微生物与发酵工程.doc

专题四 微生物与发酵工程专题说明: 本专题主要是选修本第五章的内容。微生物在自然界里的分布十分广泛，它们与自然界的物质循环、与人类的健康及生产活动等有密切联系。教学内容主要是有关细菌、病毒等的结构和繁殖，微生物的营养、代谢和生长规律，现代生物技术的重要组成部分发酵工程的内容及应用等方面。本章中的许多内容与高中生物必修课的内容联系密切。例如，微生物需要的营养物质及功能，就与高中生物必修课中的“糖类、蛋白质、无机盐和水等的功能”，“新陈代谢的类型”等内容有着密切的联系，是在这些内容的基础上讲述的。又如，细菌的结构是高中生物必修课中“原核生物细胞的结构特点”的内容的进一步延伸。因此，在复习过程中，应注意与高中生物必修课中相关内容的联系，以利于学生将新知识纳入到原有的知识结构中，形成合理的知识迁移。复习目标: 1.细菌、放线菌、病毒的结构和繁殖（识记）。2.微生物所需的碳源、氮源、生长因子等营养物质的主要来源和功能（应用）。3.培养基的种类和培养基配制的原则（应用）。4.微生物细胞内产生的代谢产物的种类和主要功能（理解）。5.微生物代谢调节的方式，以及如何人工控制微生物的代谢（应用）。6.发酵的概念和种类（理解）。7.微生物群体生长的规律及其在生产实践中的应用（理解）。8.测定微生物群体生长的方法（识记）。9.温度、pH和氧等因素对微生物生长的影响（理解）。10.发酵工程的概念、内容和应用（了解）。复习重点: 1.细菌的结构和繁殖。2.微生物所需要的碳源、氮源和生长因子的来源和功能。3.培养基配制的原则。4.微生物代谢的调节及微生物代谢的人工控制。5. 微生物群体生长的规律及其在生产实践中的应用。6. 温度、pH和氧等因素对微生物生长的影响。7. 发酵工程的概念和内容。主要复习方法: 讲授法、讨论法和提问反馈法主要学习方法: 观察法、回忆法、讨论法和比较法主要教学手段: 多媒体教学知识要点网络:微生物的类群（细菌、放线菌、病毒的结构和繁殖）碳源（概念、种类，自养/异养的区别）微生物需要的营养 氮源（概念、种类、功能）物质及功能： 生长因子（概念、种类、功能、补充原因） 水和无机盐微生物的营养 培养基的配制原则 液体、半固体、固体培养基 选择培养基、鉴别培养基 微生物的代谢产物（初级代谢产物和次级代谢产物） 微生物的代谢调节（酶合成的调节和酶活性的调节） 微生物的代谢 微生物代谢的人工控制（改变遗传特性、控制发酵条件及实例）固体发酵和液体发酵 发酵的概念和种类 抗生素发酵、维生素发酵、氨基酸发酵等厌氧发酵和需氧发酵调整期 微生物群体生长的规律 对数期（选用对数期菌种的原因？）及其在实践中的应用 稳定期（延长稳定期的目的和方法？）微生物的生长 衰亡期 微生物群体生长的测定（测微生物的细胞数目、测重量） 影响微生物生长的环境因素（温度、pH和氧） 实例：谷氨酸发酵 发酵工程的概念 菌种选育（人工诱变、细胞工程、基因工程） 培养基的配制发酵工程简介 发酵工程的内容 灭菌（方法： ） 扩大培养和接种 发酵过程 产品的分离和纯化 发酵工程的应用（医药工业和食品工业）典型例题讲解:1、下列关于病毒的叙述正确的是（ ） A、病毒的衣壳决定其抗原的特异性 B、含RNA的病毒较含DNA的病毒更易发生变异 C、病毒的繁殖只能在宿主的活细胞中进行 D、灭活的病毒不具有抗原性2、下列有关微生物营养物质的叙述中，正确的是（ ） A、是碳源的物质不可能同时是氮源 B、凡是碳源都能提供能量 C、有些含氮的无机盐可以是生长因子 D、有些无机氮源也能提供能量3、某一种细菌菌株需要从环境中摄取现成的亮氨酸（20种氨基酸中的一种）才能够生长，此菌株对链霉素敏感。实验者用诱变剂处理此菌株，想筛选出表中列出的细菌菌株类型。根据实验目的，选用的培养基类型是 （ ）注：L亮氨酸 S链霉素 “+”示加入 “”示不加入例如：L：不加入亮氨酸；S+：加入链霉素选项筛选出不需要亮氨酸的菌株应使用的培养基筛选出抗链霉素的菌株应使用的培养基筛选出不需要亮氨酸、抗链霉素的菌株应使用的培养基AL+，S+L，SL+，SBL，SL+，S+L，S+CL，S+L+，S+L，SDL+，SL，SL+，S+4、下列属于选择培养基的是（ ） A、培养金黄色葡萄菌所用的加高浓度食盐的培养基 B、分离自生固氮菌所用的无氮培养基C、加入伊红美蓝用于检测大肠杆菌的培养基D、制备单克隆抗体时所用的能抑制骨髓瘤细胞和B细胞增殖而不抑制杂交瘤细胞增殖的培养基5、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、氨基酸 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6、关于微生物代谢调节说法正确的是 （ ） A、乳糖诱导大肠杆菌合成分解乳糖的酶属于酶活性的调节 B、酶活性调节是一种快速、精细的调节方式 C、酶合成调节与酶活性调节不是同时存在的D、微生物的代谢产物与酶结合不会改变酶的结构7、科学家通过对黄色短杆菌进行诱变处理，选育了不能合成高丝氨酸脱氢酶的菌种，从而达到了让黄色短杆菌大量积累赖氨酸的目的，这种人工控制的方法实质上利用了以下哪种调节方式？ （ ） A、酶合成的调节 B、酶活性的调节 C、二者都有 D、二者都无8、下列对连续培养优点的叙述，正确的是（ ） A、能及时补充所需的营养，提高产量 B、有利于微生物尽快将代谢产物释放到培养基中 C、能消除不利于微生物生长的某些环境因子 D、提高了设备的利用率9、下图为细菌生长曲线，请据图回答下列问题。图中AB段为_期，BC段为_期，CD段为_期，DE段为_期。大量合成细胞分裂所需的酶和ATP的时期在_期，若扩大再生产选取菌种最好在_期，该期细菌的增长呈_型增长。从BC段进入CD段的原因有_、_、_等。发酵工业为了获得较多的代谢产品，需延长_期，此时除了要适当补充营养物质外，还应严格控制的条件有_、_、_、_等。若在培养中灭菌不严格混入了青霉菌，那么初期出现的生态学现象是_，一段时间后发现细菌_，原因是_。从生存斗争角度考虑，种内斗争最激烈的是_期。答案：调整，对数，稳定，衰亡调整，对数，J营养物质的消耗，有害代谢产物的积累、PH的改变，稳定，温度、PH、溶氧量、转速竞争，死亡，青霉菌产生青霉素抑制细菌生长稳定10、右图是人们利用黄色短杆菌合成赖氨酸的途径。请回答下列问题：黄色短杆菌中含有遗传物质的结构分别是_和_。用黄色短杆菌生产赖氨酸，培养基按物理性质分属于_。含C、H、O、N的某相对大分子化合物可以为黄色短杆菌提供哪些营养要素物质？ _。由图可知，要增加赖氨酸产量，就必须_。为了培育新品种，科学家通常采用的方法是_。赖氨酸是黄色短杆菌的_产物，在生产实际中，人们通过黄色短杆菌的培养，大量生产赖氨酸的过程叫_。在黄色短杆菌培养过程中要进行灭菌。灭菌是指杀死一定环境中所有微生物的_。在黄色短杆菌培养过程中，如果培养基的pH发生变化，将影响黄色短杆菌细胞中的_等，从而影响黄色短杆菌对营养物质的吸收。答案：核区，质粒 液体培养基碳源、氮源、能源、生长因素消除高丝氨酸脱氢酶诱变育种初级代谢，发酵细胞、芽孢、孢子 酶的活性、细胞膜的稳定性巩固练习:一、选择题1、细菌培养过程中分别采用了高压蒸气、酒精、火焰灼烧等几种不同的处理方法，这些方法可依次用于杀灭哪些部位的杂菌（ ）A、接种环、手、培养基 B、高压锅、手、接种环 C、培养基、手、接种环 D、接种环、手、培养基2、下列关于发酵工程的说法，错误的是（ ） A、发酵工程的产品是指微生物的代谢产物和菌体本身 B、可通过人工诱变选育新品种 C、培养基、发酵设备和菌种必须经过严格的灭菌 D、环境条件的变化，不仅会影响菌种的生长繁殖，而且会影响菌体代谢产物的形成3、下列措施中能把微生物生长的调整期缩短的是（ ） A、接种多种细菌 B、增加培养基的量 C、加大接种的量 D、选用孢子接种4、在培养酵母菌时，培养基中加入什么样的特殊物质，以保证抑制其他杂菌的繁殖（ ）A、生长因子 B、食盐 C、高浓度蔗糖溶液 D、青霉素5、分离提纯是制取发酵产品不可缺少的阶段，产品不同，分离提纯的方法不同，对产品的代谢产物常采用的提取方法是 （ ）蒸馏 萃取 过滤 离子交换 沉淀A、B、C、D、6、下列有关发酵罐中谷氨酸发酵的叙述中，正确的是 （ ） A、发酵中不断通入纯氧气 B、搅拌的目的只是使空气形成细小气泡，增加培养基中的溶氧量 C、冷却水可使酶的活性下降 D、若培养条件不当就不能得到所需产品7、发酵工程中培育优良品种的方法有多种，其中能定向培育新品种的方法是 （ ） 人工诱变 基因移植 细胞杂交A、B、C、D、8、人们常用大肠杆菌作为判断自来水是否被粪便污染的指示菌，我国规定1000mL自来水中的大肠杆菌数不得超过 （ ） A、1个 B、3个 C、5个 D、10个9、下面的资料表明在各种培养基中细菌的生长（S、C、M为 简单培养基，U、V、X、Y、Z代表加入培养基的不同物质），问细菌不能合成哪一种物质？（“+”表示生长良好，“”表示生长不好） （ ）培养基生长状态S、C、MS、C、M+V+ZS、C、M+U+YS、C、M+Z+XS、C、M+V+YS、C、M+U+XS、C、M+Y+Z A、U B、V C、Y D、Z10、在培养基的配制过程中，具有如下步骤，其正确顺序为（ ） 溶化 调pH 加棉塞 包扎 培养基的分装 称量A、B、C、D、11、细菌数目增长最快时期和活菌数目的高峰期分别为（ ） A、对数期、稳定期 B、稳定期、稳定期 C、对数期、对数期 D、稳定期、对数期12、单细胞蛋白是（ ） A、从微生物细胞中提取出来的蛋白质 B、微生物的初级代谢产物 C、微生物的次级代谢产物 D、通过发酵获得的微生物菌体13、酵母菌培养基中，常含有一定浓度的葡萄糖，但当葡萄糖浓度过高时，反而抑制微生物的生长，原因是（ ） A、细胞会发生质壁分离 B、碳源太丰富 C、改变了酵母菌的pH值 D、葡萄糖不是酵母菌的原料14、在斜面培养基上接种时，其正确的操作顺序是（ ）用左手大拇指、食指和无名指夹住菌种试管和待接种的斜试管，管口并齐，使斜面向上成水平状态。右手拧松棉塞，但不取下。在火焰边用右手无名指和小指夹住两个棉塞，将它们取下，同时左腕转动，烧灼管口一周。将接种环伸入管内，让环先接触培养基上未长菌的部位，使环冷却，然后轻轻挑取少量菌体，立即将接种环抽出。右手拿接种环，在火焰上烧灼灭菌。在火焰旁迅速将沾有菌体的接种环伸到斜面培养基的底部，由里向外轻轻画蛇形细线。抽出接种环，再用火焰烧灼管口，并在火焰上方将棉塞塞上。A、B、C、D、15、自然界存在着许多微生物，它们是自然界不可缺少的生物，下列有关自然界的各种微生物的叙述中，正确的是（ ） A、所有微生物在细胞结构上都无成形的细胞核 B、只有附着在豆科植植根部的微生物才能进行生物固氮 C、所有微生物在生态系统中均属于分解者 D、维生素是某些微生物生长和发育所必需的生长因子16、下列有关微生物培养的实验叙述不正确的是（多选） A、高压蒸汽灭菌时，锅内气压为98kPa B、培养基分装时，培养基高度约为试管高度的1/3 C、实验结束后带菌培养基应加热后倒掉 D、在培养基接种菌种时，应将菌种接入培养基内部有利于其生长二、非选择题1、人造蛋白食品是现代微生物工程的杰作之一，食用真菌蛋白是人造蛋白的一种。真菌蛋白的制造过程如图所示。请根据图回答下列问题：往发酵罐内注入少量氨水的目的是_。制造真菌蛋白时，要向发酵罐内注入空气，由此可以推知发酵罐中真菌的异化作用类型是_。往发酵罐内添加的一切物品都要经过消毒，从生态学的角度分析，其原因是_。添加的糖被真菌利用，转化形成真菌蛋白，必须经过的生理过程是_。从自然界分离出的真菌菌种，用于制造真菌蛋白时，真菌蛋白的产量较低。要获得较多的真菌蛋白，培育优质的真菌菌种可采用_等方法。答案：满足真菌所需的氨源需氧型防止杂菌与真菌间的竞争氨基转换作用诱变育种2、乙型肝炎主要通过血液传播。乙肝病毒的结构像汤勺，较厚的蛋白质外壳，中心是双链DNA。乙肝病毒感染肝细胞以后，在肝细胞内可复制出许多病毒颗粒，从而损害肝细胞的机能，严重影响人体健康。结合课本所学的知识及日常保健知识，回答有关问题：乙型肝炎的主要传播途径是（ ） A、输血、性接触、刮胡须 B、握手 C、呼吸 D、共同用餐侵入人体肝细胞的是乙肝病毒的_。由乙肝病毒外壳蛋白颗粒制成的乙肝疫苗注射入人体后，不会使人致病，但能诱发人体产生抗体，原因是_。直接参与_细胞的合成、加工、运输抗体的细胞器有_种，抗体与乙肝病毒特异性结合后，可以使乙肝病毒失去_能力。由于基因工程技术的出现，人们很快利用这一技术来生产乙肝疫苗。基因工程生产乙肝疫苗的研究成果要通过_工程来实现产业化。答案：ADNA乙肝疫苗含有病毒外壳白质，具有抗原性，无DNA故而具有致病性效应B，4，侵染和破坏肝细胞的能力 发酵3、艾滋病（AIDS）是目前威胁人类生命的重要疾病之一。能导致艾滋病的HIV病毒是RNA病毒。它感染人的T淋巴细胞，导致人的免疫力下降，使患者死于广泛感染。请回答：该病毒进入细胞后，能以_为模板，在_酶的作用下合成_，并整合到人的基因组中。整合后它按照_原则进行复制，又能以_为模板合成_，并进而通过_过程合成病毒蛋白。如果将病毒置于细胞外，该病毒不能繁殖，原因是_。答案：RNA，逆转录 ，DNA碱基外配对，DNA一条链，RNA，翻译病毒本身缺乏繁殖所需的原料、能量、酶4、右图为谷氨酸棒状杆菌利用葡萄糖形成谷氨酸的途径意图，据图回答下列问题：当终产物谷氨酸合成过量时，往往会导致合成途径中断，原因是谷氨酸抑制了_的活性，这属于_的调节。假设B酶只有细胞内出现某种中间产物后才能合成，则B酶是一种_。由和可以说明，微生物代谢的调节包括_的调节和_