微生物代谢调节.

检测1、写出硝化细菌和根瘤菌的碳源和氮源。2、氮源的主要作用。3、哪些物质可作为生长因子（4种以上）？4、谷氨酸生产中C/N为3：1时，结果如何？5、从混合菌中筛选真菌、金黄色葡萄球菌、根瘤菌、光合细菌可分别对培养基做什么处理？6、如何鉴别饮用水是否存在大肠杆菌？1：下列有关于微生物酶的叙述中，正确的是()A.组成酶是胞内酶，诱导酶是胞外酶B.诱导酶的合成除取决于诱导物以外，还取决于细胞内所含有的基因C.组成酶的合成只受细胞内遗传物质的控制，与环境中营养成分无关D.诱导酶在微生物需要时合成，不需要时就停止合成。2.在一个合成连锁反应FGHIJ中，如果酶2失效，在这种情况下要使细菌能够生长，我们至少要向培养液中加入的物质是()酶1酶2酶3酶4A.FB.GC.G和HD.H3.下表的资料表明了细菌在不同的培养基上的生长情况(S、C、M为简单培养基，U、V、X、Y、Z代表加入的培养基的不同物质)，根据结果判断细菌不能合成的物质（＋表示生长良好，－表示不能生长）是()培养基生长状态S、C、M－S、C、M＋V＋Z－S、C、M＋U＋Y＋S、C、M＋Z＋X－S、C、M＋V＋Y＋S、C、M＋U＋X－S、C、M＋Y＋Z＋UVYZ微生物的共性：1、体积小、面积大。使其具有一个巨大的营养物吸收面、代谢物的排泄面和环境信息的接受面。2、吸收快转化快。为高速生长繁殖和生产大量代谢产物提供物质基础。人类对微生物的利用主要体现在生物化学转化能力。3、生长旺、繁殖快。在发酵工业上具重要意义。4、适应强，易变异。菌种的选育。抗药微生物的出现。5、分布广，种类多。（10万）选择培养基酵母菌、霉菌等真菌金黄色葡萄球菌固氮微生物自养型微生物分离分离分离分离返回加入青霉素的培养基加入高浓度食盐的培养基无氮培养基无碳培养基杂交瘤细胞分离加入氨基喋呤、次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷的培养基：•加入青霉素等抗生素的培养基导入了目的基因的受体细胞分离•若硝化细菌、圆褐固氮菌、固氮的蓝藻混合在一起，我们配置什么样的培养基可以将三种微生物分离？碳源氮源能源硝化细菌圆褐固氮菌固氮的蓝藻CO2糖类等含碳有机物CO2氨N2氨有机物光N2步骤：1.配制培养基：取三个培养皿,编号为a、b、c，a培养皿：b培养皿：c培养皿：无碳、无氮、水、无机盐、生长因子糖类、无氮、水、无机盐、生长因子无碳、氨、水、无机盐、生长因子2.灭菌（高压）：3.接种：a、b、c培养皿中均接种硝化细菌、圆褐固氮菌、固氮的蓝藻4.培养观察（菌落）:b培养皿和a培养皿：无光处培养c培养皿：在有光处培养结果：看到不同类型菌落生长结论：a培养基分离出硝化细菌c培养基分离出固氮的蓝藻b培养基分离出圆褐固氮菌代谢淀淀粉酶可以通过微生物发酵生产。为了提高酶的产量，请你设计一个实验，利用诱变育种方法，获得产生淀粉酶较多的菌株。①写出主要实验步骤。②根据诱发突变率低和诱发突变不定向性的特点预期实验结果。（提示：生产菌株在含有淀粉的固体培养基上，随着生长可释放淀粉酶分解培养基中的淀粉，在菌落周围形成透明圈）练习：①主要实验步骤：第一步：将培养好的生产菌株分为两组，一组用一定剂量的诱变剂处理，另一组不处理做对照。第二步：制备含淀粉的固体培养基。第三步：把诱变组的大量菌株接种于多个含淀粉的固体培养基上，同时接种对照组，相同条件下培养。第四步：比较两组菌株菌落周围透明圈的大小，选出透明圈变大的菌株。②预期实验结果：a.由于诱发突变率低，诱变组中绝大多数菌落周围的透明圈大小与对照组相同。b.由于诱发突变不定向性，诱变组中极少数菌落周围的透明圈与对照组相比变大或变小。二、微生物的代谢思考:什么是新陈代谢?生物体内全部有序化学变化的总称.包括物质代谢和能量代谢.二、微生物的代谢(一)代谢特点：VS=4ЛR24/3ЛR3=3R相对表面积大，对物质的转化利用快。利于与外界环境进行物质交换,异常旺盛阅读P82微生物的代谢产物，比较初级代谢产物和次级代谢产物的异同。葡萄糖谷氨酸棒状杆菌中间产物谷氨酸谷氨酸脱氢酶抑制过量过少抑制作用解除反馈调节酶活性初级代谢产物和次级代谢产物的比较内容初级代谢产物次级代谢产物不同点是否必需产生阶段菌种特异性种类存在部位胞内胞内或胞外是否生命始终生长到一定阶段无有氨基酸多糖脂类核苷酸维生素等抗生素毒素激素色素等相同点均在微生物调节下有步骤的产生亮白曲霉原来不能合成蔗糖酶，所以不能利用蔗糖，实例1、亮白曲霉合成蔗糖酶的调节胞内酶组成酶诱导酶但如果在培养基内加入蔗糖，一段时间后可合成蔗糖酶，并利用蔗糖。（二）微生物代谢的调节实例2、大肠杆菌合成异亮氨酸的调节苏氨酸苏氨酸脱氢酶a—酮丁酸异亮氨酸当异亮氨酸积累过量，会抑制苏氨酸脱氢酶的活性，异亮氨酸合成停止。结论：微生物完成代谢的调控是通过调节酶实现的。实例1：通过调节酶的活性，控制代谢过程。实例2：通过控制酶的合成，控制代谢过程。微生物代谢调节的主要方式：酶合成的调节酶活性的调节阅读微生物代谢调节，思考以下问题1、组成酶和诱导酶的区别2、酶合成调节的对象、结果3、酶合成调节的本质4、酶合成调节的意义5、酶活性调节的对象、结果6、酶活性调节的机制7、酶活性调节的特点8、酶活性调节的意义㈢微生物代谢的调节——酶的调节组成酶:诱导酶:一直存在，合成只受基因控制存在诱导物才能合成、存在，合成受基因与诱导物共同控制1.酶合成的调节（2）调节对象:（4）调节的结果:（6）意义：既保证代谢需要，又避免细胞内物质和能量浪费，增强适应性。诱导酶酶的种类增多（1）胞内酶:（3）酶合成调节的机制（本质）内因：基因表达的调控，外因：有诱导物存在(5)特点:间接、缓慢2.酶活性的调节：（1）调节的对象：（2）调节的结果：（3）酶活性调节的机制：通过酶与代谢物质的可逆性结合进行调节（4）调节的特点：快速、精确（5）调节的意义：避免代谢产物积累过多。组成酶和诱导酶的催化能力，酶活性发生变化；代谢产物过量：与酶结合—抑制活性代谢产物减少：与酶分离—恢复活性检测：1、微生物代谢旺盛的原因2、写出四种次级代谢产物的名称3、微生物代谢调节的二种方式4、诱导酶合成的内、外因5、微生物如何改变酶的活性酶合成的调节和酶活性的调节的比较避免代谢产物的积累避免物质和能量浪费，增强适应意义快速、精细间接、缓慢特点反馈性调节对基因表达的调控调节机制酶的活性诱导酶的合成调节对象酶活性的调节酶合成的调节合成条件基因和诱导物只基因控制调节结果酶种类的增加酶活性的改变（三）微生物代谢的人工控制改变微生物的遗传特性（内因）控制发酵条件（外因）人工控制微生物代谢的目的：最大限度积累对人类有用的代谢产物。天冬氨酸中间产物I中间产物II高丝氨酸高丝氨酸脱氢酶甲硫氨酸苏氨酸赖氨酸天冬氨酸激酶（活性）黄色短杆菌：人工诱变不能合成1.改变微生物的遗传特性（人工诱变）(1)发酵概念:通过微生物的培养,大量生产各种代谢产物的过程。(2)发酵种类按培养基物理状态分:固体发酵、液体发酵按所生成产物分:氨基酸发酵、抗生素发酵、维生素发酵按对氧的需求分需氧发酵厌氧发酵（如氨基酸发酵、抗生素发酵）（如乳酸发酵、酒精发酵）2.控制发酵条件3.改变细胞膜的通透性：：控制温度、PH、氧常用试剂氯化钙NH4+葡萄糖中间产物a－酮戊二酸谷氨酸脱氢酶谷氨酸抑制谷氨酸棒状杆菌增大细胞膜的通透性，使谷氨酸迅速释放到细胞外，从而解除对谷氨酸脱氢酶的抑制。返回下列关于微生物代谢调节的正确说法:A、酶活性的调节比酶合成的调节更精确、更快速B、诱导酶一旦产生，其活性就一直保持下去C、在微生物体内，一般先进行酶合成的调节，再进行酶活性的调节D、组成酶一旦产生，其活性就一直保持下去A研究高等生物的生长规律通常以什么为对象？微生物的生长规律是否可以以个体为研究对象？（1）生长不明显（2）持续时间短（3）生长和繁殖交替进行，难以划清界限研究微生物生长的对象----群体下一页三.微生物的生长个体《选修》84页将少量同种细菌接种到液体培养基中容积恒定定期检测培养基中细菌群体的生长情况于适宜条件下培养如何测定？(1)计数:(2)称重:(一)研究微生物生长的方法群体测细胞数目测细菌的细胞总重量（干重或湿重）1.培养方法:人工培养(恒定容积的液体培养基)2.测定方法:（涂片计数法、血球板计数法）细菌数目的对数时间1234调整期对数期稳定期衰亡期（二）.细菌的生长曲线（适应新环境）(条件适宜)（生存条件恶化）（生存条件极度恶化）《选修》84页图细菌生长曲线与种群增长曲线的比较“J”型曲线“S”型曲线种群数量调整期生长速度：形态：生理：原因：调整期长短：一般不立即进行细胞分裂体积增长较快代谢旺盛，大量合成细胞需要的酶类、ATP和其他成分调整或适应新环境，合成诱导酶菌种的遗传特性菌种的生长阶段－－对数期培养基的成分－－与原培养基同.（三）细菌的生长规律（适应新环境）选修85页对数期返回增长速度：形态结构：生理特征：应用：代谢旺盛快速分裂（等比数列Nt＝N0×2t）常作为生产用的菌种和科研材料稳定(条件适宜)稳定期速度：原因：数量：生理：形态：繁殖率≈死亡率菌体数目达到最高(种内斗争最剧烈)细胞内大量积累代谢产物(次级代谢产物)某些产芽孢的细菌开始形成芽孢培养基营养物质有限，有害代谢产物大量积累（生存条件恶化）返回衰亡期开始释放次级代谢产物数量：形态：代谢：繁殖率＜死亡率、菌体数目急剧下降细胞形态多样，甚至畸形，细胞开始解体（生存条件极度恶化）返回细菌生长曲线与种群增长曲线的比较1.都是对群体数量的描述2.存在最大容纳量：K值3.细菌群体生长曲线中①与种群数量变化的“J”形曲线相似的；②与种群数量变化的“S”形曲线相似的；③种内斗争最激烈的阶段：；④与无机环境斗争最激烈的阶段：；⑤几乎不存在种内斗争的阶段：。调整期+对数期调整期+对数期+稳定期稳定期衰亡期调整期+对数期生产上常用对数期的细菌作为菌种，以缩短生产周期。在稳定期适当补充营养物质，有助于延长该期、提高代谢产物的产量.（四）.生长曲线的应用1.处于对数期的细菌，生长繁殖速率快，代谢旺盛2.进入稳定期后，抗生素等代谢产物逐渐增多培养方法:连续培养：在一个流动装置中，以一定速度不断添加新的培养基，同样以一定速度不断放出老的培养基，以保证微生物的营养物质需要，使微生物保持较长时间的高速生长。并排出部分有害代谢产物，应用:意义:（五）影响因素连续培养法排除环境中的代谢废物补充营养物质微生物的生长速率随温度的上升而加快细胞内的蛋白质和核酸等发生了不可逆的破坏。微生物的生长速率会急剧下降1、温度（1）微生物生长最旺盛时的温度叫最适生长温度（2）在最适生长温度范围内（3）最适生长温度以后(五)影响微生物生长的环境因素（外因）多数细菌：6.5～7.5；真菌：5.0～6.0；放线菌：7.5-8.5。影响酶的活性、细胞膜的稳定性等影响微生物对营养物质的吸收等。2、pH（1）每种微生物的最适pH不同（2）超过最适pH范围以后多种细菌和大多数真菌某些链球菌等某些产甲烷杆菌酵母菌3、氧(1)好氧型微生物(2)厌氧型微生物(3)严格厌氧微生物(4)兼性厌氧微生物1、生产实践中为大量获取抗生素，应采取哪些措施？采取补充营养物质、加入缓冲液调节pH、调整温度等方法延长稳定期。2、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？高温灭菌、强酸、强碱灭菌。分析与思考：练习：请设计一个实验，来测定微生物生长所需最适PH。原理:当培养基的PH高于或低于某种微生物的最适PH时，答：它的生长就会受到抑制。因此可以配置出不同PH的培养基，步骤:①配制PH为3、5、7、9、11的培养基，编号②经灭菌、接种，③在适宜的环境条件下进行培养。④观察在不同PH的培养基上微生物的生长情况。结论:其中生长良好的那个培养基的PH，就是这种微生物的最适PH。血球板计数法涂片计数法四学习微生物(细菌)的培养技术（实验）实验原理《选修》87页1.配制培养基:根据微生物的需要选择原料配制培养基,并调节PH值适宜。2.灭菌培养基高压蒸汽灭菌接种环(针)火焰烧灼灭菌手酒精(75%)灭菌3.接