微生物和微生物工程专题复习

《微生物和微生物工程》专题复习万州沙河中学冉素清一、2007年《考纲》考点回眸：（1）微生物的类群：细菌的结构和繁殖病毒的结构和增殖（2）微生物的营养：微生物需要的营养物质及功能培养基的配制原则培养基的种类（3）微生物的代谢：微生物的代谢产物微生物代谢的调节微生物代谢的人工控制（4）微生物的生长：微生物群体的生长规律影响微生物生长的环境因素（5）发酵工程简介：应用发酵工程的生产实例发酵工程的概念和内容发酵工程的应用二、高考动态分析：本专题中，微生物的有关知识应是大家复习的重点，因为这一部分内容与生物学科的其他知识有着千丝万缕的联系，在综合考试中，占有相当重要的地位：它可以和生命的物质和结构基础结合起来，考查细胞的结构和功能、生物膜系统的知识；可以和生物的代谢结合起来，综合考查呼吸作用、物质的转化、酶的活性和代谢的类型等代谢知识；可以和生物的遗传联系起来，考查遗传和变异、基因工程和细胞质遗传的知识；可以和生物与环境的知识结合起来，考查种群的数量变化的规律等，因此有关微生物的知识应是将来高考的一个热点内容。而对生物固氮的这一部分知识的复习，应结合原核生物的结构、代谢类型和碳的循环、硫的循环等知识，进行综合复习。在高考中，对本专题的考查主要以选择题的形式进行，综合考查相关知识的实际运用，同时要特别注意有关根据微生物代谢类型进行微生物培养、分离的实验试题。三、知识体系一览：9 四、疑难知识分解：1、微生物的类群分类形态结构生活方式代表生物病毒无细胞结构主要有核酸和蛋白质衣壳组成寄生植物病毒、动物病毒、噬菌体原核生物界单细胞原核细胞结构寄生、腐生、自养细菌、蓝藻、放线菌真菌界单细胞或多细胞真核细胞结构腐生、寄生酵母菌、霉菌等原生生物界单细胞真核细胞结构寄生、异养、自养衣藻、变形虫、疟原虫等进行比较复习：（1）原核生物与真核生物（2）有细胞结构的生物与非细胞结构的生物（3）三种微生物的结构特点与生殖类型；小的方面如（1）细菌的核区与质粒中的基因及控制的性状（2）细菌基本结构与特殊结构等。2.微生物与动、植物的营养比较⑴不论从元素水平还是从营养要素的水平来看，微生物的营养与摄食型动物（包括人类）和光合自养型的植物非常相似，它们之间存在着“营养上的统一性”（见下表）。具体地说，微生物有五大营养要素物质，即碳源、氮源、生长因子、水和无机盐。动物（异养）微生物绿色植物（自养）异养自养碳源糖类、脂肪糖、醇、有机酸CO2、碳酸盐CO2、碳酸盐氮源蛋白质或其他代谢产物蛋白质或其他代谢产物、有机氮化物无机氮化物、氮无机氮化物生长因子维生素一部分需要不需要不需要无机盐无机盐无机盐无机盐无机盐水水水水水⑵微生物同化作用类型的判断方法：以碳源为判断依据如需要有机碳的，则为异养型；如需要无机碳的，则为自养型。为自养型者再看能量来源，如需要光能的则为光能自养型，如需要化学能的则为化能自养型。3、微生物的代谢产物主要是初级代谢产物和次级代谢产物比较4、组成酶与诱导酶比较内容存在合成实例组成酶一直存在只受遗传物质控制大肠杆菌分解葡萄糖的酶诱导酶诱导合成既受诱导物的诱导，也受遗传物质的控制大肠杆菌分解乳糖的酶5.微生物生长规律的分析生长时期各期的特点形成原因菌体特征生产应用调整期不立即繁殖对新环境的适应代谢活跃，体积增长较快通过菌种、接种量、培养基等，缩短调整期对数期生存条件适宜获取菌种，科研材料9 繁殖速率快，以等比数列的形式增加个体形态和生理特性稳定稳定期繁殖速率与死亡速率相等，活菌数量最大，代谢产物积累最多生长条件恶化开始出现芽孢通过添加新培养基，放出老培养基和控制其他条件，延长稳定期衰亡期死亡大大增加生存条件极度恶化出现多种形态的畸变五、归纳教材中列举的微生物的代谢类型及特征：1、微生物代谢异常活跃的原因：⑴表面积与体积之比很大：能够迅速与外界进行物质交换⑵具有复杂而精确的代谢调节方式：酶合成的调节，保证代谢的需要又可避免细胞内物质和能量的浪费，增强了微生物对外界环境的适应能力；酶活性的调节，通过酶分子结构的可逆改变达到快速、精确地调节微生物的代谢。2、细菌的一些特征：⑴转录和翻译同时同地（细胞质中）进行⑵基因结构同样包括编码区和非编码区，但编码区是连续的，无外显子和内含子的区分⑶细胞内只有核糖体，无其它复杂的线粒体、叶绿体等细胞器。无线粒体不等天只进行无氧呼吸，有些细菌可以进行有氧呼吸，场所是在细胞质基质和细胞膜上。3、病毒：无细胞结构，营专性寄生生活，必须借助寄生才能合成它所需要的物质生活。所以培养病毒时要先培养病毒的寄主。4、教材中列举的微生物T2噬菌体：DNA细菌病毒病毒烟草花叶病毒：RNA植物病毒艾滋病病毒（HIV）：RNA人体病毒大肠杆菌：异养厌氧型乳酸菌：异养厌氧型圆褐固氮菌：异养需氧型，自生固氮根瘤菌：异养需氧型，共生固氮，属于消费者细菌硝化细菌：化能自养需氧型，属于生产者黄色短杆菌：异养需氧型，用于工业发酵谷氨酸棒状杆菌：异养需氧型，用于工业发酵肺炎双球菌：异养需氧型红螺菌：光能自养厌氧型、化能异养厌氧型（兼性光能营养）苏云金芽孢杆菌：为抗虫棉提供抗虫基因假单孢杆菌：分解石油的超级细菌酵母菌：异养兼性厌氧型，出芽生殖、有性生殖真菌青霉菌：异养需氧型，孢子生殖根霉菌：异养需氧型，孢子生殖放线菌：原核生物、异养需氧型、孢子生殖蓝藻：原核生物、光能自养需氧型、无叶绿体，属于生产者衣藻：真核生物、光能自养需氧型、有叶绿体，属于生产者绿藻：真核生物、光能自养需氧型、有叶绿体，属于生产者变形虫：真核生物、异养需氧型、分裂生殖原生动物大草履虫：真核生物、异养需氧型、分裂生殖小草履虫：真核生物、异养需氧型、分裂生殖五、高考真题回顾1、（重庆卷2006年）下列所述环境条件下的微生物，能正常生长繁殖的是A9 A．在缺乏生长素的无氮培养基中的圆褐固氮菌B．在人体表皮擦伤部位的破伤风杆菌C．在新配制的植物矿质营养液中的酵母菌D．在灭菌后的动物细胞培养液中的禽流感病毒2、(广东卷2006年)下列不需要利用发酵工程的是BA.生产单细胞蛋白饲料B．通过生物技术培育可移植的皮肤C．利用工程菌生产胰岛素D．工厂化生产青霉素3、(广东卷2006年)某同学在进行探究大肠杆菌群体生长规律实验时，错误操作是ABCA.在调整期扩大接种B．随时调整pHC在稳定期连续培养D．定期检测菌体数目4、（江苏卷2006年）关于青霉素生产的叙述，正确的是BA．青霉素是青霉菌生长代谢中重要的初级代谢产物B．用紫外线、激光、化学诱变剂处理青霉菌再经筛选的方法可以选育高产菌种C．发酵罐接种后必须进行灭菌处理D．在青霉菌生长的稳定期，活菌数不再增加，青霉菌产量也不再增加5、（江苏卷2006年）关于炭疽杆菌的叙述，错误的是CA．具有细胞壁、细胞膜、细胞质和拟核等结构B．通过二分裂方式进行繁殖c．核衣壳外还有多糖、蛋白质和脂质构成的囊膜D．同化类型是化能异养型6、（江苏卷2006年）(8分)右图为谷氨酸发酵装置图。(1)图中3．6处是发酵罐夹层中水的进出口，水在发酵罐夹层流动的作用是▲。(2)谷氨酸发酵液的pH应控制在7-8范围内。随着代谢产物的积累，发酵液pH变化趋势是▲，控制办法是▲。发酵过程中，若谷氨酸积累过量，会抑制▲的活性，导致合成途径中断，这种代谢调节方式称为▲调节。(3)如果在4处通入空气，谷氨酸产量会▲，原因是▲。答案：(1)冷却(降温或使温度控制在30℃一37℃)(2)下降加碱(氨水)谷氨酸脱氢酶酶活性(反馈、负反馈)（3）下降混入杂菌产生竞争，分解或吸收谷氨酸7、（北京卷2006年）用蔗糖、奶粉和经蛋自酶水解后的玉米胚芽液.通过乳酸菌发醉可生产新型酸奶，下列相关叙述错误的是DA.蔗糖消耗量与乳酸生成量呈正相关B.酸奶出现明显气泡说明有杂菌污染C.应选择处于对数期的乳酸菌接种D.只有奶粉为乳酸菌发解提供氮源8、（天津卷2006年）(14分)(1)下图为某细菌的生长曲线及A、B两种代谢产物积累曲线。请据图回答问题：①A产物合成始于细菌生长曲线的期，属于代谢产物。②B产物的积累量在细菌生长曲线的期最大。(2)绝大多数微生物最适生长温度为25～37℃。为了探究培养温度对谷氨酸棒状杆菌代9 谢产物(谷氨酸)合成量的影响，设计如下实验。在实验中有4处错误，分别标以①、②、③、④，请依次分析错误原因。第一步：设定培养温度为第二步：将菌种接种到灭菌后的液体培养基中，分别在设业的温度条件下第三步：在定时取样，分别测定谷氨酸合成量，记录结果并绘制曲线。实验结果预测及结论：若在30℃培养条件下，谷氨酸合成量最大，则认为，。①。②。③。④。答案：(1)①对数；次级②稳定(2)①温度设定范围过窄②谷氨酸棒状杆菌是好氧细菌，不应密闭培养③从调整期至衰亡期均有谷氨酸的合成，故取样时期有遗漏④实验结果有局限性，合成谷氨酸的最适培养温度有可能高于30℃9、（2005年北京春招）将酵母分为a、b、c、d四组，用不同方式培养，其种群增长曲线如图所示。请据图回答下列问题。酵母数05010015020025030020406080100120140时间（h）酵母种群的增长曲线a（每3h换一次培养液）b（每12h换一次培养液）c（每24h换一次培养液）d（不换培养液）（1）a呈现增长，该种群的生长在20h之前处于时期，20h~40h处于时期。（2）d呈现增长。在100h~120h，d的增长率趋于时期，若在现有条件下继续培养，其种群数量趋于9 。（A增长，B减少）（3）随着更换培养液的时间间隔的延长上，酵母种群的增长率趋于，其可能的限制因素是不足和的积累。【答案】（1）J调整对数（2）S0B（或减少）（3）降低（或减少）营养有害代谢产物（或有害产物）六、自我测试题：一.选择题1.下列不属于微生物的是（）A.蓝藻和蘑菇　　　　　　　　　　　B.葫芦藓和铁线蕨C.噬菌体和黄曲霉　　　　　　　　　D.放线菌和变形虫2.谷氨酸棒状杆菌异化作用方式是需氧型，它的有氧呼吸的酶主要存在于（）A.线粒体　　　　B.核糖体　　　　C.细胞质基质　　D.内质网3.下列不属于细菌的基本结构是（）A.鞭毛　　　　B.核糖体　　　　C.质粒　　D.细胞壁4.有关放线菌的叙述，正确的是（）A.由分枝状菌丝构成，与霉菌完全相同B.与细菌相同，是单细胞的原核生物C.通过有丝分裂产生孢子，形成新个体，因此属于无性生殖D.主要生活在动植物的细胞中可致病5.病毒的主要结构是（）A.核酸　　　　B.衣壳　　C.囊膜　　　　D.核衣壳6.病毒之所以是生物的根本原因是（）A.能进行新陈代谢　　B.能进行繁殖　C.能感染细胞　　　　　D.能产生可遗传变异7.噬菌体侵染细菌的实验中，合成子代噬菌体蛋白质需要的模板和原料分别是（）A.噬菌体的DNA，噬菌体的氨基酸　　B.细菌的DNA，细菌体内的氨基酸C.噬菌体的DNA，细菌体内的氨基酸　D.细菌的DNA，噬菌体内的氨基酸8.下列物质中，能为根瘤提供碳源、氮源的（）A.大豆粉和蛋白　B.CO2和N2　　C.葡萄糖和N2　　D.碳酸盐和NH39.下列关于生长因子的叙述不正确的是（）A.生长因子是指微生物生长不可缺少的微量有机物B.一般是酶、核酸的组成部分C.自身不能合成，必须由外界补充D.主要包括维生素、氨基酸和碱基等10.对下列培养基的叙述正确的是（）A.制作固体培养基必须加入琼脂　　　B.加入青霉素可得到放线菌C.培养自生固氮菌不需氮源　　　　　D.发酵工程一般用半固体培养基11.要从多种细菌中分离某种细菌，培养基要用（）A.固体培养基　　B.液体培养基C.加入青霉素的培养基　　　　D.加入高浓度食盐的培养基12.对微生物代谢产物的叙述正确的是（）A.初级代谢产物的种类在不同微生物细胞中不同B.抗生素、维生素、激素是微生物生长到一定阶段才产生C.次级代谢产物在细胞内、外都可能存在D.微生物的代谢增物是自身生长、繁殖所必需的9 13.有关大肠杆菌半乳糖苷酶的叙述正确的是（）A.是细胞内一直存在的酶B.它的形成是因为环境中存在乳糖C.环境中有葡萄糖时此酶不能合成D.乳糖的代谢能否进行与此酶的活性有关14.工业上利用谷氨酸棒状杆菌大量积累谷氨酸，应采用（）A.加大葡萄糖的投放量　　　　　　　B.加大菌种的密度C.改变菌体细胞膜通透性　　　　　　D.改变培养基碳源和氨源的比例15.关于组成酶的叙述正确的是（）A.既有胞内酶，又有胞外酶B.受遗物质和营养物质的控制C.是微生物细胞内一直存在酶D.组成酶通过调节酶的活性来调节微生物的代谢活力16.发酵是指（）A.微生物的呼吸过程　　　　　　　B.一种微生物的繁殖过程C.微生物的新陈代谢　　　　　　　D.微生物产生代谢产物和菌体的过程17.细菌生长中，代谢最旺盛的时期是（）A.调整期　　　　B.对数期　　C.稳定期　　　　D.衰亡期18.微生物连续培养的特点是（）A.可充分利用培养基　　　　　　　　B.生产条件要求很高C.缩短了培养周期　　　　　　　　　D.微生物长期处于高速生长状态19.微生物群体生长的测定方法（）①测定样品的细胞数目　②测定次级代谢产物的总含量③测定培养基中细菌的体积　④测定样品的细胞质量A.②④　　　　　B.①④　　　　　C.①③　　　　　D.②③20.暴露在空气中，下列哪种微生物不能生存（）A.酵母菌　　　B.真菌　　　　C.放线菌　　　D.产甲烷杆菌21.关于菌种的选育不正确的是（）A.自然选育的菌种不经过人工处理　B.诱变育种原理的基础是基因突变C.通过有性杂交可形成工程细胞　　　D.采用基因工程的方法可构建工程菌22.用于谷氨酸发酵的培养基需添加的生长因子是（）A.氨基酸　　B.碱基　　　C.核苷酸　　　D.生物素23.谷氨酸棒状杆菌扩大培养时，培养基应该是（）A.C:N为4:1　　　　　　B.C:N为3:1C.隔绝空气　　　　　　　　D.加大氮源、碳源的比例24.能影响发酵过程中温度变化的因素是（）A.微生物分解有机物释放的能量　　　B.机械搅拌C.发酵罐散热及水分蒸发　　　　　　D.A、B、C选项都对25.大量生产酵母菌时，不正确的措施是（）A.隔绝空气　　　　　　　　　　　B.在对数有获得菌种C.过滤沉淀进行分离　　　　　　　D.使菌体生长长期处于稳定期26.连续培养酵母菌的措施中不正确的是（）A.及时补充营养物质　　　　　　　　B.以青霉素杀灭细菌C.以缓冲液控制pH在5.0—6.0之间　　D.以酒精浓度测定生长状况27.用发酵工程生产的产品，如果是菌体，则进行分离提纯可采用的方法是（）A.蒸馏过滤　　　B.过滤沉淀　　　C.萃取离子　　　D.沉淀萃取28.下列物质中，不能为异养生物作碳源的是（）A.蛋白胨　　　　B.含碳有机物　　C.含碳无机物　　D.石油、花生饼29.培养生产青霉素的高产青霉素菌株的方法是（）A.细胞工程　　　　　　　　　　B.基因工程C.人工诱变　　　　　　　　　　D.人工诱变和基因工程9 30.以下发酵产品中不属于微生物代谢产物的是（）A.味精　　　B.啤酒　　　　　C.“人造肉”　　D.人生长激素31.利用酵母菌发酵生产酒精时，投放的最适原料和产生酒精阶段要控制的必要条件是A.玉米粉和有氧　B.大豆粉和有氧　C.玉米粉和无氧　D.大豆粉和无氧32.关于单细胞蛋白叙述正确的是（）A.是微生物细胞中提取的蛋白质　　　B.通过发酵生产的微生物菌体C.是微生物细胞分泌的抗生素　　　　D.单细胞蛋白不能作为食品33.基因工程培育的工程菌通过发酵工程生产的产品有（）①石油、②人生长激素、③紫草素、④聚乙二醇、⑤胰岛素、⑥重组乙肝疫苗A.①③⑥　　　　B.②⑤⑥　　　　C.③⑤⑥　　　D.②③⑤二、非选择题34.下表是一种培养基的配方。请回答：牛肉膏0.5g蛋白胨1gNaCl0.5g琼脂2g水200mL（1）此培养基的营养要素有类，其中蛋白胨能提供的是　　　　　。（2）各成分重量确定的原则是。（3）在各种成分溶化后分装前，须进行的是。（4）该培养基依物理性质划分属于培养基，能培养的细菌代谢类型是。（5）如要鉴别自来水中的大肠杆菌是否超标，需加入。观察它的。（6）此培养基能否用于培养产生人的生长激素的工程菌？。原因是。（7）若有几种杂菌混合在一起，可采用什么方法将它们分离？。若细菌中混杂有酵母菌，要将酵母菌分离出来，可采用。35.下图所示是发酵工程生产产品的流程图，据图回答下列问题：（1）能生产人生长激素的工程菌是通过①培养的，①是；高产青霉素菌种是通过②培育的，②是，③是。9 （2）④表示，⑤表示。（3）整个过程的中心阶段是发酵，在此阶段需随时取样、检测等，以了解发酵进程，还要及时添加，同时严格控制。（4）若⑥是单细胞蛋白质的话，⑥是。氨基酸、维生素属⑦中的产物。36.下面是家庭酿造甜米酒的具体操作过程。先将米加热煮至七成熟，待冷却至30度，加少许的水和一定量的“酒药”（实际是酵母菌菌种）与米饭混合后置于一瓷坛内（其他容器也可），在米饭中央挖一个小洞，加盖后置于适当地方保温（28℃)，12小时后即可。请从以下几个方面对发酵过程做一简单的分析。（1）先将米煮一煮的目的是。（2）为什么要冷却到30℃后才能加入“酒药”？。（3）在中央挖一个小洞的原因是。（4）发酵坛并没有完全密封，坛内无氧发酵的环境是如何形成的？。（5）家庭酿酒的关键是保温和放“酒药”，如果米的量很多而放的“酒药”太少，常常导致甜米酒因变质而失败。其主要原因是【试题答案】1.B2.C3.A4.B5.D6.B7.C8.C9.C10.C11.A12.C13.C14.C15.C16D17.B18.C19.B20.D21.C22.D23.A24.D25.A26.D27.B28.C29.C30.C31.C32.B33.B34.（1）五；碳源、氮源、生长因子、能源（2）根据所培养微生物的营养需要（3）调节PH值（4）固体；异养型（5）伊红——美蓝菌落（6）不能；工业生产常使用液体培养基（7）在固体培养基上用划线法或稀释后用点接法；在选择培养基中加入青霉素35.（1）基因工程；诱变育种；细胞工程（2）接种；灭菌（3）细菌数目和产物浓度；培养基；发酵条件（溶氧、温度、pH、通气量、转速）（4）微生物菌体、初级代谢36.（1）杀灭杂菌（2）太高的温度会杀死或抑制酵母菌（3）有利于透气，使酵母菌在开始时能迅速繁殖（4）有氧呼吸消耗了氧气；呼吸产生的水使发酵液增多，淹没了米饭，形成了无氧环境（5）米多酒药少，造成酵母菌起始密度太低，不能迅速繁殖形成生长优势，往往导致杂菌感染9