本专题包括必修第四章生命活动的调节、选修第一章人体生命活动的调节和免疫

(十) 微生物的代谢

1． 微生物的营养

2． 培养基的种类

3． 微生物的代谢产物

4． 微生物代谢的调节

(1)　　　 组成酶和诱导酶的比较

(2)　　　 两种调节方式的比较

5． 微生物群体生长规律

特别提醒：微生物的生长曲线与生长速率的关系

6． 发酵工程(以谷氨酸的发酵生产为例)

(1)　　 发酵工程生产实例：谷氨酸发酵

　 ①选育菌种；对数期的谷氨酸棒状杆菌或黄色短杆菌。

　 ②配制培养墓：豆饼水解液、玉米浆、尿素、KH₂PO₄、K₂O、MgSO₄、生物素等。

　 ③灭菌：在发酵罐中通入98kPa的蒸汽进行灭菌。

　 ④无菌接种；冷却后加入菌种。

　 ⑤发酵：通气、搅拌、温度和pH调节；谷氨酸大量生成。

　 ⑥味精(谷氨酸钠)生成和提取：加Na₂CO₃、过滤、离心分离。

(2)　　 发酵工程的内容：六个方面

①菌种的选育；②培养基的配制；③灭菌；④扩大培养和接种；⑤发酵过程；⑥分离提纯。

(3)　　 发酵过程的人工控制

特别提醒：

①　　 单细胞蛋白：微生物含有丰富的蛋白质，如细菌的蛋白质含量占细胞干重的60%-80%，酵母菌的占45%-65%，而且它们的生长繁殖速度很快。因此，许多国家就利用淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液、石化产品等为原料，通过发酵获得大量的微生物菌体。这种微生物菌体就叫做单细胞蛋白。

②　　 举例说明发酵条件控制不好会出现的问题：在谷氨酸发酵过程中，当pH呈酸性时，谷氨酸棒状杆菌就会生成乙酰谷氨酰胺；当溶氧不足时，生成的代谢产物就会是乳酸或琥珀酸。

③　　 产品不同，分离提纯的方法一般也不同。如果产品是菌体，可采用过滤、沉淀等方法将菌体从培养液中分离出来；如果产品是代谢产物，可采用蒸馏、萃取、离子交换等方法进行提取。(在味精生产过程中，提取出来的谷氨酸要用适量的Na₂CO₃溶液中和后，再经过过滤、浓缩、离心分离等步骤，才能能制成味精)。

2010新课标高考总复习全案[学生专用]

第三课时

(九) 动物的代谢

1． 人和动物体内三大营养物质的代谢

(1)　　 糖代谢

(2)　　 蛋白质代谢

(3)　　 脂质代谢

2． 三大营养物质代谢的联系

　　 ①三大营养物质在动物体内可以进行相互转化。由于三大营养物质代谢的中间产物基本相同，故这些中间产物构成了三大营养物质相互转化的枢纽物质。

　　 ②三大营养物质在动物体内的转化是有条件的：糖类充足时可大量转化为脂肪，但脂肪不能大量转化为糖类；多余的氨基酸可以转化成糖类或脂肪，但糖类和脂肪只能转化为非必需氨基酸。

　　 ③三大营养物质的代谢之间是相互制约的：人体所需要的能量主要来自于糖类的氧化分解，只有当糖类代谢发生障碍时，人体才会动用脂肪和蛋白质氧化分解供能。

3． 三大营养物质代谢与人体健康

(1)　　　　　　　 血糖含量与疾病　　　 正常血糖浓度80~120mg/dL

(2)　　　　　　　 脂质代谢和疾病

(3)　　　　　　　 蛋白质缺乏的危害

①　　 由于蛋白质在人体内不能储存，且人体内的蛋白质每天都要分解一部分，如果每天蛋白质的摄人量不足，会使合成蛋白质的原料氨基酸种类和数量不足，导致营养不良而诱发其他疾病的发生。

②　　 蛋白质的缺乏时，血浆蛋白浓度低，血浆的吸水能力下降，组织液中的水不能及时被运输到血浆，从而引起组织水肿。

　　　 奶粉中蛋白质缺乏时，抗体的合成减少，使婴幼儿的免疫能力降低，导致疾病频发甚至死亡。

(八) 植物的代谢

4． 酶与ATP

(1)　　　 关于酶的正确与错误说法

(2)　　　 酶的特性：①高效性；②专一性；③需要适宜的条件

①　　 酶的高效性的验证：实验四 比较过氧化氢酶和Fe³⁺的催化效率(见实验专题)

②　　 酶的专一性的验证：实验五 探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用(见实验专题)

③　　 酶需要适宜的条件：酶的催化作用需要适宜的条件，如适宜的温度、适宜的pH等，易受活化剂或抑制剂的影响。在高温、强酸或强碱、重金属盐等引起蛋白质变性的条件下，酶都会丧失活性。相比而言，无机催化剂则不易受影响，如同样加热到100℃，过氧化氢酶早已失去活性，而Fe³⁺仍可起催化作用。但要注意的是，低温仅是抑制酶的活性，随温度的升高(最适温度以下)酶的活性逐渐增强。

(3)　　　 ATP并非新陈代谢唯一的直接能源。新陈代谢所需的能量主要是由细胞内ATP提供的，但其他核苷酸的三磷酸酯也可以直接参与生命活动的供能。

5． 单一因子对光合作用的影响

因素	图像	关键点的含义	在生产上的应用
光照强度		①　 A点：光照强度为0，此时只进行呼吸作用，释放CO2的量即是此时的呼吸强度。 ②　 B点(光补偿点)：呼吸作用释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度=呼吸作用强度。 ③　 C点：此时的光照强度为光合作用的饱和点。	(1)适当提高光照强度 (2)对温室大棚用无色透明玻璃。(若要降低光合作用则用有色玻璃)。
光合面积		①　 OA段表明随叶面积的不断增大，光合作用实际量不断增大，A点为光合作用面积的饱和点，随叶面积的增大，光合作用不再增强，原因是有很多叶被遮挡在光补偿点以下。 ②　 OB段表示干物质量随光合作用增强而增加，而由于A点以后光合作用量不再增加，而叶片随叶面积的不断增加呼吸量也不断增加(曲线OC)，所以干物质积累量不断降低如BD段。 ③　 植物的叶面积指数不能超过D点，若超过D点，植物将入不敷出，无法生活下去。	(1)适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免陡长； (2)合理密植是增加光合作用面积的一项重要措施。
CO2 浓度		CO2是光合作用的原料，在一定范围内，CO2越多，光合作用速率越大，但到A点时，即CO2达到饱和时，就不再增加了。	温室栽培植物时适当提高室内CO2的浓度，如释放一定量的干冰或多施有机肥，使根部吸收的CO2增多。 大田生产“正其行，通其风”，即为提高CO2浓度、增加产量
温度		光合作用是在酶催化下进行的，温度直接影响酶的活性。一般植物在10℃-35℃下正常进行光合作用，如AB段(10℃-35℃)，随温度的升高光合速率逐渐加强，B点(35℃)以上光合酶活性下降，光合作用开始下降， 50℃左右光合作用几乎完全停止	(1)适时播种 (2)温室栽培植物时，白天适当提高温度，晚上适当降温 (3)植物“午休”现象的原因之一
叶龄		OA段为幼叶，随幼叶的不断生长，叶面积不断增大，叶内叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合作用速率不断增加。 AB段为壮叶，叶片的面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态，光合速率也基本稳定。 BC段为老叶，随叶龄的增加，叶片内叶绿素被破坏，光合速率也随之下降。	农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶及茎叶蔬菜及时换新叶，都是根据其原理。又可降低其呼吸作用消耗有机物
矿质元素	矿质元素是光合作用的产物--葡萄糖进一步合成许多有机物时所必需的物质。如缺少N，就影响蛋白质(酶)的合成；缺少P就会影响ATP的合成；缺少Mg就会影响叶绿素的合成	合理施肥可促进叶片面积增大，提高酶的合成率，从而提高光合作用速率

6． 影响植物呼吸速率的因素及相关曲线

(1).　 内部因素

　 ① 不同种类的植物呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。

　 ② 同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同，如幼苗在开花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速率下降。

　 ③ 同一植物的不同器官呼吸速率不同，如生殖器官大于营养器官。

(2).　 环境因素

①　　 温度：呼吸作用在最适温度(25℃-35℃)时最强，超过最适温度则减弱。温度主要通过影响呼吸酶的活性而影响呼吸作用强度。

②　　 O₂的浓度：O₂浓度不仅直接影响呼吸速率，还直接影响细胞呼吸的类型。如右图所示：绿色植物在完全缺氧条件下只进行无氧呼吸，在低氧条件下(浓度为2a%以下时)既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；浓度为2a%以上时，只进行有氧呼吸。

O₂的存在对无氧呼吸起抑制作用。在一定范围内；有氧呼吸强度随氧浓度的增加而增强。

大多数陆生植物根尖细胞的无氧呼吸产物是酒精和CO₂。酒精对细胞有毒害作用，所以大多数陆生植物不能长期忍受无氧呼吸。

③　　 CO₂浓度：增加CO₂的浓度对呼吸作用有明显的抑制效应。这可以从化学平衡的角度得到解释。据此原理，在蔬菜和水果的保鲜中，增加CO₂的浓度也具有良好的保鲜效果。

7． 从光合作用和呼吸作用分析物质循环和能量流动

(1).　 从反应式上追踪元素的来龙去脉

①光合作用总反应式　　　　　　　　　　　　　 ②有氧呼吸反应式

(2).　 从具体过程中寻找物质循环和能量流动

(3).　 用图解的形式呈现总光合速率、净光合速率和呼吸速率三者之间的关系

8． 有关计算

①　　 同时进行光合作用和呼吸作用的植物的有关有机物的量：

有机物积累量＝光合作用产量+呼吸消耗量

　　 当O₂的吸收量和CO₂的释放量均为0时，光合作用强度=呼吸作用强度；

当光照强度为0时，O₂的消耗量＝CO₂的产生量=有氧呼吸强度

②　　 同时进行有氧呼吸和无氧呼吸的生物的有关气体体积：

耗氧量=有氧呼吸CO₂产生量

无氧呼吸CO₂产生量=CO₂总产生量-有氧呼吸CO₂产生量(耗氧量)；

特别提醒：

①对于绿色植物来说，由于进行光合作用的同时，还在进行呼吸作用；因此，光下测定的值为净光合速率，而实际光合速率=净光合速率+呼吸速率。

②呼吸作用的底物一般是葡萄糖，以葡萄糖作为底物进行有氧呼吸时，吸收的O₂和释放的CO₂的量是相等的，但如果以其他有机物作为呼吸底物时，吸收的O₂和释放的CO₂的量就不一定相等，在计算时一定要写出正确反应方程式，并且要正确配平后才进行相关的计算。

34.　 环境中影响微生物生长的因素主要有温度、PH和氧。

每种微生物只能在一定的温度范围内生长。在最适温度范围内，微生物的生长随温度的升高而加快。超过最适温度后，微生物的生长速率会急剧下降，这是由于细胞内的蛋白质和核酸等发生了不可逆转的破坏。

每种微生物的最适PH不同。当温度超过最适PH范围以后，就会影响酶的活性，细胞膜的稳定性等，从而影响微生物对营养物质的吸收。

33.　 酶活性的调节和酶合成的调节两种方式同时存在，并且密切配合、协调起作用的。

32.　 酶活性的调节是一种快速、精细的调节方式。

31.　 酶活性发生改变的主要原因是，代谢过程中产生的物质与酶结合，致使酶的结构发生变化，但这种变化是可逆的，当代谢产物与酶脱离时，酶结构就会复原，又恢复原有的活性。

30.　 诱导酶的合成与调节，既保证了代谢的需要，又避免了细胞内物质和能量的浪费，增强了微生物对环境的适应能力。

29.　 组成酶是微生物细胞内一直存在的酶，它们的合成只受遗传物质的控制。而诱导酶是在环境中存在某种物质的情况下才能合成的酶。