1、利用已学过的基因工程、细胞工程、发酵工程知识，正确认识生产酶制剂所需的酶大都来自微生物的可行性与优越性。充分利用教材最后对生物工程四个方面的小结，对四大生物工程的联系加以融会贯通，提高分析综合与解决实际问题的能力。近几年高考命题集中在微生物的概念和类群、微生物的营养、代谢和生长。由于本讲内容与人们日常生活联系紧密，预计未来高考题目将是高中生物学知识综合的载体，突出微生物和发酵工程在生产生活中的应用。三 复习方法技巧微生物在自然界的分布十分广泛。它们与自然界的物质循环、与人类的健康及生产活动等有密切联系,在近几年的考试大纲中本章变化不大。（一）、微生物的类群1、细菌：单细胞的原核生物 2、放线菌
2、：3、病毒:无细胞结构（二）、微生物的营养（三）、初级代谢产物和次级代谢产物的比较产生时间功 能例 子存在部位初级代谢产物不停地合成生长和繁殖的必需物质氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生素细胞内次级代谢产物一定阶段才合成生长和繁殖的非必需物质抗生素、毒素、激素、色素细胞内或外环境中（四）、微生物代谢的调节酶合成的调节：其诱导酶由诱导物诱导而生成，在微生物需要时合成，不需要时不合成。酶活性的调节：通过改变已有酶的催化活性来调节代谢的速率，分激活和抑制（反馈抑制）两种（五）、细胞群体生长四个主要时期比较细菌数目变化特 征调整期基本不增加细菌的代谢活跃，体积增长较快，大量合成细胞分裂所需的酶类，ATP
3、以及其他细胞成分。对数期以几何指数增加代谢旺盛，个体的形态和生理特性比较稳定，常作为生产用的菌种（也叫种子）和科研的材料稳定期增加的细菌数等于死亡的细菌数活菌数目达到最高峰，细胞内大量积累代谢产物，特别是次级代谢产物，某些细菌的芽孢也是在这个时期形成的衰亡期活菌数急剧下降细胞会出现多种形态，甚至畸形，有些细胞开始自溶，释放出代谢产物（六）、发酵工程生产产品的流程： 发酵工程生产产品的流程可以用图示表示如下：（七）、微生物代谢调节的意义代谢调节对微生物的意义，首先是使复杂的代谢活动协调，从而使微生物能及时地得到所需的代谢产物和停止生产过剩的代谢产物。例如，谷氨酸棒状杆菌能够利用葡萄糖，经过复杂的
4、代谢过程形成谷氨酸，但当终产物谷氨酸的合成过量时，就会抑制谷氨酸脱氢酶的活性，从而导致合成途径中断。当谷氨酸因消耗而浓度下降时，抑制作用就会被解除，该合成反应又重新启动。代谢调节也是微生物适应外界环境所不可缺少的。代谢实质上是微生物和外界的物质交换和能量交换。由于环境不断发生变化，生物体也必须随着变化，这就要求对代谢进行调节。例如，在用葡萄糖和乳糖作碳源的培养基上培养大肠杆菌时，大肠杆菌只能利用葡萄糖而不能利用乳糖。但当葡萄糖被消耗完毕以后，大肠杆菌在乳糖的诱导下能够合成乳糖酶，从而利用乳糖。这种调节，既保证了代谢的需要，又避免了细胞内物质和能量的浪费，增强了微生物对环境的适应能力。但是，微生
5、物的代谢调节，往往不利于人类的工业生产。因此，人们能过改变微生物遗传特性、控制生产过程中的各种条件等措施来实现对微生物代谢调节的人工控制，使微生物能最大限度地积累对人类有用的代谢产物。四 高考应对策略由于本讲考点内容不多、分数比例较小、能力要求高、联系实际广，做好本章试题，在各类考试中至关重要。1应全面复习本专题知识，并将知识系统化、网络化，使本专题的各知识点牢牢地刻在大脑的沟回里。综合运用高中生物学知识，正确理解微生物的概念、微生物所包括的生物类群、各种微生物的结构、代谢和繁殖等主干知识。章节知识渗透点生命的物质基础微生物的营养（五大营养素）细胞原核、真核细胞的结构新陈代谢酶特性、呼吸作用、
6、新陈代谢类型生殖裂殖、孢子生殖、出芽生殖遗传变异进化DNA复制、基因突变生态学生产者、消费者、分解者；细菌种群增长曲线免疫抗原决定簇、体液免疫和细胞免疫生物固氮固氮微生物基因工程基因工程运载体和受体、运用基因工程构建工程菌细胞工程和发酵工程运用细胞工程构建工程菌、发酵条件的控制2找出与相关章节、相关学科交叉的知识点，经过大脑的过滤、梳理，使相关的知识心中有数，不打无准备之仗。3关注本讲内容与现实生活和科学发展相联系的知识点，要透过现象看本质，弄清相关的生物学原理。4要搞清书中的实验，包括实验原理、方法步骤、材料器具、实验过程中可能遇到的情况、实验结果，还要注意与初中生理、理化等自然学科共用的实
7、验器具、科学探究方法的联系，并学会独立设计相关实验。5进行必要的有针对性的训练，把各种题型，特别是对与本讲知识点相综合的题目要多练习，并找出其要点。通过训练活跃自己的思维、提高审题的水平、增强对综合考试的适应。五 例题精析例1 温度对发酵过程的影响，不正确的是（ ）A温度过高，发酵周期缩短，产量降低 B温度不影响生物合成的途径C温度能影响菌种对营养物质的吸收 D菌体生长和产物合成所需的最适温度不一定相同解析解答此题需从如下两方面入手分析：首先，发酵过程需要适宜的温度。如果温度过高，酶就很快失活，菌体衰老，发酵周期就会缩短，产量也会降低；第二，温度能影响生物合成的途径，这是因为生物合成过程需要酶
8、，不同酶的活性与温度有关；第三，菌种吸收营养物质时多数是主动运输，需呼吸作用提供能量，这与温度有关；第四，菌体生长和产物合成，需体内旺盛的代谢作基础，而用于生长繁殖和代谢产物生成的酶不同，因此所需的最适宜的温度也不一定相同。答案 B例2目前，连续培养法已成功地应用于酒精、丙酮、丁醇等产品的生产中，取得了很好的经济效益，因为连续培养能使微生物的生长较长时间地维持在生长曲线的（ ）A调整期 B对数期 C稳定期 D衰亡期解析微生物的生长曲线包括调整期、对数期、稳定期、衰亡期四个动态的变化阶段。在稳定期，微生物活体数目达到最高峰，细胞内大量积累代谢产物，但如果不及时补充营养物质，排出部分代谢产物，很快
9、就会进入衰亡期。连续培养就是通过以一定的速度不断地添加新的培养基，同时又以同样的速度不断地放出老的培养基，并排出部分有害代谢产物的办法而使微生物的长较生长时间地维持在稳定期，使微生物保持较长时间的高速生长。答案 C 例3 关于发酵工程，请回答：（1）发酵工程应用于食品工业，除产生传统的发酵产品外，为解决粮食短缺辟了新的途径，还可产生（ ）A啤酒 B食品添加剂 C维生素 D单细胞蛋白（2）在发酵过程中，培养液的pH发生变化为主要原因是_。调节和控制培养液中的pH的方法是加入_，或在发酵过程中_。解析发酵工程在食品工业上应用十分广泛，生产了如啤酒等传统的发酵产品和各种各样的食品添加剂，特别是单细胞
10、蛋白的产生，为解决粮短缺开辟了新的途径。营养物质的利用和代谢产物的积累使培养基pH发生改变，因此要在培养基中加入缓冲剂或在发酵过程中加酸或碱。答案（1）、D （2）、培养基中营养成分的利用，代谢产物的积累 缓冲剂 加酸或碱例4 （2000上海）下列4种生物中，哪一种生物的细胞结构与其他3种生物的细胞有明显区别（ ） A酵母菌 B乳酸菌 C青霉菌 D磨菇解析 原核生物的细胞无成形的细胞核，而真核生物的细胞有成形的细胞核。原核生物主要包括细菌和蓝藻两大类群，在题目中给出的4个选项中，乳酸菌属于细菌，其他都属于真核生物。例5 （2001年全国理科综合卷）在啤酒生产过程中，发酵是重要环节。生产过程大致
11、如下：将经过灭菌的麦芽汁充氧，接入啤酒酵母菌菌种后输入发酵罐。初期，酵母菌迅速繁殖、糖度下降，产生白色泡沫，溶解氧渐渐耗尽。随后，酵母菌繁殖速度迅速下降，糖度加速降低，酒精浓度渐渐上升，泡沫不断增多。当糖浓度下降一定程度后，结束发酵。最后分别输出有形物质和鲜啤酒。根据上述过程，回答以下问题：（1）该过程表明啤酒酵母菌异化作用的特点 。（2）初期，酵母菌迅速繁殖的主要方式 。（3）经测定酵母菌消耗的糖中，98.5%形成了酒精和其他发酵产物，其余1.5%则是用于 。（4）请写出由麦芽糖葡萄糖酒精的反应方程式。（5）如果酵母菌消耗的糖（设为麦芽糖，其分子量为342）有98.5%（质量分数）形成了酒精
12、（分子量为46.0）和其他发酵产物。设有500t麦芽汁，其中麦芽糖的质量分数为8.00%，发酵后最多能生产酒精浓度为3.20%（质量分数）的啤酒多少吨？解析 啤酒生产中产生的“泡沫”的多少反映的是酵母菌代谢过程中二氧化碳（CO2）的生成量。“初期糖度下降，产生白色泡沫”，此时麦芽汁中充有溶解氧，酵母菌进行有氧呼吸。“溶解氧渐渐耗尽”后，“糖度加速降低，酒精浓度渐渐上升，泡沫不断增多”，说明酵母菌进行的是无氧呼吸（发酵），生成酒精和二氧化碳（CO2）。因此酵母菌异化作用的特点是既能进行有氧呼吸又能进行无氧呼吸。“初期，酵母菌繁殖迅速”主要是在有氧条件下进行的出芽生殖。酵母菌异化作用消耗了大量的糖
13、，大部分形成酒精和其他发酵产物，其余1.5%则用于酵母菌自身的生长和繁殖。由麦芽糖葡萄糖酒精的反应方程式是：催化剂C12H22O11 + H2O 2C6H12O6C6H12O6 2C2H5OH + 2CO210.032046.0434.2由500t麦芽汁发酵后产生的啤酒质量为500t8.00%98.5% =622t答案 （1）既能进行有氧呼吸又能进行无氧呼吸。（2）出芽生殖。（3）酵母菌自身的生长和繁殖。（4）C12H22O11+H2O 2C6H12O6C6H12O6 2C2H5OH+2CO2（5）C2H5OH的分子量为46.0 500t例6 （2001年广东、河南综合能力测试一、15）利用酵
14、母菌发酵生产酒精时，投放的适宜原料和在产生酒精阶段要控制的必要条件分别是（ ）A玉米粉和有氧 B大豆粉和有氧 C玉米粉和无氧 D大豆粉和无氧解析酵母菌是兼性微生物，其异化作用的特点是在有氧气的条件下，进行有氧呼吸，产物为二氧化碳和水，同时释放大量能量，此时，酵母菌繁殖较快；在无氧的条件下，则进行无氧呼吸，产物是酒精和二氧化碳，释放能量较少。因此，在酵母菌产生酒精的阶段，应控制的条件是无氧的环境和提供给酵母菌较多的营养物质。例7 （1998年上海）将10毫升酵母液放在适宜温度下培养，并于不同时间内等量均匀取样4次，分别测定样品中酵母菌的数量和pH，结果如下表。请分析回答：样品酵母菌数量（个/立方
15、毫米）pH12104.828205.433.710005.0 （1）表中样品的取样先后次序为_。 （2）对酵母菌而言，10毫升该培养液的环境负荷量为_个。 （3）若第5次均匀取样时，样品中的酵母菌数量为760个/立方毫米，产生这一结果的原因是_。解析 生活中的酵母菌能进行有氧呼吸和无氧呼吸，其产物都有CO2，CO2进入溶液中，可以使溶液的PH值降低。由于培养液中葡萄糖是有限的，故过一段时间，酵母菌就会因为食物的不足而大量死亡。答案（1）、2 4 1 3 （2）、1.21107 （3）、培养液中的营养物质不断被消耗，部分酵母菌因营养缺乏而死亡。六 综合能力测试（一）选择题（每小题只有一个选项符合
16、题意。共46分）1.关于放线菌的叙述中，不正确的是（ ） A产生抗菌素种类最多的类群 B细胞内有核区而无核膜C细胞壁坚韧含纤维素 D菌体呈丝状分枝2.外科手术器械和罐装食品的消毒，都要以能杀死（ ）为标准 A球菌 B杆菌 C螺旋菌 D芽孢3.冠状病毒不包括的结构是（ ） A核衣壳 B有刺突的囊膜 C质粒 DRNA4.下列哪项表明病毒属于生物（ ） A具有细胞结构 B由有机物构成 C能独立完成新陈代射 D能在寄主体内繁殖5.人们常用菌类含量来检测水质污染的程度，这种菌类是（ ） A大肠杆菌 B结核杆菌 C乳酸杆菌 D酵母菌6.作为微生物氮源的营养物质中，最常用的是（ ） A分子态氮和氨 B铵盐和
17、硝酸盐 C尿素和胺 D牛肉膏和蛋白胨7.要分离固氮微生物，培养基中不能含有（ ） A含C有机物 B含N无机物 C含N有机物 D含N化合物8.要从含细胞，放线菌和霉菌的土壤中分离出霉菌，用于接种的培养基必须加入（ ） A葡萄糖 B青霉素 C必需的碳源和氮源营养物 D微量生长因子9.在细菌的群体生长过程中，产生初级代谢产物和次级代谢产物的最佳时期分别是（ ）A调整期、对数期 B调整期、稳定期C对数期、稳定期 D稳定期、对数期10.发酵是利用微生物生产有用代谢产物的一种生产方式。通常讲的乳酸发酵属于（ ）固体发酵液体发酵氨基酸发酵有机酸发酵需氧发酵厌氧发酵A B C D11.下列说法正确的是（ ）A
18、诱导酶一旦产生，其活性就一直保持下去B组成酶不是微生物细胞中一直存在的酶C大肠杆菌分解葡萄糖的酶是诱导酶，分解乳糖的酶是组成酶。D诱导酶的合成除取决于诱导物外，还取决于细胞内所含的基因。12.微生物群体生长到稳定期，不会出现的现象是（ ）A有害代谢产物积累，残废细胞数目增加与新生细胞数到达动态平衡。B细胞形态发生变化甚至出现畸形细胞C次级代谢产物大量生成并累积D如果是芽孢细菌会在此期产生芽孢13.下列环境因素不是影响异养微生物的主要因素（ ）A光 BpH C温度 D氧气14.微生物代谢的调节主要包括 （ ） 激素调节 酶合成的调节 酶活性的调节 基因调节A B C D15.下列对连续培养优点的
19、叙述，不正确是（ ）A能及时补充微生物所需的营养物质，提高产量 B有利于微生物将代谢产物释放到培养基中 C能消除不利于微生物生长的某些环境因素 D提高了设备利用率16.固氮菌在土壤中总是与分解纤维素的微生物生活在一起，是土壤微生物间互利共生关系的典型实例。有关两者之间的互利作用表述错误的是 （ ）A固氮菌消耗分解纤维素的微生物的代谢产物关为其提供氮源，促进其代谢。B分解纤维素的微生物为固氮菌提供不含氮的碳源和能源。C固氮菌消耗氧气为厌氧型的分解纤维素微生物创造有利条件D分解纤维素的微生物使土壤中的N2含量增加，对固氮菌十分有利。17.某学者提供两瓶提取物，发现两瓶不同的物质中几乎都只含蛋白质和
20、核酸，你认为最可能是哪两种提取物（ ） A细菌和细胞核 B细菌和病毒 C染色体和病毒 D线粒体和叶绿体18.有关微生物营养的生长因子，下列叙述错误的是（ ） A是微生物生长必需的微量有机物 B主要包括维生素、氨基酸和碱基等C一般作为酶和核酸的组成成分 D主要作为微生物的能源物质19.环境条件的变化会影响微生物的（ ） 生长繁殖 代谢途径 代谢产物 蛋白质含量A B C D20.用发酵工程生产单细胞蛋白，可用来制成“人造肉”供人食用，这种蛋白是（ ）A微生物菌体 B微生物代谢产物 C微生物合成物质 D发酵液21.发酵罐发酵的过程中，使温度升高的热量来源于（ ） 冷却水供应不足微生物代谢旺盛 培养
21、基不新鲜 搅拌 放料口排出产物A B C D22.发酵工程中培育优良品种的方法有多种，其中能定向培育新品种的方法是（ ） 人工诱变 基因移植 细胞杂交A B C D23.谷氨酸除用于制造味精外，还可用于治疗神经衰弱及配制营养注射液，应用前景广泛。光明制醋厂转产用谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸，结果代谢物没有谷氨酸而产生乳酸及琥珀，其原因是（ ）A温度控制不达 B通气量过多 CpH呈酸性D溶氧不足（二）非选择题（54分）24.下表是某种培养基成分，请分析回答。 编号成分含量（CH2O）5.0gKH2PO43.0gCaSO40.5gMgCl2维生素适量H2O1000mL（1）该培养基中的营养成分共有
22、_类，分别是_。（2）表中培养基可用于培养的微生物同化作用类型为_但若用于培养固氮菌还需供应_，若用于分离固氮菌还需加入_。（3）配制培养基时不小心将0.5gMgCl2错加成了5.0gNaCl，为了不造成浪费则可改为培养_，此时需加入的营养成分为_。（4）不论培养何种微生物，在培养基配制过程中各种成分都熔化后分装前，要进行的是_；接种前要进行的是_。25.右图是黄色短杆菌合成赖氨酸的途径示意图。请回答： （1）图中黄色短杆菌利用_合成赖氨酸、苏氨酸和_。 （2）当_和_都积累过量时，就会抑制天冬氨酸激酶的活性，微生物的这种调节方式属于_调节。 （3）利用黄色短杆菌生产赖氨酸就必须抑制_的合成。
23、 （4）科学家对黄色短杆菌进行_处理，选育出不能合成_的菌种，提高了赖氨酸的产量，通过_的措施，达到了人工控制微生物代谢的目的。 （5）黄色短杆菌合成的赖氨酸是_代谢产物，它合成后的存在部位是_。26.右图是某种细菌的生长曲线。请据图回答：（1）图中生长曲线形成的条件为 。（2）BC段表示的是 期，该时期与种群增长的 曲线相似，其形成的条件是 。（3）AE段与种群增长的 曲线相似，其形成的条件是 。（4）从生存斗争角度考虑，种内斗争最激烈的是 期，对应曲线的 段，形成这一态势的主要生态因素 。 （5）生产上要想扩大培养需选用 段的菌体，如要获得较多的产物则应注意缩短 段的时期，延长 段的时间。
24、延长的方法是进行 培养，采取的主要措施为 。（6）衰亡期对应图中的 段，该期的特点主要是 27.将50 mL牛奶煮沸，倒入一消毒后的锥形瓶内，锥形瓶口用棉团堵住，每日观察牛奶的情况（如图），共进行4天。（1）这个实验可证明的假说是 。（2）为这个实验设计的对照实验应该是 。（3）实验结束时，牛奶会 ，检测方法是 ， 生这一现象的原因是 。（4）牛奶在这个实验中的作用是 。（5）实验前先将牛奶煮沸的原因是 。（6）加入土样前，先让牛奶冷却至室温的原因是 。（7）用棉团堵住锥形瓶的原因是 。（8）实验前是否需要对锥形瓶进行消毒？ 。理由是 。 28.右图是谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径示意图。（1
25、）谷氨酸棒状杆菌能够利用_，经过复杂的代谢过程形成谷氨酸，从原料和产物组成元素的差异上来分析，在这一过程中，必须经过的生理作用是 。（2）当谷氨酸的合成过量时，就会抑制_的活性，从而导致合成途径中断。因此，工业上利用谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸时应_，以降低发酵罐中谷氨酸的浓度。（3）上述调控是通过反馈和抑制进行的，是_的一个典型实例。29.下图表示制造啤酒的方法：（1）为什么要把原料放入沸水中混合？（2）为什么要在混合物冷却后才把酵母加进去？ （3）为什么要在发酵罐上加盖子？（4）写出酵母菌细胞所进行的生理过程的化学方程式：科学家研究了发酵池中糖的作用，他们发现温度变化对气体产量的影响，他们在20温度下收集10min内放出的气体体积，以后在不同温度下重复做这样的测量，他们的记录在下表中示出：温度气体体积2010mm3（10min）3025mm3（10min）4035mm3（10min）5020mm3（10min）608mm3（10min）702mm3（10min）801mm3（10min）
