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1、 课时2微生物的代谢和生长 一、微生物的代谢 1特点： 。 2原因：相对表面积大，有利于迅速与外界环境进行物质交换，对物质的转化利用快。代谢异常旺盛代谢异常旺盛 二、微生物的代谢产物 1初级代谢产物 (1)定义：指微生物通过 产生的、自身生长和繁殖所必需的物质。 (2)产生时期： 。 (3)特点：在不同种类微生物中，种类 。 (4)举例：氨基酸、核苷酸、多糖、脂质、 等。代谢活动代谢活动整个生命活动一直产生整个生命活动一直产生基本相同基本相同维生素维生素 2次级代谢产物 (1)定义：指微生物生长到一定阶段才产生的化学结构十分复杂、对该微生物无明显生理功能，或并非是微生物 所必需的物质。 (2)
2、产生时期： 。 (3)特点：不同种类微生物中，种类 。 (4)举例： 、毒素、激素、色素等。生长和繁殖生长和繁殖稳定期稳定期不同不同抗生素抗生素 三、微生物代谢的调节 1酶合成的调节 (1)酶的种类：组成酶和诱导酶，前者的合成只受 的控制，而后者的合成既受遗传物质的控制，又受环境中 的诱导。 (2)意义：既保证代谢的需要，又避免 的浪费，增强微生物对环境的适应能力。 遗传物质遗传物质某种物质某种物质细胞内物质和能量细胞内物质和能量 2酶活性的调节 (1)微生物能够通过改变已有酶的 来调节代谢速率。例如，谷氨酸棒状杆菌所产生的谷氨酸对谷氨酸脱氢酶的调节。 (2)特点：是一种 的调节方式。 3人工
3、控制：控制措施包括改变微生物的遗传特性，控制生产过程中的各种条件。快速精细快速精细活性活性 1酒精属于酵母菌的何种代谢产物？ 四、微生物的生长 1.研究对象： 。 2研究方法：将少量的某种细菌接种到 的液体培养基中，并置于适宜的条件下培养，然后 取样测定培养基里细菌群体的生长情况。 3生长规律 (1)调整期：细菌对新环境的适应阶段。 (2)对数期：细菌的 阶段。微生物的群体微生物的群体恒定容积恒定容积快速分裂快速分裂定期定期 (3)稳定期：新增加的细胞数目和死亡的细胞数目达到 ，细菌数目达到最高峰，细胞内大量积累 产物的时期。 (4)衰亡期：细菌死亡的速率大于繁殖的速率， 急剧下降的时期。动态
4、平衡动态平衡次级代谢次级代谢活菌数目活菌数目 4影响因素 (1)温度：每种微生物只能在一定的温度范围内生长，微生物生长最旺盛的温度为 。 (2)pH：超过最适pH范围，就会影响酶的 的稳定性等。 (3)2537 活性、细胞膜活性、细胞膜 2测定细菌群体生长的常用方法有哪些？ 思考探讨提示： 1次级代谢产物。 2测重量：干重法、湿重法。测细菌的细胞数目：血球计数板法，染色涂片计数法。 一、微生物的代谢产物及代谢调节内容内容初级代谢产物初级代谢产物次级代谢产物次级代谢产物不同不同点点生长繁殖是否必需生长繁殖是否必需是是否否产生阶段产生阶段一直产生一直产生生长到一定阶段产生生长到一定阶段产生是否具有
5、种类的特异性是否具有种类的特异性否否是是分布分布细胞内细胞内细胞内或外界环境中细胞内或外界环境中产物产物氨基酸、核苷酸、多糖氨基酸、核苷酸、多糖、脂质、维生素等、脂质、维生素等抗生素、毒素、激素抗生素、毒素、激素、色素等、色素等相同相同点点均在微生物细胞的调节下有步骤地产生均在微生物细胞的调节下有步骤地产生 2.酶合成与酶活性的调节的比较酶合成的调节酶合成的调节酶活性的调节酶活性的调节区区别别调节的对象调节的对象诱导酶诱导酶已有酶已有酶(组成酶和组成酶和诱导酶诱导酶)调节的机制调节的机制本质是基因表达的调控，调节酶本质是基因表达的调控，调节酶的合成的合成代谢产物与酶可逆性结合，使酶代谢产物与酶
6、可逆性结合，使酶的结构产生可逆性改变的结构产生可逆性改变调节的结果调节的结果细胞内酶的种类细胞内酶的种类增多增多细胞内酶的活性发细胞内酶的活性发生变化生变化调节的特点调节的特点间接而缓慢间接而缓慢直接、精细而迅速直接、精细而迅速调节水平调节水平基因水平基因水平代谢水平代谢水平意义意义既保证代谢需要，又避免物质和既保证代谢需要，又避免物质和能量的浪费，增强适应性能量的浪费，增强适应性避免代谢产物大量避免代谢产物大量积累积累联联系系细胞内两种调节方式同时存在，密切配合，高效、准确地控制代谢的正常进行细胞内两种调节方式同时存在，密切配合，高效、准确地控制代谢的正常进行 (1)判断初级和次级代谢产物的
7、主要依据是微生物生命活动是否必需。如乳酸是乳酸菌无氧呼吸的产物，是始终产生的，但其并非是乳酸菌生命活动所必需的，因此乳酸是乳酸菌的次级代谢产物。同样道理，酒精为酵母菌的次级代谢产物。 (2)抗生素是真菌产生的一种次级代谢产物，有杀菌、抑菌作用，但它与抗毒素(抗体)、干扰素(淋巴因子)是完全不同的。 1(2009年郑州)下列关于初级代谢产物和次级代谢产物的比较中，正确的是() A初级代谢产物只是在微生物生长初期产生，次级代谢产物是在微生物生长到一定的阶段才产生 B初级代谢产物和次级代谢产物两者都自始至终产生 C初级代谢产物始终产生，次级代谢产物只是在微生物生长到一定的阶段才产生 D初级代谢产物和
8、次级代谢产物两者都是微生物生长和繁殖所必需的 【解析】初级代谢产物是微生物生长繁殖所必需的，所以在微生物的整个生长时期都能合成；次级代谢产物是微生物生长到一定时期才产生的物质，不是生长繁殖必需的。 【答案】C 2(2009年浙江五校联考)下列关于微生物代谢调节的叙述，错误的一项是() A微生物代谢的调节主要有两种方式：酶合成调节和酶活性调节 B组成酶的合成只受遗传物质的控制，与生长环境中的营养物质无关 C酶合成的调节是一种快速、经济的调节方式 D代谢产物与酶结合，能使酶的分子结构和活性产生可逆的变化 【答案】C 二、微生物群体生长的规律 1研究微生物生长规律的方法步骤 (1)将少量的某种细菌接
9、种到恒定容积的液体培养基中，并置于适宜的条件下培养。 (2)定期取样测定培养基里的细菌群体的生长情况。 测定方法： 计算单位体积的细菌数目。 称量细菌菌体的湿重或烘干后称干重，再由此计算出细菌总重量。 绘制生长曲线。以时间为横坐标以细菌数目的对数为纵坐标作图，便可以得到细菌的生长曲线。 2微生物的生长曲线与生长速率曲线 3微生物生长曲线各时期的特点时期时期特点特点1.调整期调整期2.对数期对数期3.稳定期稳定期4.衰亡期衰亡期种群数量种群数量变化变化不立即不立即繁殖繁殖快速分裂，以等快速分裂，以等比数列的形式增比数列的形式增加加繁殖速率与死亡繁殖速率与死亡速率相等，活菌速率相等，活菌数量最大数
10、量最大死亡速率超过繁死亡速率超过繁殖速率，培养基殖速率，培养基中活菌数目急剧中活菌数目急剧下降下降形成原因形成原因对环境的短暂调整或适对环境的短暂调整或适应应生存条件适宜，生存条件适宜，营养充足营养充足生存条件相对恶生存条件相对恶化化(营养物质消耗营养物质消耗、有害代谢产物、有害代谢产物积累、积累、pH变化等变化等)生存条件极度恶生存条件极度恶化化菌体特征菌体特征体积增长较快体积增长较快个体的形态和生个体的形态和生理特性稳定理特性稳定开始出现芽孢开始出现芽孢出现多种形态甚出现多种形态甚至畸形，有些细至畸形，有些细胞开始解体胞开始解体代谢特点代谢特点代谢活跃，大量合成细代谢活跃，大量合成细胞分裂
11、所需酶类、胞分裂所需酶类、ATP以及其他细胞成分以及其他细胞成分代谢旺盛代谢旺盛大量积累代谢产大量积累代谢产物，特别是次级物，特别是次级代谢产物代谢产物释放代谢产物释放代谢产物生产应用生产应用与控制与控制通过菌种、接种量、培通过菌种、接种量、培养基等，缩短调整期养基等，缩短调整期作为生产用的菌作为生产用的菌种和科研材料种和科研材料以一定速率添加以一定速率添加新培养基，放出新培养基，放出老培养基和控制老培养基和控制其他生产条件，其他生产条件，延长稳定期延长稳定期 (1)调整期合成大量酶诱导酶。 (2)缩短调整期的措施：a.选用对数期的菌体做菌种；b.将菌体接入相同的培养基。 (3)微生物生长曲线
12、中，种内斗争最激烈的阶段是稳定期；与无机环境斗争最激烈的阶段是衰亡期；几乎不存在种内斗争的阶段是调整期和对数期；产生初级代谢产物的最佳时期是调整期；产生次级代谢产物的最佳时期是稳定期。 3(2009年模拟精选)下列图甲所示为乳酸菌数目增长速率曲线，图乙所示为其生长曲线，则图甲中T1与T2出现的时间段分别为图乙中的 () AB C D 【解析】T1表示种群数量增长率速率最大，对应于乙图中微生物生长曲线的对数期，即时期；T2表示种群呈负增长状态，故总数量下降，对应于衰亡期，即时期。 【答案】D 4(2009年湖北调研)下列有关微生物的叙述中，错误的是 () A培养微生物的培养基中需要加入生长因子，
13、是因为微生物自身不能合成生长因子 B组成酶是微生物细胞内一直存在的酶，它们的合成只受遗传物质的控制 C改变微生物的遗传特性，可实现对微生物代谢的人工控制 D微生物的连续培养有助于延长稳定期，提高代谢产物的产量，并缩短培养周期 【答案】A (2009年全国)下图是某种微生物体内某一物质代谢过程的示意图。下列有关酶活性调节的叙述，错误的是 () A丁物质既是酶催化生成的产物，又是酶的反馈抑制物 B戊物质通过与酶结合导致酶结构变化而使其活性下降 C当丁物质和戊物质中任意一种过量时，酶的活性都将受到抑制 D若此代谢途径的终产物不断排出菌体外，则可消除丙物质对酶的抑制作用 【解析】由该示意图可知：物质丙
14、、丁、戊过量，分别会与酶、酶、酶结合导致其结构变化而活性下降。若此代谢途径的终产物丁和戊不断排出菌体，则酶、酶的活性正常，丙物质也不会因过量而对酶活性产生抑制作用。若丁或戊中一种物质过量时，不影响丙物质的正常代谢，故酶的活性不受影响。 【答案】C (2009年上海生物)在光照下，将等细胞数量的衣藻和大肠杆菌分别接种到只含无机盐的培养液中培养，结果是(虚线和实线分别表示大肠杆菌和衣藻的生长曲线) () 【解析】衣藻是自养型生物，可以利用无机物制造有机物，所以放在只含无机盐的培养液中可以存活并繁殖。大肠杆菌是异养型生物，必须利用现成的有机物，而培养液中无有机物，所以不利于大肠杆菌的生存。 【答案】
15、C 种群数量增长率与微生物群体生长的增长率比较如下图所示。 (1)有限环境中种群增长率的变化A点时种群数量为，此时增长率最大；B点时种群数量为K，此时增长率为零。 (2)微生物群体生长的增长率变化OA调整期，AC对数期，CD稳定期，DE衰亡期 (1)验证大肠杆菌分解乳糖的酶是诱导酶 在用葡萄糖和乳糖作碳源的培养基上培养大肠杆菌，大肠杆菌只利用葡萄糖，在只含乳糖作碳源的培养基上培养大肠杆菌，大肠杆菌可利用乳糖。 (2)探究微生物生长的最适环境因素 利用液体培养基，通过控制不同的环境条件，设置一系列不同的温度(或pH)条件下培养微生物，定期取样，测定微生物的生长状况，探究微生物生长繁殖的最适条件。
16、 如下坐标图表示某一恒定容器中培养的微生物的生长速率曲线。 (1)与其他生物比较，微生物代谢非常旺盛，其原因是_。 影响微生物生长的环境因素包括_(至少答三点)。 (2)图中段表示_期；处于该时期的微生物表现出的特点是_。如果想延迟段表示的时期的出现，可以采用_的方法；如果想获得大量次级代谢产物，则应使曲线保持在_段。 (3)为了测定培养液中细菌的数目，将500个红细胞与5 mL该培养液混匀，然后制片观察，进行随机统计结果如下：视野视野 1视野视野 2视野视野 3视野视野 4红细胞数红细胞数21172220细菌个数细菌个数1029810694 请据表回答下列问题： 本调查采用了种群密度调查中的
17、_(方法)的原理。 在选择视野时，关键除应考虑视野的大小和数量外，还应注意_；计算细菌密度时应取各视野的_。 该5 mL培养液共含有细菌大约_个。 【答案】(1)微生物的表面积与体积的比很大，使它们能够迅速与外界环境进行物质交换，细胞内物质的转化效率高温度、pH、溶氧量等 (2)调整细菌的代谢活动及体积增长较快，大量合成细胞分裂所需要的酶类、ATP及其他细胞成分连续培养 (3)抽样检测或取样调查随机取样平均值2 500 1(2009年重庆卷)下列有关大肠杆菌的叙述，正确的是 () A大肠杆菌以复制方式进行繁殖，其拟核是一个环状DNA分子 B在含葡萄糖和乳糖的培养基上，大肠杆菌首先利用乳糖作碳源
18、 C用大肠杆菌工程菌生产干扰素时，应及时添加核酸等生长因子 D处于对数期的大肠杆菌，常作为生产作用的菌种和科研的材料 【解析】大肠杆菌以二分裂方式进行繁殖；在含葡萄糖和乳糖的培养基上，大肠杆菌存在分解葡萄糖的组成酶和分解乳糖的诱导酶，分解葡萄糖的组成酶一直存在，只有葡萄糖分解完后，乳糖才能诱导产生分解乳糖的诱导酶，所以大肠杆菌首先利用葡萄糖作碳源；大肠杆菌的生长不需要生长因子；处于对数期的大肠杆菌生长繁殖活跃，代谢稳定，常作为生产用的菌种和科研的材料。此题为中易题，识记理解类。 【答案】D 2消毒和 灭菌是两个不同的概念。灭菌是指彻底杀灭微生物使其永远丧失生长繁殖的能力，消毒仅指杀死一部分对人
19、体有害的病原菌而对被消毒的物体基本无害。下列哪些事物适用于消毒处理()皮肤饮用水牛奶注射器培养皿接种环 培养基果汁酱油手术刀 A B C D以上全部 【解析】消毒指用比较温和的方法杀死微生物的营养细胞，适用于那些不耐高温的液体，如牛奶、果汁、酱油，这样可以使其中的营养成分不被破坏。另外对要求不是很严格的皮肤、饮用水也用消毒的方法处理。而对于要求严格的接种环、手术刀等必须进行灭菌处理。 【答案】A 3(2010年河南省三门峡市阶段性考试)诱导酶的总量约占细胞蛋白质含量的10%。通过微生物代谢的调节，微生物可最经济地利用营养物质，并做到“既不缺乏也不剩余”。以下说法正确的是() A所谓“既不缺乏也
20、不剩余”指的是酶合成的调节，并不包括酶活性的调节 B诱导酶的合成只受环境中诱导物的调节 C通过改变微生物膜的通透性而调节物质出入细胞，这是人工对酶活性的调节 D细胞在调整期时合成诱导酶的速率快 【答案】C 4(2009年全国卷)利用微生物分解玉米淀粉生产糖浆，具有广阔的应用前景。但现在野生菌株对淀粉的转化效率低，某同学尝试对其进行改造，以获得高效菌株。 (1)实验步骤： 配置_(固体、半固体、液体)培养基，该培养基的碳源应为_。 将_接入已灭菌的培养基平板上。 立即用适当剂量的紫外线照射，其目的是_。 菌落形成后，加入碘液，观察菌落周围培养基的颜色变化和变化范围的大小。周围出现_现象的菌落即为
21、初选菌落。经分离、纯化后即可达到实验目的。 (2)若已得到二株变异菌株和，其淀粉转化率较高。经测定菌株淀粉酶的催化活性高，菌株的淀粉酶的蛋白含量高。经进一步研究发现，突变发生在淀粉酶基因的编码区或非编码区，可推测出菌株的突变发生在_区，菌株的突变发生在_区。 【解析】(1)利用微生物分解玉米淀粉生产糖浆，首先一步应是配制固体培养基，其碳源是玉米淀粉；其次要将野生菌株接种到培养基上；用紫外线照射的目的是对野生菌株进行诱变处理；加碘液是为了检验淀粉有没有被分解，如果颜色变浅，说明淀粉被分解了，这种菌落即为初选菌落。 (2)依题意，菌株淀粉酶的催化活性高，说明该突变发生在编码区，菌株淀粉酶的蛋白含量高，说明该突变发生在非编码区。 【答案】(1)固体玉米淀粉野生菌株对野生菌株进行诱变浅色范围大(2)编码非编码