以鑒別大腸桿菌種類(lèi)制備方法原理用途舉例鑒別培養(yǎng)基培養(yǎng)基中加入某種試劑或化學(xué)2．比較初級(jí)代謝產(chǎn)物與次級(jí)代謝產(chǎn)物產(chǎn)物名稱產(chǎn)生時(shí)間作用分布種的特異性舉例相同點(diǎn)初級(jí)代謝產(chǎn)物不停地合成生長(zhǎng)繁殖所必需細(xì)胞內(nèi)無(wú)氨基酸、核苷酸、多糖、脂質(zhì)等都在微生物細(xì)胞調(diào)節(jié)下有步驟地產(chǎn)生次級(jí)代謝產(chǎn)物生長(zhǎng)后期對(duì)自身無(wú)明顯生理作用細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外有抗生素、毒素、激素、色素等2．比較初級(jí)代謝產(chǎn)物與次級(jí)代謝產(chǎn)物產(chǎn)物名稱產(chǎn)生作用分布種的特3．比較酶合成調(diào)節(jié)與酶活性調(diào)節(jié)

調(diào)節(jié)方式比較項(xiàng)目酶合成調(diào)節(jié)酶活性調(diào)節(jié)原理通過(guò)影響酶的合成來(lái)調(diào)節(jié)微生物的代謝通過(guò)改變已有酶的催化活性來(lái)調(diào)節(jié)微生物的代謝速率調(diào)節(jié)過(guò)程在環(huán)境中存在誘導(dǎo)物(通常是反應(yīng)底物)的情況下才能合成誘導(dǎo)酶代謝產(chǎn)物與酶的結(jié)合，致使酶的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化(該種變化是可逆的)結(jié)果改變酶的種類(lèi)與數(shù)量不改變酶的種類(lèi)和數(shù)量，但改變已有酶的活性3．比較酶合成調(diào)節(jié)與酶活性調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)方式酶

調(diào)節(jié)方式比較項(xiàng)目酶合成調(diào)節(jié)酶活性調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)特點(diǎn)較緩慢快速、精細(xì)意義既保證了代謝的需要，又避免了細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)和能量的浪費(fèi)，增強(qiáng)了微生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力不會(huì)積累大量的代謝產(chǎn)物，保證各種代謝經(jīng)濟(jì)而高效地進(jìn)行舉例大腸桿菌乳糖代謝中半乳糖苷酶的合成谷氨酸生產(chǎn)過(guò)程中，大量谷氨酸的積累抑制谷氨酸脫氫酶的活性調(diào)節(jié)方式酶合成調(diào)節(jié)酶活性調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)特點(diǎn)4．微生物群體生長(zhǎng)規(guī)律微生物在各個(gè)時(shí)期的規(guī)律和特點(diǎn)如下：細(xì)菌的生長(zhǎng)曲線特點(diǎn)不立即繁殖(增長(zhǎng)率最小)繁殖速率快，以等比數(shù)列的形成增加(增長(zhǎng)率最大)增長(zhǎng)率為0，活菌數(shù)量最大，大量積累代謝產(chǎn)物增長(zhǎng)率小于0，活菌數(shù)目急劇下降4．微生物群體生長(zhǎng)規(guī)律細(xì)菌特點(diǎn)不立即繁殖(增長(zhǎng)率最小)繁殖速形成原因?qū)π颅h(huán)境的短暫調(diào)節(jié)或適應(yīng)生存條件(空間、營(yíng)養(yǎng)等)適宜生存條件(空間縮小、營(yíng)養(yǎng)消耗等)惡化，種內(nèi)斗爭(zhēng)加劇生存條件極度惡化。與無(wú)機(jī)環(huán)境的斗爭(zhēng)最為激烈菌體特征體積增長(zhǎng)較快形態(tài)、生理特征穩(wěn)定某些細(xì)菌開(kāi)始出現(xiàn)芽孢出現(xiàn)多種形態(tài)甚至畸形，有些細(xì)胞開(kāi)始解體形成原因?qū)π颅h(huán)境的短暫調(diào)節(jié)或適應(yīng)生存條件(空間、營(yíng)養(yǎng)等)適宜代謝特點(diǎn)代謝活躍，大量合成分裂所需的酶類(lèi)、ATP及其他細(xì)胞成分代謝旺盛大量積累代謝產(chǎn)物，特別是次級(jí)代謝產(chǎn)物釋放代謝產(chǎn)物應(yīng)用與控制縮短該期的措施：①采用與原培養(yǎng)基相同的培養(yǎng)基；②增大接種量；③接種對(duì)數(shù)期的菌種可作為菌種和科研材料。在開(kāi)始時(shí)多放些培養(yǎng)基可延長(zhǎng)該期通過(guò)以一定的速度添加新培養(yǎng)基，放出老培養(yǎng)基，控制其他生產(chǎn)條件(如溫度、pH、溶氧)來(lái)延長(zhǎng)該期代謝特點(diǎn)代謝活躍，大量合成分裂所需的酶類(lèi)、ATP及其他細(xì)胞成考點(diǎn)二生物固氮考點(diǎn)解讀1.共生固氮微生物與自生固氮微生物2．生物固氮的意義3．生物固氮在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用考點(diǎn)二生物固氮考點(diǎn)1.共生固氮微生物與自生固氮微生物2．(全國(guó)卷Ⅱ)根瘤菌是一種固氮微生物，其生物學(xué)特征之一是(

)A．在土壤中獨(dú)立生活時(shí)能夠固氮B．需氧的異養(yǎng)細(xì)菌C．所需能量由自身的線粒體提供D．單細(xì)胞真核生物2．(全國(guó)卷Ⅱ)根瘤菌是一種固氮微生物，其生物學(xué)特征[解析]

根瘤菌的新陳代謝類(lèi)型為異養(yǎng)需氧型，根瘤菌只有侵入到豆科植物的根內(nèi)才能進(jìn)行生物固氮，在土壤中獨(dú)立生活時(shí)不能夠固氮。根瘤菌屬于單細(xì)胞原核生物，并沒(méi)有線粒體。[答案]

B[解析]根瘤菌的新陳代謝類(lèi)型為異養(yǎng)需氧型，根瘤菌只有侵入到1．生物固氮(1)兩種固氮微生物的比較比較項(xiàng)目共生固氮微生物自生固氮微生物常見(jiàn)類(lèi)型根瘤菌圓褐固氮菌與豆科植物關(guān)系共生，有專(zhuān)一性無(wú)固氮產(chǎn)物及其去向氨——可直接進(jìn)入共生植物體，提供氮源氨——需經(jīng)硝化細(xì)菌轉(zhuǎn)化為NO，再被植物利用對(duì)植物的作用提供氮素提供氮素、生長(zhǎng)素固氮量大小-31．生物固氮比較項(xiàng)目共生固氮微生物自生固氮微生物常見(jiàn)類(lèi)型根瘤(2)生物固氮在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用①根瘤菌拌種豆科作物，可增產(chǎn)10%～20%；②用豆科植物作綠肥，增加土壤含氮量；③新鮮的豆科植物飼料飼養(yǎng)家畜，其糞便還田肥沃土壤，提高作物、畜產(chǎn)品產(chǎn)量。④制作圓褐固氮菌菌劑施至土壤，為作物提供氮肥和生長(zhǎng)素。(2)生物固氮在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用2．氮循環(huán)示意圖2．氮循環(huán)示意圖3．氮循環(huán)中幾種微生物的特殊作用及其在生態(tài)系統(tǒng)中的地位辨析在氮循環(huán)中的作用代謝類(lèi)型在生態(tài)系統(tǒng)中的地位根瘤菌將N2合成NH3異養(yǎng)需氧型消費(fèi)者圓褐固氮菌將N2合成NH3異養(yǎng)需氧型分解者細(xì)菌、真菌將生物遺體中的含氮化合物轉(zhuǎn)化為氨異養(yǎng)需氧型分解者硝化細(xì)菌將土壤中的氨轉(zhuǎn)化為硝酸鹽自養(yǎng)需氧型生產(chǎn)者反硝化細(xì)菌將硝酸鹽轉(zhuǎn)化為N2異養(yǎng)厭氧型分解者3．氮循環(huán)中幾種微生物的特殊作用及其在生態(tài)系統(tǒng)中的地在氮循環(huán)[特別提示](1)所有固氮微生物都是原核生物，其固氮基因位于質(zhì)粒上，基因編碼區(qū)是連續(xù)的，其可遺傳變異來(lái)源只有基因突變。(2)共生固氮微生物也有自養(yǎng)型(如共生藍(lán)藻)。(3)自生固氮微生物同化類(lèi)型既有自養(yǎng)型(如自生固氮的藍(lán)藻)，也有異養(yǎng)型(如圓褐固氮菌)；異化類(lèi)型既有需氧型(如圓褐固氮菌)，也有厭氧型(如巴氏梭菌)。[特別提示]高中生物(人教版)專(zhuān)題2第5講微生物與發(fā)酵工程(含生物固氮)課件熱點(diǎn)一微生物的營(yíng)養(yǎng)、代謝與生長(zhǎng)熱點(diǎn)指數(shù)★★★★★命題點(diǎn)本熱點(diǎn)內(nèi)容包括微生物的類(lèi)群、微生物所需的營(yíng)養(yǎng)、微生物代謝及調(diào)節(jié)、微生物群體生長(zhǎng)規(guī)律命題角度以上內(nèi)容在歷年高考中一向?yàn)榭疾橹攸c(diǎn)之一，近年高考更多地以非選擇題形式呈現(xiàn)對(duì)微生物代謝與生長(zhǎng)規(guī)律的考查，多把微生物的結(jié)構(gòu)、代謝特點(diǎn)與環(huán)境問(wèn)題相聯(lián)系創(chuàng)設(shè)新情境，考查對(duì)“微生物在環(huán)境保護(hù)等方面的應(yīng)用”這方面知識(shí)的理解和掌握熱點(diǎn)一微生物的營(yíng)養(yǎng)、熱點(diǎn)指數(shù)★★★★★命題點(diǎn)本熱點(diǎn)內(nèi)容包括微[例1]

(2010·重慶高考)炭疽病是由炭疽桿菌引起的一種人畜共患傳染病。炭疽桿菌兩端截平、呈竹節(jié)狀排列，菌落呈卷發(fā)狀。對(duì)炭疽病疑似患者，可根據(jù)噬菌體的宿主專(zhuān)一性，通過(guò)實(shí)驗(yàn)確診。(1)細(xì)菌培養(yǎng)：采集疑似患者的樣本，分離培養(yǎng)，獲得可疑菌落。(2)細(xì)菌鑒定：實(shí)驗(yàn)流程如下圖所示：[例1](2010·重慶高考)炭疽病是由炭疽桿菌引起的一種①對(duì)配制的液體培養(yǎng)基等需采取_______方法滅菌；實(shí)驗(yàn)所用液體培養(yǎng)基的碳源為_(kāi)_______(填“無(wú)機(jī)碳”或“有機(jī)碳”)。②挑選可疑菌落制片后，用_________觀察，可看到呈竹節(jié)狀排列的桿菌。③接種可疑菌后，35℃培養(yǎng)24小時(shí)，液體培養(yǎng)基變渾濁，原因是______。對(duì)照組試管中應(yīng)加入_____，與實(shí)驗(yàn)組同時(shí)培養(yǎng)6小時(shí)后，若實(shí)驗(yàn)組液體培養(yǎng)基的渾濁度比對(duì)照組_____(填“高”或“低”)，則可明確疑似患者被炭疽桿菌感染；反之則排除。④對(duì)排除的疑似患者及易感人群，可接種炭疽桿菌疫苗，刺激機(jī)體產(chǎn)生相應(yīng)抗體，與產(chǎn)生抗體相關(guān)的細(xì)胞除T細(xì)胞、B細(xì)胞外，還有________________________。①對(duì)配制的液體培養(yǎng)基等需采取_______方法滅菌；實(shí)驗(yàn)所用[解析]

本題考查培養(yǎng)基的滅菌、微生物的特點(diǎn)及營(yíng)養(yǎng)和免疫等相關(guān)知識(shí)，意在考查對(duì)知識(shí)的理解能力、應(yīng)用能力和實(shí)驗(yàn)分析、設(shè)計(jì)能力。①培養(yǎng)基應(yīng)用高壓蒸汽法進(jìn)行滅菌。炭疽桿菌同化類(lèi)型為異養(yǎng)型，應(yīng)選有機(jī)碳作為其碳源。②微生物個(gè)體小，肉眼觀察不到，必須借助顯微鏡才能觀察到菌體特征。③在液體培養(yǎng)基中，細(xì)菌大量繁殖會(huì)導(dǎo)致培養(yǎng)液變渾濁；該實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)變量為是否加入噬菌體，所以對(duì)照組除不加噬菌體外，其他處理都應(yīng)該和實(shí)驗(yàn)組保持一致(即應(yīng)加入不含噬菌體的生理鹽水)。噬菌體可破壞細(xì)菌細(xì)胞，從而使培養(yǎng)液變清。④在特異性免疫的感應(yīng)階段，吞噬細(xì)胞參與了抗原的呈遞，效應(yīng)B細(xì)胞是直接產(chǎn)生抗體的細(xì)胞。[解析]本題考查培養(yǎng)基的滅菌、微生物的特點(diǎn)及營(yíng)養(yǎng)和免疫等相[答案](2)①高壓蒸汽(98kPa蒸汽)有機(jī)碳②顯微鏡③細(xì)菌大量繁殖等量生理鹽水低④吞噬細(xì)胞、效應(yīng)B細(xì)胞[答案](2)①高壓蒸汽(98kPa蒸汽)有機(jī)碳“種群數(shù)量增長(zhǎng)曲線”與“微生物群體生長(zhǎng)曲線”的區(qū)別及聯(lián)系(1)曲線圖示“種群數(shù)量增長(zhǎng)曲線”與“微生物群體生長(zhǎng)曲線”的區(qū)別及(2)圖示表解種群數(shù)量增長(zhǎng)曲線微生物群體生長(zhǎng)曲線區(qū)別研究?jī)?nèi)容只研究種群數(shù)量增長(zhǎng)階段的變化規(guī)律研究微生物從生長(zhǎng)到死亡整個(gè)生命周期的數(shù)量變化規(guī)律縱軸含義種群的實(shí)際數(shù)量微生物數(shù)目的對(duì)數(shù)，不代表實(shí)際數(shù)量(2)圖示表解種群數(shù)量增長(zhǎng)曲線微生物群體區(qū)別研究只研究種群數(shù)種群數(shù)量增長(zhǎng)曲線微生物群體生長(zhǎng)曲線聯(lián)系①“J”型曲線無(wú)K值但也有調(diào)整期和對(duì)數(shù)期，微生物群體生長(zhǎng)曲線的調(diào)整期和對(duì)數(shù)期符合“J”型曲線②“S”型曲線也可分為三個(gè)階段：對(duì)環(huán)境的適應(yīng)期、快速增長(zhǎng)期、數(shù)目穩(wěn)定期，曲線總體趨勢(shì)與微生物生長(zhǎng)曲線的調(diào)整期、對(duì)數(shù)期和穩(wěn)定期相一致種群數(shù)量增長(zhǎng)曲線微生物群體聯(lián)系①“J”型曲線無(wú)K值但也有調(diào)整1．如圖為某細(xì)菌培養(yǎng)過(guò)程中的增長(zhǎng)率曲線，a、b、c代表不同的時(shí)刻，下列有關(guān)敘述中不正確的是

(

)A．組成酶在每個(gè)時(shí)期都相同B．0～a段可以看做是“J”型增長(zhǎng)C．b時(shí)刻細(xì)胞內(nèi)可能大量積累次級(jí)代謝產(chǎn)物D．連續(xù)培養(yǎng)的目的主要是為了延長(zhǎng)a～b段時(shí)間.1．如圖為某細(xì)菌培養(yǎng)過(guò)程中的增長(zhǎng).解析：組成酶是細(xì)菌中固有的，只受遺傳物質(zhì)控制，與環(huán)境中物質(zhì)無(wú)關(guān)；0～a段是細(xì)菌剛剛接種到培養(yǎng)基中，空間、資源等生活條件充裕，所以會(huì)出現(xiàn)近似“J”型的增長(zhǎng)；圖中b時(shí)刻細(xì)菌死亡率和繁殖率相等，代表進(jìn)入穩(wěn)定期，此時(shí)活菌數(shù)目達(dá)到最大，細(xì)胞內(nèi)積累大量代謝產(chǎn)物，尤其是次級(jí)代謝產(chǎn)物；a～b段代表穩(wěn)定期前的時(shí)期，而連續(xù)培養(yǎng)有助于延長(zhǎng)穩(wěn)定期。答案：D解析：組成酶是細(xì)菌中固有的，只受遺傳物質(zhì)控制，與環(huán)境中物質(zhì)無(wú)熱點(diǎn)二發(fā)酵工程及其應(yīng)用熱點(diǎn)指數(shù)★★★★命題點(diǎn)本熱點(diǎn)內(nèi)容包括發(fā)酵工程的內(nèi)涵，發(fā)酵工程幾個(gè)重要環(huán)節(jié)，發(fā)酵條件的控制及發(fā)酵工程應(yīng)用實(shí)例命題角度近年高考多以選擇題形式考查發(fā)酵工程重要環(huán)節(jié)、發(fā)酵條件的控制等，也可通過(guò)與微生物代謝與調(diào)節(jié)相結(jié)合的模式考查發(fā)酵工程的應(yīng)用及產(chǎn)品的分離與提純熱點(diǎn)二發(fā)酵工程及其應(yīng)用熱點(diǎn)指數(shù)★★★★命題點(diǎn)本熱點(diǎn)內(nèi)容包括發(fā)[例2]

用某種培養(yǎng)基培養(yǎng)谷氨酸棒狀桿菌，測(cè)得其生長(zhǎng)曲線如圖A所示；谷氨酸是谷氨酸棒狀桿菌的代謝產(chǎn)物之一，其合成途徑如圖B所示；圖C為生產(chǎn)谷氨酸的發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)據(jù)此回答下列相關(guān)問(wèn)題：[例2]用某種培養(yǎng)基培養(yǎng)谷氨酸棒狀桿菌，測(cè)得其生長(zhǎng)曲線如(1)要得到圖A所示生長(zhǎng)曲線，該培養(yǎng)基應(yīng)是____________，含有水、無(wú)機(jī)鹽、碳源、________、________五大類(lèi)營(yíng)養(yǎng)要素物質(zhì)。(2)圖A中①是________期，為了縮短該期，可采取的措施是________________________。(3)谷氨酸在圖A中的________(填標(biāo)號(hào))時(shí)期都有合成。(1)要得到圖A所示生長(zhǎng)曲線，該培養(yǎng)基應(yīng)是_________(4)由圖B可知，當(dāng)谷氨酸的合成過(guò)量時(shí)，就會(huì)抑制谷氨酸脫氫酶的活性，酶活性發(fā)生改變的原因是________________________________。(5)圖C中④⑥處是發(fā)酵罐夾層中水的進(jìn)出口，水在發(fā)酵罐夾層流動(dòng)的作用是________________________。(6)谷氨酸發(fā)酵液的pH應(yīng)控制在7～8范圍內(nèi)，隨著代謝產(chǎn)物的積累，發(fā)酵液的pH變化趨勢(shì)是________________，控制的辦法是________________________。(4)由圖B可知，當(dāng)谷氨酸的合成過(guò)量時(shí)，就會(huì)抑制谷氨酸脫[解析]

首先要識(shí)別不同圖形所代表的生物學(xué)含義和過(guò)程。微生物生長(zhǎng)曲線是在容積恒定的液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)微生物時(shí)得到的，即微生物生長(zhǎng)繁殖所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、生存空間是有限的。生長(zhǎng)曲線包括①調(diào)整期、②對(duì)數(shù)期、③穩(wěn)定期、④衰亡期，通常采用加大接種量和使用對(duì)數(shù)期菌種的方法縮短調(diào)整期，在發(fā)酵工程中通常采用連續(xù)培養(yǎng)的方法，縮短培養(yǎng)周期。谷氨酸屬于初級(jí)代謝產(chǎn)物，在微生物的一生中都必須不停地合成，否則就會(huì)影響微生物的正常生命活動(dòng)。冷卻水的作用是降低發(fā)酵罐和培養(yǎng)液的溫度，使其維持在微生物代謝適宜的溫度范圍之內(nèi)。由于谷氨酸棒狀桿菌的呼吸作用會(huì)產(chǎn)生CO2，使培養(yǎng)液pH下降，可向培養(yǎng)液中添加氨水，既可作為氮源，又能調(diào)節(jié)pH。[解析]首先要識(shí)別不同圖形所代表的生物學(xué)含義和過(guò)程。微生物[答案]

(1)容積恒定的液體培養(yǎng)基氮源生長(zhǎng)因子(2)調(diào)整加大接種量和使用對(duì)數(shù)期菌種(3)①②③④

(4)代謝產(chǎn)物與酶結(jié)合，導(dǎo)致酶結(jié)構(gòu)發(fā)生變化(5)冷卻或降溫(6)下降加堿(氨水)[答案](1)容積恒定的液體培養(yǎng)基氮源生長(zhǎng)因子(2發(fā)酵工程流程簡(jiǎn)圖發(fā)酵工程流程簡(jiǎn)圖2．發(fā)酵工程在工業(yè)生產(chǎn)上得到廣泛應(yīng)用，其生產(chǎn)流程如下圖所示。結(jié)合賴氨酸或谷氨酸的生產(chǎn)實(shí)際，相關(guān)敘述不正確的是(

).2．發(fā)酵工程在工業(yè)生產(chǎn)上得到廣泛應(yīng)用，其生產(chǎn)流程如下.A．人工控制微生物代謝的措施包括改變微生物的遺傳特性和控制發(fā)酵條件等B．目前采用①誘變育種已經(jīng)選育出不能合成高絲氨酸脫氫酶的黃色短桿菌新菌種C．在發(fā)酵過(guò)程中，產(chǎn)物源源不斷地產(chǎn)生，這說(shuō)明賴氨酸或谷氨酸的生產(chǎn)采用了連續(xù)培養(yǎng)的發(fā)酵方式D．圖中②所示的提取方法包括過(guò)濾、沉淀等方法A．人工控制微生物代謝的措施包括改變微生物的遺傳解析：微生物代謝的人工控制包括改變微生物遺傳特性和控制生產(chǎn)過(guò)程中的各種條件等方法，目前選育菌種的方法除了基因工程和細(xì)胞工程培育的工程菌外，還有誘變育種，目前已經(jīng)成功選育出了不能合成高絲氨酸脫氫酶的黃色短桿菌菌種來(lái)生產(chǎn)谷氨酸。生產(chǎn)上常采用連續(xù)培養(yǎng)法來(lái)達(dá)到可以源源不斷地生產(chǎn)谷氨酸或賴氨酸的目的。由于發(fā)酵生產(chǎn)的產(chǎn)品為代謝產(chǎn)物，因此常采用萃取、蒸餾、離子交換等方法進(jìn)行分離提純。答案：D解析：微生物代謝的人工控制包括改變微生物遺傳特性和控制生產(chǎn)過(guò)熱點(diǎn)三生物固氮與氮循環(huán)熱點(diǎn)指數(shù)★★★★命題點(diǎn)本熱點(diǎn)內(nèi)容包括固氮微生物類(lèi)型及實(shí)例、氮循環(huán)過(guò)程、生物固氮的意義及應(yīng)用等命題角度生物固氮部分的知識(shí)點(diǎn)在高考中所占比重很小，常以選擇題的形式對(duì)固氮微生物的種類(lèi)、代謝類(lèi)型、在生態(tài)系統(tǒng)中的地位及在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用等知識(shí)進(jìn)行考查，也可以與氮循環(huán)、礦質(zhì)代謝、蛋白質(zhì)代謝等知識(shí)進(jìn)行學(xué)科內(nèi)的綜合，以理解能力、獲取信息的能力為考查重點(diǎn)熱點(diǎn)三生物固氮與氮循環(huán)熱點(diǎn)指數(shù)★★★★命題點(diǎn)本熱點(diǎn)內(nèi)容包括固[例3]

(2009·北京高考)為研究森林群落在生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)中的作用，美國(guó)一研究小組在某無(wú)人居住的落葉林區(qū)進(jìn)行了3年實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)區(qū)是兩個(gè)毗鄰的山谷(編號(hào)1、2)，兩個(gè)山谷各有一條小溪。1965年冬，研究人員將2號(hào)山谷中的樹(shù)木全部砍倒留在原