专题二植物代谢与调节

1、高考生物专题复习专题九微生物与生物固氮湖北枝江市一中生物组张代林本专题包括：选修教材：第五章 第一节 微生物的类群 第二节 微生物的营养、代谢和生长 第二章 第二节 生物固氮一、高考展望本专题中，微生物的有关知识应是大家复习的重点，因为这一部分内容与生物学科 的其他知识有着千丝万缕的联系，在综合考试中，占有相当重要的地位：它可以和生命 的物质和结构基础结合起来，考查细胞的结构和功能、生物膜系统的知识；可以和生物 的代谢结合起来，综合考查呼吸作用、物质的转化、酶的活性和代谢的类型等代谢知识； 可以和生物的遗传联系起来，考查遗传和变异、基因工程和细胞质遗传的知识；可以和 生物与环境的知识结合起来，

2、考查种群的数量变化的规律等，因此有关微生物的知识应 是将来高考的一个热点内容。而对生物固氮的这一部分知识的复习，应结合原核生物的 结构、代谢类型和碳的循环、硫的循环等知识，进行综合复习。在高考中，对本专题的考查主要以选择题的形式进行，综合考查相关知识的实际运 用，同时要特别注意有关根据微生物代谢类型进行微生物培养、分离的实验试题。二、考点透析1微生物类群的比较分类形态结 构生活方式代表生物病毒无细胞结构主要有核酸和蛋白质衣壳组成寄生植物病毒、动物病毒、噬菌体原核生物界单细胞原核细胞结构寄生、腐生、自养细菌、蓝藻、放线菌真菌界单细胞或多细胞真核细胞结构腐生、寄生酵母菌、霉菌等原生生物界单细胞真核

3、细胞结构寄生、异养、自养衣藻、变形虫、疟原虫等2.细菌的结构与功能(1)基本结构与功能的关系。细菌作为原核生物，其基本结构包括细胞壁、细胞膜、细胞质和拟核，与真核细胞 的结构和功能有明显的区别。例如：细菌的细胞器中只有核糖体，拟核没有核膜，细胞 内蛋白质合成时，转录和翻译是同时进行的，细胞呼吸的完成也没有专门的细胞器一一 线粒体等，所有这些功能特点都是由其结构所决定的。特别提醒：原核生物没有线粒体和叶绿体，但不等于原核生物不能进行有氧呼吸和 光合作用，这一点很多同学容易弄混。如：硝化细菌、根瘤菌和圆褐固氮菌等属于需氧 型生物，蓝藻属于自养需氧型生物。(2) 特殊结构与功能的关系。细菌的芽孢能抵

4、抗外界不良环境，部分细菌能以芽孢(细菌的休眠体)的形式来度过恶劣环境。有的细菌依靠鞭毛进行运动。还有的细菌具有夹膜，如S型肺炎双球菌具夹膜，有毒性能使小鼠患败血症死亡。细菌的细胞体内除拟核中控制主要遗传的大型 环状DNA夕卜，在细胞质中还具有小型环状DNA 质粒，上面含有抗药性、固氮、抗生素等性状的基因，它们中有的可作为标记基因，在基因工程中用作运载体。3 微生物的营养微生物在生长过程中需要碳源、氮源、生长因子、水和无机盐等五大营养要素物质。(1) 碳源：碳源主要用于合成微生物的细胞物质和一些代谢产物，有些碳源还是异养型微生物的主要能源，微生物对碳源的需求量最大。不同种类的微生物需要的碳源不同

5、。 自养型微生物利用无机碳源，如CO?、NaHCOs等，因此，在利用固体培养基培养硝化细菌等时，培养基中就不需要加入有机碳源一一葡萄糖等。异养型微生物需要有机碳源，其中糖类是最常用的碳源，但甲烷氧化菌只能利用甲烷和甲醇作为碳源。(2) 氮源：氮源主要用于合成蛋白质、核酸及含氮的代谢产物。铵盐、硝酸盐是最主要 的氮源。圆褐固氮菌等具有固氮能力，能将大气中的氮还原成氨，因此培养时，培养基 中无须加入其他氮源。对于异养微生物来说，有机氮源既是氮源又是能源。特别提醒：硝化细菌没有固氮能力。(3) 生长因子：微生物生长不可缺少的微量有机物， 主要包括维生素、氨基酸和碱基等。 微生物之所以需要补充生长因子

6、，往往是因为缺乏合成这些物质所需的酶.或合成能力有 限。类似的：人体和动物的必需氨基酸 由于糖类分解时不能产生与必需氨基酸相对 应的中间产物，因此不能在人体和动物体的细胞内合成，只能从食物中获取。4.初级代谢产物和次级代谢产物的比较产物产生时间作用分布物种特异性示例初级代谢产物生长全程生长繁殖所必需细胞内无氨基酸、核苷酸、多糖、维生素等次级代谢产物生长后期对自身无明显生理作用或 非生长繁殖所必需细胞内或外有激素、色素、毒素、抗生素等5 微生物代谢的调节(1) 方式：酶合成的调节和酶活性的调节。(2) 酶合成的调节：1 调节对象：诱导酶的合成2 调节方式：在环境中存在某些物质时合成诱导酶3 举例

7、：大肠杆菌在环境中只有乳糖作碳源时，才能合成半乳糖苷酶4 意义：保证代谢需要，避免物质和能源的浪费一一经济（3）酶活性的调节：1.调节对象：酶的活性（诱导酶和组成酶）2 调节方式：通过改变已有酶的催化活性来调节代谢的速率3 举例：谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸时4 .意义：快速、精细的调节代谢高效（4）微生物代谢的人工控制：1 措施：改变微生物的遗传特性、控制生产过程中的各种条件2 .举例：对黄色短杆菌进行诱变处理，选育出不能合成高丝氨酸脱氢酶的菌种，提高了赖氨 酸的产量。在谷氨酸的生产过程中，可通过采取一定的手段改变细胞膜的透性，使谷氨 酸能迅速排放到细胞外，解除谷氨酸对谷氨酸脱氢酶的抑制作用，提

8、高谷氨酸产量。6.微生物的生长特点及应用调整期/对数期厂稳定期衰亡期群体生长测量生长量及测定一般不立即繁 殖，处于对新环 境的适应时期。快速繁殖时期， 繁殖死亡，对 数式增长。繁殖死亡，活 菌数最多，接近 K值。繁殖V死亡， 活菌数，急剧 下降。a.计数器计数 b .称干重或湿重代谢特点大量合成酶、ATP及其他细胞 成分。代谢旺盛、个体 形态、生理特征 稳定。代谢产物积累， 生产次级代谢 产物。畸形，自溶， 释放代谢产物微生物的生长受温度、pH、氧的影响生产应用及控制采用适宜的菌种 和培养条件，缩 短调整期。获取菌种和科 研材料。连续培养，缩短 培养周期，提高 产量。认识和掌握生长 曲线，具有

9、重要的 实践意义。7.固氮微生物的比较比较项目与豆科植物的关系代谢类型固氮产物常见类型对植物的作用固氮量共生固氮微生物共生，有专一性异养需氧型氨根瘤菌提供氮素大自生固氮微生物无自养需氧型异养需氧型氨圆褐固氮菌提供氮素、生长素小三、经典回放【例1】（2004年全国理综北京卷）在以下描述中，可以将病毒与其他微生物相区别的是A .能够使人或动、植物患病B .没有细胞核，仅有核酸C.具有寄生性D.由核酸和蛋白质装配进行增殖【解析 】病毒是自然界中没有细胞结构、成分基本为核酸和蛋白质、全部营寄生生活的 一类微生物。病毒繁殖时，由亲代 DNA 分子复制形成子代 DNA 分子，然后组装成子代 病毒，该特征为

10、病毒所特有。【答案】 选 D 。【例 2】（2004 年江苏卷）通过选择培养基可以从混杂的微生物群体中分离出所需的微牛 物。在缺乏氮源的培养基上大部分微生物无法生长；在培养基中加入青霉素可以抑制细 菌和放线菌；在培养基中加入 10酚可以抑制细菌和霉菌。利用下述方法能从混杂的微 生物群体中分别分离出A .大肠杆菌B .霉菌C.放线菌D .固氮细菌【解析 】本题考查各种选择培养基的作用。固氮细菌能从空气中吸收氮素，所以能生活 在缺乏氮源的培养基中。青霉素能抑制细菌和防线菌的生长，所以加入青霉素的培养基 中只能生活霉菌。在培养基中加入 10%酚可以抑制细菌和霉菌，而大肠杆菌和固氮细菌 都是细菌，故只

11、能生长放线菌。【答案】 选 BCD 。【例 3】（ 2004 年江苏卷）下列有关生物固氮的描述错误的是A 豆科植物的根瘤是发生固氮作用的部位B .土壤中独立生活的根瘤菌也能固氮C.不同的根瘤菌只能侵入特定种类的豆科植物D根瘤菌通过固氮作用形成氨【解析 】根瘤菌为共生固氮微生物，只有侵入豆科植物的根内才能固氮，自生固氮微生 物是能够独立进行固氮的微生物。不同的根瘤菌，各自只能侵入特定种类的豆科植物， 具有专一性【答案】 选 B。【例 4】与调整期长短有关的因素中，可缩短调整期的一组是 用与菌种相适应的培养基 某种营养丰富的培养基 稳定期获得的菌种 对数器获得的菌种 接种调整期的菌种 接种量加大

12、接种量减少 接种种类增加A.B.C . D .【解析 】调整期的出现，主要是微生物到了新的环境中，通过合成诱导酶以适应新的环 境，若用与菌种相适应的培养基，对数期获得的菌种及加大接种量，有利于缩短调整期， 使菌群迅速增大。【答案】 选 C。【例 5】研究认为， 用固定化酶技术处理污染物是很有前途的。 如将从大肠杆菌得到的磷 酸三酯酶固定到尼龙膜上制成制剂，可用于降解残留在土壤中的有机磷农药，与用微生 物降解相比，其作用不需要适宜的A .温度B . pHC.水分D .营养D。【解析 】大多数微生物的同化作用类型都是异养型，在其生命活动过程中需要外界提供 养料。而一种酶催化作用的进行，需要适宜的温

13、度和酸碱度，酶的催化作用也离不开水， 因此，在题干给出的选项中，符合题意的是酵母种群的增长曲线3.下列四种生物中，哪一种生物的细胞结构与其他3种生物的细胞有明显区别A .酵母菌B .乳酸菌C .青霉菌D 蘑菇4 控制细菌合成抗生素的基因、控制放线菌主要遗传性状的基 因、控制病毒抗原特异性的基因依次位于拟核大型环状 DNA上质粒上细胞核染色体上衣壳内核酸上A .B .C .D .5 .谷氨酸是鲜味剂味精的主要成分，工业上常利用谷氨酸棒状杆菌等菌种通过发酵法来生产。谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途葡萄糖中间产物a 酮戊二酸谷氨酸脱氢酶lNH：抑制【答案】选D。【例6】（2005年北京春招）将酵母分为a

14、、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。（1） a呈现增长，该种群的生长在20h之前处于时期，20h40h处于_时期。（2）d呈现增长。在100h120h，d的增长 率趋于时期，若在现有条件下继续培养，其种群数量趋于 o （ A增长，B减少）（3）随着更换培养液的时间间隔的延长上，酵母种群的增长率趋于其可能的限制因素是 不足和的积累。【解析】本题以酵母培养过程为载体，综合考查了种群的两种增长曲线：“厘曲线和“ S”型曲线，及微生物的代谢和群体生长规律。生物种群在理想条件下呈“凰增长曲线，在有环境阻力时，呈 “ S型增长曲线。在微生物的培养中，及时更换培养液

15、能及时补充微生 物生长所需的营养、减少培养液中微生物代谢时所产生的有害产物，有利于微生物的生 长。【答案】（1） J调整对数（2） S 0 B （或减少）（3）降低（或减少）营养 有害代谢产物（或有害产物）四、自我检测、选择题 1 在将鲜牛奶制成酸奶的实验中，盛鲜奶的容器必须密封的主要原因是防止A .空气进入容器B .产生的乳酸分解C.水分过度蒸发D .灰尘掉入容器2噬菌体外壳的合成场所是D细菌的核区A .细菌的核糖体B .噬菌体的核糖体C.噬菌体基质谷氨酸表示包括多个反应步骤径如右图所示。下列关于谷氨酸生产的说法中，不正确的是A 生产上可采取一定的手段改变细胞膜的透性，将谷氨酸迅速 排放到细

16、胞外，能提高谷氨酸产量B .接种时所采用的菌种是处于稳定期的谷氨酸棒状杆菌C.发酵过程中，碳源与氮源的比例控制在3?1时有利于谷氨酸的合成D 发酵过程中采用的是天然培养基，它的材料来源广泛、成本 低，其中生长因子是生物素6 豆科植物与根瘤菌的互利共生关系主要体现在A .豆科植物从根瘤菌获得 NH3,根瘤菌从豆科植物获得糖类B .豆科植物从根瘤菌获得含氮有机物，根瘤菌从豆科植物获得NH3C.豆科植物从根瘤菌获得 N2,根瘤菌从豆科植物获得有机物D .豆科植物从根瘤菌获得 NO,根瘤菌从豆科植物获得 NH37.掌握微生物群体的生长规律，目的是更好地研究和利用它们。下列有关描述中错误的 是A .生产

17、上常常用对数期的细菌作为菌种B .在稳定期中适当补充营养物质有利于提高产量C.连续培养延长了培养周期，从而提高产量D .调整期细菌的代谢活跃，体积增长快&可作为硝化细菌的碳源、氮源、能量来源的物质是A .含碳有机物、氨、光B .含碳无机物、氨、氮C.含碳无机物、氨、氨D .含碳有机物、氨、氨9. 关于微生物酶的叙述中，正确的是A .组成酶和诱导酶的合成都受微生物细胞内基因的控制B .大肠杆菌分解乳糖和葡萄糖的酶都是诱导酶C.组成酶的合成会受环境中物质的影响D .诱导酶合成后，其活性将保持不变10. 下列关于生长因子的叙述中不正确的是A .生长因子是微生物生长过程中不可缺少的微量有机物B .一般

18、是酶、核酸的组成部分C.自身不能合成，必须由外界补充D .主要包括维生素、氨基酸和碱基等二、简答题1.某同学在做微生物实验时，不小心把圆褐固氮菌与酵母菌混合在一起，请你完成分离 得到纯度较高的圆褐固氮菌和酵母菌的设计实验步骤，并回答有关问题：(1) 实验材料：无氮培养基、完全培养基、高浓度的食盐水、青霉素等(2) 实验器材：接种工具、恒温箱等必要器材(3) 主要步骤：准备两种培养基：一种是 培养基，另一种是 培养基。每种分别分成两份, 接种后，放在恒温箱中培养34天。 分别A、B培养基的菌落中挑选生长良好的菌种，接种到 A /、B /培养基中。 接种后，把 A /、B /培养基放在恒温箱中培养

19、 34天。(2)回答问题： 在步骤中，灭菌的主要措施是 。 第两步骤的目的是 。2 阅读下列材料回答相关问题。材料一 在自然界中有将游离态氮转化成化合态氮的生物，也有将化合态氮转化成游离 态氮的细茵，由于其生理过程与硝化细菌相反，被称为反硝化过程，该细菌被称为反硝 化细菌，反硝化细菌对农业生产是不利的，会降低土壤的肥力，但对于氮的循环来说是 必不可少的。材料二 生态系统中氮循环和碳循环及其相互关系，如下图示。材料三 由于鸟类对飞翔生活的适应，要减轻体重，所以鸟类的消化道相对较短。在养鸡 场里，由于鸡的消化道相对较短，食物中的有机物消化不充分，在其排出的粪便中还有 很多有机物未被充分利用，所以常将鸡粪发酵除臭后掺到其它的饲料中喂猪，可以节省 饲料，提高经济效益。(1) 图中过程称为 。过程称为 。如果图示是一个封闭的大棚生态系统，遇到连续阴雨天气，此时你认为应采取的措施是 ，这样对植