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2019-2020年高考生物總復(fù)習(xí) 專家把脈高考與考場零失誤考點(diǎn)27微生物的代謝和生長 微生物的代謝產(chǎn)物和代謝調(diào)節(jié)微生物代謝的人工控制微生物群體的生長規(guī)律和影響微生物生長的環(huán)境因素微生物代謝和生物與環(huán)境知識(shí)的綜合應(yīng)用 經(jīng)典易錯(cuò)題會(huì)診 命題角度一 微生物的代謝產(chǎn)物和代謝調(diào)節(jié) 1．以下能正確說明酶活性調(diào)節(jié)的是 A．只要一種代謝產(chǎn)物積累，酶活性就下降 B代謝產(chǎn)物將使直接形成此化合物的酶活性下降 C．細(xì)胞膜透}生的改變可解除代謝產(chǎn)物對(duì)酶活性的抑制 D．控制生產(chǎn)條件是人們對(duì)酶活性調(diào)節(jié)的惟一手段 [考場錯(cuò)解]A [專家把脈]對(duì)所學(xué)知識(shí)以及教材中的典型例子(如合成谷氨酸的途徑)不能靈活應(yīng)用。 酶活性調(diào)節(jié)主要是代謝過程中產(chǎn)生的物質(zhì)與酶結(jié)合，使酶結(jié)構(gòu)變化而導(dǎo)致酶活性改變。因此，代謝產(chǎn)物將會(huì)影響酶的活性，但不一定是對(duì)直接形成此化合物的酶影響，而且也不一定是一種代謝產(chǎn)物積累，酶活性就下降；第二，微生物一般不會(huì)積累大量的代謝產(chǎn)物，生產(chǎn)中要積累代謝產(chǎn)物，可采取一定手段改變細(xì)胞膜的透性，及時(shí)將代謝產(chǎn)物排出便可減少對(duì)酶活性的抑制；第三，對(duì)酶活性調(diào)節(jié)的措施除控制生產(chǎn)條件外，還可改變微生物的遺傳特性。 [對(duì)癥下藥]C 2． 有關(guān)谷氨酸棒狀桿菌的生長和谷氨酸發(fā)酵的敘述，錯(cuò)誤的是 A．組成酶是維持菌體基本生活的必要條件 B菌體能合成各種生長因子，不需要從外界補(bǔ)充 C．發(fā)酵液pH呈酸性時(shí)，就會(huì)生成乙酰谷氨酰胺 D．細(xì)胞膜透性的改變，可解除代謝產(chǎn)物對(duì)有關(guān)酶活性的抑制 [考場錯(cuò)解]A或C [專家把脈] 對(duì)微生物營養(yǎng)以及代謝生長過程不熟悉。生長因子是微生物生長過程中需要補(bǔ)充的，因?yàn)槲⑸锶狈铣蛇@些物質(zhì)所需酶或合成能力有限，只有補(bǔ)充了這些物質(zhì)，微生物才能正常生長。 [對(duì)癥下藥]B 專家會(huì)診 識(shí)記微生物的初級(jí)代謝產(chǎn)物和次級(jí)代謝產(chǎn)物的種類，合成特點(diǎn)。理解代謝產(chǎn)物都是在微生物細(xì)胞的調(diào)節(jié)下，有步驟地產(chǎn)生的。 結(jié)合教材重點(diǎn)理解酶合成的調(diào)節(jié)和酶活性的調(diào)節(jié)的區(qū)別與聯(lián)系。 考場思維訓(xùn)練 1 黃色短桿菌能利用天冬氨酸合成蘇氨酸和賴氨酸，人體細(xì)胞則能利用天冬氨酸合成谷氨酸，這兩個(gè)生理過程都 A．需要相同的酶催化 B要求pH為6．5 C．要經(jīng)過氨基轉(zhuǎn)換作用 D．有尿素生成 1．C解析：正確理解轉(zhuǎn)氨基作用的概念。 2 關(guān)于酶合成調(diào)節(jié)與酶活性調(diào)節(jié)的敘述錯(cuò)誤的是 A．前者受遺傳物質(zhì)控制，后者不受遺傳物質(zhì)控制 B．前者不如后者快速精確 C．二者同時(shí)存在，密切合作 D．在微生物的代謝調(diào)節(jié)中，前者起主導(dǎo)作用 2．D解析：兩種調(diào)節(jié)方式同時(shí)存在，密切配合，協(xié)調(diào)起作用。 命題角度二 微生物代謝的人工控制 下圖為某種微生物體內(nèi)合成氨基酸的途徑。在發(fā)酵工程中利用該種微生物來生產(chǎn)大量氨基酸甲，可以采取的措施是 A．增加酶①濃度 B在高溫、高壓下發(fā)酵 C．對(duì)該種微生物進(jìn)行誘變，選育出不能合成酶②的菌種 D．對(duì)該種微生物進(jìn)行誘變，選育出不能合成酶③的菌種 [考場錯(cuò)解]A或B [專家把脈]沒有結(jié)合教材中黃色短桿菌合成賴氨酸的途徑對(duì)題意認(rèn)真分析，以及對(duì)各選項(xiàng)沒有仔細(xì)比較。由題意可知，當(dāng)氨基酸甲和乙都過量時(shí)，會(huì)抑制中間產(chǎn)物反應(yīng)速度，而當(dāng)氨基酸乙含量不過量時(shí)，抑制酶活性的作用被解除，合成代謝迅速恢復(fù)。因此要提高氨基酸甲的產(chǎn)量，除去酶③以除去其催化產(chǎn)物對(duì)中間產(chǎn)物的抑制。 [對(duì)癥下藥]D 專家會(huì)診 人工控制微生物代謝的措施包括改變微生物遺傳特性和控制生產(chǎn)過程中的各種條件等，另外，在某些物質(zhì)的生產(chǎn)過程中，可以采取一定的手段改變細(xì)胞膜的透性，從而提高產(chǎn)量。復(fù)習(xí)時(shí)結(jié)合教材黃色短桿菌合成賴氨酸的途徑圖解理解微生物代謝的人工控制。 考場思維訓(xùn)練 1 谷氨酸棒狀桿菌合成谷氨酸的途徑如下圖： 要提高谷氨酸的產(chǎn)量必須采取的措施是 A．增加葡萄糖的量 B．改變谷氨酸棒狀桿菌細(xì)胞膜的透性，使谷氨酸迅速排出 C．增加a-酮戊二酸的量 D．增加谷氨酸脫氫酶的量 1．B解析：當(dāng)谷氨酸合成過量時(shí)會(huì)抑制谷氨酸脫氫酶的活性，使合成代謝中斷。提高谷氨酸的產(chǎn)量，可通過改變谷氨酸桿菌細(xì)胞膜的通透性，使谷氨酸迅速排放到細(xì)胞外。 2 觀察真菌細(xì)胞內(nèi)有關(guān)代謝過程圖，選出提高氨基酸B產(chǎn)量的最佳措施 A．利用CaCl2增大該真菌細(xì)胞壁的通透性 B．大量投放丙酶 C．加大接種量和投料量 D．誘變處理該真菌，選育出不能合成乙酶的菌種作為生產(chǎn)菌種 2．D解析：從圖中可以看出，氨基酸A和氨基酸B同時(shí)積累過量時(shí)，會(huì)抑制甲酶的活性，所以提高氨基酸B產(chǎn)量的最佳措施就是經(jīng)誘變處理選育出不能合成乙酶的菌種。 命題角度三 微生物群休的生長規(guī)律和影響微生物生長的環(huán)境因素 l 學(xué)在進(jìn)行探究大腸桿菌群體生長規(guī)律實(shí)驗(yàn)時(shí)，錯(cuò)誤操作是 A．在調(diào)整期擴(kuò)大接種 B隨時(shí)調(diào)整pH C．在穩(wěn)定期連續(xù)培養(yǎng) D．定期檢測菌體數(shù)目 [考場錯(cuò)解]BD [專家把脈]探究大腸桿菌群體生長規(guī)律，不是在進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)。 [對(duì)癥下藥]ABC 2． 掌握微生物群體的生長規(guī)律，目的是更好地研究和利用它們。下列有關(guān)描述中正確的是 A．生產(chǎn)上常常用對(duì)數(shù)期的細(xì)菌作為菌種 B．在穩(wěn)定期中適當(dāng)補(bǔ)充營養(yǎng)物質(zhì)有利于提高產(chǎn)量 C．連續(xù)培養(yǎng)延長了培養(yǎng)周期，從而提高產(chǎn)量 D．調(diào)整期細(xì)菌的代謝活躍，體積增長快 [考場錯(cuò)解]C [專家把脈]對(duì)連續(xù)培養(yǎng)的特點(diǎn)掌握不準(zhǔn)確。本題考查知識(shí)點(diǎn)為，微生物群體生長規(guī)律及其應(yīng)用，連續(xù)培養(yǎng)縮短了培養(yǎng)周期。 [對(duì)癥下藥]ABD 專家會(huì)診 單個(gè)微生物個(gè)體生長不明顯，實(shí)際中常以微生物的群體為單位來研究微生物的生長，重點(diǎn)掌握微生物群體生長的四個(gè)時(shí)期(調(diào)整期、對(duì)數(shù)期、穩(wěn)定期和衰亡期)的主要特征，復(fù)習(xí)中應(yīng)注意將種群增長曲線與細(xì)菌生長曲線作比較、分析，并結(jié)合具體實(shí)例分析研究微生物群體生長的實(shí)際意義。對(duì)于影響微生物生長的環(huán)境因素，分別掌握溫度、pH和氧等對(duì)微生物生長的影響。 考場思維訓(xùn)練 下圖曲線表示一個(gè)細(xì)菌的種群數(shù)量在24小時(shí)內(nèi)的生長情況。在后面時(shí)間段內(nèi)細(xì)菌數(shù)量下降的最可能原因是 A．呼吸作用下降 B．營養(yǎng)物質(zhì)消耗盡 C．分裂能力消失 D．所處的pH改變 B解析：由于營養(yǎng)物質(zhì)消耗而出現(xiàn)種內(nèi)斗爭導(dǎo)致數(shù)量下降。 探究開放題解答 綜合問題 微生物代謝和生物與環(huán)境知識(shí)的綜合應(yīng)用 1．人工種植蘑菇是一項(xiàng)具有很高實(shí)用價(jià)值的農(nóng)業(yè)技術(shù)，請(qǐng)結(jié)合一些具體的生產(chǎn)環(huán)節(jié)和一些相關(guān)問題分析回答： (1)蘑菇培養(yǎng)基(菌床)中要加入大量的有機(jī)物，原因是 。 (2)菌床在接種前要進(jìn)行滅菌處理，否則很容易長出大量的霉菌。霉菌與蘑菇的關(guān)系一般為 。 (3)種蘑菇所用菌種一般是新代蘑菇產(chǎn)生的一些褐色粉末，這些粉末實(shí)際上是 ，這種生殖方式在生物界屬于 生殖。 (4)在自然生態(tài)系統(tǒng)中，蘑菇屬于 者。 (5)蘑菇的細(xì)胞與細(xì)菌細(xì)胞差別很大，主要是 。 [解題思路]蘑菇是異養(yǎng)型生物，不能合成有機(jī)物，必須利用現(xiàn)成的有機(jī)物。在菌床中有大量的營養(yǎng)物質(zhì)，有利于其他微生物的生長，與蘑菇競爭。蘑菇是通過無性生殖細(xì)胞(孢子)進(jìn)行無性生殖，蘑菇與細(xì)菌的差別是前者為真核生物，而后者是原核生物。 [解答] (1)蘑菇是異養(yǎng)型生物，營腐生生活 (2)競爭(3)孢子無性 (4)分解 (5)有成形的細(xì)胞核和多種細(xì)胞器 2． 下圖為本市市政某一生態(tài)凈化技術(shù)處理污水流程示意圖。圖示為工業(yè)、生活污水流入有大量微生物的全封閉預(yù)處理系統(tǒng)后，再經(jīng)由水竹、蚯蚓、草履蟲、綠藻和微生物等構(gòu)成的人工濕地生態(tài)系統(tǒng)，變成了清清的流水。 (1)預(yù)處理系統(tǒng)中的微生物主要是 A．需氧菌 B厭氧菌 C．兼氧菌 D．放線菌 (2)預(yù)處理系統(tǒng)中微生物的主要作用是 A．除去污水中的顆粒 B．使污水沉淀 C．分解污水中的有機(jī)物 D．產(chǎn)生二氧化碳 [解題思路] 由“全封閉”提示：預(yù)處理系統(tǒng)中不可能存在大量的氧氣，故其中生物的異化作用類型為厭氧型，所以預(yù)處理系統(tǒng)中微生物主要是厭氧菌。工業(yè)和生活污水中含有大量的有機(jī)物，預(yù)處理系統(tǒng)中的微生物作為生態(tài)系統(tǒng)的分解者，其主要作用就是將這些有機(jī)物分解成無機(jī)物。 [解答] (1)B(2)C 規(guī)律總結(jié) 考查微生物代謝與環(huán)境知識(shí)的綜合應(yīng)用，應(yīng)識(shí)記微生物的代謝類型及在生態(tài)系統(tǒng)中的地位。如根瘤菌，異養(yǎng)需氧型、消費(fèi)者；圓褐固氮菌，異養(yǎng)需氧型、分解者：硝化細(xì)菌，自養(yǎng)需氧型、生產(chǎn)者。 1 下列微生物的產(chǎn)物中沒有菌種特異性的一組是 A．氨基酸、核苷酸、多糖、色素 B多糖、脂質(zhì)、維生素、抗生素、氨基酸 C．核苷酸、多糖、維生素、毒素、抗生素 D．核苷酸、維生素、多糖、脂質(zhì)、氨基酸 1．D解析：微生物的初級(jí)代謝產(chǎn)物沒有菌種特異性。 2 下列關(guān)于微生物的敘述中，正確的一項(xiàng)是 A處于生長對(duì)數(shù)期時(shí)分裂速度最快，種內(nèi)斗爭最激烈最顯著 B處于生長穩(wěn)定期時(shí)個(gè)體的形態(tài)和生理特征最穩(wěn)定，常作為科研材料 C．微生物的發(fā)酵過程不需要氧氣參與 D．處于生長衰亡期的微生物仍有繁殖現(xiàn)象 2．D解析：A項(xiàng)中對(duì)數(shù)期分裂速度最快，而穩(wěn)定期和衰亡期的種內(nèi)斗爭趨向顯著，B項(xiàng)應(yīng)為對(duì)數(shù)期，C項(xiàng)中不同微生物有的需氧有的不需氧。 3 已知甲、乙兩種培養(yǎng)基成分不同，但均適合某種細(xì)菌生長?，F(xiàn)從甲培養(yǎng)基中取少量處于對(duì)數(shù)期的這種細(xì)菌，接種在新鮮的乙培養(yǎng)基上(假設(shè)培養(yǎng)條件適宜且無雜菌污染)，則在接種后的最初一段時(shí)間內(nèi)，細(xì)菌在乙培養(yǎng)基上的狀況與在甲培養(yǎng)基上的狀況相比，不發(fā)生改變的是 A．細(xì)胞分裂速度 B．誘導(dǎo)酶的種類 C．組成酶的種類 D．細(xì)胞的大小 3．C解析：組成酶不會(huì)隨外界環(huán)境的改變而改變，只受遺傳物質(zhì)控制。 4 下表所列數(shù)據(jù)來源于一個(gè)有關(guān)細(xì)菌種群數(shù)量在25 h內(nèi)的增長實(shí)驗(yàn)。 時(shí)間(h) 1 5 10 15 20 25 細(xì)菌數(shù)量 750 9 000 44 000 35 000 11 000 6 000 下列哪條曲線能反映上表結(jié)果? 4．A解析：結(jié)合表中數(shù)據(jù)可知，該細(xì)菌數(shù)目先增加后減少。 5 下列與微生物生長、代謝和繁殖有關(guān)的說法，正確的是 A．細(xì)菌的細(xì)胞質(zhì)里懸浮著多種顆粒狀內(nèi)含物，但無細(xì)胞器 B．當(dāng)病毒侵入宿主細(xì)胞后，只能合成一種類型的蛋白質(zhì) C．與酶合成的調(diào)節(jié)相比，酶活性的調(diào)節(jié)是一種快速精細(xì)的調(diào)節(jié)方式 D．連續(xù)培養(yǎng)有利于微生物盡快地將代謝產(chǎn)物釋放到培養(yǎng)基上 5．C解析：細(xì)菌的細(xì)胞質(zhì)中有核糖體，不同的病毒合成蛋白質(zhì)的種類不同，連續(xù)培養(yǎng)保證了微生物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的需要，使微生物保持較長時(shí)間的高速生長。 6 下列有關(guān)微生物的說法正確的是 A．酶合成的調(diào)節(jié)和酶活性的調(diào)節(jié)不能同時(shí)存在 B．誘導(dǎo)酶一旦產(chǎn)生，其活性將一直保持下去 C．微生物代謝受遺傳和環(huán)境共同控制 D．次級(jí)代謝產(chǎn)物是微生物生長、繁殖所必需的 6．C解析：酶合成與酶活性同時(shí)調(diào)節(jié)微生物代謝；誘導(dǎo)酶需要時(shí)合成不需要時(shí)分解；次級(jí)代謝產(chǎn)物不是微生物所必需的。 7 培養(yǎng)微生物時(shí)，下列因素中哪些能縮短調(diào)整期 ①用與菌種相同的培養(yǎng)基②營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基 ③對(duì)數(shù)期獲得的菌種④接種量加大 ⑤接種種類加大⑥接種時(shí)間提前 A．①③④ B．②③⑤ C．①③④⑤ D．③⑤⑥ 7．A解析：作菌種應(yīng)選生長繁殖快，即對(duì)數(shù)期的細(xì)菌。 8 下列關(guān)于微生物營養(yǎng)、代謝和生長的敘述中，正確的是 A．所有微生物的正常生長都必須補(bǔ)充生長因子 B．微生物的代謝調(diào)節(jié)主要方式有酶合成調(diào)節(jié)和酶活性調(diào)節(jié) C．在微生物生長的對(duì)數(shù)期細(xì)胞的形態(tài)最多 D．微生物的整個(gè)生長過程中，都有初級(jí)代謝產(chǎn)物和次級(jí)代謝產(chǎn)物產(chǎn)生 8．B解析：選項(xiàng)A不必補(bǔ)充生長因子，C項(xiàng)中應(yīng)為衰亡期，D項(xiàng)中次級(jí)代謝產(chǎn)物是在特定階段產(chǎn)生。 9 賴氨酸是一種人和高等動(dòng)物的必需氨基酸，在食品、醫(yī)藥和畜牧業(yè)上的需要量很大。下圖表示黃色短桿菌合成賴氨酸的途徑。根據(jù)圖解，結(jié)合所學(xué)知識(shí)回答下列問題： (1)當(dāng)蘇氨酸、賴氨酸共同過量時(shí)，會(huì)抑制天冬氨酸激酶的 ，這種調(diào)節(jié)方式稱為 ，這種 調(diào)節(jié)方式在 、 的合成代謝中十分普遍。與酶合成的調(diào)節(jié)相比較，其具有的特點(diǎn)是 。 (2)為達(dá)到讓黃色短桿菌大量積累賴氨酸的目的．應(yīng)該采取的措施是 。 (3)賴氨酸稱為人體“必需氨基酸”，這是因?yàn)? 。 (4)賴氨酸屬于微生物的 代謝產(chǎn)物，它合成后的存在部位是 。 9．(1)活性酶活性的調(diào)節(jié)核苷酸維生素快速、精細(xì) (2)對(duì)黃色短桿菌進(jìn)行誘變處理，選育出不能合成高絲氨酸脫氫酶的菌種 (3)賴氨酸不能在人和動(dòng)物體的細(xì)胞內(nèi)合成，只能從食物中獲得(4)初級(jí)細(xì)胞內(nèi)解析：本題以賴氨酸生產(chǎn)為題材，考查微生物的代謝產(chǎn)物、代謝調(diào)節(jié)以及氨基酸代謝等知識(shí)。根據(jù)圖解分析可知，黃色短桿菌能利用天冬氨酸合成賴氨酸、蘇氨酸和甲硫氨酸。當(dāng)蘇氨酸和賴氨酸共同過量時(shí)，會(huì)抑制天冬氨酸激酶的活性，使細(xì)胞難以積累賴氨酸；而賴氨酸單獨(dú)過量就不會(huì)出現(xiàn)這種情況，這種調(diào)節(jié)方式叫做酶活性的調(diào)節(jié)。與酶合成的調(diào)節(jié)相比較，酶活性的調(diào)節(jié)是一種快速、精細(xì)的調(diào)節(jié)方式。這種調(diào)節(jié)方式在核苷酸、維生素的合成代謝中十分普遍。 在生產(chǎn)過程中，可通過對(duì)黃色短桿菌進(jìn)行誘變處理，選育出不能合成高絲氨酸脫氫酶的菌種，使蘇氨酸不能合成，從而達(dá)到讓黃色短桿菌大量積累賴氨酸的目的。 人體的氨基酸分為必需氨基酸和非必需氨基酸，賴氨酸屬于必需氨基酸，這是因?yàn)橘嚢彼岵荒茉谌梭w的細(xì)胞內(nèi)合成，只能從食物中獲得。賴氨酸屬于微生物的初級(jí)代謝產(chǎn)物，它合成后存在于細(xì)胞內(nèi)。 考點(diǎn)小資料 微生物碳源、氮源和生長因子 營養(yǎng)要素 來 源 最適來源 功 能 碳 源 自養(yǎng)型微生物 無機(jī)碳源(C02、NaH—C03、CaCO3等含碳無機(jī)物) ①主要用于構(gòu)成微生物的細(xì)胞物質(zhì)和一些代謝產(chǎn)物 ②異養(yǎng)微生物的主要能源物質(zhì) 異養(yǎng)型微生物 有機(jī)碳源：即含碳有機(jī)物(糖、脂、蛋白質(zhì)、有機(jī)酸等)和天然含碳物質(zhì)(石油) 糖類(尤其是單糖)，其次是醇類、有機(jī)酸、脂質(zhì) 氮源 氨基酸自養(yǎng)型(將非氨基酸類的簡單氮源合成所需的一切氨基酸，如所有的綠色植物和很多的微生物) 無機(jī)氮：NH3、銨鹽、硝酸鹽、N2 銨鹽、硝酸鹽 主要用于合成蛋白質(zhì)、核酸以及含氮的代謝產(chǎn)物 氨基酸異養(yǎng)型(從外界吸收現(xiàn)成的氨基酸，包括所有的動(dòng)物和大量異養(yǎng)型微生物) 有機(jī)氮：復(fù)雜蛋白質(zhì)(如牛肉膏、蛋白胨)、核酸、尿素、一般氨基酸 復(fù)雜蛋白質(zhì)、核酸 生長因子 生長因子自養(yǎng)型(不需要外界提供生長因子) 自行合成所需的生長因子 ①酶和核酸的組成成分 ②參與代謝過程中的酶促反應(yīng) 生長因子異養(yǎng)型(需要外界提供某種生長因子) 維生素、氨基酸、堿基 生長因子過量合成微生物 能夠合成大量維生素