高考生物第一轮总复习讲座之九
【教学内容】
第五章：微生物与发酵工程（一）
【重点与难点】
重点：细菌的结构和繁殖；微生物所需要的碳源、氮源和生长因子的来源和功能；培养基配制的原则。
难点：细菌的结构和繁殖，培养基配制的原则。
【延伸与拓展】
第五章：微生物与发酵工程
微生物是指形体微小、结构简单、通常要用光学显微镜或电子显微镜才能看清楚的生物。
第一节：微生物的类群
微生物所包含的类群很大，约有10万种：
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微生物比较表：
| 细 菌 | 放 线 菌 | 病 毒 | |
| 形态 | 杆状、球状、螺旋状 |
菌丝分 | 螺旋状、多面体、复合结构 |
| 结构 | 细胞壁：保护、维持形状 细胞膜：控制物质交换
核区：含有一个大型环状 DNA控制细菌的主要性状 |
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有些病毒外面有囊膜（由蛋白质、多糖、脂类构成，囊膜有刺 |
| 繁殖 | 二分裂方式，即细胞分裂，发生DNA分子复制 | 气生菌丝分化成孢子丝，产生孢子（由孢子发育成新个体） | 在宿主活细胞中进行增殖（以噬菌体为例）： 吸附→注入核酸→合成蛋白质、复制核酸→装配→释放 |
| 其它 特征 | 特殊结构：荚膜、鞭毛、芽孢，可形成多种菌落，是鉴定菌种的依据 | 一种病毒只有一种核酸 |
丝状且分枝，
结构与细菌相似，因此，放线菌又称具分枝细胞的细菌。第二节：微生物的营养、代谢和生长
一、微生物的营养
1．微生物需要的营养物质、来源及功能
| 营养物质 | 来 源 | 功 能 |
| 碳 源 | 主要是葡萄糖，其次有CO2、NaHCO3、脂肪酸、花生饼、石油。 | 构成细胞质、合成代谢产生，能源物质 |
| 氮 源 | 常用：铵盐、硝酸，其他：氮气、氨、尿素、牛肉膏、蛋白胨 | 合成蛋白质、核酸及含氮的代谢产物 |
| 生长因子 | 维生素、氨基碱基，酵母膏、蛋白胨、组织提取液 | 酶和核酸的组成成分 |
| 无机盐 | K2PO4、MgSO4 | 为微生物提供除C、N以外的各种元素 |
2．微生物培养基的配制原则
（1） 目的明确：培养不同的微生物选用不同的材料
（2） 营养要协调：注意各种营养物质的浓度和比例
（3） PH要适宜：不同的微生物适宜生长的PH范围不同
3．培养基的种类
培养基是一种人工配制的、适合微生物生长或产生代谢产物用的混合养料。其分类如下：
(1)
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（2）
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（3）
二、微生物的代谢
定义：微生物代谢是指微生物细胞内所发生的全部化学反应。
特点：由于微生物的表面积与体积比很大，有利于与外界环境进行物质交换，所以其代谢异常旺盛。
1． 微生物的代谢产物
| 产物种类 | 产生时期 | 作 用 | 示 例 |
| 初级产物 | 生长全过程 | 生长繁殖必需 | 氨基酸、核苷酸不、多糖、脂类 |
| 次级产物 | 生长一定阶段以后 | 对自身无明显作用 | 抗生素、毒素、激素、色素 |
2． 微生物代谢的调节
主要有两种调节方式：酶合成的调节和酶活性的调节。两种方法同时存在，密切配合相互协调。
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3． 微生物代谢的人工控制
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4． 发酵的概念与分类
概念：发酵是指通过微生物的培养大量产生各种代谢产物的过程
发酵分类：
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三、微生物的生长
1．微生物群体生长的规律
（1）微生物群体生长的测定方法：
A．测定细菌的细胞数目：样品与等量的已知含量的红细胞混合，用显微镜计数，得出细菌与红细胞的比例，推算出单体体积内的细菌数。
B．测重量：计算细胞总的重量
（2）生长规律：
通过对生长曲线的研究，可知微生物生长分四个期
| 生长时期 | 特 点 | 成 因 | 特 征 | 应用与其它 |
| 调整期 | 不立即繁殖 | 适应新环境 | 代谢活跃、体积增大 | 与菌种各培养条件有关 |
| 对数期 | 繁殖速度最快 | 条件适宜 | 个体形态和生理特性稳定 | 生产用菌种，科研材料 |
| 稳定期 | 活菌数量最大 代谢产物大量积累 | 生存条件恶化 | 有些种类出现芽孢 | 改善和控制条件延长稳定期 |
| 衰亡期 | 死亡 | 生存条件极度恶化 | 出现畸变 | 裂解，释放产物 |
2．影响微生物生长的环境因素
（1） 温度：最适温度是25－370C。
（2） PH值：细菌为6.5－7.5；真菌为5.0－6.0。
（3） 氧气。
【例题精讲】
例一： 培养硝化细菌的碳源、氮源和能源的依次是（ ）
A．葡萄糖、氨、葡萄糖 B．葡萄糖、铵盐、太阳能
C．二氧化碳、硝酸盐、氧化氨 D．二氧化碳、氨、太阳能
解析：本题主要考查微生物营养的有关知识。
第一，硝化细菌的同化作用类型是自养型，因而所需碳源不是现成的有机物，而应是无机物即二氧化碳；第二，硝化细菌虽然属于自养型生物，但不能利用光能进行光合作用，而是利用氧化环境中的氨所释放的化学能将二氧化碳最终还原为储存能量的有机物进行化能合成作用。
因此，本题的答案是：C。
例二：在啤酒生产过程中，发酵是重要环节，生产过程大致如下：将经过灭菌的麦芽汁充氧，接入啤酒酵母菌菌种后输入发酵罐。初期，酵母菌迅速繁殖，糖度下降，产生白色泡沫，溶解氧渐渐耗尽，随后，酵母菌繁殖速度迅速下降，糖度加速降低，酒精浓度渐渐上升，泡沫不断增多。当糖度下降到一定程度后，结束发酵。最后分别输出有形物质和鲜啤酒。
根据上述过程，回答以下问题：
（1） 该过程表明啤酒酵母菌异化作用的特点是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（2） 初期，酵母菌迅速繁殖的主要方式是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（3） 酒精主要是啤酒酵母菌＿＿＿＿＿＿＿期产生的＿＿＿代谢产物。
（4） 经测定酵母菌消耗的糖中，98.5%形成了酒精和其他发酵产物，其余1.5%则用于＿＿ ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
解析：本题主要考查微生物生长的有关知识。
由题意可知，酵母菌接入的初期，酵母菌进行了旺盛的有氧呼吸，繁殖及代谢旺盛，而随后代谢及繁殖仍在进行，只是繁殖速度下降，由于氧气的消耗，酵母菌开始进行无氧呼吸，在条件适宜时其繁殖方式为出芽生殖。酒精属于次级代谢产物，产生于微生物生长一段时间后的稳定期，而环境中的糖是作为酵母菌繁殖的生命活动的碳源和能源，除了形成酒精和其他代谢产物以外，其余部分则用在了自身的生长繁殖上。
因此，本题的答案是：
（1） 既能进行有氧呼吸又能进行无氧呼吸
（2） 出芽生殖
（3） 稳定 次级
（4） 酵母菌自身的生长和繁殖
【同步练习】
一、选择题：
1．下列生物中不属于原核生物的是（ ）
A．乳酸菌 B．酵母菌 C．大肠杆菌 D．放线菌
2．煮沸过的肉汤放置过久会腐败变质，主要原因是（ ）
A．蛋白质破坏变性 B．细菌大量繁殖
C．肉汤中水分过多 D．空气使肉氧化分解
3．蓝藻常利用的碳源、氮源依次为（ ）
A．二氧化碳、氨基酸 B．氨基酸、葡萄糖
C．二氧化碳、硝酸盐 D． 葡萄糖、蛋白胨
4．分子态的氮可作为固氮微生物的（ ）
A．生长因子 B．无机盐来源
C．氮源 D．能量来源
5．将乳酸菌接种到彻底灭菌的固体培养基上，要使其正常生长必须给予的条件是（ ）
A．充足的氧气 B．隔绝氧气
C．供给分子氮 D．供给大分子蛋白质
6．糖类是微生物最常用的碳源，因此在配制培养基时（ ）
A．糖类越多越好 B．糖类越少越好
C．异养型微生物尽可能多供应糖 D．自养型微生物不用供应糖
7.下列属于微生物次级代谢产品的是（ ）
A．碱基 B．氨基酸 C．抗生素 D．维生素
8.作用黄色短杆菌生产赖氨酸时，必须抑制哪种氨基酸的合成（ ）
A．甲硫氨酸 B．苏氨酸 C．赖氨酸 D．谷氨酸
9.在细菌生长的稆，细胞出现多种形态，甚至畸形的时期是（ ）
A．调整期 B．对数期 C．稳定期 D．衰亡期
10.当环境温度超过最适生长温度以后，微生物的 生长速率会急剧下降，是由于细胞内哪些物质发生了不可逆的破坏（ ）
A．蛋白质和核酸 B．蛋白质和磷脂 C．核酸和核膜 D．载体和DNA
二、非选择题
1.微生物类群中有单细胞也有多细胞，生殖方式也各不相同，如细菌一般进行＿＿＿＿＿生殖，放线菌进行＿＿＿＿＿＿生殖，病毒进行＿＿＿＿＿＿生殖，酵母菌进行＿＿＿＿＿＿生殖。
2.放线菌是＿＿＿＿＿＿细胞的＿＿＿＿＿＿核生物，一般由分枝状的＿＿＿＿＿构成，可以分两类：伸入培养基内的称为＿＿＿＿＿＿＿，功能是吸收＿＿＿＿＿＿＿，伸展在空气中的称为＿＿＿＿＿＿＿＿，可形成＿＿＿＿＿＿＿＿进行生殖。
3.固体、半固体基常用的凝固剂是＿＿＿＿＿＿。伊红－美蓝基可以用来鉴别饮用水和乳制品中是否存在＿＿＿＿＿＿＿＿，若存在，则菌落呈＿＿＿＿＿＿＿，并带＿＿＿＿＿＿，该基物理性质为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
【练习答案】
一、1.B 2.B 3.C 4.C 5.B 6.D 7.C 8.B 9.D 10.A
二、1.分裂 孢子 复制 出芽
2.单 原 菌丝 基内菌丝 营养菌丝 气生菌丝 孢子
3.琼脂 大肠杆菌 深紫色 金属光泽 固体培养基