高三生物微生物专题.docx
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高三生物微生物专题
第1讲微生物专题
高考要求
要求层次
具体内容
Ⅰ
Ⅱ
√
微生物的类群
√
微生物的营养类型和培养基
√
无菌技术
√
微生物的培养、分离、纯化与计数
√
利用微生物进行发酵来生产特定的产物
1．微生物定义：
个体微小，结构简单，通常要用光学显微镜和电子显微镜才能看清楚的生物，统称为微生物。
2．常见微生物
微生物所包含的类群十分庞杂，在目前已经知道的大约10万种微生物中，既包括没有细胞结构的病毒等，又包括原核生物界、真菌界以及原生生物界的生物。
细菌
结构
细胞壁：
主要成分为肽聚糖。
细胞膜
细胞质：
含有核糖体、质粒（上面一般含有几个到几百个基因，控制着细菌的抗药性、固氮、抗生素生成等性状）和一些贮藏性颗粒（如淀粉粒、硫粒）。
拟核：
由一个大型的环状DNA分子反复折叠缠绕而成，呈棒状、哑铃状或球状，控制着细菌的主要遗传状。
繁殖
方式
二分裂：
分裂时，细胞增大，分子复制，接着，细胞中部的细胞膜和细胞壁向内生长，形成隔膜，将细胞质分成两半，形成两个子细胞。
放线菌
结构
一般由分枝状的菌丝构成，菌丝的宽度在1μm左右。
放线菌的菌丝可以分为两类：
伸入到培养基内部的菌丝称为基内菌丝，主要功能是吸收营养物质；伸展在空气中的菌丝称为气生菌丝，这类菌丝较粗，呈直线形或弯曲分枝形。
繁殖
方式
主要通过形成无性孢子的方式进行繁殖，放线菌生长发育到一定阶段，一部分气生菌丝便分化成孢子丝。
孢子丝有杆形的、波浪形的、螺旋形的等，上面生有成串的孢子。
在适宜的条件下，孢子萌发长出菌丝。
分布
及应
用
放线菌主要分布在土壤、空气和水中，尤其在富含有机质的土壤中较多，每克土壤中往往含有数万至数百万个放线菌孢子。
多数抗生素都是由放线菌产生的。
病毒
结构
蛋白质外壳与核酸：
一种病毒只含一种核酸，即DNA或RNA。
繁殖
方式
病毒的繁殖过程只能在宿主的活细胞中进行，通常将病毒的繁殖过程称为增殖。
例如，噬菌体在侵染宿主细胞时，首先是吸附在宿主细胞表面，然后将核酸注入到细胞内部，衣壳则留在外面。
核酸进入宿主细胞以后，就利用宿主细胞内的物质，复制出子代噬菌体的核酸，并合成构成子代噬菌体衣壳的蛋白质。
这些蛋白质和核酸进一步装配成子一代噬菌体。
装配完成的噬菌体，在细胞裂解以后，一齐被释放出来，释放量通常在102~105个左右。
原生生物
结构
原生生物是单细胞（亦有部分是多细胞）生物，它们的细胞内具有细胞核和有膜的细胞器。
生活于水中。
种类
常见的原生生物包括原生动物（草履虫、变形虫等）与原生植物（硅藻、甲藻、矽藻等）两类。
【例1】
关于微生物的叙述中，正确的是（）
A.所有的微生物都是形体微小、结构简单、对人类有害的
B.细菌、放线菌、酵母菌都属于原核生物
C.所有微生物在细胞结构上都无成形的细胞核
D.微生物是生态系统中的主要分解者
【答案】D
【例2】
对下列几种微生物的叙述正确的是（）
①酵母菌②乳酸菌③硝化细菌④蓝藻⑤烟草花叶病毒
A.从生态系统的成分看，①②③是分解者，④是生产者
B.从同化作用的类型看，②是厌氧型，③④是需氧型
C.从异化作用类型看，①②是异养型，③④是自养型
D.从结构和成分看，①具有成形细胞核，⑤的遗传物质中不含胸腺嘧啶
【答案】D
【例3】
在以下描述中，可以将病毒与其他微生物相区别的是（）
A．能够使人或动、植物患病B．没有细胞核，仅有核酸
C．具有寄生性D．由核酸和蛋白质装配进行增殖
【答案】D
【例4】
病毒经常感染其他生物致病。
干扰素（IFN）是一种广谱抗病毒剂，并不直接杀伤或抑制病毒，而主要是使细胞产生抗病毒蛋白，抗病毒蛋白是一类酶类，对多数病毒均有一定抑制作用。
下列有关叙述，正确的是（）
A．流感病毒虽含有简单的细胞器，但必须在宿主细胞内才能合成多种蛋白质
B．流感病毒虽然含有DNA和RNA，但其遗传物质只可能是RNA，为RNA病毒
C．做相关致病病毒的研究时，可以在灭菌后的动物细胞培养液中培养病毒
D．干扰素对病毒复制的抑制作用是非特异的
【答案】D
（一）微生物的营养类型
营养类型
电子供体
碳源
能源
举例
光能自养型
H2、H2S、S、或H2O
CO2
光能
光合细菌、蓝细菌、藻类
光能异养型
有机物
有机物
光能
红螺细菌
化能自养型
H2、H2S、Fe2+、NH3、或NO2－
CO2
化学能
（无机物氧化）
氢细菌、硫杆菌、亚硝化单胞菌属、硝化杆菌、甲烷杆菌属、醋酸杆菌属
化能异养型
有机物
有机物
化学能
（有机物氧化）
假单胞菌属、芽孢杆菌属、乳酸菌属、真菌、原生动物
光能自养型：
这是一类能以CO2为唯一碳源或主要碳源并利用光能进行生长的微生物。
它们能利用
无机物如水、硫化氢、硫代硫酸钠或其他无机化合物使CO2固定还原成细胞物质，并且伴随元素氧（硫）的释放。
藻类、蓝藻和光合细菌属于这一类营养类型。
藻类和蓝藻：
这与高等植物光合作用是一致的。
光合细菌：
这与藻类、蓝藻和高等植物是不同的。
化能自养型：
这类微生物利用无机物氧化过程中放出的化学能作为它们生长所需的能量，以CO2或碳
酸盐作为唯一或主要碳源进行生长，利用电子供体如氢气、硫化氢、二价铁离子或亚硝
酸盐等使CO2还原成细胞物质。
属于这类微生物的类群有硫化细菌、硝化细菌、氢细菌
与铁细菌等。
氢细菌：
光能异养型：
即光能有机营养型。
这类微生物不能以CO2作为唯一碳源或主要碳源，需以有机物作为供氢体，利用光能将CO2还原为细胞物质。
红螺属的一些细菌就是这一营养类型的代表：
光能有机营养型细菌在生长时通常需要外源的生长因子。
化能异养型：
即化能有机营养型。
这类微生物生长所需的能量来自有机物氧化过程放出的化学能，生长所需要的碳源主要是一些有机化合物，如淀粉、糖类、纤维素、有机酸等，有机物通常既是它们生长的碳源物质又是能源物质。
目前在已知的微生物中大多数属于化能有机营养型：
绝大多数的细菌、全部真菌、原生动物以及病毒。
如果化能有机营养型微生物利用的有机物不具有生命活性，则是腐生型；若是生活在生活细胞内从宿主体内获得营养物质，则是寄生型（组织培养物培养基含有动、植物细胞，用来培养病毒、衣原体、立克次氏体及某些螺旋体等专性活细胞寄生的微生物。
尽管如此，有些病毒和立克次氏体目前还不能利用人工培养基来培养，需要接种在动植物体内、动植物组织中才能增殖。
常用的培养病毒与立克次氏体的动物有小白鼠、家鼠和琢鼠，鸡胚也是培养某些病毒与立克次氏体的良好营养基质，鸡瘟病毒、牛痘病毒、天花病毒、狂犬病毒等十几种病毒也可用鸡胚培养）。
（二）培养基
1．定义：
人们按照微生物对营养物质的不同要求，配制出的供其生长繁殖的营养基质。
2．培养基中的营养成分
来源
作用
备注
碳源
无机碳源：
CO2、NaHCO3等
有机碳源：
糖类（最常用）、脂肪酸、花生粉饼、石油等
用于合成微生物的细胞物质和一些代谢产物；异养微生物的主要能源物质
①不同种类的微生物，对碳源的需要差别比较大。
②自养微生物所需的碳源来自含碳的无机物，而异养微生物需要的碳源来自含碳的有机物，因此可根据培养基中营养物质判断微生物的代谢类型。
氮源
无机氮源：
N2、氨、铵盐、硝酸盐等
有机氮源：
尿素、牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、玉米浆、豆饼粉等
主要用于合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物
①对于异养微生物，含C、H、O、N的化合物既是碳源又是氮源；
②含氮无机物不但能给自养微生物提供氮源，也能作为能源物质，提供能量，如NH3既作为硝化细菌的氮源也作为能源。
生长
因子
维生素、氨基酸、碱基，牛肉膏、酵母膏、蛋白胨、动植物组织提取液（肝脏浸出液、麦芽汁）
一般是酶和核酸的组成成分
微生物之所以需要补充生长因子，往往是由于缺乏合成这种物质所需要的酶或合成能力有限
无机
盐
磷酸盐、硫酸盐、钾、钠、钙、镁、铁等盐类
为微生物生长繁殖及其一系列生命活动提供不可缺少的矿质元素
水
微生物细胞的组成成分，溶解物质，生物化学反应的介质
3．培养基的类型及应用
分类依据
培养基类型
特点
用途
物理性质
液体培养基
不加凝固剂
工业生产、扩大培养
半固体培养基
加入较少凝固剂
观察微生物的运动、厌氧菌的分离和菌种鉴定等
固体培养基
加入较多凝固剂
微生物的分离、鉴定、活菌计数及保藏菌种等
化学成分
天然培养基
由天然成分配制而成，培养基成分不明确
工业生产，降低成本
合成培养基
由已知成分配制而成，培养基成分明确
微生物营养需求、代谢、分类鉴定，菌种选育及遗传分析等
用途
选择培养基
培养基中加入某种化学物质，以抑制不需要的微生物的生长，促进需要的微生物的生长
培养、分离出特定微生物。
如分离酵母菌和霉菌时，可在培养基中加入青霉素；分离金黄色葡萄球菌时，可在培养基中加入高浓度的食盐。
鉴别培养基
根据微生物的代谢特点，在培养基中加入某种指示剂或化学药品
鉴别不同种类的微生物。
如可用伊红-美蓝培养基鉴别饮用水或乳制品中是否有大肠杆菌（菌落呈深紫色，并带有金属光泽）。
4.培养基配制流程：
计算→称量→溶化→调pH→灭菌
5．培养基的配制原则
①目的要明确：
根据培养的微生物种类、培养的目的等确定培养基的类型和配制量。
②营养要协调：
培养基中的各种营养物质的浓度和比例要适宜。
③pH要适宜：
一般，细菌、放线菌适宜pH7～7.5，酵母菌和霉菌适宜pH4.5～6。
【例5】
下表是关于4种生物的能源、C源、N源和代谢类型的描述，其中描述正确的一组是（）
硝化细菌
乳酸菌
根瘤菌
衣藻
能源
氧化NH3
分解乳酸
固定N2
利用光能
C源
CO2
糖类
糖类
CO2
N源
NH3
N2
N2
NO3—
代谢类型
自养需氧型
异养需氧型
异养需氧型
自养需氧型
A.硝化细菌、乳酸菌B.乳酸菌、根瘤菌
C.根瘤菌、衣藻D.硝化细菌、衣藻
【答案】D
【例6】
美国黄石国家公园是一片神奇的土地，研究人员在这里发现了一种罕见细菌，这种细菌内有许多集光绿色体，每个集光绿色体含有大量叶绿素。
正是这些叶绿素使得细菌能够在菌苔上同其他生物争夺阳光，维持生存。
这种细菌是人们迄今发现的第一种含有集光绿色体的喜氧微生物。
在能源问题日益突出的今天，这种细菌的发现有助于人们更好地开发利用光能。
下列有关该菌的叙述，正确的是（）
A．该菌有核膜和染色体
B．该菌是好氧细菌，其生命活动所需能量主要由线粒体提供
C．该菌是分解者
D．该菌可以利用光能制造自身代谢所需的有机物，属光能自养型生物
【答案】D
【例7】
硫小杆菌是能在含有丰富硫化物环境中生长的细菌。
这类菌能氧化H2S、硫磺和硫化物为硫酸，并能利用在氧化硫或硫化物过程中释放的能量来同化CO2进行生长。
推理下列哪一种生物的结构和代谢类型与硫小杆菌一致（）
A.乳酸菌B.硝化细菌C.小麦D.酵母菌
【答案】B
【例8】
有关微生物的营养物质，下列说法正确的是（）
A.以CO2为惟一碳源的微生物碳源物质也是它的能源物质
B.无机氮源不能提供任何能量
C.生长因子不是所有微生物都需要的，它的成分一般是酶或核酸
D.蛋白
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