1、第23课时微生物的代谢和生长一、微生物的代谢1定义：微生物细胞内所发生的全部化学反应。2特点：代谢旺盛3产物(1)初级代谢产物定义：指微生物通过新陈代谢产生的、自身生长和繁殖所必需的物质。产生时期：生长过程中。特点：在不同种类微生物中，种类无特异性。举例：氨基酸、核苷酸、多糖、脂质、维生素等。(2)次级代谢产物定义：指微生物生长到一定阶段才产生的化学结构十分复杂、对该微生物无明显生理功能，或并非是微生物生长繁殖所必需的物质。产生时期：生长到一定阶段。特点：不同种类微生物中，种类有特异性。举例：抗生素、毒素、激素、色素等。练一练下列产物中，一般情况下不因微生物种类不同而有明显差异的是()氨基酸核
2、苷酸多糖激素维生素抗生素色素ABCD答案C解析微生物的初级代谢产物种类无特异性。特别要注意维生素是初级代谢产物而不是次级代谢产物。二、微生物代谢的调节与人工控制1酶合成的调节(1)酶种类(2)意义：既保证代谢的需要，又避免物质和能量的浪费，增强适应性。2酶活性的调节微生物能够通过改变已有酶的催化活性来调节代谢的速率。例如，谷氨酸棒状杆菌所产生的谷氨酸对谷氨酸脱氢酶活性的调节。3人工控制及措施控制对象控制方式微生物的遗传特性诱变处理，选择符合生产要求的菌种发酵条件溶氧对需氧型微生物保证氧的供应，厌氧型则控制氧的供应，以通气量和搅拌速度控制溶氧pH加酸、加碱或加缓冲液温度注意降温，将温度控制在所培
3、养微生物的最适温度提醒通氧时必需通入无菌空气。微生物遗传特性还可通过基因工程定向改变。对酵母菌条件控制先通氧进行繁殖，再密封生产酒精。三、微生物的生长1生长曲线：以时间为横坐标，以细菌数目的对数为纵坐标，反映细菌生长规律的曲线。2生长规律3生长测定4影响因素想一想(1)微生物生长曲线中，种内斗争最激烈、与无机环境斗争最激烈、种内斗争最弱、初级和次级代谢产物产生的最佳时期分别为哪一阶段？(2)缩短调整期的措施有哪些？该期合成哪类酶？提示(1)微生物生长曲线中，种内斗争最激烈的阶段是稳定期；与无机环境斗争最激烈的阶段是衰亡期；几乎不存在种内斗争的阶段是调整期和对数期；产生初级代谢产物的最佳时期是调
4、整期；产生次级代谢产物的最佳时期是稳定期。(2)选用对数期的菌体做菌种；将菌体接入相同的培养基，其目的是提高设备利用率。该期合成诱导酶。考点67微生物的代谢产物产物名称初级代谢产物次级代谢产物不同点生长繁殖是否必需是否产生阶段一直产生生长到一定阶段产生是否具有种类的特异性否是分布细胞内细胞内或外界环境中产物氨基酸、核苷酸、多糖、脂质、维生素等抗生素、毒素、激素、色素等相同点均在微生物细胞的调节下有步骤地产生判断初级和次级代谢产物的主要依据是微生物生命活动是否必需。如乳酸是乳酸菌无氧呼吸的产物，是始终产生的，但其并非是乳酸菌生命活动所必需的，因此乳酸是乳酸菌的次级代谢产物。同样道理，酒精为酵母菌
5、的次级代谢产物。1发酵工业常利用酵母菌发酵获得酒精，那么酒精是酵母菌的()A有氧呼吸产物、初级代谢产物B无氧呼吸产物、初级代谢产物C有氧呼吸产物、次级代谢产物D无氧呼吸产物、次级代谢产物答案D2下列关于初级代谢产物和次级代谢产物的比较，其中正确的是()A不同微生物的初级代谢产物和次级代谢产物基本相同B初级代谢产物和次级代谢产物都自始至终产生C初级代谢产物始终产生，次级代谢产物在微生物生长到一定阶段才产生D初级、次级代谢产物两者都是微生物生长和繁殖所必需的答案C考点68酶合成与酶活性的调节的比较酶合成的调节酶活性的调节区别调节的对象诱导酶已有酶(组成酶和诱导酶)调节的机制本质是基因表达的调控，调
6、节酶的合成代谢产物与酶可逆性结合，使酶的结构发生可逆性改变调节的结果细胞内酶的种类增多细胞内酶的活性发生变化调节的特点间接而缓慢直接、精细而迅速调节水平基因水平代谢水平意义既保证代谢需要，又避免物质和能量的浪费，增强适应性避免代谢产物大量积累联系细胞内两种调节方式同时存在，密切配合，高效、准确地控制代谢的正常进行1通过酶分子结构的改变来调节，属于变构调节、反馈调节，具可逆性。2调节酶活性的物质是酶所催化的化学反应的产物，可以是酶的直接催化反应产物，如谷氨酸对谷氨酸脱氢酶活性的调节；也可以是间接产物，如苏氨酸和赖氨酸对天冬氨酸激酶活性的调节。3对一种酶活性的调节可以是一种产物起作用，也可以是两种
7、产物共同起作用。4组成酶只受遗传物质控制，与营养物质无关，细胞内一直存在；诱导酶既受遗传物质控制又与营养物质有关，只有环境中诱导物存在时才能合成，条件改变可消失，如分解乳糖的酶。但二者都是胞内酶。3下图为某种微生物体内合成氨基酸的途径，在发酵工程中利用该种微生物来生产大量氨基酸甲，可以采取的措施是()A增加酶浓度B在高温、高压下发酵C对该种微生物进行诱变，选育出不能合成酶的菌种D对该种微生物进行诱变，选育出不能合成酶的菌种答案D解析根据题干中所给的条件，利用某种微生物来大量合成氨基酸甲，而某种微生物在某代谢过程中能同时合成两种氨基酸，根据题目的条件，这两种氨基酸需同时过量时才能对酶产生反馈抑制
8、作用。提高氨基酸的产量必须减小其反馈抑制作用。只要有一种氨基酸不过量，对酶就没有抑制作用。如果这个代谢过程中只产生氨基酸甲，不产生氨基酸乙，也不会对酶产生抑制作用。只要想办法将酶抑制去掉，或通过诱变育种、基因工程的手段，使控制合成酶的基因发生改变，不能正常合成酶，就不能合成氨基酸乙，也就不会对酶产生反馈抑制了。4下面关于微生物代谢调节的叙述，错误的是()A微生物代谢调节主要有酶合成的调节和酶活性的调节B组成酶的合成只受遗传物质的控制，与生长环境中的营养物质无关C酶合成调节是一种快速、精细的调节方式D代谢产物与酶结合，能使酶分子结构和活性产生可逆变化答案C解析微生物代谢的调节主要有两种方式：酶合
9、成调节和酶活性调节。组成酶的合成只受遗传物质的控制，诱导酶的合成受遗传物质和外界诱导物的共同控制。酶活性的调节是一种快速、精细的调节方式。考点69微生物的生长规律时期调整期对数期稳定期衰亡期细菌生长曲线形成原因适应新环境条件适宜生存条件恶化生存条件极度恶化增殖特点不立即繁殖繁殖死亡，迅速增殖，指数增长繁殖死亡，活菌数量最多，接近K值繁殖死亡，活菌数目急剧下降形态生理特征代谢活跃，体积增长较快代谢旺盛，个体形态、生理特征稳定大量积累代谢产物，特别是次级代谢产物，有些种类出现芽孢细胞出现多种形态、畸变、自溶，释放代谢产物增长速率曲线说明几乎不存在种内斗争种内斗争越来越激烈种内斗争最激烈的阶段与无机
10、环境斗争最激烈的阶段1不要把生长曲线认为是微生物个体的生长曲线。因为单细胞的微生物个体生长很不明显，持续时间短，且生长和繁殖交替进行，界限难以划清。2不要把生长曲线认为是微生物群体增长速率曲线，因为增长速率在衰亡期是负值。3不要把生长曲线看成是自然种群的增长曲线，因为自然种群不存在衰亡期。但调整期和对数期类似于自然种群的“J”型增长，而纵观调整期、对数期和稳定期正好反映了“S”型增长。5(2011四川卷，1)下列关于微生物生长曲线的叙述，不正确的是 ()A在相同培养条件下接种对数期的菌种，调整期将缩短B进入对数期的微生物代谢旺盛，形态和生理特征比较稳定C进入稳定期后不再产生新细胞，活细胞数目维
11、持相对恒定D进入衰亡期后部分细胞解体，可释放出抗生素等代谢产物答案C解析微生物培养前期，因相对数量较少，在相同时间内微生物的增长量不大，称为调整期。培养到一段时间后，进入对数期，微生物的数量会大量增加，此时培养液中营养物质充足，微生物的数量以对数的方式增加，消耗大量营养物质，此时期菌种的形态和生理特性较稳定，接种该时期的菌种能缩短调整期，提高发酵罐的生产效率，A、B项正确。稳定期是在对数期之后，由于微生物在对数期大量消耗营养物质，使发酵罐中的营养物质不足以维持微生物继续大量繁殖，微生物数量保持稳定，新生数量和死亡数量几乎保持平衡，C项错误。衰亡期微生物数量开始下降，原因是培养液中的营养物质已经
12、不足以维持微生物的继续生存，微生物因营养物质的减少和次级代谢产物(如抗生素等)的增加而不断消亡，D项正确。酵母菌等微生物的数量变化种群数量增长曲线和微生物群体生长曲线的关系(1)A曲线与B、C曲线的区别“J”型曲线是在理想条件下的种群数量增长曲线；而“S”型曲线和微生物生长曲线都是在有限环境中的数量变化曲线。“J”型曲线无K值，种群增长率始终不变，而种群增长速率越来越大；“S”型曲线和生长曲线有K值，种群增长速率在各阶段是不相同的，当环境条件变化时，K值也会随之变化。(2)A、B曲线和C曲线的区别与联系种群数量增长曲线微生物群体生长曲线区别研究范围只研究种群数量增长阶段的变化规律研究微生物从生
13、长到死亡整个生命周期的数量变化规律纵轴含义种群的实际数量微生物数目的对数，不代表实际数量联系“J”型曲线也有调整期和对数期，即微生物群体生长曲线的调整期和对数期符合“J”型曲线“S”型曲线也可分为三个阶段：对环境的适应期、快速增长期、数目稳定期，曲线总体趋势和微生物群体生长曲线的调整期、对数期和稳定期相一致(3)在微生物群体生长曲线中细胞体积增长最快的时期调整期。细胞增殖最快的时期对数期(此期菌体特征最稳定、适于接种)。种群数量最多的时期稳定期。细胞形态最多的时期衰亡期。下图为酵母菌细胞的模式图和生长曲线。请回答：(1)从细胞的结构看，下列选项中，与酵母菌同属一类的生物是()A乳酸菌 B放线菌
14、C变形虫 D噬菌体(2)要收获酵母菌的代谢产物，应选择生长曲线的_。该代谢产物为_，属_代谢产物。为了获得更多的代谢产物，要延长该时期，工业上采用的方法是_。(3)细胞出现多种形态，甚至畸形的是曲线中_期。(4)在有氧和无氧的条件下，酵母菌细胞中_(结构)数量会发生明显差异。(5)图示的酵母菌正在进行_生殖。(6)在酵母菌的培养基中含有较多淀粉，这主要是为酵母菌的生长提供_类营养。同时，培养基中还要加入少量青霉素，其目的是_。答案(1)C(2)CD稳定期酒精次级连续培养(不断添加新的培养基，放出旧的培养基)(3)DE衰亡(4)3线粒体(5)出芽(6)有机抑制其他杂菌生长对酶活性的调节相关知识点
15、掌握不透观察下图真菌细胞内有关代谢过程图，选出提高氨基酸B产量的可行措施()A利用CaCl2增大该真菌细胞壁的通透性B大量投放丙酶C加大接种量和投料量D诱变处理该真菌，选育出不能合成乙酶的菌种作为生产菌种错因分析对酶活性调节的有关图解模糊不清。答案D纠错笔记(1)黄色短杆菌合成赖氨酸的途径调控图解(2)析图：当两种产物(苏氨酸、赖氨酸)共同调节酶活性时，两种产物需同时积累过量才能使酶的活性下降。(3)应用：可用诱变的方法筛选出不能合成高丝氨酸脱氢酶的菌株来提高赖氨酸产量，这是微生物代谢的人工控制最常用的方法。题组一初级代谢产物和次级代谢产物1在微生物生长的对数期，合成量最多的物质组合是()A氨
16、基酸、维生素、激素B核苷酸、激素、脂类C抗生素、维生素、多糖 D氨基酸、多糖、脂类答案D2下列与微生物新陈代谢有关的叙述，不正确的是()A与其他生物相比，微生物的代谢异常旺盛B微生物的初级代谢产物类型基本相同C微生物的次级代谢产物往往是自身代谢繁殖所必需的成分D微生物代谢调节的方式是酶合成的调节和酶活性的调节答案C题组二微生物的代谢调节3下列关于微生物代谢的说法，正确的是()A初级代谢产物和次级代谢产物都是微生物生长和繁殖所必需的B用谷氨酸棒状杆菌合成的谷氨酸是初级代谢产物，其代谢既受酶合成的调节，又受酶活性的调节C控制生产条件是人们对酶活性调节的惟一手段D抗生素、毒素、维生素都属于微生物的次
17、级代谢产物答案B解析A错误：次级代谢产物对微生物无明显的生理功能或并非是微生物生长繁殖所必需的物质。B正确：微生物代谢的调节是酶合成的调节和酶活性的调节同时存在，并且密切配合，协调起作用。C错误：除控制生产条件外，还可以通过改变微生物的遗传特性或改变细胞膜的通透性，来解除某种产物对相应酶的抑制作用。D错误：维生素应属于微生物代谢的初级代谢产物。4有关微生物代谢调节的说法中，不正确的是()A与酶合成的调节相比，酶活性的调节是一种快速、精细的调节方式B组成酶的合成只受遗传物质的控制C只要一种代谢产物累积过量，酶的活性就下降D酶合成的调节和酶活性的调节是同时存在的答案C题组三微生物的生长曲线5如图是
18、微生物群体的生长曲线，下列叙述中，不正确的是()A若用酵母菌进行酒精发酵，应在d点附近切断氧气供应B若要扩大培养，可取c点时的微生物作为菌种C若进行谷氨酸发酵，a点时的培养基中碳源与氮源的比例应为31D若用黄色短杆菌发酵生产赖氨酸，全过程的pH最好保持在6.57.5之间答案C6下图是黄色短杆菌合成赖氨酸的示意图，请回答下列问题：(1)图中黄色短杆菌利用_合成赖氨酸、苏氨酸和_。(2)当_和_都积累过量时，就会抑制天冬氨酸激酶的活性，该过程属于_的调节。(3)赖氨酸是人和动物的_氨基酸，利用黄色短杆菌大量生产赖氨酸就必须抑制_的形成。(4)科学家对黄色短杆菌进行_处理，选育出不能合成_的菌种，提
19、高了赖氨酸的产量，该过程属于_。(5)黄色短杆菌合成的赖氨酸是_代谢产物，它合成后的存在部位是_。答案(1)天冬氨酸甲硫氨酸(2)苏氨酸赖氨酸酶活性(3)必需苏氨酸(4)诱变高丝氨酸脱氢酶微生物代谢的人工控制(5)初级细胞内【组题说明】考点题号错题统计错因分析微生物的代谢调节1、4、5、6、9、10、13微生物生长规律2、3、7、12微生物代谢综合及应用8、11、14、15、16特别推荐知识综合题151下列说法正确的是()A诱导酶一旦产生，其活性将一直保持下去B组成酶不是微生物细胞中一直存在的酶C大肠杆菌分解葡萄糖的酶是诱导酶，分解乳糖的酶是组成酶D诱导酶的合成除取决于诱导物外，还取决于细胞内
20、所含的基因答案D2细菌培养在甲培养基中，测得细菌种群生长速度的变化曲线如图。请你仔细分析曲线所包括的内容。当细菌生长处于时期时，取少量的细菌，接种在营养成分与甲不同、但适合该种细菌生长的乙培养基中，则在接种后的最初一段时间内，细菌在乙中的状况与原在甲中的状况相比，下列哪项不会发生改变()A细胞分裂速度 B诱导酶种类C细胞的大小 D组成酶种类答案D解析图中、依次为调整期、对数期、稳定期和衰亡期。接种到乙培养基上后，因营养成分与甲不同，有一个调整适应的过程，细胞分裂的速度会减慢，细胞变大，需诱导物诱导合成的诱导酶的种类也有变化。但组成酶的种类只由遗传物质决定，与营养物质无关。3下列有关细菌生长曲线
21、各时期特征的叙述，正确的是()A调整期细菌代谢缓慢，体积增长较慢B对数期细菌的个体形态和生理特性比较稳定C稳定期细菌分裂速度减慢，代谢产物的量不再增加D衰亡期活菌数目急剧下降，次级代谢产物大量形成答案B4关于微生物代谢的调节，正确的是()A只有环境中存在某种物质时，微生物才能合成分解此物质的组成酶B初级代谢产物积累，不会导致酶活性下降C只有改变微生物的遗传特性，才能实现对微生物代谢的人工控制D一般情况下，增大细胞膜的通透性，可解除代谢产物对酶活性的抑制答案D解析组成酶是微生物细胞中一直都存在的酶，它的合成受细胞内遗传物质的控制；微生物中酶活性的调节是一种反馈调节，当分布于微生物细胞内的初级代谢
22、产物积累过多时，会导致酶活性的下降；对微生物代谢的人工控制包括控制代谢过程，如对温度、pH等的控制，故A、B、C项错误。一般情况下，通过增大细胞膜的通透性，减少细胞内代谢产物的积累，可解除对酶活性的抑制。5下列关于酶合成的调节的叙述中，正确的是()A组成酶的合成受遗传物质控制，诱导酶的合成不受遗传物质控制B诱导酶的合成调节属于基因表达的调节C诱导酶的合成一旦开始，就不受环境中诱导物的影响D酶合成的调节与微生物增强的适应能力无关答案B解析组成酶的合成受遗传物质控制，诱导酶的合成既受环境因素的影响，又受遗传物质的控制，通过酶合成的调节能够使生物体适应环境，又不至于造成原料的浪费。6在用葡萄糖和乳糖
23、作碳源的培养基上培养大肠杆菌时，若培养基中原葡萄糖(即不考虑由乳糖水解生成的葡萄糖)的含量发生了如下图曲线D所示的变化，则乳糖的含量应发生如下图中哪一曲线所示的变化？()答案B解析当培养基中没有葡萄糖时，大肠杆菌才开始利用乳糖。7下列因素中能缩短调整期的有()用与菌种的原培养基相同的培养基营养丰富的培养基稳定期获得的菌种对数期获得的菌种接种时间提前接种量加大接种量减小接种种类加大A BC D答案C解析调整期是刚刚接种到培养基上的细菌，对新环境的一个短暂的调整或适应时期。因此，如果采用与培养细菌的原培养基相同的成分，可以缩短调整期。另外，接种对数期的细菌、加大接种量，都可以缩短调整期。8如图为大
24、肠杆菌在含有葡萄糖和乳糖的培养基中的生长曲线。请判断下列说法正确的是()A大肠杆菌的遗传物质是DNA，存在于细胞核中B大肠杆菌分解葡萄糖的酶是组成酶，分解乳糖的酶是诱导酶C从该培养基的成分推测大肠杆菌的同化作用类型为自养型D大肠杆菌的细胞出现多种形态甚至畸形是在稳定期答案B解析以大肠杆菌为例，考查微生物的生长、代谢和调节。大肠杆菌是原核生物，无成形的细胞核；它必须由外界提供有机物，所以为异养型生物；细胞内分解葡萄糖的酶是组成酶，分解乳糖的酶是诱导酶；在培养周期的衰亡期会出现畸形细胞。9(2009大纲全国卷，2)右图是某种微生物体内某一物质代谢过程的示意图。下列有关酶活性调节的叙述，错误的是()
25、A丁物质既是酶催化生成的产物，又是酶的反馈抑制物B戊物质通过与酶结合导致酶结构变化而使其活性下降C当丁物质和戊物质中任意一种过量时，酶的活性都将受到抑制D若此代谢途径的终产物不断排出菌体外，可消除丙物质对酶的抑制作用答案C解析仔细分析题图可以得出，丙物质分别在酶和酶的催化下生成丁物质和戊物质，且丁物质对酶起抑制作用，戊物质对酶起抑制作用，若此代谢的终产物丁、戊不断排出菌体外，则丙可以通过酶和酶代谢而不会对酶起抑制作用，A、B、D选项均正确；丁物质或戊物质只有一种过量时，丙物质可以通过不过量的途径代谢而不会对酶起抑制作用，C选项错误。10图示在正常实验条件下培养某种细菌，培养基内碳源的含量变化曲
26、线。下列叙述不正确的是()A该细菌的同化作用类型为异养型B若培养的细菌为圆褐固氮菌，培养基内不需要加入氮源C细菌分解乳糖的酶属于诱导酶，其合成只受诱导物的控制D图示调节代谢的方式属于酶合成的调节答案C11关于青霉素生产的叙述，正确的是()A青霉素是青霉菌生长代谢中重要的初级代谢产物B用紫外线、激光、化学诱变剂处理青霉菌再经筛选的方法，可以选育高产菌种C发酵罐接种后必须进行灭菌处理D在青霉菌生长的稳定期，活菌数不再增加，青霉素产量也不再增加答案B解析微生物代谢过程中可以产生初级代谢产物和次级代谢产物，前者是微生物生长和繁殖所必需的物质，后者不是，青霉素属于后者。发酵罐灭菌必须在接种前，否则青霉菌
27、和其他杂菌将一起被杀死。青霉菌培养的稳定期，活菌数目达到最高峰，细胞内大量积累代谢产物，特别是次级代谢产物，故青霉素产量增加。用紫外线、激光、化学诱变剂可以诱发青霉菌产生基因突变，经筛选可以选育出高产菌种。12下列有关微生物群体生长曲线的说法中，不正确的是()A调整期是大量合成细胞分裂所需酶的时期B微生物的初级代谢产物只在对数期产生C调整期、对数期和稳定期共同构成了菌种的“S”型生长曲线D衰亡期是微生物与无机环境斗争最剧烈的阶段答案B解析初级代谢产物是指微生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所必需的物质，如氨基酸、核苷酸、多糖、脂质、维生素等。它的合成在不停地进行着，任何一种产物的合成发生
28、障碍都会影响生物正常的生命活动，甚至导致死亡。13突变型的面包霉能按下图合成氨基酸A和B，正常的面包霉只能合成氨基酸B，而氨基酸A是面包霉的必需氨基酸。如果要从各种面包霉中筛选出能合成氨基酸A的面包霉，所用的培养基应不含()A氨基酸A B氨基酸BC酶 D酶答案A14在微生物的培养中，由于先后两次接种了两种不同的菌种，通过定期取样调查发现它们的数量变化情况如图所示，下列有关叙述不正确的是()A两种菌种的关系可能是竞争B菌种A可能是某一种细菌，菌种B可能是青霉菌C两种菌种的生长曲线在一定时间内都呈“S”型D菌种A不适应该培养基，菌种B适应答案D15下图表示在三个密闭装置中培养某种细菌的实验，在控制
29、条件下培养一段时间后，分析培养液中淀粉酶的活性。请回答：(1)在该细菌酶合成的调节中，淀粉酶属于_酶，合成此酶需要的细胞内、外条件分别是_和_。(2)经过诱变处理，在无淀粉条件下培养该菌，也从培养液中检测出了高活性淀粉酶，将诱变后得到的菌悬液适当稀释后，转接于同时含有葡萄糖和淀粉作碳源的固体培养基上培养，得到若干菌落后用碘液作显色处理，看到如图所示情况，这说明_菌落是突变菌。此变异应该发生在控制淀粉酶合成的基因结构的_(填“编码区”或“非编码区”)。(3)下图为某细菌合成某种氨基酸的代谢调节示意图(甲、乙、丙、丁表示物质)：从微生物代谢的调节来看，酶是_酶。该种氨基酸在细胞中积累过多，会抑制酶
30、的活性，这种调节方式与相比有_的特点。答案(1)诱导淀粉酶基因只有淀粉作碳源(2)周围不显蓝色的非编码区(3)诱导快速、精细解析(1)在甲、乙两图中无淀粉酶的生成，可推知淀粉酶为该微生物的诱导酶。(2)经过诱变处理后在无淀粉条件下也能产生淀粉酶，说明调控该酶合成的基因发生突变，在没有淀粉的情况下也能表达，而基因的调控序列在非编码区。(3)由图A可看出，酶的合成需要甲的诱导，因此为诱导酶。题图中的氨基酸在细胞中积累过多，会抑制酶的活性，属于酶活性的调节，具有快速、精细的特点。161938年，侨居英国的澳大利亚病理学家弗洛里在尘封的资料堆中读到了弗莱明1929年的论文。在弗洛里的带领下，从1939
31、年开始，细菌学家加德纳、生物学家山德士负责青霉菌的培养，化学家钱恩从滤液中提取青霉素，而细菌学家西德雷则研究测定青霉素含量的方法。到1940年，终于得到了淡黄色粉末状的青霉素制品。它的杀菌能力是空前的，即使稀释至百万分之一，仍能有效地抑制葡萄球菌的生长。回答下面有关问题：(1)材料中提到的青霉素是青霉菌的_代谢产物，控制青霉素产生的基因位于细胞的_上。(2)青霉素高产菌株可以通过_的方法获得。利用发酵工程生产青霉素，可以利用_期的菌种做扩大培养，因为该期微生物的特点是_和_比较稳定。(3)细菌的抗药性变异来源于_，其耐药性的形成是抗生素对细菌_的结果，尽管细菌群中天然存在着抗药性基因，但是使用
32、抗生素仍然可以治疗由细菌引起的感染，原因在于菌群中_。(4)现在已从临床上获得某疾病的致病菌株(已知其代谢类型是异养需氧型)，医生为了提高抗生素使用的针对性，决定进行药物敏感性实验来选择抗菌药物，以确定临床治疗时使用的抗菌药物种类及是否需要几种抗生素联合使用。试帮助设计相关实验(供选抗生素：青霉素、头孢霉素、红霉素)。实验设计步骤：第一步：取4只培养皿配制细菌培养基并编号1、2、3、4，利用高压蒸汽灭菌。第二步：如图所示将每个培养基分成三个区域，编号A、B、C。第三步：将致病菌株培养液适当稀释后，各取1 mL菌液均匀涂布在1、2、3号培养基上，然后向3个培养皿中A区全部涂少量_、B区全部涂少量
33、_、C区全部涂少量_。第四步： _。第五步：观察各培养基中致病菌生长状况(菌落)。注意各培养基中相邻区域致病菌生长情况。结果预测及结论：4号培养皿中出现菌株，说明培养基灭菌不完全，应重新实验。_。_。_。答案(1)次级质粒(2)诱变育种对数个体形态生理特性(3)基因突变定向选择有抗药性基因的个体占极少数(4)第三步：青霉素红霉素头孢霉素第四步：将已处理的三只培养皿与4号培养皿一起置于适宜温度等条件下，培养一段时间结果预测及结论：4号培养皿中没有菌株，1、2、3号中仅有某一区域内部致病菌菌落明显很少(或者生长抑制)，说明临床上可以利用相应的抗生素单独治疗4号培养皿中没有菌株，1、2、3号中两区域
34、尤其是其交界处致病菌菌落明显减少(或者生长抑制)，说明临床上可以利用相应的抗生素联合治疗4号培养皿中没有菌株，1、2、3号中心区域，即三种抗生素共同作用区域，致病菌菌落明显减少(或者生长抑制)，说明临床上可以利用三种抗生素联合治疗解析(1)青霉素是青霉菌的次级代谢产物，控制青霉素产生的基因位于细胞的质粒上。(2)获得青霉素高产菌株常用的方法是诱变育种，利用发酵工程生产青霉素时，扩大培养应该用对数期的菌种，因为这个时期菌种个体形态和生理特性都比较稳定。(3)细菌是原核生物，无染色体，且进行无性生殖，自然情况下只有一种可遗传的变异来源，即基因突变。(4)实验设计时，应注意本实验的研究目的是确定临床治疗时使用的抗菌药物种类及是否需要几种抗生素联合使用，因此要考虑一种抗生素和多种抗生素的情况，还必须有不加抗生素的对照，一般通过菌落观察细菌的生长情况。
