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(shí)基本知識(shí) 一、微生物的營(yíng)養(yǎng)一、微生物的營(yíng)養(yǎng) （一） 、微生物需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 微生物需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)包括五大類：水、 無(wú)機(jī)鹽、碳源、氮源和生長(zhǎng)因子。 概念來(lái)源功能 凡是提供所需碳元（ 1 ） 無(wú) 機(jī) 碳 源 (CO2、(1)用于合成微生物的 素的物質(zhì)NaHCO3、等含碳無(wú)機(jī)物)細(xì)胞物質(zhì)和一些代謝 碳 （2）有機(jī)碳源：即含碳有產(chǎn)物 源 機(jī)物(2)還是異養(yǎng)微生物的 主要能源物質(zhì) 凡能提供氮元素的（1）無(wú)機(jī)氮： N2、NH3、主要用于合成蛋白質(zhì)、 銨鹽、硝酸鹽核酸以及含氮的代謝 氮 物質(zhì) （2）有機(jī)氮：牛肉膏、蛋產(chǎn)物 源 白陳、尿素等 生 長(zhǎng) 因 子 一些微生物生長(zhǎng)不 可缺少的微量有機(jī) 物。主要

2、包括維生 素、氨基酸、堿基 等 一些天然物質(zhì)如酵母膏、 蛋酶和核酸的組成成分 白棟、 動(dòng)植物組織提取液等 可以為微生物提供生長(zhǎng)因 子 說(shuō)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(duì)碳源的需求差別很大。 3、對(duì)于異養(yǎng)微生物來(lái)說(shuō)，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(zhǎng)因子。 4、微生物之所以需要生長(zhǎng)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(duì)許多微生物來(lái)說(shuō)既可以利用無(wú)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(duì)于自養(yǎng)微生物來(lái)說(shuō)

3、，NaHCO3既是又是。 （碳源無(wú) 機(jī)鹽） ，NH4HCO3既是又是還可以是。 （碳源 氮源能源） ； 對(duì)于異養(yǎng)微生物來(lái)說(shuō)，含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(zhǎng)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(jiǎn)單的無(wú)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(yíng)養(yǎng)要協(xié)調(diào)：注意各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度和比例。如：營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度過(guò)高，微 生物細(xì)胞內(nèi)的

4、水分通過(guò)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(zhǎng)；在各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的比例中，碳源與氮源 的比最為重要：如谷氨酸生產(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?？?在培養(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 劃分培養(yǎng)基 特點(diǎn)用途 標(biāo)準(zhǔn)種類 液體不加凝固劑工業(yè)生產(chǎn) 培養(yǎng)基物 理半固體加凝固劑如瓊脂觀察微生物的運(yùn)動(dòng)、鑒定菌種 性培養(yǎng)基 質(zhì)固體微生物的分離、計(jì)數(shù) 培養(yǎng)基

5、 天然含化學(xué)成分不明確，工業(yè)生產(chǎn) 化 培養(yǎng)基如玉米粉、牛肉膏等 學(xué) 成分明確（用化學(xué)成分類、鑒定 成合成 分已知的化學(xué)物質(zhì)配 分培養(yǎng)基 制） 培養(yǎng)基中加入某種化培養(yǎng)、 分離出特定的微生物 （如培養(yǎng) 學(xué)物質(zhì)，以抑制不需和分離酵母菌和霉菌， 可在培養(yǎng)基中 選擇 要的微生物，促進(jìn)所加入青霉素； 培養(yǎng)和分離金黃色葡萄 培養(yǎng)基 需要的微生物的生長(zhǎng)球菌， 可在培養(yǎng)基中加入高濃度的食 鹽。 ）用 途根據(jù)微生物的代謝特鑒別不同種類的微生物， 如可用伊紅 點(diǎn)，在培養(yǎng)基中加入美藍(lán)培養(yǎng)基鑒別飲水或乳制品 鑒別 某種指示劑或化學(xué)藥中是否有大腸桿菌 （若有， 其代謝產(chǎn) 培養(yǎng)基 品物有機(jī)酸就一伊紅和美藍(lán)反應(yīng)， 使菌 落呈

6、深紫色，并有金屬光澤） 說(shuō)明：液體培養(yǎng)基營(yíng)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(yíng)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(yíng)養(yǎng)豐富且價(jià)廉，適于工業(yè)生產(chǎn)。 二、微生物的代謝二、微生物的代謝 （一） 、微生物代謝特點(diǎn)及原因：代謝異常旺盛。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(jí)代謝產(chǎn)物次級(jí)代謝產(chǎn)物 生長(zhǎng)發(fā)育所必須對(duì)自身無(wú)明顯生理功能，或并 作用 非生長(zhǎng)發(fā)育所必須 產(chǎn)生時(shí)期生長(zhǎng)全過(guò)程一直在產(chǎn)生生長(zhǎng)到一定階段（穩(wěn)定期） 分布細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞內(nèi)或外 種的特異無(wú)（不同種類微生物細(xì)胞內(nèi)基本相有（不同種類微生

7、物細(xì)胞內(nèi)不 性同）相同） 化學(xué)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單十分復(fù)雜 氨基酸、核苷酸、多糖、脂質(zhì)、維抗生素、毒素、激素、色素等 舉例 生素等 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) 誘導(dǎo)酶的合成已有酶（組成酶和誘導(dǎo)酶）的活 調(diào)節(jié)對(duì)象 性 調(diào)節(jié)結(jié)果酶的種類和數(shù)量增加酶的活性發(fā)生變化 區(qū)特點(diǎn) （效果） 間接、緩慢快速、精確，變化是可逆的 基因（表達(dá)）水平上的調(diào)節(jié)， 代謝水平的調(diào)節(jié)（反饋抑制） ， 控制酶的合成，通過(guò)酶量的變代謝過(guò)程中產(chǎn)生的產(chǎn)物與酶可 調(diào)節(jié)機(jī)制 別化來(lái)調(diào)節(jié)來(lái)控制代謝速率逆性的結(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 保證代謝的需要，

8、又避免細(xì)胞避免代謝產(chǎn)物積累過(guò)多。 如谷氨 內(nèi)物質(zhì)和能量的浪費(fèi)，增強(qiáng)了酸發(fā)酵過(guò)程中當(dāng)谷氨酸過(guò)量時(shí) 調(diào)節(jié)意義 微生物的適應(yīng)能力。如大腸桿就會(huì)反饋性的抑制谷氨酸脫氫 菌分解乳糖酶的活性 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(shuō)明：組成酶和誘導(dǎo)酶 酶 酶 存在 生 在 合成 誘導(dǎo) 大腸桿菌分解葡萄糖的 酶 舉例 誘導(dǎo)誘 導(dǎo) 產(chǎn)既受遺傳物質(zhì)控制，又須誘導(dǎo)物的大腸桿菌分解乳糖的酶 組成一 直 存只受遺傳物質(zhì)的控制 （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(guò)程中的 各種條件(即發(fā)酵條件)等。其中應(yīng)用營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株以解除正常的反饋調(diào)節(jié)和 通過(guò)控

9、制細(xì)胞膜的滲透性來(lái)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 通過(guò)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 微生物的遺傳特酸過(guò)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 性目的。如在谷氨酸的生產(chǎn)過(guò)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(duì)谷氨酸脫氫酶的控制作用，提高谷氨酸產(chǎn)量。 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(guò) 溶氧 程以通氣量和攪拌速度來(lái)控制溶氧發(fā)酵 PH條件加酸、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）

10、、發(fā)酵的概念和種類：通過(guò)微生物的培養(yǎng)，大量生產(chǎn)各種代謝產(chǎn)物的過(guò)程 根據(jù)培養(yǎng)基的物理狀根據(jù)發(fā)酵過(guò)程對(duì)氧的需 根據(jù)生成的產(chǎn)物分 態(tài)分求情況 厭氧發(fā)酵 固體發(fā)酵（如酒精發(fā)酵、乳酸發(fā) 酵）抗生素發(fā)酵、維生素發(fā)酵、 氨基酸發(fā)酵等需氧發(fā)酵 液體發(fā)酵（如抗生素發(fā)酵、 氨基酸 發(fā)酵） 三、微生物的生長(zhǎng)三、微生物的生長(zhǎng) （一） 、微生物群體生長(zhǎng)規(guī)律 細(xì)細(xì) 細(xì)菌數(shù)目的對(duì)數(shù) 菌菌 的的 生生 長(zhǎng)長(zhǎng) 時(shí)間 曲曲 調(diào)整期調(diào)整期對(duì)數(shù)期對(duì)數(shù)期穩(wěn)定期穩(wěn)定期 衰亡期衰亡期線線 特點(diǎn)特點(diǎn)不立即繁殖 （增增繁殖速度快，以增長(zhǎng)率為增長(zhǎng)率為 0 0 （繁殖增長(zhǎng)率小于增長(zhǎng)率小于 0 0 等比數(shù)列的形式速 增加（增長(zhǎng)率最增長(zhǎng)率最度與死亡速

11、度相 快快）等） ，活數(shù)量最 大， 大量積累代謝產(chǎn) 物 對(duì)新環(huán)境的短生存條件 （空間、 生存條件（空間 暫調(diào)節(jié)或適應(yīng)營(yíng)養(yǎng)等）適宜縮小、營(yíng)養(yǎng)消耗 形成形成等）惡化，種內(nèi) 原因原因斗爭(zhēng)加劇 長(zhǎng)率最?。╅L(zhǎng)率最小）死亡速率超過(guò) 繁 殖速率） ， 活菌 數(shù) 目急劇下降 菌體菌體 特征特征 代謝代謝 特點(diǎn)特點(diǎn) 應(yīng)用應(yīng)用 與控與控 生存條件（有 害代謝產(chǎn)物積 累、 PH變化等） 極度惡化。與 無(wú)機(jī)環(huán)境的斗 爭(zhēng)最為激烈 體積增長(zhǎng)較快形態(tài)、生理特征有些種類開(kāi)始出出現(xiàn)多種形態(tài) 穩(wěn)定現(xiàn)芽孢甚至畸形，有 些細(xì)胞開(kāi)始解 體 代謝活躍， 大量代謝旺盛大量積累代謝產(chǎn)釋放代謝產(chǎn)物 合成分裂所需物特別是次級(jí)代 的酶類、ATP

12、及謝產(chǎn)物 其它細(xì)胞成分 縮短該期的措可作為菌種和材通過(guò)以一定的速 施： 采用與原料科研。延長(zhǎng)該度 添 加 新 培 養(yǎng) 培養(yǎng)基相同的期可在開(kāi)始時(shí)多基，放出老培養(yǎng) 培養(yǎng)基增大放些培養(yǎng)基基，控制其它生 接種量接種產(chǎn)條件（如溫度、 對(duì)數(shù)期的菌種PH、溶 氧）來(lái)延 長(zhǎng)該期 說(shuō)明： （1） 、種群數(shù)目的增長(zhǎng)與細(xì)菌群體生長(zhǎng)的異同點(diǎn)。 相同點(diǎn)：細(xì)菌的生長(zhǎng)也符合種群增長(zhǎng)的“J”型和“S”型曲線，其中對(duì)數(shù)期相 當(dāng)于“J”型曲線，調(diào)整期、對(duì)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

13、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(kāi)始產(chǎn)生初級(jí)代謝產(chǎn)物，并貫穿微生物的一生，這是為對(duì)數(shù)期的分裂做準(zhǔn)備。 次級(jí)代謝產(chǎn)物在穩(wěn)定期開(kāi)始產(chǎn)生并達(dá)到最多。 由于對(duì)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(zhēng)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(zhēng)最為激烈（主要是與無(wú)機(jī)環(huán)境的斗爭(zhēng)） 。 （二） 、研究微生物生長(zhǎng)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

14、、得到菌種延長(zhǎng)對(duì)數(shù)期：培養(yǎng)開(kāi)始時(shí)多放一些培養(yǎng)基，以延長(zhǎng)細(xì)菌處在有 豐富營(yíng)養(yǎng)環(huán)境中的時(shí)間。 2、得到代謝產(chǎn)物延長(zhǎng)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培養(yǎng)基，以保證微生物生長(zhǎng)對(duì)營(yíng)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(zhǎng)時(shí)間的高速生長(zhǎng)。 思考：連續(xù)培養(yǎng)應(yīng)用_培養(yǎng)基。對(duì)于好氧性微生物在連續(xù)培養(yǎng)過(guò)程中 除了要添加培養(yǎng)基外，還應(yīng)該 _。 （液體通入無(wú)菌 的空氣） （三） 、微生物群體生長(zhǎng)的測(cè)定 1、測(cè)定細(xì)胞數(shù)目 2、測(cè)定濕重或干重 （四） 、影響微生物生長(zhǎng)的環(huán)境因素 環(huán)境因影響的原 不適宜因素的結(jié)果 素因 影響蛋白低時(shí)反應(yīng)速度降低，高時(shí)蛋白

15、質(zhì)和核酸的結(jié)構(gòu)發(fā)生不可 溫度質(zhì)和核酸逆的破壞（絕大多數(shù)微生物最適生長(zhǎng)溫度為 2537C0） 的結(jié)構(gòu) 影響酶的酶失活或膜的穩(wěn)定性破壞，降低對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收（最 活性和細(xì)適 PH：細(xì)菌 6.57.5、真菌 5.06.0、放線菌 7.58.5） PH 胞膜的穩(wěn) 定性 影響微生有氧型：大多數(shù)細(xì)菌和真菌等 物的細(xì)胞嚴(yán)格厭氧型：短時(shí)間的有氧也會(huì)造成生長(zhǎng)停滯或死亡， 呼吸如產(chǎn)甲烷桿菌 氧氣一般厭氧型：有無(wú)氧都進(jìn)行無(wú)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(wú)氧時(shí)進(jìn)行無(wú)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)酵工程四、發(fā)酵與發(fā)酵工程 發(fā)酵是通過(guò)微生物的培養(yǎng)大量生產(chǎn)各種代謝

16、產(chǎn)物的過(guò)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(guò)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） 思考：思考： 以谷氨酸棒狀桿菌為例說(shuō)明選種應(yīng)該注意什么？以谷氨酸棒狀桿菌為例說(shuō)明選種應(yīng)該注意什么？ （應(yīng)選對(duì)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(yíng)養(yǎng)要素物質(zhì)

17、） ：豆餅水解液、玉米漿、磷酸二氫鉀、氧化鉀、 硫酸鎂、生物素（生長(zhǎng)因子）等。 思考：為什么選用液體天然培養(yǎng)基？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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在發(fā)酵過(guò)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(guò)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(yíng)養(yǎng)物 質(zhì)，既能滿足菌體對(duì)營(yíng)養(yǎng)的需求，又能降低成本，還可以減少對(duì)環(huán)境的污染） 。 （三） 、發(fā)酵過(guò)程 1、培養(yǎng)方式：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？思考：攪拌的目的是什么？（對(duì)于需氧性微生物，在培養(yǎng)過(guò)程中，必須不 斷通入無(wú)菌空氣，攪拌不但可使空氣成

18、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(guò)濾、濃縮、離心分離等步驟，即可獲得所需產(chǎn) 品 說(shuō)明：影響發(fā)酵過(guò)程的因素溫度、PH、溶氧、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度等 六、發(fā)酵工程的內(nèi)容（一般流程）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 自 然 選自然突變 種 產(chǎn)品 一般微生物能生 產(chǎn) 舉例 誘 變 育人工誘變不能合成高絲氨酸脫氫酶的 種黃色短桿菌 細(xì) 胞

19、 工DNA 重組（構(gòu)建一般微生物不能生產(chǎn)人生長(zhǎng)激素的工程菌 程工程細(xì)胞或工程生產(chǎn) 基 因 工菌） 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(duì)碳源、氮 源、水、無(wú)機(jī)鹽和生長(zhǎng)因子等方面的要求，并能夠?yàn)槲⑸锏纳L(zhǎng)提供適宜的 PH。 2、培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)要協(xié)調(diào)， 注意各種營(yíng)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(zhǎng)因子生物素，如缺少谷氨酸合成 會(huì)受阻；CN31；PH 應(yīng)為弱

20、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(duì)象需要滅菌？（如混入其它微生物，將與菌 種形成競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系， 對(duì)菌種的繁殖和代謝造成不良影響。 如在谷氨酸發(fā)酵過(guò)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(guò)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(duì)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(zhǎng)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

21、，進(jìn)而縮短生產(chǎn)周期。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(wú)氧條件下進(jìn) 行。 ） （五） 、接種：在保證無(wú)雜菌污染的條件下進(jìn)行接種 （六） 、發(fā)酵過(guò)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(cè)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(yíng)養(yǎng)基組分，以滿足菌種的營(yíng)養(yǎng)需要。 3、嚴(yán)格控制溫度、 PH、溶

22、氧、通氣量和轉(zhuǎn)速等發(fā)酵條件，確保微生物代謝向著 有利的方向快速進(jìn)行 思考： （1） 、為什么要隨時(shí)檢測(cè)影響發(fā)酵過(guò)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(guò)程的進(jìn)行，營(yíng)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(yíng)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(zhǎng)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(cè)影 響發(fā)酵過(guò)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(guò)程中的各種條件呢？ 對(duì)發(fā)酵條件的控制可能通過(guò)發(fā)酵罐上的各種裝置來(lái)進(jìn)行。如溫度控制可通 過(guò)發(fā)酵罐上的溫

23、度自動(dòng)測(cè)試和控制裝置進(jìn)行檢測(cè)和調(diào)整（微生物代謝、機(jī)械攪 拌都會(huì)使溫度升高，發(fā)酵罐壁散熱，水分蒸發(fā)都會(huì)使溫度下降） ；溶氧可通過(guò)通 氣量和攪拌速度來(lái)調(diào)節(jié)；PH 可通過(guò)加料裝置，添加酸或堿或緩沖液來(lái)調(diào)節(jié)； 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可通過(guò)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(guò)濾、沉淀等方法將菌體從培養(yǎng)液中提取出來(lái)。 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

24、決糧食短缺問(wèn)題 （單細(xì)胞蛋白是指通過(guò)發(fā)酵獲得的 大量微生物菌體本身：?jiǎn)渭?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)效率高，第二，生產(chǎn)原料來(lái)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(wèn)世，都會(huì)產(chǎn)生 可接受性，安全性等問(wèn)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(guò)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(guò)微生物學(xué)家的努力，這些問(wèn)題 會(huì)得到圓滿解） 說(shuō)明：基因工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程的比較說(shuō)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(duì)象 基本原理 和工程目的 應(yīng)

25、用 與其它工 程的關(guān)系 DNA 拼接限 制基因及應(yīng)用分 子 遺工 程菌 生通過(guò)細(xì)胞 技術(shù) 基技術(shù) 因 工 程 性 內(nèi)動(dòng)物細(xì)傳學(xué)原理，在產(chǎn)藥 物 轉(zhuǎn)工程、發(fā) DNA物 酶 細(xì)定向改 造 生超 級(jí)細(xì) 菌目的基因 DNA 重組切 酶胞、植分子水 平 上基因 動(dòng)植 物酵工程使 連 接胞、微物的遺 傳 特（分 解石 油得以表達(dá) 生物細(xì)性（定向改造凈化環(huán)境） 胞（供物種） 體或受 體 胞） 細(xì)胞培養(yǎng)纖 維動(dòng)物細(xì)在細(xì)胞 或 細(xì)人 工種 子可以為發(fā) 植物體細(xì)胞雜素 酶胞、 融合單克隆酶 胰胞、 外受精核移酶 植胚胎移植 細(xì)胞 胞器水 平 上（植 物組 織酵工程提 胞的遺 傳 結(jié)馬鈴薯 （植物使基因工 性（定向

26、改造試 管動(dòng) 物現(xiàn) 特種）（胚胎移植） 單 克隆 抗 體 （雜交瘤技 術(shù)） 克姓動(dòng) 物（核移植） 發(fā) 菌 種 培 育 酵（自然選種、 工誘變育種、基 微生物利用微 生 物生 產(chǎn)藥 品為酶工程 （特別 是 經(jīng)生 產(chǎn)傳 統(tǒng)提供酶的 過(guò) DNA 重組發(fā)酵 產(chǎn)品 來(lái)源，使 交動(dòng)物細(xì)胞果 膠植物細(xì)定向改 造 細(xì)培養(yǎng)） 番茄供菌種、 細(xì) 胞 工 程 抗體制備體蛋 白微生物構(gòu)和遺 傳 特體細(xì)胞雜交） 程得以實(shí) 細(xì) 程因工程）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 技術(shù)改 造 過(guò)生產(chǎn) 食品 添基 因 工 的）完成生化加劑 生 產(chǎn)程、細(xì)胞 反應(yīng)使 其 產(chǎn)單細(xì)胞蛋白 生出最 多 的 產(chǎn)物（

27、菌體或 代謝產(chǎn)物） 工程的目 的基因得 以表達(dá) 相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) 互胞工程的成果大多必須通過(guò)發(fā)酵工程和酶工程來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化?；蚬こ?、 聯(lián)細(xì)胞工程、發(fā)酵工程中所需要的酶，往往要通過(guò)酶工程來(lái)獲得，酶工程中 系酶的生產(chǎn)一般要通過(guò)發(fā)酵的方法。 二二例題分析例題分析 1 1下列與微生物的代謝活動(dòng)異常旺盛無(wú)關(guān)的原因是： A表面積與體積比大B表面積大 C對(duì)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 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產(chǎn)生另 外的氨基酸。16 代表不同的氨基酸(對(duì)生命都 是必需的)，VZ 代表

28、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(zhǎng)，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(zhǎng)。該種細(xì)菌的變異種中不存 在的酶是 AV、ZBW、YCY、ZDV、W 問(wèn)題 1：氨基酸屬于微生物的代謝產(chǎn)物，是指 對(duì) 對(duì)微生物的物質(zhì),在不同種類的微生物細(xì) 胞中, 初級(jí)代謝產(chǎn)物-（有無(wú)菌種特異性） 2.次級(jí)代謝產(chǎn)物是指 或的物質(zhì). 因此次級(jí)代謝產(chǎn)物對(duì)微生物沒(méi)有意義，對(duì)嗎？ 它們可能積累在 也可能排到有 等。 3 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

29、，請(qǐng)分別指出。解葡萄糖的酶和利用乳糖的酶的含量，請(qǐng)分別指出。 A A B B C C D D (1)微生物代謝調(diào)節(jié)的主主要要方 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？ 思考思考 誘導(dǎo)酶是誘導(dǎo)誘導(dǎo)酶是誘導(dǎo) DNADNA 的復(fù)制、的復(fù)制、RNARNA 的轉(zhuǎn)錄、翻譯？的轉(zhuǎn)錄、翻譯？ 4 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(guò)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

30、 的調(diào)節(jié) . 歸納：歸納：微生物代謝過(guò)程酶活性發(fā)生變化的主要原因主要原因？ 該調(diào)節(jié)的特點(diǎn) 1 2 針對(duì)原因提出工業(yè)生產(chǎn)中提高產(chǎn)量的一種方法 寫(xiě)出在生產(chǎn)谷氨酸的過(guò)程中對(duì)數(shù)期和穩(wěn)定期的培養(yǎng)基 的 C/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)課堂練習(xí) 1蘑菇是一種市場(chǎng)上常見(jiàn)的食用菌?；卮穑?（1）因?yàn)槟⒐绞切蜕?，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(jiǎn)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

31、、 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(zhǎng)繁殖的因素。他們?cè)谂?養(yǎng)細(xì)菌的過(guò)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(zhǎng)繁殖受到抑 制。他們把 X 細(xì)菌接種到專門(mén)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(zhǎng)和繁殖。據(jù)以上材料回答 下列問(wèn)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(jìng) 爭(zhēng)。 （2） X 細(xì)菌周圍的其他細(xì)菌不能生長(zhǎng)和繁殖的原因最可能是X 細(xì)菌代謝過(guò)程 中產(chǎn)生了能抑制其他細(xì)菌生長(zhǎng)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(qǐng)參照上述題目中給出的有關(guān)材 料，補(bǔ)充相

32、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(yíng)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(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)繁殖，乙培養(yǎng)基上的其他細(xì)菌能正 常生長(zhǎng)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(guò)程及其 裝置的基本原理見(jiàn)右圖。 (1)曝氣池中的微生物主要的新陳代謝類型為_(kāi)。沉淀池中的微生 物主要的新陳代謝類型為_(kāi)

33、。 (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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。 (4)利用翼輪攪拌的作用是_。 課后鞏固課后鞏固 微生物群體生長(zhǎng)的規(guī)律（以細(xì)菌為例）微生物群體生長(zhǎng)的規(guī)律（以細(xì)菌為例） 1微生物的生長(zhǎng)常常以單位來(lái)研究。 2 微生 物群體 的生 長(zhǎng)的規(guī) 律，以為例 說(shuō)明 ，研究步 驟， 測(cè)定細(xì)菌群體生長(zhǎng)的方法有兩種，一種是，另一種是。 3微生物群體生長(zhǎng)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(cè)定 以作橫坐標(biāo)，以作縱坐標(biāo)，得到生長(zhǎng)曲線 （2） 細(xì)菌的生長(zhǎng)曲線： 她描述了細(xì)菌群體從的動(dòng)態(tài)變化 過(guò)程。

34、和（） 123 4 （） （3）主要時(shí)期 A 調(diào)整期：細(xì)菌對(duì)新環(huán)境的過(guò)程。 菌體特 點(diǎn) ：、 。 調(diào)整期的長(zhǎng)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(zhǎng)曲線，如何縮短調(diào)整期？它對(duì)于生產(chǎn)實(shí)踐有何意 義？ B 對(duì)數(shù)期：該細(xì)菌進(jìn)入階段 數(shù)目增長(zhǎng)的特點(diǎn)： 思考：為什么？ 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 32 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(duì)數(shù)期的細(xì)菌在物質(zhì)和結(jié)構(gòu)有無(wú)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

35、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(guò)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(zhǎng)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(zhǎng)曲線的哪一階段與種群數(shù)量變化的“J”型曲線相似？ 哪一階段與種群數(shù)量變化的“S”型曲線相似？ 種內(nèi)斗爭(zhēng)最激烈的是哪一階段？ 與無(wú)機(jī)環(huán)境斗爭(zhēng)最激烈的是那一階段？ 幾乎不存在種內(nèi)斗爭(zhēng)的是那一階段？ （二）影響微生物生長(zhǎng)的環(huán)境因素： 主要是、。 1溫度 （1） 微生物生長(zhǎng)最旺盛時(shí)的溫度叫 （2） 絕大多數(shù)微生物最適溫

36、度是 （3） 在最適溫度范圍內(nèi)，微生物的生長(zhǎng)速率隨而。 超過(guò)最適溫度范圍，微生物的生長(zhǎng)速率 原因。 2氧：依據(jù)微生物對(duì)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 3PH： （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(guò)最適 PH，影響、，從而一向微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng) 物質(zhì)的吸收。 思考：根據(jù)影響微生物的生長(zhǎng)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(kāi)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(wú)菌馬鈴薯培養(yǎng)液、試管、血球計(jì)數(shù)板(2 mm2 mm 方格)、 滴管、顯微鏡等。 酵

37、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(duì)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(wèn)題： （1） 根據(jù)所學(xué)知識(shí)， 該課題的實(shí)驗(yàn)假設(shè)是： 開(kāi)始在資源和空間無(wú)限多的環(huán)境中， 酵母菌呈 J 型增長(zhǎng) ，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(zhǎng)。 （2） 本實(shí)驗(yàn)沒(méi)有另設(shè)置對(duì)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(duì)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)

38、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(guò)多，難以數(shù)清，應(yīng)當(dāng)采取的措施是_增加稀釋倍 數(shù)。 對(duì)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_。 例題分析例題分析 22微生物群體微生物群體 生長(zhǎng)的生長(zhǎng)的 規(guī)律的主要時(shí)期規(guī)律的主要時(shí)期 調(diào)整期：調(diào)整期：a.細(xì)菌對(duì)新環(huán)境的短暫調(diào)整或適應(yīng)過(guò)程； b.菌體特點(diǎn)：不分裂繁殖、代謝活躍、體積增長(zhǎng)較快、大量合成分裂所需 類類、 ATP及其它細(xì)胞成分。 c.調(diào)整期的長(zhǎng)短與菌種、培養(yǎng)條件等因素有關(guān)。 思考：思考：1 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

39、合成酶？ 2：調(diào)整期的長(zhǎng)短與菌種的遺傳特性、菌種的生長(zhǎng)階段（菌齡）菌齡） 、培養(yǎng)基的 成分等有關(guān)，根據(jù)細(xì)菌群體的生長(zhǎng)曲線，如何縮短調(diào)整期？它對(duì)于生產(chǎn)實(shí)踐有 何意義？（提示：選擇對(duì)數(shù)期的菌體作為菌種，將菌體接入相同的或某些營(yíng)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(duì)數(shù)期：對(duì)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。 思考思考 3：對(duì)數(shù)期的細(xì)菌數(shù)目為什麼呈現(xiàn)指數(shù)增長(zhǎng)？ 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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消 耗 原因:營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗，有害代

40、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(jí)代謝產(chǎn)物，形 成芽孢。 應(yīng)用：獲取次級(jí)代謝產(chǎn)物的最佳時(shí)期；適當(dāng)補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，有助于延長(zhǎng)穩(wěn)定期， 提高產(chǎn)量。 思考思考 4:穩(wěn)定期與對(duì)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(zhǎng)穩(wěn)定 期以提高 代謝產(chǎn)物產(chǎn)量？ 。 衰亡期衰亡期 a.細(xì)菌的死亡速率超過(guò)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(kāi)始解體；釋放代謝產(chǎn) 物 連續(xù)培養(yǎng)法連續(xù)培養(yǎng)法 概念：在一個(gè)流動(dòng)裝置中，以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

41、微生物對(duì)營(yíng)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(zhǎng)時(shí)間的高速生長(zhǎng)。 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(wèn)題：在微生物問(wèn)題：在微生物群體生長(zhǎng)的 過(guò)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(zhēng)最激烈的是哪個(gè)階段?與無(wú)機(jī)環(huán)境斗爭(zhēng)最激烈的是哪個(gè)階 段幾乎不存在種內(nèi)斗爭(zhēng)的是哪個(gè)階 B 段?。 32 相課堂練習(xí)：右圖表示某細(xì)菌生長(zhǎng)過(guò)程中，在 X 點(diǎn)將 對(duì)16 該細(xì)菌移入與先前營(yíng)養(yǎng)條件不同的環(huán)境后

42、，細(xì)胞數(shù)、數(shù) 8 量 4 RNA、DNA 和蛋白質(zhì)的相對(duì)數(shù)量變化情況。據(jù)圖分 Y 2 析回答： X 1 (1) 在圖中所示 X 點(diǎn)前，細(xì)菌生長(zhǎng)處于_對(duì)數(shù)_ -6 -4 -2 0 20 40 60 80 100 _期，判斷依據(jù)是_細(xì)菌的相對(duì)數(shù)量不斷增加_ _。 (2) XY 之間相當(dāng)于細(xì)菌生長(zhǎng)的_調(diào)整_期，該時(shí)期細(xì)菌大量合成_ 初級(jí)_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(duì)應(yīng)圖中的_ DAB _曲線（填字母） 。 （二）影響微生物生長(zhǎng)的環(huán)境因素：（二）影響微生物生長(zhǎng)的環(huán)境因素：主要是溫度、pH、氧。 1、溫度PH： 微微 生生 物物 的的 生

43、生 長(zhǎng)長(zhǎng) 速速 率率 64 AC D （）溫度(PH) 超過(guò)最適生長(zhǎng)溫度后，微生物生長(zhǎng)速率急劇下降。 原 因：。 超過(guò)最適pH，影 響。 2、氧：厭氧型生物有 問(wèn)題思考問(wèn)題思考根據(jù)影響微生物生長(zhǎng)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)酵工程發(fā)酵工程左圖是發(fā)酵工程生產(chǎn)產(chǎn)品的流 程圖，據(jù)圖回答下列問(wèn)題： (1)、能生產(chǎn)人生長(zhǎng)激素的工程菌是通過(guò)培 養(yǎng)的，是_基因工程_；高產(chǎn)青霉 素菌種是通過(guò)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(guò)程的中心階段是發(fā)酵，在此階段需 要隨時(shí)取樣、檢測(cè) _微生物的數(shù)目、代謝產(chǎn)

44、 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(jí)代謝產(chǎn)物_。 三鞏固練習(xí)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(zhǎng)曲線。 + 微 生 生 長(zhǎng)d 物c 速 數(shù) 時(shí)間 率 目e b a - 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(cè)定培養(yǎng)液中細(xì)菌的數(shù)目，將 5

45、00 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(zhǎng)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(duì)照左上圖，在右上圖繪出表示谷氨酸棒狀桿菌生長(zhǎng)速率變化的曲線。 在自然狀態(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

46、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(qǐng)分析回答： 在酵母菌代謝產(chǎn)生酒精過(guò)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(duì)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(lái)利用乳糖。這一事實(shí)表明半乳糖苷酶屬于_誘導(dǎo) 酶_酶。 (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(guò)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

47、斷地 放出老的培養(yǎng)基， 由此可見(jiàn)， 次級(jí)代謝產(chǎn)物的形成速度與菌體的繁殖速度無(wú)關(guān)， 而與_菌體數(shù)量_有關(guān)。請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出這種方法培養(yǎng)下，大腸桿菌的群體 數(shù)量的對(duì)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(kāi)發(fā)酵工程。請(qǐng)就谷氨酸發(fā)酵回答下 列問(wèn)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(shuō)明_環(huán)境條件的 變化，不僅影響菌種生長(zhǎng)繁殖，而且會(huì)影響菌種代謝產(chǎn)物的形成。 。 （3）為測(cè)定谷氨酸棒狀桿菌

48、生長(zhǎng)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(hào) 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 1 0 分鐘滅菌后冷卻；無(wú)菌條件下接種等量菌種；37恒溫箱中培養(yǎng) 24h；測(cè)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(qǐng)?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

49、 20min（答高壓蒸也滅也給分_。 _測(cè)定蓖體的細(xì)胞數(shù)目或測(cè)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(qǐng)將預(yù)期結(jié)果用曲線圖表示走勢(shì)。 （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(hào)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)，于是，科學(xué)家們想方設(shè)法使它們的功力增長(zhǎng)幾 十倍到上百倍。 第一種方法是用人工方法讓微生物的 DNA 發(fā)

50、生突變。 比如在 DNA 分子的長(zhǎng)鏈 中插入或刪除堿基，或者把某一堿基換成另一種。然后在這些菌種中篩選出符 合我們要求的能增加產(chǎn)量的個(gè)體。 第二種方法叫原生質(zhì)融合法。這是將兩種具有不同發(fā)酵本領(lǐng)的微生物細(xì)胞放 在一起進(jìn)行處理，溶解掉細(xì)胞壁，讓它們的原生質(zhì)相互融合。等到重新長(zhǎng)出細(xì) 胞壁后，一種新的微生物誕生了。它可以同時(shí)具有兩種微生物的發(fā)酵能力，也 可能產(chǎn)生新的本領(lǐng)。 第三種方法是通過(guò)直接轉(zhuǎn)移遺傳物質(zhì) DNA，制備出有超強(qiáng)能力的發(fā)酵微生物。 以下是一個(gè)發(fā)酵生產(chǎn)維生素 C 的例子：科學(xué)家找到兩種微生物-草生歐文氏 菌和棒狀桿菌。當(dāng)它們共同作用時(shí)，可以通過(guò)發(fā)酵而產(chǎn)生維生素 C，后來(lái)人們 發(fā)現(xiàn)，這兩種菌在生產(chǎn)維生素C 的過(guò)程中好象接力賽一樣，各自先后承擔(dān)一段 任務(wù)：先由草生歐文氏菌將原料發(fā)酵成為一種中間產(chǎn)物，隨后再由棒狀桿菌把 中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)變?yōu)榫S生素 C?？茖W(xué)家把棒狀桿菌體內(nèi)與完成后半段工作有關(guān)的遺 傳物質(zhì)移人到草生歐文氏菌體內(nèi)，與它的