高三生物二輪復(fù)習(xí)學(xué)案：微生物的代謝 蘇教版

1、基本知識一、微生物的營養(yǎng)（一）、微生物需要的營養(yǎng)物質(zhì) 微生物需要的營養(yǎng)物質(zhì)包括五大類：水、無機(jī)鹽、碳源、氮源和生長因子。概念來 源功 能碳源凡是提供所需碳元素的物質(zhì)（1）無機(jī)碳源(CO2、NaHCO3、等含碳無機(jī)物) （2）有機(jī)碳源：即含碳有機(jī)物 (1)用于合成微生物的細(xì)胞物質(zhì)和一些代謝產(chǎn)物(2)還是異養(yǎng)微生物的主要能源物質(zhì)氮源凡能提供氮元素的物質(zhì)（1）無機(jī)氮：N2、NH3、銨鹽、硝酸鹽（2）有機(jī)氮：牛肉膏、蛋白陳、尿素等主要用于合成蛋白質(zhì)、核酸以及含氮的代謝產(chǎn)物生長因子一些微生物生長不可缺少的微量有機(jī)物。主要包括維生素、氨基酸、堿基等一些天然物質(zhì)如酵母膏、蛋白棟、動(dòng)植物組織提取液等可以為微生

2、物提供生長因子酶和核酸的組成成分說明：1、微生物最常利用的碳源是糖類，尤其是葡萄糖；最常利用的氮源是銨鹽、硝酸鹽。2、不同種類的微生物，對碳源的需求差別很大。3、對于異養(yǎng)微生物來說，含C、H、O、N的大分子化合物既是碳源，又是氮源和能源?？赡苡质巧L因子。4、微生物之所以需要生長因子，往往是由于缺乏合成這些物質(zhì)所需的酶或合成能力有限。5、對許多微生物來說既可以利用無機(jī)氮化合物作氮源，也可以利用有機(jī)氮化合物作氮源；固氮微生物可以利用N2作為氮源； 6、對于自養(yǎng)微生物來說，NaHCO3既是 又是 。（碳源 無機(jī)鹽），NH4HCO3既是 又是 還可以是 。（碳源 氮源 能源）；對于異養(yǎng)微生物來說，含

3、C、H、O、N的大分子化合物既是 ，又是 和 。還可能又是 。（碳源 氮源 能源 生長因子）（二）、培養(yǎng)基1、培養(yǎng)基配制的原則(1)目的要明確（根據(jù)微生物的種類、培養(yǎng)的目的等）：如培養(yǎng)自養(yǎng)微生物，培養(yǎng)基可由簡單的無機(jī)物組成；如培養(yǎng)自身固氮微生物如圓褐固氮菌，培養(yǎng)基中則不必加氮源；生產(chǎn)用培養(yǎng)基內(nèi)可加入化學(xué)成分不明確的天然物質(zhì)，而分類實(shí)驗(yàn)用培養(yǎng)基則應(yīng)加入已知化學(xué)成分的物質(zhì)。(2)營養(yǎng)要協(xié)調(diào)：注意各種營養(yǎng)物質(zhì)的濃度和比例。如：營養(yǎng)物質(zhì)濃度過高，微生物細(xì)胞內(nèi)的水分通過細(xì)胞膜不斷向外滲透，細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離，影響微生物的正常生命活動(dòng)，抑制微生物的生長；在各種營養(yǎng)物質(zhì)的比例中，碳源與氮源的比最為重要：如谷氨

4、酸生產(chǎn)中，CN41時(shí)，菌體大量繁殖而產(chǎn)生的谷氨酸少；CN31時(shí)，菌體繁殖受抑制，但谷氨酸的合成量大增。(3)pH要適宜：細(xì)菌PH6.57.5，放線菌PH7.58.5，真菌PH5.06.0?？稍谂囵B(yǎng)基中加酸或堿調(diào)節(jié)或加PH緩沖液如K2HPO4/KH2PO4。2、培養(yǎng)基的種類劃分標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)基種類特點(diǎn)用途物理性質(zhì)液體培養(yǎng)基不加凝固劑工業(yè)生產(chǎn)半固體培養(yǎng)基加凝固劑如瓊脂觀察微生物的運(yùn)動(dòng)、鑒定菌種固體培養(yǎng)基微生物的分離、計(jì)數(shù)化學(xué)成分天然培養(yǎng)基含化學(xué)成分不明確，如玉米粉、牛肉膏等工業(yè)生產(chǎn)合成培養(yǎng)基成分明確（用化學(xué)成分已知的化學(xué)物質(zhì)配制）分類、鑒定用途選擇培養(yǎng)基培養(yǎng)基中加入某種化學(xué)物質(zhì)，以抑制不需要的微生物，促

5、進(jìn)所需要的微生物的生長培養(yǎng)、分離出特定的微生物（如培養(yǎng)和分離酵母菌和霉菌，可在培養(yǎng)基中加入青霉素；培養(yǎng)和分離金黃色葡萄球菌，可在培養(yǎng)基中加入高濃度的食鹽。）鑒別培養(yǎng)基根據(jù)微生物的代謝特點(diǎn)，在培養(yǎng)基中加入某種指示劑或化學(xué)藥品鑒別不同種類的微生物，如可用伊紅美藍(lán)培養(yǎng)基鑒別飲水或乳制品中是否有大腸桿菌（若有，其代謝產(chǎn)物有機(jī)酸就一伊紅和美藍(lán)反應(yīng)，使菌落呈深紫色，并有金屬光澤） 說明：液體培養(yǎng)基營養(yǎng)物質(zhì)分布均勻與菌體充分接觸，有利于微生物更快吸收營養(yǎng)，有利于菌體繁殖，積累產(chǎn)物，因而適于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。天然培養(yǎng)基配制方便，營養(yǎng)豐富且價(jià)廉，適于工業(yè)生產(chǎn)。二、微生物的代謝（一）、微生物代謝特點(diǎn)及原因：代謝異

6、常旺盛。微生物的表面積與體積之比很大，使之能迅速與外界進(jìn)行物質(zhì)交換。（二）、微生物代謝的產(chǎn)物 初級代謝產(chǎn)物次級代謝產(chǎn)物作用生長發(fā)育所必須對自身無明顯生理功能，或并非生長發(fā)育所必須產(chǎn)生時(shí)期生長全過程一直在產(chǎn)生生長到一定階段（穩(wěn)定期）分布細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞內(nèi)或外種的特異性無（不同種類微生物細(xì)胞內(nèi)基本相同）有（不同種類微生物細(xì)胞內(nèi)不相同）化學(xué)結(jié)構(gòu)比較簡單十分復(fù)雜舉例氨基酸、核苷酸、多糖、脂質(zhì)、維生素等抗生素、毒素、激素、色素等相同點(diǎn)都是在微生物細(xì)胞的調(diào)節(jié)下有步驟的產(chǎn)生的（三）、微生物代謝的調(diào)節(jié)酶合成的調(diào)節(jié)酶活性的調(diào)節(jié)區(qū)別調(diào)節(jié)對象誘導(dǎo)酶的合成已有酶（組成酶和誘導(dǎo)酶）的活性調(diào)節(jié)結(jié)果酶的種類和數(shù)量增加酶的活性發(fā)生

7、變化特點(diǎn)（效果）間接、緩慢快速、精確，變化是可逆的調(diào)節(jié)機(jī)制基因（表達(dá)）水平上的調(diào)節(jié)，控制酶的合成，通過酶量的變化來調(diào)節(jié)來控制代謝速率代謝水平的調(diào)節(jié)（反饋抑制），代謝過程中產(chǎn)生的產(chǎn)物與酶可逆性的結(jié)合，使酶的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化，導(dǎo)致酶的活性發(fā)生變化調(diào)節(jié)意義保證代謝的需要，又避免細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)和能量的浪費(fèi)，增強(qiáng)了微生物的適應(yīng)能力。如大腸桿菌分解乳糖避免代謝產(chǎn)物積累過多。如谷氨酸發(fā)酵過程中當(dāng)谷氨酸過量時(shí)就會(huì)反饋性的抑制谷氨酸脫氫酶的活性聯(lián)系同時(shí)存在，密切配合，高效、準(zhǔn)確控制代謝的正常進(jìn)行說明：組成酶和誘導(dǎo)酶存在合成舉例誘導(dǎo)酶誘導(dǎo)產(chǎn)生既受遺傳物質(zhì)控制，又須誘導(dǎo)物的誘導(dǎo)大腸桿菌分解乳糖的酶組成酶一直存在只受遺傳物質(zhì)

8、的控制大腸桿菌分解葡萄糖的酶（四）、微生物代謝的人工控制人工控制微生物代謝的措施包括改變微生物遺傳特性、控制生產(chǎn)過程中的各種條件(即發(fā)酵條件)等。其中應(yīng)用營養(yǎng)缺陷型菌株以解除正常的反饋調(diào)節(jié)和通過控制細(xì)胞膜的滲透性來解除反饋抑制在發(fā)酵工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。控制條件控制方式微生物的遺傳特性通過誘變育種選擇符合生產(chǎn)要求的菌種，如選育出不能合成高絲氨酸脫氫酶的菌種，讓黃色短桿菌發(fā)酵積累大量的賴氨酸過程等；控制細(xì)胞膜的滲透性也能達(dá)到控制微生物代謝的目的。如在谷氨酸的生產(chǎn)過程中，可以采取一定的手段改變細(xì)胞膜的透性，使谷氨酸能迅速排放到細(xì)胞外面，從而解除谷氨酸對谷氨酸脫氫酶的控制作用，提高谷氨酸產(chǎn)量。發(fā)酵

9、條件溶氧需氧生物保證氧的供應(yīng)；厭氧生物控制氧的供應(yīng)。在發(fā)酵過程以通氣量和攪拌速度來控制溶氧PH加酸、加堿或加緩沖劑溫度注意降溫，使溫度控制在所培養(yǎng)微生物的最適溫度（五）、發(fā)酵的概念和種類：通過微生物的培養(yǎng)，大量生產(chǎn)各種代謝產(chǎn)物的過程根據(jù)培養(yǎng)基的物理狀態(tài)分根據(jù)生成的產(chǎn)物分根據(jù)發(fā)酵過程對氧的需求情況固體發(fā)酵抗生素發(fā)酵、維生素發(fā)酵、氨基酸發(fā)酵等厭氧發(fā)酵（如酒精發(fā)酵、乳酸發(fā)酵）液體發(fā)酵需氧發(fā)酵（如抗生素發(fā)酵、氨基酸發(fā)酵）三、微生物的生長（一）、微生物群體生長規(guī)律細(xì)菌數(shù)目的對數(shù)時(shí)間調(diào)整期對數(shù)期穩(wěn)定期衰亡期細(xì)菌的生長曲線特點(diǎn)不立即繁殖（增長率最?。┓敝乘俣瓤欤缘缺葦?shù)列的形式增加（增長率最快）增長率為0（

10、繁殖速度與死亡速度相等），活數(shù)量最大，大量積累代謝產(chǎn)物增長率小于0死亡速率超過繁殖速率），活菌數(shù)目急劇下降形成原因?qū)π颅h(huán)境的短暫調(diào)節(jié)或適應(yīng)生存條件（空間、營養(yǎng)等）適宜生存條件（空間縮小、營養(yǎng)消耗等）惡化，種內(nèi)斗爭加劇生存條件（有害代謝產(chǎn)物積累、PH變化等）極度惡化。與無機(jī)環(huán)境的斗爭最為激烈菌體特征體積增長較快形態(tài)、生理特征穩(wěn)定有些種類開始出現(xiàn)芽孢出現(xiàn)多種形態(tài)甚至畸形，有些細(xì)胞開始解體代謝特點(diǎn)代謝活躍，大量合成分裂所需的酶類、ATP及其它細(xì)胞成分代謝旺盛大量積累代謝產(chǎn)物特別是次級代謝產(chǎn)物釋放代謝產(chǎn)物應(yīng)用與控制縮短該期的措施：采用與原培養(yǎng)基相同的培養(yǎng)基增大接種量接種對數(shù)期的菌種可作為菌種和材料科研

11、。延長該期可在開始時(shí)多放些培養(yǎng)基通過以一定的速度添加新培養(yǎng)基，放出老培養(yǎng)基，控制其它生產(chǎn)條件（如溫度、PH、溶 氧）來延長該期說明：（1）、種群數(shù)目的增長與細(xì)菌群體生長的異同點(diǎn)。相同點(diǎn)：細(xì)菌的生長也符合種群增長的“J”型和“S”型曲線，其中對數(shù)期相當(dāng)于“J”型曲線，調(diào)整期、對數(shù)期和穩(wěn)定期相當(dāng)于“S”型曲線。不同點(diǎn)：在自然條件下，一般不會(huì)出現(xiàn)細(xì)菌在人為的培養(yǎng)條件下的衰亡期，原因是處在自然條件下的種群，它總是處于一定的食物鏈和食物網(wǎng)中，種群數(shù)量受它的天敵、食物等多種因素的影響。（2）、調(diào)整期的微生物雖然不能分裂，但是代謝仍是活躍進(jìn)行的，從這個(gè)時(shí)期開始產(chǎn)生初級代謝產(chǎn)物，并貫穿微生物的一生，這是為對數(shù)

12、期的分裂做準(zhǔn)備。次級代謝產(chǎn)物在穩(wěn)定期開始產(chǎn)生并達(dá)到最多。 由于對數(shù)期的微生物代謝旺盛，繁殖速度快，所以應(yīng)用此期的細(xì)菌做菌種。 穩(wěn)定期的活菌數(shù)最多，培養(yǎng)條件（空間、資源）有限，種內(nèi)斗爭最激烈。由于環(huán)境惡化，細(xì)菌抵御不良環(huán)境的芽孢出現(xiàn)。 細(xì)胞形態(tài)最多的時(shí)期是衰亡期，由于環(huán)境極度惡化，細(xì)菌與環(huán)境間的生存斗爭最為激烈（主要是與無機(jī)環(huán)境的斗爭）。（二）、研究微生物生長曲線的意義人們培養(yǎng)微生物的目的是想獲得菌體本身或代謝產(chǎn)物1、得到菌種延長對數(shù)期：培養(yǎng)開始時(shí)多放一些培養(yǎng)基，以延長細(xì)菌處在有豐富營養(yǎng)環(huán)境中的時(shí)間。2、得到代謝產(chǎn)物延長穩(wěn)定期：用連續(xù)培養(yǎng)法，即以一定的速度添加新的培養(yǎng)基，同時(shí)以同樣的速度放出老的

13、培養(yǎng)基，以保證微生物生長對營養(yǎng)的需求，同時(shí)又排出了部分有害代謝產(chǎn)物，從而使微生物能保持較長時(shí)間的高速生長。思考：連續(xù)培養(yǎng)應(yīng)用_培養(yǎng)基。對于好氧性微生物在連續(xù)培養(yǎng)過程中除了要添加培養(yǎng)基外，還應(yīng)該_。（液體 通入無菌的空氣）（三）、微生物群體生長的測定1、測定細(xì)胞數(shù)目2、測定濕重或干重（四）、影響微生物生長的環(huán)境因素環(huán)境因素影響的原因不適宜因素的結(jié)果溫度影響蛋白質(zhì)和核酸的結(jié)構(gòu)低時(shí)反應(yīng)速度降低，高時(shí)蛋白質(zhì)和核酸的結(jié)構(gòu)發(fā)生不可逆的破壞（絕大多數(shù)微生物最適生長溫度為2537C0）PH影響酶的活性和細(xì)胞膜的穩(wěn)定性酶失活或膜的穩(wěn)定性破壞，降低對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收（最適PH：細(xì)菌6.57.5、真菌5.06.0、放

14、線菌7.58.5）氧氣影響微生物的細(xì)胞呼吸有 氧 型：大多數(shù)細(xì)菌和真菌等嚴(yán)格厭氧型：短時(shí)間的有氧也會(huì)造成生長停滯或死亡，如產(chǎn)甲烷桿菌一般厭氧型：有無氧都進(jìn)行無氧呼吸，有氧時(shí)細(xì)胞呼吸受抑制，如某些鏈球菌兼性厭氧型：無氧時(shí)進(jìn)行無氧呼吸，有氧時(shí)進(jìn)行有氧呼吸，如酵母菌、大腸桿菌四、發(fā)酵與發(fā)酵工程 發(fā)酵是通過微生物的培養(yǎng)大量生產(chǎn)各種代謝產(chǎn)物的過程。 發(fā)酵工程是一種生物技術(shù)，采用現(xiàn)代工程技術(shù)手段，利用微生物的某種特定功能，為人類生產(chǎn)有用的產(chǎn)品或直接把微生物應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程的一種新技術(shù)。所以發(fā)酵工程是應(yīng)用于發(fā)酵的一種生物技術(shù)。五、谷氨酸發(fā)酵（一）、常用菌種：谷氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌（都是異自需氧型微生物

15、）思考：以谷氨酸棒狀桿菌為例說明選種應(yīng)該注意什么？（應(yīng)選對數(shù)期的菌種；選擇細(xì)胞膜通透性大的谷氨酸棒狀桿菌，因?yàn)楣劝彼岚魻顥U菌合成谷氨酸會(huì)因在細(xì)胞內(nèi)積累而終止。）（二）、培養(yǎng)基：1、液體培養(yǎng)基（天然培養(yǎng)基）2、原料（五類營養(yǎng)要素物質(zhì)）：豆餅水解液、玉米漿、磷酸二氫鉀、氧化鉀、硫酸鎂、生物素（生長因子）等。思考：為什么選用液體天然培養(yǎng)基？（、液體培養(yǎng)基能夠使培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)在發(fā)酵過程中得到充分利用，還能為菌體提供更大的空間，同時(shí)也有利于生產(chǎn)過程中培養(yǎng)條件的控制和產(chǎn)物的提取；采用天然培養(yǎng)基作為營養(yǎng)物質(zhì)，既能滿足菌體對營養(yǎng)的需求，又能降低成本，還可以減少對環(huán)境的污染）。（三）、發(fā)酵過程1、培養(yǎng)方式：

16、連續(xù)培養(yǎng)2、控制條件：溫度、PH、溶氧、攪拌速度等思考：攪拌的目的是什么？（對于需氧性微生物，在培養(yǎng)過程中，必須不斷通入無菌空氣，攪拌不但可使空氣成為小泡迅速溶解以增加培養(yǎng)基的溶氧，還能使菌種下培養(yǎng)基充分接觸，提高原料的利用率。）（四）、味精的生成與提取用適量的碳酸鈉中和，經(jīng)過濾、濃縮、離心分離等步驟，即可獲得所需產(chǎn)品說明：影響發(fā)酵過程的因素溫度、PH、溶氧、營養(yǎng)物質(zhì)的濃度等六、發(fā)酵工程的內(nèi)容（一般流程）（一）、菌種選育思考:從自然界分離的菌種為什么一般不直接作為生產(chǎn)用菌種？菌種選育的常用方法有哪些？這些方法在改造菌種遺傳特性方面有什么不同特點(diǎn)？（定向育種）原理產(chǎn)品舉例自然選種自然突變一般微生

17、物能生產(chǎn)誘變育種人工誘變不能合成高絲氨酸脫氫酶的黃色短桿菌細(xì)胞工程DNA重組（構(gòu)建工程細(xì)胞或工程菌）一般微生物不能生產(chǎn)生產(chǎn)人生長激素的工程菌基因工程（二）、培養(yǎng)基配制根據(jù)培養(yǎng)基配制的原則，選擇原料制備培養(yǎng)基，應(yīng)該注意的是：1、根據(jù)不同的菌種，選擇不同的材料，配制的培養(yǎng)基應(yīng)滿足微生物對碳源、氮源、水、無機(jī)鹽和生長因子等方面的要求，并能夠?yàn)槲⑸锏纳L提供適宜的PH。2、培養(yǎng)基的營養(yǎng)要協(xié)調(diào)，注意各種營養(yǎng)物質(zhì)的濃度和比例，特別是碳氮比，以利于微生物代謝產(chǎn)物的合成。3、應(yīng)盡量降低生產(chǎn)成本，以得到更大的經(jīng)濟(jì)效益。以天然成分的培養(yǎng)基為好。如谷氨酸發(fā)酵：培養(yǎng)基中必需有生長因子生物素，如缺少谷氨酸合成會(huì)受阻；

18、CN31；PH應(yīng)為弱堿性，否則會(huì)生成谷氨酰胺；溶氧量必須充足。（三）、滅菌思考：為什么要滅菌？哪些對象需要滅菌？（如混入其它微生物，將與菌種形成競爭關(guān)系，對菌種的繁殖和代謝造成不良影響。如在谷氨酸發(fā)酵過程中，混入放線菌，則放線菌分泌的抗生素就會(huì)使大量的谷氨酸棒狀桿菌死亡；如果在青霉素生產(chǎn)過程中污染了雜菌，這些雜菌就會(huì)分泌青霉素酶將青霉素分解掉。所以要防止雜菌的污染，在發(fā)酵前應(yīng)用高溫高高壓的方式對培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格徹底的滅菌處理，殺死所有雜菌的胞體、芽胞和孢子）（四）、擴(kuò)大培養(yǎng)思考：結(jié)合細(xì)菌的群體生長規(guī)律分析：菌種接種前為什么要進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)？（增加接種時(shí)的菌量，以縮短調(diào)整期，進(jìn)而縮短生產(chǎn)周

19、期。擴(kuò)大培養(yǎng)與發(fā)酵的目的不同，前者是為了在短期內(nèi)獲得大量的菌種，而發(fā)酵是為了獲得代謝產(chǎn)物，所以采用的培養(yǎng)條件也不同。如谷氨酸棒狀桿菌在擴(kuò)大培養(yǎng)時(shí)，碳氮比應(yīng)為41，而在發(fā)酵獲得谷氨酸時(shí)碳氮比應(yīng)為31；再如酒精發(fā)酵中，擴(kuò)大培養(yǎng)應(yīng)在有氧條件下進(jìn)行，讓其迅速進(jìn)行出芽生殖，而在發(fā)酵時(shí)應(yīng)在無氧條件下進(jìn)行。）（五）、接種：在保證無雜菌污染的條件下進(jìn)行接種（六）、發(fā)酵過程（中心階段）使培養(yǎng)保持穩(wěn)定期，以獲得更多的發(fā)酵產(chǎn)物1、隨時(shí)取樣監(jiān)測培養(yǎng)液中細(xì)菌數(shù)目、產(chǎn)物濃度等，以了解發(fā)酵進(jìn)程。2、及時(shí)添加必需的營養(yǎng)基組分，以滿足菌種的營養(yǎng)需要。3、嚴(yán)格控制溫度、PH、溶氧、通氣量和轉(zhuǎn)速等發(fā)酵條件，確保微生物代謝向著有利的

20、方向快速進(jìn)行思考：（1）、為什么要隨時(shí)檢測影響發(fā)酵過程的各種環(huán)境條件，并予以人工控制？因?yàn)殡S著發(fā)酵過程的進(jìn)行，營養(yǎng)物質(zhì)被大量消耗，代謝產(chǎn)物的積累，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量和某些酸性或堿性物質(zhì)，使培養(yǎng)液中的溫度、PH、溶氧、各種營養(yǎng)物質(zhì)的濃度特別是碳氮比等發(fā)生改變，會(huì)影響微生物的生長繁殖、代謝途徑（代謝方向或產(chǎn)物的種類）、酶的活性、膜的通透性等，所以要隨時(shí)檢測影響發(fā)酵過程的各種環(huán)境條件，并予以人工控制。（2）、如何控制發(fā)酵過程中的各種條件呢？對發(fā)酵條件的控制可能通過發(fā)酵罐上的各種裝置來進(jìn)行。如溫度控制可通過發(fā)酵罐上的溫度自動(dòng)測試和控制裝置進(jìn)行檢測和調(diào)整（微生物代謝、機(jī)械攪拌都會(huì)使溫度升高，發(fā)酵罐壁散

21、熱，水分蒸發(fā)都會(huì)使溫度下降）；溶氧可通過通氣量和攪拌速度來調(diào)節(jié)；PH可通過加料裝置，添加酸或堿或緩沖液來調(diào)節(jié)；營養(yǎng)物質(zhì)可通過采取連續(xù)培養(yǎng)的方法調(diào)節(jié)。（七）、分離提純1、產(chǎn)品為菌體：采用過濾、沉淀等方法將菌體從培養(yǎng)液中提取出來。2、產(chǎn)品為代謝產(chǎn)物：可用蒸餾、萃取、離子交換等方法進(jìn)行提取。七、發(fā)酵工程的應(yīng)用（一）、在醫(yī)藥工業(yè)上的應(yīng)用1、批量生產(chǎn)藥品2、生產(chǎn)基因工程、細(xì)胞工程藥品（二）、在食品工業(yè)上的應(yīng)用1、生產(chǎn)傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品2、生產(chǎn)食品添加劑3、生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白，解決糧食短缺問題（單細(xì)胞蛋白是指通過發(fā)酵獲得的大量微生物菌體本身：單細(xì)胞蛋白又叫微生物蛋白、菌體蛋白。單細(xì)胞蛋白具有以下優(yōu)點(diǎn)：第一，生產(chǎn)效率

22、高，第二，生產(chǎn)原料來源廣，而且經(jīng)濟(jì)。第三，可以工業(yè)化生產(chǎn)。但是任何一種新型食品原料的問世，都會(huì)產(chǎn)生可接受性，安全性等問題。單細(xì)胞蛋白也不例外。例如單細(xì)胞蛋白的核酸含量在，食用過多的核酸可能會(huì)引起痛風(fēng)等疾病。此外，單細(xì)胞作為一種食物，人們習(xí)慣上一時(shí)難以接受。但經(jīng)過微生物學(xué)家的努力，這些問題會(huì)得到圓滿解）說明：基因工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程的比較主要技術(shù)工具酶主要操作對象基本原理和工程目的應(yīng)用與其它工程的關(guān)系基因工程DNA拼接技術(shù)DNA重組技術(shù)限制性內(nèi)切酶DNA連接酶基因及動(dòng)物細(xì)胞、植物細(xì)胞、微生物細(xì)胞（供體或受體細(xì)胞）應(yīng)用分子遺傳學(xué)原理，在分子水平上定向改造生物的遺傳特性（定向改造物種）工程菌生產(chǎn)

23、藥物轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物超級細(xì)菌（分解石油凈化環(huán)境）通過細(xì)胞工程、發(fā)酵工程使目的基因得以表達(dá)細(xì)胞工程細(xì)胞培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交動(dòng)物細(xì)胞融合單克隆抗體制備體外受精核移植胚胎移植纖維素酶果膠酶胰蛋白酶動(dòng)物細(xì)胞、植物細(xì)胞、微生物細(xì)胞在細(xì)胞或細(xì)胞器水平上定向改造細(xì)胞的遺傳結(jié)構(gòu)和遺傳特性（定向改造特種）人工種子（植物組織培養(yǎng)）番茄馬鈴薯（植物體細(xì)胞雜交）試管動(dòng)物（胚胎移植）單克隆抗體（雜交瘤技術(shù)）克姓動(dòng)物（核移植）可以為發(fā)酵工程提供菌種、使基因工程得以實(shí)現(xiàn)發(fā)酵工程菌種培育（自然選種、誘變育種、基因工程）細(xì)胞（微生物）大規(guī)模培養(yǎng)產(chǎn)物（菌體或代謝產(chǎn)物）的收獲微生物利用微生物（特別是經(jīng)過DNA重組技術(shù)改造過的）完成生化反

24、應(yīng)使其產(chǎn)生出最多的產(chǎn)物（菌體或代謝產(chǎn)物）生產(chǎn)藥品生產(chǎn)傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品生產(chǎn)食品添加劑生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白為酶工程提供酶的來源，使基因工程、細(xì)胞工程的目的基因得以表達(dá)相互聯(lián)系人們按照自己的意愿改造物種采用基因工程或細(xì)胞工程，而基因工程或細(xì)胞工程的成果大多必須通過發(fā)酵工程和酶工程來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化?；蚬こ?、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程中所需要的酶，往往要通過酶工程來獲得，酶工程中酶的生產(chǎn)一般要通過發(fā)酵的方法。二 例題分析1下列與微生物的代謝活動(dòng)異常旺盛無關(guān)的原因是： A表面積與體積比大 B表面積大C對物質(zhì)的轉(zhuǎn)化利用快 D.數(shù)量多微生物的代謝特點(diǎn): 2右圖表示某種細(xì)菌細(xì)胞中的一個(gè)反應(yīng)程序。在這個(gè)程序中，一種氨基酸在酶的作用下

25、產(chǎn)生另外的氨基酸。16代表不同的氨基酸(對生命都是必需的)，VZ代表不同的酶。原始種的細(xì)菌只要培養(yǎng)基中有氨基酸l就能生長，而細(xì)菌的變異種只有在培養(yǎng)基中有氨基酸l、2、5時(shí)才能生長。該種細(xì)菌的變異種中不存在的酶是 AV、Z BW、Y CY、Z DV、W問題1：氨基酸屬于微生物的 代謝產(chǎn)物，是指 對對微生物 的物質(zhì),在不同種類的微生物細(xì)胞中, 初級代謝產(chǎn)物 -（有無菌種特異性）2.次級代謝產(chǎn)物是指 或的物質(zhì).因此次級代謝產(chǎn)物對微生物沒有意義，對嗎？ 它們可能積累在 也可能排到 有 等。3以下是用葡萄糖和乳糖培養(yǎng)大腸桿菌，培養(yǎng)基中葡萄糖和乳糖及細(xì)胞中分解葡萄糖的酶和利用乳糖的酶的含量，請分別指出。

26、A B C D(1)微生物代謝調(diào)節(jié)的主要方式: , .還有嗎？ (2)微生物的胞內(nèi)酶可分為 和 .一般微生物的胞外酶主要是 酶(3)組成酶和誘導(dǎo)酶的區(qū)別:組成酶是 的酶,他們的合成只受 誘導(dǎo)酶則是在 才能合成的酶.這種調(diào)節(jié)的意義？ 思考誘導(dǎo)酶是誘導(dǎo)DNA的復(fù)制、RNA的轉(zhuǎn)錄、翻譯？4下圖是谷氨酸棒狀桿菌利用葡萄糖生產(chǎn)谷氨酸的途徑示意圖 （1）當(dāng)終產(chǎn)物谷氨酸合成過量時(shí)，往往會(huì)導(dǎo)致合成途徑中斷，原因時(shí)谷氨酸抑制了 的活性，這屬于 的調(diào)節(jié) .歸納：微生物代謝過程酶活性發(fā)生變化的主要原因？該調(diào)節(jié)的特點(diǎn) 1 2 針對原因提出工業(yè)生產(chǎn)中提高產(chǎn)量的一種方法 寫出在生產(chǎn)谷氨酸的過程中對數(shù)期和穩(wěn)定期的培養(yǎng)基的C

27、/N比 在工業(yè)上生產(chǎn) 谷氨酸 使用的培養(yǎng)基從成分、物理性質(zhì)分別屬于什么培養(yǎng)基？ 分別有什么優(yōu)點(diǎn) 課堂練習(xí)1蘑菇是一種市場上常見的食用菌?；卮穑?（1）因?yàn)槟⒐绞?型生物，所以種植蘑菇一般用棉籽殼或其他有機(jī)質(zhì)作培養(yǎng)基，按化學(xué)成分該培養(yǎng)基為 培養(yǎng)基，按物理性質(zhì)該培養(yǎng)基為 培養(yǎng)基。 （2）培養(yǎng)基在接種前要進(jìn)行滅菌處理，簡單的就是將培養(yǎng)基堆放也能達(dá)到目的，為什么？ 滅菌的主要目的是為了消除其他細(xì)菌、真菌等其他微生物與平菇間的 。2某課題小組的研究性學(xué)習(xí)課題是"探究影響細(xì)菌生長繁殖的因素。"他們在培養(yǎng)細(xì)菌的過程中發(fā)現(xiàn)了某種細(xì)菌（記作X）的周圍其他細(xì)菌的生長繁殖受到抑制。他們把X細(xì)菌接

28、種到專門的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，一段時(shí)間后除去X細(xì)菌，用該培養(yǎng)基再培養(yǎng)其他細(xì)菌，結(jié)果其他細(xì)菌仍然不能生長和繁殖。據(jù)以上材料回答下列問題： 1）從生態(tài)學(xué)的角度分析，X細(xì)菌與其周圍細(xì)菌之間的關(guān)系稱競爭。（2）X細(xì)菌周圍的其他細(xì)菌不能生長和繁殖的原因最可能是X細(xì)菌代謝過程中產(chǎn)生了能抑制其他細(xì)菌生長和繁殖的物質(zhì)。（3）為驗(yàn)證（2）中的原因進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)。請參照上述題目中給出的有關(guān)材料，補(bǔ)充相關(guān)的實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)果：第一步：取兩個(gè)培養(yǎng)皿，按相同營養(yǎng)成分配制成甲、乙兩個(gè)培養(yǎng)基。第二步：在甲培養(yǎng)基上接種X細(xì)菌，培養(yǎng)一段時(shí)間后將X細(xì)菌除去；乙培養(yǎng)基上不接種X細(xì)菌作為對照第三步：在這兩個(gè)培養(yǎng)基上分別培養(yǎng)接種相同的其他細(xì)菌第

29、四步：在相同條件下，讓甲、乙兩個(gè)培養(yǎng)基上的細(xì)菌生長繁殖。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：甲培養(yǎng)基上的其他細(xì)菌不能生長繁殖，乙培養(yǎng)基上的其他細(xì)菌能正常生長繁殖3在污水處理方法中，最關(guān)鍵、最有效和最常用的方法是微生物處理法。微生物污水處理的一種方法：整個(gè)過程及其裝置的基本原理見右圖。(1) 曝氣池中的微生物主要的新陳代謝類型為_。沉淀池中的微生物主要的新陳代謝類型為_。(2) 這個(gè)裝置實(shí)際也是連續(xù)培養(yǎng)裝置，在曝氣池中的微生物大多處于_期。(3) 污水為曝氣池中的微生物提供了_等營養(yǎng)物質(zhì)。(4) 利用翼輪攪拌的作用是_。課后鞏固微生物群體生長的規(guī)律（以細(xì)菌為例）1微生物的生長常常以 單位來研究。2微生物群體的生長的規(guī)律，

30、以 為例說明，研究步驟 ， ， 測定細(xì)菌群體生長的方法有兩種，一種是 ，另一種是 。3微生物群體生長規(guī)律的的曲線-（1）繪制方法；將少量的某種細(xì)菌接種到 培養(yǎng)基中 條件培養(yǎng) 取樣測定 以 作橫坐標(biāo)，以 作縱坐標(biāo)，得到生長曲線（2）細(xì)菌的生長曲線：她描述了細(xì)菌群體從 的動(dòng)態(tài)變化過程。和（ ） 1 2 3 4 （ ）（3）主要時(shí)期A調(diào)整期：細(xì)菌對新環(huán)境的 過程。菌體特點(diǎn)： 、 、 、 。調(diào)整期的長短與 等因素有關(guān)思考1：調(diào)整期產(chǎn)生的原因？該時(shí)期大量合成的酶是合成酶還是誘導(dǎo)酶？思考2：根據(jù)細(xì)菌群體的生長曲線，如何縮短調(diào)整期？它對于生產(chǎn)實(shí)踐有何意義？B對數(shù)期：該細(xì)菌進(jìn)入 階段數(shù)目增長的特點(diǎn)： 思考：為

31、什么？菌體特點(diǎn)： 應(yīng)用： C穩(wěn)定期：整個(gè)培養(yǎng)基中 達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。 1 原因1 細(xì)菌 下降2 3 2 增加 菌體特點(diǎn) 1 達(dá)到最高 2大量積累 ，特別是 3形成 思考1：穩(wěn)定期和對數(shù)期的細(xì)菌在物質(zhì)和結(jié)構(gòu)有無區(qū)別？思考2：生產(chǎn)上為獲得抗生素，應(yīng)該采取哪些措施？ 、應(yīng)用：獲取 的最佳時(shí)期：適當(dāng)補(bǔ)充 ，有助于 ，提高 。D衰亡期：細(xì)菌的 超過 活細(xì)菌的數(shù)目 菌體特點(diǎn)：細(xì)胞出現(xiàn) ，甚至 ：有些細(xì)胞 ：釋放 （4）意義：連續(xù)培養(yǎng)法概念： 。應(yīng)用： 。目的：保證 ，排出 ，使微生物保持較長時(shí)間的 。應(yīng)用： 等的生產(chǎn)。意義；縮短 ，提高設(shè)備 ，便于 思考：細(xì)菌群體生長曲線的哪一階段與種群數(shù)量變化的“J”型曲線

32、相似？哪一階段與種群數(shù)量變化的“S”型曲線相似？ 種內(nèi)斗爭最激烈的是哪一階段？ 與無機(jī)環(huán)境斗爭最激烈的是那一階段？ 幾乎不存在種內(nèi)斗爭的是那一階段？ （二）影響微生物生長的環(huán)境因素：主要是 、 、 。1 溫度（1） 微生物生長最旺盛時(shí)的溫度叫 （2） 絕大多數(shù)微生物最適溫度是 （3） 在最適溫度范圍內(nèi)，微生物的生長速率隨 而 。超過最適溫度范圍，微生物的生長速率 原因 。2 氧：依據(jù)微生物對氧氣的需求微生物分為好氧性微生物： 例 厭氧性微生物 例 兼性厭氧性微生物例 3 PH：（1） 每種微生物最適PH值不同（2） 多數(shù)細(xì)菌最適PH ，真菌 ，放線菌 （3） 超過最適PH，影響 、 ，從而一向

33、微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。思考：根據(jù)影響微生物的生長的主要環(huán)境因素，可采取哪些滅菌方法？例題：某生物興趣小組開展探究實(shí)驗(yàn)，課題是："培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量與時(shí)間的變化關(guān)系"實(shí)驗(yàn)材料：菌種和無菌馬鈴薯培養(yǎng)液、試管、血球計(jì)數(shù)板(2 mm×2 mm方格)、滴管、顯微鏡等。酵母菌的顯微計(jì)數(shù)方法1血球計(jì)數(shù)板：是帶有微小方格刻度的玻璃片，用在顯微鏡下對血細(xì)胞，微生物的計(jì)數(shù)。2將含有酵母菌的培養(yǎng)液滴在計(jì)數(shù)板上，計(jì)數(shù)一個(gè)小方格內(nèi)的酵母菌數(shù)量，再以此為根據(jù)，估算試管中的酵母菌總數(shù)。連續(xù)觀察7天，并記錄每天的數(shù)值。根據(jù)以上敘述回答下列問題：（1）根據(jù)所學(xué)知識，該課題的實(shí)驗(yàn)假設(shè)是：開始在

34、資源和空間無限多的環(huán)境中，酵母菌呈J型增長 ，隨著時(shí)間的推移，_環(huán)境中資源和空間逐漸變得有限，酵母菌呈S型增長。（2）本實(shí)驗(yàn)沒有另設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)，原因是_該實(shí)驗(yàn)在時(shí)間上形成前后自身對照_。該實(shí)驗(yàn)是否需要重復(fù)實(shí)驗(yàn)？_需要_，試解釋原因_為了提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性_。（3）在吸取培養(yǎng)液制片前，要輕輕震蕩幾次試管，原因是_使酵母菌分布均勻 _。如果一個(gè)小方格內(nèi)酵母菌過多，難以數(shù)清，應(yīng)當(dāng)采取的措施是_增加稀釋倍數(shù)。對于壓在小方格界線上的酵母菌，應(yīng)當(dāng)怎樣計(jì)數(shù)？_上下和左右只計(jì)一邊線上菌體_。 例題分析2 微生物群體生長的 規(guī)律的主要時(shí)期調(diào)整期：a.細(xì)菌對新環(huán)境的短暫調(diào)整或適應(yīng)過程；b.菌體特點(diǎn)：不分裂繁殖、

35、代謝活躍、體積增長較快、大量合成分裂所需類、ATP及其它細(xì)胞成分。c.調(diào)整期的長短與菌種、培養(yǎng)條件等因素有關(guān)。思考：1調(diào)整期產(chǎn)生的原因？該時(shí)期大量合成的是誘導(dǎo)酶還是合成酶？ 2：調(diào)整期的長短與菌種的遺傳特性、菌種的生長階段（ 菌齡）、培養(yǎng)基的成分等有關(guān)，根據(jù)細(xì)菌群體的生長曲線，如何縮短調(diào)整期？它對于生產(chǎn)實(shí)踐有何意義？（提示：選擇對數(shù)期的菌體作為菌種，將菌體接入相同的或某些營養(yǎng)成分相同的培養(yǎng)基，可明顯縮短或消除調(diào)整期，從而縮短培養(yǎng)周期，提高設(shè)備利用率）對數(shù)期：A.該期細(xì)菌進(jìn)入快速分裂階段； B.菌體特點(diǎn)：代謝旺盛、個(gè)體形態(tài)和生理特性比較穩(wěn)定；C.應(yīng)用：常作為生產(chǎn)用菌種和科研材料。思考3：對數(shù)期的

36、細(xì)菌數(shù)目為什麼呈現(xiàn)指數(shù)增長？穩(wěn)定期：整個(gè)培養(yǎng)基中新增細(xì)胞數(shù)和死亡細(xì)胞數(shù)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。營養(yǎng)物質(zhì)的消耗 原因:營養(yǎng)物質(zhì)消耗，有害代謝產(chǎn)物積累,pH變化, 細(xì)胞分裂速率降，死亡細(xì)胞數(shù)目增加。菌體特點(diǎn)：活菌數(shù)目達(dá)到最高峰，大量積累代謝產(chǎn)物,特別是次級代謝產(chǎn)物，形成芽孢。應(yīng)用：獲取次級代謝產(chǎn)物的最佳時(shí)期；適當(dāng)補(bǔ)充營養(yǎng)物質(zhì)，有助于延長穩(wěn)定期，提高產(chǎn)量。思考4:穩(wěn)定期與對數(shù)期的細(xì)菌在物質(zhì)組成上是否相同？有哪些方法能延長穩(wěn)定期以提高代謝產(chǎn)物產(chǎn)量？ 。衰亡期a.細(xì)菌的死亡速率超過繁殖速率，活菌數(shù)目急劇下降b.菌體特點(diǎn)：細(xì)胞出現(xiàn)多種形態(tài)，甚至畸形；有些細(xì)胞開始解體；釋放代謝產(chǎn)物連續(xù)培養(yǎng)法概念：在一個(gè)流動(dòng)裝置中，以

37、一定速度不斷添加新培養(yǎng)基，同時(shí)又以同樣速度不斷排出老培養(yǎng)基。目的：保證微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的需要，排出部分有害代謝產(chǎn)物，使微生物保持較長時(shí)間的高速生長。意義：縮短培養(yǎng)周期，提高設(shè)備利用率，且便于自動(dòng)化管理。問題：在微生物群體生長的 過程中所有的 微生物都處于同一階段嗎？ 曲線中哪一階段與種群數(shù)量變化的“J”形曲線相似? 哪一階段與種群數(shù)量變化的 “S”形曲線相似? 種內(nèi)斗爭最激烈的是哪個(gè)階段? 與無機(jī)環(huán)境斗爭最激烈的是哪個(gè)階段 幾乎不存在種內(nèi)斗爭的是哪個(gè)階段? 。 課堂練習(xí)：右圖表示某細(xì)菌生長過程中，在X點(diǎn)將該細(xì)菌移入與先前營養(yǎng)條件不同的環(huán)境后，細(xì)胞數(shù)、RNA、DNA和蛋白質(zhì)的相對數(shù)量變化情況。據(jù)

38、圖分析回答：(1)在圖中所示X點(diǎn)前，細(xì)菌生長處于_對數(shù)_期，判斷依據(jù)是_細(xì)菌的相對數(shù)量不斷增加_。(2)XY之間相當(dāng)于細(xì)菌生長的_調(diào)整_期，該時(shí)期細(xì)菌大量合成_初級_代謝產(chǎn)物。(3)若C曲線表示DNA的數(shù)量變化情況，則細(xì)胞數(shù)、RNA、蛋白質(zhì)分別對應(yīng)圖中的_ DAB _曲線（填字母）。（二）影響微生物生長的環(huán)境因素：主要是溫度、pH、氧。微生物的生長速率1、 溫度PH： （ ） 溫度(PH)超過最適生長溫度后，微生物生長速率急劇下降。原因： 。超過最適pH，影響 。2、氧：厭氧型生物有 問題思考根據(jù)影響微生物生長的主要環(huán)境因素，可以采取哪些滅菌方法? (提示：高溫滅菌，強(qiáng)酸、強(qiáng)堿滅菌等。)發(fā)酵工

39、程左圖是發(fā)酵工程生產(chǎn)產(chǎn)品的流程圖，據(jù)圖回答下列問題：(1)、能生產(chǎn)人生長激素的工程菌是通過培養(yǎng)的，是_基因工程_；高產(chǎn)青霉素菌種是通過培育的，是_人工誘變_；是_細(xì)胞工程_。(2)表示_接種_,表示_滅菌_。(3)整個(gè)過程的中心階段是發(fā)酵，在此階段需要隨時(shí)取樣、檢測_微生物的數(shù)目、代謝產(chǎn)物的濃度_等，以了解發(fā)酵進(jìn)程，還要及時(shí)添加_培養(yǎng)基_，同時(shí)嚴(yán)格控制_代謝條件_。(4)若是單細(xì)胞蛋白的話，是_菌體_。氨基酸、維生素屬微生物的_初級代謝產(chǎn)物_。三鞏固練習(xí)三非選擇題19.(9分)谷氨酸鈉是谷氨酸的一種鈉鹽，是味精等調(diào)味品的主要成分，目前利用谷氨酸棒狀桿菌發(fā)酵生產(chǎn)的氨基酸中，谷氨酸是產(chǎn)量最大的種類

40、之一。左下圖表示某容器中培養(yǎng)的谷氨酸棒狀桿菌的生長曲線。微生物數(shù)目對數(shù)時(shí)間abcde生長速率+-時(shí)間與其他生物比較，微生物代謝非常旺盛的原因是微生物個(gè)體小，表面積與體積比大，物質(zhì)交換速率快 。為了測定培養(yǎng)液中細(xì)菌的數(shù)目，將500個(gè)紅細(xì)胞與5毫升該培養(yǎng)液混勻，然后制片觀察，進(jìn)行隨機(jī)統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下：視野1視野2視野3視野4紅細(xì)胞數(shù)20182220細(xì)菌個(gè)數(shù)1039710595該5毫升培養(yǎng)液共含有細(xì)菌約 2500 個(gè)。當(dāng)培養(yǎng)基中的碳源和氮源之比為4：1時(shí)，有利于延長圖中的 bc 段。如果想延遲de段的出現(xiàn)，可以采用 連續(xù)培養(yǎng) 的方法。對照左上圖，在右上圖繪出表示谷氨酸棒狀桿菌生長速率變化的曲線。在自然狀

41、態(tài)下，隨著谷氨酸棒狀桿菌細(xì)胞內(nèi)谷氨酸的大量積累，谷氨酸脫氫酶的活性會(huì)下降，發(fā)酵生產(chǎn)中通常采取改變細(xì)胞膜的透性 的方法，使谷氨酸能迅速排放到細(xì)胞外面。當(dāng)培養(yǎng)液中 溶氧 下降時(shí)，發(fā)酵罐中有乳酸或琥珀酸出現(xiàn)。20. (8分)酵母菌、大腸桿菌等是遺傳學(xué)上明星試驗(yàn)材料之一，常在生物技術(shù)上用做"工程菌"。請分析回答： 在酵母菌代謝產(chǎn)生酒精過程中，其主要生殖方式是_ ；在酶工程中，常用微生物作為發(fā)酵對象的原因是_容易培養(yǎng)、繁殖速度快等 _(2) 若把大腸桿菌接種到含葡萄糖和乳糖的培養(yǎng)基中，只有葡萄糖全被消耗后大腸桿菌才合成半乳糖苷酶來利用乳糖。這一事實(shí)表明半乳糖苷酶屬于_誘導(dǎo)酶 _酶。(

42、3)目前用谷氨酸棒桿菌生產(chǎn)谷氨酸提高產(chǎn)量的方法有a._ 改變遺傳特性_；b.改善發(fā)酵條件。在谷氨酸發(fā)酵過程中，一般采用_連續(xù)培養(yǎng)_方法，即向發(fā)酵罐內(nèi)連續(xù)不斷地添加新鮮培養(yǎng)基，同時(shí)又以同等速度不斷地放出老的培養(yǎng)基，由此可見，次級代謝產(chǎn)物的形成速度與菌體的繁殖速度無關(guān)，而與_菌體數(shù)量_有關(guān)。請?jiān)趫D中畫出這種方法培養(yǎng)下，大腸桿菌的群體數(shù)量的對數(shù)與時(shí)間的變化曲線，并標(biāo)出橫坐標(biāo)軸上時(shí)間的含義。（二分）21. (10分)生產(chǎn)谷氨酸等食品添加劑離不開發(fā)酵工程。請就谷氨酸發(fā)酵回答下列問題。（1）谷氨酸棒狀桿菌的代謝類型是_異養(yǎng)需氧型_。（2）一定容積的培養(yǎng)液中進(jìn)行谷氨酸發(fā)酵，C/N比為3：1時(shí)，活菌數(shù)可保持最

43、大；pH呈現(xiàn)酸性時(shí)，發(fā)酵產(chǎn)物是乙酰谷氨酰胺，這些事實(shí)說明_環(huán)境條件的變化，不僅影響菌種生長繁殖，而且會(huì)影響菌種代謝產(chǎn)物的形成。（3）為測定谷氨酸棒狀桿菌生長所需要的最適pH，某同學(xué)設(shè)計(jì)了下列實(shí)驗(yàn)步驟：配制適宜培養(yǎng)基分別分裝到5個(gè)錐形瓶中，用緩沖液分別調(diào)整pH為4,0、4.5、5.0、5.5、6.0，分別標(biāo)號I、II、III、IV、V組；將每組培養(yǎng)基等量分裝到3支試管中，加棉塞并包扎，每組試管外掛上相應(yīng)標(biāo)簽；在灑精燈上加熱煮沸10分鐘滅菌后冷卻；無菌條件下接種等量菌種；37恒溫箱中培養(yǎng)24h；測定每組谷氨酸的平均產(chǎn)量；記錄、統(tǒng)計(jì)并分析記錄。A上述步驟中有3個(gè)明顯科學(xué)性錯(cuò)誤，請?jiān)谙鄳?yīng)文字下劃線標(biāo)記，并按序改正如下：（_）6.5、7.0、7.5、8.0、8.5； _。_在98KPa下高壓蒸汽滅菌20min（答高壓蒸也滅也給分_。_測定蓖體的細(xì)胞數(shù)目或測重量后再計(jì)算出細(xì)胞總重量_。B試列出每組實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表格（含標(biāo)題）C若按改正后步驟實(shí)驗(yàn)，請將預(yù)期結(jié)果用曲線圖表示走勢。（3分）B不同pH下谷氧酸棒狀菌的數(shù)量（或細(xì)胞總重量統(tǒng)計(jì)表培養(yǎng)基標(biāo)號I（pH6.5）II（pH7.0）III（pH7.5）IV（pH8.0）V（pH8.5）細(xì)胞平均數(shù)目/細(xì)胞平均重量22盡管微生物發(fā)酵有各種各樣的產(chǎn)物，但通常它們的生產(chǎn)能力小而且單一，不能勝任大批量的工業(yè)生產(chǎn)，