2012年高考生物专题复习提分课件第2223讲 微生物的主要类群微生物的营养 微生物的代谢与生长（大纲版）

第八章 微生物的代谢 第八章微生物的代谢 第八章 知识框架 知识框架 复习策略 本章内容包括了微生物的类群和营养、代谢、生长以及发 酵工程等内容，其中微生物的代谢、生长以及发酵工程是高考 中重点考查的内容，历年的考查分数都在10分左右，如2009年 全国卷第2题考查微生物代谢调节的知识，第3题考查发酵工 程的知识；2010年全国卷第34题考查微生物的营养、代谢和 生长的知识，题目难度不大，属中等难度试题。复习时请注意 ： 1复习微生物的营养时，要结合微生物的代谢类型，理解 自养型和异养型微生物所需营养物质的差异，并结合植物组织 培养基、动物细胞培养液、无土栽培液的成分进行归纳。 第八章 复习策略 2复习微生物的代谢时，要理解微生物代谢旺盛的原因 ，通过列表对比初级代谢产物和次级代谢产物，理解它们在微 生物生长中的作用。 3复习微生物的生长时，要结合种群的生长曲线复习， 对比微生物群体生长曲线和“S”型增长曲线的异同。 第八章 复习策略 第第2222讲讲 微生物的主要类群微生物的主要类群微微 生物的营养生物的营养 第22讲 考点整合 考点整合 考点一 DNA分子的结构 主要类类群 结结 构 繁殖或增值值 细细菌 (1)原核细细胞，细细胞质质有质质粒 ，核区为为裸露大型环环状DNA， 有细细胞膜、细细胞壁，此外还还有 特殊结结构鞭毛、荚荚膜和芽孢孢(芽 孢为孢为 度过过不良环环境的“休眠体 ”) (2)菌落：由同种单单个或少 数细细菌繁殖而成的肉眼可见见的 子细细胞群体(细细胞克隆)，菌落 具有大小、形状、颜颜色、硬度 、光泽泽度、透明度等特征，为为 分类类的重要依据之一 . 裂殖： 二分裂 第22讲 考点整合 第22讲 考点整合 主要类类群 结结 构 繁殖或增值值 病毒 核衣壳(核酸、衣壳)，有 的如冠状病毒具有囊膜和刺突 吸附注入 合成和复 制组组装 释释放 第22讲 考点整合 1.细菌的芽孢是休眠体，而不是繁殖体，芽孢只是用以 度过不良环境。 2.核衣壳是由核酸和衣壳组成，一些病毒仅由核衣壳构 成，有些病毒在核衣壳外还有囊膜结构。 易错易混点 第22讲 考点整合 考点二 原核细胞和真核细胞的基因结构 功 能 举举 例 碳源 为为微生物提供碳素营营养 、能源物质质，形成代谢谢 产产物，构成细细胞成分 无机碳源CO2、NaHCO3等 有机碳源 糖类类、脂肪酸、花生粉饼饼 、石油等 氮源 为为微生物提供氮素营营养 、合成蛋白质质、核酸、含 氮代谢产谢产 物 游离态态氮N2 化合态态氮 氨、铵盐铵盐 、硝酸盐盐；有机 化合物如尿素、牛肉膏、蛋 白胨胨 生长长 因子 酶和核酸组组成成分，微 生物生长长不可缺少的微量 有机物 维维生素、氨基酸和碱基等 1.培养基五大营养素(仅列出除无机盐和水之外的三大类) 第22讲 考点整合 2.培养基的配制原则及其种类 (1)配制原则：按微生物 _和 _选择原 料；注意各种营养物质的_；_要适宜。 (2)培养基的种类 种类 pH 培养目的 浓度和比例 第22讲 考点整合 第22讲 考点整合 易错易混点 (1)不是所有微生物都需要生长因子，只有营养缺陷型 微生物才需要在培养基中添加生长因子。 (2)对于营养缺陷型的微生物来说，生长因子是其不能 合成的初级代谢产物。 (3)细胞工程和基因工程中也需要用到选择培养基。 第22讲 考点整合 要点探究 探究点一 DNA的分子结构 微生物种类类细细胞类类型代谢类谢类 型生殖方式 生态态系统统 中的成分 蓝蓝藻原核细细胞自养需氧型二分裂生产产者 硝化细细菌原核细细胞自养需氧型二分裂生产产者 乳酸菌原核细细胞异养厌厌氧型二分裂分解者 根瘤菌原核细细胞异养需氧型二分裂消费费者 圆圆褐固氮菌原核细细胞异养需氧型二分裂分解者 谷氨酸 棒状杆菌 原核细细胞异养需氧型二分裂分解者 黄色短杆菌原核细细胞异养需氧型二分裂分解者 第22讲 要点探究 微生物种类类细细胞类类型代谢类谢类 型生殖方式 生态态系统统 中的成分 肺炎双球菌原核细细胞异养需氧型二分裂消费费者 大肠肠杆菌原核细细胞 异养兼性 厌厌氧型 二分裂分解者 酵母菌真核细细胞 异养兼性 厌厌氧型 出芽生殖分解者 青霉菌真核细细胞异养需氧型孢孢子生殖分解者 第22讲要点探究 (1)细菌在生态系统中的成分并不都是分解者，自养型细 菌是生产者，寄生和共生细菌(以活体中的有机物为营养物质) 是消费者，而腐生菌(以尸体、残骸中的有机物为营养物质)是 分解者。 (2)好氧细菌虽然没有线粒体，但也能进行有氧呼吸，其 进行有氧呼吸的场所在细胞膜上。 (3)质粒上的基因，控制抗药性、固氮及抗生素、毒素的 产生。 易错易混点 第22讲要点探究 例1 2010四川卷与酵母菌相比，硝化细菌具有的特点 是( ) A无线粒体，只能通过无氧呼吸获得能量 B无固氮酶，只能以含氮有机物作为氮源 C无细胞核，只能通过出芽生殖方式繁殖后代 D无染色体，只能在DNA水平产生可遗传变异 第22讲要点探究 D 解析 本题考查真核生物与原核生物的区别及微生物 相关知识，考查学生的理解能力。酵母菌为真核生物，硝化细 菌为原核生物，硝化细菌无线粒体，但是需氧型生物，进行有 氧呼吸，A错。硝化细菌无固氮酶，但能利用无机氮NH3作氮 源，B错。硝化细菌无细胞核，能进行分裂生殖，不能进行出 芽生殖，C错。硝化细菌为原核生物，无染色体，所以只能在 DNA水平产生可遗传变异，D正确。 第22讲要点探究 点评 本题是要选出硝化细菌有而酵母菌没有的特点 ，考生容易错选B选项，B选项是二者都有的特点，注意硝 化细菌、酵母菌、乳酸菌、根瘤菌的区别。 第22讲要点探究 1 每年3月24日是世界结核病(病原体是结核杆菌 )防治日。下列关于结核病菌描述正确的是( ) A该菌生命活动所需能量主要由线粒体提供 B高倍显微镜下可观察到该菌的遗传物质主要分布在 细胞核内 C该菌侵染机体后能快速大量繁殖，表明其可抵抗溶酶 体的消化降解 D该菌的蛋白质在核糖体合成、内质网加工后由高尔基 体分别运输到相应部位 第22讲要点探究 C 解析 结核杆菌是原核生物，没有核膜包围的细 胞核及除核糖体外的各种复杂的细胞器，因此ABD错误 。 第22讲要点探究 2 下列对甲型H1N1流感病毒的说法，不正确的 是( ) A初次感染的病毒可刺激记忆细胞分化出效应细胞 B效应T细胞能使被病毒侵入的宿主细胞裂解死亡 C甲型H1N1流感病毒只有在宿主细胞内才能繁殖 D可用动物细胞培养技术制备甲型H1N1流感病毒疫苗 第22讲要点探究 A 解析 记忆细胞只有再次接触相同的抗原刺激才 会迅速增殖、分化形成效应细胞；病毒不能独立完成新 陈代谢，只有在宿主细胞内才能繁殖。 第22讲要点探究 1微生物培养基中各成分的比较 探究点二 微生物所需的营养物质 营营养类类型微生物类类型来源功能 碳源 自养型无机碳源 构成微生物的细细胞 物质质、代谢产谢产 物 异养微生物的主要 能源物质质 异养型有机碳源 氮源 固氮类类型N2 合成蛋白质质、核酸及 含氮代谢产谢产 物 非固氮类类型无机氮、有机氮 第22讲要点探究 营营养类类型微生物类类型来源功能 生长长因子 生长长因子自 养型 自行合成 酶和核酸的组组成成分 生长长因子异 养型 加入维维生素、 氨基酸、碱基 水 培养基中水 代谢产谢产 生 良好溶剂剂 反应应介质质等 无机盐盐 培养基 中加入各无机盐盐 无机盐盐 培养基中加入各 无机盐盐 调节调节 渗透压压、pH等 第22讲要点探究 2.常用选择培养基 在基本培养基中选择选择 的微生物 添加青霉素酵母菌、霉菌等真菌 在基本培养基中选择选择 的微生物 添加高浓浓度食盐盐金黄色葡萄球菌 不添加氮源自生固氮微生物 只加纤维纤维 素作碳源能分泌纤维纤维 素酶的微生物 第22讲要点探究 例2 2010石家庄质检下表是微生物培养基的成分。下列 有关说法错误的是( ) A此培养基可用来培养自养型微生物 B此表中的营养成分共有三类，即水、无机盐、氮源 C若除去，此培养基可用于培养圆褐固氮菌 D培养基中若加入氨基酸，则它可充当碳源、氮源和生 长因子 第22讲要点探究 C 解析 圆褐固氮菌的同化作用类型属于异养型 ，其培养基中需加有机碳源。 点评 分析微生物培养基的成分时，首先要看培养 的是哪种微生物，如果培养的是异养型微生物，则在培 养基中需要加入有机碳源，如果培养的是自养型微生物 ，则要在培养基中加入无机碳源。 第22讲要点探究 1 通过选择培养基可以从混杂的群体中分离出 所需的微生物或细胞。下列方法不正确的是( ) A培养基去掉氮源分离自生固氮菌 B培养基中加入高浓度食盐筛选金黄色葡萄球菌 C培养基中加入抑制瘤细胞、不抑制淋巴细胞DNA复 制的物质筛选出杂交瘤细胞 D培养基中加入伊红美蓝筛选大肠杆菌 第22讲要点探究 D 解析 本题考查微生物培养的有关知识，属于容 易题。自生固氮菌是指在土壤中能够独立进行固氮的微 生物，其培养基中不需要氮源，A正确。培养基中加入高 浓度食盐可以抑制多种细菌的生长，但不影响金黄色葡 萄球菌的生长，因而能将该菌落筛选出来，B正确。杂交 瘤细胞能无限增殖，培养基中加入抑制瘤细胞、不抑制 淋巴细胞DNA复制的物质，可筛选出杂交瘤细胞，C正确 。培养基中加入伊红美蓝能鉴别是否存在大肠杆菌， 但不能筛选出大肠杆菌，D不正确。 第22讲要点探究 2 2010赤峰模拟莠去津(C8H14ClN5)是一种含氮 的有机物，在农业生产中常被用做除草剂。由于其在土壤中不 易降解，长期使用将严重破坏农林生态环境。为了降解土壤中 的莠去津，研究人员从土壤中筛选获得了只能降解利用莠去津 的细菌株，筛选的主要步骤如图223所示，为被其污染的 土壤样品。请回答下列问题： 第22讲要点探究 (1)长期使用莠去津的土壤中可能含有只能降解利用莠去 津的细菌菌株，这是由于莠去津对细菌具有_作用。在 微生物分离鉴定实验中，通常需要在培养基中加入 _(物质)用以凝固营养成分。 (2)中的选择培养基中应以_作为唯一氮源，来 筛选目的细菌。莠去津在筛选出目的细菌中的作用是 _。 (3)作为对照，微生物在中不生长，在中生长。设 置此对照的目的是 _ _。 选择 凝固剂(或琼脂) 莠去津 为细菌提供所需的氮源、碳源和能量 进一步检测和验证筛选出的是能降解莠去津的细菌菌株 第22讲要点探究 (4)、操作的目的是 _。 (5)莠去津能阻断光反应中的电子传递过程。影响NADPH 的形成。研究人员欲将能降解莠去津的基因转移到农作物细胞 内。获得该基因的途径除了从细菌中直接分离外，还可以 _，与运载体结合时，必须使用限制性内切酶和 _。目的基因之所以能在农作物细胞内表达，其原 因是_。 进一步分离提纯所需菌种(获得纯度较高的菌种) 人工合成 DNA连接酶 它们共用一套密码子 第22讲要点探究 解析 从题中不难看出莠去津能为降解利用莠去津 的细菌提供氮源、碳源和能量，对不能降解利用莠去津 的细菌起选择作用。为了进一步检测和验证筛选出的是 只能降解莠去津的细菌菌株设置不加莠去津而加其他氮 源的对照组。基因工程中获得目的基因的方法有直接分 离和人工合成，需要的工具酶有限制性内切酶和DNA连 接酶，目的基因在细菌与植物中均能产生分解莠去津的 酶是因为所有生物共用一套密码子。 第22讲要点探究 第第2323讲 讲 微生物的代谢与生长微生物的代谢与生长 第23讲考点整合 考点整合 考点一 基因的概念 1微生物代谢的特点：由于微生物的表面积/体积的比值 _，使它们能够迅速地与外界环境进行 _，因此微生物的代谢 _。 很大 物质交换异常旺盛 2微生物的代谢产物 非必需 一直产生 无 氨基酸,核苷酸,多糖 ,脂质,维生素等 第23讲考点整合 3.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。 酶合成的调节 组成 诱导 酶活性的调节 第23讲考点整合 4微生物代谢的人工控制 改变微生物的遗传特性 控制发酵条件 第23讲考点整合 易错易混点 (1)生长因子是微生物不能产生的初级代谢产物，因 此需要在培养基中添加。 (2)次级代谢产物对微生物自身无明显作用，但能提 高其在环境中的竞争能力。 (3)酶合成的调节是指诱导酶是否合成，组成酶是微 生物细胞内一直存在的酶，如微生物细胞内与呼吸作用相 关的酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶等。 第23讲考点整合 考点二 微生物的生长 1细菌群体生长曲线获得的条件 (1)在液体培养基中接种_； (2)液体培养基的_恒定； (3)定期取样测定。 2微生物群体生长的测定方法： (1)测定细胞_，(2)测定细胞_(湿重或干重)。 3生长规律：微生物群体生长分四个时期，_ _。 4影响微生物生长的环境因素： _。 少量同种细菌 容积 数目 重量 调整期、对数期、稳定期、衰亡期 温度、pH、氧气 第23讲考点整合 第23讲要点探究 要点探究 探究点一 微生物的代谢 1两种酶活性的调 节模型 (1)谷氨酸棒状杆菌合 成谷氨酸的途径调控图解 (2)黄色短杆菌合成赖氨酸的途径调控图解： 第23讲要点探究 易错易混点 当两种产物(苏氨酸、赖氨酸)共同调节酶活性时，两种 产物须同时积累过度才能使酶的活性下降。组成酶、诱导酶 均遵循酶活性调节。 第23讲要点探究 2酶合成 的调节和酶活性 调节的区别与联 系 第23讲要点探究 (1)酶活性的调节是一种反馈调节，其过程可概括为： 易错易混点 (2)参与酶活性调节的物质既可以是酶的直接催化产物， 也可以是酶的间接作用产物；参与调节的产物可以是一种， 也可以是多种产物共同调节。 第23讲要点探究 例1 【2010北京卷】下列对生物细胞代谢活动的描述，不正 确的是( ) A大肠杆菌在拟核区转录信使RNA B乳酸杆菌在细胞质基质中产乳酸 C衣藻进行光合作用的场所是叶绿体 D酵母菌的高尔基体负责合成蛋白质 第23讲要点探究 D 解析 本题考查细胞代谢活动的有关知识，属于容易 题。大肠杆菌的拟核区有DNA，能转录形成信使RNA，A正确 。乳酸杆菌是厌氧菌，其进行无氧呼吸的场所是细胞质基质， 产物是乳酸，B正确。衣藻是单细胞的绿藻，属于真核生物， 在叶绿体中进行光合作用，C正确。酵母菌的蛋白质是在核糖 体上合成的，D错误。 第23讲要点探究 点评 明确题中涉及的四种微生物是原核生物还是真核生 物是解答本题的关键；藻类植物除蓝藻外，其余都是真核生物 ，细菌类往往带有“杆、球、弧”字眼，如霍乱弧菌、大肠杆菌 、肺炎双球菌等，但也有例外，如圆褐固氮菌、根瘤菌等。真 菌类往往不带有，如酵母菌、赤霉菌、青霉菌等。 第23讲要点探究 2010安徽卷大肠杆菌可以直接利用葡萄糖，也 可以通过合成半乳糖苷酶将乳糖分解为葡萄糖和半乳糖加 以利用。将大肠杆菌培养在含葡萄糖和乳糖的培养基中，测 定其细胞总数及细胞内半乳糖苷酶的活性变化(图233) 。据图分析，下列叙述合理的是( ) A050 min，细胞内无半乳糖苷酶基因 B50100 min，细胞内无分解葡萄糖的酶 C培养基中葡萄糖和乳糖同时存在时，半乳糖苷酶 基因开始表达 D培养基中葡萄糖缺乏时，半乳糖苷酶基因开始表 达 第23讲要点探究 第23讲要点探究 D 解析 本题考查读图识图和酶合成的调节的有关知识 。半乳糖苷酶基因在任何时候都存在于细胞中，A错误。分 解葡萄糖的酶是组成酶，一直存在于细胞中，B错误。从图可 以看出培养基中葡萄糖和乳糖同时存在时，半乳糖苷酶无 活性，此时只能利用葡萄糖，而不能利用乳糖，只有当葡萄糖 被消耗完毕时才开始利用乳糖，此时半乳糖苷酶基因才开 始表达，C错误，D正确。 第23讲要点探究 探究点二 运用基因的分离定律解答遗传问题的方法与技巧 第23讲要点探究 形成 原因 对环对环 境的短 暂调暂调 整或适应应 生存条 件适宜， 营营养充足 生存条件相对恶对恶 化(营营养 物质质消耗、有害代谢产谢产 物 积积累、pH变变化等) 生存条件极 度恶恶化 菌体 特征 体积积增长较长较 快 个体形 态态和生理 特性稳稳定 开始出现现芽孢孢 出现现多种形 态态甚至畸形， 有些细细胞开始 解体 代谢谢 特点 代谢谢活跃跃， 大量合成细细胞 分裂所需酶类类 、ATP以及其 他细细胞成分 代谢谢旺盛 大量积积累代谢产谢产 物，特 别别是次级级代谢产谢产 物 释释放代谢谢 产产物 生产产 应应用 与控 制 通过过菌种、 接种量、培养 基等，缩缩短调调 整期 作为为生 产产用菌种 和科研材 料 以一定速度添加新培养 基放出老培养基和控制其 他生产产条件，延长稳长稳 定期 第23讲要点探究 易错易混点 (1)调整期是微生物进入到新环境的适应时期，此时细胞 在新环境中新物质的诱导下合成诱导酶。 (2)次级代谢产物到稳定期才产生，这是因为到稳定期时 ，环境资源有限，微生物通过产生次级代谢产物来增强其竞 争力。 第23讲要点探究 例2 【2010厦门模拟】为探究培养液中酵母菌种群数量 的动态变化，某研究性学习小组完成了A、B两组实验。定期 对不同培养液中的酵母菌进行计数，分别绘制出的酵母菌细胞 数目变化曲线依次为a、b(见图234)。关于此图的分析，不正 确的是( ) A探究的课题可能是影响种群数量动态变化的外界因素 B两组的培养温度可能不同，A组的培养温度一定比B 组适宜 C两组的环境容纳量可能不同，B组的环境容纳量比A 组大 D两组均经历过“S”型增长，在K/2时种群增长率最大 第23讲要点探究 第23讲要点探究 B 解析 本图可探究的问题很多，如影响种群数量动态 变化的外界因素；影响种群数量动态变化的外界因素有很多， 并非只有温度，当温度是主要影响因素时，A组的培养温度一 定比B组适宜就不一定对；在现有的条件下，可以看出两组的 环境容纳量有不同，B组要大于A组，C对；两曲线都符合“S” 型曲线的增长。 点评 恒定容积的培养液中微生物的种群数量变化都要经 历调整期、对数期、稳定期和衰亡期四个时期，a组和b组的环 境容纳量不同，到达环境容纳量的时间也不同，原因可以是多 方面的，可以是温度、pH、氧气浓度等。 第23讲要点探究 在一固定容器内，用液体培养基培养肺炎双球菌 并测定其种群数量变化(a点时添加青霉素)，结果见图235。 下面对该种群数量变化的理解正确的是( ) 第23讲要点探究 Acd段菌体数量不再增加，这与使用青霉素有关 Bab段种群中抗青霉素基因的基因频率逐渐增大 Cd点开始出现的变化说明d时一定是再次加入了青 霉素 D曲线从b点到d点主要体现了青霉素对肺炎双球菌 的选择过程 第23讲要点探究 B 解析 cd段菌体数量不再增加，是由于种内斗争为 主，与无机环境(营养物质减少)和细菌的斗争为辅引起的，与 青霉素无关系，A错误。ab段青霉素将没有抗性的细菌杀死 了，留下的是有抗性的个体，因此抗青霉素基因的频率增大， B正确。d点以后出现变化的原因是由于营养物质被大量消耗， 有害物质大量积累，导致细菌与无机环境的斗争加剧，C错误 。a点到b点体现了青霉素对肺炎双球菌的选择过程，这是自然 选择，b点到d点体现了无机环境(营养物质和代谢产物)对细菌 的选择，这是另一种内容的自然选择。bd曲线成因是种内斗 争和细菌与无机环境(营养物质和代谢产物)的斗争消长的结果 ，而不是青霉素作用的结果，D错误。 第23讲要点探究 探究点三 种群数量曲线和微生物群体生长曲线的比较分析 区 别别 “J”型 曲线线 在理想条件下的种群数量增长长曲线线 无K值值，种群增长长 率始终终不变变 只研究种群数量增长阶长阶 段的变变化规规律 纵轴纵轴 代表种群的实际实际 数量 “S”型 曲线线 在有限环环境中的数量变变化曲线线，并且是个开放的环环境 有 K值值，种群增长长率在各个阶阶段是不同的，当环环境条件变变化时时， K值值也变变化 只研究种群数量增长阶长阶 段的变变化规规律 纵轴纵轴 代表种群的实际实际 数量 微生物 群体生 长长曲线线 在有限的环环境(如恒定容积积)中数量变变化曲线线 有K值值，种群 增长长率在各个阶阶段是不同的，当环环境条件变变化时时，K值值也变变化 研究微生物从生长长到死亡整个生命周期的数量变变化规规律 纵轴纵轴 不代表种群的实际实际 数量，是微生物数目的对对数 第23讲要点探究 联联系 “J”型 曲线线 “J”型曲线线也有调调整期和对对数期，即微生物的群体生 长长曲线线的调调整期和对对数期符合“J”型曲线线 “S”型曲线线 的前三个阶阶段与微生物生长长曲线线的前三个阶阶段一样样 “S”型 曲线线 微生物群体生长长 曲线线 第23讲要点探究 图图形变变化 “J”型 曲线线 “S”型 曲线线 微生物 群体生 长长曲线线 细细菌的生长长曲线线 1调