高中生物(人教版)專題2第5講微生物與發(fā)酵工程(含生物固氮)課件

1、考 點一微生物與發(fā)酵工程考點解讀1.微生物的類群(細菌、病毒)2微生物的營養(yǎng)(營養(yǎng)物質(zhì)及作用，培養(yǎng)基配制原則及種類)3微生物的代謝(代謝產(chǎn)物，代謝調(diào)節(jié)與控制)4微生物的生長(群體生長規(guī)律及影響因素)5發(fā)酵工程簡介(發(fā)酵工程內(nèi)容、應(yīng)用及實例)1(2010全國卷全國卷)下列是與微生物培養(yǎng)有關(guān)的問題，請下列是與微生物培養(yǎng)有關(guān)的問題，請回答：回答：(1)某細菌固體培養(yǎng)基的組成成分是某細菌固體培養(yǎng)基的組成成分是KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4、葡萄糖、尿素、瓊脂和蒸餾水，其中凝固劑是、葡萄糖、尿素、瓊脂和蒸餾水，其中凝固劑是_，碳源是，碳源是_，氮源是，氮源是_。已知只有能。已知只有能合成脲酶的

2、細菌才能在該培養(yǎng)基上生長，故該培養(yǎng)基屬合成脲酶的細菌才能在該培養(yǎng)基上生長，故該培養(yǎng)基屬于于_培養(yǎng)基。按照化學(xué)成分分類，該培養(yǎng)基屬于培養(yǎng)基。按照化學(xué)成分分類，該培養(yǎng)基屬于_培養(yǎng)基。從同化作用類型看，用該培養(yǎng)基培養(yǎng)培養(yǎng)基。從同化作用類型看，用該培養(yǎng)基培養(yǎng)的細菌屬于的細菌屬于_。(2)將少量細菌接種到一定體積的液體培養(yǎng)基中，適宜條件將少量細菌接種到一定體積的液體培養(yǎng)基中，適宜條件下培養(yǎng)，定時取樣測定菌體數(shù)目，以時間為橫坐標(biāo)，以下培養(yǎng)，定時取樣測定菌體數(shù)目，以時間為橫坐標(biāo)，以菌體數(shù)目的對數(shù)為縱坐標(biāo)，可以得到細菌的菌體數(shù)目的對數(shù)為縱坐標(biāo)，可以得到細菌的_曲曲線。該曲線中以菌體數(shù)目的對數(shù)作為縱坐標(biāo)的原因是

3、線。該曲線中以菌體數(shù)目的對數(shù)作為縱坐標(biāo)的原因是_。實驗室中，為了獲得形態(tài)和生理特征一致。實驗室中，為了獲得形態(tài)和生理特征一致的菌體，一般應(yīng)在的菌體，一般應(yīng)在_期取材；在生產(chǎn)中，常收集期取材；在生產(chǎn)中，常收集培養(yǎng)至培養(yǎng)至_期的細菌用于次級代謝產(chǎn)物的提取。期的細菌用于次級代謝產(chǎn)物的提取。解析解析本題主要考查微生物的營養(yǎng)、培養(yǎng)基的分類、微生本題主要考查微生物的營養(yǎng)、培養(yǎng)基的分類、微生物的代謝類型及細菌的生長規(guī)律等知識，意在考查理解能力、物的代謝類型及細菌的生長規(guī)律等知識，意在考查理解能力、獲取信息的能力和綜合運用能力。獲取信息的能力和綜合運用能力。(1)由所給培養(yǎng)基的組成成分及教材相關(guān)知識可知：凝固

4、劑由所給培養(yǎng)基的組成成分及教材相關(guān)知識可知：凝固劑是瓊脂，碳源是葡萄糖，氮源為尿素。由于這種培養(yǎng)基只有是瓊脂，碳源是葡萄糖，氮源為尿素。由于這種培養(yǎng)基只有能合成脲酶的細菌才能生長，因此，該培養(yǎng)基屬于選擇培養(yǎng)能合成脲酶的細菌才能生長，因此，該培養(yǎng)基屬于選擇培養(yǎng)基；由于其化學(xué)成分清楚，屬于合成培養(yǎng)基；由于細菌所用基；由于其化學(xué)成分清楚，屬于合成培養(yǎng)基；由于細菌所用碳源為有機碳源，因此，所培養(yǎng)的細菌為異養(yǎng)型。碳源為有機碳源，因此，所培養(yǎng)的細菌為異養(yǎng)型。(2)通過題中操作所得曲線為細菌的生長曲線。在細菌的生通過題中操作所得曲線為細菌的生長曲線。在細菌的生長曲線中，對數(shù)期菌體的形態(tài)和生理特征一致；穩(wěn)定期

5、菌體長曲線中，對數(shù)期菌體的形態(tài)和生理特征一致；穩(wěn)定期菌體的次級代謝產(chǎn)物相對較多，生產(chǎn)中，常收集培養(yǎng)至穩(wěn)定期的的次級代謝產(chǎn)物相對較多，生產(chǎn)中，常收集培養(yǎng)至穩(wěn)定期的細菌，用于提取次級代謝產(chǎn)物。細菌，用于提取次級代謝產(chǎn)物。答案答案 (1)瓊脂葡萄糖尿素選擇合成異養(yǎng)型瓊脂葡萄糖尿素選擇合成異養(yǎng)型(2)生長培養(yǎng)中的細菌以指數(shù)形式增殖，取對數(shù)便于反映生長培養(yǎng)中的細菌以指數(shù)形式增殖，取對數(shù)便于反映細菌群體的生長規(guī)律細菌群體的生長規(guī)律(其他合理答案也給可其他合理答案也給可)對數(shù)穩(wěn)定對數(shù)穩(wěn)定1比較選擇培養(yǎng)基與鑒別培養(yǎng)基比較選擇培養(yǎng)基與鑒別培養(yǎng)基種類制備方法原理用途舉例選擇培養(yǎng)基加入某種 物質(zhì)改變營養(yǎng) 成分除去某

6、種 物質(zhì)依據(jù)某些微生物代謝特點及對某些物質(zhì)的抗性而設(shè)計從眾多微生物中分離所需的微生物加入青霉素分離得到酵母菌和霉菌種類制備方法原理用途舉例鑒別培養(yǎng)基培養(yǎng)基中加入某種試劑或化學(xué)藥品依據(jù)微生物產(chǎn)生的某種代謝產(chǎn)物與培養(yǎng)基中特定試劑或化學(xué)藥品反應(yīng)，產(chǎn)生明顯的特征變化而設(shè)計鑒別不同種類的微生物伊紅和美藍培養(yǎng)基可以鑒別大腸桿菌2比較初級代謝產(chǎn)物與次級代謝產(chǎn)物比較初級代謝產(chǎn)物與次級代謝產(chǎn)物產(chǎn)物名稱產(chǎn)生時間作用分布種的特異性舉例相同點初級代謝產(chǎn)物不停地合成生長繁殖所必需細胞內(nèi) 無氨基酸、核苷酸、多糖、脂質(zhì)等都在微生物細胞調(diào)節(jié)下有步驟地產(chǎn)生次級代謝產(chǎn)物生長后期對自身無明顯生理作用細胞內(nèi)或細胞外有抗生素、毒素、激

7、素、色素等3比較酶合成調(diào)節(jié)與酶活性調(diào)節(jié)比較酶合成調(diào)節(jié)與酶活性調(diào)節(jié) 調(diào)節(jié)方式比較項目酶合成調(diào)節(jié)酶活性調(diào)節(jié)原理通過影響酶的合成來調(diào)節(jié)微生物的代謝通過改變已有酶的催化活性來調(diào)節(jié)微生物的代謝速率調(diào)節(jié)過程在環(huán)境中存在誘導(dǎo)物(通常是反應(yīng)底物)的情況下才能合成誘導(dǎo)酶代謝產(chǎn)物與酶的結(jié)合，致使酶的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化(該種變化是可逆的)結(jié)果改變酶的種類與數(shù)量不改變酶的種類和數(shù)量，但改變已有酶的活性 調(diào)節(jié)方式比較項目酶合成調(diào)節(jié)酶活性調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)特點較緩慢快速、精細意義既保證了代謝的需要，又避免了細胞內(nèi)物質(zhì)和能量的浪費，增強了微生物對環(huán)境的適應(yīng)能力不會積累大量的代謝產(chǎn)物，保證各種代謝經(jīng)濟而高效地進行舉例大腸桿菌乳糖代謝中半乳糖

8、苷酶的合成谷氨酸生產(chǎn)過程中，大量谷氨酸的積累抑制谷氨酸脫氫酶的活性4微生物群體生長規(guī)律微生物群體生長規(guī)律 微生物在各個時期的規(guī)律和特點如下：微生物在各個時期的規(guī)律和特點如下：細菌的生長曲線特點不立即繁殖(增長率最小)繁殖速率快，以等比數(shù)列的形成增加(增長率最大)增長率為0，活菌數(shù)量最大，大量積累代謝產(chǎn)物增長率小于0，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)斗爭加劇生存條件極度惡化。與無機環(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)定某些細菌開始出現(xiàn)芽孢出現(xiàn)多種形態(tài)甚至畸形，有些細胞開始解體代謝特點代謝活躍，

9、大量合成分裂所需的酶類、ATP及其他細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科研材料。在開始時多放些培養(yǎng)基可延長該期通過以一定的速度添加新培養(yǎng)基，放出老培養(yǎng)基，控制其他生產(chǎn)條件(如溫度、pH、溶氧)來延長該期考點二生物固氮考點解讀1.共生固氮微生物與自生固氮微生物2生物固氮的意義3生物固氮在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用2(全國卷全國卷)根瘤菌是一種固氮微生物，其生物學(xué)特征根瘤菌是一種固氮微生物，其生物學(xué)特征之一是之一是 ()A在土壤中獨立生活時能夠固氮在土壤中獨立生活時能夠固氮B需氧的異養(yǎng)

10、細菌需氧的異養(yǎng)細菌C所需能量由自身的線粒體提供所需能量由自身的線粒體提供D單細胞真核生物單細胞真核生物解析解析根瘤菌的新陳代謝類型為異養(yǎng)需氧型，根瘤菌只有根瘤菌的新陳代謝類型為異養(yǎng)需氧型，根瘤菌只有侵入到豆科植物的根內(nèi)才能進行生物固氮，在土壤中獨立生侵入到豆科植物的根內(nèi)才能進行生物固氮，在土壤中獨立生活時不能夠固氮。根瘤菌屬于單細胞原核生物，并沒有線?；顣r不能夠固氮。根瘤菌屬于單細胞原核生物，并沒有線粒體。體。答案答案B1生物固氮生物固氮(1)兩種固氮微生物的比較兩種固氮微生物的比較比較項目共生固氮微生物自生固氮微生物常見類型根瘤菌圓褐固氮菌與豆科植物關(guān)系共生，有專一性無固氮產(chǎn)物及其去向氨可直

11、接進入共生植物體，提供氮源氨需經(jīng)硝化細菌轉(zhuǎn)化為NO ，再被植物利用對植物的作用提供氮素提供氮素、生長素固氮量大小-3(2)生物固氮在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用生物固氮在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用根瘤菌拌種豆科作物，可增產(chǎn)根瘤菌拌種豆科作物，可增產(chǎn)10%20%；用豆科植物作綠肥，增加土壤含氮量；用豆科植物作綠肥，增加土壤含氮量；新鮮的豆科植物飼料飼養(yǎng)家畜，其糞便還田肥沃土壤，新鮮的豆科植物飼料飼養(yǎng)家畜，其糞便還田肥沃土壤，提高作物、畜產(chǎn)品產(chǎn)量。提高作物、畜產(chǎn)品產(chǎn)量。制作圓褐固氮菌菌劑施至土壤，為作物提供氮肥和生制作圓褐固氮菌菌劑施至土壤，為作物提供氮肥和生長素。長素。2氮循環(huán)示意圖氮循環(huán)示意圖3氮循環(huán)中幾種微生物的

12、特殊作用及其在生態(tài)系統(tǒng)中的地氮循環(huán)中幾種微生物的特殊作用及其在生態(tài)系統(tǒng)中的地位辨析位辨析在氮循環(huán)中的作用代謝類型在生態(tài)系統(tǒng)中的地位根瘤菌將N2合成NH3異養(yǎng)需氧型消費者圓褐固氮菌將N2合成NH3異養(yǎng)需氧型分解者細菌、真菌將生物遺體中的含氮化合物轉(zhuǎn)化為氨異養(yǎng)需氧型分解者硝化細菌將土壤中的氨轉(zhuǎn)化為硝酸鹽自養(yǎng)需氧型生產(chǎn)者反硝化細菌將硝酸鹽轉(zhuǎn)化為N2異養(yǎng)厭氧型分解者特別提示特別提示(1)所有固氮微生物都是原核生物，其固氮基因位于質(zhì)粒上，所有固氮微生物都是原核生物，其固氮基因位于質(zhì)粒上，基因編碼區(qū)是連續(xù)的，其可遺傳變異來源只有基因突變?；蚓幋a區(qū)是連續(xù)的，其可遺傳變異來源只有基因突變。(2)共生固氮微生

13、物也有自養(yǎng)型共生固氮微生物也有自養(yǎng)型(如共生藍藻如共生藍藻)。(3)自生固氮微生物同化類型既有自養(yǎng)型自生固氮微生物同化類型既有自養(yǎng)型(如自生固氮的藍藻如自生固氮的藍藻)，也有異養(yǎng)型也有異養(yǎng)型(如圓褐固氮菌如圓褐固氮菌)；異化類型既有需氧型；異化類型既有需氧型(如圓褐如圓褐固氮菌固氮菌)，也有厭氧型，也有厭氧型(如巴氏梭菌如巴氏梭菌)。熱點一微生物的營養(yǎng)、代謝與生長熱點指數(shù)命題點本熱點內(nèi)容包括微生物的類群、微生物所需的營養(yǎng)、微生物代謝及調(diào)節(jié)、微生物群體生長規(guī)律命題角度以上內(nèi)容在歷年高考中一向為考查重點之一，近年高考更多地以非選擇題形式呈現(xiàn)對微生物代謝與生長規(guī)律的考查，多把微生物的結(jié)構(gòu)、代謝特點與

14、環(huán)境問題相聯(lián)系創(chuàng)設(shè)新情境，考查對“微生物在環(huán)境保護等方面的應(yīng)用”這方面知識的理解和掌握例例1(2010重慶高考重慶高考)炭疽病是由炭疽桿菌引起的一種人畜炭疽病是由炭疽桿菌引起的一種人畜共患傳染病。炭疽桿菌兩端截平、呈竹節(jié)狀排列，菌落呈卷共患傳染病。炭疽桿菌兩端截平、呈竹節(jié)狀排列，菌落呈卷發(fā)狀。對炭疽病疑似患者，可根據(jù)噬菌體的宿主專一性，通發(fā)狀。對炭疽病疑似患者，可根據(jù)噬菌體的宿主專一性，通過實驗確診。過實驗確診。(1)細菌培養(yǎng)：采集疑似患者的樣本，分離培養(yǎng)，獲得可疑菌落。細菌培養(yǎng)：采集疑似患者的樣本，分離培養(yǎng)，獲得可疑菌落。(2)細菌鑒定：實驗流程如下圖所示：細菌鑒定：實驗流程如下圖所示：對配

15、制的液體培養(yǎng)基等需采取對配制的液體培養(yǎng)基等需采取_方法滅菌；實驗所用方法滅菌；實驗所用液體培養(yǎng)基的碳源為液體培養(yǎng)基的碳源為_(填填“無機碳無機碳”或或“有機碳有機碳”)。挑選可疑菌落制片后，用挑選可疑菌落制片后，用_觀察，可看到呈竹節(jié)狀觀察，可看到呈竹節(jié)狀排列的桿菌。排列的桿菌。接種可疑菌后，接種可疑菌后，35培養(yǎng)培養(yǎng)24小時，液體培養(yǎng)基變渾濁，原因小時，液體培養(yǎng)基變渾濁，原因是是_。對照組試管中應(yīng)加入。對照組試管中應(yīng)加入_，與實驗組同時培養(yǎng)，與實驗組同時培養(yǎng)6小小時后，若實驗組液體培養(yǎng)基的渾濁度比對照組時后，若實驗組液體培養(yǎng)基的渾濁度比對照組_(填填“高高”或或“低低”)，則可明確疑似患者被

16、炭疽桿菌感染；反之則排除。，則可明確疑似患者被炭疽桿菌感染；反之則排除。對排除的疑似患者及易感人群，可接種炭疽桿菌疫苗，刺激對排除的疑似患者及易感人群，可接種炭疽桿菌疫苗，刺激機體產(chǎn)生相應(yīng)抗體，與產(chǎn)生抗體相關(guān)的細胞除機體產(chǎn)生相應(yīng)抗體，與產(chǎn)生抗體相關(guān)的細胞除T細胞、細胞、B細胞外，細胞外，還有還有_。解析解析本題考查培養(yǎng)基的滅菌、微生物的特點及營養(yǎng)和免本題考查培養(yǎng)基的滅菌、微生物的特點及營養(yǎng)和免疫等相關(guān)知識，意在考查對知識的理解能力、應(yīng)用能力和實疫等相關(guān)知識，意在考查對知識的理解能力、應(yīng)用能力和實驗分析、設(shè)計能力。驗分析、設(shè)計能力。培養(yǎng)基應(yīng)用高壓蒸汽法進行滅菌。炭培養(yǎng)基應(yīng)用高壓蒸汽法進行滅菌。炭

17、疽桿菌同化類型為異養(yǎng)型，應(yīng)選有機碳作為其碳源。疽桿菌同化類型為異養(yǎng)型，應(yīng)選有機碳作為其碳源。微生微生物個體小，肉眼觀察不到，必須借助顯微鏡才能觀察到菌體物個體小，肉眼觀察不到，必須借助顯微鏡才能觀察到菌體特征。特征。在液體培養(yǎng)基中，細菌大量繁殖會導(dǎo)致培養(yǎng)液變渾在液體培養(yǎng)基中，細菌大量繁殖會導(dǎo)致培養(yǎng)液變渾濁；該實驗中實驗變量為是否加入噬菌體，所以對照組除不濁；該實驗中實驗變量為是否加入噬菌體，所以對照組除不加噬菌體外，其他處理都應(yīng)該和實驗組保持一致加噬菌體外，其他處理都應(yīng)該和實驗組保持一致(即應(yīng)加入即應(yīng)加入不含噬菌體的生理鹽水不含噬菌體的生理鹽水)。噬菌體可破壞細菌細胞，從而使。噬菌體可破壞細菌

18、細胞，從而使培養(yǎng)液變清。培養(yǎng)液變清。在特異性免疫的感應(yīng)階段，吞噬細胞參與了在特異性免疫的感應(yīng)階段，吞噬細胞參與了抗原的呈遞，效應(yīng)抗原的呈遞，效應(yīng)B細胞是直接產(chǎn)生抗體的細胞。細胞是直接產(chǎn)生抗體的細胞。答案答案 (2)高壓蒸汽高壓蒸汽(98 kPa蒸汽蒸汽)有機碳有機碳顯微鏡細菌大量繁殖等量生理鹽水低顯微鏡細菌大量繁殖等量生理鹽水低吞噬細胞、效應(yīng)吞噬細胞、效應(yīng)B細胞細胞 “ “種群數(shù)量增長曲線種群數(shù)量增長曲線”與與“微生物群體生長曲線微生物群體生長曲線”的區(qū)別及聯(lián)系的區(qū)別及聯(lián)系(1)(1)曲線圖示曲線圖示(2)圖示表解圖示表解種群數(shù)量增長曲線微生物群體生長曲線區(qū)別研究內(nèi)容只研究種群數(shù)量增長階段的變

19、化規(guī)律研究微生物從生長到死亡整個生命周期的數(shù)量變化規(guī)律縱軸含義種群的實際數(shù)量微生物數(shù)目的對數(shù)，不代表實際數(shù)量種群數(shù)量增長曲線微生物群體生長曲線聯(lián)系“J”型曲線無K值但也有調(diào)整期和對數(shù)期，微生物群體生長曲線的調(diào)整期和對數(shù)期符合“J”型曲線“S”型曲線也可分為三個階段：對環(huán)境的適應(yīng)期、快速增長期、數(shù)目穩(wěn)定期，曲線總體趨勢與微生物生長曲線的調(diào)整期、對數(shù)期和穩(wěn)定期相一致1如圖為某細菌培養(yǎng)過程中的增長如圖為某細菌培養(yǎng)過程中的增長 率曲線，率曲線，a、b、c代表不同的時代表不同的時 刻，下列有關(guān)敘述中不正確的是刻，下列有關(guān)敘述中不正確的是 ()A組成酶在每個時期都相同組成酶在每個時期都相同B0a段可以看做

20、是段可以看做是“J”型增長型增長Cb時刻細胞內(nèi)可能大量積累次級代謝產(chǎn)物時刻細胞內(nèi)可能大量積累次級代謝產(chǎn)物D連續(xù)培養(yǎng)的目的主要是為了延長連續(xù)培養(yǎng)的目的主要是為了延長ab段時間段時間.解析：解析：組成酶是細菌中固有的，只受遺傳物質(zhì)控制，與環(huán)境組成酶是細菌中固有的，只受遺傳物質(zhì)控制，與環(huán)境中物質(zhì)無關(guān)；中物質(zhì)無關(guān)；0a段是細菌剛剛接種到培養(yǎng)基中，空間、資段是細菌剛剛接種到培養(yǎng)基中，空間、資源等生活條件充裕，所以會出現(xiàn)近似源等生活條件充裕，所以會出現(xiàn)近似“J”型的增長；圖中型的增長；圖中b時刻細菌死亡率和繁殖率相等，代表進入穩(wěn)定期，此時活菌時刻細菌死亡率和繁殖率相等，代表進入穩(wěn)定期，此時活菌數(shù)目達到最大

21、，細胞內(nèi)積累大量代謝產(chǎn)物，尤其是次級代謝數(shù)目達到最大，細胞內(nèi)積累大量代謝產(chǎn)物，尤其是次級代謝產(chǎn)物；產(chǎn)物；ab段代表穩(wěn)定期前的時期，而連續(xù)培養(yǎng)有助于延長段代表穩(wěn)定期前的時期，而連續(xù)培養(yǎng)有助于延長穩(wěn)定期。穩(wěn)定期。答案：答案： D熱點二發(fā)酵工程及其應(yīng)用熱點指數(shù)命題點本熱點內(nèi)容包括發(fā)酵工程的內(nèi)涵，發(fā)酵工程幾個重要環(huán)節(jié)，發(fā)酵條件的控制及發(fā)酵工程應(yīng)用實例命題角度近年高考多以選擇題形式考查發(fā)酵工程重要環(huán)節(jié)、發(fā)酵條件的控制等，也可通過與微生物代謝與調(diào)節(jié)相結(jié)合的模式考查發(fā)酵工程的應(yīng)用及產(chǎn)品的分離與提純例例2 用某種培養(yǎng)基培養(yǎng)谷氨酸棒狀桿菌，測得其生長曲用某種培養(yǎng)基培養(yǎng)谷氨酸棒狀桿菌，測得其生長曲線如圖線如圖A所

22、示；谷氨酸是谷氨酸棒狀桿菌的代謝產(chǎn)物之一，所示；谷氨酸是谷氨酸棒狀桿菌的代謝產(chǎn)物之一，其合成途徑如圖其合成途徑如圖B所示；圖所示；圖C為生產(chǎn)谷氨酸的發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)為生產(chǎn)谷氨酸的發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)示意圖。請據(jù)此回答下列相關(guān)問題：示意圖。請據(jù)此回答下列相關(guān)問題：(1)要得到圖要得到圖A所示生長曲線，該培養(yǎng)基應(yīng)是所示生長曲線，該培養(yǎng)基應(yīng)是_，含有水、無機鹽、碳源、含有水、無機鹽、碳源、_、_五大類營五大類營養(yǎng)要素物質(zhì)。養(yǎng)要素物質(zhì)。(2)圖圖A中中是是_期，為了縮短該期，可采取的措施是期，為了縮短該期，可采取的措施是_。(3)谷氨酸在圖谷氨酸在圖A中的中的_(填標(biāo)號填標(biāo)號)時期都有合成。時期都有合成。(4)由

23、圖由圖B可知，當(dāng)谷氨酸的合成過量時，就會抑制谷氨酸脫可知，當(dāng)谷氨酸的合成過量時，就會抑制谷氨酸脫氫酶的活性，酶活性發(fā)生改變的原因是氫酶的活性，酶活性發(fā)生改變的原因是_。(5)圖圖C中中處是發(fā)酵罐夾層中水的進出口，水在發(fā)酵罐夾處是發(fā)酵罐夾層中水的進出口，水在發(fā)酵罐夾層流動的作用是層流動的作用是_。(6)谷氨酸發(fā)酵液的谷氨酸發(fā)酵液的pH應(yīng)控制在應(yīng)控制在78范圍內(nèi)，隨著代謝產(chǎn)物范圍內(nèi)，隨著代謝產(chǎn)物的積累，發(fā)酵液的的積累，發(fā)酵液的pH變化趨勢是變化趨勢是_，控，控制的辦法是制的辦法是_。解析解析首先要識別不同圖形所代表的生物學(xué)含義和過程。首先要識別不同圖形所代表的生物學(xué)含義和過程。微生物生長曲線是在容

24、積恒定的液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)微生物時微生物生長曲線是在容積恒定的液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)微生物時得到的，即微生物生長繁殖所需的營養(yǎng)物質(zhì)、生存空間是有得到的，即微生物生長繁殖所需的營養(yǎng)物質(zhì)、生存空間是有限的。生長曲線包括限的。生長曲線包括調(diào)整期、調(diào)整期、對數(shù)期、對數(shù)期、穩(wěn)定期、穩(wěn)定期、衰衰亡期，通常采用加大接種量和使用對數(shù)期菌種的方法縮短調(diào)亡期，通常采用加大接種量和使用對數(shù)期菌種的方法縮短調(diào)整期，在發(fā)酵工程中通常采用連續(xù)培養(yǎng)的方法，縮短培養(yǎng)周整期，在發(fā)酵工程中通常采用連續(xù)培養(yǎng)的方法，縮短培養(yǎng)周期。谷氨酸屬于初級代謝產(chǎn)物，在微生物的一生中都必須不期。谷氨酸屬于初級代謝產(chǎn)物，在微生物的一生中都必須不停地合成，否

25、則就會影響微生物的正常生命活動。冷卻水的停地合成，否則就會影響微生物的正常生命活動。冷卻水的作用是降低發(fā)酵罐和培養(yǎng)液的溫度，使其維持在微生物代謝作用是降低發(fā)酵罐和培養(yǎng)液的溫度，使其維持在微生物代謝適宜的溫度范圍之內(nèi)。由于谷氨酸棒狀桿菌的呼吸作用會產(chǎn)適宜的溫度范圍之內(nèi)。由于谷氨酸棒狀桿菌的呼吸作用會產(chǎn)生生CO2，使培養(yǎng)液，使培養(yǎng)液pH下降，可向培養(yǎng)液中添加氨水，既可作下降，可向培養(yǎng)液中添加氨水，既可作為氮源，又能調(diào)節(jié)為氮源，又能調(diào)節(jié)pH。答案答案 (1)容積恒定的液體培養(yǎng)基氮源生長因子容積恒定的液體培養(yǎng)基氮源生長因子(2)調(diào)整加大接種量和使用對數(shù)期菌種調(diào)整加大接種量和使用對數(shù)期菌種(3)(4)代

26、代謝產(chǎn)物與酶結(jié)合，導(dǎo)致酶結(jié)構(gòu)發(fā)生變化謝產(chǎn)物與酶結(jié)合，導(dǎo)致酶結(jié)構(gòu)發(fā)生變化(5)冷卻或降溫冷卻或降溫(6)下降加堿下降加堿(氨水氨水)發(fā)酵工程流程簡圖發(fā)酵工程流程簡圖2發(fā)酵工程在工業(yè)生產(chǎn)上得到廣泛應(yīng)用，其生產(chǎn)流程如下發(fā)酵工程在工業(yè)生產(chǎn)上得到廣泛應(yīng)用，其生產(chǎn)流程如下圖所示。結(jié)合賴氨酸或谷氨酸的生產(chǎn)實際，相關(guān)敘述不圖所示。結(jié)合賴氨酸或谷氨酸的生產(chǎn)實際，相關(guān)敘述不正確的是正確的是 ().A人工控制微生物代謝的措施包括改變微生物的遺傳人工控制微生物代謝的措施包括改變微生物的遺傳特性和控制發(fā)酵條件等特性和控制發(fā)酵條件等B目前采用誘變育種已經(jīng)選育出不能合成高絲氨酸目前采用誘變育種已經(jīng)選育出不能合成高絲氨酸脫氫

27、酶的黃色短桿菌新菌種脫氫酶的黃色短桿菌新菌種C在發(fā)酵過程中，產(chǎn)物源源不斷地產(chǎn)生，這說明賴氨在發(fā)酵過程中，產(chǎn)物源源不斷地產(chǎn)生，這說明賴氨酸或谷氨酸的生產(chǎn)采用了連續(xù)培養(yǎng)的發(fā)酵方式酸或谷氨酸的生產(chǎn)采用了連續(xù)培養(yǎng)的發(fā)酵方式D圖中所示的提取方法包括過濾、沉淀等方法圖中所示的提取方法包括過濾、沉淀等方法解析：解析：微生物代謝的人工控制包括改變微生物遺傳特性和微生物代謝的人工控制包括改變微生物遺傳特性和控制生產(chǎn)過程中的各種條件等方法，目前選育菌種的方法控制生產(chǎn)過程中的各種條件等方法，目前選育菌種的方法除了基因工程和細胞工程培育的工程菌外，還有誘變育種，除了基因工程和細胞工程培育的工程菌外，還有誘變育種，目前

28、已經(jīng)成功選育出了不能合成高絲氨酸脫氫酶的黃色短目前已經(jīng)成功選育出了不能合成高絲氨酸脫氫酶的黃色短桿菌菌種來生產(chǎn)谷氨酸。生產(chǎn)上常采用連續(xù)培養(yǎng)法來達到桿菌菌種來生產(chǎn)谷氨酸。生產(chǎn)上常采用連續(xù)培養(yǎng)法來達到可以源源不斷地生產(chǎn)谷氨酸或賴氨酸的目的。由于發(fā)酵生可以源源不斷地生產(chǎn)谷氨酸或賴氨酸的目的。由于發(fā)酵生產(chǎn)的產(chǎn)品為代謝產(chǎn)物，因此常采用萃取、蒸餾、離子交換產(chǎn)的產(chǎn)品為代謝產(chǎn)物，因此常采用萃取、蒸餾、離子交換等方法進行分離提純。等方法進行分離提純。答案：答案： D熱點三生物固氮與氮循環(huán)熱點指數(shù)命題點本熱點內(nèi)容包括固氮微生物類型及實例、氮循環(huán)過程、生物固氮的意義及應(yīng)用等命題角度生物固氮部分的知識點在高考中所占比

29、重很小，常以選擇題的形式對固氮微生物的種類、代謝類型、在生態(tài)系統(tǒng)中的地位及在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用等知識進行考查，也可以與氮循環(huán)、礦質(zhì)代謝、蛋白質(zhì)代謝等知識進行學(xué)科內(nèi)的綜合，以理解能力、獲取信息的能力為考查重點例例3(2009北京高考北京高考)為研究森林群落在生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循為研究森林群落在生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)中的作用，美國一研究小組在某無人居住的落葉林區(qū)進環(huán)中的作用，美國一研究小組在某無人居住的落葉林區(qū)進行了行了3年實驗。實驗區(qū)是兩個毗鄰的山谷年實驗。實驗區(qū)是兩個毗鄰的山谷(編號編號1、2)，兩個，兩個山谷各有一條小溪。山谷各有一條小溪。1965年冬，研究人員將年冬，研究人員將2號山谷中的樹號山谷中的樹

30、木全部砍倒留在原地。通過連續(xù)測定兩條小溪下游的出水木全部砍倒留在原地。通過連續(xù)測定兩條小溪下游的出水量和硝酸鹽含量，發(fā)現(xiàn)量和硝酸鹽含量，發(fā)現(xiàn)2號山谷小溪出水量比樹木砍倒前升號山谷小溪出水量比樹木砍倒前升高近高近40%。兩條小溪中的硝酸鹽含量變化如圖所示。兩條小溪中的硝酸鹽含量變化如圖所示。請回答問題：請回答問題：(1)大氣中的大氣中的N2進入該森林群落的兩種途徑有進入該森林群落的兩種途徑有_。在森林群落中，能從環(huán)境中直接。在森林群落中，能從環(huán)境中直接吸收含氮無機物的兩大類生物是吸收含氮無機物的兩大類生物是_。(2)氮元素以氮元素以N2、 和和_的形式被生物吸收，進入細胞的形式被生物吸收，進入細

31、胞后主要用于合成后主要用于合成_兩類生物大分子。兩類生物大分子。(3)圖中顯示，圖中顯示，1號山谷溪水中的硝酸鹽含量出現(xiàn)季節(jié)性規(guī)律號山谷溪水中的硝酸鹽含量出現(xiàn)季節(jié)性規(guī)律變化，其原因是不同季節(jié)生物變化，其原因是不同季節(jié)生物_。(4)1966年年5月后，月后，2號山谷溪水中的硝酸鹽含量急劇升高，號山谷溪水中的硝酸鹽含量急劇升高，主要的兩個原因是主要的兩個原因是_。(5)硝酸鹽含量過高的水不宜飲用。在人體消化道中，硝酸硝酸鹽含量過高的水不宜飲用。在人體消化道中，硝酸鹽可轉(zhuǎn)變成亞硝酸鹽。鹽可轉(zhuǎn)變成亞硝酸鹽。 能使能使DNA中中CG堿基對中的堿基對中的“C”脫氨成為脫氨成為“U”。上述發(fā)生突變的堿基對經(jīng)

32、兩次復(fù)。上述發(fā)生突變的堿基對經(jīng)兩次復(fù)制后，在該位點上產(chǎn)生的堿基對新類型是制后，在該位點上產(chǎn)生的堿基對新類型是_、_。(6)氮元素從森林群落輸出的兩種途徑是氮元素從森林群落輸出的兩種途徑是_。(7)該實驗結(jié)果說明森林群落中植被的兩個主要作用是該實驗結(jié)果說明森林群落中植被的兩個主要作用是_。解析解析 (1)大氣中的大氣中的N2通過生物固氮、閃電固氮和工業(yè)固通過生物固氮、閃電固氮和工業(yè)固氮三條途徑進入生物群落。而森林群落無肥料的施入，故氮三條途徑進入生物群落。而森林群落無肥料的施入，故大氣中的大氣中的N2進入森林群落的途徑有生物固氮和閃電固氮兩進入森林群落的途徑有生物固氮和閃電固氮兩條途徑。條途徑。

33、(2)植物和微生物能從環(huán)境中直接吸收植物和微生物能從環(huán)境中直接吸收 等含氮無等含氮無機物。進入細胞內(nèi)的氮主要用于合成含氮的化合物，如蛋機物。進入細胞內(nèi)的氮主要用于合成含氮的化合物，如蛋白質(zhì)、核酸等。白質(zhì)、核酸等。(3)因不同季節(jié)生物對硝酸鹽的利用量不同因不同季節(jié)生物對硝酸鹽的利用量不同(如如12月月5月植月植物對硝酸鹽吸收量較少物對硝酸鹽吸收量較少)，故，故1號山谷溪水中的硝酸鹽含量號山谷溪水中的硝酸鹽含量出現(xiàn)季節(jié)性變化。出現(xiàn)季節(jié)性變化。(4)2號山谷溪水中硝酸鹽含量急劇升高，說明硝酸鹽來源增號山谷溪水中硝酸鹽含量急劇升高，說明硝酸鹽來源增多多(即動植物遺體分解后，產(chǎn)生的硝酸鹽進入小溪即動植物遺體分解后，產(chǎn)生的硝酸鹽進入小溪)，而硝，而硝酸鹽的去路酸鹽的去路(即植