11． 微生物代谢和生长
时间：60分钟，总分100分
一．选择题：每题只有一个选项符合题意，每题3分，共51分。
★1．
用酵母菌酿酒的主要阶段为：加料、接种、通气培养、密封发酵。从接种后到密封前一阶段，酵母菌种群数量变化的曲线为
2．微生物生长速率最高时的培养温度叫最适生长温度，在此条件下某菌分裂用时最短。但科学工作者在青霉素发酵的过程中分四个阶段控制其培养温度，即：
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结果其青霉素产量比自始至终处于300C恒温培养的对照组提高了14.7%。这说明
A．最适生长温度就是生长量最高时的培养温度
B．最适生长温度就是发酵速度最高时的培养温度
C．最适生长温度就是某一代谢物产量最高时的培养温度
D．不同的生理变化过程有着不同的最适温度
★3．微生物群体生长的测定方法
①测定样品中的细胞数目 ②测定次级代谢产物的总含量
③测定培养基中细菌的体积 ④测定样品的细胞总质量
A．②④ B．①④ C．①③ D． ②③
4．微生物的代谢调节主要是
A．激素调节 B．神经调节 C．神经—体液调节 D．酶的调节
5．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
6．探究某种因素对细菌生长的影响，下列各项中措施与目的不一致的是
A.接对数期菌种，缩短调整期 B．增加培养基总量，提高细菌的K值
C.对数期添加不同的培养基，繁殖速度加快 D．连续培养，延长稳定期
★7．将10ml酵母菌放在适宜的温度下培养，并于不同时间内等量均匀取样4次，分别测定样品中酵母菌的数量和PH，结果如下表所示：根据此表分析，下列判断不正确的是：
| 样品 | 酵母菌数量（个/mm3） | PH |
| 1 | 1210 | 4.8 |
| 2 | 820 | 5.4 |
| 3 | 1210 | 3.7 |
| 4 | 1000 | 5.0 |
A．样品的取样先后次序为2 、4、1、3
B．样品的取样先后次序为3、1、4、2
C．对酵母菌而言，10mL该培养液的环境负荷量为1.21×107个
D．若进行第5次均匀取样,10mL样品中的酵母数量有可能低于1.21×107个
8．酵母菌中含有一种酶，能将面粉中的糖类分解为二氧化碳和水。某中学科技小组就温度和食盐对这种酶的催化效率的影响进行研究。
实验步骤：先配置一定量的酵母菌培养液（按一定比例配成的酵母菌和面粉的悬浊液），分成15等份，并将它们A、B、C三组（每组5份），A组各份中分别加入10mL的蒸馏水，B组各份中分别加入10mL质量分数为10%的食盐溶液，C组各份中分别加入10mL质量分数为20%的食盐溶液；然后每组安装配好5个同样的实验装置，分别放在5种不同温度的恒温箱内30min；然后用直尺分别测量试管内液面下降的高度，再换算出气体的体积，实验测量结果如下表：
| 组别 | 食盐溶液的质量分数（%） | 250C（cm3） | 350C（ cm3） | 450C（cm3） | 550 C（cm3） | 650C（cm3） |
| A | 0 | 3.6 | 14.7 | 50.4 | 7.6 | 2.3 |
| B | 10 | 3.3 | 14.1 | 49.0 | 7.5 | 2.2 |
| C | 20 | 3.3 | 12.7 | 42.0 | 6.9 | 1.8 |
下列关于该实验的叙述中，不正确的是
A．由该实验足以断定这种酶的最适宜温度是450C
B．此实验还能说明酵母菌在一定温度范围内对温度的变化具有较强的适应性
C．选择加入不同质量分数食盐溶液的培养液的目的是有利于增加结论的科学性
D．该实验结果能支持“在一定温度范围内，随温度的增高，食盐对这种酶的催化效率的抑制程度更强”的假说
★9．“非典”的病原体SARS病毒是RNA病毒，SARS疫苗的研究已取得突破性的进展。下列关于SARS病毒及疫苗的叙述正确的是
A．SARS病毒的遗传物质组成含有5种碱基、8种核苷酸
B．接种SARS疫苗能增强人体免疫力是因为接种了SARS抗体
C．可用含碳源、氮源、生长因子、水、无机盐的培养基培养SARS病毒
D．决定其抗原特异性的是SARS病毒的衣壳
10．下列关于微生物代谢调节的说法中，错误的是
A.与酶合成的调节相比，酶活性的调节是一种快速、精细的调节方式
B．组成酶的合成只受遗传物质的控制
C.只要一种代谢产物积累过量，酶的活性就下降
D．酶合成的调节和酶活性的调节是同时存在的
11．下列微生物的产物中没有菌种特异性的一组是
A.氨基酸、核苷酸、多糖、毒素、激素
B．核苷酸、维生素、多糖、脂类、氨基
C.多糖、脂类、维生素、抗生素、氨基酸
D．氨基酸、多糖、维生素、色素、抗生素
★12．某细菌培养至对数期。当细胞数目为10 5个／mL时，开始计时，90min后细胞数目为16×10 5 个／mL。试问再经过多久细胞数目会达到6.4x106个／mL．
A.30min B． 45min C.60min D． 90min
13．为研究微生物群体生长规律，常将少量的某种细菌接种到培养基中，取样测定培养基里的细菌数目，以时间为横坐标，以细菌数目的对数为纵坐标，得到生长曲线图，对培养基的要求是
A.恒定容积的液体培养基 B．任意容积的液体培养基
C.恒定容积的半固体培养基 D．任意容积的半固体培养基
14．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，高压蒸气灭苗，接种，培养
C．配制棉子壳培养基，按种，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
15．各种曲线，在发酵罐中培养酵母菌时，各种环境因素对酵母菌繁殖速率的影响，其中不正确的是：
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16．群体生长规律的测定中,种内斗争最显著最激烈的时期是
A.调整期 B．对数期 C.稳定期 D．衰亡期
17．在微生物培养过程中,芽孢的形成和细胞畸形的出现分别在何时期
A.调整期和稳定期 B．稳定期和衰亡期 C.衰亡期和稳定期 D．对数期和衰亡期
二．非选择题：本大题3个小题，共49分。
★
18．（15分）分析如下图的含有葡萄糖和乳糖的培养基中青霉素发酵代谢曲线，回答问题：
（1）开始时，青霉素只能利用 ，不能利用 ；只有葡萄糖利用完毕后，青霉素才开始利用 。
（2）青霉素分解葡萄糖的酶是 ，分解乳糖的酶是 。
（3）葡萄糖消耗完毕，乳糖分解的时期是青霉素生长的 ，并且缓慢分解，通过延长青霉素的 ，可以提高青霉素的产量。
（4）目前青霉素工业已采用缓慢补加 的办法代替乳糖，便于人工控制；补加葡萄糖的最佳时期应是 期开始的。
★19．（16分）在锥形瓶内装入一定量的液体培养基，接入N0个乳酸菌之后密封，放在250C恒温箱中培养若干小时，其间每30分钟测定一次菌数，测得数量变化曲线如图。请分析并回答问题：
（1）乳酸菌以 方式生殖，这代表 类生物普遍具有的生殖方式。
（2）用N表示总菌数，N0表示初始菌数，t表示增值世代数，乳酸菌数量增长的数字表达式为N＝N02t（假定生长条件理想稳定）。当在理想条件下乳酸菌每30分钟繁殖一代，按上式计算，当N0＝1000时，连续培养5小时，总菌数可达 个。
（3）在实际培养条件下，乳酸菌增长速度不同，如果5小时前的总菌数等于活菌数，请在的图中右面将5小时后活菌数的变化趋势用曲线表示出来。造成菌群密度变化的外界因素是 。
（4）培养基中不断产生的乳酸来自乳酸菌的 作用。
（5）实验过程中，为什么要在250C的条件下进行？ 。
20．(18分)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。
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（1）a呈现 增长，该种群的生长在20h之前处于 期，20h~40h处于 期。
（2）d呈现 型增长。在100h~120小时的增长率趋于 。若在现有条件下继续培养，其种群数量趋于 。（A增多 B减少）
（3）随着更换培养液的时间间隔延长，酵母种群的增长率趋于 ，其可能的限制因素是 不足和 积累。
微生物代谢和生长
【参考答案及解析】
1．【答案】C
【解析】处于对数期的微生物可作为菌种，酵母菌培养到稳定期后，菌体数目最多，可大量
产生次级代谢产物——酒精。
2．【答案】D
【解析】题干中指出“微生物生长速率最高时的培养温度叫最适生长温度，在此条件下某菌分裂用时最短”，青霉菌发酵过程有调整期、对数期、稳定期、衰亡期，通过控制稳定期就能得到代谢产品，对于此实验，能到出的结论只有D项。
3．【答案】B
【解析】研究菌种群体的生长规律，应取一定数量的此菌接种到恒定容积的液体培养基中，置于适宜的条件下培养，然后定期取样测定培养基里的细菌群体生长情况。对微生物群体的生长情况进行测定，常用的有两种方法：一种是测细菌的细胞数目 ，另一种是测重量，如取一定体积的培养基，经离心分离、反复洗涤后，称菌体的湿重或烘干后称干重，再由此计算出其中的细胞总重量。
4．【答案】D
【解析】微生物的代谢调节主要有两种方式：酶合成的调节和酶活性的调节。根据酶合成的方式，微生物细胞内的酶可以分为诱导酶和组成酶，组成酶是细胞内一直存在的酶，催化菌体基本的生理反应，诱导酶是当环境中有诱导物存在的情况下，由诱导物诱导而生成的，这种调节既保证了代谢的需要，又避免了细胞内物质和能量的浪费，可以使微生物增强对环境的适应能力。无论是组成酶还是诱导酶，都可通过调节酶的活性进行代谢的调节，这是一种快速、精细的调节方式。
5．【答案】C
【解析】在微生物生长的曲线中，调整期一般不分裂增殖；稳定期中新增加细胞数和死亡的细胞数达到动态平衡，上述两时期细菌数量无较大变化；而对数期，细胞数目以等比数列的形式增加，衰亡期细胞的死亡速率超过繁殖速率，这两时期细菌数量变化都较大。
6．【答案】C
【解析】选择对数期的菌体作为菌种，将菌体接入相同的或某些营养成分相同的培养基，以促进细菌的繁殖速率，这将明显缩短或消除调整期，从而缩短培养周期。相反，对数期添加不同的培养基，繁殖速度将会下降，因为细菌将有一个适应新环境的过程.
7．【答案】B
【解析】将10mL酵母液放在适宜温度下培养，可根据培养液pH值的变化来确定取样顺序，因为酵母菌的代谢活动消耗营养物质，不断产生CO2等代谢产物使培养液的pH值的变化来确定取样顺序，因为酵母菌的代谢活动消耗营养物质、不断产生CO2等代谢产物使培养液pH值不断下降，因此正确的取样顺序为2、4、1、3。从图中数据分析可见，达到稳定时期时，随着环境条件的相对恶化，酵母菌数量达到最大值，说明10mL该培养液的环境负荷量为1.27×107。继续培养，随着环境条件的极度恶化，种群生长进入衰亡期，种群数量将不断下降，所以继续取样，酵母菌的种群数量有可能低于1.21×107个。
8．【答案】D
【解析】从表中分析得知：实验结果说明：在一定温度范围内，随食盐浓度的增高，实验对这种酶的催化效率的抑制程度更强。
9．【答案】D
【解析】SARS病毒是RNA病毒，病毒的繁殖过程只能在宿主的活细胞中进行。SARS疫苗为减毒的SARS病毒，一般采用衣壳蛋白颗粒，其抗原决定簇能诱导机体产生特异性抗体。
10．【答案】C
【解析】微生物代谢的调节包括酶合成的调节和酶活性的调节,其在细胞中同时存在.组成酶与诱导酶不同,只受遗传物质控制,无所谓诱导物的影响;酶合成调节既能保证代谢的需要,又能避免细胞内物质和能量的浪费,增强适应性; 而酶活性的调节是一种快速、精细的调节方式.从黄色短杆菌合成赖氨酸的途径及代谢调节过程，我们知道只有苏氨酸、赖氨酸共同积累过量会抑制天冬氨酸激酶的活性，而赖氨酸单独过量不会出现抑制的代谢特点。
11．【答案】 B
【解析】微生物的初级代谢产物与次级代谢产物相比,其一般没有菌种的特异性.题中
的选项中,激素、抗生素属于次级代谢产物。
12．【答案】B
【解析】微生物生长的对数期菌体数目以等比数列的形式增加；先计算90min时间内每一个细菌繁殖了四代（24=16），每一代平均所用的时间为22.5min;后计算由细菌由16×10 5 个／mL到6.4×106个／mL时,每个细菌又繁殖了两代,其间所用的时间为45min.
13．【答案】A
【解析】测定微生物群体生长规律，即描述微生物群体从开始生长到死亡的动态变化过程，所以，①容积要恒定，液体培养基。②要便于测微生物的生长。
14．【答案】D
【解析】平菇的培养第一步是配制培养基，注意调好pH值，装瓶密封进行第二步灭菌，第三步接种，第四步培养。
15．【答案】C
【解析】每种微生物只能在一定的温度范围内生长，其中微生物生长最旺盛时的温度叫最适生长温度。在最适生长温度范围内，微生物的生长速率随温度的升高而加快，超过最适应生长温度以后，微生物的生长速率会急剧下降这是由于细胞内蛋白质和核酸等发生了不可逆转的破坏。多数微生物是好氧性微生物，这些微生物在一定的溶氧范围内，由于代谢速率的加快，繁殖能力增强，菌体数目增多；但其不可能无限制增加，主要是受酶数量的限制。大多数的微生物的最适PH为6．5－7．5，真菌的最适PH为5．0－6．0。超过最适PH的范围后，就会影响酶的活性，细胞膜的稳定性等，从而影响微生物对营养物质的吸收，菌体数目反而会下降，所以A、B、D是对的。由于代谢产物的积累，HP的变化等，发酵罐中的微生物繁殖速率下降，死亡个体数目逐渐增加，微生物中活均数量渐渐减少，不可能持续增加。
16．【答案】Ｃ
【解析】在微生物群体生长规律中，到了稳定期，随着营养物质的消耗，有害代谢产物下积累，ＰＨ的变化等，细菌分裂速度下降，．死亡的细胞数目逐渐增多，这一时期整个培养基中新增加的细胞数和死亡的细胞数达到动态平衡。在稳定期，活菌数目最多，种内斗争最激烈。
17．【答案】Ｂ
【解析】在稳定期，随着营养物质的消耗，有害代谢产物下积累，ＰＨ的变化等，细菌分裂速度下降，死亡的细胞数目逐渐增多，环境进一步恶化，此时有些细菌便出现了芽胞以度过这一不良环境；到了衰亡期，细菌的死亡率超过繁殖速率，细胞会出现多种形态，甚至畸形。
18．【答案】（1）葡萄糖 乳糖 乳糖 （2）组成酶 诱导酶 （3）稳定期 稳定期 （4）葡萄糖 稳定
【解析】据图，葡萄糖和乳糖共同作碳源培养大肠杆菌，开始时，大肠杆菌只能用葡萄糖，不能利用乳糖，只有当葡萄糖被消耗完毕后，大肠杆菌才开始利用乳糖。这表明，大肠杆菌分解葡萄糖的酶是组成酶，分解乳糖的酶是诱导酶。
19．【答案】（1）分裂生殖 单细胞 （2）个 （3）营养物质的减少，有害代谢产物的积累、PH的变化等。 （4）无氧呼吸 （5）250C是乳酸菌生长的最适温度（或250C时酶的催化效率最高）
【解析】本题考查学生能否确理解微生物在恒定培养基中的生长曲线的含义。乳酸菌是原核生物，其生殖方式为分裂生殖；这种生殖方式也是一般单细胞生物普遍具有的一种生殖方式。在恒定培养基中，微生物的生长可分为四个时期：调整期、对数期、稳定期和衰亡期。题干中，乳酸菌数量增长的数字表达式为N＝N02t，说明乳酸菌进入了对数期。细胞分裂个数呈２Ｎ增加，乳酸菌每30分钟繁殖一代，五小时共繁殖十代，即一个乳酸菌五小时共繁殖
２１０个，１000个乳酸菌共繁殖1000 X
２１０＝个。在恒定培养基中，由营养物质的减少，有害代谢产物的积累、PH的变化等，导致微生物种群活菌数量逐渐下降。由于乳酸菌的代谢类型为异养厌氧型，故其代谢产物为乳酸。恒定而适宜的温度是微生物培养的前提，因为恒定而适宜的温度有利于是微生物细胞中的酶的催化效率保持最高，代谢水平稳定，可快速积累大量的代谢产物。
20．【答案】（1）J 调整 对数（2）S 0（或零） B（或减小）（3）降低（或减小） 营养 有害代谢产物（或有害产物）
【解析】由图可知a呈指数增长，呈J型曲线。在20h之前种群数量没有表现增长，应该是调整期。在20h~40h种群数量增长较快应该是对数期。d曲线表现为S型增长，在100h~120小时时，种群出生率与死亡率相等，种群的增长率趋于0。如果继续培养种群数量应该减少。更换培养液的时间间隔延长，这样就可能缺乏营养物质，加上有害代谢产物的积累，种群增长率趋于降低。