第十單元　生物技術(shù)與工程
第2講　微生物的培養(yǎng)技術(shù)及應(yīng)用
考點(diǎn)一 微生物的培養(yǎng)技術(shù)及應(yīng)用
1．培養(yǎng)基的配制(1)概念：人們按照微生物對(duì)____________的不同需求，配制出供其____________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)類(lèi)型：按物理狀態(tài)分類(lèi)
2.無(wú)菌技術(shù)(1)目的：獲得__________________。(2)關(guān)鍵：__________________。(3)區(qū)別：消毒與滅菌的比較
3.微生物的純培養(yǎng)(1)概念①培養(yǎng)物：在微生物學(xué)中，將接種于培養(yǎng)基內(nèi)，在合適條件下形成的含特定種類(lèi)微生物的群體稱(chēng)為培養(yǎng)物。②純培養(yǎng)物：由____________繁殖所獲得的微生物群體稱(chēng)為純培養(yǎng)物。③純培養(yǎng)：獲得純培養(yǎng)物的過(guò)程就是純培養(yǎng)。(2)方法：_______________和_____________________。(3)菌落：分散的微生物在適宜的固體培養(yǎng)基表面或內(nèi)部可以繁殖形成______可見(jiàn)的、有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)的子細(xì)胞群體。
(4)酵母菌的純培養(yǎng)操作步驟
易錯(cuò)整合，判斷正誤。(1)微生物在瓊脂固體培養(yǎng)基表面或內(nèi)部生長(zhǎng)，可以形成肉眼可見(jiàn)的菌落。( 　　)(2)在培養(yǎng)霉菌時(shí)，需要將培養(yǎng)基調(diào)至中性或弱堿性。( 　　)(3)獲得純凈的微生物培養(yǎng)物的關(guān)鍵是防止雜菌污染。( 　　)(4)為了避免周?chē)h(huán)境中微生物的污染，接種過(guò)程中許多操作都應(yīng)在超凈工作臺(tái)并在酒精燈火焰附近進(jìn)行。( 　　)
(5)由單一個(gè)體繁殖所獲得的微生物群體稱(chēng)為純培養(yǎng)物。獲得純培養(yǎng)物的過(guò)程就是純培養(yǎng)。( 　　)(6)倒平板過(guò)程中，將培養(yǎng)基倒入培養(yǎng)皿并蓋上皿蓋后，立即將培養(yǎng)皿倒置。( 　　)(7)培養(yǎng)酵母菌時(shí)，可將接種后的平板和一個(gè)未接種的平板倒置，放入適宜溫度的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24～48 h。( 　　)
1．平板冷凝后，要將平板倒置的原因是什么？提示：因?yàn)槠桨謇淠?，皿蓋上會(huì)凝結(jié)水珠，平板倒置后，既可避免培養(yǎng)基里的水分過(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。2．第二次及其以后的劃線(xiàn)操作總是從上一次劃線(xiàn)末端開(kāi)始，這樣做的目的是什么？提示：能使微生物的數(shù)目隨著劃線(xiàn)次數(shù)的增加而逐漸減少，最終得到由單個(gè)微生物繁殖形成的純培養(yǎng)物。
3．平板劃線(xiàn)時(shí)最后一次劃線(xiàn)為何不能與第一次劃線(xiàn)相連？提示：最后一次劃線(xiàn)已經(jīng)將酵母菌稀釋成單個(gè)細(xì)胞，如果與第一次劃線(xiàn)相連，則增加了酵母菌數(shù)目，得不到純化的效果。4．無(wú)菌技術(shù)除用來(lái)防止實(shí)驗(yàn)室的培養(yǎng)物被其他外來(lái)微生物污染外，還有什么作用？提示：有效避免操作者自身被微生物感染。
特別提醒：除了上述主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外，還需要滿(mǎn)足微生物生長(zhǎng)對(duì)pH、特殊營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以及氧氣的需求。例如，在培養(yǎng)乳酸桿菌時(shí)，需要在培養(yǎng)基中添加維生素；在培養(yǎng)霉菌時(shí)，一般需要將培養(yǎng)基調(diào)至酸性；在培養(yǎng)細(xì)菌時(shí)，一般需要將培養(yǎng)基調(diào)至中性或弱堿性；在培養(yǎng)厭氧微生物時(shí)，需要提供無(wú)氧的條件。
2．幾種微生物的營(yíng)養(yǎng)和能量來(lái)源
3.幾種常用的滅菌和消毒方法的比較
特別提醒：(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(xiàn)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)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。
考向　培養(yǎng)基與無(wú)菌技術(shù) 甲、乙、丙是三種微生物，如表Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是用來(lái)培養(yǎng)微生物的三種培養(yǎng)基。甲、乙、丙都能在Ⅲ中正常生長(zhǎng)繁殖；甲能在Ⅰ中正常生長(zhǎng)繁殖，而乙和丙都不能；乙能在Ⅱ中正常生長(zhǎng)繁殖，甲、丙都不能。下列說(shuō)法正確的是( 　　)
注：“＋”表示培養(yǎng)基中加入了這種物質(zhì)，“－”表示培養(yǎng)基中沒(méi)有加入這種物質(zhì)。A．甲、乙、丙都是異養(yǎng)型微生物B．甲、乙都是自養(yǎng)型微生物，丙是異養(yǎng)型微生物C．甲是異養(yǎng)型微生物，乙是固氮微生物，丙是自養(yǎng)型微生物D．甲是固氮微生物，乙是自養(yǎng)型微生物，丙是異養(yǎng)型微生物
解析：根據(jù)題意可知，甲能在Ⅰ中正常生長(zhǎng)繁殖，而乙和丙都不能，而Ⅰ培養(yǎng)基缺氮，說(shuō)明甲能夠自身固氮，屬于固氮微生物；乙能在Ⅱ中正常生長(zhǎng)繁殖，而甲和丙都不能，Ⅱ培養(yǎng)基中沒(méi)有有機(jī)碳源，說(shuō)明乙能夠合成有機(jī)物，屬于自養(yǎng)型微生物；而丙只能在Ⅲ培養(yǎng)基中生長(zhǎng)，說(shuō)明屬于異養(yǎng)型微生物。
┃┃歸納總結(jié)?微生物對(duì)主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需求特點(diǎn)(1)自養(yǎng)型微生物所需的主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是無(wú)機(jī)鹽，碳源可來(lái)自大氣中的CO2；氮源可由含氮無(wú)機(jī)鹽提供，如硝酸鹽等。(2)異養(yǎng)型微生物所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要是有機(jī)物，即碳源必須由含碳有機(jī)物提供，如糖類(lèi)、脂肪酸等；氮源也主要由有機(jī)物提供，如尿素、牛肉膏等，部分異養(yǎng)型微生物也可以利用無(wú)機(jī)氮源。
〔變式訓(xùn)練〕1．(2022·遼寧六校聯(lián)考)下列有關(guān)無(wú)菌技術(shù)的說(shuō)法，其中正確的是( 　　)①配制培養(yǎng)基和接種時(shí)，均需在酒精燈火焰旁操作；②接種室、接種箱或超凈工作臺(tái)在使用前，可用紫外線(xiàn)照射30 min進(jìn)行消毒；③可以通過(guò)化學(xué)消毒法處理水源，還可通過(guò)生物消毒法凈化污水；④培養(yǎng)基需經(jīng)濕熱滅菌后方可調(diào)節(jié)pH；⑤濕熱滅菌是在壓力為101 kPa，溫度為121 ℃的條件下維持15～30 min來(lái)滅菌的A．①③　B．②⑤　C．②④　D．②③
解析：配制培養(yǎng)基時(shí)，不需在酒精燈火焰旁操作，①錯(cuò)誤；接種室、接種箱或超凈工作臺(tái)在使用前，可用紫外線(xiàn)照射30 min進(jìn)行消毒，②正確；可以使用化學(xué)藥物即通過(guò)化學(xué)消毒法處理水源，還可用微生物分解水體的有機(jī)物，即通過(guò)生物消毒法凈化污水，③正確；培養(yǎng)基需先調(diào)節(jié)pH后經(jīng)濕熱滅菌，④錯(cuò)誤；濕熱滅菌是在壓力為100 kPa，溫度為121 ℃的條件下維持15～30 min來(lái)滅菌的，⑤錯(cuò)誤，綜上，D正確。
考向　微生物的純培養(yǎng) 如圖是實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)和純化大腸桿菌過(guò)程中的部分操作步驟。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( 　　)A．①步驟使用的培養(yǎng)基已經(jīng)高溫濕熱滅菌且冷卻至50 ℃左右B．②過(guò)程挑取菌種前后試管口均需通過(guò)火焰C．③所示的接種方法不能用來(lái)進(jìn)行細(xì)菌計(jì)數(shù)D．④操作過(guò)程中，需灼燒接種環(huán)5次
解析：①步驟表示倒平板，使用的培養(yǎng)基已經(jīng)高溫濕熱滅菌且冷卻至50 ℃左右，A正確；②過(guò)程挑取菌種前后試管口均需通過(guò)火焰，防止被雜菌污染，B正確；③是進(jìn)行平板劃線(xiàn)，平板劃線(xiàn)法開(kāi)始得到的菌體是連在一起生長(zhǎng)的，故該方法不能用于計(jì)數(shù)活菌，只能用于分離菌種，C正確；接種環(huán)在每次接種前和接種結(jié)束后都要通過(guò)灼燒來(lái)滅菌，所以完成步驟④中5次劃線(xiàn)操作前都要灼燒滅菌，接種結(jié)束后還需灼燒滅菌1次，防止造成污染，由此可見(jiàn)，完成步驟④共需灼燒接種環(huán)6次，D錯(cuò)誤。
〔變式訓(xùn)練〕2．下列關(guān)于微生物實(shí)驗(yàn)操作的敘述，錯(cuò)誤的是( 　　)A．培養(yǎng)微生物的試劑和器具都要進(jìn)行濕熱滅菌B．接種前后，接種環(huán)都要在酒精燈火焰上進(jìn)行灼燒C．接種后的培養(yǎng)皿要倒置，以防培養(yǎng)污染D．菌種分離和菌落計(jì)數(shù)都可以使用固體培養(yǎng)基
解析：培養(yǎng)微生物的器具不一定都要進(jìn)行濕熱滅菌，如接種環(huán)需要進(jìn)行灼燒滅菌，A項(xiàng)錯(cuò)誤；接種前灼燒接種環(huán)的目的是徹底殺滅環(huán)上的細(xì)菌、芽孢等，接種后再灼燒是為了防止菌種逸出，污染接種室或者超凈臺(tái)，影響整體接種環(huán)境，B項(xiàng)正確；接種后的培養(yǎng)皿要倒置，既可以防止皿蓋上的水珠落入培養(yǎng)基造成污染，又可以避免培養(yǎng)基表面的水分過(guò)快地?fù)]發(fā)，C項(xiàng)正確；固體培養(yǎng)基可通過(guò)平板劃線(xiàn)法或稀釋涂布平板法進(jìn)行菌種分離；在固體培養(yǎng)基上才能形成菌落，故菌落計(jì)數(shù)用固體培養(yǎng)基，D項(xiàng)正確。
考點(diǎn)二 微生物的選擇培養(yǎng)和計(jì)數(shù)
1．區(qū)分選擇培養(yǎng)基與鑒別培養(yǎng)基
抑制或阻止其他種類(lèi)微生物
2.微生物的選擇培養(yǎng)和數(shù)量測(cè)定(1)稀釋涂布平板法步驟①系列稀釋操作：該操作常用在將細(xì)胞接種到培養(yǎng)基之前，通過(guò)_____________________分散細(xì)胞，隨著稀釋程度的______，單位體積中的微生物細(xì)胞數(shù)量______，細(xì)胞得以分散。操作步驟：
(2)微生物的數(shù)量測(cè)定方法①顯微鏡直接計(jì)數(shù)法
②間接計(jì)數(shù)法——_______________(即_____________________)原理：當(dāng)樣品的稀釋度足夠高時(shí)，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。通過(guò)統(tǒng)計(jì)平板上的______數(shù)，就能推測(cè)出樣品中大約含有多少活菌。
易錯(cuò)整合，判斷正誤。(1)選擇培養(yǎng)基可以鑒定某種微生物的種類(lèi)。( 　　)(2)涂布平板時(shí)，涂布器灼燒滅菌后直接涂布。( 　　)(3)顯微鏡直接計(jì)數(shù)法是一種快速直觀的測(cè)定微生物數(shù)量的方法。( 　　)(4)直接計(jì)數(shù)法統(tǒng)計(jì)的是活菌數(shù)和死菌數(shù)的總和。( 　　)(5)稀釋涂布平板法計(jì)數(shù)時(shí)，平板上的一個(gè)菌落就是一個(gè)細(xì)菌。( 　　)
1．微生物篩選的原理是什么？提示：人為提供有利于目的菌生長(zhǎng)的條件(包括營(yíng)養(yǎng)、溫度和pH等)，同時(shí)抑制或阻止其他微生物的生長(zhǎng)。2．為什么稀釋涂布平板法統(tǒng)計(jì)的菌落數(shù)目往往比活菌的實(shí)際數(shù)目少？提示：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。
3．分離纖維素分解菌應(yīng)在富含纖維素的環(huán)境中尋找的原因是什么？提示：培養(yǎng)基中富含纖維素，能夠分解纖維素的微生物具有更多的生存機(jī)會(huì)而大量繁殖。
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、放線(xiàn)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．土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計(jì)數(shù)的實(shí)驗(yàn)操作(1)實(shí)驗(yàn)原理
3．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。
考向　微生物的選擇培養(yǎng) 營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株是野生型菌株經(jīng)過(guò)人工誘變或自發(fā)突變失去合成某種生長(zhǎng)因子的能力，只能在補(bǔ)充了相應(yīng)的生長(zhǎng)因子的基本培養(yǎng)基中才能正常生長(zhǎng)的變異菌株。某研究小組對(duì)酵母菌用紫外線(xiàn)照射后將其接種到甲培養(yǎng)皿的培養(yǎng)基上，一段時(shí)間后將甲培養(yǎng)皿的菌落影印接種(不改變菌落位置)到乙、丙兩培養(yǎng)皿的培養(yǎng)基中，進(jìn)一步培養(yǎng)得到如圖所示結(jié)果。
下列分析正確的是( 　　)A．接種到甲培養(yǎng)皿采用的是平板劃線(xiàn)法B．甲、丙兩培養(yǎng)皿中的培養(yǎng)基是基本培養(yǎng)基C．甲培養(yǎng)皿中菌落數(shù)有可能比接種的酵母菌數(shù)少D．甲、乙、丙三個(gè)培養(yǎng)皿都可能存在營(yíng)養(yǎng)缺陷型
解析：甲培養(yǎng)皿的菌落均勻分布，接種方法應(yīng)為稀釋涂布平板法，A錯(cuò)誤；甲、丙兩培養(yǎng)皿中包括野生型酵母菌菌株和某種營(yíng)養(yǎng)缺陷型酵母菌菌株，乙培養(yǎng)皿中是野生型酵母菌菌株，乙培養(yǎng)皿中的培養(yǎng)基是基本培養(yǎng)基，甲和丙培養(yǎng)皿中是加入了同種營(yíng)養(yǎng)成分的培養(yǎng)基，B錯(cuò)誤；由于基因突變具有不定向性，接種到甲培養(yǎng)皿的酵母菌可能還有其他營(yíng)養(yǎng)缺陷型，且有些菌落不一定由一個(gè)酵母菌形成，所以，甲培養(yǎng)皿中菌落數(shù)有可能比接種的酵母菌數(shù)少，C正確；乙培養(yǎng)皿中的培養(yǎng)基是基本培養(yǎng)基，形成的菌落只可能是野生型酵母菌菌落，D錯(cuò)誤。
┃┃歸納總結(jié)?兩種純化方法的比較
〔變式訓(xùn)練〕3．石油污染、農(nóng)藥濫用等因素導(dǎo)致近海沉積物中含有大量有毒害的烴類(lèi)化合物(碳?xì)浠衔锏慕y(tǒng)稱(chēng))。研究者從我國(guó)東海和南海近海沉積物中篩選和分離出能夠降解烴類(lèi)化合物的菌株，并對(duì)這些菌株的降解能力進(jìn)行了鑒定。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( 　　)A．東海和南海近海沉積物中含有大量適應(yīng)不同溫度的微生物有利于篩選菌株B．篩選和分離降解菌株時(shí)需使用以相應(yīng)烴類(lèi)化合物為唯一碳源的培養(yǎng)基
C．可采用稀釋涂布平板或平板劃線(xiàn)法進(jìn)行烴類(lèi)化合物降解菌的純培養(yǎng)D．將沉積物稀釋液徹底滅菌后再接種到培養(yǎng)基上，可以有效防止雜菌的污染
解析：目的菌株的篩選應(yīng)在該目的菌株適宜生長(zhǎng)的環(huán)境中篩選，東海和南海近海沉積物中含有大量適應(yīng)不同溫度的微生物有利于篩選菌株，A正確；篩選和分離出能夠降解烴類(lèi)化合物的菌株，需要配置以相應(yīng)烴類(lèi)化合物為唯一碳源的培養(yǎng)基，在此培養(yǎng)基中只有能夠分解烴類(lèi)化合物的菌株才能生長(zhǎng)，B正確；菌種純化的接種方法有稀釋涂布平板或平板劃線(xiàn)法，C正確；將沉積物稀釋液徹底滅菌，會(huì)殺死能夠降解烴類(lèi)化合物的菌株，D錯(cuò)誤。
考向　微生物的分離和計(jì)數(shù) (2022·山東菏澤聯(lián)考)生物興趣小組的三位同學(xué)吃冰激凌后有兩人嚴(yán)重腹瀉，他們懷疑冰激凌中大腸桿菌超標(biāo)。衛(wèi)生部門(mén)規(guī)定1 000 mL自來(lái)水37 ℃培養(yǎng)48 h后大腸桿菌菌落數(shù)不能超過(guò)3個(gè)，于是他們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)此冰激凌進(jìn)行檢測(cè)。下列實(shí)驗(yàn)操作合理的是( 　　)A．再去小店買(mǎi)一個(gè)同樣品牌的同種冰激凌，然后配制伊紅—亞甲藍(lán)瓊脂培養(yǎng)基(該培養(yǎng)基可用來(lái)鑒別大腸桿菌)，滅菌、倒平板
B．取10 mL剛?cè)诨谋ち枳鳛樵哼M(jìn)行梯度稀釋、稀釋倍數(shù)為1×10～1×105C．取各個(gè)稀釋濃度的冰激凌液各0.1 mL，每個(gè)濃度用涂布平板法接種3個(gè)平板，在適宜溫度下培養(yǎng)48 h，統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果即可，不需要對(duì)照D．統(tǒng)計(jì)菌落數(shù)目，以菌落數(shù)代表大腸桿菌數(shù)會(huì)導(dǎo)致統(tǒng)計(jì)結(jié)果比實(shí)際值偏小
解析：只對(duì)一個(gè)冰激凌進(jìn)行檢測(cè)，樣品太少，不能確定是某個(gè)冰激凌的質(zhì)量問(wèn)題還是這個(gè)品牌冰激凌的質(zhì)量問(wèn)題，正確的做法是再去小店隨機(jī)買(mǎi)多個(gè)同樣品牌的同種冰激凌，A錯(cuò)誤；冰激凌中大腸桿菌數(shù)量較少，取10 mL剛?cè)诨谋ち枳鳛樵哼M(jìn)行梯度稀釋、稀釋倍數(shù)為1×10～1×103即可，B錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)應(yīng)該設(shè)置對(duì)照，取各個(gè)稀釋濃度的冰激凌液各0.1 mL，用涂布平板法進(jìn)行接種，每個(gè)濃度涂3個(gè)平板，再取一個(gè)平板接種等量無(wú)菌水(作為對(duì)照)，在適宜溫度下培養(yǎng)48 h，當(dāng)對(duì)照組無(wú)菌落生長(zhǎng)時(shí)，選擇菌落數(shù)在30～300的平板進(jìn)行計(jì)數(shù)，C錯(cuò)誤；因?yàn)楫?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，故統(tǒng)計(jì)菌落數(shù)目，以菌落數(shù)代表大腸桿菌數(shù)會(huì)導(dǎo)致統(tǒng)計(jì)結(jié)果比實(shí)際值偏小，D正確。
〔變式訓(xùn)練〕4．(2020·全國(guó)Ⅰ卷)某種物質(zhì)S(一種含有C、H、N的有機(jī)物)難以降解，會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，只有某些細(xì)菌能降解S。研究人員按照下圖所示流程從淤泥中分離得到能高效降解S的細(xì)菌菌株。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要甲、乙兩種培養(yǎng)基，甲的組分為無(wú)機(jī)鹽、水和S，乙的組分為無(wú)機(jī)鹽、水、S和Y。
回答下列問(wèn)題：(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，盛有水或培養(yǎng)基的搖瓶通常采用____________的方法進(jìn)行滅菌。乙培養(yǎng)基中的Y物質(zhì)是______。甲、乙培養(yǎng)基均屬于______培養(yǎng)基。(2)實(shí)驗(yàn)中初步估測(cè)搖瓶M中細(xì)菌細(xì)胞數(shù)為2×107個(gè)/mL，若要在每個(gè)平板上涂布100 μL稀釋后的菌液，且保證每個(gè)平板上長(zhǎng)出的菌落數(shù)不超過(guò)200個(gè)，則至少應(yīng)將搖瓶M中的菌液稀釋_____倍。
(3)在步驟⑤的篩選過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)培養(yǎng)基中的S超過(guò)某一濃度時(shí)，某菌株對(duì)S的降解量反而下降，其原因可能是_______________________________________(答出1點(diǎn)即可)。(4)若要測(cè)定淤泥中能降解S的細(xì)菌細(xì)胞數(shù)，請(qǐng)寫(xiě)出主要實(shí)驗(yàn)步驟：____________________________________________________________。(5)上述實(shí)驗(yàn)中，甲、乙兩種培養(yǎng)基所含有的組分雖然不同，但都能為細(xì)菌的生長(zhǎng)提供4類(lèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，即_____________________________。
S的濃度超過(guò)某一值時(shí)會(huì)
取淤泥加入無(wú)菌水中，涂布(或稀釋涂布)到乙培養(yǎng)基上，培養(yǎng)后計(jì)數(shù)
水、碳源、氮源和無(wú)機(jī)鹽
解析：(1)為保持原有的濕度，盛有水或培養(yǎng)基的器皿常采用濕熱滅菌法滅菌。乙培養(yǎng)基為固體培養(yǎng)基，需要加入凝固劑瓊脂。甲、乙培養(yǎng)基均只含S一種碳源和氮源，故只有能利用S的細(xì)菌才能生長(zhǎng)，因而都屬于選擇培養(yǎng)基。(2)M中細(xì)菌濃度÷稀釋倍數(shù)＝涂布時(shí)細(xì)菌的濃度，M中細(xì)菌濃度為2×107個(gè)/mL，涂布時(shí)細(xì)菌濃度最高為200個(gè)/100μL＝2×103個(gè)/mL，所以稀釋倍數(shù)為2×107個(gè)/mL÷(2×103)個(gè)/mL＝104。(3)當(dāng)培養(yǎng)基中的S超過(guò)某一濃度時(shí)，細(xì)胞外的滲透壓增大，細(xì)胞吸水減少，
代謝減弱，菌株生長(zhǎng)受到抑制，對(duì)S的降解量下降。(4)采用稀釋涂布平板法進(jìn)行培養(yǎng)計(jì)數(shù)時(shí)，先取1 g淤泥加入9 mL 無(wú)菌水中制成菌懸液，稀釋涂布到乙培養(yǎng)基上，培養(yǎng)后統(tǒng)計(jì)菌落數(shù)，推算淤泥中能降解S的細(xì)菌數(shù)量。(5)培養(yǎng)微生物的培養(yǎng)基中含有水、碳源、氮源和無(wú)機(jī)鹽等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。
1．(2021·山東，14)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：根據(jù)題干信息“甲菌菌落周?chē)尸F(xiàn)深藍(lán)色”，說(shuō)明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．(2021·山東，20)含硫蛋白質(zhì)在某些微生物的作用下產(chǎn)生硫化氫導(dǎo)致生活污水發(fā)臭。硫化氫可以與硫酸亞鐵銨結(jié)合形成黑色沉淀。為探究發(fā)臭水體中甲、乙菌是否產(chǎn)生硫化氫及兩種菌的運(yùn)動(dòng)能力，用穿刺接種的方法，分別將兩種菌接種在含有硫酸亞鐵銨的培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)，如圖所示。若兩種菌繁殖速度相等，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( 　　)A．乙菌的運(yùn)動(dòng)能力比甲菌強(qiáng)B．為不影響菌的運(yùn)動(dòng)需選用液體培養(yǎng)基C．該實(shí)驗(yàn)不能比較出兩種菌產(chǎn)生硫化氫的量D．穿刺接種等接種技術(shù)的核心是防止雜菌的污染
解析：從圖中可以看出甲菌在試管中分布范圍小于乙菌，說(shuō)明了乙菌的運(yùn)動(dòng)能力比甲菌強(qiáng)，A正確；為不影響菌的運(yùn)動(dòng)需選用半固體培養(yǎng)基，B錯(cuò)誤；該實(shí)驗(yàn)可以根據(jù)黑色沉淀的多少初步比較細(xì)菌產(chǎn)生硫化氫的能力，但不能測(cè)定產(chǎn)生硫化氫的量，C正確；微生物接種技術(shù)的核心是防止雜菌的污染，D正確。
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。
RNA和蛋白質(zhì)(合理即可)
(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__________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
在平板Ⅰ和平板Ⅱ的甲孔中均滴加A菌液，在平板Ⅰ和平板Ⅱ的乙孔中均滴加等量的B菌液，培養(yǎng)相同時(shí)間，觀察透明圈大小(分解石油的能力越強(qiáng)，透明圈越大)
(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___________________________________________________________________________________________________________________________________。
菌株A在無(wú)NH4NO3的培養(yǎng)基上可以生長(zhǎng)繁殖，而菌株B在無(wú)NH4NO3的培養(yǎng)基上不能生長(zhǎng)繁殖，且菌株A分解石油的能力較強(qiáng)(合理即可)
解析：(1)石油中含有含碳有機(jī)物，可以作為碳源。菌體內(nèi)的含氮生物大分子有蛋白質(zhì)和核酸。(2)在資源和空間不受限制的階段，細(xì)菌呈“J”形增長(zhǎng)。若最初接種N0個(gè)A細(xì)菌，繁殖n代后A細(xì)菌的數(shù)量是N0·2n。(3)由題表可知，Ⅰ平板培養(yǎng)基，菌株AB都可生長(zhǎng)，可用來(lái)比較A和B菌株分解石油的能力大小；Ⅱ平板缺少氮源，可用來(lái)比較此條件下兩種菌株分解石油能力的大小，可據(jù)此設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。(4)據(jù)表格信息可知，菌株A在無(wú)NH4NO3的培養(yǎng)基上可以生長(zhǎng)繁殖，而菌株B在無(wú)NH4NO3的培養(yǎng)基上不能生長(zhǎng)繁殖，而且Ⅰ平板中，A的透明圈大于B的，能說(shuō)明A菌株分解石油能力強(qiáng)于B菌株，因此對(duì)于貧氮且被石油污染的土壤來(lái)說(shuō)，治理石油污染應(yīng)該選用菌株A。
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)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)所用的玻璃器皿進(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)。
菌株C缺乏能分解淀粉的酶，不能分解利用淀粉
分別向一系列含有不同濃度制糖廢液的培養(yǎng)基中接種等量且適量的菌株C，放在相同且適宜的條件下培養(yǎng)，一段時(shí)間后檢測(cè)培養(yǎng)液中S的含量
解析：(1)在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)微生物時(shí)，對(duì)玻璃器皿進(jìn)行滅菌的方法有干熱滅菌和濕熱滅菌等。(2)由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，以葡萄糖作為碳源時(shí)，細(xì)胞干重最高，最有利于菌株C生長(zhǎng)；而以制糖廢液作為碳源時(shí)，S產(chǎn)量最高，此時(shí)更有利于生產(chǎn)S。微生物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)除碳源外，一般還包括水、氮源和無(wú)機(jī)鹽等。(3)碳源為淀粉時(shí)菌株C不能生長(zhǎng)，可能是因?yàn)榫闏缺乏能分解淀粉的酶，不能分解利用淀粉。(4)若要進(jìn)一步確定生產(chǎn)S的最適制糖廢液濃度，可分別向一系列含有不同濃度制糖廢液的培養(yǎng)基中接種等量且適量的菌株C，放在相同且適宜的條件下培養(yǎng)，一段時(shí)間后檢測(cè)培養(yǎng)液中S的含量。(5)利用制糖廢液生產(chǎn)S可以實(shí)現(xiàn)廢物利用，減少環(huán)境污染。
5．(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)中國(guó)南海科考中，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____________________________________________________________________________________。(答一點(diǎn)即可)
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)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_________。
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，歸還到無(wú)機(jī)環(huán)境中，有利于碳循環(huán)的順利進(jìn)行
解析：(1)培養(yǎng)基通常采用濕熱滅菌進(jìn)行滅菌。可以采用稀釋涂布平板法或平板劃線(xiàn)法，將單個(gè)微生物分散在固體培養(yǎng)基上，經(jīng)過(guò)培養(yǎng)得到單菌落，從而獲得純凈培養(yǎng)物。分析圖可知，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)深海冷泉中可能存在某些微生物，只有利用冷泉中的特有物質(zhì)才能生存(或需要在深海冷泉的特定環(huán)境中才能存活)，故將采集的樣

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