第1章 发酵工程-【知识手册】高二生物必背知识清单（沪科2020版选择性必修3）

选择性必修3 生物技术与工程 第1章 发酵工程 一、获得纯种微生物是发酵工程的基础 某些青霉用于发酵生产青霉素或酶抑制剂，某些曲霉和根霉是发酵工业的重要菌种，某些霉菌会引起动植物或人体疾病，如皮肤癣等。 1.培养基为微生物提供所需营养物质 微生物：微生物是对一切肉眼看不到或看不清楚的一群微小生物的统称，包括细菌。 微生物需要的营养物质在我们生活的周围，处处都有微生物在繁衍生息。 微生物个体微小，在自然界中常常是多种微生物生活在一起。因此，分离、纯化和培养微生物是研究和利用微生物的前提。 微生物的生存和生长依赖于适宜的营养物质和生长环境。 培养基：是一种由人工配制的适合微生物生长、繁殖并产生代谢产物的营养基质。 微生物所需的营养物质包括：碳源、氮源、生长因子、无机盐和水等。 ①碳源（碳元素的来源）：碳源物质在细胞内经过一系列复杂的化学变化后，成为微生物自身的结构物质（碳骨架）和代谢产物（提供能量）。 生物新陈代谢的基本类型 同化作用：又叫合成代谢，是指生物体把从外界环境中获取的营养物质转变成自身的组成物质，并且储存能量的变化过程。 异化作用：又叫分解代谢，是生物体将体内的大分子转化为小分子并释放出能量的过程。 分类 自养生物：能够以光能或氧化无机物释放的化学能为能源，以环境中的二氧化碳为碳源，来合成自身的组成物质，并储存能量 异养生物：以环境中现成的有机物作为能量和碳的来源，将这些有机物转变自身的组成物质，并储存能量 需氧型 兼氧型 厌氧型 代表生物 光能自养生物:绿色植物、蓝藻等 化能自养生物:硝化细菌等 人和动物，真菌、大多数烟菌 哺乳动物，多细隐植物，部分细菌和真菌等。 酵母菌、大肠杆菌等。 乳酸杆菌、破伤风杆菌等。 生物的基本代谢类型 自氧需氧型、自养厌氧型、异养需氧型、异养厌氧型 自养微生物（光能自养和化能自养）能够利用CO2为唯一或主要碳源（无机碳源）：一般不需要添加碳源，微生物可以利用空气中的CO2。 异养微生物则利用葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、淀粉和纤维素等有机碳源。 营养类型 碳源 能源 生长因子 举例 光能自养型 CO2、HCO3- 光能；以无机的CO2为碳源,以光能为能量来源,从而合成自身的有机物 无需外源 单细胞藻类、蓝细菌光合细菌 化能自养型 CO2、HCO3- 化学能；以无机的CO2为C源,以氧化无机物产生能量,从而合成自身有机物的生物 无需外源 硝化细菌、氢细菌、铁细菌等 异养型生物 有机物 化学能；有机物为碳源和能源,来合成自身有机物 有的不需要 大多数细菌、全部的真菌、原生动物、黏菌 ②氮源（氮元素的来源）：氮源物质主要用于合成细胞中的蛋白质、核酸等。一般包括蛋白质及其不同程度的降解产物，如蛋白胨（多肽混合物）、氨基酸，以及尿素、铵盐、硝酸盐等。 营养类型 氮源 定义 举例（利用氮源的生物） 无机氮源 N2、NH3、铵盐、硝酸盐等 将氮气变为化合态的氨 自生固氮菌（利用N2）、根瘤菌（利用N2）、硝化细菌（利用氨气）自养微生物等 有机氮源 黄豆饼粉、酵母粉、蛋白胨、酵母浸粉等 存在于含氮有机物中的氮源 动物、一部分细菌等 备注：自养微生物只能利用无机氮源；异养微生物可以利用有机氮源和无机氮源。 ③生长因子：通常是指微生物自身不能合成或合成量不足，但又是微生物生长和代谢所必需的小分子。 种类：某些维生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶等。 来源：酵母浸粉、牛肉浸膏或植物组织提取液等天然物质中含有不同的生长因子。某些微生物的生长不需要生长因子。 ④无机盐：无机盐一般有磷酸盐、硫酸盐、氯化物以及含钠、钾、钙、镁等元素的化合物。调节内环境（渗透压），参与生物代谢。 微量元素:锌、锰、钼、铁、铜等微量元素。微量元素往往存在于天然有机物、自来水等物质中，一般不需要特别添加。 ⑤水：水是微生物生长和代谢必不可少的营养物质。 分类 特点 举例 蒸馏水 无微生物、无无机盐 无无机盐干扰的实验利用蒸馏水，已配备好天然有机物的实验 无菌水（自来水除菌） 无微生物、有无机盐 防杂菌污染实验利用无菌水 自来水 有微生物、有无机盐 配置培养基用自来水 选用或设计培养基首先要考虑选择适宜的营养物质。由于微生物具有不同的营养类型，对营养物质的要求也各不相同，且不同微生物生长、繁殖和代谢产物积累所需的pH也不相同。因此，必须根据各种微生物的特点及实验目的选用合适的培养基。 培养基的类型：根据成分来源、物理状态和基本用途，可对培养基进行不同的分类。 （1）根据培养基的成分来源分类：天然培养基和合成培养基 培养基种类 特点 用途 天然培养基 含有蛋白胨、牛肉膏和酵母浸粉等化学组成不确定的成分。如细菌的