第一节微生物的类群

1、第五章 微生物与发酵工程 人大附中 王萍 2008-10-06一备课习惯上讲每一章之前把本章高考题看一看，最后再着重看北京高考题，主要看看考点分布、命题特点及命题趋势。1.（04年第1题）在以下描述中，可以将病毒与其他微生物相区别的是： （ D ）A. 能够使人或动、植物患病 B. 没有细胞核，仅有核酸C. 具有寄生性 D. 由核酸和蛋白质装配进行增殖2（05年第31题20分）某化工厂的污水池中，含有一种有害的、难于降解的有机化合物A。研究人员用化合物A、磷酸盐、镁盐以及微量元素配制的培养基，成功地筛选到能高效降解化合物A的细菌（目的菌）。实验的主要步骤如图所示。请分析回答问题：（1）培养基中

2、加入化合物A的目的是筛选_，这种培养基属于_培养基。（2）“目的菌”生长所需的氮源和碳源是来自培养基中的_，实验需要振荡培养，由此推测“目的菌”的代谢类型是_。（3）培养若干天后，应选择培养瓶中化合物A含量_的培养液，接入新的培养液中连续培养，使“目的菌”的数量_。（4）转为固体培养时，常采用_的方法接种，获得单菌落后继续筛选。（5）若研究“目的菌”的生长规律，将单个菌落进行液体培养，可采用_的方法进行计数，以时间为横坐标，以_为纵坐标，绘制生长曲线。（6）实验结束后，使用过的培养基应该进行_处理后，才能倒掉。答案：（1）目的菌 选择（2）化合物A 异养需氧型（3）减少 增加（4）划线（5）定

3、期取样 细菌数目的对数（6）灭菌3.（06第4题）用蔗糖、奶粉和经蛋白酶水解后的玉米胚芽液，通过乳酸菌发酵可生产新鲜牛奶，下列相关叙述错误的是 （ D ）A. 蔗糖消耗量与乳酸生成量呈正相关B. 酸奶出现明显气泡说明有杂菌污染C. 应选择处于对数期的乳酸菌接种D. 只有奶粉为乳酸菌发酵提供氮源4（07年第30题18分）发酵法生产酒精后的废液(pH4.3)含有大量有机物，可用于培养、获得白地霉菌体，生产高蛋白饲料。培养、制取白地霉菌体的实验过程示意图如下：请据图分析回答问题：（1）实验过程中培养白地霉的培养基是_。培养基定量分装前，先调节_, 分装后用棉塞封瓶口，最后_处理。（2）图中 过程称为

4、_，从甲到丁的培养过程是为了_。白地霉的代谢类型为_。（3）为确定菌体产量，图中操作之前，应先称量_的质量。过滤后需反复烘干称量，直至_。所得菌体干重等于_。答案： （1）废液上清液 pH 灭菌 （2）接种 扩大培养 异养需氧型（3）滤纸 恒重（质量基本不变） 恒重时的质量与滤纸质量之差（合理答案均给分）5（08第31题18分）水华可因蓝藻爆发所致。科研人员尝试利用某种细菌限制蓝藻数量，相关实验的示意图如下。图中表示实验步骤。请回答问题：（1）从细胞的结构的特点与复杂程度上看，蓝藻属于_细胞；从生态系统的营养结构上看，蓝藻处于_；蓝藻的代谢类型通常是_。（2）引发水华的蓝藻可产生蓝藻毒素。蓝藻

5、毒素_（是、不是）蓝藻生长、系列所必需的物质。蓝藻毒素对人是一种致癌因子，可使原癌基因_，导致正常细胞发生癌变。（3）图中、通常使用的是、中已培养至_期的蓝藻和溶藻细菌。（4）图中实验组在每个培养皿中，如果做三个重复实验，可采取的做法是： _为完善实验设计方案，应增设对照组，可采取的做法是： _（5）蓝藻通常呈蓝绿色。观察实验结果，发现培养皿中出现褪色空斑，说明蓝藻_。答案（1）原核第一营养级自养需氧型（2）不是从抑制状态变成激活状态（3）对数（4）在每个培养皿中，选择三个不同位置，各滴加等量菌液在每个培养皿中，选择三个不同位置，各滴加等量的、不含溶藻细菌的溶藻细菌培养液（5）被溶藻细菌裂解（

6、死亡）二仔细分析本章与其它章节的联系，主要是为了利用已有知识帮助学生建立对新概念的正确理解，在课堂上促进学生积极思考，揭示知识间的内在联系。综合性是当前高考试题的一个基本特点，这种综合性是通过知识间的内在联系来体现的。但综合的程度一定要把握好，我们只有这一轮系统讲新课机会，首先要建立对选修教材内部知识体系的认识，加强分析问题和解决问题的逻辑思维训练，不宜太多扩展复习内容，否则会冲淡对本节知识内在联系知识框架的建立。1.选修四大工程的内容相互交叉、密切联系人们通常将基因工程和细胞工程看做生物工程的上游处理技术，将发酵工程和酶工程看做生物工程的下游处理技术，基因工程、细胞融合、常规育种等技术一定要

7、和微生物结合才能表现出应有的作用。基因工程所需要的供体、受体、载体及工具酶等大都需要由微生物来承担，将整个生物工程综合起来，可以创设新情景。基因工程中有关原核基因表达的调控（大肠杆菌乳糖操纵子在蛋白质生物合成中的调节控制机制）是本章酶合成的调节的知识基础。随着原核微生物DNA重组技术的出现，人们利用微生物生产出了胰岛素、干扰素等贵重药物，形成了一个崭新的生物技术产业。2和必修教材内容知识紧密相联，本章的知识点覆盖面广，具有发散性和联系性的特点。微生物在自然界里的分布十分广泛，它们与自然界的物质循环、与人类的健康及生产活动等有密切联系。例如，微生物需要的营养物质及功能，就与高中生物必修课中的“糖

8、类、蛋白质、无机盐和水等的功能”，“新陈代谢的类型”等内容有着密切的联系，是在这些内容的基础上讲述的。又如，细菌的结构是高中生物必修课中“原核生物细胞的结构特点”的内容的进一步延伸。因此，在复习过程中，应注意与高中生物必修课中相关内容的联系，以利于学生将新知识纳入到原有的知识结构中，形成合理的知识迁移。微生物的类群在高二介绍的原核生物细胞知识基础上，进一步讲解了细菌、放线菌和病毒的形态结构。3微生物学是整个生物学科中一门具有自己独特实验技术的学科如无菌操作技术、消毒灭菌技术、纯种分离和深层液体培养技术等。这些技术已逐步扩散到生命科学各个领域的研究中，成为研究生命科学的必要手段，从而为整个生命科

9、学的发展，做出了方法学上的贡献。第一节 微生物的类群了解微生物物种多样性。微生物包括病毒、原核微生物（细菌、放线菌、立克次氏体、支原体、蓝藻，立克次氏体、支原体、衣原体均介于细菌与病毒之间）、真核微生物（真菌、单细胞藻类、原生动物）。微生物在六界中占有四界，显示了微生物在生物界中的地位。一细菌【教学建议】进行“细菌的结构”教学时，注意掌握基本结构与特殊结构的特点及与功能间的联系，认识细菌作为原核生物所具有的基本结构，即细胞壁、细胞膜、细胞质、核区（拟核），便于理解细菌（原核细胞）与真核生物结构和功能上区别。例如；细菌的细胞中细胞器只有核糖体；没有核膜，只有核区；细胞内蛋白质合成时，基因的转录、

10、翻译的过程是同时进行；光合作用（类囊体膜）、呼吸作用的完成也没有专门的细胞器；所有的这些功能特点都是结构决定的。1细胞壁（1）通过实验材料引导学生分析细胞壁的结构和功能材料一：如果将大肠杆菌接入浓度为0.2mol/L的蔗糖等渗溶液和盛有玻璃珠的三角瓶中加以摇动，可以使细胞壁破裂，细胞内含物流出，这样就可以得到细胞壁的空壳。空壳成杆状，而细胞内含物却是圆的，可获得原生质体。材料二：在人为条件下，用溶菌酶处理除去细胞壁，并接入低渗溶液，无细胞壁的细胞膜就会破裂。对渗透压变化敏感的细胞，一般由革兰氏阳性细菌形成。（2）细胞壁主要成分及功能 细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖，它使得这层壁坚韧并富有弹性。细

11、菌细胞壁的主要功能是保护细胞、维持细胞形状、协助鞭毛运动等，而且还与细菌的抗原性、致病性和对噬菌体的敏感性有关。细菌的细胞壁是多孔性的，可允许水和一些化学物质通过，但大分子的物质不能通过。肽聚糖是细菌细胞壁中的一种特殊成分。它由N-乙酰葡萄糖胺（简写为G）、N-乙酰胞壁酸（简写为M），以及短肽等构成。N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸交替重复连接成聚糖骨架；短肽靠肽键连接在聚糖骨架的N-乙酰胞壁酸分子上；相邻的短肽交叉联结，形成高强度的网状结构。肽聚糖是酶和抗生素作用的靶物质。例如，溶菌酶、葡萄糖球菌溶素能水解N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸之间的化学键，从而导致细胞壁解体。又如，青霉素、头孢菌

12、素等能干扰短肽链间的联结。磷霉素、环丝氨酸等能抑制聚糖骨架的合成，造成细胞壁缺陷，导致细菌在低渗溶液极易破裂而死亡。因此，肽聚糖在抗生素治疗上具有重要意义。 2细胞膜证明细胞膜的存在（质壁分离、选择性染色、原生质体破裂或电镜观察等方法）细胞膜的生理功能：选择性地控制细胞内、外的营养物质和代谢产物的运送。合成细胞壁和糖被的各种组分（肽聚糖、磷壁酸、荚膜多糖等）的重要基地膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的酶系，是细胞的产能场所。如有氧呼吸的酶类不像真核生物那样存在于线粒体中，而是存在于细胞膜上，有氧呼吸也是在细胞膜上进行；能进行光合作用的细菌，其光合作用的酶类也是结合在细胞膜上。3细菌质粒

13、通过分析细菌体内质粒的结构进一步认识质粒作为基因工程的运载体的原因。例如：质粒是环状的DNA，上面含有抗药性、固氮、抗生素、细菌毒素产生的基因，它们中有的可作为标记基因，这是作为运载体的其中一个条件。质粒为小环状双链DNA，能在细菌胞质中自我复制。质粒可控制细菌很多重要的生物学性状，对细菌有一定的保护作用。但并非细菌生命活动所必需，可能自然丢失（频率为10-2至10-8）或经人工方法增加丢失频率（如高温、紫外线等）。质粒可通过细菌二分裂转传给下一代，也可通过接合、转导、或直接传递给另一细菌。重要的质粒有F质粒（决定细菌性菌毛的产生）、R质粒（决定细菌耐药性）、Col质粒（决定大肠杆菌产生大肠菌

14、素）、Vi质粒（决定细菌毒力）。质粒有大小两类，大质粒可含几百个基因，约为拟核DNA的110%，；小质粒仅含2030个基因，约为拟核DNA的0.5%，。几种质粒可同时共存于同一个细菌内。4拟核即细菌“核DNA”，是由裸露（无蛋白质包装）的双链DNA组成单一环状、反复卷曲盘绕而成的松散，例如，大肠杆菌的DNA分子量为3109，伸展后长度可达1.1mm，约含5106bp，可携带30005000个基因。 5芽孢某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠体，称为芽孢(内生孢子)。芽孢保存细菌全部生命活性，一个细菌只形成一个芽孢，一个芽孢也只能生成一个菌体

15、，芽孢并不是细菌的繁殖方式。这种结构形成是细菌对营养缺乏的一种反应。整个生物界中抗逆性最强的生命体，是否能消灭芽孢是衡量各种消毒灭菌的最重要的指标。芽孢在适宜的条件下可以重新转变成为营养态细胞；产芽孢细菌的保藏多用其芽孢。芽孢的有无、形态、大小和着生位置是细菌分类和鉴定中的重要指标。注意和放线菌、霉菌的生殖细胞孢子区分。6进行“细菌的繁殖”教学时，要明确二分裂的含义和菌落形成的意义（l）比较细菌的二分裂过程与细胞有丝分裂过程。细菌是原核细胞，无染色体、纺锤体的出现，但DNA要复制并且平均分配。细胞分裂时，DNA分子附着在细胞膜上而复制为二，然后随着细胞的延长，两个DNA分子才彼此分开，分别进入

16、两个细胞。从而理解细菌的二分裂不是有丝分裂，也不属于无丝分裂，因为有丝分裂、无丝分裂、减数分裂都指真核细胞而言的。（2）理解菌落的形成过程，结合不同种细菌的菌落的特点，明确菌落可作为菌种鉴定的依据。希望转达我的意见：要求所有教师务必保证学生看到培养皿、平板培养基、菌落，特别是菌落。不可用录像、图片代替！不要强调自己学校的条件如何，必须要给学生展示实物。无此基础，对于学生而言，菌落永远是抽象的。 王钵菌落指生长在固体培养基上，来源于一个细菌细胞，肉眼可见的细菌细胞群体。各种细菌，在一定条件下形成的菌落特征具有一定的稳定性和专一性，这是衡量菌种纯度，辨认和鉴定菌种的重要依据。菌落特征包括大小、形状

17、、隆起形状、边缘情况、表面状态、表面光泽、质地、颜色、透明度等。例如，有荚膜的细菌在固体培养基上形成粘液型（M型）菌落：表面光滑、湿润、边缘整齐。一般新分离的细菌大多呈现此型菌落。或光滑型（S型）菌落：粘稠、有光泽、似水珠样。失去荚膜后菌落变为粗糙型（R型）菌落：表面粗糙、干燥、有皱纹，有时呈颗粒状，边缘大多不整齐。如果菌落是由一个细菌繁殖而来，则为纯培养。每种菌在一定条件下的菌落特征是一定的，在相同条件下菌落特征的改变，常提示细菌生理性状发生了变异。7.核糖体细菌的核糖体不同于真核生物。核糖体的直径在1020 nm之间，由70%的RNA和30%的蛋白质组成。细菌核糖体的数量很多，每个细胞可有

18、万余个。当核糖体串连成多聚核糖体时，就成为合成蛋白质的场所。链霉素等抗生素通常作用于细菌的核糖体而抑制其蛋白质的合成，但它们对人的核糖体不起作用，因此，可用链霉素治疗由细菌引起的疾病。但对人核糖体不起作用，所以可用链霉素治疗由细菌引起的疾病。 8.荚膜 可在回顾必修本的R型（无荚膜）、S型（有荚膜）相关知识的基础上展开教学。例如：为什么小鼠感染R型肺炎双球菌并不死亡，而感染S型菌便导致肺炎死亡？经特殊的荚膜染色后可在光学显微镜清楚地观察到它的存在。荚膜并非细胞生活的必要结构，但它对细菌在环境中的生存有利，大多数细菌的荚膜为多糖，少数（如炭疽杆菌）为多肽。荚膜物质具有特异的抗原性。并且可抗吞噬细

19、胞吞噬。二放线菌 教学要求：简单介绍，但不可放弃。因为对于微生物较全面的了解，是构建学生综合处理问题的能力的基础。放线菌是具有菌丝、以孢子进行繁殖的一类原核微生物。与细菌的区别是能产生有分支的菌体，因菌落成放线状而得名。其细胞壁的主要成分是肽聚糖。菌丝常无横隔，内含多个核区，一般认为放线菌是单细胞的。放线菌的菌丝可以分为营养菌丝和气生菌丝两大类。营养菌丝又叫基内菌丝，是生长在培养基内部的菌丝，主要功能是吸收营养物质。由营养菌丝上长出并且伸展到空气中的菌丝，叫做气生菌丝。气生菌丝的颜色一般较深，直径也较粗，是营养菌丝的两倍左右。放线菌的气生菌丝虽不接触营养物质，但营养物质仍能传递过来，这是原核生

20、物在形态上的一个很大发展。气生菌丝位于菌落表面，使菌落呈短绒毛状。放线菌生长发育到一定时期，气生菌丝顶端便会分化出孢子丝。孢子丝的形状有直杆形的、波浪形的、钩状的和螺旋状的等；孢子成熟后就飘落下来。放线菌孢子丝和孢子的形态和颜色，常作为菌种鉴定的重要依据。少数寄生型放线菌可引起人、动物（如皮肤、脑、肺和脚部感染）的疾病。三病毒【教学建议】学习病毒时将病毒的结构与功能相联系。病毒没有细胞结构，个体极小，能通过细菌滤器；既无产能酶系又无蛋白质合成系统，只能借助宿主细胞的的合成代谢系统为其复制核酸和合成蛋白质，最后装配成结构完整的病毒子粒，得以增殖。不存在个体的生长和二分裂等细胞繁殖方式，在离体条件

21、下，能以无生命的化学大分子状态存在，并保持侵染力，对一般抗生素不敏感，对于干扰素敏感；通过对病毒的增殖过程分析，加深理解病毒对宿主细胞的危害及在遗传学上的应用。病毒的寄生具有高度的专一性（病毒感染的第一步是和宿主细胞表面的受体特异性结合，第二步是病毒的吸附蛋白和细胞表面受体之间发生了牢固的化学键反应）1.典型病毒的构造建议略谈病毒形态的多样，并给学生噬菌体、烟草花叶病毒和HIV等病毒的图像，因为这些都是教材涉及到的病毒。分析病毒的结构特点。病毒的结构包括核酸、衣壳（合称核衣壳），衣壳的基本单位是衣壳粒，通常由16个多肽组成。某些病毒还包括囊膜，由蛋白质、多糖和脂类构成。有的病毒囊膜表面具有突起

22、物，称刺突。衣壳具有保护病毒核酸，决定病原特异性等功能。病毒所具有的遗传物质或是DNA，或是RNA。有些复杂的病毒在衣壳的外面包裹着一层由脂类、蛋白质和多糖组成的囊膜。有的囊膜上还长有刺突。这部分内容有些名词及功能容易混淆，应引导学生注意区分。如讲述囊膜时可从引导学生分析以下问题：囊膜的成分为什么与细胞膜的成分相同？（可有意与细胞融合建立联系）囊膜上的蛋白质是否决定病毒抗原特异性？囊膜的作用是什么？刺突的作用？囊膜和荚膜的区别？2病毒的增殖（复制）吸附：它是指病毒以其特殊结构与宿主细胞表面的特异性受体发生特异性结合的过程。如大肠杆菌T系列噬菌体靠尾丝尖端附着在大肠杆菌的细胞壁上，一些有囊膜的动

23、物病毒则靠刺突吸附在宿主细胞表面的特异性受体上。侵入：它是指病毒或病毒的一部分进入宿主细胞的过程。不同种类的病毒，侵入方式有所不同。如T4噬菌体先用溶菌酶在宿主细胞壁上“钻”出一个小孔，然后将核酸注入到细胞内部，蛋白质外壳则留在外面。多数病毒通过类似胞饮或吞噬的方式，使整个病毒进入细胞内部。植物病毒往往通过昆虫的口器或从植物体上的伤口进入植物体内。连同衣壳或囊膜一起进入细胞内部的病毒，还要在水解酶等的作用下，脱去衣壳或囊膜。生物合成：病毒释放出核酸以后，原有的形态消失，称为隐蔽期。在隐蔽期内，病毒在宿主细胞内活跃地进行生物合成，包括病毒核酸的复制和蛋白质的合成。由于病毒所含的核酸类型不同，其生

24、物合成的过程也不完全相同。下面以含DNA的痘病毒为例说明。痘病毒带有依赖DNA的RNA多聚酶。当病毒进入隐蔽期后，在自身的RNA多聚酶的催化下，首先合成早期的mRNA，由它翻译成早期的蛋白质。早期蛋白质主要是病毒复制所需要的酶以及抑制宿主细胞正常代谢的调节蛋白质。在这些酶的催化下，以亲代DNA为模板，复制出子代病毒的DNA。在DNA开始转录以后合成的mRNA，称晚期的mRNA，再由晚期的mRNA翻译成晚期的蛋白质。晚期的蛋白质主要是构成病毒衣壳的结构蛋白质。装配：病毒核酸和蛋白质的生物合成是分别进行的，因而必须将它们装配在一起才能成为成熟的病毒。结构简单的病毒，其各个组分是自发地装配在一起的。

25、结构复杂的病毒往往需要在非结构蛋白质的指导下进行装配。释放：无囊膜的病毒靠裂解宿主细胞的方式，一起释放出来。有囊膜的病毒，以类似出芽的方式，逐个从宿主细胞中释放出来。第二节 微生物的营养、代谢和生长一微生物营养【教学建议】 通过反馈发现很多学生在面临与此有关的试题时容易出现问题，但并不意味着此问题用多么复杂，也不意味着解决此问题需要多么大的经历，密切联系高二新陈代谢类型的有关知识，帮助学理清一系列概念间的关系。 抓住营养与代谢关系是进行本节教学的关键。以大肠杆菌、硝化细菌、根瘤菌、酵母菌、放线菌、蓝藻等微生物为例，分析自养型与异养型微生物的区别主要是碳源不同。前者是无机碳源，后者是有机碳源。固

26、氮微生物与非固氮微生物的区别是氮源，只有固氮微生物能直接利用N2。有些细菌需添加生长因子才能正常生长。1.碳源微生物生长过程中能为微生物提供碳素来源的物质。思路：环境中的碳源物质有哪些无机化合物中的碳（生物可利用的主要是CO2）、有机化合物中的碳根据上述碳源的不同可以判断出其同化的类型。学生在此若出现问题，其根源在于没有辨析清楚新陈代谢类型系列概念的实质。讨论关于自养微生物和异养徽生物碳源的利用和能量的来源。依据微生物生长所需碳源物质的性质以及生长所需能源，将微生物的营养类型进行归纳，从而确定不同微生物所需的营养物质的来源及功能，通过对比归类深化知识理解，拓展学生思维，提高运用知识的能力。应总

27、结出以下问题：自养徽生物以二氧化碳或碳酸盐为唯一碳源进行代谢生长；异养微生物必须以有机物作为碳源进行代谢生长。自养微生物生命活动所需的能源：一种类型是利用光能，如蓝细菌等具有光合色素的细菌；一种类型是依靠物质氧化过程获得能量，如硝化细菌。异养微生物生命活动所需的能源主要依靠有机物质氧化分解放能，碳源是异养微生物的主要能源物质，即碳源对于异养微生物来说，不仅可为机体提供构成细胞的物质，而且为机体提供完成整个生理活动所需的能量。某些异养微生物也可以光能作为能源，例如红螺菌，它不能以二氧化碳作为主要或唯一碳源，而需要有机物参与，才能利用光能将二氧化碳还原成细胞物质，这种营养类型称为光能异养型。（名词

28、不必给学生）光能异养型（名词不必给学生）以光为能源，以有机碳化合物（甲酸、乙酸、甲醇、异丙醇等）作为碳源和氢供体进行光合作用而生长繁殖的微生物。它们需要有机化合物，所以不同于利用无机化合物二氧化碳作为唯一碳源的自养型光合细菌。化能异养型（名词不必给学生）大多数微生物属于这种营养类型。它们以有机碳化合物作为碳源和能源。如果微生物的食物是来自死亡或腐烂的动植物尸体，就称其为腐生微生物。如果其生长必须从活细胞或组织中获得营养物质的，则称之为寄生微生物，例如病毒、衣原体、立克次氏体等。有些微生物是腐生、寄生兼而有之，例如结核杆菌就是一种以腐生为主，兼营寄生的细菌。2.氮源：凡是能被用来构成菌体物质中或

29、代谢产物中氮素来源的营养物质称为氮源。【教学建议】讨论不同微生物氮源物质的来源和作用。归纳出以下结论：对许多微生物来说，既可利用无机含氮化合物作为氮源，也可利用有机含氮化合物作为氮源。固氮微生物可以利用氮气作为氮源进行生长。铵盐、硝酸盐等既可作为微生物最常用的氮源，也可作为某些化能自养微生物的能源物质。澄清认识：自养微生物与异养微生物类型的划分主要是依靠能否以二氧化碳作为生长的主要或唯一碳源，而不决定于氮源，例如，异养微生物最常用的氮源是无机氮源中的铵盐和硝酸盐。3.生长因子建议引导学生分析从生长因子的功能，归纳培养基中补充生长因子的原因？许多微生物在含有碳源、氮源、水、无机盐的培养基中还不能

30、生长或生长极差，但当补充某些物质后，微生物就能生长良好，补充的这些物质称为生长因子。引导学生设计实验：如何证明某种物质是某种微生物的生长因子?生长因子种类：主要是B族维生素、某些氨基酸、嘌呤、嘧啶等，其中B族维生素多为辅酶和辅基的成分，嘌呤和嘧啶主要构成核酸和辅酶；此外还有一些特殊的生长因子为少数细菌生长所需，如流感杆菌需要的两种生长因子（氯化高铁血红素和NAD+（NADP+）均存在于血液中。4培养基的配制原则引导学生讨论：如果你需要自己培养微生物，应该怎样利用这些物质？应该怎样操作？通过讨论分析理解培养基配制的三个原则（目的明确、营养协调、pH值适宜）时，要与微生物具体代谢所需原料及条件相联

31、系，其种类、比例是按代谢过程的需要配制，pH是根据代谢中的酶活性的要求确定的，为了维持培养基pH的相对恒定，通常在培养基中加入pH缓冲剂（最常用的缓冲剂是磷酸氢二钾或磷酸二氢钾。），或在进行工业发酵时补加酸、碱,并在此基础上，进一步分析选择培养基和鉴别培养基的配方。可列表归纳比较不同培养基的特点、用途。可设置如下某些问题，加强知识反馈。分离固氮微生物，需用何种类型的培养基？如何检查自来水中大肠秆菌是否超标？加入青霉素的培养基可分离哪种微生物？不加含碳有机物的无碳培养基可以分离哪类微生物？液体培养基为什么适于工业生产？若硝化细菌、圆褐固氮菌、不固氮的蓝藻混合在一起，我们配置什么样的培养即可以将三

32、种微生物分离？结合微生物的代谢类型进行讨论。（1）鉴别培养基：利用各种细菌分解糖类和蛋白质能力及其代谢产物的不同，在培养基中加入特定的作用底物，观察细菌在其中生长后分解底物的作用如何，从而鉴别细菌。例如，无糖的基础培养基（蛋白胨水）中加入乳糖和酸碱指示剂，接种细菌培养。如细菌能发酵乳糖产酸，指示剂即变色；不发酵乳糖则颜色不变。鉴别饮用水中是否存大肠杆菌，用加入伊红-美蓝的鉴别培养基。（2）选择培养基：在培养基中加入某种化学物质，使之抑制某一类细菌生长，而有利于另一类细菌生长，从而将后者选择出来。5关注教材科学实验方法，如何将某种细菌从杂菌中分离出来？德国著名的细菌学家科赫用琼脂（成分是多聚半乳

33、糖的硫酸酯，极难被微生物分解，无营养价值，粘着力强）做凝固剂的固体培养基，科赫将微生物样品稀释后，用针尖沾取少量的稀释菌液在固体培养基上画线，由于微生物在固体培养基上的生长部位固定，不久培养基的表面就长出多种菌落，相同特征的菌落来自同一个种，挑选某一种菌落的微生物，经过不断的稀释、培养就得到了纯种。科赫分离了结核杆菌而获诺贝尔生理学奖。二微生物的代谢1.微生物代谢特点由新陈代谢的定义引导学生总结微生物代谢的概念，通过列举资料分析出微生物的代谢特点，引导学生分析微生物代谢旺盛的原因（微生物的表面积与体积比大，利于外界物质交换；对物质的转化利用快，这样大的一个比表面积足以满足小小空间代谢时对物质的

34、需求，同时细胞代谢废物也能迅速排出去）。资料：发酵乳糖的细菌在1小时内可分解其自重100010000倍的乳糖；产朊假丝酵母合成蛋白质的能力比大豆强100倍，比食用牛强10万倍。2微生物的代谢产物【教学建议】：建议一：学生阅读教材 “微生物代谢产物”部分内容，依据知识点自行设计表格，比较初级代谢产物和次级代谢产物的异同点。建议二：安军老师的公开课启示（带学生利用中午的时间做酸奶，可演示照片，问题：牛奶变酸是什么原因？是乳酸杆菌代谢的结果。讨论：微生物代谢速度快，代谢异常旺盛，有什么适应意义吗？） 初级代谢产物次级代谢产物生长繁殖是否必需是否产生阶段一直产生生长到一定阶段后产生是否有菌种特异性否是

35、分布细胞内细胞内或细胞外种类氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生素等激素、毒素、色素、抗生素3微生物代谢的调节。微生物细胞代谢的调节主要是通过控制酶的作用来实现的，酶合成调节（通过调节酶的合成进而调节代谢速率），酶活性调节（通过酶分子结构的改变来调节）。 （1）酶合成的调节实验：在用葡萄糖和乳糖作碳源的培养基上培养大肠杆菌，开始时，大肠杆菌只利用葡萄糖而不利用乳糖。只有当葡萄糖消耗完毕以后才开始利用乳糖。实验证明：大肠杆菌分解葡萄糖的酶是组成酶，分解乳糖的酶是诱导酶。组成酶在细胞内一直存在，它的合成只受基因调控；诱导酶只有环境中存在诱导物才能合成、存在，它的合成受基因与诱导物共同控制； 酶合成调节

36、的意义：既保证代谢需要，又避免细胞内物质和能量浪费，增强适应能力。对能力比较强的学生，还可展开如下讨论：半乳糖苷酶为什么在葡萄糖和乳糖同时存在时不能合成？（环境中没有乳糖时，阻抑物与操纵基因结合，结构基因转录受阻。环境中有乳糖时，阻抑物与乳糖结合后，不能和操纵基因结合，使得结构基因能够进行转录）（2）酶活性的调节酶活性调节的对象是酶的催化能力，调节的结果是活性发生变化；酶活性调节的机制通过酶与代谢过程产生物质的可逆性结合进行调节；酶活性调节的特点：快速、精确；酶活性调节的意义：避免代谢产物积累过多。（3）两种调节方式的区别从调节对象看：酶合成的调节是通过酶量的变化控制代谢速率，而酶活性的调节是

37、对已存在的酶活性进行控制，它不涉及酶量变化。从调节效果看：酶活性调节直接而迅速，酶合成调节间接而缓慢。从调节机制看：酶合成调节是基因水平调节，它调节控制酶合成；酶活性调节是代谢调节，它调节酶活性。4微生物代谢的人工控制（重点、难点）（1）首先指出人工控制微生物代谢的目的最大限度积累对人类有用的代谢产物。 （2）充分利用教科以黄色短杆菌生产赖氨酸，谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸为例，联系已有的生物学知识讨论人工控制微生物代谢的方法。【教学建议】：（1）由苏氨酸、赖氨酸共同积累过量会抑制天冬氨酸激酶的活性，而赖氨酸单独过量不会出现抑制的代谢特点引导学生逐步推理，最后落脚点是：通过诱变育种选育不能合成高丝

38、氨酸脱氢酶的菌种作为工业微生物，达到大量生产赖氨酸的目的。 （2）由谷氨酸积累过量会抑制谷氨酸脱氢酶活性的特点，引导学生推理：如何使细胞内的谷氨酸不会抑制谷氨酸脱氢酶恬性？（细胞内谷氨酸浓度下降）如何使细胞内谷氨酸浓度下降？（将细胞内谷氨酸透出细胞）如何使谷氨酸通过细胞膜由细胞内到达细胞外？（改变细胞膜透性），由此可大量生产谷氨酸。 三微生物的生长首先明确微生物的生长特点：个体生长不明显，生长持续时间很短，生长、繁殖交替进行。群体生长=个体生长个体繁殖，对微生物的生长研究是以微生物群体为单位。【教学建议】（1）结合种群增长曲线中的“J”型增长和“S”型增长曲线，让同学讨论如何画出微生物的生长曲

39、线。训练学生作图的能力。可进行以下思维训练：应配制固体还是液体培养基？接种时菌种和菌量应如何控制？如何取样？曲线横坐标、纵坐标生物学意义？让同学推测曲线走势应怎样？并分析影响微生物生长速率变化的可能因素。（若有坐标纸，不妨让学生动手做一做，模拟数据的获得、处理、转化的过程，才能更好地认识为何纵坐标不是个体数目，而为数目的对数）（2）分析调整期、对数期、稳定期、衰亡期的形态结构与生理特点（可列表对比）并分析所处时期生长状况的原因，分析其的实践意义。（调整期的特点是什么？发酵生产中如何缩短调整期？（若用对数期菌种，则调整则很短，甚至没有，若用稳定期、衰亡期菌种，则可明显观察到停滞期的存在）对数期有何特点？处于对数期的微生物有何实际应用？在工业发酵过程，需要延长稳定期，如何控制条件延长稳定期以提高生产效率？引导学生分析出连续培养的方法及优点）第三节 发酵工程简介【教学建议】发酵工程作为生物工程的下游处理技术，要紧密联系生产、生活实际，以发酵工程的内容为核心，授课时紧紧抓住谷氨酸发酵实例，分析发酵过程的每一步