高三生物微生物.docx

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高三生物微生物

微生物

本专题中，微生物的有关知识应是大家高考复习的重点，因为这一部分内容与生物学科的其他知识有着千丝万缕的联系，在综合考试中，占有相当重要的地位：

它可以和生命的物质和结构基础结合起来，考查细胞的结构和功能、生物膜系统的知识；可以和生物的代谢结合起来，综合考查呼吸作用、物质的转化、酶的活性和代谢的类型等代谢知识；可以和生物的遗传联系起来，考查遗传和变异、基因工程和细胞质遗传的知识；可以和生物与环境的知识结合起来，考查种群的数量变化的规律等，可以和发酵工程等结合起来，考察发酵工程中所涉及的微生物学原理和方法，因此有关微生物的知识应是将来高考的一个热点内容。

在高考中，对本专题的考查主要以选择题的形式进行，综合考查相关知识的实际运用，同时要特别注意有关根据微生物代谢类型进行微生物培养、分离的实验试题。

1、微生物类群的比较：

分类

形态

结构

生活方式

代表生物

病毒

无细胞结构

主要有核酸和蛋

白质衣壳组成

寄生

植物病毒、动物

病毒、噬菌体

原核生物界

单细胞

原核细胞结构

寄生、腐生、自养

细菌、蓝藻、

放线菌

真菌界

单细胞或

多细胞

真核细胞结构

腐生、寄生

酵母菌、霉菌等

原生生物界

单细胞

真核细胞结构

寄生、异养、自养

衣藻、变形虫、

疟原虫等

2、细菌的结构和功能：

（1）基本结构与功能的关系。

细菌作为原核生物，其基本结构包括细胞壁、细胞膜、细胞质和拟核，与真核细胞的结构和功能有明显的区别。

例如：

细菌的细胞器中只有核糖体，拟核没有核膜，细胞内蛋白质合成时，转录和翻译是同时进行的，细胞呼吸的完成也没有专门的细胞器——线粒体等，所有这些功能特点都是由其结构所决定的。

原核生物没有线粒体和叶绿体，但不等于原核生物不能进行有氧呼吸和光合作用，这一点很多同学容易弄混。

如：

硝化细菌、根瘤菌和圆褐固氮菌等属于需氧型生物，蓝藻属于自养需氧型生物。

具体说来：

原核生物与有氧呼吸有关的酶一般位于细胞膜的内表面，与光合作用有关的酶和色素一般位于光合片层上。

（2）特殊结构与功能的关系。

细菌的芽孢能抵抗外界不良环境，部分细菌能以芽孢（细菌的休眠体）的形式来度过恶劣环境。

有的细菌依靠鞭毛进行运动。

还有的细菌具有夹膜，如S型肺炎双球菌具夹膜，有毒性，能使小鼠患败血症死亡。

细菌的细胞体内除拟核中控制主要遗传的大型环状DNA外，在细胞质中还具有小型环状DNA——质粒，上面含有抗药性、固氮、抗生素等性状的基因，它们中有的可作为标记基因，在基因工程中用作运载体。

3、微生物的营养：

微生物在生长过程中需要碳源、氮源、生长因子、水和无机盐等五大营养要素物质。

（1）碳源：

碳源主要用于合成微生物的细胞物质和一些代谢产物，有些碳源还是异养型微生物的主要能源，微生物对碳源的需求量最大。

不同种类的微生物需要的碳源不同。

自养型微生物利用无机碳源，如CO2、NaHCO3等，因此，在利用固体培养基培养硝化细菌等时，培养基中就不需要加入有机碳源——葡萄糖等。

异养型微生物需要有机碳源，其中糖类是最常用的碳源，但甲烷氧化菌只能利用甲烷和甲醇作为碳源。

（2）氮源：

氮源主要用于合成蛋白质、核酸及含氮的代谢产物。

铵盐、硝酸盐是最主要的氮源。

圆褐固氮菌等具有固氮能力，能将大气中的氮还原成氨，因此培养时，培养基中无须加入其他氮源。

对于异养微生物来说，有机氮源既是氮源又是能源。

（3）生长因子：

微生物生长不可缺少的微量有机物，主要包括维生素、氨基酸和碱基等。

微生物之所以需要补充生长因子，往往是因为缺乏合成这些物质所需的酶或合成能力有限。

（4）培养基的配制原则、种类应用：

对比：

中学教材中所涉及的培养基：

植株培养、植物组织培养、动物细胞培养、微生物培养

4、初级代谢产物和次级代谢产物

产物

产生时间

作用

分布

物种特异性

示例

初级代谢产物

生长全程

生长繁殖所必需

细胞内

无

氨基酸、核苷酸、多糖、维生素等

次级代谢产物

生长后期

对自身无明显生理作用或非生长繁殖所必需

细胞内或外

有

激素、色素、毒素、抗生素等

5、微生物代谢的调节：

（1）方式：

酶合成的调节和酶活性的调节。

（2）酶合成的调节：

1．调节对象：

诱导酶的合成

2．调节方式：

在环境中存在某些物质时合成诱导酶

3．举例：

大肠杆菌在环境中只有乳糖作碳源时，才能合成半乳糖苷酶

4．意义：

保证代谢需要，避免物质和能源的浪费。

（3）酶活性的调节：

1．调节对象：

酶的活性（诱导酶和组成酶）

2．调节方式：

通过改变已有酶的催化活性来调节代谢的速率

3．举例：

谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸时

4．意义：

快速、精细的调节代谢。

（4）微生物代谢的人工控制：

1．措施：

改变微生物的遗传特性、控制生产过程中的各种条件

2．举例：

对黄色短杆菌进行诱变处理，选育出不能合成高丝氨酸脱氢酶的菌种，提高了赖氨酸的产量。

在谷氨酸的生产过程中，可通过采取一定的手段改变细胞膜的透性，使谷氨酸能迅速排放到细胞外，解除谷氨酸对谷氨酸脱氢酶的抑制作用，提高谷氨酸产量。

6、微生物的生长特点及应用：

调整期

①

②

对数期

③

稳定期

④

衰亡期

群体生长测量

生长量及测定

一般不立即繁殖，处于对新环境的适应时期。

快速繁殖时期，繁殖＞死亡，对数式增长。

繁殖≈死亡，活菌数最多，接近K值。

繁殖＜死亡，活菌数，急剧下降。

a．计数器计数

b．称干重或湿重

代谢特点

大量合成酶、ATP及其他细胞成分。

代谢旺盛、个体形态、生理特征稳定。

代谢产物积累，生产次级代谢产物。

畸形，自溶，释放代谢产物

微生物的生长受温度、pH、氧的影响

生产应用

及控制

采用适宜的菌种和培养条件，缩短调整期。

获取菌种和科研材料。

连续培养，缩短培养周期，提高产量。

认识和掌握生长曲线，具有重要的实践意义。

7、发酵工程简介：

发酵工程的内容包括了菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程、产品的分离和提纯等。

这些太过于工业化的过程本身并不重要，关键是这些过程所包含的微生物学原理。

例如：

菌种选育的过程就是人工选择的过程，菌种选育的方法经典的是诱变育种的方法，现在则可以采取基因重组来构建工程菌。

8、学习微生物培养的基本技术：

微生物的实验高考只能从理论上加以考察，重在考察有关根据微生物代谢类型进行微生物培养、分离的实验，其原理就是前述的基本原理，这里只要求大家知道其基本事实验过程及操作。

典例剖析：

【例1】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

【解析】病毒是自然界中没有细胞结构、成分基本为核酸和蛋白质、全部营寄生生活的一类微生物。

病毒繁殖时，由亲代DNA分子复制形成子代DNA分子，然后组装成子代病毒，该特征为病毒所特有。

【答案】选D。

【例2】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牛物。

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。

利用下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

【解析】本题考查各种选择培养基的作用。

固氮细菌能从空气中吸收氮素，所以能生活在缺乏氮源的培养基中。

青霉素能抑制细菌和防线菌的生长，所以加入青霉素的培养基中只能生活霉菌。

在培养基中加入10%酚可以抑制细菌和霉菌，而大肠杆菌和固氮细菌都是细菌，故只能生长放线菌。

【答案】选BCD。

【例3】与调整期长短有关的因素中，可缩短调整期的一组是

①用与菌种相适应的培养基②某种营养丰富的培养基③稳定期获得的菌种

④对数器获得的菌种⑤接种调整期的菌种⑥接种量加大⑦接种量减少

⑧接种种类增加

A．①③⑤⑦　　B．②③⑤⑦　　C．①④⑥　　D．②④⑤⑥⑧

【解析】调整期的出现，主要是微生物到了新的环境中，通过合成诱导酶以适应新的环境，若用与菌种相适应的培养基，对数期获得的菌种及加大接种量，有利于缩短调整期，使菌群迅速增大。

【答案】选C。

【例4】研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的。

如将从大肠杆菌得到的磷酸三酯酶固定到尼龙膜上制成制剂，可用于降解残留在土壤中的有机磷农药，与用微生物降解相比，其作用不需要适宜的

A．温度B．pHC．水分D．营养

【解析】大多数微生物的同化作用类型都是异养型，在其生命活动过程中需要外界提供养料。

而一种酶催化作用的进行，需要适宜的温度和酸碱度，酶的催化作用也离不开水，因此，在题干给出的选项中，符合题意的是D。

【答案】选D。

【例5】将酵母分为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呈现增长，该种群的生长在20h之前处于时期，20h~40h处于时期。

（2）d呈现增长。

在100h~120h，d的增长率趋于时期，若在现有条件下继续培养，其种群数量趋于。

（A增长，B减少）

（3）随着更换培养液的时间间隔的延长上，酵母种群的增长率趋于，其可能的限制因素是不足和的积累。

【解析】本题以酵母培养过程为载体，综合考查了种群的两种增长曲线：

“J”型曲线和“S”型曲线，及微生物的代谢和群体生长规律。

生物种群在理想条件下呈“J”型增长曲线，在有环境阻力时，呈“S”型增长曲线。

在微生物的培养中，及时更换培养液能及时补充微生物生长所需的营养、减少培养液中微生物代谢时所产生的有害产物，有利于微生物的生长。

【答案】

（1）J调整对数

（2）S0B（或减少）（3）降低（或减少）营养有害代谢产物（或有害产物）

【例6】某同学在做微生物实验时，不小心把圆褐固氮菌与酵母菌混合在一起，请你完成分离得到纯度较高的圆褐固氮菌和酵母菌的设计实验步骤，并回答有关问题：

（1）实验材料：

无氮培养基、完全培养基、高浓度的食盐水、青霉素等

（2）实验器材：

接种工具、恒温箱等必要器材

（3）主要步骤：

①准备两种培养基：

一种是培养基，另一种是培养基。

每种分别分成两份，依次标上A、Aˊ和B、Bˊ，然后灭菌，备用。

②。

③接种后，放在恒温箱中培养3~4天。

④分别A、B培养基的菌落中挑选生长良好的菌种，接种到Aˊ、Bˊ培养基中。

⑤接种后，把Aˊ、Bˊ培养基放在恒温箱中培养3~4天。

（2）回答问题：

①在步骤①中，灭菌的主要措施是。

②第④⑤两步骤的目的是。

【解析】本题考查学生对微生物的培养、分离和提纯等知识的实际应用能力及实验设计能力。

这里要求学生需要整合的知识有：

培养基成分的选择、细菌培养的基本技术。

需要提醒的是，圆褐固氮菌具有固氮能力而酵母菌不具备，因此用无氮培养基中能够获得圆褐固氮菌；在完全培养基中加入青霉素能抑制圆褐固氮菌的生长，从而得到酵母菌。

【答案】

（1）①无氮加青霉素的完全②分别向A、B培养基中接种混合菌

（2）①高压蒸汽灭菌锅②获得纯度较高的圆褐固氮菌和酵母菌