高考生物三輪考前重點專題突破專題四微生物的類群營養(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、 營養(yǎng)與代謝(含生物固氮),考點整合一:細菌的結構和繁殖 1.微生物 (1)定義:人們把形體微小、結構簡單、通常要用光學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.細菌的結構和繁殖 (1)細菌的結構,,,,,(2)細菌的繁殖:主要以二分裂的方式進行繁殖。 (3)菌落 ①概念:當單個或少數(shù)細菌在固體培養(yǎng)基上大量繁殖時,形成的具有一定形態(tài)結構的子細胞群體,叫做菌落。 ②特征:不同種類的細菌所形成的菌落,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,雖然個體較大,但仍屬于微生物。 2.青霉素對細菌的作用 青霉素能抑制細菌細胞壁的合成,導致細菌細胞破裂死亡,但是對真菌細胞壁的合成沒有影響。因此,可用含青霉素的培養(yǎng)基分離出同細菌混雜在一起的真菌。,3.細胞器與微生物生理的關系 (1)能合成蛋白質的細胞中一定含有核糖體,因此,細菌體內含有核糖體(惟一的細胞器); (2)能進行光合作用的生物細胞內不一定含有葉綠體(光合細菌能進行光合作用,但不含葉綠體); (3)能進行有氧呼吸的生物,細胞內不一定含有線粒體(好氧型細菌可進行有氧呼吸)。,4.細菌的質粒 細菌的質粒是一個小型的環(huán)狀DNA分子,上面有幾個到幾百個基因,控制著細菌的抗藥性、固氮、抗生素生成等性狀。基因工程中常用細菌的質粒作為運載體。,5.微生物類群不同角度的分類比較,,,【典例1】 下列有關生物甲和乙的說法正確的是( ) A.1和6的化學組成相同 B.3和5可以作為基因工程中基因的運載體 C.2和5的化學組成相同 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] 生物甲為細菌,乙為病毒。1為細胞壁,其主要成分為肽聚糖;2為擬核、3為質粒,二者的化學成分為DNA;4為衣殼,成分為蛋白質;5為核酸,成分為DNA或RNA;6為囊膜,由蛋白質、多糖和脂類構成。 [答案] B,【互動探究1】 下列有關微生物的敘述,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 粒上 B.根瘤菌和圓褐固氮菌都是異養(yǎng)需氧型生物 C.乳酸菌和硝化細菌細胞內都不含線粒體,因此只能進行無氧呼吸 D.細菌與酵母菌相比,在細胞結構上的顯著區(qū)別是沒有由核膜包圍的細胞核,[解析] 細菌的抗藥性、固氮、抗生素的生成等性狀受質粒上的基因控制。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物獲取能量,從而進行固氮。硝化細菌體內雖然沒有線粒體,但是具有有氧呼吸酶系統(tǒng),因此可以進行有氧呼吸。酵母菌為真核細胞,具有細胞核。 [答案] C,考點整合二:微生物的營養(yǎng) 1.微生物需要的營養(yǎng)物質及功能,2.培養(yǎng)基的配制原則,3.培養(yǎng)基的種類,總結提升 1.微生物、動物、植物所需營養(yǎng)物質的比較,2.微生物的營養(yǎng)類型,3.常見微生物分離及應用的實驗設計 (1)利用選擇培養(yǎng)基設計實驗分離純化微生物。 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:用無氮培養(yǎng)基分離。 ④自養(yǎng)型微生物:用含無機碳源的培養(yǎng)基分離。 ⑤光合細菌:用含無機碳源的培養(yǎng)基在無氧而有光照的環(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)基檢驗自來水中的大腸桿菌是否超標。 (3)探究微生物生長所必需的生長因子種類。 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)基中添加某物質后觀察是否可以正常生長。,【典例2】 (2011·廣西調研)甲、乙、丙是三種微生物,下表Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是用來培養(yǎng)微生物的三種培養(yǎng)基。甲、乙、丙都能在Ⅲ中正常生長繁殖;甲能在Ⅰ中正常生長繁殖,而乙和丙都不能;乙能在Ⅱ中正常生長繁殖,甲、丙都不能。下列說法正確的是( ),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、無機鹽是任何一種微生物正常生長所必需的營養(yǎng)物質,培養(yǎng)基Ⅰ中不含氮源,說明只有固氮微生物在該培養(yǎng)基上生長;培養(yǎng)基Ⅱ中不含有機碳源,說明只有自養(yǎng)微生物能在該培養(yǎng)基上生長。 [答案] C,【互動探究2】 (2011·福建質檢)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,有關敘述正確的是( ),A.該培養(yǎng)基從物理性質來看,屬于固體培養(yǎng)基 B.運用上述培養(yǎng)基可以培養(yǎng)自養(yǎng)型微生物 C.運用此培養(yǎng)基可以成功地進行植物無土栽培 D.該培養(yǎng)基中NH4HCO3只提供氮源 [解析] 該培養(yǎng)基上沒有現(xiàn)成的有機物,但C源、N源、生長因子、水、無機鹽都有,只能培養(yǎng)自養(yǎng)型微生物。培養(yǎng)基中未加瓊脂,應為液體培養(yǎng)基。此配方中植物所必需的礦質元素不齊全。NH4HCO3也可以做碳源。 [答案] B,考點整合三:微生物的代謝 1.微生物代謝的概念和特點 (1)概念:微生物的代謝是指微生物細胞內所發(fā)生的全部化學反應。 (2)特點: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)境進行物質交換。,2.微生物的代謝產(chǎn)物,3.微生物代謝的調節(jié) (1)酶合成的調節(jié),(2)酶活性的調節(jié) ①通過改變已有酶分子結構來改變酶催化活性,從而調節(jié)代謝速率,屬于變構調節(jié),反饋調節(jié),具有可逆性。,②調節(jié)酶活性的物質是酶所催化的化學反應的產(chǎn)物,可以是酶的直接催化反應產(chǎn)物,如谷氨酸對谷氨酸脫氫酶活性的調節(jié);也可以是間接產(chǎn)物,如蘇氨酸和賴氨酸對天冬氨酸激酶活性的調節(jié)。 ③對一種酶活性調節(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,屬于內因控制); ②控制生產(chǎn)過程中的各種條件(如溫度、pH、O2等,屬于外因控制)。,5.發(fā)酵 (1)概念:通過微生物的培養(yǎng),大量生產(chǎn)各種代謝產(chǎn)物的過程。 (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)酵過程對氧的需求情況,分為厭氧發(fā)酵和需氧發(fā)酵。,歸納總結: 1.(誘導)酶合成的調節(jié)和酶活性的調節(jié)的比較,2.組成酶與誘導酶的關系 組成酶與誘導酶是兩個相對的概念,一種酶在某種微生物體內是組成酶,在另一種微生物體內可能是誘導酶。組成酶和誘導酶都是胞內酶,同種微生物在不同環(huán)境中產(chǎn)生的組成酶相同,誘導酶不同。,【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,測定其細胞總數(shù)及細胞內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,細胞內無β-半乳糖苷酶基因 B.50~100 min,細胞內無分解葡萄糖的酶 C.培養(yǎng)基中葡萄糖和乳糖同時存在時,β-半乳糖苷酶基因開始表達 D.培養(yǎng)基中葡萄糖缺乏時,β-半乳糖苷酶基因開始表達,[解析] 圖中曲線變化表明:0~50 min期間,細胞數(shù)目一直在增加,50 min后一段時間后,細胞數(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,[點撥] 此題考查學生獲取信息的能力,中等難度,屬于考綱獲取信息能力層次。解決本題的關鍵是考生能從圖中準確提取信息,進而作出正確判斷。,【互動探究3】 某種細菌合成某種氨基酸的代謝調節(jié)示意圖如下,甲、乙、丙、丁表示合成氨基酸的前體物質,①②代表代謝的調節(jié)方式,③④代表生理過程。下列說法正確的是( ),A.調節(jié)方式①屬于酶合成的調節(jié),酶Ⅰ是組成酶 B.調節(jié)方式②屬于酶活性的調節(jié),氨基酸M能使酶Ⅱ的結構發(fā)生改變 C.過程③④分別發(fā)生在該生物的細胞核、細胞質中 D.調節(jié)方式①比②快速而精細,[解析] 本題綜合考查了組成酶、誘導酶的區(qū)分,以及代謝調節(jié)方式的判斷。①屬于酶合成的調節(jié)(底物誘發(fā)基因表達,產(chǎn)生酶Ⅰ),酶Ⅰ屬于誘導酶;②屬于酶活性的調節(jié)(產(chǎn)物作用于酶Ⅱ,與酶Ⅱ結合使其結構發(fā)生改變,必致其活性改變),該調節(jié)是一種快速、精細的調節(jié)方式。題目中明確指出該圖為細菌代謝調節(jié)示意圖,而細菌的轉錄發(fā)生于擬核而不是細胞核。 [答案] B,考點整合四:生物固氮 1.生物固氮的概念 固氮微生物將大氣中的氮氣還原成氨的過程。,2.固氮微生物的類型,方法突破: 1.對固氮微生物的認識和理解 (1)從細胞類型看:均為原核生物,包括固氮細菌、固氮藍藻及固氮放線菌等。 (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)學角度看:有些固氮微生物必須與其他生物共生時才能固氮,而且其共生生物有時具專一性,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立固氮,與其他生物無依存關系,如圓褐固氮菌。 (5)從生態(tài)系統(tǒng)成分看:根瘤菌是消費者,圓褐固氮菌是分解者。,2.根瘤和根瘤菌 根瘤是根內部的一些薄壁細胞受到根瘤菌分泌物的刺激,不斷進行細胞分裂,從而使該處的組織逐漸膨大,形成的瘤狀結構。根瘤菌是形成根瘤的微生物,只有在根瘤內根瘤菌才能固氮,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是( ) ①都是異養(yǎng)生物 ②都能分泌生長素 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知識。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素而根瘤菌不能分泌生長素;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菌,屬于原核生物。 [答案] A,[規(guī)律總結] 對于組合選擇題,可采用排除法進行解答。如上題中,能肯定“④都能夠與大豆共生”是錯誤的,那么,就可以排除包含了“④”的C、D兩項,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”的選項中。,【互動探究4】 下列有關生物固氮的敘述,正確的是( ) A.生物固氮是大氣中的氮進入生物群落中的惟一途徑 B.根瘤菌可從根瘤中直接獲得,難以用無氮培養(yǎng)基篩選到 C.若能將大豆的固氮基因轉移到小麥,將大大減少小麥的栽培成本 D.根瘤菌的有機物全部來自豆科植物,豆科植物的氮營養(yǎng)全部來自根瘤菌,[解析] 大氣中的氮進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,在無氮培養(yǎng)基中不能生長;大豆無固氮基因,其氮源主要是來自與其共生的根瘤菌所固定的氮素;豆科植物的氮營養(yǎng)不是全部來自根瘤菌,應該是大多數(shù)來自根瘤菌。 [答案] B,高考鏈接,1.(2010·北京理綜)下列對生物細胞代謝活動的描述,不正確的是( ) A.大腸桿菌在擬核區(qū)轉錄信使RNA B.乳酸桿菌在細胞質基質中產(chǎn)生乳酸 C.衣藻進行光合作用的場所是葉綠體 D.酵母菌的高爾基體負責合成蛋白質,解析:本題主要考查生物細胞代謝活動的相關知識。A項,大腸桿菌屬于原核生物,由原核細胞構成,原核細胞沒有成形的細胞核,轉錄發(fā)生在擬核區(qū);B項,乳酸屬于無氧呼吸的產(chǎn)物,無氧呼吸的場所是細胞質基質;C項,衣藻屬于單細胞低等植物(真核生物),因而光合作用的場所是葉綠體;D項,酵母菌屬于真核生物中的真菌類,其蛋白質合成的場所是核糖體,不是高爾基體。 答案:D,2.(2010·全國Ⅱ)某種細菌體內某氨基酸(X)的生物合成途徑如圖:,這種細菌的野生型能在基本培養(yǎng)基(滿足野生型細菌生長的簡單培養(yǎng)基)上生長,而由該種細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;在基本培養(yǎng)基上若添加中間產(chǎn)物2,則甲、乙都能生長;若添加中間產(chǎn)物1,則乙能生長而甲不能生長。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來生產(chǎn)中間產(chǎn)物1,則應選用________(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)基上能長出少量菌落,再將這些菌落單個挑出分別接種在基本培養(yǎng)基上都不能生長。上述混合培養(yǎng)時乙首先形成菌落,其原因是_________________________________________________________________________。 (3)在發(fā)酵過程中,菌體中X含量過高時,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,說明甲、乙突變型中酶c的功能均正常。若添加中間產(chǎn)物1,乙能生長而甲不能生長,說明甲中酶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,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,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胞外被甲利用,故混合培養(yǎng)時乙首先形成菌落。 (3)菌體中X含量過高時,X可以通過抑制相關酶的活性而使其合成速率下降,此時可采取相應措施增大膜通透性,使X快速排出細胞,而解除酶活性抑制現(xiàn)象,從而保持其合成速率。,- 配套講稿:
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