【高三生物专题复习纲要】专题10 微生物与发酵工程(含生物固氮)
一、专题知识精要点拨
1．微生物主要指哪些生物类群
(1)微生物包括三大界和病毒
五界说：(略)
(2)生物的代谢类型多样
同化类型：
自养型：如硝化细菌、蓝藻。
异养型：如大肠杆菌、乳酸菌、放线菌、真菌、草履虫……
异化类型：
需氧型：如硝化细菌、草履虫……
厌氧型：如大肠杆菌、乳酸菌……
酵母菌属于哪种代谢类型?
共生固氮菌、自生固氮菌、固氮蓝藻，分别属于哪种代谢类型?
(3)微生物的生殖类型多样
无性生殖：
分裂生殖：如细菌。
出芽生殖：如酵母。
孢子生殖：如真菌、放线菌。
断裂生裂：如丝状蓝藻。
有性生殖：
配子生殖：如衣藻。
接合生殖：如草履虫。
噬菌体是怎样增殖的?(复制)
2．细菌、放线菌和病毒的结构与繁殖特征
(1)细菌
形态结构：球形、杆形、螺旋形。
细胞壁——与植物的细胞壁成分不同。
细胞膜——生物膜结构。
细胞质——有核糖体、质粒及贮藏颗粒等。
核区
一个大型环状DNA，控制主要性状
小型环状DNA，控制抗药性、固氮等性状。(有侵染性)
特殊结构：荚膜、鞭毛、芽孢。
繁殖：二分裂方式增殖。
(生长→核区DNA复制→形成隔膜)
*菌落：在固体培养基上从单个菌体开始，分裂增殖形成的细胞群。
(2)放线菌
形态结构：原核单细胞的分枝状菌丝体。
繁殖方式：产生孢子。
生产抗生素的主要来源
(3)病毒
结构：
复习“噬菌体”：
*[类病毒与朊病毒简介]
复习噬菌体的增殖：吸附→侵入→复制、合成→组装→释放。
3．微生物的营养物质
*营养物质——维持生物体生命所必需的外源物质。
碳源——提供C元素的营养物质。
*营养——生物摄取营养物质的过程。
微生物的营养物质分五大类：
水、无机盐、碳源、氮源、生长因子。
自养型——利用无机C源(化能自养，光能自养)。
异养型——必需有机C源(也是能源)。
氮源——提供N元素的营养物质。
*常用N源——NH4＋、NO3－、尿素等。
含C、H、O、N的有机物，是碳源也是氮源；
硝化细菌以NH3或NO2－为氮源，也是能源；
固氮微生物能以N2为氮源
生长因子——微生物生长所必需、自身缺乏合成能力的微量小分子有机物(某些氨基酸、维生素、含氮碱基等)。常用动植物组织提取液、酵母膏、蛋白胨等提供。
4．微生物培养基及其配制原则
(1)培养基——培养微生物的营养物质
分类依据
类型
主要用途
物理性质
固体
分离、计数
半固体
观察运动、鉴定菌种
液体
发酵生产
化学性质
合成(成分已知)
分类、鉴定菌种
天然
发酵生产
半合成
发酵生产
特殊需要
选择(利用特殊成分)
抑制杂菌、促进所需菌生长
鉴别(利用特殊指示剂)
鉴别某些微生物
*琼脂的作用和比例如何?
*加青霉素——抑制细菌、放线菌，培养真菌。
*高浓度NaCl——抑制多种菌，培养金黄色葡萄球菌。
*伊红－美蓝培养基——鉴定大肠杆菌(菌落深紫色金属光泽)
(2)配制培养基要考虑3个原则：
目的明确、营养物质协调、pH值适宜。
*营养问题：
高浓度蔗糖能抑制微生物生长。
C／N比影响代谢：细菌C／N=4时生长较快，真菌C／N=10时生长较快。
谷氨酸发酵生产，C／N=4时繁殖快、产物少；C／N=3时繁殖慢、产物多。
*pH值问题：
细菌适宜pH≈6.5～7.5。
放线菌pH≈7.5～8.5。
霉菌、酵母pH≈4.5～6.0。
5．微生物代谢的主要特征
(1)代谢速率高
主要原因是：相对表面积很大(表面积／体积)，物质交换速率很高。
(2)次级代谢产物复杂
初级代谢产物
次级代谢产物
生长繁殖所必需(原生质必要组成物质)
非生长繁殖所必需(常影响环境中其他生物)
各种菌共同的产物，化学结构较简单
每种菌独特的产物，化学结构较复杂
如：氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生素等
如：抗生素、色素、毒素、“激素”等
(3)两类基本调节方式
——酶合成的调节、酶活性的调节。
酶合成的调节(基因水平的调节)：
例：大肠杆菌利用碳源的调节(实验)。
碳源
菌体代谢
结论
葡萄糖(＋) 乳糖(－)
分解葡萄糖
分解葡萄糖的酶是“组成酶”，分解乳糖的酶是“诱导酶”(乳糖是诱导物)
葡萄糖(＋) 乳糖(＋)
只分解葡萄糖
葡萄糖(－) 乳糖(＋)
分解乳糖
组成酶：只受基因控制表达合成，总存在。
诱导酶：诱导物诱导基因表达合成。
意义：保证不合成多余的酶，避免浪费。
酶活性的调节(酶水平的调节)：
例：谷氨酸杆菌合成谷氨酸的调节：
意义：调节精细快捷，不积累多余产物。
6．人工控制微生物代谢的主要措施是什么
(两个方面：改变遗传特性，控制环境条件)
例：①大量生产青霉素的青霉菌。
②大量生产赖氨酸的黄色短杆菌(见教材)。
③大量生产谷氨酸的棒状杆菌(见教材图)。
(*为什么能治疗肢端肥大症?)
(2)控制环境条件
影响微生物代谢的环境因素有哪些?
避免杂菌
控制温度
连续培养
控制通气
搅拌培养液
消毒灭菌防止不利竞争
多数适宜温度范围25～37℃
保证营养、去除废物，调整pH
保证溶氧量要求(需氧厌氧？)
保证菌体与培养基营养物质充分接触，有利于物质交换
以上考虑如何促进发酵生产。
*食品保存——考虑如何抑制微生物生长。
方法
原理
巴氏消毒(60℃，30min)
高温消毒
罐藏法(高温高压、封罐)
高温灭菌、缺氧抑菌、防止染杂菌
冷藏法(0～10℃保存；－18℃速冻)
低温抑菌
干燥法(风干；速冻—低压脱水)
脱水抑菌
高糖、高盐浸渍
脱水高渗抑菌
加防腐剂(卫生标准下)
药物抑菌
7．微生物生长的一般规律是什么
(1)微生物生长的特点：
*复习：
①种群数量变化包括哪些方面?(增长、波动、稳定、下降)
②种群J型增长特点是什么?
λ>l，且稳定；条件理想，资源不因种群个体数量增加而减少。
λ=Nt＋1／Nt(t为周限时间，λ为周期增长率)
Nt=N0×λt，lgNt=lgN0+t(lgλ)
λ>1，种群增长；λ=l，种群稳定；
0<λ
【点此下载】