高考生物二轮复习 资料专题16 微生物及发酵工程教学案教师版

2013高考生物二轮复习精品资料专题16 微生物及发酵工程 （教

学案，教师版）

【2013考纲解读】 （1）微生物的分离和培养 （2）某种微生物数量的测定 （3）培养基对微生物的选择利用

（4）利用微生物发酵来生产特定的产物以及微生物在其他方面的应用 【知识网络构建】

【重点知识整合】

一、细菌的结构与生理特征 结构与生理 细菌的结构 细菌的拟核 质粒 状 细胞器 芽孢 细菌的繁殖 菌落 细胞群体

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特征 基本结构：细胞壁、细胞膜、细胞质和拟核 特殊结构：荚膜、鞭毛和芽孢 由一个大型的环状DNA构成，控制细菌的主要性状 几个到几百个小型环状DNA，控制抗药性、固氮、抗生素生成等性只有核糖体，无其他细胞器 一些细菌在细胞内形成的对不良环境具较强抗性的休眠体 主要是二分裂 细菌在固体培养基上形成的一个肉眼可见的、具有一定形态结构的子不同种类的细菌所形成的菌落，在大小、形态、光泽度、颜色、菌落特点 硬度、透明度等方面具有一定特征，是菌种鉴定的重要依据 细菌的运动 【特别提醒】

①构成细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖而不是纤维素，用纤维素酶不能除去细菌细胞壁。

②二分裂不是有丝分裂，只有真核细胞才能进行有丝分裂。

③青霉素等抗生素能抑制细菌细胞壁的合成，但不能影响真菌细胞壁的合成，因此应用含有抗生素的培养基可分离出同细菌混杂在一起的真菌。

④除去细菌细胞壁的酶是溶菌酶。 二、病毒的特点

1．形体极其微小，必须在电子显微镜下才能观察到，一般都可通过细菌过滤器。 2．没有细胞结构，无细胞壁，因此对一般抗生素不敏感，但对干扰素敏感；无产能酶系和蛋白质合成系统，因此不能独立进行代谢活动，必须寄生在活的宿主细胞中。

3．其主要成分仅有核酸和蛋白质两种，且每一种病毒只含有一种核酸，不是DNA就是RNA。

4．在宿主细胞协助下，通过核酸的复制和核酸、蛋白质装配的形式进行增殖，不存在个体的生长和二分裂等细胞繁殖方式。

5．离体状态下，能以无生命的化学大分子状态存在，并可形成结晶。 三、自养微生物和异养微生物的营养比较 营养类型 碳源 氮源 NH3、铵盐、硝酸盐等 生长因子 一般不需要 有些种类需要 有鞭毛的可以运动 自养型微生物 CO2、NaHCO3 异养型微生物 糖类、脂肪酸等 铵盐、硝酸盐、蛋白质等 1.自养微生物与异养微生物类型划分的主要依据是能否以无机碳作为生长的主要或唯一碳源，而与氮源无关。自养微生物以CO2或碳酸盐为唯一碳源进行代谢生长；异养微生物必须以有机物作为碳源进行代谢生长。

2．自养微生物的能源 (1)利用光能，如蓝藻等。

(2)依靠物质氧化过程中释放的能量，如硝化细菌，能利用NH3氧化过程中释放的化学

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能，NH3既作为氮源，又作为能源。

3．异养微生物的能源：主要来源于有机物的氧化分解，碳源不仅为异养微生物提供构成细胞的物质，而且提供完成整个生命活动所需的能量。

4．根据微生物的碳源和能源，将微生物的营养类型归纳如下表： 营养类型 光能自养型 光能异养型 化能自养型 化能异养型 四、不同培养基的比较 培养基类用途 型 一般培养基 生产、培养等 依微生物生长依据培养基生产谷氨酸用的培养基 选择金黄色葡选择培养分离菌种 加入某种化学物质 基 制不需要的微生加入高浓度食盐 物的生长 鉴别是否有大鉴别培养鉴别菌种 基 化学药品 代谢特点 加入伊红和美蓝 【特别提醒】 选择培养基的应用：选择培养的目的是从众多微生物中分离所需微生物。 ①在培养基中加入某种化学物质可以做到这一点，如加入青霉素可以分离出酵母菌和霉菌。

②培养基中成分的改变也可达到分离微生物的目的，如培养基中缺乏氮源时，可以分离固氮微生物，因为非固氮微生物不能在此培养基上生存。③当培养基的各种营养成分为特定化学成分时，也具有分离效果，如石油是唯一碳源时，可以抑制不能利用石油的微生物的生长，使能够利用石油的微生物生存，达到分离能消除石油污染的微生物的目的。

五、初级代谢产物与次级代谢产物的比较

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主要(或唯一)碳源 CO2 有机物 CO2 有机物 能源 光能 光能 无机物 有机物 代表菌 蓝藻 红螺菌 硝化细菌 大肠杆菌 制法 原理 举例 需要配置原则配制 的配制 促进所需微生物的生长，抑萄球菌的培养基中加入指示剂或依微生物的肠杆菌的培养基中 内容 生长繁殖是否初级代谢产物 是 次级代谢产物 否 生长到一定阶段产必需 不 同 点 种的特异性 分布 相同点

【特别提醒】 ①判断初级和次级代谢产物的主要依据是微生物生命活动是否必需，如乳酸是乳酸菌无氧呼吸的产物，是始终产生的，但其并非乳酸菌生命活动所必需，因此乳酸是乳酸菌的次级代谢产物。

②抗生素是真菌产生的一种次级代谢产物，有杀菌、抑菌作用，但它与抗毒素(抗体)、干扰素(淋巴因子)是完全不同的。

六、微生物的代谢调节及人工控制 1．微生物代谢调节 类型 酶合成的调节 项目 调节对象 调节结果 区别 调节效果 调节机制 的合成，增加酶的数量 联系 性，不涉及酶量变化 同时存在、密切配合、高效准确地控制代谢的正常进行 诱导酶 使细胞内酶的种类增多 间接而缓慢 基因水平调节，控制酶组成酶和诱导酶 使已有酶的活性发生改变 直接而迅速、精细 代谢水平调节，调节酶的活酶活性的调节 实例 糖、脂类、维生素等 均在微生物细胞的调节下有步骤地产生 色素等 无 细胞内 氨基酸、核苷酸、多有 细胞内或细胞外 抗生素、毒素、激素、产生阶段 一直产生 生 【特别提醒】 ①组成酶在细胞内一直存在，它的合成只受基因控制；诱导酶只有环境中有诱导物时才能合成、存在，它的合成受基因与诱导物的共同控制。

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②酶活性的调节属于抑制——反馈机制。即微生物细胞代谢过程中的终端产物达到一定浓度时，通过与代谢途径中的某个酶或某些酶发生可逆性结合，来抑制其活性，因此这种调节快速、精确，避免了代谢产物积累过多。

2．微生物的人工控制 控制对象 微生物的遗传特诱变处理，选择符合生产要求的菌种 性 对需氧型生物保证氧的供应，厌氧型生物控制氧的供应，以通气溶氧 量和搅拌速度控制溶氧 pH 温度 加酸、加碱或加缓冲液 注意降温，使温度控制在所培养微生物的最适温度 控制方式 七、微生物群体生长规律 1．研究方法

(1)条件：①只接种一种细菌，以免杂菌干扰。 ②恒定容积的液体培养基：易于取样和计数。 (2)方法：取样调查法(测细菌细胞数或测重量)。 2．模型(生长曲线)及解读

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【特别提醒】 ①在调整期合成大量的酶，这些酶主要是诱导酶，因为这是在新环境下经诱导产生的。

②细菌的繁殖方式为二分裂，所以在对数期生长曲线呈指数增长。

③不要把生长曲线看成是自然种群的增长曲线，因为自然种群不存在衰亡期。但调整期和对数期类似于自然种群的“J”型增长，而纵观调整期、对数期和稳定期正好反映了“S”型增长。

八、影响微生物生长的环境因素 环境因素 温度 和核酸的结构 影响酶的活pH 性和膜的稳定性 真菌：5.0～7.5 受阻 37 ℃ 细菌：6.5～酶失活或膜的稳定性改变，新陈代谢和核酸的结构发生不可逆的破坏 影响的原因 影响蛋白质最适条件 25～不适宜因素导致的结果 低温时反应速率降低，高温时蛋白质 6

【特别提醒】 ①在调整期合成大量的酶，这些酶主要是诱导酶，因为这是在新环境下经诱导产生的。

②细菌的繁殖方式为二分裂，所以在对数期生长曲线呈指数增长。

③不要把生长曲线看成是自然种群的增长曲线，因为自然种群不存在衰亡期。但调整期和对数期类似于自然种群的“J”型增长，而纵观调整期、对数期和稳定期正好反映了“S”型增长。

八、影响微生物生长的环境因素 环境因素 温度 和核酸的结构 影响酶的活pH 性和膜的稳定性 真菌：5.0～7.5 受阻 37 ℃ 细菌：6.5～酶失活或膜的稳定性改变，新陈代谢和核酸的结构发生不可逆的破坏 影响的原因 影响蛋白质最适条件 25～不适宜因素导致的结果 低温时反应速率降低，高温时蛋白质 6

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