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第32讲微生物的类群营养

第32讲微生物的类群、营养

考试要求

1.细菌的结构和繁殖。

举例说出细菌的基本结构和特殊结构及细菌的二分裂繁殖。

2.病毒的结构和增殖。

指出病毒具有的特殊结构和增殖方式。

3.微生物需要的营养物质及功能(碳源、氮源、生长因子)。

分析微生物需要的营养物质及其功能,并利用其指导生产实际。

4.培养基的配制原则。

举例分析得出配制培养基的几个原则。

5.培养基的种类。

根据生产、生活实际的不同需要,利用不同种类的培养基培养微生物。

知识整理

一、微生物的类群

微生物:

形体、结构的生物。

包括界、界、原生生物界和病毒界。

结构:

细胞的生物。

由、、和组成。

细胞壁的主要成分是。

细胞质里含有、和一些贮藏性颗粒。

细胞质内只有(细胞器),与呼吸、光合作用有关的酶都在细胞膜上。

细菌

细菌含有的遗传物质是。

在核区内有分子,质粒中含有。

有的具特殊结构:

、和。

繁殖:

主要以的方式进行繁殖。

菌落:

当单个或少数细菌在上大量繁殖时,形成的肉眼可见的、具有一定的子细胞群体。

可作为的重要依据。

放线菌

结构:

细胞的生物,菌体由的菌丝组成。

菌丝分为

(功能是吸收)和两类。

多进行生活。

繁殖:

由分化成,营生殖。

孢子丝和孢子的形态和颜色常作为菌种鉴定的依据。

结构:

核衣壳:

由和组成;

病毒

衣壳具有保护病毒、决定病毒等功能。

囊膜:

由、和构成,其上生有刺突。

营方式生活,而且是专性生活。

一种病毒含核酸:

增殖:

只能在进行。

以噬菌体侵染细菌为例,其过程为、、、、。

无细胞结构类:

病毒(植物病毒、动物病毒、细菌病毒)

有细胞结构类:

①原核微生物:

细菌、蓝藻、放线菌、支原体、衣原体、立克次氏体等

②真菌类:

酵母菌、霉菌、大型真菌(如蘑菇)等

③真核微生物:

单细胞原生动物,如绿眼虫、变形虫、疟原虫、草履虫等

二、微生物的营养

微生物需要的营养要素

营养物质

来源

功能

碳源

无机碳源:

CO2、

有机碳源:

糖、

氮源

无机氮源:

氨、

有机氮源:

牛肉膏、

生长因子

维生素、

无机盐

培养基配制的原则

目的要明确:

根据所培养微生物的、选择配制。

营养要协调:

注意各种营养物质的和,尤其和的比例最为重要。

pH要适宜。

细菌的最适pH为,放线菌的最适pH为。

按物理性质分:

、及培养基。

培养基的种类

固体培养基用于;

半固体培养基用于;

液体培养基用于。

按化学成分分:

培养基、培养基。

前者用于,后者用于。

按用途分:

培养基、培养基。

前者用于;后者用于。

命题研究

考点搜索

出题方向

解题策略

细菌的结构和繁殖。

(2004年)

考核细菌的新陈代谢方式、生存的适宜条件等。

从细菌有多种代谢类型、生存范围十分广泛,但各项生理活动都离不开水的方面去分析试题。

病毒的结构和增殖。

(2004年)

考核病毒的特殊结构和增殖方式。

把握病毒是一类没有细胞结构、只有核酸和蛋白质组成的特殊生物,繁殖后代是通过侵入宿主细胞增殖完成的。

微生物需要的营养物质及功能(2001年)。

考核微生物在代谢中需要的物质成分及条件。

根据酵母菌是兼性微生物,而产生酒精进行的是分解葡萄糖的无氧呼吸。

培养基的配制原则及培养基的种类(2004年)。

考核选择性培养基的应用和微生物的分类知识。

根据选择性培养基对不同微生物的选择分离作用去分析,依据生物分类知识去判断。

提分关键

1.细菌的二分裂是无丝分裂吗?

答:

细菌的二分裂是原核生物采用的最原始的分裂方式。

它不同于无丝分裂,也不同于有丝分裂。

原核细胞没有核膜,只有一个DNA分子,细胞分裂时,DNA分子附着在细胞膜上而复制为二,然后随着细胞膜上的延长。

两个DNA分子才彼此分开,分别进入两个细胞。

2.如何区分微生物的营养类型?

答:

微生物有多种营养类型,比较如下表:

营养类型

能源

基本碳源

实例

光能自养型

吸收光能,产生ATP

CO2(或碳酸盐)合成有机物

蓝细菌、紫硫细菌、藻类

光能异养型

吸收光能,产生ATP

CO2及简单有机物

红螺细菌

化能自养型

氧化H2S、NH3、Fe2+等获得能量

CO2合成有机物

硝化细菌、硫化细菌、铁细菌

化能异养型

分解有机物获得能量

有机物

绝大多数细菌、全部真核微生物

3.带“菌”字的都是原核生物吗?

带“藻”字的都是真核生物吗?

答:

细菌、放线菌属于原核类微生物;真菌有酵母菌、霉菌、蘑菇等,属于真核生物;可见带“菌”字的不一定都是原核生物。

藻类有蓝藻、裸藻、硅藻、红藻、褐藻、绿藻。

其中只有蓝藻属于原核生物,其他藻类为真核生物。

可见带“藻”字的不一定都是真核生物。

名师点拨

例1(2003年全国卷)所有细菌都具有的特征是

A.都是异养生物B.仅在有水条件下繁殖

C.仅在有氧条件下生长D.生存温度都超过80℃

考点分析本题考核细菌的结构和繁殖。

主要考核细菌的新陈代谢方式、生活所需的条件、繁殖。

解题思路细菌从合成代谢的角度可以分为自养型(如硝化细菌)和异养型(如乳酸菌);细菌从分解代谢的角度可以分厌氧菌、兼性厌氧菌和好氧菌;细菌生活的温度范围十分广泛,多数细菌的营养细胞在600C左右维持5min就会因蛋白质变性凝固而被杀死,而细菌的芽孢则需在120oC下经过15min才能被杀死,有的甚至更高;在缺少水分的环境中,细菌的代谢活动停止,因而其繁殖必须在有水的条件下进行。

本题正确答案是B。

失分陷阱对细菌的代谢方式理解不全面,会认为都是异养型,或都需要在有氧条件下进行而错选。

例2(2004年北京卷)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

考点分析本题考核病毒的结构和增殖。

主要考核病毒的特殊点。

解题思路微生物是一类结构简单、形体微小的生物,包括原核生物、原生生物、真菌和病毒。

它们有很多共同特点,如多数进行寄生生活,并能够使人或动、植物患病;其中原核生物、病毒都没有细胞核,只有核酸;题中属于病毒所特有的是病毒增殖时是以侵染宿主细胞后,通过复制、合成,再由核酸和蛋白质装配、释放后进行增殖的。

本题正确答案是D。

失分陷阱审题不清,没有看清题意要求是找出病毒与其他微生物的不同之处而错选;对微生物中病毒、细菌等生物的结构和生理把握不准确会错选。

例3(2001年广东综合卷)利用酵母菌发酵生产酒精时,投放的适宜原料和在产生酒精阶段需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

考点分析本题考核微生物需要的营养物质及功能。

主要考核酵母菌在无氧呼吸时需要的物质及条件。

解题思路大豆粉的主要成分是蛋白质;而玉米粉的主要成分是糖类、淀粉;酵母菌属兼性微生物,在无氧条件下产生酒精,需分解糖类物质。

本题正确答案是C。

失分陷阱对酵母菌要在无氧条件下分解糖类物质产生酒精掌握不准确,出现错选。

例4下表是某微生物培养基成分,请根据表回答下列问题:

 

(1)此表培养基可培养的微生物类型是。

(2)若不慎将过量NaCl加入培养基中,如不想浪费此培养基,可再加入,用于培养。

(3)若除去成分②,加入(CH2O),该培养基可用于培养。

(4)表中营养成分共有类。

(5)不论何种培养基,在各种成分都溶化后分装前,要进行的是。

(6)表中各成分重量确定的原则是。

(7)若表中培养基用于菌种鉴定,应增加的成分是。

考点分析本题考核微生物需要的营养物质及功能(碳源、氮源、生长因子)。

养基的配制原则。

解题思路分析培养基的化学成分要从营养物质的类型出发。

表中的营养物质有

水、无机盐、氮源三类,缺乏碳源和生长因子。

对于生长因子,有的微生物是不需要的,但没有微生物是不需要碳源的:

该培养基中没有碳源,说明培养的微生物是从空气中获得碳源的,即可培养的微生物就是自养型微生物了。

该培养基中加入了过量NaCl,就可以成为金黄色葡萄球菌的鉴别培养基,但金黄色葡萄球菌是异氧型微生物,这个培养基就还需要加入有机碳源。

该培养基若加入(CH2O),培养基中就有了碳源,但除去成分②,却使培养基中没有氮源,这时就只能用于培养固氮微生物了。

对于菌种鉴定,往往用的是固体培养基,而表中没有凝固剂。

需要加入常见的凝固剂一—琼脂。

本题正确答案是

(1)自养型微生物

(2)含碳有机物金黄色葡萄球菌(3)固氮微生物(4)3(5)调整pH(6)依微生物的生长需要确定(7)琼脂(或凝固剂)。

失分陷阱对加入NaCl可成为金黄色葡萄球菌的鉴别培养基了解不准确;对金黄色葡萄球菌是异养微生物,培养基中需加入含碳微生物考虑不到位;对培养基用途不同,需添加的成分也不同掌握不清晰都易导致选错。

例5(2004年江苏卷)通过选择培养基可以从混杂的微生物群体中分离出所需的微

生物。

在缺乏氮源的培养基上大部分微生物无法生长;在培养基中加入青霉素可以抑制细菌和放线菌;在培养基中加入10%酚可以抑制细菌和霉菌。

利用上述方法能从混杂的微生物群体中分别分离出

A.大肠杆菌B.霉菌C.放线菌D.固氮细菌

考点分析本题考核培养基的种类、微生物的分类。

主要考核选择培养基在分离不同种微生物方面的应用;微生物包括细菌、真菌、放线菌等多种生物。

解题思路选择培养基常用于从混杂的微生物群体中分离出所需的微生物。

在缺乏

氮源的培养基上大部分微生物无法生长,而能够生长的是可以固氮的微生物;在培养基中加入青霉素可以抑制细菌和放线菌,能够继续生长的是真菌(霉菌);在培养基中加入10%酚可以抑制细菌和霉菌,但不能抑制放线菌的生长;这样就选择出了不同的微生物。

本题正确答案是B、C、D。

失分陷阱对微生物的分类知识掌握不准确易导致答题错误。

题中大肠杆菌、固氮细菌属于细菌;霉菌属于真菌;放线菌是另一类微生物。

拓展提升

1.细菌与病毒

绝大多数细菌的形态为无分枝的单细胞,无核膜只有核区,故有原核生物之称。

细胞质内没有由生物膜包围的细胞器,只有无膜细胞器核糖体。

进行有氧呼吸的酶类不像真核生物那样存在于线粒体中,而是位于细胞膜上,有氧呼吸也在细胞膜上进行;能进

行光合作用的细菌,其光合作用的酶类也不像真核生物那样结合在叶绿体上,而是结合在细胞膜上。

细菌主要以二分裂方式进行重组,无真核生物的有丝分裂、减数分裂等繁殖方式。

病毒是专性活细胞内寄生物,形体极其微小,必须在电子显微镜下才能观察,没有细胞构造,又称分子生物。

其主要成分仅是核酸和蛋白质,每一种病毒只含有一种核酸,不是DNA就是RNA。

既无产能酶系又无蛋白质合成系统,只能借助宿主细胞的合成代谢体系为其复制核酸和合成蛋白质,最后装配成结构完整的病毒粒子,得以增殖,不存在个体的生长和二分裂等细胞繁殖方式。

在离体条件下,能以无生命的化学大分子状态存在,并保持侵染力,对一般抗生素不敏感,对干扰素敏感。

2.芽孢与荚膜

芽孢的形成,一般认为与不适宜细菌发育的环境条件有关。

许多细菌的芽孢在不良环境条件下可存活几年甚至数十年不丧失活力。

如炭疽芽孢杆菌的芽孢在室温下可存

活17年,当芽孢遇到适宜的环境条件时,又可发育成为有繁殖能力的菌体,即繁殖体。

一般说来,一个菌体只能产生一个芽孢,一个芽孢萌发后也只能产生一个菌体,所以

芽孢并不是一个繁殖器官,而是抵抗不良环境条件保存生命的一个休眠体。

芽孢是鉴别细菌的重要依据之一。

芽孢壁厚而致密,结构坚实,含水量少,通透性低,因此,对

于高温、干燥、光线和化学药品等有很强的抵抗力。

荚膜化学组成,随细菌种类、型别而异。

一般由水、多糖或多肽组成,肺炎球菌的荚膜为多糖,炭疽杆菌的荚膜则为多肽类物质。

荚膜有保护细菌的作用,荚膜是某些

细菌的特征,其有无也可作为鉴别细菌的依据之一。

3.几种微生物的营养比较

微生物种类

碳源

氮源

生长因子

能源

甲基营养菌

甲醇、甲烷

铵盐、硝酸盐等

有机物

乳酸菌

糖类等

同上

多种维生素、氨基酸

有机物

根瘤菌

糖类等

N2

有机物

硝化细菌

C02

NH3

NH3

谷氨酸棒状杆菌

糖类等

铵盐、硝酸盐等

生物素

有机物

巩固练习

1.人在受伤时,若伤口较深则易得破伤风,若伤口较浅则一般不会有感染破伤风的危险,你认为下列生物与引起破伤风的破伤风杆菌的代谢类型相同的是

A.蘑菇和根瘤菌B.蛔虫和乳酸菌

C.大肠杆菌和硝化细菌D.酵母菌和蓝藻

2.红螺菌生活在湖泊、池塘的淤泥中,它的体内具有光合色素,能利用光能在缺氧的条件下,以有机酸、醇等有机物作为营养物质,使自身迅速繁殖。

红螺菌同化作用的类型属于

A.光能自养型B.光能异养型C.化能自养型D.化能异养型

3.下表中全部都正确的一组是

生物种类

细胞结构

核苷酸种类

代谢类型

生殖方式

变异来源

A.艾滋病毒

8

异养、厌氧

自我复制

基因突变

B.青霉菌

原核细胞

4

异养、需氧

孢子生殖

基因突变

C.变形虫

原核细胞

8

异养、需氧

分裂生殖

突变、重组、染色体变异

D.小麦

真核细胞

8

自养、需氧

卵式生殖

突变、重组、染色体变异

4.关于放线菌的叙述中,不正确的是

A.产生抗生素种类最多的类群B.细胞内无核膜

C.单细胞菌体D.细胞壁含纤维素和几丁质

5.请阅读下列短文,回答与其相关的问题:

炭疽热是由炭疽杆菌引起的一种人畜共患的传染病,原本是一种在食草动物如羊、马、猪等动物身上发作的疾病。

人类对炭疽病普遍易感,从传染途径可以发为皮肤型、肠型、肺型三种。

皮肤型炭疽是通过丰肤损伤而感染的,肠型炭疽则是通过胃、肠粘膜损伤而致,肺型炭疽则通过吸入炭疽芽孢而致。

由于炭疽杆菌容易部署而且杀伤力强,一些国家使用炭疽杆菌制造生化武器。

美国技术局认为,如果用飞机把100kg炭疽杆菌的培养液撒在华盛顿上空,就会造成100万人死亡。

因此,自从佛罗达州10月3日发现了近25年来美国第一例吸入性炭疽热以来,炭疽热病在美国造成了高充心里恐慌。

请回答下列问题:

(1)炭疽热的病原体是

A.病毒B.细菌C.真菌D.放线菌

(2)炭疽杆菌的同化作用类型为

A.自养型B.异养型C.需氧型D.厌氧型

(3)炭疽热病的传染途径可能有

①通过食物传播②通过空气传播③通过接触传播④通过血液传播

A.①②③B.②③④C.③④①D.①②③④

(4)一位科学家在显微镜下观察到,载玻片上每单位面积平均有50个炭疽杆菌,把此载玻片放在液体培养液中培养4小时后将其稀释10倍,再放到相同条件的显微镜下观察,发现每单位面积平均有80个炭疽杆菌。

则①炭疽杆菌增殖的方式为;②炭疽杆菌每分裂一次的平均时间为。

(5)炭疽植菌在结构上与人体细胞相比,有什么区别:

6.图32—1是一种病毒的结构示意图。

据此回答:

(1)组成③的单位是,其化学成分

是。

(2)决定病毒抗原特异性的是[]。

(3)结构简单的病毒只有[]。

(4)病毒在基因工程中可用作,但这时病毒

的[]应该含有基因;在细胞工程中可用

作,这时利用了病毒的。

(5)当病毒的[]用32P标记时,在遗传上可用于证明。

7.下列物质中,不能用作酵母菌碳源的是

A.含碳有机物B.蛋白胨

C.含碳无机物D.石油、花生粉饼等天然物质

8.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),据表分析哪一种物质细菌不能合成

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

9.下列培养基配方中,能作为选择培养基、鉴别培养基的依次是

原料

蛋白胨

10g

10g

10g

10g

乳糖

5g

5g

5g

5g

蔗糖

5g

5g

5g

5g

K2HPO4

2g

2g

2g

2g

伊红

0.4g

美蓝

0.065g

琼脂

10g

20g

NaCl

20g

蒸馏水

1000mL

1000mL

1000mL

1000mL

A.②③B.③①C.②④D.①④

10.下列说法不正确的是

A.大肠杆菌不能利用二氧化碳

B.蓝藻、硝化细菌能利用CO2、碳酸盐等含碳的无机化合物作碳源

C.自养型微生物均不能利用CO2

D.氨气既为硝化细菌提供氮源,又是能源

11.测定三种细菌类型对氧的需要,让它们在三个不同的试管中生长,图32—2显示了细菌的生长层。

哪项是对细菌类型的正确分类?

图32—2

 

只能在需氧培养基中繁殖

只能在无氧培养基中繁殖

在每种培养基中均能繁殖

A

B

C

D

12.谷氨酸棒状杆菌扩大培养时,培养基应该是

A.C∶N为4∶1B.C∶N为3∶1

C.隔绝空气D.加大氮源、碳源的比例

13.要将从土壤中提取的自生固氮菌与其他细菌分离开来,应将它们接种在D

A.含五大类营养要素的培养基上B.加入某种指示剂的鉴别培养基上

C.含蛋白胨等营养物质的培养基上D.无氮的培养基上

突变株

添加物

x

y

z

w

14.某细菌有四种营养缺陷型的突变株1、2、3、4,它们不能合成生长所需的营养物质w。

当分别添加中间产物x、y或z于培养基中,测试四种突变型细菌在这些培养基中的生长情况,结果如右表。

营养物质w的合成顺序是(“+”表示能生长,“-”表示不能生长)      

A.x→y→z→wB.x→z→y→w

C.z→x→y→wD.y→z→x→w

15.微生物(除病毒外)需要从外界吸收营养物质并通过代谢来维持正常的生长和繁殖。

下列有关微生物营养的说法正确的是

A.乳酸菌与硝化细菌所利用的碳源物质是相同的

B.微生物生长中不可缺少的一些微量的无机物称为生长因子

C.培养基中的营养物质浓度越高对微生物的增殖越有利

D.生长因子一般是酶或核酸的组成成分,微生物本身合成这些生长因子的能力往往不足

16.培养流感病毒时,应选用

A.无菌的牛肉汤B.含有多种无机盐的营养液

C.固体培养基D.适宜温度和湿度条件下的活鸡胚

17.下表是一种培养基的配方。

请据表回答:

牛肉膏

0.5g

蛋白胨

1g

NaCl

0.5g

琼脂

2g

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,必须进行的是。

(4)该培养基以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

特征。

(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。

18.下面是最早发现青霉素的弗莱明先生所进行的实验探索过程。

观察及对问题的认识:

培养细菌的培养基中,偶然生出青霉菌,在其周围的细菌没有生长。

为什么会出现这种现象?

假设:

进行实验:

把青霉菌放在培养液中培养后,观察这些培养液对细菌生长的影响。

结果:

培养液阻止了细菌的生长和繁殖。

结论:

弗莱明在持续的研究中分离出了一种物质,分析其特征并将之命名为青霉素。

根据上述实验过程,请回答下列问题:

(1)作为这一实验的假设,下列最为恰当的是

A.青霉菌能产生有利于人类的物质

B.青霉菌污染了细菌生长的培养基

C.青霉菌可能产生了有利于细菌繁殖的物质

D.青霉菌可能产生了不利于细菌繁殖的物质

(2)图32—3能正确表示青霉菌和细胞(以金色葡萄球菌为例)之间关系的是

图32—3

A.图①,h表示青霉菌B.图②,a表示青霉菌

C.图③,a表示青霉菌D.图④,b表示青霉菌

(3)为了证明青霉素确实是由青霉菌产生的而不是由培养液和培养基产生的,则应进一步设计实验,其实验方法是。

若实验结果为,则能充分证明青霉菌确实能产生可阻止细菌繁殖的青霉素。

(4)最初使用较少的青霉素有较好的杀菌效果,现在青霉素使用量常达到800万单位,说明细菌的抗药性增强了,这种抗药性的形成是的结果,其根本原因是。

19.生物的形态结构及生理、代谢与其长期生存的环境相适应,有密切关系。

(1)关于下列生物的能源、碳源、氮源及代谢类型的描述,完全正确的是     。

硝化细菌

乳酸菌

根瘤菌

衣藻

草履虫

能 源

氧化NO3-

分解有机物

分解有机物

光能

分解有机物

碳 源

CO2

有机物

有机物

CO2

有机物

氮 源

NO3-

N2

NH3

NH3

有机物

代谢

类型

自养需氧型

异养厌氧型

异养需氧型

自养需氧型

异养需氧型

A.能源    B.碳源    C.氮源    D.代谢类型

(2)若要培养上述生物,需根据代谢类型选择不同的培养条件,培养乳酸菌,必须选

择     条件,培养硝化细菌和根瘤菌的氮源依次是          。

(3)与草履虫相比较,硝化细菌具有含      成分的细胞壁,没有      。

(4)以上生物在生态系统中属于生产者的是         ,属于分解者的

是      。

20.某同学在做微生物实验时,不小心把圆褐固氮菌和酵母菌混在一起。

该同学设计下面的实验,分离得到纯度较高的圆褐固氮菌和酵母菌。

(1)实验原理:

(略)

(2)材料用具:

(略)

(3)主要步骤:

①制备两种培养基,并分别各自分成两份,依次标上A、a和B、b。

②分别向A、B培养基中接种混合菌,适宜条件培养了3~4天。

③分别从A、B培养基的菌落中挑取生长良好的菌并分别接种到a、b培养基中,适宜条件下培养3~4天。

能知道a培养基上生长的是圆褐固氮菌、b培养基上生长的酵母菌。

(4)请回答:

①本实验中配制的分离用培养基的成分特点:

A、a是,B、b是。

从用途来分,都属于培养基。

②根据所需的配制的上述培养基,除营养要协调外还应注意。

③实验步骤中第③步的目的是。

④圆褐固氮菌与酵母菌在结构上的主要差异为。

⑤青霉素抑制圆褐固氮菌的生长繁殖,其作用机理是破坏或抑制其细胞壁的形成。

请据此推测不影响酵母菌与真菌生长繁殖的原因是。

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