高中生物二轮复习学案
基本知识
一、微生物的营养
（一）、微生物需要的营养物质
说明：
1、微生物最常利用的碳源是糖类，尤其是葡萄糖；最常利用的氮源是铵盐、硝酸盐。
2、不同种类的微生物，对碳源的需求差别很大。
3、对于异养微生物来说，含C、H、O、N的大分子化合物既是碳源，又是氮源和能源。可能又是生长因子。
4、微生物之所以需要生长因子，往往是由于缺乏合成这些物质所需的酶或合成能力有限。
5、对许多微生物来说既可以利用无机氮化合物作氮源，也可以利用有机氮化合物作氮源；固氮微生物可以利用N2作为氮源；
6、对于自养微生物来说，NaHCO3既是又是。（碳源无机盐），NH4HCO3既是又是还可以是。（碳源氮源能源）；对于异养微生物来说，含C、H、O、N的大分子化合物既是，又是和。还可能又是。（碳源氮源能源生长因子）
（二）、培养基
1、培养基配制的原则
(1)目的要明确（根据微生物的种类、培养的目的等）：如培养自养微生物，培养基可由简单的无机物组成；如培养自身固氮微生物如圆褐固氮菌，培养基中则不必加氮源；生产用培养基内可加入化学成分不明确的天然物质，而分类实验用培养基则应加入已知化学成分的物质。
(2)营养要协调：注意各种营养物质的浓度和比例。如：营养物质浓度过高，微生物细胞内的水分通过细胞膜不断向外渗透，细胞发生质壁分离，影响微生物的正常生命活动，抑制微生物的生长；在各种营养物质的比例中，碳源与氮源的比最为重要：如谷氨酸生产中，C∶N＝4∶1时，菌体大量繁殖而产生的谷氨酸少；C∶N＝3∶1时，菌体繁殖受抑制，但谷氨酸的合成量大增。
(3)pH要适宜：细菌PH＝6.5~7.5，放线菌PH＝7.5~8.5，真菌PH＝5.0~6.0。可在培养基中加酸或碱调节或加PH缓冲液如K2HPO4/KH2PO4。
说明：液体培养基营养物质分布均匀与菌体充分接触，有利于微生物更快吸收营养，有利于菌体繁殖，积累产物，因而适于大规模的工业生产。天然培养基配制方便，营养丰富且价廉，适于工业生产。
二、微生物的代谢
（一）、微生物代谢特点及原因：代谢异常旺盛。微生物的表面积与体积之比很大，使之能迅速与外界进行物质交换。
人工控制微生物代谢的措施包括改变微生物遗传特性、控制生产过程中的各种条件(即发酵条件)等。其中应用营养缺陷
三、微生物的生长
说明：
（1）、种群数目的增长与细菌群体生长的异同点。
相同点：细菌的生长也符合种群增长的“J”型和“S”型曲线，其中对数期相当于“J”型曲线，调整期、对数期和稳定期相当于“S”型曲线。不同点：在自然条件下，一般不会出现细菌在人为的培养条件下的衰亡期，原因是处在自然条件下的种群，它总是处于一定的食物链和食物网中，种群数量受它的天敌、食物等多种因素的影响。
（2）、调整期的微生物虽然不能分裂，但是代谢仍是活跃进行的，从这个时期开始产生初级代谢产物，并贯穿微生物的一生，这是为对数期的分裂做准备。次级代谢产物在稳定期
开始产生并达到最多。
由于对数期的微生物代谢旺盛，繁殖速度快，所以应用此期的细菌做菌种。
稳定期的活菌数最多，培养条件（空间、资源）有限，种内斗争最激烈。由于环境恶化，细菌抵御不良环境的芽孢出现。
细胞形态最多的时期是衰亡期，由于环境极度恶化，细菌与环境间的生存斗争最为激烈（主要是与无机环境的斗争）。
（二）、研究微生物生长曲线的意义
人们培养微生物的目的是想获得菌体本身或代谢产物
1、得到菌种——延长对数期：培养开始时多放一些培养基，以延长细菌处在有丰富营养环境中的时间。
2、得到代谢产物——延长稳定期：用连续培养法，即以一定的速度添加新的培养基，同时以同样的速度放出老的培养基，以保证微生物生长对营养的需求，同时又排出了部分有害代谢产物，从而使微生物能保持较长时间的高速生长。
思考：连续培养应用_______培养基。对于好氧性微生物在连续培养过程中除了要添加培养基外，还应该___________________________。（液体通入无菌的空气）（三）、微生物群体生长的测定
1、测定细胞数目
2、测定湿重或干重
发酵是通过微生物的培养大量生产各种代谢产物的过程。
发酵工程是一种生物技术，采用现代工程技术手段，利用微生物的某种特定功能，为人类生产有用的产品或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。所以发酵工程是应用于发酵的一种生物技术。
五、谷氨酸发酵
（一）、常用菌种：谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌（都是异自需氧型微生物）思考：以谷氨酸棒状杆菌为例说明选种应该注意什么？（应选对数期的菌种；选择细胞膜通透性大的谷氨酸棒状杆菌，因为谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸会因在细胞内积累而
终止。）
（二）、培养基：
1、液体培养基（天然培养基）
2、原料（五类营养要素物质）：豆饼水解液、玉米浆、磷酸二氢钾、氧化钾、硫酸镁、生物素（生长因子）等。
思考：为什么选用液体天然培养基？（①、液体培养基能够使培养基中的营养物质在发酵过程中得到充分利用，还能为菌体提供更大的空间，同时也有利于生产过程中培养条件的控制和产物的提取；②采用天然培养基作为营养物质，既能满足菌体对营养的需求，又能降低成本，还可以减少对环境的污染）。
（三）、发酵过程
1、培养方式：连续培养
2、控制条件：温度、PH、溶氧、搅拌速度等
思考：搅拌的目的是什么？（对于需氧性微生物，在培养过程中，必须不断通入无菌空气，搅拌不但可使空气成为小泡迅速溶解以增加培养基的溶氧，还能使菌种下培养基充分接触，提高原料的利用率。）
（四）、味精的生成与提取
用适量的碳酸钠中和，经过滤、浓缩、离心分离等步骤，即可获得所需产品
说明：影响发酵过程的因素——温度、PH、溶氧、营养物质的浓度等
六、发酵工程的内容（一般流程）
（一）、菌种选育
思考:从自然界分离的菌种为什么一般不直接作为生产用菌种？菌种选育的常用方法有哪些？这些方法在改造菌种遗传特性方面有什么不同特点？（定向育种）
根据培养基配制的原则，选择原料制备培养基，应该注意的是：
1、根据不同的菌种，选择不同的材料，配制的培养基应满足微生物对碳源、氮源、水、无机盐和生长因子等方面的要求，并能够为微生物的生长提供适宜的PH。
2、培养基的营养要协调，注意各种营养物质的浓度和比例，特别是碳氮比，以利于微生物代谢产物的合成。
3、应尽量降低生产成本，以得到更大的经济效益。以天然成分的培养基为好。
如谷氨酸发酵：培养基中必需有生长因子——生物素，如缺少谷氨酸合成会受阻；C∶N＝3∶1；PH应为弱碱性，否则会生成谷氨酰胺；溶氧量必须充足。
（三）、灭菌
思考：为什么要灭菌？哪些对象需要灭菌？（如混入其它微生物，将与菌种形成竞争关系，对菌种的繁殖和代谢造成不良影响。如在谷氨酸发酵过程中，混入放线菌，则放线
菌分泌的抗生素就会使大量的谷氨酸棒状杆菌死亡；如果在青霉素生产过程中污染了杂菌，这些杂菌就会分泌青霉素酶将青霉素分解掉。所以要防止杂菌的污染，在发酵前应用高温高高压的方式对培养基和发酵设备进行严格彻底的灭菌处理，杀死所有杂菌的胞体、芽胞和孢子）
（四）、扩大培养
思考：结合细菌的群体生长规律分析：菌种接种前为什么要进行扩大培养？（增加接种时的菌量，以缩短调整期，进而缩短生产周期。扩大培养与发酵的目的不同，前者是为了在短期内获得大量的菌种，而发酵是为了获得代谢产物，所以采用的培养条件也不同。如谷氨酸棒状杆菌在扩大培养时，碳氮比应为4∶1，而在发酵获得谷氨酸时碳氮比应为3∶1；再如酒精发酵中，扩大培养应在有氧条件下进行，让其迅速进行出芽生殖，而在发酵时应在无氧条件下进行。）
（五）、接种：在保证无杂菌污染的条件下进行接种
（六）、发酵过程（中心阶段）——使培养保持稳定期，以获得更多的发酵产物
1、随时取样监测培养液中细菌数目、产物浓度等，以了解发酵进程。
2、及时添加必需的营养基组分，以满足菌种的营养需要。
3、严格控制温度、PH、溶氧、通气量和转速等发酵条件，确保微生物代谢向着有利的方向快速进行
思考：
（1）、为什么要随时检测影响发酵过程的各种环境条件，并予以人工控制？
因为随着发酵过程的进行，营养物质被大量消耗，代谢产物的积累，同时会产生大量的热量和某些酸性或碱性物质，使培养液中的温度、PH、溶氧、各种营养物质的浓度特别是碳氮比等发生改变，会影响微生物的生长繁殖、代谢途径（代谢方向或产物的种类）、酶的活性、膜的通透性等，所以要随时检测影响发酵过程的各种环境条件，并予以人工控制。
（2）、如何控制发酵过程中的各种条件呢？
对发酵条件的控制可能通过发酵罐上的各种装置来进行。如温度控制可通过发酵罐上的温度自动测试和控制装置进行检测和调整（微生物代谢、机械搅拌都会使温度升高，发酵罐壁散热，水分蒸发都会使温度下降）；溶氧可通过通气量和搅拌速度来调节；PH可通过加料装置，添加酸或碱或缓冲液来调节；营养物质可通过采取连续培养的方法调节。
（七）、分离提纯
1、产品为菌体：采用过滤、沉淀等方法将菌体从培养液中提取出来。
2、产品为代谢产物：可用蒸馏、萃取、离子交换等方法进行提取。
七、发酵工程的应用
（一）、在医药工业上的应用
1、批量生产药品
2、生产基因工程、细胞工程药品
（二）、在食品工业上的应用
1、生产传统发酵产品
2、生产食品添加剂
3、生产单细胞蛋白，解决粮食短缺问题（单细胞蛋白是指通过发酵获得的大量微生物菌体本身：单细胞蛋白又叫微生物蛋白、菌体蛋白。
单细胞蛋白具有以下优点：第一，生产效率高，第二，生产原料来源广，而且经济。第三，可以工业化生产。但是任何一种新型食品原料的问世，都会产生可接受性，安全性等问题。单细胞蛋白也不例外。例如单细胞蛋白的核酸含量在４％——１８％，食用过多的核酸可能会引起痛风等疾病。此外，单细胞作为一种食物，人们习惯上一时难以接受。但经过微生物学家的努力，这些问题会得到圆满解）
说明：基因工程、细胞工程、发酵工程的比较
二例题分析
1．下列与微生物的代谢活动异常旺盛无关的原因是：
A．表面积与体积比大B．表面积大
C．对物质的转化利用快 D.数量多
微生物的代谢特点:
2．右图表示某种细菌细胞中的一个反应程序。在这个Array程序中，一种氨基酸在酶的作用下产生另外的氨基酸。
1～6代表不同的氨基酸(对生命都是必需的)，V～Z代
表不同的酶。原始种的细菌只要培养基中有氨基酸l就
能生长，而细菌的变异种只有在培养基中有氨基酸l、2、
5时才能生长。该种细菌的变异种中不存在的酶是
A．V、Z B．W、Y C．Y、Z D．V、W
问题1：氨基酸属于微生物的代谢产物，是指对
对微生物\ 的物质,在不同种类的微生物细胞中, 初级代谢产物--------（有无菌种特异性）
2.次级代谢产物是指\
或的物质.
因此次级代谢产物对微生物没有意义，对吗？
它们可能积累在
也可能排到有等。
3．以下是用葡萄糖和乳糖培养大肠杆菌，培养基中葡萄糖和乳糖及细胞中分解葡萄糖的
还有吗？
(2)微生物的胞内酶可分为和.一般微生物的胞外酶主要是酶
(3)组成酶和诱导酶的区别:组成酶是的酶,他们的合成只受诱导酶则是在才能合成的酶.这种调节的意义？
[思考]诱导酶是诱导DNA的复制、RNA的转录、翻译？
4下图是谷氨酸棒状杆菌利用葡萄糖生产谷氨酸的途径示意图
（1）当终产物谷氨酸合成过量时，往往会导致合成途径中断，
原因时谷氨酸抑制了的活性，这属于
的调节 .
归纳：微生物代谢过程酶活性发生变化的主要原因？
该调节的特点1
2．
针对原因提出工业生产中提高产量的一种方法
C/N比
在工业上生产谷氨酸使用的培养基从成分、物理性质分别属
于什么培养基？分别有什么优点
课堂练习
1．蘑菇是一种市场上常见的食用菌。回答：
（1）因为蘑菇是型生物，所以种植蘑菇一般用棉籽壳或其他有机质作培养基，按化学成分该培养基为培养基，按物理性质该培养基为培养基。
（2）培养基在接种前要进行灭菌处理，简单的就是将培养基堆放也能达到目的，为什么？灭菌的主要目的是为了消除其他细菌、真菌等其他微生物与平菇间的。
2．某课题小组的研究性学习课题是"探究影响细菌生长繁殖的因素。"他们在培养细菌的过程中发现了某种细菌（记作X）的周围其他细菌的生长繁殖受到抑制。他们把X细菌接种到专门的培养基上培养，一段时间后除去X细菌，用该培养基再培养其他细菌，结果其他细菌仍然不能生长和繁殖。据以上材料回答下列问题：
1）从生态学的角度分析，X细菌与其周围细菌之间的关系称竞争。（2）X细菌周围的其他细菌不能生长和繁殖的原因最可能是X细菌代谢过程中产生了能抑制其他细菌生长和繁殖的物质。
（3）为验证（2）中的原因进行了如下实验。请参照上述题目中给出的有关材料，补充相
关的实验步骤及结果：
第一步：取两个培养皿，按相同营养成分配制成甲、乙两个培养基。
第二步：在甲培养基上接种X细菌，培养一段时间后将X细菌除去；乙培养基上不接种X 细菌作为对照
第三步：在这两个培养基上分别培养接种相同的其他细菌
第四步：在相同条件下，让甲、乙两个培养基上的细菌生长繁殖。
实验结果：甲培养基上的其他细菌不能生长繁殖，乙培养基上的其他细菌能正常生长繁殖
3．在污水处理方法中，最关键、最有效和最常用的方法是微生物处理法。
微生物污水处理的一种方法：整个过程及其装置的
基本原理见右图。
(1)曝气池中的微生物主要的新陈代谢类型为
_____________。沉淀池中的微生物主要的新陈代
谢类型为_____________。
(2)这个装置实际也是连续培养装置，在曝气池中的
微生物大多处于__________期。
(3)污水为曝气池中的微生物提供了
____________________等营养物质。
(4)利用翼轮搅拌的作用是
_____________________________________。
课后巩固
微生物群体生长的规律（以细菌为例）
1．微生物的生长常常以单位来研究。
2微生物群体的生长的规律，以为例说明，研究步骤，，测定细菌群体生长的方法有两种，一种是，另一种是。
3．微生物群体生长规律的的曲线-----------
（1）绘制方法；将少量的某种细菌接种到培养基中
取样测定
以作横坐标，以作纵坐标，得到生长曲线
（2
和（
（3
A调整期：细菌对新环境的过程。
菌体特点：、、、。调整期的长短与等因素有关
思考1：调整期产生的原因？该时期大量合成的酶是合成酶还是诱导酶？
思考2：根据细菌群体的生长曲线，如何缩短调整期？它对于生产实践有何意义？
B对数期：该细菌进入阶段
数目增长的特点：
思考：为什么？
菌体特点：
应用：
C
原因
3形成
思考1：稳定期和对数期的细菌在物质和结构有无区别？
思考2：生产上为获得抗生素，应该采取哪些措施？
、应用：获取的最佳时期：适当补充，有助于，提高
。
D衰亡期：细菌的超过活细菌的数目
菌体特点：细胞出现，甚至：有些细胞：释放（4）意义：连续培养法
概念：。应用：。目的：保证，排出，使微生物保持较长时间的
。
应用：等的生产。
意义；缩短，提高设备，便于
思考：细菌群体生长曲线的哪一阶段与种群数量变化的“J”型曲线相似？
哪一阶段与种群数量变化的“S”型曲线相似？
种内斗争最激烈的是哪一阶段？
与无机环境斗争最激烈的是那一阶段？
几乎不存在种内斗争的是那一阶段？
（二）影响微生物生长的环境因素：主要是、、。
1．温度
（1）微生物生长最旺盛时的温度叫
（2）绝大多数微生物最适温度是
（3）在最适温度范围内，微生物的生长速率随而。超过最适温度范围，微生物的生长速率
原因。
2．氧：依据微生物对氧气的需求微生物分为
好氧性微生物：例
厌氧性微生物例
兼性厌氧性微生物例
3．PH：
（1）每种微生物最适PH值不同
（2）多数细菌最适PH ，真菌，放线菌
（3）超过最适PH，影响、，从而一向微生物对营养物质的吸收。
思考：根据影响微生物的生长的主要环境因素，可采取哪些灭菌方法？
例题：某生物兴趣小组开展探究实验，课题是："培养液中酵母菌种群数量与时间的变化关系"
实验材料：菌种和无菌马铃薯培养液、试管、血球计数板(2 mm×2 mm方格)、滴管、显微镜等。
酵母菌的显微计数方法
1．血球计数板：是带有微小方格刻度的玻璃片，用在显微镜下对血细胞，微生物的计数。2．将含有酵母菌的培养液滴在计数板上，计数一个小方格内的酵母菌数量，再以此为根据，估算试管中的酵母菌总数。连续观察7天，并记录每天的数值。
根据以上叙述回答下列问题：
（1）根据所学知识，该课题的实验假设是：开始在资源和空间无限多的环境中，酵母菌呈J型增长，随着时间的推移，_环境中资源和空间逐渐变得有限，酵母菌呈S型增长。（2）本实验没有另设置对照实验，原因是_该实验在时间上形成前后自身对照_。该实验是否需要重复实验？__需要__，试解释原因__为了提高实验数据的准确性_。
（3）在吸取培养液制片前，要轻轻震荡几次试管，原因是_使酵母菌分布均匀_。如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应当采取的措施是__增加稀释倍数。
对于压在小方格界线上的酵母菌，应当怎样计数？_上下和左右只计一边线上菌体_____。
[例题分析2]微生物群体\生长的规律的主要时期
调整期：a.细菌对新环境的短暂调整或适应过程；
b.菌体特点：不分裂繁殖、代谢活跃、体积增长较快、大量合成分裂所需类、ATP及其它细胞成分。
c.调整期的长短与菌种、培养条件等因素有关。
思考：1调整期产生的原因？该时期大量合成的是诱导酶还是合成酶？
2：调整期的长短与菌种的遗传特性、菌种的生长阶段（菌龄）、培养基的成分等有关，根据细菌群体的生长曲线，如何缩短调整期？它对于生产实践有何意义？（提示：选择对数期的菌体作为菌种，将菌体接入相同的或某些营养成分相同的培养基，可明显缩短或消除调整期，从而缩短培养周期，提高设备利用率）
对数期：A.该期细菌进入快速分裂阶段；
B.菌体特点：代谢旺盛、个体形态和生理特性比较稳定；
C.应用：常作为生产用菌种和科研材料。
思考3：对数期的细菌数目为什麽呈现指数增长？
稳定期：整个培养基中新增细胞数和死亡细胞数达到动态平衡。营养物质的消耗
原因:营养物质消耗，有害代谢产物积累,pH变化, 细胞分裂速率降，死亡细胞数目增加。菌体特点：活菌数目达到最高峰，大量积累代谢产物,特别是次级代谢产物，形成芽孢。应用：获取次级代谢产物的最佳时期；适当补充营养物质，有助于延长稳定期，提高产量。思考4:稳定期与对数期的细菌在物质组成上是否相同？有哪些方法能延长稳定期以提高
代谢产物产量？
。
衰亡期
a.细菌的死亡速率超过繁殖速率，活菌数目急剧下降
b.菌体特点：细胞出现多种形态，甚至畸形；有些细胞开始解体；释放代谢产物
连续培养法
概念：在一个流动装置中，以一定速度不断添加新培养基，同时又以同样速度不断排出老培养基。
目的：保证微生物对营养物质的需要，排出部分有害代谢产物，使微生物保持较长时间的高速生长。
意义：缩短培养周期，提高设备利用率，且便于自动化管理。
问题：在微生物群体生长的过程中所有的微生物都处于同一阶段吗？曲线中哪一阶段与种群数量变化的“J”形曲线相似? 哪一阶段与种群数量变化的“S”形曲线相似? 种内斗争最激烈的是哪个阶段? 与无机环境斗争最激烈的是哪个阶段Array几乎不存在种内斗争的是哪个阶段? 。
课堂练习：右图表示某细菌生长过程中，在X点将该细菌
移入与先前营养条件不同的环境后，细胞数、RNA、DNA
和蛋白质的相对数量变化情况。据图分析回答：
(1) 在图中所示X点前，细菌生长处于_对数____________期，判断依据是__细菌的相对数量不断增加___。
(2) XY之间相当于细菌生长的___调整_________期，该时期细菌大量合成___初级_____ ___代谢产物。
(3) 若C曲线表示DNA的数量变化情况，则细胞数、
RNA、蛋白质分别对应图中的___DAB______曲线（填字母）。
pH、氧。
1、温度
\PH
(PH)
原因：。
超过最适pH，影响。
2、氧：厌氧型生物有
〔问题思考〕根据影响微生物生长的主要环境因素，可以采取哪些灭菌方法? (提示：高温
灭菌，强酸、强碱灭菌等。)
〔发酵工程〕左图是发酵工程生产产品的流程图，据图回答下列问题：
(1)、能生产人生长激素的工程菌是通过①培养的，
①是_基因工程________；高产青霉素菌种是通过
②培育的，②是__人工诱变______；③是__细胞工
程___________。
(2)④表示___接种____________,⑤表示____灭菌_
__________。
(3)整个过程的中心阶段是发酵，在此阶段需要随时
取样、检测_微生物的数目、代谢产物的浓度____
__________等，以了解发酵进程，还要及时添加_
_____培养基_________，同时严格控制__代谢条件
_____________。
(4)若⑥是单细胞蛋白的话，⑥是_______菌体____
____。氨基酸、维生素属微生物的___________初级代谢产物____。
三巩固练习
三．非选择题
19.(9分)谷氨酸钠是谷氨酸的一种钠盐，是味精等调味品的主要成分，目前利用谷氨酸棒
状杆菌发酵生产的氨基酸中，谷氨酸是产量最大的种类之一。左下图表示某容器中培养的谷氨酸棒状杆菌的生长曲线。
微
生
物
数
目
生
长
速
率
⑴与其他生物比较，微生物代谢非常旺盛的原因是微生物个体小，表面积与体积比大，物质交换速率快。
⑵为了测定培养液中细菌的数目，将500个红细胞与5毫升该培养液混匀，然后制片观察，
该2500
⑵当培养基中的碳源和氮源之比为4：1时，有利于延长图中的bc段。如果想延迟de段的出现，可以采用连续培养的方法。
⑷对照左上图，在右上图绘出表示谷氨酸棒状杆菌生长速率变化的曲线。
⑸在自然状态下，随着谷氨酸棒状杆菌细胞内谷氨酸的大量积累，谷氨酸脱氢酶的活性会下降，发酵生产中通常采取改变细胞膜的透性的方法，使谷氨酸能迅速排放到细胞外面。
⑹当培养液中溶氧下降时，发酵罐中有乳酸或琥珀酸出现。
20. (8分)酵母菌、大肠杆菌等是遗传学上明星试验材料之一，常在生物技术上用做"工程菌"。请分析回答：
在酵母菌代谢产生酒精过程中，其主要生殖方式是_____________ ；在酶工程中，常用微生物作为发酵对象的原因是___容易培养、繁殖速度快等_
(2) 若把大肠杆菌接种到含葡萄糖和乳糖的培养基中，只有葡萄糖全被消耗后大肠杆菌才合成半乳糖苷酶来利用乳糖。这一事实表明半乳糖苷酶属于__诱导酶______酶。
(3)目前用谷氨酸棒杆菌生产谷氨酸提高产量的方法有a.___改变遗传特性____________；
b.改善发酵条件。在谷氨酸发酵过程中，一般采用___连续培养_______方法，即向发酵罐内连续不断地添加新鲜培养基，同时又以同等速度不断地放出老的培养基，由此可见，次级代谢产物的形成速度与菌体的繁殖速度无关，而与_____菌体数量___有关。请在图中画出这种方法培养下，大肠杆菌的群体数量的对数与时间的变化曲线，并标出横坐标轴上时间的含义。（二分）
21. (10分)生产谷氨酸等食品添加剂离不开发酵工程。请就谷氨酸发酵回答下列问题。（1）谷氨酸棒状杆菌的代谢类型是_____异养需氧型________________。
（2）一定容积的培养液中进行谷氨酸发酵，C/N比为3：1时，活菌数可保持最大；pH 呈现酸性时，发酵产物是乙酰谷氨酰胺，这些事实说明__环境条件的变化，不仅影响菌种生长繁殖，而且会影响菌种代谢产物的形成。。
（3）为测定谷氨酸棒状杆菌生长所需要的最适pH，某同学设计了下列实验步骤：配制适宜培养基分别分装到5个锥形瓶中，用缓冲液分别调整pH为4,0、4.5、5.0、5.5、6.0，分别标号I、II、III、IV、V组；将每组培养基等量分装到3支试管中，加棉塞并包扎，每组试管外挂上相应标签；在洒精灯上加热煮沸10分钟灭菌后冷却；无菌条件下接种等量菌种；37℃恒温箱中培养24h；测定每组谷氨酸的平均产量；记录、统计并分析记录。
A上述步骤中有3个明显科学性错误，请在相应文字下划线标记，并按序改正如下：（
①___）6.5、7.0、7.5、8.0、8.5；_____________________________________。
②__在98KPa下高压蒸汽灭菌20min（答高压蒸也灭也给分__。
③______测定蓖体的细胞数目或测重量后再计算出细胞总重量___。
B试列出每组实验结果的数据统计表格（含标题）
C若按改正后步骤实验，
分）
22．尽管微生物发酵有各种各样的产物，但通常它们的生产能力小而且单一，不能胜任大批量的工业生产，于是，科学家们想方设法使它们的"功力"增长几十倍到上百倍"。
第一种方法是用人工方法让微生物的DNA发生突变。比如在DNA分子的长链中插入或删除碱基，或者把某一碱基换成另一种。然后在这些菌种中筛选出符合我们要求的能增加产量的个体。
第二种方法叫"原生质融合法"。这是将两种具有不同发酵本领的微生物细胞放在一起进行处理，溶解掉细胞壁，让它们的原生质相互融合。等到重新长出细胞壁后，一种新的微生物诞生了。它可以同时具有两种微生物的发酵能力，也可能产生新的本领。
第三种方法是通过直接转移遗传物质DNA，制备出有超强能力的发酵微生物。以下是
一个发酵生产维生素C的例子：科学家找到两种微生物--草生欧文氏菌和棒状杆菌。当它
们共同作用时，可以通过发酵而产生维生素C，后来人们发现，这两种菌在生产维生素C
的过程中好象接力赛一样，各自先后承担一段任务：先由草生欧文氏菌将原料发酵成为一
种中间产物，随后再由棒状杆菌把中间产物转变为维生素C。科学家把棒状杆菌体内与完
成后半段工作有关的遗传物质移人到草生欧文氏菌体内，与它的DNA相连接。经过这种
人工改造后培育出的微生物被称为"工程菌"，是发酵工程的主角。
(1)上述第一种方法从遗传学角度看属于哪一类型的变异?________________________。在自然界中，这类变异有何特点(至少写出两个)? ___________________________________ ______。
(2)上述第二种育种方法属于__________________。所产生的新型微生物，其后代具有什么特点? _________________________________________________。
(3)上述第三种方法所应用的是____________技术。经过这种人工改造后的草生欧文氏菌再繁殖，其后代能够__________________________________________。
(2)基因突变突变率低、不定向(3) 细胞工程具有两种微生物的特点(4)转基因独立完成发酵，产生维生素C
23．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：
这种培养基属于__选择________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
___化合物A___，实验需要振荡培养，由此推测"目
的菌"的代谢类型是__异养需氧型________。
(3)培养若干天后，应选择培养瓶中化合物A含量___
___减少___的培养液，接入新的培养液中连续培养，
使"目的菌"的数量__增加____________。
(4)转为固体培养时，常采用__）划线___________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_____定期取样的方法进行计数，以时间
为横坐标，以细菌数目的对数为纵坐标，绘制生长曲
线。
(6)实验结束后，使用过的培养基应该进行_灭菌___处
理后，才能倒掉。
24.不同的呼吸底物、呼吸方式具有不同的呼吸商(呼吸商=呼吸放出的CO2量／呼吸消耗的O2量)。现利用甲图所示装置，测定一定量的酵母菌在不同O2浓度下的O2吸收量和CO2释放量。
(1)若要直接读取消耗氧和释放二氧化碳的体积之差，应选用下列乙、丙、丁装置中的__丁_装置。为确保结果的准确，需设置对照校正，则对照实验中试剂X为_蒸馏水___。
(2)如实验结果经校正后，记录数值如下表。请分析回答：
当02浓度为3％时，酵母菌的呼吸商为__1.67__________，其数值不同于02浓度为25％时的原因是：氧气浓度为3％时，酵母菌的呼吸方式为__有氧呼吸和无氧呼吸__________，表中显示，从O2浓度为____7____％起，酵母菌只进行有氧呼吸。
(3)工业上酿制啤酒过程中，对通气量控制的总体要求是__先通入无菌空气并适当搅拌，再密闭___________。
(4).如果在发酵过程中的 不同时间内等量均匀取样4次，分别测定样品中酵母菌的数量和pH,结果如下表：问题
表中样品的取样先后顺序是_2、4、1、3____。 若第五次均匀取样时，样品中的酵母菌数量为760
个mm 3 ，产生这一结果的原因是_培养液中营养
物质不断被消耗，部分酵母菌因营养物质缺乏而死
亡并解体___。 （5）在发酵过程中在,发现取样中有某种杂菌，研
究在中发现，酵母菌的生长繁殖因此受到抑制。
A 请你分析样品中有杂菌的可能原因？
请你给酵母菌的生长繁殖受到抑制的原因作出假设： 杂菌和酵母菌竞争营养物质和生存空间
细菌产生了某种物质，这种物质会抑制酵母菌的生长繁殖(
针对你的假设设计一个简单的实验方案，证明你的假设
将杂菌接种到专门的培养基上进行培养一段时间后，当除去杂菌，再用该培养基培养酵母菌。若酵母菌不能在这个培养基上生长和繁殖则――――。 若酵母菌能在这个培养基上生长和繁殖则――――。)