高考生物三輪考前重點(diǎn)專題突破專題四微生物的類群營(yíng)養(yǎng)與代謝含生物固氮課件.ppt
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小專題四 微生物的類群、 營(yíng)養(yǎng)與代謝(含生物固氮),考點(diǎn)整合一:細(xì)菌的結(jié)構(gòu)和繁殖 1.微生物 (1)定義:人們把形體微小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、通常要用光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡才能看清楚的生物,統(tǒng)稱為微生物。 (2)種類:包括病毒界、原核生物界、真菌界、原生生物界的生物。,2.細(xì)菌的結(jié)構(gòu)和繁殖 (1)細(xì)菌的結(jié)構(gòu),,,,,(2)細(xì)菌的繁殖:主要以二分裂的方式進(jìn)行繁殖。 (3)菌落 ①概念:當(dāng)單個(gè)或少數(shù)細(xì)菌在固體培養(yǎng)基上大量繁殖時(shí),形成的具有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)的子細(xì)胞群體,叫做菌落。 ②特征:不同種類的細(xì)菌所形成的菌落,在大小、形狀、光澤度、顏色、硬度、透明度等方面具有一定的特征。 ③應(yīng)用:可以作為菌種鑒定的依據(jù)。,特別提醒: 1.真菌中的蘑菇、銀耳、木耳等大型食用真菌,雖然個(gè)體較大,但仍屬于微生物。 2.青霉素對(duì)細(xì)菌的作用 青霉素能抑制細(xì)菌細(xì)胞壁的合成,導(dǎo)致細(xì)菌細(xì)胞破裂死亡,但是對(duì)真菌細(xì)胞壁的合成沒(méi)有影響。因此,可用含青霉素的培養(yǎng)基分離出同細(xì)菌混雜在一起的真菌。,3.細(xì)胞器與微生物生理的關(guān)系 (1)能合成蛋白質(zhì)的細(xì)胞中一定含有核糖體,因此,細(xì)菌體內(nèi)含有核糖體(惟一的細(xì)胞器); (2)能進(jìn)行光合作用的生物細(xì)胞內(nèi)不一定含有葉綠體(光合細(xì)菌能進(jìn)行光合作用,但不含葉綠體); (3)能進(jìn)行有氧呼吸的生物,細(xì)胞內(nèi)不一定含有線粒體(好氧型細(xì)菌可進(jìn)行有氧呼吸)。,4.細(xì)菌的質(zhì)粒 細(xì)菌的質(zhì)粒是一個(gè)小型的環(huán)狀DNA分子,上面有幾個(gè)到幾百個(gè)基因,控制著細(xì)菌的抗藥性、固氮、抗生素生成等性狀?;蚬こ讨谐S眉?xì)菌的質(zhì)粒作為運(yùn)載體。,5.微生物類群不同角度的分類比較,,,【典例1】 下列有關(guān)生物甲和乙的說(shuō)法正確的是( ) A.1和6的化學(xué)組成相同 B.3和5可以作為基因工程中基因的運(yùn)載體 C.2和5的化學(xué)組成相同 D.甲的遺傳信息位于2和3上,乙的遺傳信息位于4和5上,[解析] 生物甲為細(xì)菌,乙為病毒。1為細(xì)胞壁,其主要成分為肽聚糖;2為擬核、3為質(zhì)粒,二者的化學(xué)成分為DNA;4為衣殼,成分為蛋白質(zhì);5為核酸,成分為DNA或RNA;6為囊膜,由蛋白質(zhì)、多糖和脂類構(gòu)成。 [答案] B,【互動(dòng)探究1】 下列有關(guān)微生物的敘述,不正確的是( ) A.痢疾桿菌的抗藥基因、圓褐固氮菌的固氮基因位于質(zhì) 粒上 B.根瘤菌和圓褐固氮菌都是異養(yǎng)需氧型生物 C.乳酸菌和硝化細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)都不含線粒體,因此只能進(jìn)行無(wú)氧呼吸 D.細(xì)菌與酵母菌相比,在細(xì)胞結(jié)構(gòu)上的顯著區(qū)別是沒(méi)有由核膜包圍的細(xì)胞核,[解析] 細(xì)菌的抗藥性、固氮、抗生素的生成等性狀受質(zhì)粒上的基因控制。圓褐固氮菌屬于自生固氮菌,但不是自養(yǎng)生物,它依靠分解土壤中的有機(jī)物獲取能量,從而進(jìn)行固氮。硝化細(xì)菌體內(nèi)雖然沒(méi)有線粒體,但是具有有氧呼吸酶系統(tǒng),因此可以進(jìn)行有氧呼吸。酵母菌為真核細(xì)胞,具有細(xì)胞核。 [答案] C,考點(diǎn)整合二:微生物的營(yíng)養(yǎng) 1.微生物需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及功能,2.培養(yǎng)基的配制原則,3.培養(yǎng)基的種類,總結(jié)提升 1.微生物、動(dòng)物、植物所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的比較,2.微生物的營(yíng)養(yǎng)類型,3.常見微生物分離及應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) (1)利用選擇培養(yǎng)基設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)分離純化微生物。 ①真菌:用含青霉素的培養(yǎng)基分離。 ②金黃色葡萄球菌:用含高濃度食鹽水的培養(yǎng)基分離。 ③固氮微生物:用無(wú)氮培養(yǎng)基分離。 ④自養(yǎng)型微生物:用含無(wú)機(jī)碳源的培養(yǎng)基分離。 ⑤光合細(xì)菌:用含無(wú)機(jī)碳源的培養(yǎng)基在無(wú)氧而有光照的環(huán)境中分離。,⑥厭氧型和兼性厭氧型微生物:用普通培養(yǎng)基在無(wú)氧條件下分離。 ⑦乳酸菌:用乳酸含量較高,pH較低的普通培養(yǎng)基分離。 ⑧大腸桿菌:用伊紅和美藍(lán)培養(yǎng)基分離。 ⑨假單胞桿菌:用石油作為惟一碳源的培養(yǎng)基分離。 (2)利用鑒別培養(yǎng)基檢驗(yàn)自來(lái)水中的大腸桿菌是否超標(biāo)。 (3)探究微生物生長(zhǎng)所必需的生長(zhǎng)因子種類。 把需要研究的微生物培養(yǎng)在基本培養(yǎng)基上,然后在部分培養(yǎng)基中添加某物質(zhì)后觀察是否可以正常生長(zhǎng)。,【典例2】 (2011·廣西調(diào)研)甲、乙、丙是三種微生物,下表Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是用來(lái)培養(yǎng)微生物的三種培養(yǎng)基。甲、乙、丙都能在Ⅲ中正常生長(zhǎng)繁殖;甲能在Ⅰ中正常生長(zhǎng)繁殖,而乙和丙都不能;乙能在Ⅱ中正常生長(zhǎng)繁殖,甲、丙都不能。下列說(shuō)法正確的是( ),A.甲、乙、丙都是異養(yǎng)微生物 B.甲、乙都是自養(yǎng)微生物,丙是異養(yǎng)微生物 C.甲是固氮微生物,乙是自養(yǎng)微生物,丙是異養(yǎng)微生物 D.甲是異養(yǎng)微生物,乙是固氮微生物,丙是自養(yǎng)微生物,[解析] 碳源、氮源、水、無(wú)機(jī)鹽是任何一種微生物正常生長(zhǎng)所必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),培養(yǎng)基Ⅰ中不含氮源,說(shuō)明只有固氮微生物在該培養(yǎng)基上生長(zhǎng);培養(yǎng)基Ⅱ中不含有機(jī)碳源,說(shuō)明只有自養(yǎng)微生物能在該培養(yǎng)基上生長(zhǎng)。 [答案] C,【互動(dòng)探究2】 (2011·福建質(zhì)檢)下表是為培養(yǎng)某類微生物而配制的培養(yǎng)基的成分組成,有關(guān)敘述正確的是( ),A.該培養(yǎng)基從物理性質(zhì)來(lái)看,屬于固體培養(yǎng)基 B.運(yùn)用上述培養(yǎng)基可以培養(yǎng)自養(yǎng)型微生物 C.運(yùn)用此培養(yǎng)基可以成功地進(jìn)行植物無(wú)土栽培 D.該培養(yǎng)基中NH4HCO3只提供氮源 [解析] 該培養(yǎng)基上沒(méi)有現(xiàn)成的有機(jī)物,但C源、N源、生長(zhǎng)因子、水、無(wú)機(jī)鹽都有,只能培養(yǎng)自養(yǎng)型微生物。培養(yǎng)基中未加瓊脂,應(yīng)為液體培養(yǎng)基。此配方中植物所必需的礦質(zhì)元素不齊全。NH4HCO3也可以做碳源。 [答案] B,考點(diǎn)整合三:微生物的代謝 1.微生物代謝的概念和特點(diǎn) (1)概念:微生物的代謝是指微生物細(xì)胞內(nèi)所發(fā)生的全部化學(xué)反應(yīng)。 (2)特點(diǎn):由于微生物表面積與體積的比很大,因此微生物的代謝異常旺盛,能夠迅速與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換。,2.微生物的代謝產(chǎn)物,3.微生物代謝的調(diào)節(jié) (1)酶合成的調(diào)節(jié),(2)酶活性的調(diào)節(jié) ①通過(guò)改變已有酶分子結(jié)構(gòu)來(lái)改變酶催化活性,從而調(diào)節(jié)代謝速率,屬于變構(gòu)調(diào)節(jié),反饋調(diào)節(jié),具有可逆性。,②調(diào)節(jié)酶活性的物質(zhì)是酶所催化的化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物,可以是酶的直接催化反應(yīng)產(chǎn)物,如谷氨酸對(duì)谷氨酸脫氫酶活性的調(diào)節(jié);也可以是間接產(chǎn)物,如蘇氨酸和賴氨酸對(duì)天冬氨酸激酶活性的調(diào)節(jié)。 ③對(duì)一種酶活性調(diào)節(jié)可以是一種產(chǎn)物起作用,也可以是兩種產(chǎn)物共同起作用。,4.微生物代謝的人工控制 (1)目的:最大限度地積累對(duì)人類有用的代謝產(chǎn)物。 (2)措施 ①改變微生物的遺傳特性(誘變、重組、改變膜的透性等,屬于內(nèi)因控制); ②控制生產(chǎn)過(guò)程中的各種條件(如溫度、pH、O2等,屬于外因控制)。,5.發(fā)酵 (1)概念: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。 (2)種類 ①根據(jù)培養(yǎng)基的物理狀態(tài),分為固體發(fā)酵和液體發(fā)酵。 ②根據(jù)所生成的產(chǎn)物,分為抗生素發(fā)酵、維生素發(fā)酵、氨基酸發(fā)酵等。 ③根據(jù)發(fā)酵過(guò)程對(duì)氧的需求情況,分為厭氧發(fā)酵和需氧發(fā)酵。,歸納總結(jié): 1.(誘導(dǎo))酶合成的調(diào)節(jié)和酶活性的調(diào)節(jié)的比較,2.組成酶與誘導(dǎo)酶的關(guān)系 組成酶與誘導(dǎo)酶是兩個(gè)相對(duì)的概念,一種酶在某種微生物體內(nèi)是組成酶,在另一種微生物體內(nèi)可能是誘導(dǎo)酶。組成酶和誘導(dǎo)酶都是胞內(nèi)酶,同種微生物在不同環(huán)境中產(chǎn)生的組成酶相同,誘導(dǎo)酶不同。,【典例3】 (2010·安徽理綜)大腸桿菌可以直接利用葡萄糖,也可以通過(guò)合成β-半乳糖苷酶將乳糖分解為葡萄糖和半乳糖加以利用。將大腸桿菌培養(yǎng)在含葡萄糖和乳糖的培養(yǎng)基中,測(cè)定其細(xì)胞總數(shù)及細(xì)胞內(nèi)β-半乳糖苷酶的活性變化(如圖)。據(jù)圖分析,下列敘述合理的是( ),A.0~50 min,細(xì)胞內(nèi)無(wú)β-半乳糖苷酶基因 B.50~100 min,細(xì)胞內(nèi)無(wú)分解葡萄糖的酶 C.培養(yǎng)基中葡萄糖和乳糖同時(shí)存在時(shí),β-半乳糖苷酶基因開始表達(dá) D.培養(yǎng)基中葡萄糖缺乏時(shí),β-半乳糖苷酶基因開始表達(dá),[解析] 圖中曲線變化表明:0~50 min期間,細(xì)胞數(shù)目一直在增加,50 min后一段時(shí)間后,細(xì)胞數(shù)目不變,之后,β-半乳糖苷酶才表現(xiàn)出生物活性,將乳糖分解為半乳糖和葡萄糖,細(xì)胞數(shù)目繼續(xù)增加。因而可確定分解葡萄糖的酶一直存在,分解乳糖的酶(β-半乳糖苷酶)在葡萄糖缺乏時(shí)才開始合成。酶的合成受基因控制,β-半乳糖苷酶基因一直存在。 [答案] D,[點(diǎn)撥] 此題考查學(xué)生獲取信息的能力,中等難度,屬于考綱獲取信息能力層次。解決本題的關(guān)鍵是考生能從圖中準(zhǔn)確提取信息,進(jìn)而作出正確判斷。,【互動(dòng)探究3】 某種細(xì)菌合成某種氨基酸的代謝調(diào)節(jié)示意圖如下,甲、乙、丙、丁表示合成氨基酸的前體物質(zhì),①②代表代謝的調(diào)節(jié)方式,③④代表生理過(guò)程。下列說(shuō)法正確的是( ),A.調(diào)節(jié)方式①屬于酶合成的調(diào)節(jié),酶Ⅰ是組成酶 B.調(diào)節(jié)方式②屬于酶活性的調(diào)節(jié),氨基酸M能使酶Ⅱ的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變 C.過(guò)程③④分別發(fā)生在該生物的細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)中 D.調(diào)節(jié)方式①比②快速而精細(xì),[解析] 本題綜合考查了組成酶、誘導(dǎo)酶的區(qū)分,以及代謝調(diào)節(jié)方式的判斷。①屬于酶合成的調(diào)節(jié)(底物誘發(fā)基因表達(dá),產(chǎn)生酶Ⅰ),酶Ⅰ屬于誘導(dǎo)酶;②屬于酶活性的調(diào)節(jié)(產(chǎn)物作用于酶Ⅱ,與酶Ⅱ結(jié)合使其結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,必致其活性改變),該調(diào)節(jié)是一種快速、精細(xì)的調(diào)節(jié)方式。題目中明確指出該圖為細(xì)菌代謝調(diào)節(jié)示意圖,而細(xì)菌的轉(zhuǎn)錄發(fā)生于擬核而不是細(xì)胞核。 [答案] B,考點(diǎn)整合四:生物固氮 1.生物固氮的概念 固氮微生物將大氣中的氮?dú)膺€原成氨的過(guò)程。,2.固氮微生物的類型,方法突破: 1.對(duì)固氮微生物的認(rèn)識(shí)和理解 (1)從細(xì)胞類型看:均為原核生物,包括固氮細(xì)菌、固氮藍(lán)藻及固氮放線菌等。 (2)從代謝的同化類型看:有些固氮微生物為自養(yǎng)型如藍(lán)藻,有些則為異養(yǎng)型如根瘤菌、圓褐固氮菌等。 (3)從代謝的異化類型看:大多數(shù)固氮微生物為需氧型,如根瘤菌、圓褐固氮菌等,而有些則為厭氧型。,(4)從生態(tài)學(xué)角度看:有些固氮微生物必須與其他生物共生時(shí)才能固氮,而且其共生生物有時(shí)具專一性,如根瘤菌只能與豆科植物共生,而有些固氮微生物則可自行獨(dú)立固氮,與其他生物無(wú)依存關(guān)系,如圓褐固氮菌。 (5)從生態(tài)系統(tǒng)成分看:根瘤菌是消費(fèi)者,圓褐固氮菌是分解者。,2.根瘤和根瘤菌 根瘤是根內(nèi)部的一些薄壁細(xì)胞受到根瘤菌分泌物的刺激,不斷進(jìn)行細(xì)胞分裂,從而使該處的組織逐漸膨大,形成的瘤狀結(jié)構(gòu)。根瘤菌是形成根瘤的微生物,只有在根瘤內(nèi)根瘤菌才能固氮,分布在土壤中的根瘤菌不能固氮。 3.自生不等于自養(yǎng)、共生不等于異養(yǎng) 自生固氮微生物大多為異養(yǎng)型,如巴氏梭菌、圓褐固氮菌。共生固氮微生物也有自養(yǎng)的,如與滿江紅共生的某種藍(lán)藻(魚腥藻)即為自養(yǎng)型。,【典例4】 圓褐固氮菌和根瘤菌的共同特點(diǎn)是( ) ①都是異養(yǎng)生物 ②都能分泌生長(zhǎng)素 ③都能將氮還原為氨 ④都能夠與大豆共生 ⑤都是原核生物 A.①③⑤ B.②③⑤ C.①④⑤ D.②④⑤,[解析] 本題主要考查了兩種固氮微生物的代謝等相關(guān)知識(shí)。圓褐固氮菌和根瘤菌都是異養(yǎng)生物;圓褐固氮菌能分泌生長(zhǎng)素而根瘤菌不能分泌生長(zhǎng)素;圓褐固氮菌和根瘤菌都為固氮菌,都能將氮還原為氨;根瘤菌能夠與大豆共生而圓褐固氮菌為自生固氮微生物;圓褐固氮菌和根瘤菌都為細(xì)菌,屬于原核生物。 [答案] A,[規(guī)律總結(jié)] 對(duì)于組合選擇題,可采用排除法進(jìn)行解答。如上題中,能肯定“④都能夠與大豆共生”是錯(cuò)誤的,那么,就可以排除包含了“④”的C、D兩項(xiàng),如果能肯定“①都是異養(yǎng)生物”正確,那么,正確答案一定包含了“①”的選項(xiàng)中。,【互動(dòng)探究4】 下列有關(guān)生物固氮的敘述,正確的是( ) A.生物固氮是大氣中的氮進(jìn)入生物群落中的惟一途徑 B.根瘤菌可從根瘤中直接獲得,難以用無(wú)氮培養(yǎng)基篩選到 C.若能將大豆的固氮基因轉(zhuǎn)移到小麥,將大大減少小麥的栽培成本 D.根瘤菌的有機(jī)物全部來(lái)自豆科植物,豆科植物的氮營(yíng)養(yǎng)全部來(lái)自根瘤菌,[解析] 大氣中的氮進(jìn)入生物群落有三種方式,即生物固氮、高能固氮和工業(yè)固氮,生物固氮不是惟一途徑;根瘤菌是共生固氮菌,在無(wú)氮培養(yǎng)基中不能生長(zhǎng);大豆無(wú)固氮基因,其氮源主要是來(lái)自與其共生的根瘤菌所固定的氮素;豆科植物的氮營(yíng)養(yǎng)不是全部來(lái)自根瘤菌,應(yīng)該是大多數(shù)來(lái)自根瘤菌。 [答案] B,高考鏈接,1.(2010·北京理綜)下列對(duì)生物細(xì)胞代謝活動(dòng)的描述,不正確的是( ) A.大腸桿菌在擬核區(qū)轉(zhuǎn)錄信使RNA B.乳酸桿菌在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中產(chǎn)生乳酸 C.衣藻進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所是葉綠體 D.酵母菌的高爾基體負(fù)責(zé)合成蛋白質(zhì),解析:本題主要考查生物細(xì)胞代謝活動(dòng)的相關(guān)知識(shí)。A項(xiàng),大腸桿菌屬于原核生物,由原核細(xì)胞構(gòu)成,原核細(xì)胞沒(méi)有成形的細(xì)胞核,轉(zhuǎn)錄發(fā)生在擬核區(qū);B項(xiàng),乳酸屬于無(wú)氧呼吸的產(chǎn)物,無(wú)氧呼吸的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì);C項(xiàng),衣藻屬于單細(xì)胞低等植物(真核生物),因而光合作用的場(chǎng)所是葉綠體;D項(xiàng),酵母菌屬于真核生物中的真菌類,其蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所是核糖體,不是高爾基體。 答案:D,2.(2010·全國(guó)Ⅱ)某種細(xì)菌體內(nèi)某氨基酸(X)的生物合成途徑如圖:,這種細(xì)菌的野生型能在基本培養(yǎng)基(滿足野生型細(xì)菌生長(zhǎng)的簡(jiǎn)單培養(yǎng)基)上生長(zhǎng),而由該種細(xì)菌野生型得到的兩種突變型(甲、乙)都不能在基本培養(yǎng)基上生長(zhǎng);在基本培養(yǎng)基上若添加中間產(chǎn)物2,則甲、乙都能生長(zhǎng);若添加中間產(chǎn)物1,則乙能生長(zhǎng)而甲不能生長(zhǎng)。在基本培養(yǎng)基上添加少量的X,甲能積累中間產(chǎn)物1,而乙不能積累。請(qǐng)回答:,(1)根據(jù)上述資料可推論:甲中酶________的功能喪失;乙中酶________的功能喪失,甲和乙中酶________的功能都正常。由野生型產(chǎn)生甲、乙這兩種突變型的原因是野生型的________(同一、不同)菌體中的不同________發(fā)生了突變,從而導(dǎo)致不同酶的功能喪失。如果想在基本培養(yǎng)基上添加少量的X來(lái)生產(chǎn)中間產(chǎn)物1,則應(yīng)選用________(野生型、甲、乙)。,b,a,c,不同,基因,甲,(2)將甲、乙混合接種于基本培養(yǎng)基上能長(zhǎng)出少量菌落,再將這些菌落單個(gè)挑出分別接種在基本培養(yǎng)基上都不能生長(zhǎng)。上述混合培養(yǎng)時(shí)乙首先形成菌落,其原因是_________________________________________________________________________。 (3)在發(fā)酵過(guò)程中,菌體中X含量過(guò)高時(shí),其合成速率下降。若要保持其合成速率,可采取的措施是改變菌體細(xì)胞膜的________,使X排出菌體外。,甲產(chǎn)生的中間產(chǎn)物1供給乙,使乙能夠合成X,保證自身生長(zhǎng)產(chǎn)生菌落(其他合理答案也給分),通透性,解析:(1)在基本培養(yǎng)基上添加中間產(chǎn)物2,甲、乙突變型均能正常生長(zhǎng),說(shuō)明甲、乙突變型中酶c的功能均正常。若添加中間產(chǎn)物1,乙能生長(zhǎng)而甲不能生長(zhǎng),說(shuō)明甲中酶b功能喪失,而在基本培養(yǎng)上添加少量的X,甲能積累中間產(chǎn)物,而乙不能積累,說(shuō)明乙中酶a功能喪失。這是不同菌體中不同的基因發(fā)生突變的結(jié)果。因甲中酶a功能正常而酶b功能喪失,故基本培養(yǎng)基中添加少量X,甲能正常生長(zhǎng),并且能將底物催化形成中間產(chǎn)物1。,(2)乙可以利用甲代謝產(chǎn)生的中間產(chǎn)物1正常生長(zhǎng),而甲可利用乙產(chǎn)生的中間產(chǎn)物2或X,而乙產(chǎn)生的中間產(chǎn)物2和X需在滿足乙自身代謝需要后才能排出到細(xì)胞外被甲利用,故混合培養(yǎng)時(shí)乙首先形成菌落。 (3)菌體中X含量過(guò)高時(shí),X可以通過(guò)抑制相關(guān)酶的活性而使其合成速率下降,此時(shí)可采取相應(yīng)措施增大膜通透性,使X快速排出細(xì)胞,而解除酶活性抑制現(xiàn)象,從而保持其合成速率。,- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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