資源簡介

選修一　生物技術實踐
第2講　微生物的培養和應用
1．(2021·湖南茶陵三中高三月考)下圖為5個不同濃度的土霉素溶液對大腸桿菌生長影響的實驗結果。請回答下列相關問題：
(1)培養基中通常加入瓊脂作為凝固劑。為檢測培養基是否被污染，應采用的檢測方法是將未接種的培養基在適宜的溫度下放置適宜的時間，觀察培養基上是否有菌落產生。
(2)該實驗是用稀釋涂布平板法接種大腸桿菌，在接種前要對培養基進行高壓蒸汽滅菌。根據圖中結果，對大腸桿菌抑制作用最明顯的土霉素濃度是⑤(填圖中數字)，依據是透明圈越大，抑制效果越明顯。
(3)為研究相同濃度的a、b、c三種不同抗生素對大腸桿菌生長的影響，根據上述研究方法，請仿照圖繪制處理方法。
[解析]　(1)培養基中通常加入瓊脂作為凝固劑。檢測培養基是否被污染的方法是：將未接種的培養基在適宜的溫度下放置適宜的時間，觀察培養基上是否有菌落產生。(2)該實驗是用稀釋涂布平板法接種大腸桿菌；培養基需要用高壓蒸汽滅菌法滅菌。透明圈越大，抑制效果越明顯，圖中⑤號圓紙片的抑菌圈最大，因此該濃度的土霉素對大腸桿菌抑制作用最明顯。(3)該方案的自變量為相同濃度的a、b、c三種不同抗生素，注意在圖中要標記清楚，根據對照原則，結合圖中研究方法可繪制下圖。
2．(2020·福建高考模擬)乳酸桿菌是人體有益的微生物之一，常用于生產酸奶，其發酵產物為乳酸，能溶解周圍環境中的難溶性碳酸鈣。回答下列問題：
(1)為檢測某品牌酸奶中的乳酸桿菌含量是否達標，檢驗人員進行了相關實驗。
①配置培養基：培養基中除含水、無機鹽、碳源、氮源和瓊脂外，還需添加維生素和CaCO3。
②稀釋樣品：取1
mL待測酸奶，用無菌水進行梯度稀釋。
③接種培養：用稀釋涂布平板法接種，培養時控制的氣體條件是無氧。
④觀察計數：菌落周圍出現的透明圈(或溶鈣圈)就是乳酸桿菌的菌落，選擇菌落數在30～300的平板計數。每隔24小時統計一次菌落數目，選取菌落數目穩定時的記錄作為結果，目的是可以防止因培養時間不足而導致遺漏菌落的數目。
(2)生產上不能用含有抗生素的牛奶發酵成酸奶，原因是抗生素會抑制乳酸菌(或細菌)的繁殖。
[解析]　(1)①配置培養基：培養基中除含水、無機鹽、碳源、氮源和瓊脂外，還需添加維生素和CaCO3。②稀釋樣品：取1
mL待測酸奶，用無菌水進行梯度稀釋。③接種培養：用稀釋涂布平板法接種，乳酸菌是厭氧菌，培養時控制的氣體條件是無氧。④觀察計數：菌落周圍出現溶鈣圈的就是乳酸桿菌的菌落，選擇菌落數在30～300的平板計數。每隔24小時統計一次菌落數目，選取菌落數目穩定時的記錄作為結果，目的是可以防止因培養時間不足而導致遺漏菌落的數目。(2)生產上不能用含有抗生素的牛奶發酵成酸奶，因為抗生素會抑制乳酸菌的繁殖。
3．(2020·湖北沙市中學高考模擬)從自然界篩選嗜鹽菌的一般步驟是：采集菌樣→富集培養→純種分離→性能測定。
(1)培養嗜鹽菌的菌樣應從高鹽環境采集。
(2)富集培養指創設僅適合待分離微生物旺盛生長的特定環境條件，使其在群落中的數量大大增加，從而分離出所需微生物的培養方法。對嗜鹽產淀粉酶微生物的富集培養應選擇以淀粉為唯一碳源的培養基，并在高鹽條件下培養。在富集培養過程中，需將錐形瓶放在搖床上振蕩，一方面使菌株與培養液充分接觸，提高營養物質的利用率；另一方面能增加培養液中的溶氧量。
(3)下面兩圖是采用純化微生物培養的兩種接種方法接種后培養的效果圖解，請分析接種的具體方法。
獲得圖A效果的接種方法是稀釋涂布平板法。獲得圖B效果的接種方法是平板劃線法，該方法在第二次劃線及其后劃線總是從上次劃線的末端開始的原因是線條末端細菌的數目比線條起始處要少(將聚集的菌種充分稀釋)。
(4)采用固體平板培養細菌時要倒置培養的目的是防止冷凝后形成的水珠滴落在培養基上污染培養基(或避免培養基中水分的過快揮發)。
[解析]　(1)
嗜鹽菌適于生活在高鹽的環境中，因此培養嗜鹽菌的菌樣，應從高鹽環境采集。(2)
分離產淀粉酶微生物，要從富含淀粉的環境中尋找，若該微生物同時具備嗜鹽的特性，還需從嗜鹽環境中尋找，因此對嗜鹽產淀粉酶微生物的富集培養應選擇以淀粉為唯一碳源的培養基，并在高鹽條件下培養。在富集培養過程中，將錐形瓶放在搖床上振蕩，除了使菌株與培養液充分接觸、以提高營養物質的利用率外，還能增加培養液中的溶氧量，以保證微生物對氧的需求。(3)
圖A中的菌落分布均勻，因此接種方法是稀釋涂布平板法；圖B中菌落明顯分區分布，且有劃痕，所以接種方法是平板劃線法。由于劃線后，線條末端細菌的數目比線條起始處要少，所以在第二次劃線及其后的劃線總是從上次劃線的末端開始，以便使細菌的數目隨著劃線次數的增加而逐步減少，最終得到由單個細菌繁殖而來的菌落。(4)
采用固體平板培養細菌時，為了防止平板冷凝后形成的水珠滴落在培養基上污染培養基(或避免培養基中水分的過快揮發)，需要倒置培養。
4．(2021·山東省桓臺第一中學高三期末)牛奶是日常生活中經常食用的乳制品，對人體健康有很大好處。環保科技興趣小組從某牛奶廠排污口獲取水樣，希望從中篩選出能高效降解蛋白質的細菌。據有關知識回答下列問題。
(1)對牛奶進行消毒常用的方法是巴氏消毒法，其優點是既能殺死牛奶中的微生物，又不會破壞牛奶的營養成分。
(2)為實現篩選目的，該興趣小組使用了如下配方的培養液。
蛋白質、K2HPO4、KH2PO4、(NH4)2SO4、CaCl2、
NaCl、MgSO4·7H2O、加水定容
在配制培養液時不能(填“能”或“不能”)將該配方中的蛋白質換成葡萄糖，原因是要篩選出能高效降解蛋白質的細菌，配制培養液時必須以蛋白質作為唯一碳源和氮源，所以不能把蛋白質換成葡萄糖。
(3)為實現目的菌株的分離和計數，應在該配方中加入瓊脂，制成平板，常用的接種方法是稀釋涂布平板法。為檢測所使用的平板滅菌是否徹底或是否被污染，操作方法是選擇未接種的平板在適宜條件下放置一段時間，觀察培養基上是否有菌落產生。
[解析]　(1)對牛奶進行消毒常用的方法是巴氏消毒法，其優點是既能殺死牛奶中的微生物，又不會破壞牛奶的營養成分。(2)實驗目的是篩選出能高效降解蛋白質的細菌，因此在配制培養液時不能將該配方中的蛋白質換成葡萄糖，原因是要篩選出能高效降解蛋白質的細菌，配制培養液時必須以蛋白質作為唯一碳源和氮源，所以不能把蛋白質換成葡萄糖。(3)為實現目的菌株的分離和計數，應在該配方中加入瓊脂制成平板，常用的接種方法是稀釋涂布平板法。為檢測所使用的平板滅菌是否徹底或是否被污染，可選擇未接種的平板在適宜條件下放置一段時間，觀察培養基上是否有菌落產生。
5．(2020·山東高考模擬)生物降解法是常用的降解農藥的方法，某研究小組為分離出能降解敵敵畏(一種有毒的有機農藥)的細菌進行了以下相關操作。回答下列問題：
(1)分離原理：土壤中的細菌能合成(分解敵敵畏的)酶，這種物質在把敵敵畏分解成無機物過程中發揮重要作用。
(2)實驗流程：
①從富含敵敵畏的環境中釆集土樣配制成土壤菌液。從稀釋10倍的菌液中取1
mL菌液，加入9_mL無菌水中，獲得稀釋100倍的懸液，如此操作直到稀釋1
000倍。
②配制以敵敵畏為唯一碳源的培養基并滅菌，滅菌后倒平板。冷卻后需將平板倒置，目的是防止皿蓋上凝結的水珠落入培養基造成污染。
③用稀釋涂布平板法接種細菌，該方法能成功統計菌落數目的關鍵是選擇恰當的稀釋度，統計的菌落數通常比實際數目低的原因是當兩個或多個細胞連在一起時，平板上觀察到的只是一個菌落。
[解析]　(1)土壤中的細菌能將敵敵畏分解成無機物，說明該細菌能合成(分解敵敵畏的)酶。(2)①從稀釋10倍的菌液中取1
mL菌液，加入9
mL無菌水，就可以將菌液稀釋到100倍。②要將能分解敵敵畏的細菌分離出來，則實驗中要配制以敵敵畏為唯一碳源的培養基，為防止皿蓋上凝結的水珠落入培養基造成污染，滅菌后倒平板，冷卻后需將平板倒置。③接種該細菌采用稀釋涂布平板法，該方法能成功統計菌落數目的關鍵是選擇恰當的稀釋度。當兩個或多個細胞連在一起時，平板上觀察到的只是一個菌落，故統計的菌落數通常比實際數目低。
6．(2020·河北唐山一模)有人認為鮮榨果汁比盒裝或瓶裝的果汁更新鮮健康。食品監督人員發現鮮榨果汁若不能做到無菌生產，更容易滋生細菌。研究過程如下，請分析并回答下列問題：
(1)純化培養細菌的方法：平板劃線法可以觀察菌落特征，對混合菌進行分離，但不能計數；使用稀釋涂布平板法，在稀釋度足夠高時，一個菌落代表單個細胞。
(2)對細菌計數時往往會產生實驗誤差，稀釋涂布平板法計數的值比實際值偏小，原因是當兩個或多個細胞在一起時，平板上觀察到的只是一個菌落；顯微計數法計數的結果比實際值偏大，原因是顯微鏡下無法區分細胞的死活，計數結果包含死細胞。
(3)接種結束后，將一個未接種的培養基和一個接種的培養基放在一起培養的目的是作對照，未接種的培養基表面是否有菌落生長很關鍵。如果有菌落生長，說明培養基滅菌不徹底(或培養基被污染了或需要重新制備)。
[解析]　(1)平板劃線法可以觀察菌落特征，對混合菌進行分離，但不能計數；使用稀釋涂布平板法，在稀釋度足夠高時，聚集在一起的微生物將分散成單個細胞，從而能在培養基表面形成單個的菌落，即一個菌落代表單個細胞。(2)用稀釋涂布平板法對細菌進行計數時，當兩個或多個細胞連在一起時，平板上觀察到的只是一個菌落，所以統計的菌落數往往比活菌的實際數目偏小；用顯微法計數時，由于顯微鏡下無法區分細胞的死活，計數結果包含死細胞，所以計數的結果會比實際值偏大。(3)接種結束后，將一個未接種的培養基和一個接種的培養基放在一起培養的目的是作對照，未接種的培養基表面是否有菌落生長很關鍵。如果有菌落生長，則說明培養基滅菌不徹底(或培養基被污染了或需要重新制備)。
7．(2021·蕪湖模擬)如圖是某課題小組設計的“土壤中分解尿素的細菌的分離與計數”的實驗流程示意圖。回答下列問題：
(1)微生物接種的方法有很多，該圖所示為稀釋涂布平板法，這一方法常用來統計樣品中活菌(填“活菌”“死菌”或“活菌和死菌”)的數目。為了保證結果準確，一般選擇菌落數在30～300的平板進行計數。
(2)實驗過程中，需對培養基進行滅菌，常用的方法是高壓蒸汽滅菌法。接種操作都應在酒精燈火焰附近進行，目的是防止雜菌污染。
(3)對分離得到的分解尿素的細菌做進一步鑒定時，可在以尿素為唯一氮源的培養基中加入酚紅指示劑進行細菌培養。其鑒定原理是分解尿素的細菌合成的脲酶將尿素分解成氨，氨會使培養基的堿性增強，pH升高，指示劑變紅。
[解析]　(1)微生物接種的方法有很多，最常用的是平板劃線法和稀釋涂布平板法，該圖所示為稀釋涂布平板法，這一方法常用來統計樣品中活菌的數目。為了保證結果準確，一般選擇菌落數在30～300的平板進行計數。(2)常見的滅菌方法有：灼燒滅菌法、干熱滅菌法和高壓蒸汽滅菌法，實驗過程中，需對培養基進行滅菌，常用的方法是高壓蒸汽滅菌法。接種操作都應在酒精燈火焰附近進行，目的是防止雜菌污染。(3)對分離得到的分解尿素的細菌作進一步鑒定時，可在以尿素為唯一氮源的培養基中加入酚紅指示劑進行細菌培養。其鑒定原理是分解尿素的細菌合成的脲酶將尿素分解成氨，氨會使培養基的堿性增強，pH升高，指示劑變紅。
8．(2020·遼寧省沈陽市郊聯高三上學期期末)由南京農業大學的李順鵬教授領導的團隊經過多年研究，首創了農藥殘留微生物降解技術，其原理是通過篩選高效農藥殘留降解菌株，來清除土壤、水體、農產品中的有機污染物，解決了物理、化學處理修復難度大，成本高及二次污染的問題，其中有機磷降解菌專一降解甲基對硫磷(一種含氮有機農藥)，并依賴降解產物生存，且降解效果達100%，目前使用該項技術生產的無公害大米經中國綠色食品測試中心檢測，無農藥殘留達到出口標準，獲得綠色食品證書。下圖是研究人員篩選有機磷降解菌的主要步驟，請分析回答問題：
(1)培養過程中需振蕩培養，由此推測該“目的菌”的細胞進行的細胞呼吸方式為有氧呼吸型。在篩選過程中，應將土壤樣品稀釋液接種于以甲基對硫磷為氮源的固體培養基上。
(2)對培養基選用的滅菌方法一般是高壓蒸汽滅菌。
(3)篩選出的純凈的有機磷降解菌菌種，需要長期保存，最好采用甘油管藏的方法。
(4)如果該種細菌在蛋白質合成過程中，攜帶天冬氨酸的RNA為CUG，則轉錄成該天冬氨酸密碼子的基因的堿基組成為。
(5)研究人員在篩選有機磷降解菌時，發酵液不慎發生污染，菌群幾乎全部死亡，但卻僥幸的從中獲得了少數可抵抗污染的新菌種，細菌這種新性狀的產生來自基因突變。
(6)為了得到單個菌落，比較簡便的接種方法是平板劃線法，但該方法不宜對菌落計數，而利于對菌落計數的方法是稀釋涂布平板法。
[解析]　(1)由培養過程中需振蕩培養，推測該“目的菌”為需氧型。選擇培養時，應將土壤樣品稀釋液接種于以甲基對硫磷為氮源的固體培養基上。(2)對培養基選用的滅菌方法一般是高壓蒸汽滅菌法。(3)菌種的長期保存，最好采用甘油管藏的方法。(4)攜帶天冬氨酸的RNA為CUG，對應密碼子是GAC，則轉錄成該天冬氨酸密碼子的基因片段的堿基組成為。(5)研究人員在篩選有機磷降解菌時，發酵液不慎發生污染，菌群幾乎全部死亡，但卻僥幸的從中獲得了少數可抵抗污染的新菌種，細菌這種新性狀的產生來自基因突變。(6)分離純化微生物，得到單個菌落，比較簡便的接種方法是平板劃線法，對菌落計數的方法是稀釋涂布平板法。

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