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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( ),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,解析 图中曲线变化表明：050 min期间，细胞数目一直在增加，50 min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 A B C D,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RNA B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，而在基本培养上添加少量的X，甲能积累中间产物，而乙不能积累，说明乙中酶a功能丧失。这是不同菌体中不同的基因发生突变的结果。因甲中酶a功能正常而酶b功能丧失，故基本培养基中添加少量X，甲能正常生长，并且能将底物催化形成中间产物1。,(2)乙可以利用甲代谢产生的中间产物1正常生长，而甲可利用乙产生的中间产物2或X，而乙产生的中间产物2和X需在满足乙自身代谢需要后才能排出到细胞外被甲利用，故混合培养时乙首先形成菌落。 (3)菌体中X含量过高时，X可以通过抑制相关酶的活性而使其合成速率下降，此时可采取相应措施增大膜通透性，使X快速排出细胞，而解除酶活性抑制现象，从而保持其合成速率。,
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