高考生物2011届三轮复习考点大会诊：考点28发酵工程简介

2011届高考三轮复习考点大会诊考点27 微生物的代谢和生长
微生物的代谢产物和代谢调节微生物代谢的人工控制微生物群体的生长规律和影响微生物生长的环境因素微生物代谢和生物与环境知识的综合应用
经典易错题会诊
命题角度一
微生物的代谢产物和代谢调节
1．以下能正确说明酶活性调节的是
A．只要一种代谢产物积累，酶活性就下降
B代谢产物将使直接形成此化合物的酶活性下降
C．细胞膜透}生的改变可解除代谢产物对酶活性的抑制
D．控制生产条件是人们对酶活性调节的惟一手段
[考场错解]A
[专家把脉]对所学知识以及教材中的典型例子(如合成谷氨酸的途径)不能灵活应用。 酶活性调节主要是代谢过程中产生的物质与酶结合，使酶结构变化而导致酶活性改变。因此，代谢产物将会影响酶的活性，但不一定是对直接形成此化合物的酶影响，而且也不一定是一种代谢产物积累，酶活性就下降；第二，微生物一般不会积累大量的代谢产物，生产中要积累代谢产物，可采取一定手段改变细胞膜的透性，及时将代谢产物排出便可减少对酶活性的抑制；第三，对酶活性调节的措施除控制生产条件外，还可改变微生物的遗传特性。
[对症下药]C
2． 有关谷氨酸棒状杆菌的生长和谷氨酸发酵的叙述，错误的是
A．组成酶是维持菌体基本生活的必要条件
B菌体能合成各种生长因子，不需要从外界补充
C．发酵液pH呈酸性时，就会生成乙酰谷氨酰胺
D．细胞膜透性的改变，可解除代谢产物对有关酶活性的抑制
[考场错解]A或C
[专家把脉] 对微生物营养以及代谢生长过程不熟悉。生长因子是微生物生长过程中需要补充的，因为微生物缺乏合成这些物质所需酶或合成能力有限，只有补充了这些物质，微生物才能正常生长。
[对症下药]B
专家会诊
识记微生物的初级代谢产物和次级代谢产物的种类，合成特点。理解代谢产物都是在微生物细胞的调节下，有步骤地产生的。
结合教材重点理解酶合成的调节和酶活性的调节的区别与联系。
考场思维训练
1 黄色短杆菌能利用天冬氨酸合成苏氨酸和赖氨酸，人体细胞则能利用天冬氨酸合成谷氨酸，这两个生理过程都
A．需要相同的酶催化 B要求pH为6．5 C．要经过氨基转换作用 D．有尿素生成
1．C解析：正确理解转氨基作用的概念。
2 关于酶合成调节与酶活性调节的叙述错误的是
A．前者受遗传物质控制，后者不受遗传物质控制
B．前者不如后者快速精确
C．二者同时存在，密切合作
D．在微生物的代谢调节中，前者起主导作用
2．D解析：两种调节方式同时存在，密切配合，协调起作用。
命题角度二
微生物代谢的人工控制
下图为某种微生物体内合成氨基酸的途径。在发酵工程中利用该种微生物来生产大量氨基酸甲，可以采取的措施是
A．增加酶①浓度 B在高温、高压下发酵
C．对该种微生物进行诱变，选育出不能合成酶②的菌种 D．对该种微生物进行诱变，选育出不能合成酶③的菌种
[考场错解]A或B
[专家把脉]没有结合教材中黄色短杆菌合成赖氨酸的途径对题意认真分析，以及对各选项没有仔细比较。由题意可知，当氨基酸甲和乙都过量时，会抑制中间产物反应速度，而当氨基酸乙含量不过量时，抑制酶活性的作用被解除，合成代谢迅速恢复。因此要提高氨基酸甲的产量，除去酶③以除去其催化产物对中间产物的抑制。
[对症下药]D
专家会诊
人工控制微生物代谢的措施包括改变微生物遗传特性和控制生产过程中的各种条件等，另外，在某些物质的生产过程中，可以采取一定的手段改变细胞膜的透性，从而提高产量。复习时结合教材黄色短杆菌合成赖氨酸的途径图解理解微生物代谢的人工控制。
考场思维训练
1 谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径如下图：
要提高谷氨酸的产量必须采取的措施是
A．增加葡萄糖的量
B．改变谷氨酸棒状杆菌细胞膜的透性，使谷氨酸迅速排出
C．增加a-酮戊二酸的量
D．增加谷氨酸脱氢酶的量
1．B解析：当谷氨酸合成过量时会抑制谷氨酸脱氢酶的活性，使合成代谢中断。提高谷氨酸的产量，可通过改变谷氨酸杆菌细胞膜的通透性，使谷氨酸迅速排放到细胞外。
2 观察真菌细胞内有关代谢过程图，选出提高氨基酸B产量的最佳措施
A．利用CaCl2增大该真菌细胞壁的通透性
B．大量投放丙酶
C．加大接种量和投料量
D．诱变处理该真菌，选育出不能合成乙酶的菌种作为生产菌种
2．D解析：从图中可以看出，氨基酸A和氨基酸B同时积累过量时，会抑制甲酶的活性，所以提高氨基酸B产量的最佳措施就是经诱变处理选育出不能合成乙酶的菌种。
命题角度三
微生物群休的生长规律和影响微生物生长的环境因素
l 学在进行探究大肠杆菌群体生长规律实验时，错误操作是
A．在调整期扩大接种 B随时调整pH C．在稳定期连续培养 D．定期检测菌体数目
[考场错解]BD
[专家把脉]探究大肠杆菌群体生长规律，不是在进行发酵生产。
[对症下药]ABC
2． 掌握微生物群体的生长规律，目的是更好地研究和利用它们。下列有关描述中正确的是
A．生产上常常用对数期的细菌作为菌种
B．在稳定期中适当补充营养物质有利于提高产量
C．连续培养延长了培养周期，从而提高产量
D．调整期细菌的代谢活跃，体积增长快
[考场错解]C
[专家把脉]对连续培养的特点掌握不准确。本题考查知识点为，微生物群体生长规律及其应用，连续培养缩短了培养周期。
[对症下药]ABD
专家会诊
单个微生物个体生长不明显，实际中常以微生物的群体为单位来研究微生物的生长，重点掌握微生物群体生长的四个时期(调整期、对数期、稳定期和衰亡期)的主要特征，复习中应注意将种群增长曲线与细菌生长曲线作比较、分析，并结合具体实例分析研究微生物群体生长的实际意义。对于影响微生物生长的环境因素，分别掌握温度、pH和氧等对微生物生长的影响。
考场思维训练
下图曲线表示一个细菌的种群数量在24小时内的生长情况。在后面时间段内细菌数量下降的最可能原因是
A．呼吸作用下降 B．营养物质消耗尽 C．分裂能力消失 D．所处的pH改变
B解析：由于营养物质消耗而出现种内斗争导致数量下降。
探究开放题解答
综合问题
微生物代谢和生物与环境知识的综合应用
1．人工种植蘑菇是一项具有很高实用价值的农业技术，请结合一些具体的生产环节和一些相关问题分析回答：
(1)蘑菇培养基(菌床)中要加入大量的有机物，原因是 。
(2)菌床在接种前要进行灭菌处理，否则很容易长出大量的霉菌。霉菌与蘑菇的关系一般为 。
(3)种蘑菇所用菌种一般是新代蘑菇产生的一些褐色粉末，这些粉末实际上是 ，这种生殖方式在生物界属于 生殖。
(4)在自然生态系统中，蘑菇属于 者。
(5)蘑菇的细胞与细菌细胞差别很大，主要是 。
[解题思路]蘑菇是异养型生物，不能合成有机物，必须利用现成的有机物。在菌床中有大量的营养物质，有利于其他微生物的生长，与蘑菇竞争。蘑菇是通过无性生殖细胞(孢子)进行无性生殖，蘑菇与细菌的差别是前者为真核生物，而后者是原核生物。
[解答] (1)蘑菇是异养型生物，营腐生生活 (2)竞争(3)孢子无性 (4)分解 (5)有成形的细胞核和多种细胞器
2． 下图为本市市政某一生态净化技术处理污水流程示意图。图示为工业、生活污水流入有大量微生物的全封闭预处理系统后，再经由水竹、蚯蚓、草履虫、绿藻和微生物等构成的人工湿地生态系统，变成了清清的流水。
(1)预处理系统中的微生物主要是
A．需氧菌 B厌氧菌 C．兼氧菌 D．放线菌
(2)预处理系统中微生物的主要作用是
A．除去污水中的颗粒 B．使污水沉淀 C．分解污水中的有机物 D．产生二氧化碳
[解题思路] 由“全封闭”提示：预处理系统中不可能存在大量的氧气，故其中生物的异化作用类型为厌氧型，所以预处理系统中微生物主要是厌氧菌。工业和生活污水中含有大量的有机物，预处理系统中的微生物作为生态系统的分解者，其主要作用就是将这些有机物分解成无机物。
[解答] (1)B(2)C
规律总结
考查微生物代谢与环境知识的综合应用，应识记微生物的代谢类型及在生态系统中的地位。如根瘤菌，异养需氧型、消费者；圆褐固氮菌，异养需氧型、分解者：硝化细菌，自养需氧型、生产者。
考点高分解题综合训练
1 下列微生物的产物中没有菌种特异性的一组是
A．氨基酸、核苷酸、多糖、色素
B多糖、脂质、维生素、抗生素、氨基酸
C．核苷酸、多糖、维生素、毒素、抗生素
D．核苷酸、维生素、多糖、脂质、氨基酸
1．D解析：微生物的初级代谢产物没有菌种特异性。
2 下列关于微生物的叙述中，正确的一项是
A处于生长对数期时分裂速度最快，种内斗争最激烈最显著
B处于生长稳定期时个体的形态和生理特征最稳定，常作为科研材料
C．微生物的发酵过程不需要氧气参与
D．处于生长衰亡期的微生物仍有繁殖现象
2．D解析：A项中对数期分裂速度最快，而稳定期和衰亡期的种内斗争趋向显著，B项应为对数期，C项中不同微生物有的需氧有的不需氧。
3 已知甲、乙两种培养基成分不同，但均适合某种细菌生长。现从甲培养基中取少量处于对数期的这种细菌，接种在新鲜的乙培养基上(假设培养条件适宜且无杂菌污染)，则在接种后的最初一段时间内，细菌在乙培养基上的状况与在甲培养基上的状况相比，不发生改变的是
A．细胞分裂速度 B．诱导酶的种类 C．组成酶的种类 D．细胞的大小
3．C解析：组成酶不会随外界环境的改变而改变，只受遗传物质控制。
4 下表所列数据来源于一个有关细菌种群数量在25 h内的增长实验。
时间(h)
1
5
10
15
20
25
细菌数量
750
9 000
44 000
35 000
11 000
6 000
下列哪条曲线能反映上表结果?
4．A解析：结合表中数据可知，该细菌数目先增加后减少。
5 下列与微生物生长、代谢和繁殖有关的说法，正确的是
A．细菌的细胞质里悬浮着多种颗粒状内含物，但无细胞器
B．当病毒侵入宿主细胞后，只能合成一种类型的蛋白质
C．与酶合成的调节相比，酶活性的调节是一种快速精细的调节方式
D．连续培养有利于微生物尽快地将代谢产物释放到培养基上
5．C解析：细菌的细胞质中有核糖体，不同的病毒合成蛋白质的种类不同，连续培养保证了微生物对营养物质的需要，使微生物保持较长时间的高速生长。
6 下列有关微生物的说法正确的是
A．酶合成的调节和酶活性的调节不能同时存在
B．诱导酶一旦产生，其活性将一直保持下去
C．微生物代谢受遗传和环境共同控制
D．次级代谢产物是微生物生长、繁殖所必需的
6．C解析：酶合成与酶活性同时调节微生物代谢；诱导酶需要时合成不需要时分解；次级代谢产物不是微生物所必需的。
7 培养微生物时，下列因素中哪些能缩短调整期
①用与菌种相同的培养基②营养丰富的培养基 ③对数期获得的菌种④接种量加大 ⑤接种种类加大⑥接种时间提前
A．①③④ B．②③⑤ C．①③④⑤ D．③⑤⑥
7．A解析：作菌种应选生长繁殖快，即对数期的细菌。
8 下列关于微生物营养、代谢和生长的叙述中，正确的是
A．所有微生物的正常生长都必须补充生长因子
B．微生物的代谢调节主要方式有酶合成调节和酶活性调节
C．在微生物生长的对数期细胞的形态最多
D．微生物的整个生长过程中，都有初级代谢产物和次级代谢产物产生
8．B解析：选项A不必补充生长因子，C项中应为衰亡期，D项中次级代谢产物是在特定阶段产生。
9 赖氨酸是一种人和高等动物的必需氨基酸，在食品、医药和畜牧业上的需要量很大。下图表示黄色短杆菌合成赖氨酸的途径。根据图解，结合所学知识回答下列问题：
(1)当苏氨酸、赖氨酸共同过量时，会抑制天冬氨酸激酶的 ，这种调节方式称为 ，这种
调节方式在 、 的合成代谢中十分普遍。与酶合成的调节相比较，其具有的特点是 。
(2)为达到让黄色短杆菌大量积累赖氨酸的目的．应该采取的措施是 。
(3)赖氨酸称为人体“必需氨基酸”，这是因为 。
(4)赖氨酸属于微生物的 代谢产物，它合成后的存在部位是 。
9．(1)活性酶活性的调节核苷酸维生素快速、精细
(2)对黄色短杆菌进行诱变处理，选育出不能合成高丝氨酸脱氢酶的菌种 (3)赖氨酸不能在人和动物体的细胞内合成，只能从食物中获得(4)初级细胞内解析：本题以赖氨酸生产为题材，考查微生物的代谢产物、代谢调节以及氨基酸代谢等知识。根据图解分析可知，黄色短杆菌能利用天冬氨酸合成赖氨酸、苏氨酸和甲硫氨酸。当苏氨酸和赖氨酸共同过量时，会抑制天冬氨酸激酶的活性，使细胞难以积累赖氨酸；而赖氨酸单独过量就不会出现这种情况，这种调节方式叫做酶活性的调节。与酶合成的调节相比较，酶活性的调节是一种快速、精细的调节方式。这种调节方式在核苷酸、维生素的合成代谢中十分普遍。
在生产过程中，可通过对黄色短杆菌进行诱变处理，选育出不能合成高丝氨酸脱氢酶的菌种，使苏氨酸不能合成，从而达到让黄色短杆菌大量积累赖氨酸的目的。
人体的氨基酸分为必需氨基酸和非必需氨基酸，赖氨酸属于必需氨基酸，这是因为赖氨酸不能在人体的细胞内合成，只能从食物中获得。赖氨酸属于微生物的初级代谢产物，它合成后存在于细胞内。
考点小资料
微生物碳源、氮源和生长因子
营养要素
来 源
最适来源
功 能
碳
源
自养型微生物
无机碳源(C02、NaH—C03、CaCO3等含碳无机物)
①主要用于构成微生物的细胞物质和一些代谢产物
②异养微生物的主要能源物质
异养型微生物
有机碳源：即含碳有机物(糖、脂、蛋白质、有机酸等)和天然含碳物质(石油)
糖类(尤其是单糖)，其次是醇类、有机酸、脂质
氮源
氨基酸自养型(将非氨基酸类的简单氮源合成所需的一切氨基酸，如所有的绿色植物和很多的微生物)
无机氮：NH3、铵盐、硝酸盐、N2
铵盐、硝酸盐
主要用于合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物
氨基酸异养型(从外界吸收现成的氨基酸，包括所有的动物和大量异养型微生物)
有机氮：复杂蛋白质(如牛肉膏、蛋白胨)、核酸、尿素、一般氨基酸
复杂蛋白质、核酸
生长因子
生长因子自养型(不需要外界提供生长因子)
自行合成所需的生长因子
①酶和核酸的组成成分
②参与代谢过程中的酶促反应
生长因子异养型(需要外界提供某种生长因子)
维生素、氨基酸、碱基
生长因子过量合成微生物
能够合成大量维生素