最新高三生物专题四微生物与发酵工程 经典.docx
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最新高三生物专题四微生物与发酵工程经典
专题四微生物与发酵工程
专题说明:
本专题主要是选修本第五章的内容。
微生物在自然界里的分布十分广泛，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。
教学内容主要是有关细菌、病毒等的结构和繁殖，微生物的营养、代谢和生长规律，现代生物技术的重要组成部分──发酵工程的内容及应用等方面。
本章中的许多内容与高中生物必修课的内容联系密切。
例如，微生物需要的营养物质及功能，就与高中生物必修课中的“糖类、蛋白质、无机盐和水等的功能”，“新陈代谢的类型”等内容有着密切的联系，是在这些内容的基础上讲述的。
又如，细菌的结构是高中生物必修课中“原核生物细胞的结构特点”的内容的进一步延伸。
因此，在复习过程中，应注意与高中生物必修课中相关内容的联系，以利于学生将新知识纳入到原有的知识结构中，形成合理的知识迁移。
复习目标:
1.细菌、放线菌、病毒的结构和繁殖（识记）。
2.微生物所需的碳源、氮源、生长因子等营养物质的主要来源和功能（应用）。
3.培养基的种类和培养基配制的原则（应用）。
4.微生物细胞内产生的代谢产物的种类和主要功能（理解）。
5.微生物代谢调节的方式，以及如何人工控制微生物的代谢（应用）。
6.发酵的概念和种类（理解）。
7.微生物群体生长的规律及其在生产实践中的应用（理解）。
8.测定微生物群体生长的方法（识记）。
9.温度、pH和氧等因素对微生物生长的影响（理解）。
10.发酵工程的概念、内容和应用（了解）。
复习重点:
1.细菌的结构和繁殖。
2.微生物所需要的碳源、氮源和生长因子的来源和功能。
3.培养基配制的原则。
4.微生物代谢的调节及微生物代谢的人工控制。
5.微生物群体生长的规律及其在生产实践中的应用。
6.温度、pH和氧等因素对微生物生长的影响。
7.发酵工程的概念和内容。
主要复习方法:
讲授法、讨论法和提问反馈法
主要学习方法:
观察法、回忆法、讨论法和比较法
主要教学手段:
多媒体教学
知识要点网络:
微生物的类群（细菌、放线菌、病毒的结构和繁殖）
碳源（概念、种类，自养/异养的区别）
微生物需要的营养氮源（概念、种类、功能）
物质及功能：
生长因子（概念、种类、功能、补充原因）
水和无机盐
微生物的营养
培养基的配制原则
液体、半固体、固体培养基
选择培养基、鉴别培养基
微生物的代谢产物（初级代谢产物和次级代谢产物）
微生物的代谢调节（酶合成的调节和酶活性的调节）
微生物的代谢微生物代谢的人工控制（改变遗传特性、控制发酵条件及实例）
固体发酵和液体发酵
发酵的概念和种类抗生素发酵、维生素发酵、氨基酸发酵等
厌氧发酵和需氧发酵
调整期
微生物群体生长的规律对数期（选用对数期菌种的原因？
）
及其在实践中的应用稳定期（延长稳定期的目的和方法？
）
微生物的生长衰亡期
微生物群体生长的测定（测微生物的细胞数目、测重量）
影响微生物生长的环境因素（温度、pH和氧）
实例：
谷氨酸发酵
发酵工程的概念
菌种选育（人工诱变、细胞工程、基因工程）
培养基的配制
发酵工程简介发酵工程的内容灭菌（方法：
）
扩大培养和接种
发酵过程
产品的分离和纯化
发酵工程的应用（医药工业和食品工业）
典型例题讲解:
1、下列关于病毒的叙述正确的是（）
A、病毒的衣壳决定其抗原的特异性
B、含RNA的病毒较含DNA的病毒更易发生变异
C、病毒的繁殖只能在宿主的活细胞中进行
D、灭活的病毒不具有抗原性
2、下列有关微生物营养物质的叙述中，正确的是（）
A、是碳源的物质不可能同时是氮源
B、凡是碳源都能提供能量
C、有些含氮的无机盐可以是生长因子
D、有些无机氮源也能提供能量
3、某一种细菌菌株需要从环境中摄取现成的亮氨酸（20种氨基酸中的一种）才能够生长，此菌株对链霉素敏感。
实验者用诱变剂处理此菌株，想筛选出表中列出的细菌菌株类型。
根据实验目的，选用的培养基类型是（）
注：
L—亮氨酸S—链霉素“+”示加入“－”示不加入
例如：
L—：
不加入亮氨酸；S+：
加入链霉素
选项
筛选出不需要亮氨酸的菌株应使用的培养基
筛选出抗链霉素的菌株应使用的培养基
筛选出不需要亮氨酸、抗链霉素的菌株应使用的培养基
A
L+，S+
L－，S－
L+，S－
B
L－，S－
L+，S+
L－，S+
C
L－，S+
L+，S+
L－，S－
D
L+，S－
L－，S－
L+，S+
4、下列属于选择培养基的是（）
A、培养金黄色葡萄菌所用的加高浓度食盐的培养基
B、分离自生固氮菌所用的无氮培养基
C、加入伊红——美蓝用于检测大肠杆菌的培养基
D、制备单克隆抗体时所用的能抑制骨髓瘤细胞和B细胞增殖而不抑制杂交瘤细胞增殖的培养基
5、下列微生物的产物中没有菌种特异性的一组是（）
A、氨基酸、核苷酸、多糖、毒素、激素
B、核苷酸、维生素、多糖、脂类、氨基酸
C、多糖、脂类、维生素、抗生素、氨基酸
D、氨基酸、多糖、维生素、色素、抗生素
6、关于微生物代谢调节说法正确的是（）
A、乳糖诱导大肠杆菌合成分解乳糖的酶属于酶活性的调节
B、酶活性调节是一种快速、精细的调节方式
C、酶合成调节与酶活性调节不是同时存在的
D、微生物的代谢产物与酶结合不会改变酶的结构
7、科学家通过对黄色短杆菌进行诱变处理，选育了不能合成高丝氨酸脱氢酶的菌种，从而达到了让黄色短杆菌大量积累赖氨酸的目的，这种人工控制的方法实质上利用了以下哪种调节方式？
（）
A、酶合成的调节B、酶活性的调节C、二者都有D、二者都无
8、下列对连续培养优点的叙述，正确的是（）
A、能及时补充所需的营养，提高产量
B、有利于微生物尽快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子
D、提高了设备的利用率
9、下图为细菌生长曲线，请据图回答下列问题。
⑴图中AB段为________________期，BC
段为________________期，CD段为
________________期，DE段为_________期。
⑵大量合成细胞分裂所需的酶和ATP的时期在________________期，若扩大再生产选取
菌种最好在_______________期，该期细菌的增长呈________________型增长。
⑶从BC段进入CD段的原因有_________________________、_____________________、___________________等。
发酵工业为了获得较多的代谢产品，需延长________________期，此时除了要适当补充营养物质外，还应严格控制的条件有________________、________________、________________、________________等。
⑷若在培养中灭菌不严格混入了青霉菌，那么初期出现的生态学现象是___________，一段时间后发现细菌________________，原因是__________________________。
⑸从生存斗争角度考虑，种内斗争最激烈的是________________期。
答案：
⑴调整，对数，稳定，衰亡
⑵调整，对数，J
⑶营养物质的消耗，有害代谢产物的积累、PH的改变，稳定，
温度、PH、溶氧量、转速
⑷竞争，死亡，青霉菌产生青霉素抑制细菌生长
⑸稳定
10、右图是人们利用黄色短杆菌合成赖氨酸的途径。
请回答下列问题：
⑴黄色短杆菌中含有遗传物质的结构分别是
________________和___________________。
⑵用黄色短杆菌生产赖氨酸，培养基按物理
性质分属于___________________。
⑶含C、H、O、N的某相对大分子化合物可
以为黄色短杆菌提供哪些营养要素物质？
___________________________________
____________________________________。
⑷由图可知，要增加赖氨酸产量，就必须
_______________________________。
⑸为了培育新品种，科学家通常采用的方法是__________________________。
⑹赖氨酸是黄色短杆菌的_____________产物，在生产实际中，人们通过黄色短杆菌的培养，大量生产赖氨酸的过程叫__________________________。
⑺在黄色短杆菌培养过程中要进行灭菌。
灭菌是指杀死一定环境中所有微生物的_______________________________________。
⑻在黄色短杆菌培养过程中，如果培养基的pH发生变化，将影响黄色短杆菌细胞中的_______________________________________等，从而影响黄色短杆菌对营养物质的吸收。
答案：
⑴核区，质粒⑵液体培养基⑶碳源、氮源、能源、生长因素
⑷消除高丝氨酸脱氢酶⑸诱变育种⑹初级代谢，发酵
⑺细胞、芽孢、孢子⑻酶的活性、细胞膜的稳定性
巩固练习:
一、选择题
1、细菌培养过程中分别采用了高压蒸气、酒精、火焰灼烧等几种不同的处理方法，这些方法可依次用于杀灭哪些部位的杂菌（）
A、接种环、手、培养基B、高压锅、手、接种环
C、培养基、手、接种环D、接种环、手、培养基
2、下列关于发酵工程的说法，错误的是（）
A、发酵工程的产品是指微生物的代谢产物和菌体本身
B、可通过人工诱变选育新品种
C、培养基、发酵设备和菌种必须经过严格的灭菌
D、环境条件的变化，不仅会影响菌种的生长繁殖，而且会影响菌体代谢产物的形成
3、下列措施中能把微生物生长的调整期缩短的是（）
A、接种多种细菌B、增加培养基的量
C、加大接种的量D、选用孢子接种
4、在培养酵母菌时，培养基中加入什么样的特殊物质，以保证抑制其他杂菌的繁殖（）
A、生长因子B、食盐C、高浓度蔗糖溶液D、青霉素
5、分离提纯是制取发酵产品不可缺少的阶段，产品不同，分离提纯的方法不同，对产品的代谢产物常采用的提取方法是（）
①蒸馏②萃取③过滤④离子交换⑤沉淀
A、①③⑤ B、①②④ C、①②③ D、③④⑤
6、下列有关发酵罐中谷氨酸发酵的叙述中，正确的是（）
A、发酵中不断通入纯氧气
B、搅拌的目的只是使空气形成细小气泡，增加培养基中的溶氧量
C、冷却水可使酶的活性下降
D、若培养条件不当就不能得到所需产品
7、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（）
①人工诱变②基因移植③细胞杂交
A、① B、①② C、②③ D、①②③
8、人们常用大肠杆菌作为判断自来水是否被粪便污染的指示菌，我国规定1000mL自来水中的大肠杆菌数不得超过（）
A、1个B、3个C、5个D、10个
9、下面的资料表明在各种培养基中细菌的生长（S、C、M为简单培养基，U、V、X、Y、Z代表加入培养基的不同物质），问细菌不能合成哪一种物质？
（“+”表示生长良好，“－”表示生长不好）（）
培养基
生长状态
S、C、M
－
S、C、M+V+Z
－
S、C、M+U+Y
＋
S、C、M+Z+X
－
S、C、M+V+Y
＋
S、C、M+U+X
－
S、C、M+Y+Z
＋
A、UB、VC、YD、Z
10、在培养基的配制过程中，具有如下步骤，其正确顺序为（）
①溶化②调pH③加棉塞④包扎⑤培养基的分装⑥称量
A、①②⑥⑤③④ B、⑥①②⑤③④ C、⑥①②⑤④③ D、①②⑤④⑥③
11、细菌数目增长最快时期和活菌数目的高峰期分别为（）
A、对数期、稳定期B、稳定期、稳定期
C、对数期、对数期D、稳定期、对数期
12、单细胞蛋白是（）
A、从微生物细胞中提取出来的蛋白质B、微生物的初级代谢产物
C、微生物的次级代谢产物D、通过发酵获得的微生物菌体
13、酵母菌培养基中，常含有一定浓度的葡萄糖，但当葡萄糖浓度过高时，反而抑制微生物的生长，原因是（）
A、细胞会发生质壁分离B、碳源太丰富
C、改变了酵母菌的pH值D、葡萄糖不是酵母菌的原料
14、在斜面培养基上接种时，其正确的操作顺序是（）
①用左手大拇指、食指和无名指夹住菌种试管和待接种的斜试管，管口并齐，使斜面向上成水平状态。
②右手拧松棉塞，但不取下。
③在火焰边用右手无名指和小指夹住两个棉塞，将它们取下，同时左腕转动，烧灼管口一周。
④将接种环伸入管内，让环先接触培养基上未长菌的部位，使环冷却，然后轻轻挑取少量菌体，立即将接种环抽出。
⑤右手拿接种环，在火焰上烧灼灭菌。
⑥在火焰旁迅速将沾有菌体的接种环伸到斜面培养基的底部，由里向外轻轻画蛇形细线。
⑦抽出接种环，再用火焰烧灼管口，并在火焰上方将棉塞塞上。
A、①②③④⑤⑥⑦ B、①②⑤③④⑥⑦
C、①③②④⑤⑥⑦ D、②③①④⑤⑦⑥
15、自然界存在着许多微生物，它们是自然界不可缺少的生物，下列有关自然界的各种微生物的叙述中，正确的是（）
A、所有微生物在细胞结构上都无成形的细胞核
B、只有附着在豆科植植根部的微生物才能进行生物固氮
C、所有微生物在生态系统中均属于分解者
D、维生素是某些微生物生长和发育所必需的生长因子
16、下列有关微生物培养的实验叙述不正确的是（多选）
A、高压蒸汽灭菌时，锅内气压为98kPa
B、培养基分装时，培养基高度约为试管高度的1/3
C、实验结束后带菌培养基应加热后倒掉
D、在培养基接种菌种时，应将菌种接入培养基内部有利于其生长
二、非选择题
1、人造蛋白食品是现代微生物工程的杰作之一，食用真菌蛋白是人造蛋白的一种。
真菌
蛋白的制造过程如图所示。
请根据图回答下列问题：
⑴往发酵罐内注入少量氨水的目的
是________________________________。
⑵制造真菌蛋白时，要向发酵罐内注
入空气，由此可以推知发酵罐中真菌的异
化作用类型是________________。
⑶往发酵罐内添加的一切物品都要
经过消毒，从生态学的角度分析，其原因是_____________________________________。
⑷添加的糖被真菌利用，转化形成真菌蛋白，必须经过的生理过程是________________________________________________________________。
⑸从自然界分离出的真菌菌种，用于制造真菌蛋白时，真菌蛋白的产量较低。
要获得较
多的真菌蛋白，培育优质的真菌菌种可采用_______________________________等方法。
答案：
⑴满足真菌所需的氨源⑵需氧型
⑶防止杂菌与真菌间的竞争⑷氨基转换作用⑸诱变育种
2、乙型肝炎主要通过血液传播。
乙肝病毒的结构像汤勺，较厚的蛋白质外壳，中心是双链DNA。
乙肝病毒感染肝细胞以后，在肝细胞内可复制出许多病毒颗粒，从而损害肝细胞的机能，严重影响人体健康。
结合课本所学的知识及日常保健知识，回答有关问题：
⑴乙型肝炎的主要传播途径是（）
A、输血、性接触、刮胡须B、握手
C、呼吸D、共同用餐
⑵侵入人体肝细胞的是乙肝病毒的________________。
⑶由乙肝病毒外壳蛋白颗粒制成的乙肝疫苗注射入人体后，不会使人致病，但能诱发人体产生抗体，原因是________________________________________________。
⑷直接参与________________细胞的合成、加工、运输抗体的细胞器有____________种，抗体与乙肝病毒特异性结合后，可以使乙肝病毒失去_____________________________能力。
⑸由于基因工程技术的出现，人们很快利用这一技术来生产乙肝疫苗。
基因工程生产乙肝疫苗的研究成果要通过________________工程来实现产业化。
答案：
⑴A⑵DNA
⑶乙肝疫苗含有病毒外壳白质，具有抗原性，无DNA故而具有致病性
⑷效应B，4，侵染和破坏肝细胞的能力⑸发酵
3、艾滋病（AIDS）是目前威胁人类生命的重要疾病之一。
能导致艾滋病的HIV病毒是RNA病毒。
它感染人的T淋巴细胞，导致人的免疫力下降，使患者死于广泛感染。
请回答：
⑴该病毒进入细胞后，能以________________为模板，在________________酶的作用下合成________________，并整合到人的基因组中。
⑵整合后它按照________________原则进行复制，又能以________________为模板合成________________，并进而通过________________过程合成病毒蛋白。
⑶如果将病毒置于细胞外，该病毒不能繁殖，原因是_______________________。
答案：
⑴RNA，逆转录，DNA
⑵碱基外配对，DNA一条链，RNA，翻译
⑶病毒本身缺乏繁殖所需的原料、能量、酶
4、右图为谷氨酸棒状杆菌利用葡萄糖形成谷氨酸的途径意图，据图回答下列问题：
⑴当终产物谷氨酸合成过量时，往往会导致合成途
径中断，原因是谷氨酸抑制了________________
的活性，这属于________________的调节。
⑵假设B酶只有细胞内出现某种中间产物后才能合成，
则B酶是一种______________________________。
⑶由⑴和⑵可以说明，微生物代谢的调节包括
___________________的调节和________________的
调节两种方式
⑷假设人们想利用葡萄糖、谷氨酸棒状杆菌生产α-酮戊二酸，请你利用现有知识，设计一个大量积累α-酮戊二酸的方案：
________________________________。
答案：
⑴谷氨酸脱氢酶，酶活性⑵诱导酶⑶酶合成，活性
⑷对谷氨酸捧状杆菌进行诱变处理，选育不能合成谷氨酸脱氨酶的菌种
5、为了研究细菌对青霉素抗药性形成的机理，有人设计了如下实验方案：
步骤1：
取培养皿A若干（A1、A2、A3……），加入
普通细菌培养基；取培养皿B若干（B1、B2、B3……），
加入含青霉素的细菌培养基。
步骤2：
将适量细菌培养液涂抹在培养皿A1的培养基
表面，放在适宜的条件下培养一段时间，培养基的表面会
出现一些菌落。
步骤3：
用灭菌后的丝绒包上棉花制成的一枚“印章”，
在A1上轻轻盖一下，再在B1上轻轻盖一下，这样A1中的细菌就按一定的方位准确“复制”到了B1之中。
将B1培养一段时间后，B1中一定部位出现了少量菌落。
步骤4：
根据B1中菌落出现的方位，将A1中对应位置的菌落取出（见图示），均匀涂抹在A2的表面，培养一段时间后，培养基表面又会出现许多菌落。
反复重复步骤3、4，在B2、B3……中保留下来的菌落越来越多。
直到最后，所有“复制”到B中的菌落全部保留下来，都具有了对青霉素的抗药性。
⑴通过实验可以知道，细菌抗药性的产生首先是细菌出现______________的原因。
青霉
素在细菌抗药性形成的过程中起______________作用。
⑵实验中所用细菌的代谢类型属于______________型。
⑶如果B1中没有菌落保留下来，实验就无法进行下去。
若要使实验进行下去，可以采用的方法是：
___________________________________________________________________。
答案：
⑴基因突变，选择⑵异养需氧⑶对A中的细菌进行人工诱变
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