高考生物综合复习——微生物与发酵工程

www.dearedu.com 高考生物综合复习——微生物与发酵 　　[内容概述] 　　本专包括微生物与生物固氮；微生物的类群、营养、代谢和生长；发酵工程。 　　[重点难点] 　　一、生物固氮是固氮微生物将大气中的氮还原成氨的过程。 　　1、固氮微生物的种类： 　　2、氮循环中几种微生物的特殊作用及其在生态系统中的地位： 　　3、氮循环： 　　二、微生物的类群 　　（1）微生物的概念及类群 　　微生物是指形体微小、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。它包括有非细胞生物，如病毒、类病毒、朊病毒；细胞生物，又可分为原核生物，如细菌、放线菌、支原体、衣原体、立克次氏体、蓝细菌（蓝藻）；真核生物，又可分为真菌，如酵母菌、霉菌、大型真菌(蘑菇、灵芝等)，原生生物(变形虫、草履虫)。 　　（2）细菌、放线菌、病毒的结构和增殖　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　①细菌细胞壁主要成分是糖类和蛋白质结合成的化合物。 　　②质粒基因，控制细菌的抗药性、固氮和抗生素的形成。 　　③光合作用、有氧呼吸作用、生物固氮作用的酶分布在细菌细胞膜上，这些生理活动都是在细胞膜上进行。 　　④病毒可分为真病毒（DNA或RNA＋衣壳）、类病毒（仅RNA）、朊病毒（Prions，蛋白致病因子）。 　　⑤菌落是由同种单个或少数细菌繁殖而成的肉眼可见的子细胞群体； 　　⑥细菌、放线菌、病毒繁殖方式分别是二分裂繁殖方式、孢子生殖和增殖（吸附→注入→合成和复制→组装→释放）。 　　三、微生物的营养、代谢和生长 　　（1）微生物的营养 　　①五大类营养素 　　②培养基的配置原则及其种类 　　a、配置原则 　　按微生物种类、培养目的选择原料。 　　注意各种营养物质的浓度和比例：碳源与氮源比最为重要。 　　pH要适宜：真菌的最适pH5.0～6.0； 　　　　　　　细菌的最适pH 6.5～7.5； 　　　　　　　放线菌7.5～8.5 　　b、种类 　　（2）微生物的代谢 　　（3）微生物的生长（生长曲线见教材） 　　四、发酵工程 　　[知识链接] 　　1．氮循环和碳循环、硫循环比较。 　　2．微生物的类型和结构与必修第一册原核生物的基本结构相关。 　　3．微生物的营养与第一册生命的物质基础相联系。 　　4．微生物的酶、呼吸作用、新陈代谢类型与必修第一册新陈代谢。 　　5．质粒在基因工程中作运载体。微生物可作受体。生物工程之间的联系。 　　6．病毒的增殖与必修第二册噬菌体侵染细菌的实验。细菌、真菌、放线菌的生殖与第一册生殖和发育。 　　7．微生物的遗传和变异与第二册DNA复制、基因突变。 　　8．氮循环与必修第一册硝化细菌的作用和代谢类型。 　　[例题解析] 　　1．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．①②　 　　B．②③　 　　C．③④　 　　D．①④ 　 　　解析： 　　微生物的各个生长时期的长短不是固定的，可以通过人为的缩短或延长生长周期，例如：连续培养法等。调整期是微生物对新环境的调整或适应过程，收获代谢产物的最佳时期应在稳定期，①④错误。对数期个体形态和生理特性稳定是采样留种的最佳时期；在稳定期补充营养物质可以延长稳定期，提高产量。 　　答案：B 　　2．下列有关根瘤菌及其生物固氮方面的叙述，正确的是（　　） 　　A．制备根瘤菌DNA时需用纤维素酶处理细胞壁　　　 　　B．根瘤菌的固氮基因编码区含有内含子和外显子 　　C．大豆种子用其破碎的根瘤拌种，不能提高固氮量　 　　D．根瘤菌固氮量与侵入植物的生长状况有关 　　 　　解析： 　　根瘤菌属于细菌，细胞壁的成分是糖类与蛋白质结合成的化合物，不是纤维素，不能用纤维素酶处理细胞壁；根瘤菌属于原核生物，原核生物的基因的编码区是连续的，不分内含子和外显子；大豆种子用其破碎的根瘤拌种，有利于根瘤菌与植物的共生，能提高固氮量，ABC选项错误。根瘤菌与侵入植物之间是互利共生关系，植物通过光合作用制造的有机物一部分供给根瘤菌，所以，D选项正确。 　　答案：D 　　3．在新开垦的土地上，种植用蚕豆根瘤菌拌种的豇豆、菜豆、大豆和小麦，能提高其产量的一组作物是（　　） 　　A．菜豆和豇豆　　　　　　　 　　B．豇豆和小麦 　　C．菜豆和大豆　　　　　　　 　　D．大豆和豇豆 　　 　　解析： 　　根瘤菌是共生固氮微生物，大豆根瘤菌只能侵入大豆的根，蚕豆根瘤菌可以侵入蚕豆、菜豆和豇豆的根，小麦不是豆科植物，不能与根瘤菌共生。 　　答案：A 　　4．下列关于平菇培养的操作程序，正确的是（　　） 　　A．配制牛肉膏蛋白胨培养基，接种，高压蒸气灭菌，培养 　　B．配制牛肉膏蛋白胨培养基，高压蒸气灭菌，接种，培养 　　C．配制棉子壳培养基，接种，高压蒸气灭菌，培养 　　D．配制棉子壳培养基，高压蒸气灭菌，接种，培养 　　 　　解析： 　　牛肉膏蛋白胨培养基一般用于培养细菌。平菇是腐生真菌，常用的培养基是棉子壳、碎木屑、稻草等，为避免杂菌感染，应进行灭菌，灭菌后再接种是防止高压蒸气灭菌杀死菌种。 　　答案：D 　　5．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．细胞膜透性的改变，可解除代谢产物对有关酶活性的抑制 　　 　　解析： 　　组成酶是微生物细胞内一直存在的酶，合成只受遗传物质的控制，是维持菌体基本生活的必要条件。pH呈酸性时，就会生成乙酰谷氨酰胺，氧气不足时会形成乳酸或琥珀酸。采用一定的手段改变细胞膜透性，使谷氨酸迅速排放到细胞外面，可解除谷氨酸对谷氨酸脱氢酶的抑制作用。ACD选项正确。谷氨酸棒状杆菌的培养基中需要从外界补充生物素（生长因子）。 　　答案：B 　　6．SARS病原体是一种冠状病毒，其遗传物质是一条单链RNA，下列关于SARS病毒的叙述中，正确的是（　　） 　　A．可独立生活和复制　　　　　 　　B．DNA和RNA同时存在 　　C．能在寄主细胞内合成多种蛋白质　 　　D．含有简单的细胞器 　　 　　解析： 　　病毒只有寄生在宿主上以后，才能现出新陈代谢和增殖现象，不能独立生活和复制；病毒的遗传物质是DNA或 RNA，两者不能同时存在；病毒无细胞结构，不含细胞器。ABD选项错误。 　　答案：C 　　7．将少量的某种细菌接种到恒定容积的液体培养基中，并置于适宜的条件下培养，定期取样统计细菌的数目。如果以时间为横坐标，以细菌数目的对数为纵坐标作图，可以得到细菌的生长曲线。曲线中，细菌数量变化较大的时期为（　　） 　　A. 衰亡期和调整期　　　　　 　　B．调整期和稳定期　 　　C. 对数期和衰亡期　　　　　 　　D．稳定期和对数期 　　 　　解析： 　　调整期细菌一般不分裂，稳定期新增加的细胞数目与死亡的细胞数目达到平衡，这两个时期数量变化不大。对数期细胞数目以等比数列形式增加；衰亡期的活菌数目急剧下降。 　　答案：C 　　8．下列关于固氮菌的叙述，错误的是（　　）　 　　A. 一种根瘤菌能侵入所有种类的豆科植物　 　　B．豆科植物与其根瘤内的根瘤菌互利共生 　　C．土壤中的根瘤菌不能固氮　　　　　 　　D. 具有根瘤的豆科植物能以氮气为氮源 　　 　　解析： 　　不同的根瘤菌各自只能侵入特定种类的豆科植物，例如：大豆根瘤菌只能侵入大豆的根，蚕豆根瘤菌可以侵入蚕豆、菜豆和豇豆的根。 　　答案：A 　　9．细菌繁殖中不可能发生的是（　　） 　　A．有丝分裂　　 　　B. DNA复制　　 　　C. 细胞壁形成　　 　　D. 蛋白质合成 　　 　　解析： 　　有丝分裂是真核生物体细胞的分裂方式，细菌是原核生物，没有染色体和纺锤丝，称为二分裂。 　　答案：A 　　10．抗生素作为治疗细菌感染的药物，其高效性和巨大的经济价值使抗生素工业经久不衰。其中青霉素的发现和应用具有划时代的意义。 　　(1)青霉菌发酵产生青霉素。青霉菌的新陈代谢类型是______________，青霉素是青霉菌的______________代谢产物。 　　(2)在生产和科研中，常选用处于__________________期的青霉菌作为菌种或研究，因为此时的青霉菌代谢旺盛，__________________和__________________比较稳定。 　　(3)对青霉菌菌体生长情况的测定：取一定体积的发酵液，经离心分离、反复洗涤后，__________________，再计算发酵罐中菌体的总重量。 　　 　　解析： 　　青霉素是抗生素，不是青霉菌生活所必需的，是次级代谢产物。对数期的青霉菌代谢旺盛，个体的形态、生理特性稳定，常作为菌种或研究材料。菌体生长情况的测定常用方法是测细胞的数目和测重量（干重或湿重），称重量前要离心分离、反复洗涤。 　　答案： 　　(1)异养需氧型　　次级　　 　　(2)对数　　个体的形态　　生理特性 　　(3)称菌体的湿重(称烘干后的重量)