第33講　微生物的培養(yǎng)技術(shù)及應(yīng)用【課標(biāo)要求】　1.闡明在發(fā)酵工程中滅菌是獲得純凈的微生物培養(yǎng)物的前提。2.闡明無(wú)菌技術(shù)是在操作過(guò)程中，保持無(wú)菌物品與無(wú)菌區(qū)域不被微生物污染的技術(shù)。3.舉例說(shuō)明通過(guò)調(diào)整培養(yǎng)基的配方可有目的地培養(yǎng)某種微生物。4.概述平板劃線法和稀釋涂布平板法是實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行微生物分離和純化的常用方法。5.概述稀釋涂布平板法和顯微鏡計(jì)數(shù)法是測(cè)定微生物數(shù)量的常用方法。6.活動(dòng)：通過(guò)配制培養(yǎng)基、滅菌、接種和培養(yǎng)等實(shí)驗(yàn)操作獲得純化的酵母菌菌落。7.活動(dòng)：分離土壤中分解尿素的細(xì)菌，并進(jìn)行計(jì)數(shù)。
考點(diǎn)一　微生物的基本培養(yǎng)技術(shù)
1．培養(yǎng)基的配制(1)概念：人們按照微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的不同需求，配制出供其生長(zhǎng)繁殖的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)。(2)用途：用以培養(yǎng)、分離、鑒定、保存微生物或積累其代謝物。(3)營(yíng)養(yǎng)組成。①一般都含有水、碳源、氮源和無(wú)機(jī)鹽等。
②需要滿足微生物生長(zhǎng)對(duì)pH、特殊營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以及O2的需求。
(4)類(lèi)型。①按物理狀態(tài)可分為液體培養(yǎng)基和固體培養(yǎng)基。
②按功能或用途可分為選擇培養(yǎng)基和鑒別培養(yǎng)基。
提醒：(1)常見(jiàn)選擇培養(yǎng)基舉例。①缺少氮源的培養(yǎng)基可以篩選能利用大氣中N2的微生物。②含青霉素的培養(yǎng)基可淘汰細(xì)菌，篩選出真菌。③無(wú)有機(jī)碳源的培養(yǎng)基可篩選出自養(yǎng)微生物。(2)幾種微生物的營(yíng)養(yǎng)和能量來(lái)源。
2.無(wú)菌技術(shù)(1)含義：在培養(yǎng)微生物的操作中，用來(lái)防止雜菌污染的方法。(2)目的：獲得純凈的培養(yǎng)物。(3)消毒與滅菌的比較。
提醒：①用酒精消毒時(shí)，體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精消毒效果最好，原因是濃度過(guò)高，菌體表面蛋白質(zhì)凝固形成一層保護(hù)膜，酒精不能滲入其中；濃度過(guò)低，殺菌力減弱。②接種室、接種箱或超凈工作臺(tái)在使用前可以用紫外線照射30 min，以殺死物體表面或空氣中的微生物。在照射前，適量噴灑石炭酸或煤酚皂溶液等消毒液，可以加強(qiáng)消毒效果。③芽孢是某些細(xì)菌生長(zhǎng)到一定階段，在細(xì)胞內(nèi)形成的休眠體。孢子是某些微生物的繁殖體。
(4)常見(jiàn)滅菌方法在操作中的注意事項(xiàng)。
提醒：選擇無(wú)菌技術(shù)的原則：一要考慮無(wú)菌技術(shù)的效果，滅菌的效果比消毒要好；二要考慮操作對(duì)象的承受能力，活體生物材料、操作者的手等只能采用消毒，而不能用滅菌。(5)其他操作。①做好消毒和滅菌工作后，要注意避免已經(jīng)滅菌處理的材料用具與周?chē)奈锲方佑|。②為了避免周?chē)h(huán)境中微生物的污染，接下來(lái)的許多操作都應(yīng)在超凈工作臺(tái)上并在酒精燈火焰附近進(jìn)行。
3．微生物的純培養(yǎng)(1)概念辨析。
(2)接種方法：平板劃線法和稀釋涂布平板法。(3)純培養(yǎng)步驟：配制培養(yǎng)基、滅菌、接種、分離和培養(yǎng)等。
(4)酵母菌純培養(yǎng)的操作步驟。
1．自養(yǎng)型微生物與異養(yǎng)型微生物的區(qū)別(1)劃分自養(yǎng)型微生物與異養(yǎng)型微生物的主要依據(jù)是能否以CO2作為碳源。需根據(jù)微生物的代謝特點(diǎn)去選擇相應(yīng)的培養(yǎng)基。如自養(yǎng)型微生物可以利用空氣中的CO2，因此缺碳源培養(yǎng)基可以培養(yǎng)自養(yǎng)型微生物。(2)自養(yǎng)型微生物所需的碳源、氮源來(lái)自含碳、含氮的無(wú)機(jī)物，而異養(yǎng)型微生物需要的碳源、氮源來(lái)自含碳、含氮的有機(jī)物，因此可根據(jù)培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)判斷微生物的代謝類(lèi)型。含氮無(wú)機(jī)物不但能給自養(yǎng)型微生物提供氮源，也能作為能源物質(zhì)提供能量，如NH3既能為硝化細(xì)菌提供氮源，也能作為能源物質(zhì)。
注意事項(xiàng)：(1)培養(yǎng)基要冷卻到50 ℃左右時(shí)開(kāi)始倒平板。溫度過(guò)高會(huì)燙手，過(guò)低培養(yǎng)基又會(huì)凝固。(2)要使錐形瓶的瓶口通過(guò)酒精燈火焰。通過(guò)灼燒滅菌，防止瓶口的微生物污染培養(yǎng)基。
(3)倒平板時(shí)，要用左手的拇指和食指將培養(yǎng)皿打開(kāi)一條稍大于瓶口的縫隙，不要完全打開(kāi)，以免雜菌污染培養(yǎng)基。(4)平板冷凝后，要將平板倒置。因?yàn)槠桨謇淠螅笊w上會(huì)凝結(jié)水珠，平板倒置后，既可避免培養(yǎng)基表面的水分過(guò)快地?fù)]發(fā)，又可防止皿蓋上的水珠落入培養(yǎng)基，造成污染。(5)在倒平板的過(guò)程中，如果不小心將培養(yǎng)基濺在皿蓋與皿底之間的部位，那么這個(gè)平板不能用來(lái)培養(yǎng)微生物。因?yàn)榭諝庵械奈⑸锟赡茉诿笊w與皿底之間的培養(yǎng)基上滋生。(6)整個(gè)操作過(guò)程要在酒精燈火焰旁進(jìn)行，避免雜菌污染。
3．平板劃線法操作步驟
(1)實(shí)驗(yàn)成功關(guān)鍵點(diǎn)。①第一次劃線及每次劃線之前都需灼燒接種環(huán)滅菌，劃線操作結(jié)束仍需灼燒接種環(huán)。②灼燒接種環(huán)之后，要等其冷卻后才能伸入菌液，以免溫度太高殺死菌種。③在作第二次以及其后的劃線操作時(shí)，總是從上一次劃線的末端開(kāi)始劃線，這樣才能使細(xì)菌的數(shù)目隨著劃線次數(shù)的增加而逐步減少，最終得到由單個(gè)細(xì)菌繁殖而來(lái)的菌落。④劃線時(shí)最后一區(qū)域不要與第一區(qū)域相連。⑤劃線用力大小要適當(dāng)，防止用力過(guò)大將培養(yǎng)基劃破。
(2)平板劃線中幾次灼燒接種環(huán)的目的。
考向1　結(jié)合培養(yǎng)基的配制、無(wú)菌技術(shù)及其應(yīng)用，考查科學(xué)思維1．(2022·廣東深圳)米諾環(huán)素(分子式：C23H27N3O7)是一種四環(huán)素類(lèi)抗生素，應(yīng)用于人類(lèi)疾病治療和畜禽養(yǎng)殖。由于進(jìn)入人體或動(dòng)物體內(nèi)不能完全被吸收，造成其在環(huán)境中殘留。某研究人員在自然水域中篩選和分離得到了一種米諾環(huán)素高效降解菌DM13，并展開(kāi)相關(guān)研究。下表是研究過(guò)程中使用的培養(yǎng)基種類(lèi)及配方，回答下列問(wèn)題：
(1)分離微生物前，可通過(guò)選擇培養(yǎng)來(lái)增加米諾環(huán)素降解菌的濃度，需在BP培養(yǎng)基中添加一定濃度的____________________，該物質(zhì)同時(shí)提供微生物生長(zhǎng)需要的______________。(2)選擇培養(yǎng)得到的微生物樣品先稀釋?zhuān)偻坎嫉絖_____(填“BP”“BPA”或“MM”)培養(yǎng)基的平板進(jìn)行培養(yǎng)。如果水樣中降解米諾環(huán)素的微生物數(shù)量較少，為了避免分離篩選失敗，可采取的措施是________________________________________________________________________________________________________ (回答1點(diǎn))。
(3)為了測(cè)定菌株DM13在自然水體中降解米諾環(huán)素的效果，在錐形瓶中用自然水體配制四種不同初始濃度的米諾環(huán)素溶液，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。①8 h處理后，在米諾環(huán)素溶液初始濃度100 μg/L的水體中，空白對(duì)照測(cè)得的米諾環(huán)素溶液濃度41.8 μg/L，加入菌株DM13測(cè)得的濃度24.3 μg/L，相較空白對(duì)照組，米諾環(huán)素降解菌的降解率為_(kāi)_________________________________。②為了測(cè)定菌株DM13的實(shí)際降解效果，可選擇表中的MM培養(yǎng)基替換自然水體，這樣做的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________。
解析：(1)分離微生物前，可通過(guò)選擇培養(yǎng)來(lái)增加米諾環(huán)素降解菌的濃度，需在BP培養(yǎng)基中添加一定濃度的米諾環(huán)素溶液，以提供選擇培養(yǎng)的條件，該物質(zhì)中含有碳元素和氮元素，因而可同時(shí)提供微生物生長(zhǎng)需要的碳源和氮源。(2)選擇培養(yǎng)得到的微生物樣品先稀釋?zhuān)偻坎嫉紹PA培養(yǎng)基的平板進(jìn)行培養(yǎng)，因?yàn)樵撆囵B(yǎng)基是固體培養(yǎng)基，且其中含有微生物生長(zhǎng)所需的碳源和氮源。如果水樣中降解米諾環(huán)素的微生物數(shù)量較少，可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗，為了避免分離篩選失敗，可把各種稀釋倍數(shù)的溶液都涂布到平板進(jìn)行培養(yǎng)，增加重復(fù)平板的數(shù)量，從而可分離得到相應(yīng)的單菌落。(3)本實(shí)驗(yàn)的目的是測(cè)定菌株DM13在自然水體中降解米諾環(huán)素的效果，因而設(shè)計(jì)在錐形瓶中用自然水體配制四種不同初始濃度的米諾環(huán)素溶液，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。①8h處理后，在米諾環(huán)素溶液初始濃度100 μg/L的水體中，空白對(duì)照測(cè)得的米諾環(huán)素溶液濃度41.8 μg/L，加入菌株DM13測(cè)得的濃度24.3 μg/L，相較空白對(duì)照組，
考向2　結(jié)合微生物的純培養(yǎng)及其應(yīng)用，考查科學(xué)探究2．(2022·廣東韶關(guān)二模)海洋塑料垃圾每年造成數(shù)十萬(wàn)海洋動(dòng)物死亡，其中聚乙烯(PE)塑料因缺乏有效降解的微生物和酶類(lèi)而難以降解，危害巨大。2021年，中科院海洋所首次發(fā)現(xiàn)能有效降解PE塑料的海洋微生物菌群。(1)要獲得能有效降解PE塑料的海洋微生物菌群，應(yīng)選擇__________________的環(huán)境進(jìn)行篩選。(2)研究人員利用______________________法純化降解PE塑料的微生物菌群，使其生長(zhǎng)出單個(gè)菌落，然后根據(jù)菌落的___________________________________(至少寫(xiě)出兩種)等來(lái)進(jìn)行初步區(qū)分，從中獲得了3株能穩(wěn)定降解PE塑料的菌種P1、P2和P3。(3)研究人員將紅色PE塑料粉碎成粉末，均勻混合在無(wú)碳固體培養(yǎng)基中，之后再接種經(jīng)過(guò)稀釋的三種菌液，一段時(shí)間后可測(cè)得透明圈大小(D)與菌圈大小(d)(如右圖所示)。如使用單一菌種進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)，應(yīng)選用__________菌種，理由是__________________________________________________________________________________。
(4)與傳統(tǒng)填埋、焚燒相比，該微生物菌群對(duì)PE塑料的降解具有__________________的優(yōu)點(diǎn)。
考點(diǎn)二　微生物的選擇培養(yǎng)和計(jì)數(shù)
1．微生物篩選的原理人為提供有利于目的菌生長(zhǎng)的條件(包括營(yíng)養(yǎng)、溫度、pH等)，同時(shí)抑制或阻止其他微生物的生長(zhǎng)，即根據(jù)不同微生物的特殊營(yíng)養(yǎng)要求或其對(duì)某化學(xué)、物理因素的抗性不同而制備培養(yǎng)基。2．選擇培養(yǎng)基(1)概念：指在微生物學(xué)中，將允許特定種類(lèi)的微生物生長(zhǎng)，同時(shí)抑制或阻止其他種類(lèi)微生物生長(zhǎng)的培養(yǎng)基。(2)舉例：篩選土壤中分解尿素的細(xì)菌的選擇培養(yǎng)基是以尿素為唯一氮源，按物理性質(zhì)歸類(lèi)為固體培養(yǎng)基。
提醒：常見(jiàn)選擇培養(yǎng)基舉例：①缺少氮源的培養(yǎng)基可以篩選自生固氮微生物。②含青霉素的培養(yǎng)基可抑制細(xì)菌，篩選出真菌。③無(wú)有機(jī)碳源的培養(yǎng)基可篩選出自養(yǎng)微生物。④將培養(yǎng)基放在高溫環(huán)境中培養(yǎng)，可分離出耐高溫的微生物。3．微生物的選擇培養(yǎng)——稀釋涂布平板法(1)系列梯度稀釋操作：常用于將細(xì)胞接種到培養(yǎng)基之前，通過(guò)液體稀釋的方法分散細(xì)胞，隨著稀釋程度的增大，單位體積中的微生物細(xì)胞數(shù)量減少，細(xì)胞得以分散。操作步驟：取1 mL上清液加入盛有9 mL無(wú)菌水的試管中，依次等比稀釋。
(2)涂布平板操作步驟。
(3)培養(yǎng)：待涂布的菌液被培養(yǎng)基吸收后，將平板倒置，放入30～37 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)1～2 d。(4)結(jié)果：可觀察到分離的單菌落。4．微生物的數(shù)量測(cè)定微生物的計(jì)數(shù)方法有顯微鏡直接計(jì)數(shù)法和活菌計(jì)數(shù)法。(1)稀釋涂布平板法——活菌計(jì)數(shù)法(間接計(jì)數(shù)法)。①計(jì)數(shù)原理：培養(yǎng)基表面生長(zhǎng)的一個(gè)單菌落，來(lái)源于樣品稀釋液中的一個(gè)活菌。所以統(tǒng)計(jì)結(jié)果一般用菌落數(shù)代表活菌數(shù)。②計(jì)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)：一般選擇菌落數(shù)為30～300的平板進(jìn)行計(jì)數(shù)。③計(jì)數(shù)方法：在同一稀釋度下，至少應(yīng)將3個(gè)平板作為重復(fù)組進(jìn)行重復(fù)計(jì)數(shù)，然后求出平均值，以增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的說(shuō)服力與準(zhǔn)確性。
⑤計(jì)數(shù)誤差：當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞連在一起時(shí)，平板上觀察到的只是一個(gè)菌落，所以計(jì)數(shù)結(jié)果一般比實(shí)際活菌數(shù)目少。樣品的稀釋度將直接影響平板上的菌落數(shù)目，如果平板上菌落數(shù)目過(guò)多，應(yīng)該進(jìn)一步稀釋再重復(fù)實(shí)驗(yàn)。
(2)顯微鏡直接計(jì)數(shù)法。
5．土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計(jì)數(shù)(1)實(shí)驗(yàn)原理。
(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與評(píng)價(jià)。
6．分解纖維素的微生物的分離(1)分離方法與原理。
(2)纖維素分解菌的培養(yǎng)基成分及鑒定原理。
1．區(qū)分選擇培養(yǎng)基與鑒別培養(yǎng)基
2.兩種純培養(yǎng)方法的比較
提醒：微生物分離與計(jì)數(shù)實(shí)驗(yàn)中對(duì)照組的設(shè)置及作用①判斷培養(yǎng)基中“是否被雜菌污染”，需將未接種的培養(yǎng)基同時(shí)進(jìn)行培養(yǎng)。②判斷選擇培養(yǎng)基“是否具有選擇作用”，需設(shè)置牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基進(jìn)行接種后培養(yǎng)，觀察兩種培養(yǎng)基上菌落數(shù)目，進(jìn)行對(duì)比得出結(jié)論。
5.設(shè)置對(duì)照和重復(fù)實(shí)驗(yàn)
6.選擇培養(yǎng)基四種常見(jiàn)制備方法或?qū)嵗?1)加入某些特定的物質(zhì)(前提是培養(yǎng)基具備全部營(yíng)養(yǎng)成分)。
(2)改變培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)成分。
(3)利用培養(yǎng)基“特定化學(xué)成分”分離。
(4)通過(guò)某些“特殊環(huán)境”分離。
考向1　結(jié)合選擇培養(yǎng)基及其應(yīng)用，考查科學(xué)探究1．(2022·華南師大附中)我國(guó)規(guī)定每升飲用水中大腸桿菌不能超過(guò)3個(gè)。某興趣小組嘗試對(duì)某品牌飲用水的大腸桿菌含量進(jìn)行檢測(cè)，操作簡(jiǎn)圖如圖甲，伊紅亞甲藍(lán)培養(yǎng)基配方如圖乙。
回答下列相關(guān)問(wèn)題：(1)圖甲中濾膜的孔徑應(yīng)________(填“大于”或“小于”)大腸桿菌。受此啟發(fā)，對(duì)某些不耐高溫的試劑可以怎樣除菌？______________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)配制圖乙中的基礎(chǔ)培養(yǎng)基時(shí)，除了水分、無(wú)機(jī)鹽以外，還應(yīng)加入________(一種營(yíng)養(yǎng)成分)以及________。伊紅亞甲藍(lán)培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的大腸桿菌菌落呈現(xiàn)深紫色，從功能上劃分，該培養(yǎng)基屬于________培養(yǎng)基。(3)該小組通過(guò)統(tǒng)計(jì)________的數(shù)目，計(jì)算出單位體積樣品中大腸桿菌數(shù)目。理論上他們的統(tǒng)計(jì)值要比實(shí)際________(填“偏高”或“偏低”)，理由是：_________________________________________________________________________________。
解析：(1)實(shí)驗(yàn)將待測(cè)水樣進(jìn)行過(guò)濾，用得到的濾膜進(jìn)行微生物培養(yǎng)，因此水中的大腸桿菌應(yīng)留在濾膜上，即圖甲中濾膜的孔徑應(yīng)小于大腸桿菌。受此啟發(fā)，對(duì)某些不耐高溫的試劑可以用濾膜過(guò)濾除菌。(2)鑒別培養(yǎng)基是固體培養(yǎng)基，必須加入凝固劑瓊脂，圖中乳糖為碳源，因此培養(yǎng)基中還應(yīng)該加入氮源。(3)在伊紅亞甲藍(lán)培養(yǎng)基上，可以鑒定出菌落為深紫色的具有金屬光澤的大腸桿菌，因此該小組通過(guò)統(tǒng)計(jì)深紫色菌落的數(shù)目，計(jì)算出單位體積樣品中大腸桿菌數(shù)目，由于培養(yǎng)基中兩個(gè)或多個(gè)大腸桿菌連在一起時(shí)，平板上只能觀察到1個(gè)菌落，因此理論上他們的統(tǒng)計(jì)值比實(shí)際值偏低。
答案：(1)小于　用濾膜過(guò)濾除菌(2)氮源　瓊脂　鑒別(3)深紫色菌落　偏低　兩個(gè)或多個(gè)大腸桿菌連在一起時(shí)，平板上只能觀察到1個(gè)菌落
考向2　圍繞微生物的接種和分離，考查科學(xué)探究2．(2022·廣東汕頭一中)醬油主要是用黃豆、小麥作為原料，經(jīng)多種微生物的聯(lián)合作用釀制而成的，內(nèi)含氨基酸、糖類(lèi)等多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)易被多種微生物利用，尤其是在夏季氣溫高時(shí)極易發(fā)生脹袋，給產(chǎn)品品質(zhì)造成巨大影響。實(shí)驗(yàn)小組從某品牌脹袋醬油中篩選出兩株能引起脹袋的產(chǎn)氣菌株。回答下列問(wèn)題：(1)為了篩選引起脹袋的產(chǎn)氣菌株，實(shí)驗(yàn)人員準(zhǔn)備了三個(gè)平板甲、乙和丙，并向甲平板中接種了適量的脹袋醬油，乙平板中接種等量的無(wú)菌水，丙平板中應(yīng)接種______________________________，然后對(duì)比上述____________兩個(gè)平板分離出的菌落形態(tài)，將形態(tài)不同的被懷疑是產(chǎn)氣微生物的菌株進(jìn)行分離。(2)該實(shí)驗(yàn)小組篩選出了四株被懷疑是產(chǎn)氣微生物的菌株(Z1、Z2、Z3、Z4)，他們可采用______________________來(lái)接種這些菌株；Z1、Z2、Z3、Z4的菌落形態(tài)不同，實(shí)驗(yàn)室區(qū)別菌落的特征包括________________________(答出3點(diǎn))，篩選的菌株一般置于_____________中臨時(shí)保藏，若要長(zhǎng)期保存，則可采用____________的方法。
(3)現(xiàn)有Z1、Z2、Z3、Z4四種菌株的液體培養(yǎng)基，請(qǐng)簡(jiǎn)要寫(xiě)出可判斷Z1、Z2、Z3、Z4四種菌株能否產(chǎn)氣的實(shí)驗(yàn)思路：______________________________________________________________________________________________________________________________________________。
解析：(1)實(shí)驗(yàn)共分三組，甲接種了脹袋醬油，乙接種了等量的無(wú)菌水，則丙應(yīng)接種等量的同品牌的正常醬油，以與甲、乙形成對(duì)照。培養(yǎng)一段時(shí)間后，對(duì)比甲和丙中菌落形態(tài)，分離可能的產(chǎn)氣微生物菌株。(2)將菌種進(jìn)行臨時(shí)保藏時(shí)，一般放在4 ℃的冰箱中保藏；若要長(zhǎng)期保存，需要采用甘油管藏的方法。(3)產(chǎn)氣菌株進(jìn)行新陳代謝時(shí)會(huì)產(chǎn)生氣體，若在液體環(huán)境下將會(huì)產(chǎn)生氣泡。因此可將Z1、Z2、Z3、Z4四種菌株在液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時(shí)間，并觀察是否有氣泡產(chǎn)生。
答案：(1)等量的同品牌的正常醬油　甲和丙(2)平板劃線法或稀釋涂布平板法　菌落的大小、形狀、顏色和隆起程度等　4 ℃的冰箱　甘油管藏(3)將Z1、Z2、Z3、Z4四種菌株在液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時(shí)間，并觀察是否有氣泡產(chǎn)生
高考真題體驗(yàn)1.(2021·山東卷)解脂菌能利用分泌的脂肪酶將脂肪分解成甘油和脂肪酸并吸收利用。脂肪酸會(huì)使醇溶青瓊脂平板變?yōu)樯钏{(lán)色。將不能直接吸收脂肪的甲、乙兩種菌分別等量接種在醇溶青瓊脂平板上培養(yǎng)。甲菌菌落周?chē)尸F(xiàn)深藍(lán)色，乙菌菌落周?chē)蛔兩?，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)A．甲菌屬于解脂菌B．實(shí)驗(yàn)中所用培養(yǎng)基以脂肪為唯一碳源C．可將兩種菌分別接種在同一平板的不同區(qū)域進(jìn)行對(duì)比D．該平板可用來(lái)比較解脂菌分泌脂肪酶的能力
解析：甲可以分泌脂肪酶將脂肪分解成甘油和脂肪酸，脂肪酸會(huì)使醇溶青瓊脂平板變?yōu)樯钏{(lán)色，因此甲菌屬于解脂菌，A項(xiàng)正確；乙菌菌落周?chē)鷽](méi)有出現(xiàn)深藍(lán)色，說(shuō)明乙菌不能產(chǎn)生脂肪酶，不能利用脂肪為其供能，但乙菌也可以在培養(yǎng)基上生存，說(shuō)明該培養(yǎng)基不是以脂肪為唯一碳源，B項(xiàng)錯(cuò)誤；可將兩種菌分別接種在同一平板的不同區(qū)域進(jìn)行對(duì)比，更加直觀，C項(xiàng)正確；可以利用該平板來(lái)比較解脂菌分泌脂肪酶的能力，觀察指標(biāo)可以是菌落周?chē)钏{(lán)色圈的大小，D項(xiàng)正確。
2．(2022·廣東卷)研究深海獨(dú)特的生態(tài)環(huán)境對(duì)于開(kāi)發(fā)海洋資源具有重要意義。近期在“科學(xué)號(hào)”考察船對(duì)南中國(guó)?？瓶贾?，中國(guó)科學(xué)家采集了某海域1 146米深海冷泉附近沉積物樣品，分離、鑒定得到新的微生物菌株并進(jìn)一步研究了其生物學(xué)特性。
回答下列問(wèn)題：(1)研究者先制備富集培養(yǎng)基，然后采用__________________法滅菌，冷卻后再接入沉積物樣品，28 ℃厭氧培養(yǎng)一段時(shí)間后，獲得了含擬桿菌的混合培養(yǎng)物，為了獲得純種培養(yǎng)，除了稀釋涂布平板法，還可采用__________法。據(jù)圖分析，擬桿菌新菌株在以________為碳源時(shí)生長(zhǎng)狀況最好。(2)研究發(fā)現(xiàn)，將采集的樣品置于各種培養(yǎng)基中培養(yǎng)，仍有很多微生物不能被分離篩選出來(lái)，推測(cè)其原因可能是________________________________________________________________________________________________________ (答出1點(diǎn)即可)。(3)藻類(lèi)細(xì)胞解體后的難降解多糖物質(zhì)，通常會(huì)聚集形成碎屑沉降到深海底部。從生態(tài)系統(tǒng)組成成分的角度考慮，擬桿菌對(duì)深海生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的作用可能是_______________________________________________________________________。
(4)深海冷泉環(huán)境特殊，推測(cè)此環(huán)境下生存的擬桿菌所分泌的各種多糖降解酶，除具有酶的一般共性外，其特性可能還有____________________________________________________________________________________________________________。
解析：(1)分析題圖可知，在以纖維素為碳源的培養(yǎng)基中，細(xì)胞數(shù)量最多，可推知擬桿菌新菌株在以纖維素為碳源時(shí)生長(zhǎng)狀況最好。(2)將采集的樣品置于各種培養(yǎng)基中培養(yǎng)，仍可能有很多微生物不能被分離篩選出來(lái)。推測(cè)其原因可能是某些微生物只有利用深海冷泉中的特有物質(zhì)才能生存(或需要在深海冷泉的特定環(huán)境中才能存活)。(3)擬桿菌為異養(yǎng)生物，作為該生態(tài)系統(tǒng)的分解者，能將沉降到深海底部的難降解多糖物質(zhì)分解為無(wú)機(jī)物，歸還到非生物環(huán)境中，有利于碳循環(huán)的順利進(jìn)行。(4)深海冷泉溫度較低，故生活在其中的擬桿菌所分泌的各種多糖降解酶，應(yīng)具有耐低溫的特性，才能高效降解多糖，保證擬桿菌的正常生命活動(dòng)所需。
答案：(1)高壓蒸汽滅菌　平板劃線　纖維素(2)某些微生物只有利用深海冷泉中的特有物質(zhì)才能生存(或需要在深海冷泉的特定環(huán)境中才能存活)(3)擬桿菌作為分解者，將沉降到深海底部的難降解多糖物質(zhì)分解為無(wú)機(jī)物，歸還到非生物環(huán)境中，有利于碳循環(huán)的順利進(jìn)行(4)耐低溫
3．(2022·全國(guó)甲卷)某同學(xué)從被石油污染的土壤中分離得到A和B兩株可以降解石油的細(xì)菌，在此基礎(chǔ)上采用平板培養(yǎng)法比較二者降解石油的能力，并分析兩個(gè)菌株的其他生理功能。實(shí)驗(yàn)所用的培養(yǎng)基成分如下：培養(yǎng)基Ⅰ：K2HPO4，MgSO4，NH4NO3，石油。培養(yǎng)基Ⅱ：K2HPO4，MgSO4，石油。操作步驟：①將A、B菌株分別接種在兩瓶液體培養(yǎng)基Ⅰ中培養(yǎng)，得到A、B菌液；②液體培養(yǎng)基Ⅰ、Ⅱ中添加瓊脂，分別制成平板Ⅰ、Ⅱ，并按圖中所示在平板上打甲、乙兩孔?；卮鹣铝袉?wèn)題：
(1)實(shí)驗(yàn)所用培養(yǎng)基中作為碳源的成分是________。培養(yǎng)基中NH4NO3的作用是為菌株的生長(zhǎng)提供氮源，氮源在菌體內(nèi)可以參與合成______________________(答出2種即可)等生物大分子。
(2)步驟①中，在資源和空間不受限制的階段，若最初接種N0個(gè)A細(xì)菌，繁殖n代后細(xì)菌的數(shù)量是__________。(3)為了比較A、B降解石油的能力，某同學(xué)利用步驟②所得到的平板Ⅰ、Ⅱ進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表所示(“＋”表示有透明圈，“＋”越多表示透明圈越大，“－”表示無(wú)透明圈)，推測(cè)該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)思路是__________________________________________________________________________________________________________。(4)現(xiàn)有一貧氮且被石油污染的土壤，根據(jù)上表所示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，治理石油污染應(yīng)選用的菌株是____________，理由是______________________________________________________________________________________________________________。
解析：(1)從組成培養(yǎng)基的物質(zhì)所含化學(xué)元素可知，作為碳源的成分是石油。生物大分子DNA、RNA、蛋白質(zhì)都含有N元素，故氮源在菌體內(nèi)可以參與合成這些物質(zhì)。(2)細(xì)菌增殖呈“J”形曲線增長(zhǎng)，由于DNA的半保留復(fù)制，細(xì)菌每繁殖一代就是上一代的2倍，根據(jù)公式Nt＝N0·λt，λ＝2，繁殖n代后細(xì)菌的數(shù)量是N0·2n。(3)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是：在平板Ⅰ上，A菌株降解石油的能力高于B菌株；在平板Ⅱ上，A菌株仍然能降解石油，而B(niǎo)菌株不能降解，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的單一變量和對(duì)照原則，推測(cè)該同學(xué)的思路是：在無(wú)菌條件下，將等量等濃度的A菌液和B菌液分別接種到平板Ⅰ的甲和乙兩孔處，平板Ⅱ也進(jìn)行同樣的操作，在相同且適宜條件下培養(yǎng)一段時(shí)間，比較兩個(gè)平板的兩孔處的透明圈大小并作記錄，根據(jù)透明圈大降解能力強(qiáng)，透明圈小降解能力弱，進(jìn)而比較A、B降解石油的能力。(4)由表格數(shù)據(jù)可知，在平板Ⅱ(無(wú)氮源的培養(yǎng)基)上，A菌株仍然能降解石油，而B(niǎo)菌株不能降解，所以要治理貧氮且被石油污染的土壤，應(yīng)該選用A菌株，因?yàn)锳菌株降解石油的能力高于B菌株，并且在沒(méi)有添加氮源的培養(yǎng)基中也能生長(zhǎng)。
答案：(1)石油　DNA、RNA、蛋白質(zhì)(2)N0·2n(3)在無(wú)菌條件下，將等量等濃度的A菌液和B菌液分別接種到平板Ⅰ的甲和乙兩孔處，平板Ⅱ也進(jìn)行同樣的操作，在相同且適宜條件下培養(yǎng)一段時(shí)間，比較兩個(gè)平板的兩孔處的透明圈大小并作記錄，根據(jù)透明圈大降解能力強(qiáng)，透明圈小降解能力弱，進(jìn)而比較A、B降解石油的能力(4)A　A菌株降解石油的能力高于B菌株，并且在沒(méi)有添加氮源的培養(yǎng)基中也能生長(zhǎng)
4．(2022·全國(guó)乙卷)化合物S被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品和化工工業(yè)，用菌株C可生產(chǎn)S，S的產(chǎn)量與菌株C培養(yǎng)所利用的碳源關(guān)系密切。為此，某小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較不同碳源對(duì)菌體生長(zhǎng)和S產(chǎn)量的影響，結(jié)果見(jiàn)下表。
回答下列問(wèn)題：(1)通常在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)微生物時(shí)，需要對(duì)所需的玻璃器皿進(jìn)行滅菌，滅菌的方法有________________________(答出2點(diǎn)即可)。
(2)由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，菌株C生長(zhǎng)的最適碳源是______；用菌株C生產(chǎn)S的最適碳源是________。菌株C的生長(zhǎng)除需要碳源外，還需要_____________________________________________________________________________ (答出2點(diǎn)即可)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。(3)由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，碳源為淀粉時(shí)菌株C不能生長(zhǎng)，其原因是_________________。(4)若以制糖廢液作為碳源，為進(jìn)一步確定生產(chǎn)S的最適碳源濃度，某同學(xué)進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)簡(jiǎn)要寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)思路：_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)利用制糖廢液生產(chǎn)S可以實(shí)現(xiàn)廢物利用，其意義是__________________ (答出1點(diǎn)即可)。
解析：(1)通常在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)微生物時(shí)，對(duì)所需的玻璃器皿進(jìn)行滅菌，玻璃器皿常用的滅菌的方法有干熱滅菌、高壓蒸汽滅菌等。(2)由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，與以制糖廢液為碳源相比，以葡萄糖為碳源時(shí)菌株C的細(xì)胞干重最大，說(shuō)明最適于菌株C生長(zhǎng)的碳源是葡萄糖；而以制糖廢液為碳源時(shí)，用菌株C生產(chǎn)S的產(chǎn)量高于以葡萄糖為碳源時(shí)的產(chǎn)量，說(shuō)明最適于生產(chǎn)S的碳源是制糖廢液。菌株C的生長(zhǎng)除需要碳源外，還需要氮源、無(wú)機(jī)鹽、水等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。(3)在以淀粉為碳源的培養(yǎng)基中，菌株C不能生長(zhǎng)，原因可能是菌株C中缺少分解淀粉的酶，不能利用淀粉。(4)要測(cè)定生產(chǎn)S的最適制糖廢液為碳源的濃度，實(shí)驗(yàn)自變量為制糖廢液的濃度，可分別配制一系列不同濃度梯度的以制糖廢液為唯一碳源的培養(yǎng)基，培養(yǎng)菌株C，其他條件相同且適宜，一段時(shí)間后，測(cè)定并比較不同濃度制糖廢液中的S的產(chǎn)量，S產(chǎn)量最高時(shí)對(duì)應(yīng)的制糖廢液濃度，即為生產(chǎn)S的最適碳源濃度。

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