第1講　微生物的培養(yǎng)技術(shù)及應(yīng)用
考點(diǎn)1　培養(yǎng)基和無菌技術(shù)
●病毒沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu),必須寄生在活細(xì)胞內(nèi),不能直接用培養(yǎng)基培養(yǎng),需接種在含宿主細(xì)胞的培養(yǎng)基中。
(2)營養(yǎng)物質(zhì)●基本營養(yǎng)物質(zhì):一般都含有碳源、氮源、水、無機(jī)鹽?！翊送膺€要滿足微生物生長對pH、特殊營養(yǎng)物質(zhì)以及O2的需求。(3)制備:配制培養(yǎng)基→滅菌(高壓蒸汽滅菌法)→倒平板(冷凝后要倒置,避免水分蒸發(fā),防止皿蓋上的水滴滴入培養(yǎng)基污染培養(yǎng)基等)
考點(diǎn)2　微生物的純培養(yǎng)、選擇培養(yǎng)和計(jì)數(shù)
1.微生物的純培養(yǎng)(酵母菌的純培養(yǎng))(1)相關(guān)概念●純培養(yǎng)物:由單一個體繁殖所獲得的微生物群體稱為純培養(yǎng)物?！窦兣囵B(yǎng):獲得純培養(yǎng)物的過程就是純培養(yǎng)。 ●菌落:分散的微生物繁殖形成的肉眼可見的有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)的子細(xì)胞群體?！駟尉?由單個微生物繁殖形成的純培養(yǎng)物。(2)目的:獲得由單個微生物繁殖形成的純培養(yǎng)物(單菌落)。
(3)分離純化方法(接種方法):平板劃線法和稀釋涂布平板法。平板劃線法:接種環(huán)、平板、菌液、酒精燈等?！咎嵝选俊、龠M(jìn)行第二次以及其后的劃線時,要從上一次劃線的末端開始劃線,首尾區(qū)不能相連。②用接種環(huán)取菌種之前、每次劃線之前和劃線結(jié)束都要進(jìn)行灼燒滅菌,灼燒完冷卻后再操作。③操作必須始終在酒精燈火焰旁進(jìn)行。
稀釋涂布平板法:梯度稀釋→涂布平板。? 系列稀釋(梯度為10倍)?? 涂布平板(不同稀釋度的菌液分別涂布到平板進(jìn)行培養(yǎng),同一稀釋度涂布至少3個平板)
(4)培養(yǎng)過程制備培養(yǎng)基→接種和分離→恒溫培養(yǎng) 進(jìn)行恒溫培養(yǎng)時,將培養(yǎng)皿倒置,目的是防止皿蓋上的水滴滴入培養(yǎng)基造成污染等。 未接種的培養(yǎng)基在相同條件下培養(yǎng),目的是檢測培養(yǎng)基是否污染,滅菌是否合格。
2.微生物的選擇培養(yǎng)選擇培養(yǎng)基:允許特定種類的微生物生長,同時抑制或阻止其他種類微生物生長的培養(yǎng)基。
典型示范(2020·全國Ⅰ卷)某種物質(zhì)S(一種含有C、H、N的有機(jī)物)難以降解,會對環(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)過程中需要甲、乙兩種培養(yǎng)基,甲的組分為無機(jī)鹽、水和S,乙的組分為無機(jī)鹽、水、S和Y。?回答下列問題:
(1)實(shí)驗(yàn)時,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。 ?
【答案】　(1)高壓蒸汽滅菌　瓊脂　選擇【詳解】　(1)常用高壓蒸汽滅菌法處理盛有水或培養(yǎng)基的搖瓶,乙為固體培養(yǎng)基,故需要加入Y瓊脂;甲和乙培養(yǎng)基可以用于篩選能降解S的菌株,故均屬于選擇培養(yǎng)基。
(2)實(shí)驗(yàn)中初步估測搖瓶M中細(xì)菌細(xì)胞數(shù)為2×107個/mL,若要在每個平板上涂布100 μL稀釋后的菌液,且保證每個平板上長出的菌落數(shù)不超過200個,則至少應(yīng)將搖瓶M中的菌液稀釋　 倍。
【答案】　(2)104 【詳解】　(2)若要在每個平板上涂布100 μL稀釋后的菌液,且每個平板上長出的菌落數(shù)不超過200個,則搖瓶M中的菌液稀釋的倍數(shù)至少為2×107÷1000×100÷200=1×104倍。
(3)在步驟⑤的篩選過程中,發(fā)現(xiàn)當(dāng)培養(yǎng)基中的S超過某一濃度時,某菌株對S的降解量反而下降,其原因可能是? 　(答出1點(diǎn)即可)。?
【答案】　(3)S的濃度超過某一值時會抑制菌株的生長【詳解】　(3)當(dāng)培養(yǎng)基中的S超過某一濃度后,可能會抑制菌株的生長,從而造成其對S的降解量下降。
(4)若要測定淤泥中能降解S的細(xì)菌細(xì)胞數(shù),請寫出主要實(shí)驗(yàn)步驟?　。?
【答案】　(4)取淤泥加入無菌水,涂布(或稀釋涂布)到乙培養(yǎng)基上,培養(yǎng)后計(jì)數(shù)【詳解】　(4)要測定淤泥中能降解S的細(xì)菌的細(xì)胞數(shù),可以取淤泥加無菌水制成菌懸液,稀釋涂布到乙培養(yǎng)基上,培養(yǎng)后進(jìn)行計(jì)數(shù)。
(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)菌的生長提供4類營養(yǎng)物質(zhì),即　。?
【答案】　(5)水、碳源、氮源和無機(jī)鹽【詳解】　(5)營養(yǎng)基的基本成分都含有水、無機(jī)鹽、碳源、氮源,故甲和乙培養(yǎng)基均含有水、無機(jī)鹽、碳源、氮源。
【重點(diǎn)歸納】　有關(guān)選擇培養(yǎng)基的三點(diǎn)解析(1)在培養(yǎng)基中加入某種化學(xué)物質(zhì)。例如,加入青霉素可以分離出酵母菌和霉菌;加入高濃度的食鹽可以得到金黃色葡萄球菌。這里的加入是在主要營養(yǎng)成分完整的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。(2)改變培養(yǎng)基中的營養(yǎng)成分。例如缺乏氮源時可以分離出固氮微生物;石油作為唯一碳源時,可以分離出能消除石油污染的微生物。(3)改變微生物的培養(yǎng)條件。例如,將培養(yǎng)基放在高溫環(huán)境下培養(yǎng),可以得到耐高溫的微生物。
變式訓(xùn)練1.某些土壤細(xì)菌可將尿素分解成CO2和NH3,供植物吸收和利用?；卮鹣铝袉栴}:(1)有些細(xì)菌能分解尿素,有些細(xì)菌則不能,原因是前者能產(chǎn)生　　　　　。能分解尿素的細(xì)菌不能以尿素的分解產(chǎn)物CO2作為碳源,原因是　?　。但可用葡萄糖作為碳源,進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)的葡萄糖的主要作用是?　(答出2點(diǎn)即可)。
【答案】　(1)脲酶　分解尿素的細(xì)菌是分解者,屬于異養(yǎng)型生物,不能利用CO2來合成有機(jī)物　作為碳源、作為能源物質(zhì)為細(xì)胞生物生命活動提供能量,為其他有機(jī)物的合成提供原料等 【詳解】　(1)細(xì)菌能分解尿素是因?yàn)榧?xì)菌體內(nèi)能合成脲酶,分解尿素的細(xì)菌是異養(yǎng)生物,而不是生產(chǎn)者,只有生產(chǎn)者才能利用CO2作為碳源合成有機(jī)物。葡萄糖通常既作為碳源,也可作為能源,作為碳源可轉(zhuǎn)變成其他有機(jī)物。
1.某些土壤細(xì)菌可將尿素分解成CO2和NH3,供植物吸收和利用?；卮鹣铝袉栴}:(2)為了篩選可分解尿素的細(xì)菌,在配制培養(yǎng)基時,應(yīng)選擇　　　　　(填“尿素”“NH4NO3”或“尿素+NH4NO3”)作為氮源,不選擇其他兩組的原因是　?　。?
【答案】　(2)尿素　其他兩組都含有含氮物質(zhì)NH4NO3,能分解尿素的細(xì)菌和不能分解尿素的細(xì)菌都能利用NH4NO3,不能起到篩選作用 【詳解】　(2)為了篩選可分解尿素的細(xì)菌,在配制培養(yǎng)基時,應(yīng)選擇以尿素作為唯一氮源的選擇培養(yǎng)基,而其他兩組都含有含氮物質(zhì)NH4NO3,因此不能選其他兩組。
1.某些土壤細(xì)菌可將尿素分解成CO2和NH3,供植物吸收和利用?；卮鹣铝袉栴}:(3)用來篩選分解尿素細(xì)菌的培養(yǎng)基含有KH2PO4和Na2HPO4,其作用有?　(答出2點(diǎn)即可)。
【答案】　(3)KH2PO4和Na2HPO4構(gòu)成緩沖液,維持培養(yǎng)基的pH相對穩(wěn)定、能為微生物生長提供無機(jī)鹽【詳解】　(3)用來篩選分解尿素細(xì)菌的培養(yǎng)基含有KH2PO4和Na2HPO4,其作用:KH2PO4和Na2HPO4構(gòu)成緩沖液,可維持培養(yǎng)基的pH相對穩(wěn)定;KH2PO4和Na2HPO4能為微生物生長提供無機(jī)鹽。
2.將馬鈴薯去皮切塊,加水煮沸一定時間,過濾得到馬鈴薯浸出液。在馬鈴薯浸出液中加入一定量蔗糖和瓊脂,用水定容后滅菌,得到M培養(yǎng)基。回答下列問題:(1)M培養(yǎng)基若用于真菌的篩選,則培養(yǎng)基中應(yīng)加入鏈霉素以抑制　　　　　的生長,加入了鏈霉素的培養(yǎng)基屬于　　　　培養(yǎng)基。?
【答案】　(1)細(xì)菌　選擇【詳解】　(1)M培養(yǎng)基若用于真菌的篩選,抗生素能夠殺菌,因此培養(yǎng)基中應(yīng)加入鏈霉素以抑制細(xì)菌的生長,加入了鏈霉素的培養(yǎng)基屬于選擇培養(yǎng)基。
2.將馬鈴薯去皮切塊,加水煮沸一定時間,過濾得到馬鈴薯浸出液。在馬鈴薯浸出液中加入一定量蔗糖和瓊脂,用水定容后滅菌,得到M培養(yǎng)基?；卮鹣铝袉栴}:?(2)M培養(yǎng)基中的馬鈴薯浸出液為微生物生長提供了多種營養(yǎng)物質(zhì),營養(yǎng)物質(zhì)類型除氮源外還有?　　　　　　　　(答出2點(diǎn)即可)。氮源進(jìn)入細(xì)胞后,可參與合成的生物大分子有　?(答出2點(diǎn)即可)。
【答案】　(2)碳源、無機(jī)鹽　蛋白質(zhì)、核酸【詳解】　(2)M培養(yǎng)基中的馬鈴薯浸出液為微生物生長提供了多種營養(yǎng)物質(zhì),包括水、無機(jī)鹽、碳源、氮源等。生物大分子包括蛋白質(zhì)、核酸、多糖,由于糖類的元素組成中只有C、H、O,因此氮源進(jìn)入細(xì)胞后可參與蛋白質(zhì)、核酸等的合成。
2.將馬鈴薯去皮切塊,加水煮沸一定時間,過濾得到馬鈴薯浸出液。在馬鈴薯浸出液中加入一定量蔗糖和瓊脂,用水定容后滅菌,得到M培養(yǎng)基?；卮鹣铝袉栴}:(3)若在M培養(yǎng)基中用淀粉取代蔗糖,接種土壤濾液并培養(yǎng),平板上長出菌落后可通過加入顯色劑選出能產(chǎn)淀粉酶的微生物。加入的顯色劑是　　　　　,該方法能篩選出產(chǎn)淀粉酶微生物的原理是　?　。
【答案】　(3)碘液　淀粉遇碘液顯藍(lán)色,產(chǎn)淀粉酶的菌落周圍淀粉被水解,形成透明圈【詳解】　(3)淀粉可以用碘液鑒定產(chǎn)生藍(lán)色,產(chǎn)淀粉酶的菌落周圍淀粉被水解,形成透明圈,因此可通過加入顯色劑選出能產(chǎn)淀粉酶的微生物。
2.將馬鈴薯去皮切塊,加水煮沸一定時間,過濾得到馬鈴薯浸出液。在馬鈴薯浸出液中加入一定量蔗糖和瓊脂,用水定容后滅菌,得到M培養(yǎng)基?；卮鹣铝袉栴}:?(4)甲、乙兩位同學(xué)用稀釋涂布平板法測定某土壤樣品中微生物的數(shù)量,在同一稀釋倍數(shù)下得到以下結(jié)果:甲同學(xué)涂布了3個平板,統(tǒng)計(jì)的菌落數(shù)分別是110、140和149,取平均值133;乙同學(xué)涂布了3個平板,統(tǒng)計(jì)的菌落數(shù)分別是27、169和176,取平均值124。有人認(rèn)為這兩位同學(xué)的結(jié)果中,乙同學(xué)的結(jié)果可信度低,其原因是?　。
【答案】　(4)乙同學(xué)的結(jié)果中,1個平板的計(jì)數(shù)結(jié)果與另2個相差懸殊,結(jié)果的重復(fù)性差【詳解】　(4)乙同學(xué)的結(jié)果中,1個平板的計(jì)數(shù)結(jié)果與另2個相差懸殊,結(jié)果的重復(fù)性差,因此其可信度差。
3.(2022·汕頭一模)幽門螺旋桿菌是唯一能在胃里存活的細(xì)菌,幽門螺旋桿菌會引起慢性胃炎、胃潰瘍,甚至導(dǎo)致胃癌,因此,感染幽門螺旋桿菌后,需要根治。幽門螺旋桿菌容易產(chǎn)生耐藥性,需要在體外培養(yǎng)后做藥敏實(shí)驗(yàn),以便精準(zhǔn)用藥,高效根除幽門螺旋桿菌。(1)從患者胃黏膜獲取幽門螺旋桿菌后,接種到固體培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng),培養(yǎng)基需要用　　　　　　　進(jìn)行滅菌,培養(yǎng)過程中可以通過　　　　　進(jìn)行計(jì)數(shù),但此計(jì)數(shù)方法通常會使結(jié)果偏低,原因是　?　。?
【答案】　(1)高壓蒸汽滅菌法　稀釋涂布平板法　當(dāng)兩個或多個細(xì)胞連在一起時,平板上觀察到的只是一個菌落【詳解】　微生物常見的接種的方法:(1)培養(yǎng)基用高壓蒸汽滅菌方式進(jìn)行滅菌。要對固體培養(yǎng)基培養(yǎng)的微生物進(jìn)行計(jì)數(shù),可以使用稀釋涂布平板法,但當(dāng)兩個或多個細(xì)胞連在一起時,平板上觀察到的只是一個菌落,所以此計(jì)數(shù)方法通常會使結(jié)果偏低。
3.(2022·汕頭一模)幽門螺旋桿菌是唯一能在胃里存活的細(xì)菌,幽門螺旋桿菌會引起慢性胃炎、胃潰瘍,甚至導(dǎo)致胃癌,因此,感染幽門螺旋桿菌后,需要根治。幽門螺旋桿菌容易產(chǎn)生耐藥性,需要在體外培養(yǎng)后做藥敏實(shí)驗(yàn),以便精準(zhǔn)用藥,高效根除幽門螺旋桿菌。(2)在進(jìn)行藥敏實(shí)驗(yàn)過程中,將多種抗生素分別添加到各個培養(yǎng)基中,然后接種等量的幽門螺旋桿菌,在適宜條件下培養(yǎng)一段時間后,進(jìn)行處理并統(tǒng)計(jì)菌落數(shù),選擇　　　　　　　　作為患者使用的藥物。?
【答案】　(2)菌落數(shù)少的對應(yīng)的抗生素【詳解】　(2)本實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖呛Y選能高效根除幽門螺旋桿菌的藥物,故接種等量的幽門螺旋桿菌到加了抗生素的培養(yǎng)基中,菌落數(shù)少的對應(yīng)的抗生素藥效最好。
(3)細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性的過程中,抗生素是起誘導(dǎo)作用還是選擇作用?科學(xué)家設(shè)計(jì)如下探究實(shí)驗(yàn):把長有數(shù)百個菌落的細(xì)菌母種培養(yǎng)皿倒置于包有一層滅菌絲絨布的木質(zhì)圓柱體(直徑略小于培養(yǎng)皿平板)上,使其均勻地沾滿來自母種培養(yǎng)皿平板上的菌落,然后通過這一“印章”把母板上的菌落“忠實(shí)地”一一接種到不同的其他培養(yǎng)基上。如下圖中,1到2和3就是用“印章”接種的,其他接種過程也是如此。?該實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)論是?　。?你認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)最關(guān)鍵的設(shè)計(jì)思路是進(jìn)行了對照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),最終得到的抗藥性細(xì)菌一直?　。
【答案】　(3)抗生素是起選擇作用而不是起誘導(dǎo)作用　沒有接觸抗生素(或藥物)【詳解】　(3)從實(shí)驗(yàn)結(jié)果上看,沒有接觸過抗生素的菌種經(jīng)過了幾次培養(yǎng)后,在含抗生素的培養(yǎng)基中存活率上升,說明抗生素是起選擇作用而不是起誘導(dǎo)作用。該實(shí)驗(yàn)最關(guān)鍵的設(shè)計(jì)思路是進(jìn)了對照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),最終得到的抗藥性細(xì)菌一直沒有接觸抗生素(或藥物)。
1.(2019·全國Ⅲ卷)回答下列與細(xì)菌培養(yǎng)相關(guān)的問題。(1)在細(xì)菌培養(yǎng)時,培養(yǎng)基中能同時提供碳源、氮源的成分是　　　　　(填“蛋白胨”“葡萄糖”或“NaNO3”)。通常,制備培養(yǎng)基時要根據(jù)所培養(yǎng)細(xì)菌的不同來調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH,其原因是　?　 。硝化細(xì)菌在沒有碳源的培養(yǎng)基上　　　　　(填“能夠”或“不能”)生長,原因是　?　。?
【答案】　(1)蛋白胨　不同細(xì)菌生長繁殖所需的最適pH不同　能夠　硝化細(xì)菌可以利用空氣中的CO2作為碳源【詳解】　(1)葡萄糖只能為細(xì)菌提供碳源,硝酸鈉為細(xì)菌提供無機(jī)鹽,而蛋白胨既可以為細(xì)菌提供碳源,也可以為細(xì)菌提供氮源;由于不同的細(xì)菌生長繁殖的最適宜pH是不同的,因此制備培養(yǎng)基時要根據(jù)所培養(yǎng)的細(xì)菌的不同來調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH;硝化細(xì)菌屬于化能自養(yǎng)型微生物,其可以利用氨氧化釋放的能量將空氣中的二氧化碳固定為有機(jī)物,因此硝化細(xì)菌可以在無碳培養(yǎng)基中生長。
1.(2019·全國Ⅲ卷)回答下列與細(xì)菌培養(yǎng)相關(guān)的問題。(2)用平板培養(yǎng)細(xì)菌時一般需要將平板　　　　　(填“倒置”或“正置”)。?
【答案】　(2)倒置【詳解】　(2)用平板培養(yǎng)細(xì)菌時,一般需要將平板倒置培養(yǎng),以防止皿蓋上的水珠落入培養(yǎng)基,造成污染。
1.(2019·全國Ⅲ卷)回答下列與細(xì)菌培養(yǎng)相關(guān)的問題。(3)單個細(xì)菌在平板上會形成菌落,研究人員通?？筛鶕?jù)菌落的形狀、大小、顏色等特征來初步區(qū)分不同種的微生物,原因是?　。?
【答案】　(3)在一定的培養(yǎng)條件下,不同種微生物表現(xiàn)出各自穩(wěn)定的菌落特征【詳解】　(3)由于每一大類微生物都有其獨(dú)特的細(xì)胞形態(tài),因而其菌落形態(tài)特征也各異,因此根據(jù)菌落的形態(tài)、大小、顏色等特征來初步區(qū)分不同種的微生物。
1.(2019·全國Ⅲ卷)回答下列與細(xì)菌培養(yǎng)相關(guān)的問題。(4)有些使用后的培養(yǎng)基在丟棄前需要經(jīng)過　　　　　處理,這種處理可以殺死丟棄物中所有的微生物。?
【答案】　(4)滅菌【詳解】　(4)有些使用后的培養(yǎng)基丟棄前一定要進(jìn)行滅菌處理,以免污染環(huán)境。
2.(2019·全國Ⅱ卷)物質(zhì)W是一種含氮有機(jī)物,會污染土壤。W在培養(yǎng)基中達(dá)到一定量時培養(yǎng)基表現(xiàn)為不透明。某研究小組欲從土壤中篩選出能降解W的細(xì)菌(目標(biāo)菌)。回答下列問題。?(1)要從土壤中分離目標(biāo)菌,所用選擇培養(yǎng)基中的氮源應(yīng)該是　　　　　。 ?
【答案】　(1)W【詳解】　(1)該研究小組的目標(biāo)菌是能夠降解物質(zhì)W的細(xì)菌,而物質(zhì)W是一種含氮有機(jī)物,故可作篩選培養(yǎng)基中的氮源。
2.(2019·全國Ⅱ卷)物質(zhì)W是一種含氮有機(jī)物,會污染土壤。W在培養(yǎng)基中達(dá)到一定量時培養(yǎng)基表現(xiàn)為不透明。某研究小組欲從土壤中篩選出能降解W的細(xì)菌(目標(biāo)菌)?；卮鹣铝袉栴}。??(2)在從土壤中分離目標(biāo)菌的過程中,發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)基上甲、乙兩種細(xì)菌都能生長并形成菌落(如圖所示)。如果要得到目標(biāo)菌,應(yīng)該選擇　　　　　　　菌落進(jìn)一步純化,選擇的依據(jù)是　。?
【答案】　(2)乙　乙菌落周圍出現(xiàn)透明圈,說明乙菌能降解W【詳解】　(2)研究小組的目標(biāo)菌,是能夠降解物質(zhì)W的細(xì)菌,培養(yǎng)基中乙菌落的周圍出現(xiàn)透明圈,說明乙菌落能夠降解物質(zhì)W,故乙菌落為該小組的目標(biāo)細(xì)菌。
2.(2019·全國Ⅱ卷)物質(zhì)W是一種含氮有機(jī)物,會污染土壤。W在培養(yǎng)基中達(dá)到一定量時培養(yǎng)基表現(xiàn)為不透明。某研究小組欲從土壤中篩選出能降解W的細(xì)菌(目標(biāo)菌)?；卮鹣铝袉栴}。?(3)土壤中的某些微生物可以利用空氣中的氮?dú)庾鳛榈?。若要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步確定甲、乙菌能否利用空氣中的氮?dú)庾鳛榈?請簡要寫出實(shí)驗(yàn)思路、預(yù)期結(jié)果和結(jié)論,即?　 。
【答案】　(3)將甲、乙菌分別接種在無氮源培養(yǎng)基上,若細(xì)菌能生長,則說明該細(xì)菌能利用空氣中的氮?dú)庾鳛榈础驹斀狻俊?3)目標(biāo)菌能夠利用空氣中的氮?dú)庾鳛榈?故選用的篩選培養(yǎng)基不添加氮源,能夠在無氮源的培養(yǎng)基上生存的細(xì)菌便是目標(biāo)細(xì)菌,故實(shí)驗(yàn)操作為:將甲、乙菌分別接種在無氮源培養(yǎng)基上,若細(xì)菌能生長,則說明該細(xì)菌能利用空氣中的氮?dú)庾鳛榈础?br/>(4)該小組將人工合成的一段DNA轉(zhuǎn)入大腸桿菌,使大腸桿菌產(chǎn)生能降解W的酶(酶E)。為了比較酶E與天然酶降解W能力的差異,該小組擬進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn),請完善相關(guān)內(nèi)容。①在含有一定濃度W的固體培養(yǎng)基上,A處滴加含有酶E的緩沖液,B處滴加含有相同濃度天然酶的緩沖液,C處滴加　　　　,三處滴加量相同。 ?②一段時間后,測量透明圈的直徑。若C處沒有出現(xiàn)透明圈,說明　;若A、B處形成的透明圈直徑大小相近,說明?　。?
【答案】　(4)①緩沖液②緩沖液不能降解W　酶E與天然酶降解W的能力相近【詳解】　(4)①C處作為空白對照,要排除作為溶劑的緩沖液對實(shí)驗(yàn)可能造成的影響,故需要在C處滴加緩沖液,且保持滴加量相同;②培養(yǎng)基中的透明圈表示物質(zhì)W被降解的情況,若C處不出現(xiàn)透明圈,則說明緩沖液不能降解物質(zhì)W;若A、B處形成的透明圈直徑大小相近,說明物質(zhì)W被降解的程度相近,即酶E與天然酶降解物質(zhì)W的能力相近。
3.(2022·全國乙卷)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,某小組通過實(shí)驗(yàn)比較不同碳源對菌體生長和S產(chǎn)量的影響,結(jié)果見表。?回答下列問題。(1)通常在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)微生物時,需要對所需的玻璃器皿進(jìn)行滅菌,滅菌的方法有?　(答出2點(diǎn)即可)。?
【答案】　(1)高壓蒸汽滅菌、干熱滅菌【詳解】　(1)通常在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)微生物時,為防止實(shí)驗(yàn)用的玻璃器皿等物品中原有的微生物污染培養(yǎng)物,需要使用強(qiáng)烈的理化因素殺死物體內(nèi)外一切微生物的細(xì)胞、芽孢和孢子,即對所需的玻璃器皿進(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。
3.(2022·全國乙卷)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,某小組通過實(shí)驗(yàn)比較不同碳源對菌體生長和S產(chǎn)量的影響,結(jié)果見表。?回答下列問題。?(2)由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,菌株C生長的最適碳源是　　　　　;用菌株C生產(chǎn)S的最適碳源是　　　　　。菌株C的生長除需要碳源外,還需要　　　　　　　　　　(答出2點(diǎn)即可)等營養(yǎng)物質(zhì)。?
【答案】　(2)葡萄糖　制糖廢液　氮源、無機(jī)鹽、水【詳解】　(2)由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,與以制糖廢液為碳源相比,以葡萄糖為碳源時菌株C的細(xì)胞干重更大,說明最適于菌株C生長的碳源是葡萄糖;而以制糖廢液為碳源時,用菌株C生產(chǎn)S的產(chǎn)量高于以葡萄糖為碳源時的產(chǎn)量,說明最適于生產(chǎn)S的碳源是制糖廢液。微生物的生長一般都需要水、碳源、氮源和無機(jī)鹽,還需要滿足微生物生長對pH、氧氣以及特殊營養(yǎng)物質(zhì)的要求,故菌株C的生長除需要碳源外,還需要氮源、無機(jī)鹽、水等營養(yǎng)物質(zhì)。
3.(2022·全國乙卷)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,某小組通過實(shí)驗(yàn)比較不同碳源對菌體生長和S產(chǎn)量的影響,結(jié)果見表。?回答下列問題。(3)由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,碳源為淀粉時菌株C不能生長,其原因是　。?
【答案】　(3)缺少淀粉酶【詳解】　(3)分析題中表格可以看出在以淀粉為碳源的培養(yǎng)基中,菌株C不能生長,原因可能是菌株C中缺少分解淀粉的酶,不能利用淀粉。
3.(2022·全國乙卷)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,某小組通過實(shí)驗(yàn)比較不同碳源對菌體生長和S產(chǎn)量的影響,結(jié)果見表。?回答下列問題。(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)。請簡要寫出實(shí)驗(yàn)思路:　 。?
【答案】　(4)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,一段時間后,測定并比較不同濃度制糖廢液中的S的產(chǎn)量,S產(chǎn)量最高時對應(yīng)的制糖廢液濃度即為生產(chǎn)S的最適碳源濃度【詳解】　(4)要測定生產(chǎn)S的最適制糖廢液的濃度,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,一段時間后,測定并比較不同濃度制糖廢液中的S的產(chǎn)量,S產(chǎn)量最高時對應(yīng)的制糖廢液濃度,即為生產(chǎn)S的最適碳源濃度。
3.(2022·全國乙卷)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,某小組通過實(shí)驗(yàn)比較不同碳源對菌體生長和S產(chǎn)量的影響,結(jié)果見表。?回答下列問題。?(5)利用制糖廢液生產(chǎn)S可以實(shí)驗(yàn)廢物利用,其意義是　(答出1點(diǎn)即可)。?
【答案】　(5)減少污染、節(jié)省原料、降低生產(chǎn)成本【詳解】　(5)利用制糖廢液生產(chǎn)S可以實(shí)驗(yàn)廢物利用,既有利于減少污染、節(jié)省原料,又能降低生產(chǎn)成本。
4.(2022·廣東卷)研究深海獨(dú)特的生態(tài)環(huán)境對于開發(fā)海洋資源具有重要意義。近期在“科學(xué)號”考察船對南中國?？瓶贾?中國科學(xué)家采集了某海域1146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　　　　　　　為碳源時生長狀況最好。?
【答案】　(1)高壓蒸汽滅菌　平板劃線　纖維素【詳解】　(1)培養(yǎng)基通常采用高壓蒸汽滅菌法進(jìn)行滅菌。可以采用稀釋涂布平板法或平板劃線法,將單個微生物分散在固體培養(yǎng)基上,經(jīng)過培養(yǎng)得到單菌落,從而獲得純凈培養(yǎng)物。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生長狀況最好。
(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,推測其原因可能是　。(答一點(diǎn)即可)?
【答案】　(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)【詳解】　(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。
(3)藻類細(xì)胞解體后的難降解多糖物質(zhì),通常會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,擬桿菌對深海生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的作用可能是　。
【答案】　(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)分解為無機(jī)物,歸還到無機(jī)環(huán)境中,有利于碳循環(huán)的順利進(jìn)行【詳解】　(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)分解為無機(jī)物,歸還到無機(jī)環(huán)境中,有利于碳循環(huán)的順利進(jìn)行。
(4)深海冷泉環(huán)境特殊,推測此環(huán)境下生存的擬桿菌所分泌物各種多糖降解酶,除具有酶的一般共性外,其特性可能還有　。?
【答案】　(4)耐低溫【詳解】　(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所需。
5.(2022·全國甲卷)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。回答下列問題。
(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。?
【答案】　(1)石油　 DNA、RNA、蛋白質(zhì)【詳解】　(1)培養(yǎng)基的成分有碳源、氮源、無機(jī)鹽和水等,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)步驟①中,在資源和空間不受限制的階段,若最初接種N0個A細(xì)菌,繁殖n代后細(xì)菌的數(shù)量是　　　　　。?
【答案】　(2)N0·2n【詳解】　(2)由題意“資源和空間不受限制”可知,細(xì)菌的增殖呈J形曲線增長,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)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,“-”表示無透明圈),推測該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)思路是?　。?
【答案】　(3)在無菌條件下,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)一段時間,比較兩個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【詳解】　(3)分析表格數(shù)據(jù)可知,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菌株不能降解,根據(jù)實(shí)驗(yàn)的單一變量和對照原則,推測該同學(xué)的思路是:在無菌條件下,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)一段時間,比較兩個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)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　。?
【答案】　(4)A　A菌株降解石油的能力高于B菌株,并且在沒有添加氮源的培養(yǎng)基中也能生長【詳解】　(4)由表格數(shù)據(jù)可知,在平板Ⅱ(無氮源的培養(yǎng)基)上,A菌株仍然能降解石油,而B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,并且在沒有添加氮源的培養(yǎng)基中也能生長。
6.(2019·全國Ⅰ卷)已知一種有機(jī)物X(僅含有C、H兩種元素)不易降解,會造成環(huán)境污染。某小組用三種培養(yǎng)基篩選土壤中能高效降解X的細(xì)菌(目標(biāo)菌)。Ⅰ號培養(yǎng)基:在牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基中加入X(5 g/L)。Ⅱ號培養(yǎng)基:氯化鈉(5 g/L),硝酸銨(3 g/L),其他無機(jī)鹽(適量),X(15 g/L)。Ⅲ號培養(yǎng)基:氯化鈉(5 g/L),硝酸銨(3 g/L),其他無機(jī)鹽(適量),X(45 g/L)?；卮鹣铝袉栴}:(1)在Ⅰ號培養(yǎng)基中,為微生物提供氮源的是　　　　　。Ⅱ、Ⅲ號培養(yǎng)基中為微生物提供碳源的有機(jī)物是　　　　　。?
【答案】　(1)牛肉膏、蛋白胨　X【詳解】　(1)Ⅰ號培養(yǎng)基為牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基,故提供氮源的是牛肉膏、蛋白胨,Ⅱ、Ⅲ號培養(yǎng)基是以有機(jī)物X為唯一碳源的選擇培養(yǎng)基。
6.(2019·全國Ⅰ卷)已知一種有機(jī)物X(僅含有C、H兩種元素)不易降解,會造成環(huán)境污染。某小組用三種培養(yǎng)基篩選土壤中能高效降解X的細(xì)菌(目標(biāo)菌)。Ⅰ號培養(yǎng)基:在牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基中加入X(5 g/L)。Ⅱ號培養(yǎng)基:氯化鈉(5 g/L),硝酸銨(3 g/L),其他無機(jī)鹽(適量),X(15 g/L)。Ⅲ號培養(yǎng)基:氯化鈉(5 g/L),硝酸銨(3 g/L),其他無機(jī)鹽(適量),X(45 g/L)?；卮鹣铝袉栴}:(2)若將土壤懸浮液接種在Ⅱ號液體培養(yǎng)基中,培養(yǎng)一段時間后,不能降解X的細(xì)菌比例會　　　　　,其原因是　?　。?
【答案】　(2)下降　不能降解X的細(xì)菌因缺少碳源而不能繁殖,而降解X的細(xì)菌能夠繁殖【詳解】　(2)Ⅱ號培養(yǎng)基是以有機(jī)物X為唯一碳源的選擇培養(yǎng)基,故只有能利用有機(jī)物X的微生物才能存活,而其他不能降解X的細(xì)菌因缺少碳源而不能增殖。
6.(2019·全國Ⅰ卷)已知一種有機(jī)物X(僅含有C、H兩種元素)不易降解,會造成環(huán)境污染。某小組用三種培養(yǎng)基篩選土壤中能高效降解X的細(xì)菌(目標(biāo)菌)。Ⅰ號培養(yǎng)基:在牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基中加入X(5 g/L)。Ⅱ號培養(yǎng)基:氯化鈉(5 g/L),硝酸銨(3 g/L),其他無機(jī)鹽(適量),X(15 g/L)。Ⅲ號培養(yǎng)基:氯化鈉(5 g/L),硝酸銨(3 g/L),其他無機(jī)鹽(適量),X(45 g/L)。回答下列問題:(3)Ⅱ號培養(yǎng)基加入瓊脂后可以制成固體培養(yǎng)基,若要以該固體培養(yǎng)基培養(yǎng)目標(biāo)菌并對菌落進(jìn)行計(jì)數(shù),接種時,應(yīng)采用的方法是　。?
【答案】　(3)稀釋涂布平板法【詳解】　(3)要以該固體培養(yǎng)基培養(yǎng)目標(biāo)菌并對菌落進(jìn)行計(jì)數(shù),接種時,應(yīng)采用的方法是稀釋涂布平板法。
6.(2019·全國Ⅰ卷)已知一種有機(jī)物X(僅含有C、H兩種元素)不易降解,會造成環(huán)境污染。某小組用三種培養(yǎng)基篩選土壤中能高效降解X的細(xì)菌(目標(biāo)菌)。Ⅰ號培養(yǎng)基:在牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基中加入X(5 g/L)。Ⅱ號培養(yǎng)基:氯化鈉(5 g/L),硝酸銨(3 g/L),其他無機(jī)鹽(適量),X(15 g/L)。Ⅲ號培養(yǎng)基:氯化鈉(5 g/L),硝酸銨(3 g/L),其他無機(jī)鹽(適量),X(45 g/L)?；卮鹣铝袉栴}:?(4)假設(shè)從Ⅲ號培養(yǎng)基中得到了能高效降解X的細(xì)菌,且該菌能將X代謝為丙酮酸,則在有氧條件下,丙酮酸可為該菌的生長提供　　　　　和　　　　　。?

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