临门一脚高考生物三轮考前重点专题突破专题四微生物的类群营养与代谢含生物固氮课件.ppt

小专题四微生物的类群、营养与代谢(含生物固氮),考点整合一：细菌的结构和繁殖1微生物(1)定义：人们把形体微小、结构简单、通常要用光学显微镜和电子显微镜才能看清楚的生物，统称为微生物。(2)种类：包括病毒界、原核生物界、真菌界、原生生物界的生物。,2细菌的结构和繁殖(1)细菌的结构,(2)细菌的繁殖：主要以二分裂的方式进行繁殖。(3)菌落概念：当单个或少数细菌在固体培养基上大量繁殖时，形成的具有一定形态结构的子细胞群体，叫做菌落。特征：不同种类的细菌所形成的菌落，在大小、形状、光泽度、颜色、硬度、透明度等方面具有一定的特征。应用：可以作为菌种鉴定的依据。,特别提醒：1真菌中的蘑菇、银耳、木耳等大型食用真菌，虽然个体较大，但仍属于微生物。2青霉素对细菌的作用青霉素能抑制细菌细胞壁的合成，导致细菌细胞破裂死亡，但是对真菌细胞壁的合成没有影响。因此，可用含青霉素的培养基分离出同细菌混杂在一起的真菌。,3细胞器与微生物生理的关系(1)能合成蛋白质的细胞中一定含有核糖体，因此，细菌体内含有核糖体(惟一的细胞器)；(2)能进行光合作用的生物细胞内不一定含有叶绿体(光合细菌能进行光合作用，但不含叶绿体)；(3)能进行有氧呼吸的生物，细胞内不一定含有线粒体(好氧型细菌可进行有氧呼吸)。,4细菌的质粒细菌的质粒是一个小型的环状DNA分子，上面有几个到几百个基因，控制着细菌的抗药性、固氮、抗生素生成等性状。基因工程中常用细菌的质粒作为运载体。,5微生物类群不同角度的分类比较,【典例1】下列有关生物甲和乙的说法正确的是()A1和6的化学组成相同B3和5可以作为基因工程中基因的运载体C2和5的化学组成相同D甲的遗传信息位于2和3上，乙的遗传信息位于4和5上,解析生物甲为细菌，乙为病毒。1为细胞壁，其主要成分为肽聚糖；2为拟核、3为质粒，二者的化学成分为DNA；4为衣壳，成分为蛋白质；5为核酸，成分为DNA或RNA；6为囊膜，由蛋白质、多糖和脂类构成。答案B,【互动探究1】下列有关微生物的叙述，不正确的是()A痢疾杆菌的抗药基因、圆褐固氮菌的固氮基因位于质粒上B.根瘤菌和圆褐固氮菌都是异养需氧型生物C乳酸菌和硝化细菌细胞内都不含线粒体，因此只能进行无氧呼吸D细菌与酵母菌相比，在细胞结构上的显著区别是没有由核膜包围的细胞核,解析细菌的抗药性、固氮、抗生素的生成等性状受质粒上的基因控制。圆褐固氮菌属于自生固氮菌，但不是自养生物，它依靠分解土壤中的有机物获取能量，从而进行固氮。硝化细菌体内虽然没有线粒体，但是具有有氧呼吸酶系统，因此可以进行有氧呼吸。酵母菌为真核细胞，具有细胞核。答案C,考点整合二：微生物的营养1微生物需要的营养物质及功能,2.培养基的配制原则,3.培养基的种类,总结提升1微生物、动物、植物所需营养物质的比较,2.微生物的营养类型,3.常见微生物分离及应用的实验设计(1)利用选择培养基设计实验分离纯化微生物。真菌：用含青霉素的培养基分离。金黄色葡萄球菌：用含高浓度食盐水的培养基分离。固氮微生物：用无氮培养基分离。自养型微生物：用含无机碳源的培养基分离。光合细菌：用含无机碳源的培养基在无氧而有光照的环境中分离。,厌氧型和兼性厌氧型微生物：用普通培养基在无氧条件下分离。乳酸菌：用乳酸含量较高，pH较低的普通培养基分离。大肠杆菌：用伊红和美蓝培养基分离。假单胞杆菌：用石油作为惟一碳源的培养基分离。(2)利用鉴别培养基检验自来水中的大肠杆菌是否超标。(3)探究微生物生长所必需的生长因子种类。把需要研究的微生物培养在基本培养基上，然后在部分培养基中添加某物质后观察是否可以正常生长。,【典例2】(2011广西调研)甲、乙、丙是三种微生物，下表、是用来培养微生物的三种培养基。甲、乙、丙都能在中正常生长繁殖；甲能在中正常生长繁殖，而乙和丙都不能；乙能在中正常生长繁殖，甲、丙都不能。下列说法正确的是(),A.甲、乙、丙都是异养微生物B甲、乙都是自养微生物，丙是异养微生物C甲是固氮微生物，乙是自养微生物，丙是异养微生物D甲是异养微生物，乙是固氮微生物，丙是自养微生物,解析碳源、氮源、水、无机盐是任何一种微生物正常生长所必需的营养物质，培养基中不含氮源，说明只有固氮微生物在该培养基上生长；培养基中不含有机碳源，说明只有自养微生物能在该培养基上生长。答案C,【互动探究2】(2011福建质检)下表是为培养某类微生物而配制的培养基的成分组成，有关叙述正确的是(),A.该培养基从物理性质来看，属于固体培养基B运用上述培养基可以培养自养型微生物C运用此培养基可以成功地进行植物无土栽培D该培养基中NH4HCO3只提供氮源解析该培养基上没有现成的有机物，但C源、N源、生长因子、水、无机盐都有，只能培养自养型微生物。培养基中未加琼脂，应为液体培养基。此配方中植物所必需的矿质元素不齐全。NH4HCO3也可以做碳源。答案B,考点整合三：微生物的代谢1微生物代谢的概念和特点(1)概念：微生物的代谢是指微生物细胞内所发生的全部化学反应。(2)特点：由于微生物表面积与体积的比很大，因此微生物的代谢异常旺盛，能够迅速与外界环境进行物质交换。,2微生物的代谢产物,3.微生物代谢的调节(1)酶合成的调节,(2)酶活性的调节通过改变已有酶分子结构来改变酶催化活性，从而调节代谢速率，属于变构调节，反馈调节，具有可逆性。,调节酶活性的物质是酶所催化的化学反应的产物，可以是酶的直接催化反应产物，如谷氨酸对谷氨酸脱氢酶活性的调节；也可以是间接产物，如苏氨酸和赖氨酸对天冬氨酸激酶活性的调节。对一种酶活性调节可以是一种产物起作用，也可以是两种产物共同起作用。,4微生物代谢的人工控制(1)目的：最大限度地积累对人类有用的代谢产物。(2)措施改变微生物的遗传特性(诱变、重组、改变膜的透性等，属于内因控制)；控制生产过程中的各种条件(如温度、pH、O2等，属于外因控制)。,5.发酵(1)概念：通过微生物的培养，大量生产各种代谢产物的过程。(2)种类根据培养基的物理状态，分为固体发酵和液体发酵。根据所生成的产物，分为抗生素发酵、维生素发酵、氨基酸发酵等。根据发酵过程对氧的需求情况，分为厌氧发酵和需氧发酵。,归纳总结：1(诱导)酶合成的调节和酶活性的调节的比较,2.组成酶与诱导酶的关系组成酶与诱导酶是两个相对的概念，一种酶在某种微生物体内是组成酶，在另一种微生物体内可能是诱导酶。组成酶和诱导酶都是胞内酶，同种微生物在不同环境中产生的组成酶相同，诱导酶不同。,【典例3】(2010安徽理综)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(如图)。据图分析，下列叙述合理的是(),A050min，细胞内无半乳糖苷酶基因B50100min，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,解析图中曲线变化表明：050min期间，细胞数目一直在增加，50min后一段时间后，细胞数目不变，之后，半乳糖苷酶才表现出生物活性，将乳糖分解为半乳糖和葡萄糖，细胞数目继续增加。因而可确定分解葡萄糖的酶一直存在，分解乳糖的酶(半乳糖苷酶)在葡萄糖缺乏时才开始合成。酶的合成受基因控制，半乳糖苷酶基因一直存在。答案D,点拨此题考查学生获取信息的能力，中等难度，属于考纲获取信息能力层次。解决本题的关键是考生能从图中准确提取信息，进而作出正确判断。,【互动探究3】某种细菌合成某种氨基酸的代谢调节示意图如下，甲、乙、丙、丁表示合成氨基酸的前体物质，代表代谢的调节方式，代表生理过程。下列说法正确的是(),A调节方式属于酶合成的调节，酶是组成酶B调节方式属于酶活性的调节，氨基酸M能使酶的结构发生改变C过程分别发生在该生物的细胞核、细胞质中D调节方式比快速而精细,解析本题综合考查了组成酶、诱导酶的区分，以及代谢调节方式的判断。属于酶合成的调节(底物诱发基因表达，产生酶)，酶属于诱导酶；属于酶活性的调节(产物作用于酶，与酶结合使其结构发生改变，必致其活性改变)，该调节是一种快速、精细的调节方式。题目中明确指出该图为细菌代谢调节示意图，而细菌的转录发生于拟核而不是细胞核。答案B,考点整合四：生物固氮1生物固氮的概念固氮微生物将大气中的氮气还原成氨的过程。,2固氮微生物的类型,方法突破：1对固氮微生物的认识和理解(1)从细胞类型看：均为原核生物，包括固氮细菌、固氮蓝藻及固氮放线菌等。(2)从代谢的同化类型看：有些固氮微生物为自养型如蓝藻，有些则为异养型如根瘤菌、圆褐固氮菌等。(3)从代谢的异化类型看：大多数固氮微生物为需氧型，如根瘤菌、圆褐固氮菌等，而有些则为厌氧型。,(4)从生态学角度看：有些固氮微生物必须与其他生物共生时才能固氮，而且其共生生物有时具专一性，如根瘤菌只能与豆科植物共生，而有些固氮微生物则可自行独立固氮，与其他生物无依存关系，如圆褐固氮菌。(5)从生态系统成分看：根瘤菌是消费者，圆褐固氮菌是分解者。,2根瘤和根瘤菌根瘤是根内部的一些薄壁细胞受到根瘤菌分泌物的刺激，不断进行细胞分裂，从而使该处的组织逐渐膨大，形成的瘤状结构。根瘤菌是形成根瘤的微生物，只有在根瘤内根瘤菌才能固氮，分布在土壤中的根瘤菌不能固氮。3自生不等于自养、共生不等于异养自生固氮微生物大多为异养型，如巴氏梭菌、圆褐固氮菌。共生固氮微生物也有自养的，如与满江红共生的某种蓝藻(鱼腥藻)即为自养型。,【典例4】圆褐固氮菌和根瘤菌的共同特点是()都是异养生物都能分泌生长素都能将氮还原为氨都能够与大豆共生都是原核生物ABCD,解析本题主要考查了两种固氮微生物的代谢等相关知识。圆褐固氮菌和根瘤菌都是异养生物；圆褐固氮菌能分泌生长素而根瘤菌不能分泌生长素；圆褐固氮菌和根瘤菌都为固氮菌，都能将氮还原为氨；根瘤菌能够与大豆共生而圆褐固氮菌为自生固氮微生物；圆褐固氮菌和根瘤菌都为细菌，属于原核生物。答案A,规律总结对于组合选择题，可采用排除法进行解答。如上题中，能肯定“都能够与大豆共生”是错误的，那么，就可以排除包含了“”的C、D两项，如果能肯定“都是异养生物”正确，那么，正确答案一定包含了“”的选项中。,【互动探究4】下列有关生物固氮的叙述，正确的是()A生物固氮是大气中的氮进入生物群落中的惟一途径B根瘤菌可从根瘤中直接获得，难以用无氮培养基筛选到C若能将大豆的固氮基因转移到小麦，将大大减少小麦的栽培成本D根瘤菌的有机物全部来自豆科植物，豆科植物的氮营养全部来自根瘤菌,解析大气中的氮进入生物群落有三种方式，即生物固氮、高能固氮和工业固氮，生物固氮不是惟一途径；根瘤菌是共生固氮菌，在无氮培养基中不能生长；大豆无固氮基因，其氮源主要是来自与其共生的根瘤菌所固定的氮素；豆科植物的氮营养不是全部来自根瘤菌，应该是大多数来自根瘤菌。答案B,高考链接,1.(2010北京理综)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RNAB乳酸杆菌在细胞质基质中产生乳酸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,解析：本题主要考查生物细胞代谢活动的相关知识。A项，大肠杆菌属于原核生物，由原核细胞构成，原核细胞没有成形的细胞核，转录发生在拟核区；B项，乳酸属于无氧呼吸的产物，无氧呼吸的场所是细胞质基质；C项，衣藻属于单细胞低等植物(真核生物)，因而光合作用的场所是叶绿体；D项，酵母菌属于真核生物中的真菌类，其蛋白质合成的场所是核糖体，不是高尔基体。答案：D,2(2010全国)某种细菌体内某氨基酸(X)的生物合成途径如图：,这种细菌的野生型能在基本培养基(满足野生型细菌生长的简单培养基)上生长，而由该种细菌野生型得到的两种突变型(甲、乙)都不能在基本培养基上生长；在基本培养基上若添加中间产物2，则甲、乙都能生长；若添加中间产物1，则乙能生长而甲不能生长。在基本培养基上添加少量的X，甲能积累中间产物1，而乙不能积累。请回答：,(1)根据上述资料可推论：甲中酶_的功能丧失；乙中酶_的功能丧失，甲和乙中酶_的功能都正常。由野生型产生甲、乙这两种突变型的原因是野生型的_(同一、不同)菌体中的不同_发生了突变，从而导致不同酶的功能丧失。如果想在基本培养基上添加少量的X来生产中间产物1，则应选用_(野生型、甲、乙)。,b,a,c,不同,基因,甲,(2)将甲、乙混合接种于基本培养基上能长出少量菌落，再将这些菌落单个挑出分别接种在基本培养基上都不能生长。上述混合培养时乙首先形成菌落，其原因是_。(3)在发酵过程中，菌体中X含量过高时，其合成速率下降。若要保持其合成速率，可采取的措施是改变菌体细胞膜的_，使X排出菌体外。,甲产生的中间产物1供给乙，使乙能够合成X，保证自身生长产生菌落(其他合理答案也给分),通透性,解析：(1)在基本培养基上添加中间产物2，甲、乙突变型均能正常生长，说明甲、乙突变型中酶c的功能均正常。若添加中间产物1，乙能生长而甲不能生长，说明甲中酶b功能丧失，而在基本培养