2021高三生物人教版一轮学案：第35讲　微生物的培养与应用 Word版含解析

2021高三生物人教版一轮学案：第35讲　微生物的培养与应用 Word版含解析

www.ks5u.com 第35讲　微生物的培养与应用 最新考纲 高频考点 核心素养 ‎1.微生物的分离和培养 ‎2．某种微生物数量的测定 ‎3．培养基对微生物的选择作用 ‎4．利用微生物进行发酵来生产特定的产物以及微生物在其他方面的应用 ‎1.微生物的分离和培养 ‎2．培养基对微生物的选择作用 ‎1.科学思维——分析与综合：分析培养基的成分及其作用；比较与分类：平板划线法和稀释涂布平板法异同，选择培养基和鉴别培养基区别 ‎2．科学探究——设计实验探究微生物培养的条件 ‎3．社会责任——关注有害微生物的控制及宣传健康生活 考点1　培养基及微生物的纯化培养技术 ‎1．培养基 ‎(1)概念：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质。‎ ‎(2)营养组成：一般都含有水、碳源、氮源和无机盐。此外，还需要满足微生物生长对pH、氧气以及特殊营养物质的要求。‎ ‎(3)分类 ‎2．无菌技术的主要方法及适用对象[连一连]‎ 答案：a—Ⅲ—⑤　a—Ⅴ—④　a—Ⅵ—③　b—Ⅰ—⑥　b—Ⅱ—①　b—Ⅳ—②‎ ‎3．制备牛肉膏蛋白胨固体培养基 ‎4．纯化大肠杆菌 ‎(1)原理：在培养基上将细菌稀释或分散成单个细胞，使其长成单个的菌落，这个菌落就是纯化的细菌菌落。‎ ‎(2)主要方法及纯化原理 主要方法 平板划线法 稀释涂布平板法 平板示 意图 纯化原理 通过连续划线操作实现的 将菌液进行一系列的梯度稀释和涂布平板操作实现的 ‎5.菌种的保藏方法 ‎(1)临时保藏法：对于频繁使用的菌种，先接种到试管的固体斜面培养基上培养，然后放入‎4 ℃‎的冰箱中保藏。‎ ‎(2)甘油管藏法：对于需要长期保存的菌种，先将菌液转入灭菌后的甘油中，混匀后放在－‎20 ℃‎冷冻箱中保存。‎ 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)‎ ‎1．培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐，有时还需要加入一些特殊的物质。(　√　)‎ ‎2．倒平板时，应将打开的皿盖放到一边，以免培养基溅到皿盖上。(　×　)‎ ‎3．消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害。(　√　)‎ ‎4．为了防止污染，接种环经火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落。(　×　)‎ ‎5．用稀释涂布平板法纯化大肠杆菌时，只要稀释度足够高，就能在培养基表面形成单个菌落。(　√　)‎ ‎ (选修1P18“旁栏小资料”改编)微生物的接种方法只有平板划线法和稀释涂布平板法吗？微生物接种的核心是什么？‎ 提示：不是。微生物的接种方法还包括斜面接种、穿刺接种等。微生物接种的核心是防止杂菌污染，保证培养物的纯度。‎ ‎ 如图是采用纯化微生物培养的两种接种方法接种后培养的效果图，请分析下列问题：‎ ‎(1)获得图A效果和图B效果的接种方法分别是稀释涂布平板法、平板划线法。‎ ‎(2)某同学在纯化土壤中的细菌时，发现培养基上的菌落连成了一片，最可能的原因是菌液浓度过高或划线时在划下一区域前未将接种环灼烧灭菌，为避免此种现象应当采取的措施是增大稀释倍数或每次划新区域前先将接种环灼烧灭菌。‎ ‎(3)接种操作一定要在火焰附近进行是因为火焰附近存在着无菌区域。‎ ‎●考向突破1　培养基及其制备方法和无菌技术的操作 ‎1．(2020·赣中南五校联考)回答下列有关微生物培养与运用的问题：‎ KH2PO4‎ ‎1.4 g Na2HPO4‎ ‎2.1 g MgSO4·7H2O ‎0.2 g FeCl3‎ ‎0.1 g X ‎1 g 维生素 微量 琼脂 ‎15 g ‎(1)如上表是筛选异养型细菌的培养基配方。从物理性质上看该培养基属于固体培养基，其中成分X除了为目的菌提供能源外，还能提供碳源和氮源。制备该培养基的一般操作顺序是计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。对培养基进行灭菌的常用方法是高压蒸汽灭菌法。‎ ‎(2)如图A、B是纯化微生物培养的两种接种方法，C、D是接种后培养的效果。某同学接种培养后获得图C所示效果，则其采用的接种方法是[B]稀释涂布平板法([　]填“A”或“B”)；接种时可能的失误操作是涂布不均匀。‎ ‎(3)微生物强化采油是利用某些微生物能降解石油、增大石油的乳化度、降低石油黏度的原理，通过向油井中注入含微生物的水来提高采油率的新技术。为筛选和纯化该类微生物，应向培养基中添加石油作为唯一碳源；培养一段时间后在培养基上形成降油圈，此时选取降油圈大的菌落就可获得高效菌株。‎ 解析：(1)题表中培养基的成分有凝固剂——琼脂，因此该培养基为固体培养基。培养基除应含有水、无机盐、特殊营养物质(维生素等)外，还应有碳源和氮源。制备固体培养基的一般操作顺序是计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。‎ ‎(2)图A运用接种环接种，表示的是平板划线法，相应培养效果如图D所示；图B运用涂布器接种，表示的是稀释涂布平板法，相应培养效果如图C所示。图C所示培养基上菌落分布不均匀，可能是接种过程中涂布不均匀所致。‎ ‎(3)筛选和纯化能降解石油的微生物时，应以石油为唯一碳源。降油圈越大，说明该处微生物降解石油的能力越强。‎ 整合提升 ‎1.培养基的配制原则 ‎(1)目的要明确：配制时应根据微生物的种类、培养目的等确定配制的培养基种类。‎ ‎(2)营养要协调：注意各种营养物质的浓度和比例。‎ ‎(3)pH要适宜：细菌为6.5～7.5，放线菌为7.5～8.5，真菌为5.0～6.0，培养不同微生物所需的pH不同。‎ ‎2．不同微生物对主要营养物质的需求特点 ‎(1)自养型微生物所需的主要营养物质是无机盐，碳源可来自大气中的CO2，氮源可由含氮无机盐提供。‎ ‎(2)异养型微生物所需的营养物质主要是有机物，即碳源必须由含碳有机物提供，氮源也主要是由有机物提供，部分异养型微生物也可以利用无机氮源。‎ ‎●考向突破2　微生物的纯化技术 ‎2．(2020·河北衡水中学调研)下列表格是某公司研发的一种培养大肠杆菌的培养基配方，请结合所学知识，回答下列相关问题：‎ 成分 含量 蛋白胨 ‎10.0 g 乳糖 ‎5.0 g 蔗糖 ‎5.0 g K2HPO4‎ ‎2.0 g 显色剂(伊红美蓝)‎ ‎0.2 g 琼脂 ‎12.0 g 将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1 000 mL ‎(1)根据用途划分，该培养基属于鉴别培养基，若要分离能分解尿素的细菌，需对培养基作出的最关键的调整是将蛋白胨换成尿素，若还需鉴定分解尿素的细菌，需作出的调整是将伊红美蓝换成酚红。‎ ‎(2)从培养基的成分上看，大肠杆菌的同化类型为异养型。该培养基能否分离筛选出大肠杆菌？为什么？‎ 不能，原因是培养基中的碳源种类很多，可供多种微生物生存。‎ ‎(3)在实验室培养微生物时，获得纯净培养物的关键是防止外来杂菌的入侵，紫外线可对空气进行灭菌的原因是紫外线能使蛋白质变性，还能破坏DNA的结构。‎ ‎(4)某同学尝试纯化大肠杆菌，其中一个平板的菌落分布如图所示，推测该同学接种时可能的操作失误是涂布不均匀。‎ 解析：(1)伊红美蓝是鉴定大肠杆菌的试剂，因此该培养基从用途上属于鉴别培养基；若要分离能分解尿素的细菌，则需要保证培养基中以尿素为唯一氮源，即将蛋白胨换成尿素；鉴定分解尿素的细菌，需要使用酚红指示剂。‎ ‎(2)大肠杆菌需要从培养基中获得碳源，因此其同化作用类型是异养型；由于表格中的培养基中的碳源种类很多，‎ 可供多种微生物生存，因此该培养基不能分离筛选出大肠杆菌。‎ ‎(3)微生物培养时，关键是防止外来杂菌的感染；空气中的细菌可用紫外线杀灭，其原因是紫外线能让蛋白质变性，同时还能破坏DNA的结构。‎ ‎(4)由图可知，该同学采用的是稀释涂布平板法，但菌落比较集中，没有很好地分散开，可能是涂布不均匀导致的。‎ 整合提升 两种纯化细菌的方法的比较 比较项目 平板划线法 稀释涂布平板法 图示 关键操作 接种环在固体培养基表面连续划线 ‎①一系列的梯度稀释 ‎②涂布平板法操作 注意事项 每次划线前后均需灼烧接种环 稀释度要足够高，为确保实验成功可以增加稀释度的范围 菌体获取 在具有所需显著菌落特征的区域菌落中挑取菌体 从适宜的稀释度的平板上的菌落中挑取菌体 优点 可以根据菌落的特点获得某种微生物的单细胞菌落 既可以获得单细胞菌落，又能对微生物计数 缺点 ‎ 不能对微生物计数 操作复杂，需要涂布多个平板 考点2　土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 ‎1．土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 ‎(1)分离原理：土壤中的细菌之所以能分解尿素，是因为它们能合成脲酶，这种物质在把尿素分解成无机物的过程中起到催化作用。‎ ‎(2)统计菌落数目：统计样品中的活菌一般用稀释涂布平板法。‎ ‎2．实验流程 ‎(1)土壤取样→富含有机质的土壤表层土 ‎↓‎ ‎(2)样品的稀释→通常选用一定稀释范围的样品液进行培养，以保证获得菌落数在30～300之间，适于计数的平板 ‎↓‎ ‎(3)接种→用稀释涂布平板法接种 ‎↓‎ ‎(4)培养 ‎↓‎ ‎(5)观察→根据菌落的特征区分微生物 ‎↓‎ ‎(6)计数→统计菌落的数目 ‎↓‎ ‎(7)计算→根据公式“每克样品中的菌落数＝(C÷V)×M[C代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数，V代表涂布平板时所用的稀释液的体积(mL)，M代表稀释倍数]”进行计算 ‎3．分解尿素的细菌的鉴别 ‎(1)方法：在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂培养分解尿素的细菌。‎ ‎(2)原理 ‎　 　　　 ‎ ‎(3)实验现象及结论 ‎①培养基变红：该种细菌能分解尿素。‎ ‎②培养基不变红：该种细菌不能分解尿素。‎ ‎4．设置对照和重复 项目 对照 重复 目的 排除非测试因素 排除偶然因素 对实验结果的影响 对实验结果的影响 实例 空白对照：确定培养基制作是否合格 同一稀释度涂布至少3个平板 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)‎ ‎1．选择培养基可以鉴定某种微生物的种类。(　×　)‎ ‎2．对细菌进行计数只能采用稀释涂布平板法，而不能用平板划线法。(　×　)‎ ‎3．筛选能分解尿素的细菌所利用的培养基中，尿素是唯一的氮源。(　√　)‎ ‎4．分解尿素的细菌在分解尿素时，可以将尿素转化为氨，使得培养基的酸碱度降低。(　×　)‎ ‎5．刚果红可以与纤维素形成透明复合物，所以可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。(　×　)‎ ‎ (选修1P26“旁栏小资料”改编)细菌数目的测定还有哪些方法？举例说明。‎ 提示：滤膜法。测定饮用水中大肠杆菌的数目可以采用滤膜法。‎ ‎●考向突破1　考查微生物的选择培养 ‎1．(2020·广东七校联合体高三联考)下面是筛选抗链霉素大肠杆菌的实验步骤及相关图解。‎ 实验步骤：‎ ‎①把大量对链霉素敏感的大肠杆菌接种在不含链霉素的培养基1的表面，进行培养。‎ ‎②待其长出密集的小菌落后，用影印法接种到不含链霉素的培养基2上，随即再影印到含有链霉素的培养基3上，进行培养。‎ ‎③在培养基3上出现了个别抗链霉素的菌落，将其挑选出。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)配制培养基时除了满足基本的营养条件外，还需满足微生物生长对特殊营养物质、pH、氧气的要求。‎ ‎(2)从功能上看，含有链霉素的培养基属于选择培养基。若在培养基中加入伊红美蓝，则培养皿中长出的菌落颜色为黑色。由图可知，1号培养基接种的方法为稀释涂布平板法。‎ ‎(3)对培养基2和3进行比较，在培养基2上找到与3上相应的菌落，挑取其中一个菌落接种到含链霉素(填“含链霉素”或“不含链霉素”)的培养基上，如果有较多的菌落出现，则说明该抗性基因突变发生在该菌接触链霉素之前(填“前”或“后”)。‎ ‎(4)培养基3中的菌落比1、2中的菌落少很多，这说明基因突变具有低频性的特点。‎ 解析：(1)配制培养基时，在提供几种基本营养条件的基础上，还需满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。‎ ‎(2)链霉素是抗生素，对大肠杆菌具有选择作用。在伊红美蓝培养基上，大肠杆菌菌落颜色为黑色。由题图可知，1号培养基接种的方法为稀释涂布平板法。‎ ‎(3)培养基2和培养基3上相同的菌落，是具有相同性状的大肠杆菌形成的，将培养基2中一个相应菌落接种到含链霉素的培养基上，若出现较多的菌落，则说明该抗性基因突变发生在该菌接触链霉素之前。‎ ‎(4)抗链霉素性状是大肠杆菌基因突变后获得的性状，3号培养皿中的菌落比1号、2号中的菌落少很多，这说明基因突变具有低频性的特点。‎ ‎●考向突破2　微生物的分离与计数 ‎2．(2020·石家庄检测)资料一：瘤胃是反刍动物的第一胃，不同品种的反刍动物瘤胃内微生物的种类和数量不同，含细菌多的氮利用率高，含真菌多的碳利用率高。‎ 资料二：经研究发现，A品种牛瘤胃内容物每毫升细菌数为7.30×1010、真菌数为1.36×105；B品种牛瘤胃内容物每毫升细菌数为3.78×1010、真菌数为1.6×105。‎ 根据资料回答下列问题：‎ ‎(1)华北地区每年6月份都会产生大量的小麦秸秆，要得到能分解秸秆的目的菌，最好选择B品种牛(填“A品种牛”或“B品种牛”)的瘤胃内容物，还需将培养基的pH调至酸性(填“酸性”“碱性”或“中性”)。获得该类目的菌还需要选择培养，原因是真菌的数量虽然多，但能分解纤维素的目的菌不一定多(答出目的菌少即可，或答“可以确保能够从样品中分离得到目的菌”也可)。‎ ‎(2)将得到的目的菌涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上，该培养基加入的刚果红能与纤维素形成红色复合物。科研人员分离得到了表中的4个菌株，其中最适合作为目的菌的是3号，判断依据是R/r最大。‎ 菌株 透明圈直径R 菌株直径r R/r ‎1号 ‎0.4‎ ‎0.3‎ ‎1.3‎ ‎2号 ‎1.2‎ ‎0.6‎ ‎2.0‎ ‎3号 ‎2.2‎ ‎0.7‎ ‎3.1‎ ‎4号 ‎2.1‎ ‎0.9‎ ‎2.3‎ ‎(3)现利用稀释涂布平板法测定该目的菌的数量，在同一稀释倍数下4个平板上均接种0.1 mL样品溶液，菌落数分别为156、178、486、191，通过计算得知原样品溶液中每毫升含有目的菌1.75×108个，则稀释倍数是105。‎ ‎(4)因有些微生物也能降解色素，为了确定筛选分离得到的微生物是产生纤维素酶的纤维素分解菌，还需要进一步测定，最好的方法是B。‎ A．对分解的纤维素进行定量测定 B．对纤维素酶分解纤维素后所产生的葡萄糖进行定量测定 C．对纤维素酶分解纤维素后所产生的纤维二糖进行定量测定 D．对纤维素分解菌进行定量测定 解析：(1)秸秆的主要成分为纤维素，含碳较多，而题干信息显示，含真菌多的碳利用率高，故欲得到能分解秸秆的目的菌，最好选择瘤胃内容物中真菌数多的B品种牛。胃内容物的pH为酸性，因此需将培养基的pH调至酸性。B品种牛瘤胃内容物中虽然真菌数多，但能分解纤维素的目的菌不一定多，为确保能够从样品中分离得到目的菌，还需要选择培养。‎ ‎(2)刚果红能与纤维素形成红色复合物，但并不和水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。当纤维素被纤维素分解菌分解后，刚果红—纤维素的复合物就无法形成，培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。透明圈直径R/菌株直径r的值越大，说明其分解纤维素的能力越强，最适合作为目的菌。根据表格中的数据可知，3号最适合作为目的菌。‎ ‎(3)为了保证结果准确，一般选择菌落数在30～300的平板进行计数，因此原样品溶液中每毫升含有的目的菌数1.75×108＝‎ ×10×稀释倍数，计算可知稀释倍数为105。‎ ‎(4)为了确定分离得到的微生物是产生纤维素酶的纤维素分解菌，还需对纤维素酶分解纤维素后所产生的葡萄糖进行定量测定。‎ 知识拓展 微生物的筛选与鉴别方法 ‎(1)微生物的筛选方法 单菌落 挑取法 利用平板划线法或稀释涂布平板法接种到固体培养基表面，直接根据微生物菌落的特征利用单菌落挑取的方法获得目的微生物 选择 培养法 利用选择培养基对微生物进行选择培养，直接获得目的微生物 鉴定 培养法 利用鉴别培养基使目的微生物菌落呈现特有的特征，然后筛选目的微生物 ‎(2)微生物的鉴别方法 菌落特征 鉴别法 根据微生物在固体培养基表面形成的菌落的形状、大小、隆起程度和颜色等特征进行鉴别 指示剂 鉴别法 如培养基中加入酚红指示剂，培养某种微生物后，培养基变红说明该种微生物能够分解尿素 染色 鉴别法 如利用刚果红染色法，根据培养基中出现以纤维素分解菌为中心的透明圈来鉴别分解纤维素的微生物 考点3　分解纤维素的微生物的分离 ‎1．纤维素与纤维素酶 ‎(1)纤维素：一种由葡萄糖首尾相连而成的高分子化合物，是地球上含量最丰富的多糖类物质。‎ ‎(2)纤维素酶 ‎①组成：纤维素酶是一种复合酶，包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶三种组分。‎ ‎②作用 纤维素纤维二糖葡萄糖 ‎2．纤维素分解菌的筛选 ‎(1)方法：刚果红染色法。‎ ‎(2)培养基：富含纤维素的选择培养基。‎ ‎ ‎ ‎(4)菌落的挑选：挑选产生透明圈的菌落。‎ ‎3.实验流程及注意事项 ‎(1)土壤取样：富含纤维素的环境 ‎↓‎ ‎(2)选择培养：用富含纤维素的选择培养基培养，以增加纤维素分解菌的浓度 ‎↓‎ ‎(3)梯度稀释：制备系列稀释液，目的是使纤维素分解菌的细胞分散开，以获得单个的菌落 ‎↓‎ ‎(4)涂布平板：将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上 ‎↓‎ ‎(5)挑选产生透明圈的菌落 ‎ 研究人员在刚果红培养基平板上，筛选到了几株有透明降解圈的菌落，如图1所示。将筛选到的纤维素酶高产菌株J1和J4在不同的温度和pH条件下进行发酵，测得发酵液中酶活性的结果如图2，请分析下列问题：‎ ‎(1)图1透明圈形成的原理是 刚果红可以与纤维素形成红色复合物，但并不与纤维素降解产物纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。细菌分泌的纤维素酶能将培养基中的纤维素降解，形成透明圈。‎ ‎(2)图中透明圈大小与纤维素酶的量和活性有关，降解纤维素能力最强的菌落是菌落①。‎ ‎(3)分析图2可知，J4菌株在较高温度和酸性环境下酶的活性更高，更适合用于人工瘤胃发酵。‎ ‎●考向突破　分解纤维素的微生物的分离 ‎1．(2020·湖南长沙六校高三联考)木聚糖酶系可以将半纤维素(一种多糖)转化为单细胞蛋白及其他有用物质。有些嗜热菌能产生耐热木聚糖酶，在食品工业上具有较高的潜在应用价值。现欲从温泉中分离能分解半纤维素的嗜热菌，并从中筛选木聚糖酶高产菌株，获得耐热木聚糖酶。回答下列问题：‎ ‎(1)取适量体积的样品涂布在富含半纤维素的固体培养基上，置于‎65 ℃‎(原因是此温度是嗜热菌生活的适宜温度)的培养箱中培养，菌落长出后，挑取单个菌落在培养基上用平板划线法或稀释涂布平板法接种培养，进行菌株的分离纯化。将得到的菌株接种到液体(填“固体”或“液体”)培养基中富集。‎ ‎(2)将富集后的菌株接种于固体培养基上，待菌落长出后用0.1%的刚果红染色1 h，再用1 mol/L NaCl脱色。菌落周围会出现透明圈，筛选透明圈(直径)大的菌落即为木聚糖酶高产菌株。‎ 解析：(1)要从温泉中分离能分解半纤维素的嗜热菌，应该选用以半纤维素为唯一碳源的培养基；嗜热菌生活的适宜温度是‎65 ℃‎，因此应该置于‎65 ℃‎的培养箱中培养；进行菌株的分离纯化时，常用的接种方法为平板划线法或稀释涂布平板法；将得到的菌株接种到液体培养基中富集。‎ ‎(2)在培养基中加入刚果红，可与培养基中的纤维素形成红色复合物，当纤维素被分解后，红色复合物不能形成，培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。透明圈越大，说明分解能力越强，因此筛选透明圈(直径)大的菌落即为木聚糖酶高产菌株。‎ ‎2．(2020·湖北武汉江夏实验中学模拟)为获得果胶酶高产菌株，科研人员进行了下列分离、筛选、鉴定工作。回答下列问题：‎ ‎(1)为分离果胶酶高产菌株，科研人员配制了下表所示成分的培养基，该表空白处的两种成分是果胶和蒸馏水。制备的培养基常用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。‎ K2HPO4‎ MgSO4‎ NaNO3‎ FeSO4‎ 琼脂 ‎0.1 g ‎0.5 g ‎3 g ‎0.01 g ‎2 g ‎15 g 加至‎1 L ‎(2)科研人员将采集的果园土壤放入无菌水中，振荡混匀，制成悬液。为获得较均匀分布的单菌落，还需要将悬液进行梯度稀释(或系列稀释)，用稀释涂布平板法接种于固体培养基上。接种后的培养基呈倒置状态放入培养箱。‎ ‎(3)选择单菌落数目适宜的培养基，加入一定浓度的刚果红溶液(果胶与刚果红结合后显红色)，一段时间后洗去培养基表面的刚果红溶液，观察并比较菌落的水解(或透明)圈直径的比值，筛选果胶酶高产菌株。‎ ‎(4)将获得的菌株进行液体培养后，从培养液的上清液(填“上清液”或“沉淀物”)中获得粗提的果胶酶。将一定量的粗提果胶酶与适量果胶溶液混合，一定时间后测定吸光值来测定酶活性。进行吸光值测定时，需将等量失活的粗提果胶酶与等量果胶溶液混合，作为实验的对照。‎ 解析：(1)由题意可知：该实验的目的是分离果胶酶高产菌株，因此培养基中需要加入果胶，在配制过程中需用蒸馏水定容，所以该表空白处的两种成分是果胶和蒸馏水。制备的培养基常用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。‎ ‎(2)为获得较均匀分布的单菌落，还需要将悬液进行梯度稀释，并用稀释涂布平板法接种于固体培养基上。接种后的培养基呈倒置状态放入培养箱，以防止培养皿盖上凝结的水珠落入培养基造成污染。‎ ‎(3)已知果胶与刚果红结合后显红色。果胶酶产生菌分泌的果胶酶能够将培养基中的果胶水解，选择单菌落数目适宜的培养基加入一定浓度的刚果红溶液，一段时间后洗去培养基表面的刚果红溶液，因菌落周围的果胶被分解，无法形成红色的复合物而出现水解(或透明)圈，所以观察并比较菌落和水解(或透明)圈直径的比值，可筛选出果胶酶高产菌株。‎ ‎(4)将获得的菌株进行液体培养后，从培养液的上清液获得粗提的果胶酶。将一定量的粗提果胶酶与适量果胶溶液混合，一定时间后测定吸光值来测定酶活性。进行吸光值测定时，需将等量失活的粗提果胶酶与等量果胶溶液混合，作为实验的对照。‎ ‎1．无菌操作技术包括消毒和灭菌，消毒包括煮沸消毒、巴氏消毒、化学药剂消毒和紫外线消毒等；灭菌包括灼烧灭菌、干热灭菌和高压蒸汽灭菌。‎ ‎2．培养基的制备包括计算、称量、溶化、灭菌、倒平板等步骤，倒置平板的目的是防止培养皿盖上的水滴滴入培养基造成污染。‎ ‎3．大肠杆菌的纯化包括平板划线法和稀释涂布平板法。平板划线法要求多次划线，稀释涂布平板法要求菌液要充分地稀释。‎ ‎4．微生物的计数要求制作多个平板，且每个平板上能长出30～300个菌落。‎ ‎5．尿素分解菌和纤维素分解菌的分离都运用了选择培养基，前者所用的培养基中尿素是唯一的氮源，后者所用的培养基中纤维素是唯一的碳源。‎ ‎ ‎ 灼烧接种环，待其冷却后才能伸入菌液，以免温度太高杀死菌种。‎ ‎ ‎ 划线时最后一区不要与第一区相连。‎ ‎ ‎ 划线用力大小要适当，防止用力过大将培养基划破。‎ ‎ ‎ 用稀释涂布平板法统计的菌落数往往比活菌的实际数目低，这是因为当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。‎ ‎1．(2019·全国卷Ⅰ)已知一种有机物X(仅含有C、H两种元素)不易降解，会造成环境污染。某小组用三种培养基筛选土壤中能高效降解X的细菌(目标菌)。‎ Ⅰ号培养基：在牛肉膏蛋白胨培养基中加入X(‎5 g/L)。‎ Ⅱ号培养基：氯化钠(‎5 g/L)，硝酸铵(‎3 g/L)，其他无机盐(适量)，X(‎15 g/L)。‎ Ⅲ号培养基：氯化钠(‎5 g/L)，硝酸铵(‎3 g/L)，其他无机盐(适量)，X(‎45 g/L)。‎ 回答下列问题。‎ ‎(1)在Ⅰ号培养基中，为微生物提供氮源的是牛肉膏、蛋白胨。Ⅱ、Ⅲ号培养基中为微生物提供碳源的有机物是X。‎ ‎(2)若将土壤悬浮液接种在Ⅱ号液体培养基中，培养一段时间后，不能降解X的细菌比例会下降，其原因是不能降解X的细菌因缺乏碳源不能增殖，而能降解X的细菌能够增殖。‎ ‎(3)Ⅱ号培养基加入琼脂后可以制成固体培养基，若要以该固体培养基培养目标菌并对菌落进行计数，接种时，应采用的方法是稀释涂布平板法。‎ ‎(4)假设从Ⅲ号培养基中得到了能高效降解X的细菌，且该菌能将X代谢为丙酮酸，则在有氧条件下，丙酮酸可为该菌的生长提供能量 和合成其他物质的原料。‎ 解析：(1)氮源是微生物生长需要的一类营养物质，是含氮化合物，可为微生物的生长提供氮元素，牛肉膏、蛋白胨来源于动物原料，含有糖、维生素和有机氮等营养物质，因此在Ⅰ号培养基中，可为微生物提供氮源的是牛肉膏、蛋白胨。碳源也是微生物生长所需要的一类营养物质，可为微生物的生长提供碳元素，而有机物均含碳元素，Ⅱ、Ⅲ号培养基均含有有机物X，因此，Ⅱ、Ⅲ号培养基为微生物的生长提供碳源的均为有机物X。‎ ‎(2)由于Ⅱ号培养基含有的碳源只有有机物X，因此若将土壤悬浮液接种在Ⅱ号液体培养基中，培养一段时间后，不能降解X的细菌由于无法获得碳源而无法增殖导致其比例减少。‎ ‎(3)微生物的接种方法很多，最常用的有平板划线法与稀释涂布平板法，由于稀释涂布平板法中，稀释度足够高的菌液经涂布培养后，在培养基表面形成的一个菌落是由菌液中的一个活菌繁殖而来，所以常用来进行微生物的计数。‎ ‎(4)丙酮酸参与有氧呼吸的第二阶段，能被分解产生能量，且丙酮酸可作为许多物质合成的中间产物，因此其可为微生物的生长提供能量和合成其他物质的原料。‎ ‎2．(2019·全国卷Ⅱ)物质W是一种含氮有机物，会污染土壤。W在培养基中达到一定量时培养基表现为不透明。某研究小组欲从土壤中筛选出能降解W的细菌(目标菌)。回答下列问题。‎ ‎(1)要从土壤中分离目标菌，所用选择培养基中的氮源应该是W。‎ ‎(2)在从土壤中分离目标菌的过程中，发现培养基上甲、乙两种细菌都能生长并形成菌落(如图所示)。如果要得到目标菌，应该选择乙菌落进一步纯化，选择的依据是乙菌落周围出现透明圈，说明乙菌能降解W。‎ ‎(3)土壤中的某些微生物可以利用空气中的氮气作为氮源。若要设计实验进一步确定甲、乙菌能否利用空气中的氮气作为氮源，请简要写出实验思路、预期结果和结论，即将甲、乙菌分别接种在无氮源培养基上，若细菌能生长，则说明该细菌能利用空气中的氮气作为氮源。‎ ‎(4)该小组将人工合成的一段DNA转入大肠杆菌，使大肠杆菌产生能降解W的酶(酶E)。为了比较酶E与天然酶降解W能力的差异，该小组拟进行如下实验，请完善相关内容。‎ ‎①在含有一定浓度W的固体培养基上，A处滴加酶E的缓冲液，B处滴加含有相同浓度天然酶的缓冲液，C处滴加缓冲液，三处滴加量相同。‎ ‎②一段时间后，测量透明圈的直径。若C处没有出现透明圈，说明缓冲液不能降解W；若A、B处形成的透明圈直径大小相近，说明酶E与天然酶降解W的能力相近。‎ 解析：(1)该研究小组的目标菌是能够降解物质W的细菌，而物质W是一种含氮有机物，故可作筛选培养基中的氮源。‎ ‎(2)研究小组的目标菌，是能够降解物质W的细菌，培养基中乙菌落的周围出现透明圈，说明乙菌落能够降解物质W，故乙菌落为该小组的目标细菌。‎ ‎(3)目标菌能够利用空气中的氮气作为氮源，故选用的筛选培养基不添加氮源，能够在无氮源的培养基上生存的细菌便是目的细菌，故实验操作为：将甲、乙菌分别接种在无氮源培养基上，若细菌能生长，则说明该细菌能利用空气中的氮气作为氮源。‎ ‎(4)①‎ C处作为空白对照，要排除作为溶剂的缓冲液对实验可能造成的影响，故需要在C处滴加缓冲液，且保持滴加量相同；②培养基中的透明圈表示物质W被降解的情况，若C处不出现透明圈，则说明缓冲液不能降解物质W；若A、B处形成的透明圈直径大小相近，说明物质W被降解的程度相近，即酶E与天然酶降解物质W的能力相近。‎ ‎3．(2019·全国卷Ⅲ)回答下列与细菌培养相关的问题。‎ ‎(1)在细菌培养时，培养基中能同时提供碳源、氮源的成分是蛋白胨(填“蛋白胨”“葡萄糖”或“NaNO‎3”‎)。通常，制备培养基时要根据所培养细菌的不同来调节培养基的pH，其原因是不同细菌生长繁殖所需的最适pH不同。硝化细菌在没有碳源的培养基上能够(填“能够”或“不能”)生长，原因是硝化细菌可以利用空气中的CO2作为碳源。‎ ‎(2)用平板培养细菌时一般需要将平板倒置(填“倒置”或“正置”)。‎ ‎(3)单个细菌在平板上会形成菌落，研究人员通常可根据菌落的形状、大小、颜色等特征来初步区分不同种的微生物，原因是在一定的培养条件下，不同种微生物表现出各自稳定的菌落特征。‎ ‎(4)有些使用后的培养基在丢弃前需要经过灭菌处理，这种处理可以杀死丢弃物中所有的微生物。‎ 解析：(1)葡萄糖只能为细菌提供碳源，硝酸钠为细菌提供无机盐，而蛋白胨既可以为细菌提供碳源，也可以为细菌提供氮源；由于不同的细菌生长繁殖的最适宜pH是不同的，因此制备培养基时要根据所培养的细菌的不同来调节培养基的pH；硝化细菌属于化能自养型微生物，其可以利用氨氧化释放的能量将空气中的二氧化碳固定为有机物，因此硝化细菌可以在无碳培养基中生长。‎ ‎(2)用平板培养细菌时，一般需要将平板倒置培养，以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。‎ ‎(3)由于每一大类微生物都有其独特的细胞形态，因而其菌落形态特征也各异，因此根据菌落的形态、大小、颜色等特征来初步区分不同种的微生物。‎ ‎(4)有些使用后的培养基丢弃前一定要进行灭菌处理，以免污染环境。‎ ‎4．(2018·全国卷Ⅰ)将马铃薯去皮切块，加水煮沸一定时间，过滤得到马铃薯浸出液。在马铃薯浸出液中加入一定量蔗糖和琼脂，用水定容后灭菌，得到M培养基。回答下列问题：‎ ‎(1)M培养基若用于真菌的筛选，则培养基中应加入链霉素以抑制细菌的生长，加入了链霉素的培养基属于选择培养基。‎ ‎(2)M培养基中的马铃薯浸出液为微生物生长提供了多种营养物质，营养物质类型除氮源外还有碳源、无机盐(答出两点即可)。氮源进入细胞后，可参与合成的生物大分子有蛋白质、核酸(答出两点即可)。‎ ‎(3)若在M培养基中用淀粉取代蔗糖，接种土壤滤液并培养，平板上长出菌落后可通过加入显色剂筛选出能产淀粉酶的微生物。加入的显色剂是碘液，该方法能筛选出产淀粉酶微生物的原理是淀粉遇碘液显蓝色，产淀粉酶的菌落周围淀粉被水解，形成透明圈。‎ ‎(4)甲、乙两位同学用稀释涂布平板法测定某一土壤样品中微生物的数量，在同一稀释倍数下得到以下结果：‎ 甲同学涂布了3个平板，统计的菌落数分别是110、140和149，取平均值133；‎ 乙同学涂布了3个平板，统计的菌落数分别是27、169和176，取平均值124。‎ 有人认为这两位同学的结果中，乙同学的结果可信度低，其原因是乙同学的结果中，1个平板的计数结果与另2个相差悬殊，结果的重复性差。‎ 解析：‎ 本题主要考查微生物的培养与应用。(1)链霉素可抑制细菌生长，从功能上看，添加链霉素的培养基属于选择培养基。(2)微生物正常生长需要的营养物质有无机盐、氮源、碳源等。氮源进入细胞后，可以用于合成含氮大分子物质，如核酸、蛋白质等。(3)淀粉遇碘液显蓝色，若淀粉被水解，则产淀粉酶的菌落周围的淀粉被水解，形成以菌落为中心的透明圈。(4)用稀释涂布平板法统计菌落数目时，为保证统计结果的准确性，一般选择菌落数在30～300的平板进行计数，取结果差别不大组别的平均值，进而得出计数结果。而乙同学的结果中，1个平板的计数结果与另2个相差悬殊，即乙同学的结果可信度低。‎ ‎5．(2018·全国卷Ⅱ)在生产、生活和科研实践中，经常通过消毒和灭菌来避免杂菌的污染。回答下列问题：‎ ‎(1)在实验室中，玻璃和金属材质的实验器具可以(填“可以”或“不可以”)放入干热灭菌箱中进行干热灭菌。‎ ‎(2)牛奶的消毒常采用巴氏消毒法或高温瞬时消毒法，与煮沸消毒法相比，这两种方法的优点是在达到消毒目的的同时，营养物质损失较少。‎ ‎(3)密闭空间内的空气可采用紫外线照射消毒，其原因是紫外线能破坏DNA结构。在照射前，适量喷洒消毒液，可强化消毒效果。‎ ‎(4)水厂供应的自来水通常是经过氯气(填“氯气”“乙醇”或“高锰酸钾”)消毒的。‎ ‎(5)某同学在使用高压蒸汽灭菌锅时，若压力达到设定要求，而锅内并没有达到相应温度，最可能的原因是未将锅内冷空气排尽。‎ 解析：(1)能耐高温的、需要保持干燥的物品，如玻璃器皿和金属用具可以采用干热灭菌法灭菌。(2)用巴氏消毒法或高温瞬时消毒法对牛奶消毒，可以杀死牛奶中的微生物，并且使牛奶的营养成分损失较少，而煮沸消毒法会破坏牛奶的营养成分。(3)紫外线照射可以破坏DNA结构，杀死物体表面或空气中的微生物；在照射前，适量喷洒石炭酸或煤酚皂溶液等消毒液，可以加强消毒效果。(4)水厂供应的自来水通常是经过氯气消毒的。(5)高压蒸汽灭菌时，若不排尽锅内的冷空气，会使锅内温度不达标。‎ ‎6．(2018·全国卷Ⅲ)回答下列与酵母菌有关的问题：‎ ‎(1)分离培养酵母菌通常使用麦芽汁琼脂(填“牛肉膏蛋白胨”“MS”或“麦芽汁琼脂”)培养基，该培养基应采用高压蒸汽灭菌法灭菌。若将酵母菌划线接种在平板上，培养一段时间后可观察到菌落，菌落的含义是由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体。‎ ‎(2)酵母菌液体培养时，若通入氧气，可促进菌体快速增殖(填“菌体快速增殖”“乙醇产生”或“乳酸产生”)；若进行厌氧培养，可促进乙醇产生(填“菌体快速增殖”“乙醇产生”或“乳酸产生”)。‎ ‎(3)制作面包时，为使面包松软通常要在面粉中添加一定量的酵母菌，酵母菌引起面包松软的原因是酵母菌分解葡萄糖会产生CO2，CO2使面包松软。‎ 解析：(1)常用含葡萄糖较多的麦芽汁琼脂培养基分离培养酵母菌。培养基常采用高压蒸汽灭菌法灭菌。菌落是由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体。(2)有氧气存在时，酵母菌有氧呼吸产生的大量能量可用于快速增殖；无氧气存在时，酵母菌进行无氧呼吸产生乙醇和CO2。(3)酵母菌进行细胞呼吸可产生CO2，故用酵母菌制作的面包会变得松软。‎