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2019-2020年高三生物第一輪復(fù)習(xí) 5、微生物與發(fā)酵工程2-2 微生物的代謝教案 新人教版選修 教學(xué)目的 1． 微生物細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物的種類和主要功能（C：理解）。 2． 微生物代謝調(diào)節(jié)的方式，以及在生產(chǎn)實(shí)踐中如何人工控制微生物的代謝（D：應(yīng)用）。 3． 發(fā)酵的概念和種類（C：理解）。 重點(diǎn)和難點(diǎn) 1． 教學(xué)重點(diǎn) （1） 微生物代謝的調(diào)節(jié)。 （2） 微生物代謝的人工控制。 2． 教學(xué)難點(diǎn) 在生產(chǎn)實(shí)踐中如何人工控制微生物的代謝活動(dòng)。 教學(xué)過程 【板書】 初級(jí)代謝產(chǎn)物 微生物的代謝產(chǎn)物 次級(jí)代謝產(chǎn)物 微生物 酶合成的調(diào)節(jié) 的代謝 微生物代謝的調(diào)節(jié) 酶活性的調(diào)節(jié) 微生物代謝 改變菌種的遺傳特性 的人工控制 控制發(fā)酵條件 發(fā)酵的概念和種類 【注解】 微生物代謝：微生物細(xì)胞內(nèi)所發(fā)生的全部化學(xué)反應(yīng)。（由于微生物的表面積和體積的比很大，能夠迅速與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換，所以微生物的代謝異常旺盛） （一）微生物的代謝產(chǎn)物 1．初級(jí)代謝產(chǎn)物 （1）概念：指微生物通過代謝活動(dòng)所產(chǎn)生的、自身生長(zhǎng)和繁殖所必需的物質(zhì)。 （2）特點(diǎn)：不同種類的微生物細(xì)胞中，初級(jí)代謝產(chǎn)物的種類基本相同；它的合成是始終不停的，任何一種產(chǎn)物合成發(fā)生障礙都會(huì)影響微生物正常的生命活動(dòng)。 （3）種類：氨基酸、核苷酸、多糖、脂類、維生素等 2．次級(jí)代謝產(chǎn)物 （1）概念：指微生物生長(zhǎng)到一定階段才產(chǎn)生的化學(xué)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜、對(duì)該微生物無明顯生理功能、或并非是微生物生長(zhǎng)和繁殖所必需的物質(zhì)。 （2）特點(diǎn)：不同種類的微生物所產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物不相同；它們可能積累在細(xì)胞內(nèi)，也可能排到外環(huán)境中。 （3）種類℃：抗生素、激素、色素、毒素等（其中的抗生素是一類具有特異性抑菌和殺菌作用的有機(jī)化合物。 （二）微生物代謝的調(diào)節(jié) 1．酶合成的調(diào)節(jié) （1）組成酶：微生物的細(xì)胞中一直存在的酶，合成只受遺傳物質(zhì)的控制 （2）誘導(dǎo)酶：在環(huán)境中存在某種物質(zhì)的情況下才能合成的酶 （3）舉例：大腸桿菌分解葡萄糖的酶是組成酶。分解乳溏的酶是誘導(dǎo)酶，是在乳糖的誘導(dǎo)下合成的。 （4）意義：這種調(diào)節(jié)既保證了代謝的需要，又避免了細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)和能量的浪費(fèi)，增強(qiáng)了微生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力。 2．酶活性的調(diào)節(jié) （1）活性改變的原因：代謝過程中產(chǎn)生的物質(zhì)與酶結(jié)合使酶結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。這種改變是可逆的，當(dāng)代謝產(chǎn)物與酶脫離時(shí)，酶的結(jié)構(gòu)和活性都能恢復(fù) （2）舉例：谷氨酸生產(chǎn)過程中，最終產(chǎn)物谷氨酸過量時(shí)，就會(huì)抑制谷氨酸脫氫酶的活性，從而導(dǎo)致合成途徑中斷。而當(dāng)谷氨酸濃度下降時(shí)，抑制就會(huì)解除，合成重新開始。（圖一） （3）特點(diǎn)：快速、精細(xì)的調(diào)節(jié)方式 3． 兩種調(diào)節(jié)的關(guān)系：同時(shí)存在，密切配合，協(xié)調(diào)作用 （三）微生物代謝的人工控制 1． 措施：改變微生物的遺傳特性、控制發(fā)酵條件等 2． 舉例： （1） 黃色短桿菌生產(chǎn)賴氨酸時(shí)，用誘變方法使其不能合成高絲氨酸脫氫酶，從而使蘇氨酸產(chǎn)量降低，不會(huì)與賴氨酸一起積累過量而抑制該過程第一階段的天冬氨酸激酶的活性，從而使賴氨酸得以持續(xù)產(chǎn)生。（圖二） （2） 谷氨酸生產(chǎn)中可通過改變膜的透性，及時(shí)將產(chǎn)物運(yùn)出細(xì)胞，從而解除抑制，提高產(chǎn)量 66666 3．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 按培養(yǎng)基的物理狀態(tài)分：固體發(fā)酵、液體發(fā)酵 （2） 種類 按所生產(chǎn)產(chǎn)物分：氨基酸發(fā)酵、抗生素發(fā)酵、維生素發(fā)酵 按對(duì)氧的需要分：需氧發(fā)酵、厭氧發(fā)酵 【同類題庫(kù)】 微生物細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物的種類和主要功能（C：理解） 1．對(duì)微生物代謝產(chǎn)物的敘述正確的是（C） A．初級(jí)代謝產(chǎn)物的種類在不同微生物細(xì)胞中不同 B．抗生素、維生素、激素是微生物生長(zhǎng)到一定階段才產(chǎn)生 C．次級(jí)代謝產(chǎn)物在細(xì)胞內(nèi)、外都可能存在 D．微生物的代謝產(chǎn)物是自身生長(zhǎng)、繁殖所必需的 2．下列與微生物的代謝活動(dòng)異常旺盛的原因無關(guān)的是（B） A．表面積與體積比大B．表面積大 C．對(duì)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化利用快D．?dāng)?shù)量多 3．下列屬于初級(jí)代謝產(chǎn)物的是（C） ①氨基酸 ②核苷酸 ③抗生素 ④毒素 ⑤多糖 ⑥脂類 ⑦維生素 ⑧激素 ⑨色素 A．①③⑤⑦⑨ B．②④⑥⑧ C．①②⑤⑥⑦ D．③④⑧⑨ 4．下列屬于次級(jí)代謝產(chǎn)物的是（D） ①氨基酸 ②核苷酸 ③抗生素 ④毒素 ⑤多糖 ⑥脂類 ⑦維生素 ⑧激素 ⑨色素 A．①③⑤⑦⑨ B．②④⑥⑧ C．①②⑤⑥⑦ D．③④⑧⑨ 5．關(guān)于微生物的代謝產(chǎn)物，下列說法正確的是（A） A．初級(jí)代謝產(chǎn)物是微生物生長(zhǎng)和繁殖所必需的 B．次級(jí)代謝產(chǎn)物是微生物生長(zhǎng)和繁殖所必需的 C．初級(jí)代謝產(chǎn)物只在微生物生長(zhǎng)的最初階段產(chǎn)生 D．次級(jí)代謝產(chǎn)物在微生物生長(zhǎng)的全過程都產(chǎn)生 6．下面說法不正確的是（D） A．初級(jí)代謝產(chǎn)物是微生物必需的物質(zhì) B．次級(jí)代謝產(chǎn)物并非微生物必需的物質(zhì) C．次級(jí)代謝產(chǎn)物可在細(xì)胞的調(diào)節(jié)下產(chǎn)生 D．初級(jí)代謝產(chǎn)物的合成無需代謝調(diào)節(jié) 7．下列關(guān)于初級(jí)代謝產(chǎn)物和次級(jí)代謝產(chǎn)物的比較，其中正確的是(C) A．初級(jí)代謝產(chǎn)物只在微生物生長(zhǎng)初期產(chǎn)生，次級(jí)代謝產(chǎn)物在生長(zhǎng)到一定階段才產(chǎn)生 B．兩者都自始至終產(chǎn)生 C．初級(jí)代謝產(chǎn)物始終產(chǎn)生，次級(jí)代謝產(chǎn)物在生長(zhǎng)到一定階段產(chǎn)生 D．兩者都是微生物生長(zhǎng)和繁殖所必需的 微生物代謝調(diào)節(jié)的方式，以及在生產(chǎn)實(shí)踐中如何人工控制微生物的代謝（D：應(yīng)用） 8．以下能正確說明酶活性調(diào)節(jié)的是（C） 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)胞膜透性的改變，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)的唯一手段 9．有關(guān)大腸桿菌半乳糖苷酶的敘述正確的是（C） A．是細(xì)胞內(nèi)一直存在的酶 B．它的形成是因?yàn)榄h(huán)境中存在乳糖 C．環(huán)境中有葡萄糖時(shí)此酶不能合成 D．乳糖的代謝能否進(jìn)行與此酶的活性有關(guān) 10．下列說法正確的是（D） A．誘導(dǎo)酶一旦產(chǎn)生，其活性就將一直保持下去 B．組成酶不是微生物細(xì)胞中一直存在的酶 C．大腸桿菌分解葡萄糖的酶是誘導(dǎo)酶，分解乳糖的酶是組成酶 D．誘導(dǎo)酶的合成除取決于誘導(dǎo)物外，還取決于細(xì)胞內(nèi)所含的基因 11．大腸桿菌分解乳糖的半乳糖苷酶屬于（B） A．組成酶 B．誘導(dǎo)酶 C．合成酶 D．外來酶 12．誘導(dǎo)酶是在環(huán)境中存在某種物質(zhì)的情況下合成的酶，它 受基因的控制（B） A．一定不要 B．一定要 C．可要可不要 D．有時(shí)要有時(shí)不要 13．下圖是谷氨酸棒狀桿菌合成谷氨酸的途徑，要提高谷氨酸的產(chǎn)量必須采取的措施是（C） A．增加葡萄糖 B．增加谷氨酸脫氫酶 C．改變細(xì)胞膜透性，使谷氨酸排放細(xì)胞外 D．增加α－酮戊二酸 14．微生物代謝的調(diào)節(jié)屬于（C） A．神經(jīng)調(diào)節(jié) B．激素調(diào)節(jié) C．酶的調(diào)節(jié) D．基因調(diào)節(jié) 15．黃色短桿菌合成賴氨酸的途徑如下，是分析要增加賴氨酸的產(chǎn)量，本質(zhì)上必須（D） A．增加天冬氨酸 B．增加天冬氨酸激酶 C．降低（消除）高絲氨酸脫氫酶 D．減少蘇氨酸 發(fā)酵的概念和種類（C：理解） 16．將鮮奶制成酸奶后，其所含的能量和營(yíng)養(yǎng)成分的變化趨勢(shì)是（B） A．能量增加營(yíng)養(yǎng)減少B．能量減少營(yíng)養(yǎng)增加C．能量減少營(yíng)養(yǎng)減少 D．能量增加營(yíng)養(yǎng)增加 17．發(fā)酵是利用微生物生產(chǎn)有用代謝產(chǎn)物的一種生產(chǎn)方式，通常說的乳酸發(fā)酵屬于（C） A．固體發(fā)酵 B．氨基酸發(fā)酵 C．厭氧發(fā)酵 D．需氧發(fā)酵 【學(xué)科內(nèi)綜合】 17．將兼性厭氧菌(異化作用既可以是需氧也可以是厭氧的細(xì)菌)接種到碳水化合物培養(yǎng)基上，先在有氧的環(huán)境下培養(yǎng)，然后再轉(zhuǎn)到無氧環(huán)境下培養(yǎng)，得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪成右圖。下列有關(guān)的敘述正確的是（C） A．無氧呼吸對(duì)碳水化合物的利用比有氧呼吸更有效 B．無氧呼吸和有氧呼吸產(chǎn)生ATP的速率相同 C．由有氧呼吸為主轉(zhuǎn)為無氧呼吸的時(shí)間是第15min D．第15min時(shí)，ATP的消耗開始減少 18．（多選）下列哪些調(diào)節(jié)方式是通過反饋調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)的（ABCD） A．血糖濃度的變化 B．甲狀腺激素的分泌 C．食物鏈上物種數(shù)量的變化 D．微生物酶活性調(diào)節(jié) 19．微生物的代謝速度與高等動(dòng)植物相比要快得多，下列哪一項(xiàng)不是這一生命現(xiàn)象的原因（） A．表面積與體積的比很大 B．與外界環(huán)境物質(zhì)交換迅速 C．適宜條件下繁殖速度非?？? D．體內(nèi)酶的種類比其他生物多 20．（1）微生物代謝過程中產(chǎn)生的維生素、堿基和氨基酸等被稱為 代謝產(chǎn)物，產(chǎn)生的時(shí)期是 ； （2）微生物代謝過程中產(chǎn)生的色素、激素、毒素和抗生素等被稱為 代謝產(chǎn)物，產(chǎn)生的時(shí)期是 ； （3）發(fā)酵工程中谷氨酸棒狀桿菌合成谷氨酸和黃色短桿菌合成賴氨酸的途徑的調(diào)節(jié)方式均屬于 的調(diào)節(jié)；而大腸桿菌對(duì)乳糖代謝的調(diào)節(jié)方式屬于 的調(diào)節(jié)。 （4）為提高谷氨酸的產(chǎn)量，在生產(chǎn)過程中，可采取一定的措施，改變 的通透性，使谷氨酸能迅速排放到細(xì)胞外面。 （5）在實(shí)際的發(fā)酵生產(chǎn)中，為了獲得更多的產(chǎn)物，應(yīng)該采取的措施是 。 [（1）初級(jí) 整個(gè)生長(zhǎng)過程（2）次級(jí) 穩(wěn)定期．衰亡期（3）酶活性 酶合成（4）細(xì)胞膜（5）進(jìn)行連續(xù)培養(yǎng)，并控制溫度和PH等適宜]