高三微生物周紅

微生物與發(fā)酵工程第一節(jié)微生物的類群細(xì)菌的結(jié)構(gòu)示意圖正在分裂的大腸桿菌(二分裂)細(xì)菌的菌落病毒的結(jié)構(gòu)示意圖噬菌體的增殖固氮菌衣藻乳酸菌硝化細(xì)菌代謝類型碳源氮源能源固氮菌衣藻乳酸菌硝化細(xì)菌代謝類型異養(yǎng)需氧自養(yǎng)需氧異養(yǎng)厭氧自養(yǎng)需氧碳源氮源能源固氮菌衣藻乳酸菌硝化細(xì)菌代謝類型異養(yǎng)需氧自養(yǎng)需氧異養(yǎng)厭氧自養(yǎng)需氧碳源(有機(jī)碳)糖類等二氧化碳、碳酸氫鈉(有機(jī)碳)糖類等二氧化碳、碳酸氫鈉氮源能源固氮菌衣藻乳酸菌硝化細(xì)菌代謝類型異養(yǎng)需氧自養(yǎng)需氧異養(yǎng)厭氧自養(yǎng)需氧碳源(有機(jī)碳)糖類等二氧化碳、碳酸氫鈉(有機(jī)碳)糖類等二氧化碳、碳酸氫鈉氮源氮?dú)庀跛猁}、銨鹽(有機(jī)氮)氨基酸等氨能源固氮菌衣藻乳酸菌硝化細(xì)菌代謝類型異養(yǎng)需氧自養(yǎng)需氧異養(yǎng)厭氧自養(yǎng)需氧碳源(有機(jī)碳)糖類等二氧化碳、碳酸氫鈉(有機(jī)碳)糖類等二氧化碳、碳酸氫鈉氮源氮?dú)庀跛猁}、銨鹽(有機(jī)氮)氨基酸等氨能源有機(jī)物氧化分解(化學(xué)能)光能有機(jī)物氧化分解(化學(xué)能)氨氧化(化學(xué)能)谷氨酸棒狀桿菌合成谷氨酸的途徑黃色短桿菌合成賴氨酸的途徑細(xì)菌的生長曲線調(diào)整期：適應(yīng)環(huán)境產(chǎn)生初級(jí)代謝產(chǎn)物的最佳時(shí)期對數(shù)期：細(xì)胞以等比數(shù)列形式增加個(gè)體特征穩(wěn)定獲取菌種及科研材料的最佳時(shí)期代謝旺盛，開始產(chǎn)生次級(jí)代謝產(chǎn)物穩(wěn)定期：次級(jí)代謝產(chǎn)物產(chǎn)生的最佳時(shí)期獲得代謝產(chǎn)物（初、次）的最佳時(shí)期種內(nèi)斗爭最激烈的時(shí)期衰亡期：細(xì)胞形態(tài)最多的時(shí)期生物與無機(jī)環(huán)境斗爭最激烈06全國統(tǒng)一考試（天津卷）(14分)(1)下圖為某細(xì)菌的生長曲線及A、B兩種代謝產(chǎn)物積累曲線。請據(jù)圖回答問題：①A產(chǎn)物合成始于細(xì)菌生長曲線的

期，屬于

代謝產(chǎn)物。②B產(chǎn)物的積累量在細(xì)菌生長曲線的

期最大微生物的連續(xù)培養(yǎng)裝置緩沖液調(diào)節(jié)ＰＨ調(diào)控氣壓（代謝產(chǎn)CO２）控制溫度（微生物代謝產(chǎn)熱和攪拌產(chǎn)熱）使養(yǎng)料與微生物充分接觸培養(yǎng)液、菌種避免混入雜菌控制通氧量06全國（江蘇卷）(8分)下圖為谷氨酸發(fā)酵裝置圖1.圖中3.6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

。2.谷氨酸發(fā)酵液pH應(yīng)控制在7-8范圍內(nèi)。隨代謝產(chǎn)物積累，發(fā)酵液pH變化趨勢是

，控制辦法是

。發(fā)酵過程中若谷氨酸積累過量，會(huì)抑制

的活性，導(dǎo)致合成途徑中斷，這種代謝調(diào)節(jié)方式稱

調(diào)節(jié)。

3.如果在4處通入空氣，谷氨酸產(chǎn)量會(huì)

，原因是

。工程菌擴(kuò)大培養(yǎng)Ｃ:Ｎ＝４:１生產(chǎn)谷氨酸Ｃ:Ｎ＝３:１避免種間競爭（雜菌）保證谷氨酸的生產(chǎn)增大菌種量選擇對數(shù)期的菌種溫度、ＰＨ（呈酸性產(chǎn)物:乙酰谷氨酰胺）、溶氧（不足產(chǎn)生：乳酸或琥珀酸）過濾、沉淀蒸餾、萃取、離子交換2微生物的生長微生物的營養(yǎng)群體生長規(guī)律碳源氮源生長因子水和無機(jī)鹽為微生物提供所需碳元素的營養(yǎng)物質(zhì)微生物生長不可缺少的微量有機(jī)物為微生物提供所需氮元素的營養(yǎng)物質(zhì)調(diào)整期對數(shù)期穩(wěn)定期衰亡期剛接種到培養(yǎng)基上時(shí)的適應(yīng)、調(diào)整過程細(xì)菌快速分裂、數(shù)目以等比數(shù)列劇增細(xì)菌新增數(shù)目與死亡數(shù)目達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡死亡速率超過繁殖速率，活菌數(shù)目急劇下降影響生長的因素溫度PH值氧每種微生物只能在一定溫度范圍內(nèi)生長。最適：25～37℃最適PH值：細(xì)菌為6.5～7.5；真菌為5.0～6.0有的為好氧、有的為厭氧、有的為兼性5微生物代謝調(diào)控微生物的代謝微生物細(xì)胞內(nèi)所發(fā)生的全部化學(xué)反應(yīng)。與其他生物相比，其代謝異常旺盛。代謝的調(diào)節(jié)代謝產(chǎn)物初級(jí)代謝產(chǎn)物：指微生物通過代謝活動(dòng)所產(chǎn)生的、自身生長和繁殖所必需的物質(zhì)。次級(jí)代謝產(chǎn)物：指微生物生長到一定階段才產(chǎn)生的化學(xué)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜、對該微生物無明顯生理功能或并非是微生物生長和繁殖所必需的物質(zhì)。酶合成的調(diào)節(jié)酶活性的調(diào)節(jié)微生物細(xì)胞內(nèi)的酶可以分為兩組成酶和誘導(dǎo)酶兩類。組成酶是微生物細(xì)胞內(nèi)一直存在的酶，它們的合成只受遺傳物質(zhì)的控制，而誘導(dǎo)酶則是在環(huán)境中存在某種物質(zhì)的情況下才能合成的酶。兩種調(diào)節(jié)作用同時(shí)存在，密切配合、協(xié)調(diào)作用。改變微生物的遺傳特性控制生產(chǎn)過程中的各種條件人工調(diào)控3微生物的培養(yǎng)培養(yǎng)基的配制原則目的要明確營養(yǎng)要協(xié)調(diào)PH要適宜根據(jù)所培養(yǎng)的微生物種類、培養(yǎng)目的等選擇原料配制培養(yǎng)基。配制培養(yǎng)基時(shí)，必須注意各種營養(yǎng)物質(zhì)的濃度和比例，否則會(huì)產(chǎn)生不良后果。由于各種微生物的適宜生長的PH范圍不同，在配制培養(yǎng)基時(shí)，應(yīng)根據(jù)菌種調(diào)節(jié)適宜的PH值。液體培養(yǎng)基培養(yǎng)基的種類半固體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基天然培養(yǎng)基合成培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基按物理性質(zhì)分按化學(xué)成分分按用途分1控制細(xì)菌抗藥性、固氮、抗生素生成等性狀的基因位于()A核區(qū)B質(zhì)粒C核糖體D細(xì)胞膜B【例2】將10mL酵母液放在適宜的溫度下培養(yǎng)，并于不同時(shí)間內(nèi)等量均勻取樣4次，分別測定樣品中酵母菌的數(shù)量和pH，結(jié)果如下表，請分析回答：

樣品數(shù)量pH112104.828205.4312103.741005.0(1)表中樣品的取樣先后順序是

(2)對酵母菌而言，10mL該培養(yǎng)液的環(huán)境負(fù)荷量為個(gè)。(3)若第五次均勻取樣時(shí)，樣品中酵母菌數(shù)量為760個(gè)/mm3，產(chǎn)生這一結(jié)果的原因是【答案】(1)2、4、1、3(2)121×107個(gè)(3)培養(yǎng)液中營養(yǎng)物質(zhì)不斷被消耗，部分酵母菌因缺少營養(yǎng)而死亡解體

【解析】由于酵母菌呼吸作用產(chǎn)生的二氧化碳溶于水形成H2CO3，再解離產(chǎn)生氫離子，溶液的pH將逐步下降，因此取樣的次序?yàn)?、4、1、3。根據(jù)4次取樣中酵母菌的數(shù)量先增后減，以1210個(gè)/mm3為最大值，因此10mL該培養(yǎng)液對酵母菌的環(huán)境負(fù)荷量為121×107個(gè)。導(dǎo)致酵母菌數(shù)量減少的原因是培養(yǎng)液中營養(yǎng)物質(zhì)不斷被消耗，部分酵母菌因缺少營養(yǎng)而死亡解體，即隨時(shí)間推移，環(huán)境的負(fù)荷能力在逐漸下降。

【例3】根據(jù)各類微生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和新陳代謝類型，利用選擇性培養(yǎng)基和鑒別培養(yǎng)基，結(jié)合顯微鏡鏡檢以及菌落特征，可以把混雜在一起的大腸桿菌、硝化細(xì)菌、乳酸菌、酵母菌、金黃色葡萄球菌、圓褐固氮菌分離開來。下面是分離篩選的方法步驟，請根據(jù)各個(gè)步驟的條件，填寫空格中的內(nèi)容。首先配制一系列不同性質(zhì)的固體培養(yǎng)基，然后進(jìn)行滅菌，再將上述微生物的混合液分別接種到各種培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)。(1)用無氮培養(yǎng)基可篩選出；(2)用不含有機(jī)碳源的選擇培養(yǎng)基可篩選出；(3)酵母菌的篩選需要在常規(guī)培養(yǎng)基中另加入；(4)用加了較高濃度NaCl的選擇培養(yǎng)基可篩選出或者根據(jù)菌落的顏色呈現(xiàn)色，將其挑取單獨(dú)培養(yǎng)；(5)利用伊紅—美藍(lán)培養(yǎng)基培養(yǎng)混合菌，菌落呈色并帶有金屬光澤的是，挑取該菌單獨(dú)培養(yǎng)。結(jié)合顯微鏡鏡檢和進(jìn)一步用伊紅—美藍(lán)培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)來確定；(6)在無氧環(huán)境下培養(yǎng)混合菌，可以生長，加入一定濃度的乳酸，使培養(yǎng)基pH充分降低，可抵制微生物的生長，利用菌落特征，結(jié)合顯微鏡鏡檢，選取生長優(yōu)勢的菌落，即可分離出?！窘馕觥勘绢}主要體現(xiàn)了《考試說明》中的“能應(yīng)用學(xué)過的知識(shí)和專業(yè)術(shù)語，正確闡述基本的生物學(xué)現(xiàn)象、概念、方法和原理”的要求。主要考查了幾種徽生物的生理特征和代謝類型。大腸桿菌是異養(yǎng)型微生物，通常用伊紅和美藍(lán)培養(yǎng)基來鑒別，如果培養(yǎng)基中有大腸桿菌，其代謝產(chǎn)物就與伊紅和美藍(lán)結(jié)合，使菌落呈深紫色，并帶有金屬光澤。硝化細(xì)菌的代謝類型是自養(yǎng)需氧型，其不能利用有機(jī)碳源，通常用無機(jī)碳源培養(yǎng)。乳酸菌是異養(yǎng)厭氧型細(xì)菌，其適宜生活在隔絕空氣的有機(jī)碳源上，適宜pH為酸性。酵母菌是異養(yǎng)需氧兼厭氧型的真菌，酵母菌對青霉素不敏感，通常用青霉素將其從細(xì)菌中選擇出來。金黃色葡萄球菌的菌落呈金黃色，能耐高濃度的食鹽。圓褐固氮菌是自生固氮微生物，可以用缺氮培養(yǎng)基培養(yǎng)。【答案】(1)圓褐固氮菌(2)硝化細(xì)菌(3)青霉素(4)金黃色葡萄球菌

金黃

(5)深紫

大腸桿菌

(6)乳酸菌和酵母菌

酵母菌

乳酸菌

3微生物培養(yǎng)基2微生物的營養(yǎng)1微生物的類群4微生物代謝產(chǎn)物5微生物代謝調(diào)控6微生物的生長1微生物的類群種類結(jié)構(gòu)繁殖方式細(xì)菌細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、核區(qū)二分裂(分裂生殖)放線菌基內(nèi)菌絲、氣生菌絲(部分分化成孢子絲)孢子生殖病毒核衣殼：包括核酸和衣殼、有些具囊膜增殖(在宿主細(xì)胞中進(jìn)行)某些真菌界、原生生物界的生物也屬于微生物(如：酵母菌、變形蟲等)主要種類功能碳源無機(jī)碳源：CO2、NaHCO3等有機(jī)碳源：糖類(主要是葡萄糖)、脂肪酸、石油等提供微生物合成有機(jī)物的碳元素，對異養(yǎng)生物來說，主要是提供能源物質(zhì)氮源無機(jī)氮源：主要是銨鹽、硝酸鹽，還有N2、氨等有機(jī)氮源：尿素、牛肉膏、蛋白胨、氨基酸等為微生物提供合成含N物質(zhì)的N源，如核酸、蛋白質(zhì)和某些脂類生長因子維生素、氨基酸、堿基提供合成蛋白質(zhì)、核酸、酶的原料3微生物培養(yǎng)基配制原則目的明確營養(yǎng)協(xié)調(diào)pH適宜（1）根據(jù)所培養(yǎng)的微生物的種類。(如異養(yǎng)微生物的培養(yǎng)基中至少要一種有機(jī)物質(zhì))（2）根據(jù)培養(yǎng)的目的。（用于科研還是用于生產(chǎn)）（1）培養(yǎng)基中物質(zhì)的濃度——因?yàn)椋耗撤N物質(zhì)濃度高時(shí)反而會(huì)抑制微生物生長。（2）培養(yǎng)基中物質(zhì)的比例——如:谷氨酸的生產(chǎn)中,C∶N為4∶1時(shí)，菌體繁殖快,產(chǎn)谷氨酸少;C∶N為3∶1時(shí)菌體繁殖慢,產(chǎn)谷氨酸多。真菌的最適pH為5.0～6.0，細(xì)菌的最適pH為6.5～7.5，放線菌的為7.5～8.5。培養(yǎng)基分類按照物理性質(zhì)分按化學(xué)成分分種類是否有凝固劑用途固體培養(yǎng)基是分離、鑒定半固體培養(yǎng)基是觀察運(yùn)動(dòng)、保藏菌種液體培養(yǎng)基否工業(yè)生產(chǎn)種類化學(xué)成分用途天然培養(yǎng)基不明確工業(yè)生產(chǎn)合成培養(yǎng)基明確微生物分類、鑒定培養(yǎng)基分類按培養(yǎng)基的用途分種類制備方法原理用途舉例選擇培養(yǎng)基基培養(yǎng)基中加入某種化學(xué)物質(zhì)依據(jù)某些微生物對某些物質(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