《微生物和發(fā)酵工程》一輪復(fù)習(xí)學(xué)法建議(精)

1、1微生物和發(fā)酵工程一輪復(fù)習(xí)學(xué)法建議本專題是選修第五章內(nèi)容，包括微生物類群；微生物的營養(yǎng)、代謝和生長；發(fā)酵工程簡介；酶工程簡介、微生物培養(yǎng)技術(shù)實驗五個部分內(nèi)容。在本專題復(fù)習(xí)中主要運用歸納法、比 較法、模型法、知識梳理法等，在解題過程中需要先發(fā)散思維再集中思維。一、總體內(nèi)容復(fù)習(xí)與其他專題相同的是首先運用歸納法和知識梳理法將本專題內(nèi)容形成知識網(wǎng)絡(luò)，同學(xué)們可嘗試自己先整理，然后參考下圖：放線苗從以上知識網(wǎng)絡(luò)圖中可以看出本專題有兩大塊知識，一塊是理論上的有關(guān)微生物的知 識，另一塊是實際應(yīng)用的關(guān)于發(fā)酵工程和酶工程，其中以發(fā)酵工程為主。 學(xué)習(xí)微生物知識是為發(fā)酵工程工程打基礎(chǔ)的。、具體內(nèi)容復(fù)習(xí)微生物包括微生物

2、類群、微生物營養(yǎng)、代謝、生長四塊知識。復(fù)習(xí)這部分知識注意運用比 較 法 ， 將 微 生 物 與 動 植 物 的 細(xì) 胞 結(jié) 構(gòu) 、 代 謝 等 知 識 相 比 較 ， 抓 住 微 生 物 的 特 殊 性 。1 1微生物類群和微生物的營養(yǎng)將細(xì)菌與動植物細(xì)胞（真核細(xì)胞）比較：真核生物細(xì)胞細(xì)菌細(xì)胞細(xì)菌的優(yōu)點細(xì)胞核有核膜、核仁，具有多對染 色體擬核、有一個大型環(huán)狀DNADNA，不形成染色體誘變育種更容易細(xì)胞質(zhì)有多種細(xì)胞器只有核糖體容易培養(yǎng)基因結(jié)構(gòu)編碼區(qū)是間隔的、不連續(xù)的編碼區(qū)是連續(xù)的，不間隔的可人工合成基因細(xì)胞質(zhì)基因在線粒體和葉綠體中在質(zhì)粒中作運載體， 改造 菌種，進(jìn)行發(fā)酵細(xì)苗結(jié)構(gòu)特點繁殖：菌蔣結(jié)構(gòu)

3、生殖結(jié)構(gòu)特點增殖特點理論研究實際應(yīng)用培養(yǎng)基人工控制闔対摘毒不他 窮開有主姻也 麗生奪，兩譏不縫睪用普專 培養(yǎng)林培養(yǎng)+ 也不逵用發(fā)時工程加鈿腕工 程中作為工具丿如工加生產(chǎn)八一軽嚴(yán)品水質(zhì)糕測JL固定丿、 生將工程 化陸”、搖倫領(lǐng)城酣旳生產(chǎn)別劑酶制麗生產(chǎn)蓄制劑祜應(yīng)用用程種胞2細(xì)胞培養(yǎng)分化形成生物體形成菌洛進(jìn)行菌種鑒定3微生物類群和微生物營養(yǎng)之間的關(guān)系是：不同微生物的營養(yǎng)需求不同，只有了解其營養(yǎng)需求，才能配制好培養(yǎng)基。而病毒的特殊性不能用普通培養(yǎng)基培養(yǎng)，只能用活細(xì)胞培養(yǎng)， 通常用活雞胚培養(yǎng)，所以在發(fā)酵工程中不采用病毒。在微生物類群和微生物營養(yǎng)復(fù)習(xí)中可具 體歸納如下圖：復(fù)習(xí)中注意與其他章節(jié)知識的聯(lián)系：在

4、復(fù)習(xí)細(xì)菌的結(jié)構(gòu)時，應(yīng)結(jié)合高中生物必修教材中原核生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)特點。擬核中大型環(huán)狀 DANDAN 及質(zhì)粒 DNADNA 相當(dāng)于真核細(xì)胞中的核 DNADNA 和質(zhì) DNADNA。作為擬核的大型環(huán)狀 DNADNA，它控制著細(xì)菌的主要遺傳性狀；而質(zhì)粒 DNADNA 則控制細(xì)菌產(chǎn)物尤其是次級代謝產(chǎn)物的合成。結(jié)合選修第三章遺傳與基因工程中運用質(zhì)粒作基因運載體的知識，加強知識的橫 向聯(lián)系和綜合應(yīng)用。在復(fù)習(xí)病毒的結(jié)構(gòu)和功能特點時，可回憶必修第六章中“噬菌體侵染細(xì)菌實驗”，知道病毒中有只含 DNADNA 的病毒（如噬菌體、乙肝病毒等）和只含 RNARNA 的病毒（如煙草花葉病 毒、車前草病毒、HIVHIV、SA

5、RSSARS、禽流感病毒等），結(jié)合選修第一章人體生命活動的調(diào)節(jié)和 免疫中細(xì)胞免疫，對于侵入人體細(xì)胞中的病毒，可以通過效應(yīng)T T 細(xì)胞激活宿主細(xì)胞中的溶酶體中酶，使宿主細(xì)胞裂解，病毒無藏身之所，被相應(yīng)的抗體結(jié)合而被消滅。理解病毒的抗原決定簇知識。結(jié)合選修第三章遺傳與基因工程中運用噬菌體或動植物病毒作基因運 載體的知識，知道運載體都是核酸，且進(jìn)入宿主細(xì)胞的是核酸，而不是蛋白質(zhì)外殼。結(jié)合選修第四章細(xì)胞與細(xì)胞工程中動物細(xì)胞融合和制備單克隆抗體時運用滅活的病毒作誘導(dǎo)劑 的知識，禾 U U 用了病毒能夠在宿主細(xì)胞膜上鉆孔的能力。復(fù)習(xí)微生物營養(yǎng)應(yīng)結(jié)合必修教材第一章化學(xué)元素和化合物的知識，結(jié)合新陳代謝的類 型

6、，分析微生物的實際類型，尤其是代謝特點，明確微生物對碳源、氮源需求的特導(dǎo)性，從 而確定不同微生物所需的營養(yǎng)物質(zhì)的來源與功能。通過分析明確自養(yǎng)型與異養(yǎng)型微生物的區(qū)別主要是碳源，前者是無機碳源；后者必需要提供有機碳源。固氮微生物與非固氮微生物的原核生物I真南界原生結(jié)構(gòu)i基本結(jié)構(gòu)特殊結(jié)枸/二分裂茵落結(jié)構(gòu)氣生苜埜內(nèi)苗埜 挺子笆抗生素及功能or微生物的營養(yǎng)1f I 垂1 IK廠二、選擇培養(yǎng)基砂鱉別培養(yǎng)基國體培養(yǎng)x怒培粉 半固休塔養(yǎng)基 液體培養(yǎng)基病壽細(xì)苗病毒4氮源區(qū)別是只有固氮微生物能直接利用氮氣，在實際培養(yǎng)時，只能以此培養(yǎng)自生固氮微生物，因為共生固氮微生物只有在與其共生的生物體內(nèi)才能固氮。理解培養(yǎng)基配制

7、的三個原則時， 要與微生物具體代謝所需原料及條件相聯(lián)系，其種類和比例是按代謝過程的需要配制，pHpH是根據(jù)代謝中的酶的活性的要求確定的，可結(jié)合發(fā)酵工程中的實例來加強理解。2 2.微生物的代謝與生長微生物的代謝：微生物的代謝與動植物代謝既有相同之處，也有不同之處。相同的是都能通過同化作用合成體內(nèi)所需物質(zhì)，通過異化作用分解部分體內(nèi)物質(zhì)，釋放能量供給生命活動需要。不同之處是微生物的代謝迅速，物質(zhì)更新快，原因是其體表面積與體積之比特別大。由于學(xué)習(xí)這部分知識是為了應(yīng)用于發(fā)酵工程，所以需要了解微生物的兩類代謝產(chǎn)物一一初級代謝產(chǎn)物和次級代謝產(chǎn)物。可采取列表區(qū)別。記憶時可將“XX素”去除維生素，其他 均為次級

8、代謝產(chǎn)物。重點放在對代謝調(diào)節(jié)的理解上，可采取建立模型的方法進(jìn)行復(fù)習(xí)：在此模型中對酶合成的調(diào)節(jié)關(guān)鍵在底物，如果是正常情況下， 合成的組成酶，催化底物反應(yīng)形成產(chǎn)物，產(chǎn)物過多，出現(xiàn)反饋調(diào)節(jié)；如果環(huán)境變化，只有某種底物時，則合成誘導(dǎo)酶， 無論合成組成酶，還是合成誘導(dǎo)酶都需要遺傳物質(zhì)控制，但合成誘導(dǎo)酶還受環(huán)境的控制。 模型 1 1 和模型 2 2 中兩種類型的反饋調(diào)節(jié)啟示我們要采用不同的人工控制，解除其反饋調(diào)節(jié)，滿足人類對其產(chǎn)物的需求。微生物的生長：主要有測定方法和生長規(guī)律兩部分知識。測定細(xì)菌數(shù)量和重量，都涉 及到取樣，要聯(lián)系細(xì)菌呼吸，樣品中pHpH 變化通常是隨取樣時間逐漸降低。測定數(shù)量要用紅細(xì)胞與之

9、均勻混合；測定重量包括測定濕重和干重，需要離心分離后， 反復(fù)洗滌，去掉培養(yǎng) 基后再稱重或烘干后稱重。而微生物群體生長規(guī)律是重點知識， 只有掌握其生長規(guī)律，才能 在發(fā)酵工程中進(jìn)行人工控制?？蓪⒈静糠种R歸納成下表，幫助理解和記憶。時期細(xì)菌生長特點形成原因菌體特征應(yīng)用與控制調(diào)整期不立即繁殖，數(shù)目 幾乎不變對新環(huán)境的 適應(yīng)代謝活躍，體 積增長較快通過控制菌種、接種量、培 養(yǎng)條件等，縮短調(diào)整期對數(shù)期繁殖速率快，以等 比數(shù)列的形式增加生存條件適 宜代謝旺盛，個 體形態(tài)和生 理特征穩(wěn)定獲取生產(chǎn)用菌種，作科研材 料穩(wěn)定期繁殖速率與死亡速 率相等，活菌數(shù)量 最大生存條件惡 化，種內(nèi)斗爭 激烈代謝產(chǎn)物積 累最多

10、，開始 出現(xiàn)芽孢通過添加新培養(yǎng)基、放出老 培養(yǎng)基和控制其他生產(chǎn)條 件，來延長穩(wěn)定期衰亡期死亡速率大大增 加，活菌數(shù)目急劇 下降生存條件極 惡化 出現(xiàn)多種形態(tài)畸變菌體裂解，釋放代謝產(chǎn)物， 便于分離提純產(chǎn)品3 3 發(fā)酵工程簡介:有了關(guān)于微生物的類群、微生物營養(yǎng)、代謝和生長的知識，這部分內(nèi)容相對比較簡單， 只要將有關(guān)微生物模環(huán)變物，種物慮境化】另慮環(huán)變酶廠咸+組- )導(dǎo)t誘5類群、營養(yǎng)、代謝和生長的知識應(yīng)用到發(fā)酵工程就可以了。首先是確定所6培養(yǎng)的微生物是哪種代謝類型，然后運用微生物營養(yǎng)知識和配制培養(yǎng)基的有關(guān)知識，配制培養(yǎng)基。從自然界選取的菌種，要根據(jù)人類的需要，以及該微生物代謝和生長特性，聯(lián)系基因工

11、程、細(xì)胞工程和誘變育種知識，改造微生物，自然界的菌種產(chǎn)量不高，需要經(jīng)過三種方法 改造后再成為生產(chǎn)用菌種，擴大培養(yǎng)直到對數(shù)期再接種，可縮短調(diào)整期，同時將配制好的培養(yǎng)基調(diào)節(jié)到適宜的 pHpH 后，連同發(fā)酵罐一起滅菌，冷卻后接種。注意根據(jù)不同微生物類型控 制發(fā)酵條件，配合添加新鮮培養(yǎng)基， 可延長穩(wěn)定期；根據(jù)不同的產(chǎn)品采取不同的分離提純方 法。注意結(jié)合教科書的插圖或下圖理解發(fā)酵過程，能夠?qū)ζ渲幸恍┓矫娼Y(jié)合習(xí)題，思考其變化，采用發(fā)散思維展開復(fù)習(xí)和記憶。4 4.酶工程簡介:這部分知識不是重點知識，在20052005 年考試大綱中也未列出，但其中固定化酶、氨芐青霉素、血糖快速測定儀等知識， 在有些題目中涉及

12、，所以需要了解。酶工程與其他生物工程成下圖:生物工程5 5.學(xué)習(xí)培養(yǎng)微生物的基本技術(shù)實驗本實驗包括兩部分，一是細(xì)菌的培養(yǎng)，二是真菌的培養(yǎng)。復(fù)習(xí)中主要抓住三方面，理 解實驗原理；熟記實驗過程；注意實驗細(xì)節(jié)。細(xì)菌和真菌培養(yǎng)主要不同點見下表:培養(yǎng)基主要原料pHpH火菌細(xì)菌的培養(yǎng)牛肉膏、蛋白胨等7.47.4 7.67.698kPa98kPa、20min20min真菌的培養(yǎng)木屑或棉籽殼等6.56.5147147 kPakPa、1 1 2h2h培養(yǎng)細(xì)菌的實驗過程可歸納如下:稱量T融化T調(diào)節(jié) pHpHT分裝T包扎T火菌T擱置斜面T接種T培養(yǎng)T觀察培養(yǎng)真菌的實驗過程可歸納如下:稱量T拌料T調(diào)節(jié) pHpHT分裝T包扎T火菌TT接種T培養(yǎng)T收獲細(xì)節(jié)方面注意：瓊脂是凝固劑，在配制固體培養(yǎng)基時必須要加，且在牛肉膏和蛋 白胨融化后再加。調(diào)節(jié)pHpH 要在融化后分裝前進(jìn)行。注意幾個比例1/51/5、2/32/3、1/21/2，灌裝培養(yǎng)基高度不能超過試管的1/51/5，棉塞要塞入 2/32/3,擱置斜面不能超過試管的1/21/2。接種前手用酒精棉球消毒后，要等酒精揮發(fā)后才能點燃酒精燈接種一定要在酒精燈火焰上方進(jìn) 行，菌種試管在下，從自分離屋的窗種基因H 程 鈿胞,#* 1H1擴:咅叔養(yǎng)駕莒/發(fā)酵罐原料*培養(yǎng)基配制之間的關(guān)系也要知道， 所以復(fù)習(xí)中采取簡單歸納,重點了解有關(guān)知識即可。 可將酶