【生物】2018届一轮复习人教版微生物的培养和利用学案

【生物】2018届一轮复习人教版微生物的培养和利用学案

第二讲微生物的培养和利用 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ‎ (一) 微生物的实验室培养 ‎1.据某微生物培养基的配方表回答下列问题 编号 ‎①‎ ‎②‎ ‎③‎ ‎④‎ ‎⑤‎ 成分 ‎(NH4)2SO4‎ KH2PO4‎ FeSO4‎ CaCl2‎ H2O 含量 ‎0.4 g ‎4.0 g ‎0.5 g ‎0.5 g ‎100 mL ‎(1)此培养基按物理性质划分属于液体培养基，因为没有凝固剂(如琼脂)；按功能划分属于选择培养基，因为没有碳源，只有自养型微生物才能生长(利用空气中的CO2)。‎ ‎(2)此培养基含有的微生物的营养成分包括水、无机盐和氮源三类，若加入氨基酸，则它可充当的营养成分包括碳源、氮源和生长因子。‎ ‎(3)若要观察微生物的菌落特征，培养基中应添加的成分是凝固剂(琼脂)。‎ ‎(4)若用该培养基来分离尿素分解菌，应除去表中①成分(填表中序号)，应加入尿素和不含氮元素的有机物。‎ ‎2.下图是倒平板的操作，请据图填空 ‎(1)请用文字和箭头写出正确的倒平板操作流程：丙→乙→甲→丁。‎ ‎(2)甲、乙、丙中的灭菌方法是灼烧灭菌。‎ ‎(3)丁中的操作需要等待平板冷却凝固才能进行。‎ ‎3.下面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，请完成下列问题 ‎1.图解微生物实验室培养的三个方面(1)培养基：‎ ‎(2)无菌技术：‎ ‎(3)大肠杆菌的纯化培养：‎ ‎2.谨记易错的三个内容 ‎(1)培养基中营养物质的确定方法：‎ ‎①自养型微生物所需的主要营养物质是无机物，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，氮源也主要由有机物提供，部分异养型微生物也可以利用无机氮源。‎ ‎(2)选择无菌技术的原则：‎ ‎(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一片，最可能的原因是什么？应当怎样操作才可避免此种现象。‎ 答案：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灭菌。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灭菌。‎ ‎①考虑无菌技术的效果：灭菌的效果比消毒要好。‎ ‎②考虑操作对象的承受能力：活体生物材料、操作者的手等只能采用消毒，而不能用灭菌。‎ ‎(3)纯化大肠杆菌的两种方法的异同：‎ ‎①相同点：平板划线法和稀释涂布平板法都能获得单细胞菌落。‎ ‎②不同点：平板划线法不能对微生物计数，而稀释涂布平板法能对微生物计数。‎ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ‎(二) 微生物的分离与计数 ‎4.连线以下几种选择培养基和鉴别培养基及其应用 ‎5.判断下列叙述的正误 ‎(1)选择培养基可以鉴定某种微生物的种类(×)‎ ‎(2)从物理性质的角度看，选择培养基多属于固体培养基(√)‎ ‎(3)只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素(√)‎ ‎(4)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(√)‎ ‎(5)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pH降低(×)‎ ‎3.掌握微生物分离与计数的两个实例 ‎(1)土壤中分解尿素细菌的分离：‎ ‎(2)纤维素分解菌的筛选：‎ ‎4.辨析三个易错点 ‎(6)在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，若指示剂变蓝，则说明筛选到分解尿素的细菌(×)‎ ‎(7)纤维素是构成植物细胞壁的主要成分，在纤维素酶的作用下，纤维素可以水解成葡萄糖(√)‎ ‎(8)在筛选能分解纤维素的细菌的实验中，选择培养的目的是增大样品中目的菌株的浓度(√)‎ ‎(9)刚果红可以与纤维素形成透明复合物，所以可通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌(×)‎ ‎(10)刚果红染色法只能在培养微生物的时候加入(×)‎ ‎(1)纤维素分解菌的选择培养基中并不只有纤维素一种碳源。‎ ‎(2)纤维素分解菌的选择培养基上生长的并不只是纤维素分解菌。‎ ‎(3)纤维素分解菌菌落周围的透明圈的大小与纤维素分解菌分解纤维素的能力呈正相关。‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 培养基及微生物的纯化培养技术 命题点1　培养基的成分、功能及制备 ‎1．下列关于制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的叙述，错误的是(　　)‎ A．操作顺序为计算→称量→溶化→倒平板→灭菌 B．将称好的牛肉膏连同称量纸一同放入烧杯 C．待培养基冷却至‎50 ℃‎左右时倒平板 D．待平板冷却凝固后将平板倒过来放置 解析：选A　制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的步骤是计算→称量→溶化→灭菌→倒平板，其顺序不能颠倒。牛肉膏容易吸潮，所以称好后需将称量纸一同放入烧杯，当牛肉膏溶化并与称量纸分离后，用玻璃棒取出称量纸。待培养基冷却到‎50 ℃‎左右，并且处于溶化状态时开始倒平板，平板冷却凝固后才能倒置。‎ ‎2．(2016·全国丙卷)某同学用新鲜的泡菜滤液为实验材料分离纯化乳酸菌。分离纯化所用固体培养基中因含有碳酸钙而不透明，乳酸菌产生的乳酸能溶解培养基中的碳酸钙。回答下列问题：‎ ‎(1)分离纯化乳酸菌时，首先需要用__________对泡菜滤液进行梯度稀释，进行梯度稀释的理由是____________________________________________________________。‎ ‎(2)推测在分离纯化所用的培养基中加入碳酸钙的作用有______________________和____________________。分离纯化时应挑选出________________的菌落作为候选菌。‎ ‎(3)乳酸菌在－‎20 ℃‎长期保存时，菌液中常需要加入一定量的________________(填“蒸馏水”“甘油”或“碳酸钙”)。‎ 解析：(1)分离纯化乳酸菌时，首先需要用无菌水对泡菜滤液进行梯度稀释，这样既可避免杂菌污染，又可将乳酸菌分散成单个细胞，以便在培养基表面形成单个菌落。(2)乳酸的积累影响乳酸菌的增殖，加入碳酸钙可以中和乳酸菌代谢(无氧呼吸)过程中产生的乳酸，另外，乳酸和碳酸钙反应，进而导致碳酸钙分解形成透明圈，有利于乳酸菌的鉴别和分离。(3)对于需要长期保存的菌种，可以采用甘油管藏的方法。在3 mL的甘油瓶中，装入1 mL甘油后灭菌。将1 mL培养的菌液转移到甘油瓶中，与甘油充分混匀后，放在－‎20 ℃‎的冷冻箱中保存。‎ 答案：(1)无菌水　泡菜滤液中菌的浓度高，直接培养很难分离得到单菌落　(2)鉴别乳酸菌　中和产生的乳酸(或酸)　具有透明圈　(3)甘油 拓展·归纳|选择培养基四种常见制备方法或实例 方法一　加入某些特定物质 原理 ‎ 依据某些微生物对某些物质的抗性，在培养基中加入某些物质，以“抑制”不需要的微生物，“促进”所需要的微生物生长 举例 培养基中加入高浓度食盐时可抑制多种细菌的生长，但不影响金黄色葡萄球菌的生长，从而可将该菌分离出来 在培养基中加入青霉素时可抑制细菌、放线菌的生长，从而分离得到酵母菌和霉菌 方法二　改变培养基营养成分 培养基中缺乏氮源时 可分离自生固氮微生物，非自生固氮微生物因缺乏氮源而无法生存 培养基中若缺乏有机碳源 则异养微生物无法生存，而自养微生物可利用空气中的CO2制造有机物生存 方法三　利用“特定成分”分离 当石油是唯一碳源时 可抑制不能利用石油的微生物的生长，使能够利用石油的微生物生存，从而分离出能消除石油污染的微生物 方法四　通过某些“特殊环境”分离 在高盐环境中 可分离耐盐菌，其他菌在盐浓度高时易失水而不能生存 在高温环境中 可分离得到耐高温的微生物，其他微生物在高温环境中因酶失活而无法生存 命题点2　无菌技术的操作 ‎3．(2014·江苏高考节选)为了获得β胡萝卜素产品，某小组开展了产β‎ 胡萝卜素酵母的筛选与色素提取实验。请回答下列问题：‎ ‎(1)实验用的培养皿常用的两种灭菌方法是____________________________________‎ ‎________________________________________________________________________；为了减少灭菌后器皿被 污染，灭菌前应该_______________________________________________________。‎ ‎(2)为了筛选出酵母菌，培养基中添加了青霉素，其目的是____________________。‎ ‎(3)右图是灭菌锅及其局部剖面示意图，图中甲、乙、丙指示的依次是________(填序号)。‎ ‎①安全阀、放气阀、压力表 ‎②放气阀、安全阀、压力表 ‎③安全阀、放气阀、温度表 ‎④放气阀、安全阀、温度表 ‎(4)为了将分离到的菌株纯化，挑取了菌落在3块相同平板上划线，结果其中一块平板的各划线区均未见菌生长，最可能的原因是____________________________________。‎ 解析：(1)实验用的培养皿常用的灭菌方法是干热灭菌和湿热灭菌(高压蒸汽灭菌)，在实验前应用牛皮纸或干净的报纸包扎器皿。(2)酵母菌是真菌，对青霉素具有抵抗能力，青霉素主要抑制细菌、放线菌的生长。(3)图中甲为安全阀，乙为放气阀，丙为压力表。(4)该接种过程中的3块平板相同，菌种来源相同，只有一块平板接种培养后无菌落，对比知，问题出现在接种过程中，最可能的原因是接种环灼烧后未充分冷却，菌种被杀死。‎ 答案：(1)干热灭菌和湿热灭菌(高压蒸汽灭菌)　用牛皮纸(报纸)包扎器皿　(2)抑制细菌(放线菌)的生长　(3)①　(4)接种环温度过高，菌种被杀死 拓展·归纳|全面比较消毒和灭菌 条件 结果 常用方法 应用范围 消毒 较为温和的物理或化学方法 仅杀死物体表面或内部的部分微生物 煮沸消毒法 日常用品 巴氏消毒法 不耐高温的液体 化学药剂 消毒法 用酒精擦拭双手，用氯气消毒水源 灭菌 强烈的理 化因素 杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子 灼烧灭菌法 接种工具 干热灭菌法 玻璃器皿、金属用具 高压蒸汽 灭菌法 培养基及容器 命题点3　微生物的培养与纯化 ‎4．(2014·全国卷Ⅱ)‎ 为了调查某河流的水质状况，某研究小组测定了该河流水样中的细菌含量，并进行了细菌分离等工作。回答下列问题：‎ ‎(1)该小组采用稀释涂布平板法检测水样中的细菌含量。在涂布接种前，随机取若干灭菌后的空白平板先行培养了一段时间，这样做的目的是__________________________；然后，将1 mL水样稀释100倍，在3个平板上用涂布法分别接入0.1 mL稀释液；经适当培养后，3个平板上的菌落数分别为39、38和37。据此可得出每升水样中的活菌数为________。‎ ‎(2)该小组采用平板划线法分离水样中的细菌。操作时，接种环通过________灭菌，在第二次及以后的划线时，总是从上一次划线的末端开始划线。这样做的目的是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)示意图A和B中，________表示的是用稀释涂布平板法接种培养后得到的结果。‎ ‎(4)该小组将得到的菌株接种到液体培养基中并混匀，一部分进行静置培养，另一部分进行振荡培养。结果发现：振荡培养的细菌比静置培养的细菌生长速度快。分析其原因是：振荡培养能提高培养液中____________的含量，同时可使菌体与培养液充分接触，提高________的利用率。‎ 解析：(1)为了检测培养基平板灭菌是否合格，可在涂布接种前，随机取若干灭菌后的空白平板先行培养一段时间。0.1 mL 稀释液中平均有38个活菌，可推测每升水样中的活菌数＝38×10×100×1 000＝3.8×107(个)。(2)接种环、接种针或其他金属用具直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧，可以迅速彻底地灭菌。在第二次及以后的划线时，总是从上一次划线的末端开始划线，其目的是将聚集的菌体逐步稀释以便获得单个菌落。(3)比较两图可以看出，A是用平板划线法接种培养后得到的结果，B是用稀释涂布平板法接种培养后得到的结果。(4)由于振荡培养可以提高培养液中溶解氧的含量，还可以使菌体与培养液充分接触，提高营养物质的利用率，因此振荡培养的细菌比静置培养的细菌生长速度快。‎ 答案：(1)检测培养基平板灭菌是否合格　3.8×107‎ ‎(2)灼烧　将聚集的菌体逐步稀释以便获得单个菌落 ‎(3)B　(4)溶解氧　营养物质 拓展·归纳|平板划线法和稀释涂布平板法的比较 比较项目 平板划线法 稀释涂布平板法 关键 操作 接种环在固体平板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 在具有显著的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 适用 范围 适用于好氧菌 适用于厌氧菌和兼性厌氧菌 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 微生物的筛选与计数 命题点1　土壤中分解尿素细菌的分离与计数 ‎1．(2016·四川高考)图甲是从土壤中筛选产脲酶细菌的过程，图乙是脲酶基因转录的mRNA部分序列。‎ ‎(1)图中选择培养基应以________为唯一氮源；鉴别培养基还需添加________作指示剂，产脲酶细菌在该培养基上生长一段时间后，其菌落周围的指示剂将变成________色。‎ ‎(2)在5个细菌培养基平板上，均接种稀释倍数为105的土壤样品溶液0.1 mL，培养一段时间后，平板上长出的细菌菌落数分别为13、156、462、178和191。‎ 该过程采取的接种方法是__________________，每克土壤样品中的细菌数量为________×108个；与血细胞计数板计数法相比，此计数方法测得的细菌数较________。‎ ‎(3)现有一菌株的脲酶由于基因突变而失活，突变后基因转录的mRNA在图乙箭头所示位置增加了70个核苷酸，使图乙序列中出现终止密码(终止密码有UAG、UGA和UAA)。突变基因转录的mRNA中，终止密码为________，突变基因表达的蛋白含________个氨基酸。‎ 解析：(1)脲酶能够催化尿素分解释放出氨和二氧化碳，因此选择培养基中应以尿素为唯一氮源。挑取单菌落接种到加有酚红指示剂的鉴别培养基中，培养一段时间后，菌落周围的氨增加，pH升高，酚红指示剂将变红。(2)该过程采取的接种方法为稀释涂布平板法。利用稀释涂布平板计数法对细菌进行计数时，应选择菌落数在30～300的平板，因此平板上长出的细菌菌落平均数为(156＋178＋191)÷3＝175个。每克土壤样品中的细菌数为175÷0.1×105＝1.75×108‎ 个。血细胞计数板计数法能将死细胞计算在内，而稀释涂布平板计数法只能计数活细胞(只有活细胞才能在平板上生长)，故一般血细胞计数板计数法要比稀释涂布平板计数法的结果大。(3)箭头处插入70个核苷酸，箭头后密码子的解读方式为*AG，UGA，GAA……对比3种终止密码可发现，此处的终止密码为UGA。从起始密码到终止密码之前共有273＋72个碱基，因此突变基因表达的蛋白质含115个氨基酸。‎ 答案：(1)尿素　酚红　红　(2)稀释涂布平板法　1.75　少　(3)UGA　115‎ 拓展·归纳|统计菌落数目的两种方法 ‎(1)显微镜直接计数法：‎ 原理 利用特定细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定容积的样品中微生物的数量 方法 用计数板计数 缺点 不能区分死菌与活菌 ‎(2)间接计数法(活菌计数法)：‎ 原理 当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌，通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌 计算公式 每克样品中的菌株数＝(C÷V)×M，其中，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 操作 设置重复组，增强实验的说服力与准确性。同时为了保证结果准确，一般选择菌落数在30～300的平板进行计数 命题点2　分解纤维素的微生物的分离 ‎2．(2014·全国卷Ⅰ)植物秸秆中的纤维素可被某些微生物分解。回答下列问题：‎ ‎(1)分解秸秆中纤维素的微生物能分泌纤维素酶，该酶是由3种组分组成的复合酶，其中的葡萄糖苷酶可将__________分解成________。‎ ‎(2)在含纤维素的培养基中加入刚果红(CR)时，CR可与纤维素形成________色复合物。用含有CR的该种培养基培养纤维素分解菌时，培养基上会出现以该菌的菌落为中心的________。‎ ‎(3)为从富含纤维素的土壤中分离获得纤维素分解菌的单菌落，某同学设计了甲、乙两种培养基(成分见下表)：‎ 酵母膏 无机盐 淀粉 纤维素粉 琼脂 CR溶液 水 培养基甲 ‎＋‎ ‎＋‎ ‎＋‎ ‎＋‎ ‎－‎ ‎＋‎ ‎＋‎ 培养基乙 ‎＋‎ ‎＋‎ ‎＋‎ ‎－‎ ‎＋‎ ‎＋‎ ‎＋‎ 注：“＋”表示有，“－”表示无。‎ 据表判断，培养基甲________(填“能”或“不能”)‎ 用于分离和鉴别纤维素分解菌，原因是________________________；培养基乙________(填“能”或“不能”)用于分离和鉴别纤维素分解菌，原因是_________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)纤维素酶至少包括3种组分，即C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶，C1酶、CX酶催化纤维素分解成纤维二糖，葡萄糖苷酶将纤维二糖分解成葡萄糖。(2)CR能与培养基中的纤维素形成红色复合物。当纤维素被纤维素酶分解后，CR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的菌落为中心的透明圈。(3)培养基甲中未添加琼脂，为液体培养基，液体培养基上不能形成单菌落，故不能用于分离和鉴别纤维素分解菌。培养基乙中未添加纤维素，不能和CR形成红色复合物，即使出现单菌落也不能确定为纤维素分解菌。‎ 答案：(1)纤维二糖　葡萄糖　(2)红　透明圈　(3)不能　液体培养基不能用于分离单菌落　不能　培养基中没有纤维素，不会形成CR纤维素红色复合物，即使出现单菌落也不能确定其为纤维素分解菌 拓展·归纳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平板培养基表面，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 根据微生物在固体平板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筛选分解纤维素的微生物 ‎[高考真题集中研究——找规律]‎ ‎1．(2015·全国卷Ⅰ)已知微生物A可以产生油脂，微生物B可以产生脂肪酶。脂肪酶和油脂可用于生物柴油的生产。回答有关问题：‎ ‎(1)显微观察时，微生物A菌体中的油脂通常可用________染色。微生物A产生的油脂不易挥发，可选用__________(填“萃取法”或“水蒸气蒸馏法”)从菌体中提取。‎ ‎(2)为了从自然界中获得能产生脂肪酶的微生物B的单菌落，可从含有油料作物种子腐烂物的土壤中取样，并应选用以________为碳源的固体培养基进行培养。‎ ‎(3)若要测定培养液中微生物B的菌体数，可在显微镜下用________________直接计数；若要测定其活菌数量，可选用______________法进行计数。‎ ‎(4)为了确定微生物B产生的脂肪酶的最适温度，某同学测得相同时间内，在‎35 ℃‎、‎40 ℃‎、‎45 ℃‎温度下降解‎10 g油脂所需酶量依次为4 mg、1 mg、6 mg，则上述三个温度中，______ ℃条件下该酶活力最小。为了进一步确定该酶的最适温度，应围绕________ ℃设计后续实验。‎ 解析：(1)油脂可被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，被苏丹Ⅳ染液染成红色，因此油脂通常用苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染色。不易挥发的物质大多采用萃取法进行提取，水蒸气蒸馏法一般用来提取易挥发的物质。(2)能产生脂肪酶的微生物B能利用脂肪(油脂)作为碳源，所以在制备选择微生物B的培养基时，应将油脂作为唯一的碳源。(3)用显微镜直接对微生物进行计数，需要用血细胞计数板。如果对活菌进行计数，则要用稀释涂布平板法涂布平板，培养后统计菌落数目，然后计算出活菌数量。(4)降解等量的油脂，需要的酶量越多，说明此温度下的酶的活力越小。所以三种温度中‎45 ℃‎下酶的活力最小。从三种温度下的实验结果可知，‎40 ℃‎下酶的活力最大，所以要想测定该酶的最适温度，应围绕该温度设计不同温度梯度，进行后续实验。‎ 答案：(1)苏丹Ⅲ(或苏丹Ⅳ)　萃取法　(2)油脂　(3)血细胞计数板　稀释涂布平板　(4)45　40‎ ‎2．(2015·江苏高考)人工瘤胃模仿了牛羊等反刍动物的胃，可用来发酵处理秸秆，提高秸秆的营养价值。为了增强发酵效果，研究人员从牛胃中筛选纤维素酶高产菌株，并对其降解纤维素能力进行了研究。请回答下列问题：‎ ‎(1)在样品稀释和涂布平板步骤中，下列选项不需要的是________(填序号)。‎ ‎①酒精灯　②培养皿　③显微镜　④无菌水 ‎(2)在涂布平板时，滴加到培养基表面的菌悬液量不宜过多的原因是_____________‎ ‎_______________________________________________________________________‎ ‎________________________。‎ ‎(3)向试管内分装含琼脂的培养基时，若试管口粘附有培养基，需要用酒精棉球擦净的原因是________________________________________________________________________‎ ‎________________________。‎ ‎(4)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。研究人员在刚果红培养基平板上，筛到了几株有透明降解圈的菌落(见右图)。图中降解圈大小与纤维素酶的____________‎ 有关。图中降解纤维素能力最强的菌株是______(填图中序号)。‎ ‎(5)研究人员用筛选到的纤维素酶高产菌株J1和J4，在不同温度和pH条件下进行发酵，测得发酵液中酶活性的结果见下图，推测菌株________更适合用于人工瘤胃发酵，理由是 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)在样品稀释和涂布平板过程中，需要在酒精灯火焰附近进行操作，培养皿用于盛放培养基并培养细菌，无菌水做稀释的溶剂，此处唯一用不到的是显微镜。(2)在涂布平板时，要取少量菌悬液滴加到培养基表面，因为如果滴加菌悬液量过多，菌悬液就会堆积在培养基表面，影响分离效果。(3)在向试管内分装含琼脂的培养基时，如果试管口粘附有培养基，就很容易使棉塞受到污染，因此，需要用无菌的酒精棉球将试管口擦拭干净。(4)因为刚果红可以与纤维素形成红色复合物，且不与纤维素降解产物反应。所以在刚果红培养基平板上，菌落周围有透明降解圈是纤维素被降解的结果，降解圈大小由纤维素酶的活性和量决定。图中菌落①周围的降解圈最大，因此其降解纤维素的能力最强。(5)考虑到人工瘤胃的发酵过程会使发酵液酸性增加，温度升高，在这个前提下观察在不同温度和pH条件下测得的发酵液中酶活性的结果图，从图中可以看出，在高温和低pH条件下都是J4菌株中的纤维素酶的活性较高，因而该菌株更适合用于人工瘤胃发酵。‎ 答案：(1)③　(2)培养基表面的菌悬液会出现积液，导致菌体堆积，影响分离效果　(3)避免培养基污染棉塞 ‎(4)量与活性　①　(5)J4　发酵过程会产热和产酸，J4菌株在较高温度和酸性环境下酶的活性更高 ‎3．(2014·四川高考节选)有机农药苯磺隆是一种除草剂，长期使用会污染环境。研究发现，苯磺隆能被土壤中某些微生物降解。分离降解苯磺隆的菌株和探索其降解机制的实验过程如图甲、乙所示。‎ ‎(1)微生物生长繁殖所需的主要营养物质有碳源、水、________________四类，该实验所用的选择培养基只能以苯磺隆作为唯一碳源，其原因是_________________________。‎ ‎(2)纯化菌株时，通常使用的划线工具是________。划线的某个平板培养后，第一划线区域的划线上都不间断地长满了菌，第二划线区域所划的第一条线上无菌落，其他划线上有菌落。造成划线无菌落可能的操作失误有_____________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)为探究苯磺隆的降解机制，将该菌种的培养液过滤离心，取上清液做图乙所示实验。该实验的假设是____________________________________________，该实验设计是否合理？为什么？________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)微生物生长繁殖需要的主要营养物质包括碳源、氮源、水和无机盐四类。根据题意可知，土壤中某些微生物有降解苯磺隆的能力，该实验的目的是探索其降解机制，因此，需要分离出有降解苯磺隆能力的土壤中的某些微生物，故选择培养时为了排除其他碳源的干扰，培养基中唯一碳源只能是苯磺隆。(2)纯化菌株时，通常使用的划线工具是无菌接种环。据题意分析知，造成此现象的原因可能有两个：一是接种环灼烧后未冷却，菌种接触到高温的接种环而死亡；二是划第二划线区域的第一条线时未从第一区域末端开始。(3)根据图乙所示实验中的上清液加入蛋白酶溶液推测，实验目的是探究目的菌株是否能分泌降解苯磺隆的蛋白质，实验设计不合理之处是缺少不加蛋白酶溶液、其他条件同图乙的空白对照。‎ 答案：(1)氮源和无机盐　只有能利用苯磺隆的微生物能正常生长繁殖　(2)接种环　①接种环灼烧后未冷却；②划线未从第一区域末端开始　(3)目的菌株能分泌降解苯磺隆的蛋白质　不合理，缺少空白对照 ‎4．(2013·全国卷Ⅱ)临床使用抗生素前，有时需要做细菌耐药实验。实验时，首先要从病人身上获取少量样本，然后按照一定的实验步骤操作，以确定某致病菌对不同抗生素的敏感性。回答下列问题：‎ ‎(1)为了从样本中获取致病菌单菌落，可用__________法或________法将样本接种于固体培养基表面，经过选择培养、鉴别等步骤获得。‎ ‎(2)取该单菌落适当稀释，用________法接种于固体培养基表面，在‎37 ℃‎培养箱中培养24 h，使其均匀生长，布满平板。‎ ‎(3)为了检测该致病菌对于抗生素的敏感性，将分别含有A、B、C、D四种抗生素的滤纸片均匀置于该平板上的不同位置，培养一段时间后，含A的滤纸片周围出现透明圈，说明该致病菌对抗生素A________；含B的滤纸片周围没有出现透明圈，说明该致病菌对抗生素B__________；含C的滤纸片周围的透明圈比含A的小，说明________________________________________；含D的滤纸片周围的透明圈也比含A的小，且透明圈中出现了一个菌落，在排除杂菌污染的情况下，此菌落很可能是抗生素D的 ‎________。‎ ‎(4)根据上述实验结果，为达到抗菌目的，最好选用抗生素________。‎ 解析：(1)微生物的常用接种方法为划线法和稀释涂布法。(2)能够使菌落均匀生长、布满平板的接种方法为涂布法。(3)含A的滤纸片周围出现透明圈，说明该致病菌对抗生素A敏感；含B的滤纸片周围没有出现透明圈，说明该致病菌对抗生素B不敏感；含C的滤纸片周围的透明圈比含A的小，说明该致病菌对C的敏感性比对A的弱；含D的滤纸片周围的透明圈比含A的小，且透明圈中出现了一个菌落(排除杂菌污染)，说明该致病菌可能对抗生素D产生了抗药性。‎ 答案：(1)划线　稀释涂布(或涂布)　(2)涂布　(3)敏感　不敏感　该致病菌对C的敏感性比对A的弱　耐药菌　(4)A ‎[调研试题重点研究——明趋势]‎ 一、题点练 ‎1．下列有关微生物培养与应用的说法，正确的是(　　)‎ A．天然培养基是指直接取自自然界不需加工的培养基 B．接种前需对培养基、培养皿、接种环、实验操作者的双手等进行严格的灭菌处理 C．大肠杆菌的纯化培养过程包括培养基的配制和纯化大肠杆菌两个阶段 D．分离分解尿素的细菌时，尿素是培养基中唯一的氮源和碳源 解析：选C　天然培养基是指用天然物质制成的培养基，但也需要加工；实验操作者的双手应消毒，不能灭菌；分离分解尿素的细菌时，尿素是培养基中唯一的氮源，不是碳源，需加入不含氮元素的有机物(如葡萄糖)作为碳源。‎ ‎2．平板划线法和稀释涂布平板法是接种微生物的两种常用方法，下列描述正确的是(　　)‎ A．都要将菌液进行一系列的梯度稀释 B．平板划线法是将不同稀释度的菌液通过接种环连续划在固体培养基表面 C．稀释涂布平板法是将不同稀释度的菌液倒入液体培养基中进行培养 D．都会在培养基表面形成单个的菌落 解析：选D　平板划线法不需要进行梯度稀释，稀释涂布平板法需要将不同稀释度的菌液涂布到固体培养基的表面。平板划线法和稀释涂布平板法都能在培养基表面形成单个的菌落。‎ ‎3．下列关于“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”实验的叙述，错误的是(　　)‎ A．土壤取样时应选取距地表约3～‎8 cm的土壤层 B．测定细菌的数量，一般选用104、105和106倍的稀释液 C．土壤中能合成脲酶的细菌能分解尿素 D．向以尿素为唯一氮源的培养基中加入刚果红溶液可以鉴定出分解尿素的细菌 解析：选D　测定细菌数量，一般选用104、105和106倍稀释液进行平板培养；测定真菌的数量，一般选用102、103和104倍稀释液；测定放线菌的数量，一般选用103、104和105倍稀释液。鉴定分解尿素的细菌时需向以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂。‎ ‎4．做“微生物的分离与培养”实验时，下列叙述正确的是(　　)‎ A．高压灭菌加热结束时，打开放气阀使压力表指针回到零后，开启锅盖 B．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 C．为了防止污染，接种环经火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落 D．用记号笔标记培养皿中菌落时，应标记在皿底上 解析：选D　在高压灭菌的操作过程中，加热结束后应让灭菌锅内温度自然下降，待压力表的指针指到零时，打开放气阀，旋松螺栓，打开盖子。倒平板时，用左手将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，而不是完全取下放到一边。接种环经火焰灼烧灭菌后应在火焰旁冷却后，再用其挑取菌落。在微生物的培养中，一般将培养皿倒置，在皿底上用记号笔做标记。‎ ‎5.在涂布有大肠杆菌的培养基上进行抑菌实验，在a、b、c处分别贴浸有不同抗生素(浓度相同)的无菌滤纸片，d处滤纸片浸有无菌水。培养后的结果如图所示。以下判断错误的是(　　)‎ A．a处抑菌效果小于b处 B．b处的滤纸片没有沥干 C．c处抗生素无效 D．d为对照 解析：选A　培养皿中不同滤纸片四周透明圈的大小不同，透明圈越大，说明浸有的抗生素抑菌效果越好。a处的透明圈并不小于b处；b处不是圆形的透明圈，可能是滤纸片没有沥干，抗生素流出滤纸片；c处无透明圈，说明c处抗生素对大肠杆菌无效；d为空白对照。‎ 二、题型练 ‎6．农业和林业生产上每年都有大量的富含纤维素的下脚料，如农作物秸秆和木屑等。这些下脚料中的纤维素经过微生物的转化可以形成葡萄糖，而葡萄糖既是生物体内重要的能源物质，也是食品和制药工业的重要原料。请分析回答下列问题：‎ ‎(1)许多微生物都能产生分解利用纤维素的纤维素酶，这种酶是一种复合酶，一般认为它至少包括三种组分：__________、__________和__________。在纤维素酶的作用下，农业和林业下脚料中的纤维素最终将被分解为__________。‎ ‎(2)分解纤维素的微生物可以从土壤中分离获得，分离的基本过程如下：土壤取样→选择培养→梯度稀释→将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上→挑选产生透明圈的菌落。其中选择培养的目的是______________________________________________________‎ ‎___________________________，选择培养所用的培养基中唯一的碳源是________‎ ‎。鉴别纤维素分解菌的培养基中需要加入的特殊物质是________，该物质能够与纤维素反应生成____________；如果某个菌落的周围出现了透明圈，说明该种微生物能够____________。‎ ‎(3)从土壤中分离纤维素分解菌需要采用________技术，例如对培养基应该进行________________处理，接种工具应该进行________处理。‎ 答案：(1)C1酶　CX酶　葡萄糖苷酶　葡萄糖 ‎(2)增加纤维素分解菌的浓度，以确保能够从样品中分离到所需的微生物　纤维素　刚果红　红色复合物　产生纤维素酶，分解纤维素 ‎(3)无菌　高压蒸汽灭菌　灼烧灭菌 ‎7．尿素是一种重要的农业氮肥，不能直接被农作物吸收，只有当土壤中的微生物将尿素分解后才能被植物吸收利用。因此，对土壤中分解尿素的微生物进行分离和鉴定具有重要意义。回答下列问题：‎ ‎(1)对土壤中分解尿素的微生物的分离过程如下：‎ 第一步：土壤取样。取土样用的工具和盛土样的信封等在使用前都需要________(填“消毒”或“灭菌”)。‎ 第二步：样品稀释。通常分离不同种类的微生物要采用不同的稀释度，原因是________________________________________________________________________。‎ 第三步：微生物的培养与观察。将一定稀释度的样品接种在以尿素为唯一氮源的培养基上，并在适宜的条件下培养。分解尿素的微生物能在该培养基上生长繁殖，而______________________则不能生长繁殖。‎ ‎(2)若对土壤悬液进行梯度稀释时，未经振荡而直接取上层悬液进行梯度稀释，用稀释倍数为104的样液涂布到平板上进行培养和计数，统计出的菌落数往往比正确操作统计出的菌落数________。‎ ‎(3)若要对上述初步筛选出的分解尿素的微生物作进一步的鉴定，需在如表所示培养基配方中添加的物质是________、________。若分离得到的是尿素分解菌，则培养基中pH升高使酚红指示剂变为红色，pH升高的原因是___________________________________。‎ 成分 KH2PO4‎ Na2HPO4‎ MgSO4·7H2O 酚红指示剂 尿素 蒸馏水 培养基 ‎(含量)‎ ‎1.4 g ‎2.1 g ‎0.2 g ‎0.01 g ‎1.0 g ‎1 000 mL 答案：(1)灭菌　土壤中各类微生物的数量不同　不能利用尿素的微生物　(2)偏高　(3)葡萄糖　琼脂　尿素分解菌合成的脲酶将尿素分解成氨 ‎8．高温淀粉酶在大规模工业生产中有很大的实用性。研究者从热泉嗜热菌样品中筛选了高效产生高温淀粉酶的嗜热菌，其筛选过程如下图所示：‎ ‎(1)进行①过程的目的是________，②过程所使用的接种方法是________________法。‎ ‎(2)从用途上来说，Ⅰ号培养基属于________培养基，配制时仅以________作为唯一碳源；从物理状态上来说，Ⅱ号培养基属于固体培养基，配制时应加入________作为凝固剂。‎ ‎(3)Ⅰ、Ⅱ号培养基配制和灭菌时，灭菌与调节pH的先后顺序是________________。一般对配制的培养基采用____________法灭菌。‎ ‎(4)培养一段时间后，应从Ⅰ号培养基上挑出____________的菌落，接种到Ⅱ号培养基上。‎ 解析：(1)分析题图可知，①过程是梯度稀释，目的是对样品进行稀释；②过程是用稀释涂布平板法进行接种。(2)本题实验的目的是筛选高效产生高温淀粉酶的嗜热菌，从用途上来说，Ⅰ号培养基属于选择培养基，本培养基以淀粉为唯一碳源；从物理状态上来说，Ⅱ号培养基属于固体培养基，配制时应加入琼脂作为凝固剂。(3)培养基配制和灭菌时应先调节pH，然后再进行灭菌，如果先灭菌再调节pH，在调节pH时会污染培养基；一般对配制的培养基采用高压蒸汽灭菌法灭菌。(4)能分解淀粉的嗜热菌在Ⅰ号培养基上生长时可释放淀粉酶，分解培养基中的淀粉，在菌落周围形成透明圈，透明圈越大淀粉酶的活性越强，所以要从Ⅰ号培养基上挑出透明圈大的菌落，接种到Ⅱ号培养基上。‎ 答案：(1)稀释　稀释涂布平板　(2)选择　淀粉　琼脂　(3)先调节pH，后灭菌　高压蒸汽灭菌　(4)透明圈大 ‎9．2016年7月郑州市卫生计生委发布的第3期卫生监测信息显示有15家美容美发场所的毛巾、理发(美容)用具大肠杆菌严重超标。如图甲为大肠杆菌含量检测操作简图，图乙为伊红美蓝培养基配方。‎ 回答下列相关问题：‎ ‎(1)图甲中滤膜的孔径应________(填“大于”或“小于”)大肠杆菌。受此启发，对某些不耐高温的试剂可以怎样除菌？________________。‎ ‎(2)配制图乙中的基础培养基时，除了水分、无机盐以外，还应加入________(一种营养成分)，以及____________。待各成分都溶化后和分装前，要进行的是____________和灭菌，对培养基进行灭菌的常用器具是________________。倒平板时要待平板冷凝后，将平板倒置，其主要目的是__________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 伊红美蓝培养基上生长的大肠杆菌菌落呈现深紫色，从功能上划分，该培养基属于________培养基。‎ ‎(3)用平板划线法分离样液中的大肠杆菌，操作时，接种环通过灼烧灭菌，在第二次及以后划线时，总是从上一次的末端开始划线的目的是__________________________________。要检测样液中的大肠杆菌含量，取‎25 cm2毛巾样本，加5 mL蒸馏水，浸润半小时，然后在3个平板上用涂布法分别接入0.1 mL样液；在‎37 ℃‎的培养箱中放置48小时，3个平板上的黑色菌落数分别为49、48和47。据此可得出‎25 cm2毛巾样液中的活菌数为________。‎ 解析：(1)图甲中滤膜的孔径应小于大肠杆菌，滤膜过滤才能获得大肠杆菌，对不耐高温的试剂除菌时无法用高压蒸汽灭菌法，可以用滤膜过滤达到除菌目的。(2)配制图乙中的基础培养基时，除了水分、无机盐以外，还应加入氮源以及琼脂。配制的培养基在溶化后和分装前需要先进行调pH和灭菌。高压蒸汽灭菌法常用高压蒸汽灭菌锅对培养基等进行灭菌。倒平板后将平板倒置的主要原因是防止培养皿盖上的冷凝水落入培养基造成污染。从功能上划分，伊红美蓝培养基属于鉴别培养基。(3)接种环灼烧灭菌后，在第二次及以后划线时，总是从上一次的末端开始划线的目的是将聚集的菌体逐步稀释以便获得单个菌落。在伊红美蓝培养基上，大肠杆菌的菌落呈深紫色，据题意可知，‎25 cm2毛巾样本中的活菌数为(49＋48＋47)÷3÷0.1×5＝2.4×103。‎ 答案：(1)小于　用滤膜过滤除茵　(2)氮源　琼脂　调整pH　高压蒸汽灭菌锅　防止培养皿盖上的冷凝水落入培养基造成污染　鉴别　(3)将聚集的菌体逐步稀释以便获得单个菌落　2.4×103‎ ‎10．纤维素酶在生物燃料制作、布料处理中起重要作用。目前，利用微生物提高纤维素酶产量是主要发展方向。如图甲，用紫外线照射含有纤维素分解菌的土样，分离、培养，再检测各菌株的纤维素酶的产生量。请回答下列相关问题：‎ ‎(1)紫外线照射的目的是______________________________________________，A0组未经紫外线处理，其作用是作为__________。‎ ‎(2)经高压灭菌锅灭菌的培养基，需要冷却后才能用来倒平板。常用于估计培养基已冷却到‎50 ℃‎左右的简便方法为_______________________________________________。‎ ‎(3)上述培养皿中的培养基除含有水和无机盐、酵母膏、水解酪素、琼脂等外，还应有__________，目的是选择纤维素分解菌。‎ ‎(4)上述检测结果如图乙所示。由图可知，__________组酶含量与A0组相同，最可能的原因是____________________________________________________________________。‎ 解析：(1)紫外线属于诱发基因突变的物理因素，通过紫外线照射后细菌突变频率大大提高，从而可能筛选出人类需要的高产菌株；A0组未经紫外线处理，为对照组。(2)用手触摸盛有培养基的锥形瓶刚刚不烫手时的温度是‎50 ℃‎左右。(3)以纤维素作为唯一碳源的培养基上，只有产纤维素酶的细菌才能存活。(4)据图乙可知A5组纤维素酶的含量与对照组相同，由于基因突变具有低频性的特点，该组可能没有发生基因突变。‎ 答案：(1)诱发基因突变，提高突变频率，获得高产的纤维素分解菌　对照　(2)用手触摸盛有培养基的锥形瓶刚刚不烫手　(3)纤维素　(4)A5　没有发生基因突变 ‎11．(2017·贵阳一检)某研究小组的同学用所学的微生物的实验室培养的方法进行“变质牛奶中金黄色葡萄球菌的分离和计数实验”，部分实验处理和结果如图所示。(注：培养皿旁的数字代表菌落数目；实验条件适宜；实验操作规范等)请回答相关问题：‎ ‎(1)在实验室培养微生物，一方面需要为培养的微生物提供合适的________和________条件；另一方面需要确保无处不在的其他微生物无法混入。‎ ‎(2)据图，研究小组采用的是________________法分离和计数金黄色葡萄球菌。由样品到4号试管的操作中，第一步，将分别盛有9 mL生理盐水的4支试管________，并编号1～4号；第二步，用移液管从样品中吸取1 mL牛奶，注入1号试管中，充分摇匀；第三步，重复第二步骤操作，以此类推。4号试管的稀释倍数是________________。‎ ‎(3)资料显示，金黄色葡萄球菌有高度的耐盐性，可在10%～15%NaCl肉汤中生长。本实验可配制含10%氯化钠的培养基，使之成为____________培养基，以利于金黄色葡萄球菌生长，抑制或阻止其他微生物的生长。‎ ‎(4)在统计菌落数目时，需按照菌落计数的要求计数，以保证计数结果准确。据图可得出1 mL牛奶样品中金黄色葡萄球菌的活菌数为____________。‎ 解析：(1)实验室培养微生物，即要为微生物提供营养和适宜温度等环境条件，还要防止被其他微生物污染。(2)图示所用的分离方法是稀释涂布平板法；图示中每一次稀释都稀释了10倍，因此4号试管的稀释倍数为104倍。(3)含有较高浓度NaCl的培养基属于选择培养基。(4)图示中2号试管和4号试管稀释度下各有2个和1个培养皿，偶然性较大，应以3号试管稀释度的数据进行计算，即(32＋39＋37)÷3÷0.1×103＝3.6×105。‎ 答案：(1)营养　环境　(2)稀释涂布平板　灭菌　104　(3)选择　(4)3.6×105‎