高中生物之微生物与发酵工程知识点总结

微生物与发酵工程是高中生物选修教材中重要的内容，其中有关微生物的代谢是继植物代谢、动物代谢之后又一个重要的生物代谢类型，无论是在细胞结构与代谢功能上都具有独特性。下面以“微生物与发酵工程”为专题，系统复习微生物类生物学知识。

一、微生物的类群

“微生物的类群”一节，主要讲述了细菌、放线菌、病毒的结构和繁殖。关于细菌的结构和繁殖，在高中生物必修课中已介绍过原核生物细胞的结构特点，因此在细菌结构的学习中，先复习原核细胞的特点，再认识细菌的结构。对于细菌这类原核生物核区中大型环状DNA及质粒DNA则相当于真核细胞中的核DNA和质DNA。作为核区的大型环状DNA，它控制着细菌的主要遗传性状；而质粒DNA则控制细菌产物尤其是次级代谢产物的合成。复习时注意联系选修本第三章“遗传与基因工程”中运用质粒做基因运载体的知识，加强知识的横向联系和综合应用。同时注意结合归纳微生物的主要类群，引入一些热点、焦点问题，如引起艾滋病的HIV病毒，“911”事件后美国出现的炭疽病--病原体为炭疽杆菌；欧洲、日韩发生的病牛病--病原体为朊病毒；近期引起“非典”的SARS病毒等。

二、微生物的营养、代谢和生长

该内容主要包括：微生物需要的营养物质及功能、培养基配制的原则和种类：微生物的代谢产物、微生物代谢的调节及人工控制；微生物群体生长的规律、影响微生物生长的环境等。在本节的复习中要注意：

1.抓住营养与代谢关系这条主线是复习本节的关键

（1）分析常见的微生物代谢类型、生殖方式、代谢过程等，确定不同微生物所需的营养物质的来源与功能。例如：大肠杆菌、硝化细菌、根瘤菌、酵母菌、放线菌、蓝藻等微生物，通过分析明确自养型与异养型微生物的区别主要是碳源。

（2）了解培养基配制的三个原则时，要与微生物具体代谢所需原料及条件相联系，其种类和比例是按代谢过程的需要配制，pH是根据代谢中酶活性的要求确定的。如微生物分为自养型微生物与异养型微生物，对于自养型微生物，它的能源是光或无机化合物，如硝化细菌是通过氧化氨（）来获得所需要的能量；对于异养型微生物，它的能源来自含碳有机物。

2.归纳比较一些相关的知识点，便于清楚地记忆和掌握

可列表比较常见的微生物代谢类型、生殖方式、代谢过程、实践应用等知识，从中掌握各自特征（如下表）。此外还可列表比较：不同培养基的特点、用途；初级代谢产物与次级代谢产物的种类和作用；组成酶与诱导酶在代谢调节上的不同特点；微生物生长的四个不同时期的特点、区别和作用等。

三种细菌有关知识点的比较

3.要注意分析微生物营养、代谢、生长的原理在生产实践上的应用，以便于掌握微生物在生产实践中应用的范围和特点。

例如：微生物培养的菌种选育时期，生产代谢产物的酶活性调节的关系，代谢产物在生产中采用连续培养法的原理；并结合具体的生产实践认识微生物的代谢、生长对各种环境条件的需求，例如O2、温度、pH等。

三、发酵过程

通过复习发酵实例--谷氨酸发酵，然后讲述发酵工程的概念、内容和应用，符合学生从感性到理性的认知规律，复习时要注意：

1.分析谷氨酸发酵的特点，总结出发酵工程的概念和内容

（1）理解概念时，注意与发酵概念的区别。发酵是个过程，是通过微生物培养大量生产各种代谢产物的过程，而发酵工程是应用于发酵过程中的一种技术。

（2）对发酵工程内容的掌握，从谷氨酸发酵的实例出发，归纳出发酵工程的具体内容。对每一内容采取的措施都明白原因，并要抓住中心环节--发酵过程所需要的条件，去理解发酵过程中及时检测温度、pH、溶氧、营养成分的必要性

2.发酵工程的应用要与当今社会的发展相联系

要根据发酵工程的特点，认识发酵工程应用的领域及发展前景，分析发酵工程的产品质量、产量及社会可持续发展中与传统的发酵业的区别，从而明确生物工程技术对人类社会发展的重要作用。

最后，在本专题复习中要注意理论联系实际。应注意用所学知识去解释生产和生活中的一些现象，把所学的知识应用于实际。例如：

（1）杀菌防腐的原理是什么？（微生物细胞在高渗溶液中发生渗透失水）

（2）硝化细菌、反硝化细菌、根瘤菌等在氮循环中的作用是什么？（硝化细菌：反硝化细菌：、根瘤菌：）

（3）沼气池中除臭的微生物及原理是什么？（硝化细菌、）

（4）制泡菜时坛口为何要加水密封？（制泡菜所需菌种主要是乳酸菌，为异养厌氧型菌，氧气会抑制其代谢）

（5）酶母菌酿酒时为何要先通气后密封？（先通气最终是为了获得大量的酵母菌；后密封是为了获得次级代谢产物--酒精）

知识应用演练：假若某一样品中含有大肠杆菌、硝化细菌、酵母菌、光合细菌、金黄色葡萄球菌、圆褐固氮菌、乳酸菌等微生物，你如何根据所学知识，从理论上一一将其中的纯种微生物分离出来？

参考答案：

I. 若把混杂的微生物放在不含氮素的培养基上培养，可筛选出圆褐固氮菌。

II. 若把混杂的微生物放在不含有机碳源的选择性培养基上培养，可筛选出硝化细菌。

III. 若把混杂的微生物放在不含有机碳源的选择性培养基上，且置于无氧而有光照的环境中，可筛选出光合细菌。

IV. 若把混杂的微生物放在加有较高浓度NaCl的选择性培养基培养，可筛选出金黄色葡萄球菌；或者根据菌落的颜色呈现金黄色，将其挑取单独培养。

V. 若把混杂的微生物放在利用伊红和美蓝鉴别性培养基培养，菌落呈深紫色并带有金属光泽的是大肠杆菌；挑取该菌单独培养，结合显微镜镜检和进一步用伊红和美蓝鉴别性培养基培养来确定。

VI. 若把混杂的微生物放在含有青毒素的选择性培养基上培养，可筛选出酵母菌。

VII. 若把混杂的微生物放在普通培养基上、并置于无氧环境中培养，乳酸菌和酵母菌都可以生长；再加入一定浓度的乳酸，使培养基pH充分降低，可抑制酵母菌的生长；最后利用菌落特征，结合显微镜的镜检，选取生长优势的菌落，即可分离出乳酸菌。

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