第20课时微生物的代谢和生长Word格式.docx
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A.aB.bC.cD.d
答案B
解析微生物的生长曲线可分为四个时期：
调整期—菌体不分裂，代谢活跃，体积增长较快，大量合成所需物质；
对数期—快速分裂，代谢旺盛，菌体形态和生理稳定，常用作生产用菌种和科研材料；
稳定期—活体达到最高数值，积累代谢产物；
衰亡期—细胞出现畸形，部分细胞开始解体释放代谢产物。
6.在利用谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸的过程中，下列叙述正确的是（）
①各个生长时期的长短是固定的，无法人为缩短生长周期
②对数期是采样留种的最佳时期
③在稳定期补充营养物质可以提高产量
④调整期是收获代谢产物的最佳时期
A.①②B.①④C.②③D.③④
解析微生物生长曲线中的调整期，是微生物对新环境的调整或适应过程，一般不分裂繁殖；
对数期进入快速分裂阶段，是采样留种的最佳时期；
在稳定期补充营养可以提高产量；
各个生长时期不是固定不变的，可人为缩短生长周期；
稳定期是收获代谢产物的最佳时期。
有关微生物代谢的人工控制的考查
【例1】下图是黄色短杆菌合成赖氨酸途径的示意图，请回答下列问题：
（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，该过程属于的调节。
（3）赖氨酸是人和动物的氨基酸，利用黄色短杆菌大量生产赖氨酸就必须抑制形成。
（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，该过程属于。
（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。
答案
（1）天冬氨酸甲硫氨酸
（2）苏氨酸赖氨酸酶活性
（3）必需苏氨酸
（4）诱变高丝氨酸脱氢酶微生物代谢的人工控制
（5）初级细胞内
解析从黄色短杆菌合成赖氨酸的途径看出，苏氨酸和赖氨酸都积累过量时，天冬氨酸激酶的活性受到抑制，使细胞内难以积累赖氨酸，而赖氨酸单独过量就不会出现此现象，因此阻止苏氨酸的生成就可以提高赖氨酸的产量。
变式训练
观察下图真菌细胞内有关代谢过程图，选出提高氨基酸B产量的可行措施（）
A.利用CaCl2增大该真菌细胞壁的通透性
B.大量投放丙酶
C.加大接种量和投料量
D.诱变处理该真菌，选育出不能合成乙酶的菌种作为生产菌种
有关微生物的生长曲线的考查
【例2】厌氧生物处理是一种低成本的废水处理技术，我国科技工作者对厌氧生物处理中的产甲烷菌进行了非常深入的研究。
下图表示在一定容器中培养的产甲烷菌的增长速率曲线示意图，请回答下列问题：
（1）产甲烷菌与硝化细菌的新陈代谢类型是否相同？
。
与其他生物相比，微生物代谢非常旺盛的原因是。
（2）图中B点表示，所在时期属于产甲烷菌生长的期，处于该时期的产甲烷菌在生产上的应用是。
（3）如加大产甲烷菌的接种量，OA段要（填“延长”、“缩短”或“不变”）；
如要延迟DE段表示的时期的出现，可利用的方法；
如想通过废水处理获得大量的甲烷，则应使曲线保持在段。
答案
（1）不同表面积与体积之比大，物质交换速率快
（2）产甲烷菌的最大生长速率对数可作生产用的菌种
（3）缩短连续培养CD
解析产甲烷菌的新陈代谢类型是厌氧型，硝化细菌的代谢类型是需氧型。
微生物代谢旺盛的原因是表面积与体积之比大，物质交换速率快。
题图中的曲线是增长速率曲线，可以根据微生物的繁殖速率判断OA段为调整期、AC段为对数期、CD段为稳定期、DE段为衰亡期；
B点表示产甲烷菌的最大生长速率，这个时期的微生物可以作为生产用的菌种；
如果加大产甲烷菌的接种量，调整期（OA段）要缩短；
通过连续培养的方法延缓衰亡期的到来。
1.（2007年全国理综Ⅰ，4）通过发酵罐发酵可大规模生产谷氨酸，生产中常用的菌种是好氧的谷氨酸棒状杆菌。
下面有关谷氨酸发酵过程的叙述，正确的是（）
A.溶氧充足时，发酵液中有乳酸的累积
B.发酵液中碳源和氮源比例的变化不影响谷氨酸的产量
C.菌体中谷氨酸的排出，有利于谷氨酸的合成和产量的提高
D.发酵液pH呈碱性时，有利于谷氨酸棒状杆菌生成乙酰谷氨酰胺
解析该过程是有氧发酵，所以必需保证足够的氧气；
发酵液pH为酸性时，会产生乙酰谷氨酰胺；
降低微生物体内产物的浓度，解除抑制，可加快其合成速度。
2.（2007年四川理综，5）在细菌的连续培养过程中，要以一定速度不断添加新的培养基，同时以同样速度放出老的培养基。
下图表示培养基的稀释率（培养基的更新速率）与培养容器中营养物质浓度、细菌代时（细菌数目增加一倍所需的时间）、细菌密度的关系。
下列相关叙述不正确的是（）
A.在稀释率很低的情况下，稀释率的增加会导致细菌密度增加
B.稀释率从a到b的变化过程中，细菌生长速率不断提高
C.稀释率超过b点后，营养物质浓度过高导致细菌死亡率增大，细菌密度降低
D.为持续高效地获得发酵产品，应将稀释率控制在b点附近
解析随着营养物质浓度的增加，细菌的代时逐渐变小，生长速率不断提高，但如果细菌培养基的更新速率过快，细菌会因被稀释而造成密度下降。
为了使由增殖而增加的菌浓度等于因稀释而减少的菌浓度，可采用调节菌的增殖速度或调节培养液的进出速度等两种方法来加以调控。
3.（2006年北京理综，3）用蔗糖、奶粉和经蛋白酶水解后的玉米胚芽液，通过乳酸菌发酵可生产新型酸奶。
下列相
关叙述错误的是（）
A.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酵提供氮源
答案D
解析发酵过程中蔗糖为乳酸菌提供碳源和能源，所以蔗糖消耗量与乳酸生成量呈正相关。
乳酸菌在发酵时的产物只有乳酸，并不产生气体，所以如果发酵时出现明显的气泡说明肯定有其他的微生物存在，酸奶已经受到污染。
处于对数期的微生物形态和生理特征都是最稳定的，所以在发酵工程中，接种时应选择对数期的菌种。
经蛋白酶水解后的玉米胚芽液中依然含有氮元素，也可以为乳酸菌发酵提供氮源。
4.（2006年江苏生物，12）关于青霉素生产的叙述，正确的是（）
A.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，青霉素产量也不再增加
解析微生物代谢过程中可以产生初级代谢产物和次级代谢产物，前者是微生物生长和繁殖所必需的物质，后者不是，青霉素属于后者。
发酵罐灭菌必须在接种前，否则青霉菌和其他杂菌将一起被杀死。
青霉菌培养的稳定期，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，故青霉素产量增加。
用紫外线、激光、化学诱变剂可以诱发青霉菌产生基因突变，经筛选可以选育出高产菌种。
实验改错题解题技巧
下图为某种细菌的生长曲线及A、B两种代谢产物积累曲线。
请据图回答问题：
（1）A产物合成始于细菌生长曲线的期，属于代谢产物。
（2）B产物的积累量在细菌生长曲线的期最大。
（3）绝大多数微生物的最适生长温度为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，分别在设定的温度条件下
第三步：
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）对数次级
（2）稳定（3）①温度设定范围过窄②谷氨酸棒状杆菌是好氧菌，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℃
解析A产物合成始于细菌生长曲线的对数期，是细菌生长发育到一定阶段后才产生的，属于次级代谢产物。
B产物的积累量在细菌生长曲线的稳定期达到最大。
根据题意，绝大多数微生物的最适生长温度为25-37℃，所以设定的温度范围应为25-37℃，不能过窄。
谷氨酸棒状杆菌是好氧菌，不应密闭培养，应不断向培养基中通入无菌空气。
从调整期至衰亡期均有谷氨酸合成，故测定谷氨酸合成量应在整个生长期取样，取样时期有遗漏。
由于温度设定范围过窄，所以实验结果有局限性，合成谷氨酸的最适培养温度有可能高于30℃。
变试训练
在培养大肠杆菌的培养基中，不小心错加了过量的食盐，为不造成浪费，可改为培养（）
A.酵母菌B.圆褐固氮菌C.硝化细菌D.金黄色葡萄球菌
1.大肠杆菌分解葡萄糖的酶是组成酶，而分解乳糖的酶是诱导酶。
当葡萄糖被消耗完毕以后，才能合成分解乳糖的酶。
现将大肠杆菌培养在以有限的葡萄糖和大量的乳糖作为碳源的培养液中，大肠杆菌的生长曲线最可能是（）
答案C
2.（2008年南京模拟）发酵工业常利用酵母菌发酵获得酒精，那么酒精是酵母菌的（）
A.有氧呼吸产物、初级代谢产物B.无氧呼吸产物、初级代谢产物
C.有氧呼吸产物、次级代谢产物D.无氧呼吸产物、次级代谢产物
解析酵母菌可以进行有氧呼吸和无氧呼吸，但只有无氧呼吸才产生酒精。
初级代谢产物是指微生物通过代谢活动所产生的自身生长和繁殖所必需的物质。
次级代谢产物是指微生物生长到一定阶段才产生的化学结构十分复杂、对该微生物无明显生理功能，或并非是微生物生长和繁殖所必需的物质。
所以，酒精是次级代谢产物。
3.下列有关谷氨酸棒状杆菌的生长和谷氨酸发酵的叙述，错误的是（）
A.组成酶是维持菌体基本生活的必要条件
B.菌体能合成各种生长因子，不需要从外界补充
C.发酵液pH呈酸性时，就会生成乙酰谷氨酰胺
D.细胞膜通透性的改变，可解除代谢产物对有关酶活性的抑制
解析谷氨酸发酵选用的菌种为谷氨酸棒状杆菌或黄色短杆菌。
培养基从物理性质看是液体培养基，从化学成分看是天然培养基，常用豆饼（或马铃薯）水解液、玉米浆、尿素、磷酸氢二钾、氧化钾、硫酸镁、生物素等配制而成，其中生物素是生长因子，必须另外添加，菌体不能合成。
所需pH为7-8，若发酵液pH呈酸性，谷氨酸棒状杆菌就会生成乙酰谷氨酰胺。
在发酵过程中，当谷氨酸大量积累时，就会抑制谷氨酸脱氢酶的活性，从而导致合成途径中断，因此改变细胞膜通透性，使谷氨酸及时排出体外，可解除代谢产物对谷氨酸脱氢酶活性的抑制，达到大量生产谷氨酸的目的。
生物体内的化学反应需要酶的催化，组成酶是微生物体中始终存在的酶，是维持菌体基本生活的必要条件。
4.（2008年长沙模拟）下列关于微生物代谢调节的叙述，错误的一项是（）
A.微生物代谢的调节主要有两种方式：
酶合成调节和酶活性调节
B.组成酶的合成只受遗传物质的控制，与生长环境中的营养物质无关
C.酶合成的调节是一种快速、精细的调节方式
D.代谢产物与酶结合，能使酶的分子结构和活性产生可逆的变化
5.对细菌生长调整期的叙述，不正确的是（）
A.细胞很少分裂B.有很多诱导酶的形成
C.对不良环境敏感、抗性较弱、易死亡D.调整期长短与培养条件有关，与菌种无关
解析调整期长短与培养条件和菌种都有关。
6.下图表示某细菌生长过程中，在X点将该细菌移入与先前营养条件不同的环境后，细胞数、RNA、DNA和蛋白质的相对数量的变化情况。
据图分析正确的判断是（）
A.在图中所示X点前，细菌生长处于生长的调整期
B.XY之间对应时间段，细菌大量合成次级代谢产物
C.若C曲线表示DNA的数量变化情况，则细胞数对应图中A曲线
D.若C曲线表示DNA的数量变化情况，则蛋白质对应图中B曲线
解析本题综合了微生物的生长、代谢产物以及细胞分裂等知识，要求分析曲线走势及其变化的顺序时，分析判断有关时期曲线对应的指标项以及代谢产物的类型等。
准确把握各时期的量变特征和代谢产物概念是解题的关键。
在X点之前，由于细菌数量仍在等速率直线上升，故为对数期，合成大量初级代谢产物；
XY段是进入新环境的调整期，为细胞分裂作各种准备，RNA、蛋白质、DNA等初级代谢产物依次开始增加，继而进行细胞分裂。
Y点后的曲线斜率明显增加，说明新环境更加优越。
7.（2009年青岛质检）如图为大肠杆菌在含有葡萄糖和乳糖的培养基中的生长曲线。
请判断下列说法正确的是（）
A.大肠杆菌的遗传物质是DNA，存在于细胞核中
B.大肠杆菌分解葡萄糖的酶是组成酶，分解乳糖的酶是诱导酶
C.从该培养基的成分推测大肠杆菌的同化作用类型为自养型
D.大肠杆菌的细胞出现多种形态甚至畸形是在稳定期
解析以大肠杆菌为例，考查微生物的生长、代谢和调节。
大肠杆菌是原核生物，无成形的细胞核；
它必须由外界提供有机物，所以为异养型生物；
细胞内分解葡萄糖的酶是组成酶，分解乳糖的酶是诱导酶；
在培养周期的衰亡期会出现畸形细胞。
8.（2008年泰州联考）如图所示，A、B、C、D分别代表某一微生物不同的生存环境（均能生长良好），1、2、3、4、5、6、7表示其所能产生的酶。
下列相关叙述错误的是（）
A.1、2、3是该微生物一直产生的酶，所以是组成酶
B.A中微生物特有的酶是4，B中特有的酶是5，C中特有的酶是6，D中特有的酶是7
C.4、5、6、7是诱导酶，它们的合成与A、B、C、D中存在的诱导物有关
D.生活在B中的该微生物体内存在合成5的基因，不存在合成6的基因
9.下图为某种微生物体内合成氨基酸的途径，在发酵工程中利用该种微生物来生产大量氨基酸甲，可以采取的措施是（）
A.增加酶①浓度
B.在高温、高压下发酵
C.对该种微生物进行诱变，选育出不能合成酶②的菌种
D.对该种微生物进行诱变，选育出不能合成酶③的菌种
解析这是一道将反馈调节机制与微生物的代谢联系起来的综合性测试题，重点考查学生分析问题的能力。
根据题干中所给的条件，利用某种微生物来大量合成氨基酸甲，而某种微生物在某代谢过程中能同时合成两种氨基酸，根据题目的条件，这两种氨基酸需同时过量时才能对酶①产生反馈抑制作用。
提高氨基酸的产量必须减小其反馈抑制作用。
只要有一种氨基酸不过量，对酶①就没有抑制作用。
如果这个代谢过程中只产生氨基酸甲，不产生氨基酸乙，也不会对酶①产生抑制作用。
只要想办法将酶①抑制去掉，或通过诱变育种、基因工程的手段，使控制合成酶③的基因发生改变，不能正常合成酶③，就不能合成氨基酸乙，也就不会对酶①产生反馈抑制了。
10.下列说法正确的是（）
A.细胞内的诱导酶一旦产生，其活性将一直保持下去
B.组成酶不是微生物细胞中一直存在的，而是微生物生长到一定阶段后才产生的
C.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
D.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
解析考查微生物代谢的调节。
微生物细胞内的酶分为组成酶和诱导酶两类。
组成酶是微生物细胞内一直存在的酶，它的合成受遗传物质的控制；
而诱导酶则是在环境中存在某种物质的情况下才能够合成的酶，既受环境的影响，同时又受遗传物质的控制。
当诱导物不存在时，诱导酶最终将被分解。
大肠杆菌分解葡萄糖的酶是组成酶，分解乳糖的酶是诱导酶。
11.（2008年海淀模拟）将水稻幼苗培养在硝酸盐溶液中，体内生成硝酸还原酶，如果将幼苗培养在不含硝酸盐的溶液中，硝酸还原酶又逐渐消失。
下列说法正确的是（）
A.诱导酶机制不是微生物所特有的B.这种机制可减少物质合成的种类
C.硝酸是水稻生命活动所必需的D.此酶的合成只取决于诱导物的存在
答案A
12.关于酶合成的调节，叙述正确的是（）
A.组成酶的合成受遗传物质控制，诱导酶的合成不受遗传物质控制
B.诱导酶的合成调节属于基因表达的调节
C.诱导酶的合成一旦开始，就不受环境中诱导物的影响
D.酶合成的调节与微生物增强的适应能力无关
解析组成酶的合成受遗传物质控制，诱导酶的合成既受环境因素的影响，又受遗传物质的控制，通过酶的合成调节能够使生物体适应环境，又不至于造成原料的浪费。
13.青霉素是人类最普遍使用的抗生素之一，但部分人群对青霉素过敏，因此医生在给病人注射青霉素之前，需要做皮肤试验。
下列有关青霉素的说法不正确的是（）
A.青霉素是青霉菌的次级代谢产物
B.向基本培养基中加入适量青霉素，可从细菌、放线菌和酵母菌中选择培养酵母菌
C.青霉素分布在消化道和呼吸道黏膜、血液中某些细胞的表面时，会使人产生过敏反应
D.为获得高产青霉素菌株，可采取人工诱变的方法
解析青霉素是半抗原（半抗原的定义是能与对应抗体结合出现抗原—抗体反应，又不能单独激发人或动物体产生抗体的抗原）。
半抗原一旦与纯蛋白结合，就构成该蛋白质的一个抗原决定簇，能够引起免疫反应，青霉素和蛋白结合后会使机体产生抗体，产生的抗体分布在消化道和呼吸道的黏膜、血液中某些细胞的表面，这些抗体再次接触抗原的时候，就能够引起过敏反应。
14.将酵母菌分为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：
（1）a呈现型增长，该种群的生长在20h之前处于期，20h~40h处于期。
（2）d呈现型增长。
在100h~120h，d的增长率趋于。
若在现有条件下继续培养，其种群数量趋于（增多或减少）。
（3）随着更换培养液的时间间隔延长，酵母种群的增长率逐渐，其可能的限制因素是不足和积累。
答案
（1）“J”调整对数
（2）“S”0（或零）减少
（3）降低（或减小）营养有害代谢产物
解析细菌繁殖过程中，由于营养缺乏和有害物质积累使其无法按“J”型曲线增长，生产上通常用连续培养法（类似于更换培养液）尽量减少不利环境，以提高产量。
培养液更换频率越高，有害代谢产物积累越少，营养越充足，微生物种群生长越趋向于“J”型曲线。
15.（2008年佛山质检）尿素是一种重要的农业肥料，但若不经细菌的分解，就不能更好地被植物利用。
生活在土壤中的微生物种类和数量繁多，同学们试图探究土壤中微生物对尿素是否有分解作用，设计了以下实验，并成功筛选到能高效降解尿素的细菌（目的菌）。
培养基成分如表所示，实验步骤如图所示。
请分析回答问题：
KH2PO4
1.4g
Na2HPO4
2.1g
MgSO4·
7H2O
0.2g
葡萄糖
10g
尿素
1g
琼脂
15g
将上述物质溶解后，用自来水定容到1000mL
（1）此培养基能否用于植物组织培养？
，理由是。
（2）培养基中加入尿素的目的是筛选，这种培养基属于培养基。
（3）“目的菌”生长所需的氮源和碳源分别来自培养基中的和；
实验需要振荡培养，原因是。
（4）转为固体培养时，常采用的方法接种，获得单菌落后继续筛选。
（5）下列材料或用具：
①培养细菌用的培养基与培养皿；
②玻棒、试管、锥形瓶和吸管；
③实验操作者的双手。
其中需要灭菌的是：
；
需要消毒的是：
（填序号）
（6）在进行分离分解尿素的细菌实验时，A同学从培养基上筛选出大约150个菌落，而其他同学只选择出大约50个菌落。
A同学的实验结果产生的原因可能有（填序号）
①由于土样不同②由于培养基污染③由于操作失误④没有设置对照
（7）实验结束后，使用过的培养基应该进行处理后，才能倒掉。
答案
（1）不能缺少植物激素（或缺少植物需要的各种营养）
（2）目的菌选择（3）尿素葡萄糖为目的菌提供氧气（4）涂布平板法（划线法）（5）①和②③（6）①②③（7）灭菌
17.下图表示在三个密闭装置中培养某种细菌的实验，在控制条件下培养一段时间后，分析培养液中淀粉酶的活性。
请回答：
（1）在该细菌酶合成的调节中，淀粉酶属于酶，合成此酶需要的细胞内、外条件分别是和。
（2）经过诱变处理，在无淀粉条件下培养该菌，也从培养液中检测出了高活性淀粉酶，将诱变后得到的菌悬液适当稀释后，转接于同时含有葡萄糖和淀粉作碳源的固体培养基上培养，得到若干菌落后用碘液作显色处理，看到如图所示情况，这说明菌落是突变菌。
此变异应该发生在控制淀粉酶合成的基因结构的（填“编码区”或“非编码区”）。
（3）下图为某细菌合成某种氨基酸的代谢调节示意图（甲、乙、丙、丁表示物质）：
从微生物代谢的调节来看，酶Ⅰ是酶。
该种氨基酸在细胞中积累过多，会抑制酶Ⅱ的活性，这种调节方式与①相比有的特点。
答案
（1）诱导淀粉酶基因只有淀粉作碳源
（2）周围不显蓝色的非编码区
（3）诱导快速、精细
解析
（1）在甲、乙两图中无淀粉酶的生成，可推知淀粉酶为该微生物的诱导酶。
（2）经过诱变处理后在无淀粉条件下也能产生淀粉酶，说明调控该酶合成的基因发生突变，在没有淀粉的情况下也能表达，而基因的调控序列在非编码区。
（3）由图
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