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微生物与发酵工程
专题四微生物与发酵工程
专题说明:
本专题主若是选修本第五章的内容。
微生物在自然界里的散布十分普遍,它们与自然界的物质循环、与人类的健康及生产活动等有紧密联系。
教学内容主若是有关细菌、病毒等的结构和繁衍,微生物的营养、代谢和生长规律,现代生物技术的重要组成部份──发酵工程的内容及应用等方面。
本章中的许多内容与高中生物必修课的内容联系紧密。
例如,微生物需要的营养物质及功能,就与高中生物必修课中的“糖类、蛋白质、无机盐和水等的功能”,“新陈代谢的类型”等内容有着紧密的联系,是在这些内容的基础上讲述的。
又如,细菌的结构是高中生物必修课中“原核生物细胞的结构特点”的内容的进一步延伸。
因此,在温习进程中,应注意与高中生物必修课中相关内容的联系,以利于学生将新知识纳入到原有的知识结构中,形成合理的知识迁移。
温习目标:
1.细菌、放线菌、病毒的结构和繁衍(识记)。
2.微生物所需的碳源、氮源、生长因子等营养物质的要紧来源和功能(应用)。
3.培育基的种类和培育基配制的原那么(应用)。
4.微生物细胞内产生的代谢产物的种类和要紧功能(明白得)。
5.微生物代谢调剂的方式,和如何人工操纵微生物的代谢(应用)。
6.发酵的概念和种类(明白得)。
7.微生物群体生长的规律及其在生产实践中的应用(明白得)。
8.测定微生物群体生长的方式(识记)。
9.温度、pH和氧等因素对微生物生长的阻碍(明白得)。
10.发酵工程的概念、内容和应用(了解)。
温习重点:
1.细菌的结构和繁衍。
2.微生物所需要的碳源、氮源和生长因子的来源和功能。
3.培育基配制的原那么。
4.微生物代谢的调剂及微生物代谢的人工操纵。
5.微生物群体生长的规律及其在生产实践中的应用。
6.温度、pH和氧等因素对微生物生长的阻碍。
7.发酵工程的概念和内容。
要紧温习方式:
教学法、讨论法和提问反馈法
要紧学习方式:
观观点、回忆法、讨论法和比较法
要紧教学手腕:
多媒体教学
知识要点网络:
微生物的类群(细菌、放线菌、病毒的结构和繁衍)
碳源(概念、种类,自养/异养的区别)
微生物需要的营养氮源(概念、种类、功能)
物质及功能:
生长因子(概念、种类、功能、补充缘故)
水和无机盐
微生物的营养
培育基的配制原那么
液体、半固体、固体培育基
选择培育基、辨别培育基
微生物的代谢产物(低级代谢产物和次级代谢产物)
微生物的代谢调剂(酶合成的调剂和酶活性的调剂)
微生物的代谢微生物代谢的人工操纵(改变遗传特性、操纵发酵条件及实例)
固体发酵和液体发酵
发酵的概念和种类抗生素发酵、维生素发酵、氨基酸发酵等
厌氧发酵和需氧发酵
调整期
微生物群体生长的规律对数期(选用对数期菌种的缘故?
)
及其在实践中的应用稳按期(延长稳按期的目的和方式?
)
微生物的生长衰亡期
微生物群体生长的测定(测微生物的细胞数量、测重量)
阻碍微生物生长的环境因素(温度、pH和氧)
实例:
谷氨酸发酵
发酵工程的概念
菌种选育(人工诱变、细胞工程、基因工程)
培育基的配制
发酵工程简介发酵工程的内容灭菌(方式:
)
扩大培育和接种
发酵进程
产品的分离和纯化
发酵工程的应用(医药工业和食物工业)
典型例题讲解:
一、以下关于病毒的表达正确的选项是()
A、病毒的衣壳决定其抗原的特异性
B、含RNA的病毒较含DNA的病毒更易发生变异
C、病毒的繁衍只能在宿主的活细胞中进行
D、灭活的病毒不具有抗原性
二、以下有关微生物营养物质的表达中,正确的选项是()
A、是碳源的物质不可能同时是氮源
B、凡是碳源都能提供能量
C、有些含氮的无机盐能够是生长因子
D、有些无机氮源也能提供能量
3、某一种细菌菌株需要从环境中摄取现成的亮氨酸(20种氨基酸中的一种)才能够生长,此菌株对链霉素灵敏。
实验者用诱变剂处置此菌株,想挑选出表中列出的细菌菌株类型。
依如实验目的,选用的培育基类型是()
注:
L—亮氨酸S—链霉素“+”示加入“-”示不加入
例如:
L—:
不加入亮氨酸;S+:
加入链霉素
选项
筛选出不需要亮氨酸的菌株应使用的培养基
筛选出抗链霉素的菌株应使用的培养基
筛选出不需要亮氨酸、抗链霉素的菌株应使用的培养基
A
L+,S+
L-,S-
L+,S-
B
L-,S-
L+,S+
L-,S+
C
L-,S+
L+,S+
L-,S-
D
L+,S-
L-,S-
L+,S+
4、以下属于选择培育基的是()
A、培育金黄色葡萄菌所用的加高浓度食盐的培育基
B、分离自生固氮菌所用的无氮培育基
C、加入伊红——美蓝用于检测大肠杆菌的培育基
D、制备单克隆抗体时所用的能抑制骨髓瘤细胞和B细胞增殖而不抑制杂交瘤细胞增殖的培育基
五、以下微生物的产物中没有菌种特异性的一组是()
A、氨基酸、核苷酸、多糖、毒素、激素
B、核苷酸、维生素、多糖、脂类、氨基酸
C、多糖、脂类、维生素、抗生素、氨基酸
D、氨基酸、多糖、维生素、色素、抗生素
六、关于微生物代谢调剂说法正确的选项是()
A、乳糖诱导大肠杆菌合成份解乳糖的酶属于酶活性的调剂
B、酶活性调剂是一种快速、精细的调剂方式
C、酶合成调剂与酶活性调剂不是同时存在的
D、微生物的代谢产物与酶结合可不能改变酶的结构
7、科学家通过对黄色短杆菌进行诱变处置,选育了不能合成高丝氨酸脱氢酶的菌种,从而达到了让黄色短杆菌大量积存赖氨酸的目的,这种人工操纵的方式实质上利用了以下哪一种调剂方式?
()
A、酶合成的调剂B、酶活性的调剂C、二者都有D、二者都无
八、以下对持续培育优势的表达,正确的选项是()
A、能及时补充所需的营养,提高产量
B、有利于微生物尽快将代谢产物释放到培育基中
C、能排除无益于微生物生长的某些环境因子
D、提高了设备的利用率
九、以下图为细菌生长曲线,请据图回答以下问题。
⑴图中AB段为________________期,BC
段为________________期,CD段为
________________期,DE段为_________期。
⑵大量合成细胞割裂所需的酶和ATP的时期在________________期,假设扩大再生产选取
菌种最好在_______________期,该期细菌的增加呈________________型增加。
⑶从BC段进入CD段的缘故有_________________________、_____________________、___________________等。
发酵工业为了取得较多的代谢产品,需延长________________期,现在除要适当补充营养物质外,还应严格操纵的条件有________________、________________、________________、________________等。
⑷假设在培育中灭菌不严格混入了青霉菌,那么初期显现的生态学现象是___________,一段时刻后发觉细菌________________,缘故是__________________________。
⑸从生存斗争角度考虑,种内斗争最猛烈的是________________期。
答案:
⑴调整,对数,稳固,衰亡
⑵调整,对数,J
⑶营养物质的消耗,有害代谢产物的积存、PH的改变,稳固,
温度、PH、溶氧量、转速
⑷竞争,死亡,青霉菌产生青霉素抑制细菌生长
⑸稳固
10、右图是人们利用黄色短杆菌合成赖氨酸的途径。
请回答以下问题:
⑴黄色短杆菌中含有遗传物质的结构别离是
________________和___________________。
⑵用黄色短杆菌生产赖氨酸,培育基按物理
性质分属于___________________。
⑶含C、H、O、N的某相对大分子化合物可
以为黄色短杆菌提供哪些营养要素物质?
___________________________________
____________________________________。
⑷由图可知,要增加赖氨酸产量,就必需
_______________________________。
⑸为了培育新品种,科学家通常采纳的方式是__________________________。
⑹赖氨酸是黄色短杆菌的_____________产物,在生产实际中,人们通过黄色短杆菌的培育,大量生产赖氨酸的进程叫__________________________。
⑺在黄色短杆菌培育进程中要进行灭菌。
灭菌是指杀死必然环境中所有微生物的_______________________________________。
⑻在黄色短杆菌培育进程中,若是培育基的pH发生转变,将阻碍黄色短杆菌细胞中的_______________________________________等,从而阻碍黄色短杆菌对营养物质的吸收。
答案:
⑴核区,质粒⑵液体培育基⑶碳源、氮源、能源、生长因素
⑷排除高丝氨酸脱氢酶⑸诱变育种⑹低级代谢,发酵
⑺细胞、芽孢、孢子⑻酶的活性、细胞膜的稳固性
巩固练习:
一、选择题
一、细菌培育进程中别离采纳了高压蒸气、酒精、火焰灼烧等几种不同的处置方式,这些方式可依次用于杀灭哪些部位的杂菌()
A、接种环、手、培育基B、高压锅、手、接种环
C、培育基、手、接种环D、接种环、手、培育基
二、以下关于发酵工程的说法,错误的选项是()
A、发酵工程的产品是指微生物的代谢产物和菌体本身
B、可通过人工诱变选育新品种
C、培育基、发酵设备和菌种必需通过严格的灭菌
D、环境条件的转变,不仅会阻碍菌种的生长繁衍,而且会阻碍菌体代谢产物的形成
3、以下方法中能把微生物生长的调整期缩短的是()
A、接种多种细菌B、增加培育基的量
C、加大接种的量D、选用孢子接种
4、在培育酵母菌时,培育基中加入什么样的特殊物质,以保证抑制其他杂菌的繁衍()
A、生长因子B、食盐C、高浓度蔗糖溶液D、青霉素
五、分离提纯是制取发酵产品不可缺少的时期,产品不同,分离提纯的方式不同,对产品的代谢产物常采纳的提取方式是()
①蒸馏②萃取③过滤④离子互换⑤沉淀
A、①③⑤ B、①②④ C、①②③ D、③④⑤
六、以下有关发酵罐中谷氨酸发酵的表达中,正确的选项是()
A、发酵中不断通入纯氧气
B、搅拌的目的只是使空气形成细小气泡,增加培育基中的溶氧量
C、冷却水可使酶的活性下降
D、假设培育条件不妥就不能取得所需产品
7、发酵工程中培育优良品种的方式有多种,其中能定向培育新品种的方式是()
①人工诱变②基因移植③细胞杂交
A、① B、①② C、②③ D、①②③
八、人们经常使用大肠杆菌作为判定自来水是不是被粪便污染的指示菌,我国规定1000mL自来水中的大肠杆菌数不得超过()
A、1个B、3个C、5个D、10个
九、下面的资料说明在各类培育基中细菌的生长(S、C、M为简单培育基,U、V、X、Y、Z代表加入培育基的不同物质),问细菌不能合成哪一种物质?
(“+”表示生长良好,“-”表示生长不行)()
培养基
生长状态
S、C、M
-
S、C、M+V+Z
-
S、C、M+U+Y
+
S、C、M+Z+X
-
S、C、M+V+Y
+
S、C、M+U+X
-
S、C、M+Y+Z
+
A、UB、VC、YD、Z
10、在培育基的配制进程中,具有如下步骤,其正确顺序为()
①溶化②调pH③加棉塞④包扎⑤培育基的分装⑥称量
A、①②⑥⑤③④ B、⑥①②⑤③④ C、⑥①②⑤④③ D、①②⑤④⑥③
1一、细菌数量增加最快时期和活菌数量的顶峰期别离为()
A、对数期、稳按期B、稳按期、稳按期
C、对数期、对数期D、稳按期、对数期
1二、单细胞蛋白是()
A、从微生物细胞中提掏出来的蛋白质B、微生物的低级代谢产物
C、微生物的次级代谢产物D、通过发酵取得的微生物菌体
13、酵母菌培育基中,常含有必然浓度的葡萄糖,但当葡萄糖浓度太高时,反而抑制微生物的生长,缘故是()
A、细胞会发生质壁分离B、碳源太丰硕
C、改变了酵母菌的pH值D、葡萄糖不是酵母菌的原料
14、在斜面培育基上接种时,其正确的操作顺序是()
①用左手大拇指、食指和无名指夹住菌种试管和待接种的斜试管,管口并齐,使斜面向上成水平状态。
②右手拧松棉塞,但不取下。
③在火焰边用右手无名指和小指夹住两个棉塞,将它们取下,同时左腕转动,烧灼管口一周。
④将接种环伸入管内,让环先接触培育基上未长菌的部位,使环冷却,然后轻轻挑取少量菌体,当即将接种环抽出。
⑤右手拿接种环,在火焰上烧灼灭菌。
⑥在火焰旁迅速将沾有菌体的接种环伸到斜面培育基的底部,由里向外轻轻画蛇形细线。
⑦抽出接种环,再用火焰烧灼管口,并在火焰上方将棉塞塞上。
A、①②③④⑤⑥⑦ B、①②⑤③④⑥⑦
C、①③②④⑤⑥⑦ D、②③①④⑤⑦⑥
1五、自然界存在着许多微生物,它们是自然界不可缺少的生物,以下有关自然界的各类微生物的表达中,正确的选项是()
A、所有微生物在细胞结构上都无成形的细胞核
B、只有附着在豆科植植根部的微生物才能进行生物固氮
C、所有微生物在生态系统中均属于分解者
D、维生素是某些微生物生长和发育所必需的生长因子
1六、以下有关微生物培育的实验表达不正确的选项是(多项选择)
A、高压蒸汽灭菌时,锅内气压为98kPa
B、培育基分装时,培育基高度约为试管高度的1/3
C、实验终止后带菌培育基应加热后倒掉
D、在培育基接种菌种时,应将菌种接入培育基内部有利于其生长
二、非选择题
一、人造蛋白食物是现代微生物工程的杰作之一,食用真菌蛋白是人造蛋白的一种。
真菌
蛋白的制造进程如下图。
请依照图回答以下问题:
⑴往发酵罐内注入少量氨水的目的
是________________________________。
⑵制造真菌蛋白时,要向发酵罐内注
入空气,由此能够推知发酵罐中真菌的异
化作用类型是________________。
⑶往发酵罐内添加的一切物品都要
通过消毒,从生态学的角度分析,其缘故是_____________________________________。
⑷添加的糖被真菌利用,转化形成真菌蛋白,必需通过的生理进程是________________________________________________________________。
⑸从自然界分离出的真菌菌种,用于制造真菌蛋白时,真菌蛋白的产量较低。
要取得较
多的真菌蛋白,培育优质的真菌菌种可采纳_______________________________等方式。
答案:
⑴知足真菌所需的氨源⑵需氧型
⑶避免杂菌与真菌间的竞争⑷氨基转换作用⑸诱变育种
二、乙型肝炎要紧通过血液传播。
乙肝病毒的结构像汤勺,较厚的蛋白质外壳,中心是双链DNA。
乙肝病毒感染肝细胞以后,在肝细胞内可复制出许多病毒颗粒,从而损害肝细胞的性能,严峻阻碍人体健康。
结合讲义所学的知识及日常保健知识,回答有关问题:
⑴乙型肝炎的要紧传播途径是()
A、输血、性接触、刮胡须B、握手
C、呼吸D、共同用餐
⑵侵入人体肝细胞的是乙肝病毒的________________。
⑶由乙肝病毒外壳蛋白颗粒制成的乙肝疫苗注射入人体后,可不能令人致病,但能诱发人体产生抗体,缘故是________________________________________________。
⑷直接参与________________细胞的合成、加工、运输抗体的细胞器有____________种,抗体与乙肝病毒特异性结合后,能够使乙肝病毒失去_____________________________能力。
⑸由于基因工程技术的显现,人们专门快利用这一技术来生产乙肝疫苗。
基因工程生产乙肝疫苗的研究功效要通过________________工程来实现产业化。
答案:
⑴A⑵DNA
⑶乙肝疫苗含有病毒外壳白质,具有抗原性,无DNA故而具有致病性
⑷效应B,4,侵染和破坏肝细胞的能力⑸发酵
3、艾滋病(AIDS)是目前要挟人类生命的重要疾病之一。
能致使艾滋病的HIV病毒是RNA病毒。
它感染人的T淋巴细胞,致使人的免疫力下降,使患者死于普遍感染。
请回答:
⑴该病毒进入细胞后,能以________________为模板,在________________酶的作用下合成________________,并整合到人的基因组中。
⑵整合后它依照________________原那么进行复制,又能以________________为模板合成________________,并进而通过________________进程合成病毒蛋白。
⑶若是将病毒置于细胞外,该病毒不能繁衍,缘故是_______________________。
答案:
⑴RNA,逆转录,DNA
⑵碱基外配对,DNA一条链,RNA,翻译
⑶病毒本身缺乏繁衍所需的原料、能量、酶
4、右图为谷氨酸棒状杆菌利用葡萄糖形成谷氨酸的途径用意,据图回答以下问题:
⑴当终产物谷氨酸合成过量时,往往会致使合成途
径中断,缘故是谷氨酸抑制了________________
的活性,这属于________________的调剂。
⑵假设B酶只有细胞内显现某种中间产物后才能合成,
那么B酶是一种______________________________。
⑶由⑴和⑵能够说明,微生物代谢的调剂包括
___________________的调剂和________________的
调剂两种方式
⑷假设人们想利用葡萄糖、谷氨酸棒状杆菌生产α-酮戊二酸,请你利用现有知识,设计一个大量积存α-酮戊二酸的方案:
________________________________。
答案:
⑴谷氨酸脱氢酶,酶活性⑵诱导酶⑶酶合成,活性
⑷对谷氨酸捧状杆菌进行诱变处置,选育不能合成谷氨酸脱氨酶的菌种
五、为了研究细菌对青霉素抗药性形成的机理,有人设计了如下实验方案:
步骤1:
取培育皿A假设干(A1、A2、A3……),加入
一般细菌培育基;取培育皿B假设干(B1、B2、B3……),
加入含青霉素的细菌培育基。
步骤2:
将适量细菌培育液涂抹在培育皿A1的培育基
表面,放在适宜的条件下培育一段时刻,培育基的表面会
显现一些菌落。
步骤3:
用灭菌后的丝绒包上棉花制成的一枚“印章”,
在A1上轻轻盖一下,再在B1上轻轻盖一下,如此A1中的细菌就按必然的方位准确“复制”到了B1当中。
将B1培育一段时刻后,B1中必然部位显现了少量菌落。
步骤4:
依照B1中菌落显现的方位,将A1中对应位置的菌落掏出(见图示),均匀涂抹在A2的表面,培育一段时刻后,培育基表面又会显现许多菌落。
反复重复步骤3、4,在B2、B3……中保留下来的菌落愈来愈多。
直到最后,所有“复制”到B中的菌落全数保留下来,都具有了对青霉素的抗药性。
⑴通过实验能够明白,细菌抗药性的产生第一是细菌显现______________的缘故。
青霉
素在细菌抗药性形成的进程中起______________作用。
⑵实验中所用细菌的代谢类型属于______________型。
⑶若是B1中没有菌落保留下来,实验就无法进行下去。
假设要使实验进行下去,能够采纳的方式是:
___________________________________________________________________。
答案:
⑴基因突变,选择⑵异养需氧⑶对A中的细菌进行人工诱变
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