课题 8 生物固氮与发酵工程（一） 、学法指导1、考点链接： 考纲要求： （1）生物固氮： 共生固氮微生物和自生固氮微生物生物固氮的意义生物固氮在农业生产中的应用 (2) 发酵工程简介：应用发酵工程的生产实例发酵工程的概念和内容发酵工程的应用复习建议： 在本专题中要注意了解固氮微生物的种类、固氮的基本过程及生物固氮的意义，关注生物固氮在自然界氮循环中具有十分重要的作用，对于解决粮食问题也有十分重要的意义。联系必修第六章人与生物圈中农业生态系统物点的相关知识。发酵工程的主要内容包括概念、实例、内容及应用。应该从微生物的营养、代谢和生长等方面掌握有关知识，并注意发酵工程与当今社会发展相联系。认识发酵工程应用的领域及发展前景，分析发酵工程在产品的产量、质量及社会可持续发展中与传统发酵业的区别，从而明确生物工程技术对人类社会发展的重要作用。同时要注意四大生物工程之间的关系，一方面，菌种遗传特性的的定向改造，必须要用细胞工程或基因工程的方法；另一方面细胞工程和基因工程的研究成果，大多要通过发酵工程和酶工程，才能发挥出社会效益和经济效益。基因工程所需的供体、受体、载体及工具酶与微生物密切相关。因此四大工程的内容是相互交叉、密切相关的。2、导学提纲、固氮微生物的种类有哪些？其新陈代谢的类型分别是什么？在生态系统内的成分是什么？分类依据是什么？豆科植物根瘤形成原因是什么？、怎样分离获得固氮微生物？共生固氮微生物可以用培养基分离得到吗？、N 、P、K等矿质元素对植物的生长有何作用？植物所需氮元素来源的哪些？常用的氮肥有哪些？简述生物固氮过程并结合生产实际分析氮循环中微生物的作用及在生态系统中的地位。、什么叫发酵工程？谷氨酸发酵常用菌种是什么？发酵罐基本结构有哪些？各部分结构主要作用是什么？以谷氨酸发酵为例，简述味精的生产过程？、绘制发酵工程生产产品的流程简图并思考在发酵过程中，如何保证菌种生长和代谢的正常进行？举例说明其在医药工业、食品工业、能源生产方面上的应用。、在发酵过程中，培养液的温度、PH值等为什么会发生变化？应当怎样调节？如果培养基上泥浆周围出现的培养物-黏液中有三种自生固氮菌你能否想出一种办法，将这三种细菌分离开来? （二） 、基础巩固一、单选题1、豆科植物根瘤菌的固氮能力最强的时期是A.成长时期B.幼苗时期C.开花之前D.开花之后 2、农田土壤的表层，自生固氮菌的含量比较多，将用表层土制成的稀泥浆， 接种到特制的培养基上培养，可将自生固氮菌与其它细菌分开， 对培养基的要求是： 加抗生素不加抗生素加氮素不加氮素加葡 萄糖 不加葡萄糖 37恒温箱培养2830温度下培养A B CD 3、酵母菌扩大培养，培养条件应该是AC：N 为 4：1 BC：N 为 3：1 C提供无菌空气D隔绝空气4、谷氨酸发酵产生了乳酸，此时应该A加酸B加碱C通气D隔绝空气5、味精生产的一些生产措施中，正确的是A常用的菌种是谷氨酸棒状杆菌和金黄色葡萄球菌B培养基是含有五种营养成分的合成液体培养基C在发酵中要控制的只是温度、pH、通气量D谷氨酸用 Na2CO3中和后，再经过滤、浓缩、离心而成6、利用酵母菌酿制啤酒，需要先通气，后密封，下列说法不正确的是A酵母菌是兼性厌氧型微生物B先通气酵母菌大量繁殖，其种群的增长曲线为“S”型C密封后酵母菌可进行无氧呼吸产生酒精D密封的时间越长，产生的酒精越多二、多选题7、以下发酵产品中不属于微生物代谢产物的是A味精B啤酒C “人造肉”D人生长激素8、用大肠杆菌生产胰岛素需应用的生物工程的组合是A.基因工程B细胞工程C 发酵工程D酶工程9、关于灭菌和消毒的正确的理解是A灭菌是指杀灭环境中的一切微生物的细胞、芽孢和孢子B消毒和灭菌实质上是相同的C接种环用烧的法灭菌D常用灭菌方法有加热法、过滤法、紫外线法、化学药品法10、实验测定链霉素对3 种细菌的抗生素效应，用3种细菌在事先准备好的琼脂块平板上面画 3 条等长的平行线（ 3 条线均与链霉素带接触） ，将平板置于 37条件下恒温培养3d，结果如右图所示，从实验结果看以下关于链霉素的哪些叙述是正确的A、它能阻止结核菌的生长B、它对结核菌比对霍乱菌更有效C、它对结核菌比对伤寒菌更有效D、它可以用于治疗伤寒病人三、非选择题11、阅读下列材料，回答相关问题。材料 l 在自然界中有将游离态氮转化成化合态氮的生物，也有将化合态氮转化成游离态氮的细菌，由于其生理过程与硝化细菌相反，故称为反硝化过程，该细菌被称为反硝化细菌，反硝化细菌对农业生产是不利的，会降低土壤的肥力，但对于氮的循环来说是必不可少的。材料 2 生态系统中氮循环和碳循环及其相互关系的简图如下。材料 3 由于鸟类对飞翔生活的适应，要减轻体重，所以鸟类的消化道相对较短。在养鸡场里，由于鸡的消化道相对较短，食物中的有机物消化不充分。在其排出的粪便中还有很多有机物未被充分利用，所以常将鸡粪发酵除臭后掺到其他的饲料中喂猪，可以节省饲料，提高经济效益。(1)上图中过程称为_，过程称为 _。如果图示是一个封闭的大棚生态系统，遇到连续阴雨天气， 你认为采取何种措施对植物生长较为有利?_ 。采取这种措施的目的是 _ 。(2)在完成图中过程的生物中，根瘤菌是非常有名的， 它活跃在豆科植物的根部形成根瘤，与豆科植物呈现良好的共生关系，请你具体说明豆科植物与根瘤菌之间的互惠关系： _ 。(3)植物完成图中过程的主要方式是_，如果土壤板结或长期水淹，陆生植物通过该过程吸收的氮素是否能满足其生理需要?_ ， 其原因是 _ 。（4） 你认为材料 1 中提到的反硝化细菌的生理过程是由图中的哪个标号体现的？_。(5)图中哪个标号代表的内容能体现出这个生态系统自动调节能力的大小？_。(6)你认为鸡粪发酵除臭是何种细菌的作用？在图中哪个标号所示的过程能反映除臭的生理过程。 _ 。12、种植蘑菇是一项具有很高实用价值的农业技术，请结合一些具体的生产环节和一些相关问题分析回答：(1)蘑菇培养基 (菌床 )中要加人大量的有机质，原因是_. (2)菌床在接种前要进行灭菌处理，否则很容易长出大量的霉菌。霉菌与蘑菇的关系一般为_ 。(3)种蘑菇所用菌种一般是亲代蘑菇产生的一些褐色粉末，每粒粉末实际上是一个 _。这种生殖方式在生物界属于_生殖。(4)在自然生态系统中蘑菇属于_ 者。(5)野生的毒菇往往具有鲜艳的色彩，这种体色在生态学上可称为_，它是长期_的结果。(6)蘑菇的细胞与细菌细胞差别很大，主要是_。13、请根据大肠杆菌生产人生长激素的发酵过程，回答下列问题：(1)用基因工程方法培育生产用菌种时，人生长激素基因一般是用人工方法合成的，鸟枪法不能获得，原因是_ _ 。(2)用于接种的菌种最好处于微生物生长曲线的对数期，其原因是该时期的细菌_。(3)培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌，一般采用_ 灭菌法。(4)该发酵过程的培养基一般是() A合成培养基B天然培养基C半固体培养基D液体培养基(5)利用大肠杆菌产生的生长激素，属于_ 代谢产物。（四）延伸提高一、单选题1、下列有关根瘤菌及其生物固氮方面的叙述，正确的是A、制备根瘤菌 DNA 时需用纤维素酶处理细胞壁B、根瘤菌的固氮基因编码区含有内含子和外显子C、大豆种子用其破碎的根瘤拌种，不能提高固氮量D、根瘤菌固氮量与其侵入植物的生长状况有关2、在利用谷氨酸捧状杆菌生产谷氨酸的过程中，下列叙述正确的是各个生长时期的长短是固定的， 无法人为缩短生长周期对数期是采样留种的最 佳时期在稳定期补充营养物质可以提高产量调整期是收获代谢产物的最佳时期A 、 B、 C、 D、3、根瘤菌的新陈代谢类型属于A.自养，需氧型B.自养，厌氧型C.异养，需氧型D.异养，厌氧型4、根瘤菌是共生型的固氮微生物，具备的特点是A它是需氧型微生物，所以线粒体含量较多B含有 DNA 和 RNA ，且 DNA 位于染色体上C遗传不遵循孟德尔的遗传定律D生长繁殖过程不需要氮源5、能为发酵工程提供菌种的是A植物体细胞杂交B动物细胞融合C目的基因转移D聚乙二醇处理大肠杆菌6、下列关于固氮微生物的叙述正确的是A共生固氮微生物都能与豆科植物形成根瘤B根瘤菌在根内不断地繁殖形成根瘤C自生固氮微生物所固定的氮素占自然界生物固氮的绝大多数D根瘤菌和圆褐固氮菌均可制成固氮菌剂进行拌种二、多选题7、通过选择培养基可以从混杂的微生物群体中分离出所需的微生物。在缺乏氮源的培养基上大部分微生物无法生长；在培养基中加入青霉素可以抑制细菌和放线菌；在培养基中加入 10酚可以抑制细菌和霉菌。 利用下述方法能从混杂的微生物群体中分别分离出A大肠杆菌 B霉菌 C放线菌 D固氮细菌8、能产生生长素的是 A 垂体细胞B 根尖分生区细胞C 胚柄细胞D 圆褐固氮菌9、下图为氮循环示意图，下列有关叙述正确的是：A、过程中通过生物固定的氮素远多于其它途径固定的氮素B、进行过程的生物的代谢类型为异养需氧型C、进行和过程的生物分别主要是生产者和消费者D、过程能增加土壤的肥力，有利于农业生产三、非选择题10、某河流附近有屠宰场、 造纸厂、味精厂等企业，它们向河流中排放的工业污水和居民排放的生活污水使原本清澈的河水变得又黑又臭。为此，环保部门配合有关单位对污水进行了如图所示的处理 , 请回答下列问题：(1) 图中曝气池中的微生物的主要代谢类型是， 在生态系统中属于成分。(2) 经如图所示处理后， 曝气池、沉淀池中的被分解， 流出的清水中会含有大量的氮和磷，静置一段时间后，发现水体呈绿色，请分析原因。(3) 大量污水排放造成河流严重污染，但少量的污水排放河流中， 河水仍然保持清澈， 其原因是。(4) 如果从曝气池中分离出某种细菌，在人工培养液中进行培养分离出该细菌时所使用的培养基类型属于_ 培养基。细菌大量合成酶及ATP的时期为期。 在培养过程中，培养液 pH值的变化是。假定该菌繁殖一代所需时间为30min，“1”期接种菌体数为No ，请写出“ 2”期经t 小时后菌体数量的表达式( 菌体数为 y) ： _ 11、 （10 分）有一种能生产食品香料的细菌，其生长速率、 代谢产物的产量与培养液中的温度、 pH、溶氧量等关系如下图所示在生产实践中，人们设计了高效、自控、产品质量较稳定的两级连续培养装置，回答有关问题：（1）根据曲线图与甲装置的用途可知，甲装置内的温度、pH 应分别调节为。A、33和 4.3 B、33和 5.5 C、37和 5.5 D、37和 4.3 （2）发酵过程中，通气装置控制阀应。（3）在生产实践中，当甲装置内的细菌处于_期时，可让甲装置中的培养基大量流入乙装置，这样有利于乙装置中细菌较快进入_期， 达到缩短生产周期的目的。（4）从培养液中提取食品香料的方法有：。A、过滤B、蒸馏C、萃取D、沉淀（5）甲装置中， 最初取样是每毫升10 个细菌，