資源簡介

高考生物一輪專題知識梳理
第31講　微生物的培養技術及應用
課標解讀 核心素養
1.闡明無菌技術的操作過程 2.舉例說明培養基的配制及有目的的培養某種微生物 3.概述實驗室進行微生物分離和純化常用方法 4.概述稀釋涂布平板法和顯微鏡計數法是測定微生物常用方法 科學思維 分析培養基的成分及其作用,比較平板劃線法和稀釋涂布平板法的異同
科學探究 設計實驗探究微生物培養的條件
社會責任 舉例說明微生物培養是發酵工程的前提,關注有害微生物的控制及宣傳健康生活
考點一　微生物的基本培養技術
1.培養基的配制。
(1)概念:人們按照微生物對營養物質的不同需求,配制出供其生長繁殖的營養基質。
(2)營養組成。
①一般都含有水、碳源、氮源和無機鹽等。
②需要滿足微生物生長對pH、特殊營養物質以及O2的需求。
微生物 對培養基的需求
乳酸桿菌 添加維生素
霉菌 將培養基調至酸性
細菌 將培養基調至中性或弱堿性
厭氧微生物 提供無氧的條件
(3)種類。
①按物理狀態可分為液體培養基和固體培養基。
②按功能可分為選擇培養基和鑒別培養基。
提醒　(1)常見選擇培養基舉例。
①缺少氮源的培養基可以篩選能利用大氣中N2的微生物。
②含青霉素的培養基可淘汰細菌,篩選出真菌。
③無有機碳源的培養基可篩選出自養微生物。
(2)幾種微生物的營養和能量來源。
微生物 碳源 氮源 能源
藍細菌 CO2 N、N等 光能
硝化細菌 CO2 NH3 NH3的氧化
根瘤菌 糖類等有機物 N2 有機物
酵母菌 糖類、蛋白質等有機物 蛋白質等 有機物
2.無菌技術。
(1)目的:獲得純凈的微生物培養物。
(2)關鍵:防止雜菌污染。
(3)常用方法:滅菌和消毒。
(4)無菌技術的主要方法及適用對象(連線)。
提醒　滅菌的效果比消毒要好。活體生物材料、操作者的手等只能消毒,而不能滅菌。
3.微生物的純培養。
提醒　區別培養物、純培養物、純培養
正誤判斷
(1)培養基一般都含有水、碳源、氮源和無機鹽,有時還需要加入一些特殊的物質。 (√)
(2)消毒的原則是既殺死材料表面的微生物,又減少消毒劑對細胞的傷害。 (√)
(3)無菌操作的對象只要是沒有生物活性的材料(如培養基、接種環等)都可采用濕熱滅菌法進行滅菌。 (×)
(4)配制培養基時應先滅菌再調pH。 (×)
(5)平板劃線法中每一次劃線后要將接種環灼燒。 (√)
(6)倒平板時,應將打開的皿蓋放到一邊,以免培養基濺到皿蓋上。 (×)
(7)為了防止污染,接種環經火焰滅菌后應趁熱快速挑取菌落。 (×)
教材微點
1.(選擇性必修3 P10“相關信息”)生物消毒法是指利用生物或其代謝物除去環境中的部分微生物的方法。
2.(選擇性必修3 P12“探究·實踐”)為什么需要使錐形瓶的瓶口通過火焰 平板冷凝后,為什么要將平板倒置
提示　通過灼燒滅菌,防止瓶口的微生物污染培養基。平板冷凝后,皿蓋上會凝結水珠,凝固后的培養基表面的濕度也比較大,將平板倒置,可以防止皿蓋上的水珠落入培養基,造成污染,同時有利于培養基表面水分的揮發。
3.(選擇性必修3 P13“結果分析與評價”)如果在未接種的培養基表面有菌落,說明培養基被雜菌污染。
長句突破
1.(事實概述)[2018·全國卷Ⅱ,T37(2)]牛奶的消毒常采用巴氏消毒法或高溫瞬時消毒法,與煮沸消毒法相比,這兩種方法的優點是在達到消毒目的的同時,營養物質損失較少。
2.(事實概述)[2018·全國卷Ⅲ,T37(1)]分離培養酵母菌通常使用麥芽汁瓊脂(填“牛肉膏蛋白胨”“MS”或“麥芽汁瓊脂”)培養基,該培養基應采用濕熱滅菌法滅菌。若將酵母菌劃線接種在平板上,培養一段時間后可觀察到菌落,菌落的含義是由一個細胞繁殖而來的肉眼可見的、有一定形態結構的子細胞群體。
3.(事實概述)[全國卷Ⅱ,T39(2)]某小組采用平板劃線法分離水樣中的細菌,操作時,接種環通過灼燒滅菌。在第二次及以后的劃線時,總是從上一次劃線的末端開始劃線。這樣做的目的是將聚集的菌種逐步稀釋以便獲得單菌落。
4.(科學思維)在倒平板的過程中,如果不小心將培養基濺在皿蓋與皿底之間的部位,這個平板還能用來培養微生物嗎 不能,原因是空氣中的微生物可能在皿蓋和皿底之間的培養基上滋生,從而造成污染。
5.(科學探究)經多次規范操作、重復實驗,平板上均出現金黃色葡萄球菌的菌落,初步證明鮮牛奶中存在金黃色葡萄球菌,但鮮牛奶供應商仍認為此菌并非鮮牛奶所攜帶,因此,要對本操作進行完善,完善的方案是增加空白對照組。
1.培養基營養成分的作用和主要來源。
2.平板劃線操作的注意事項。
(1)灼燒接種環,待其冷卻后才能伸入菌液,以免溫度太高殺死菌種。
(2)第二次及其以后的劃線操作總是從上一次劃線末端開始,能使微生物的數目隨著劃線次數的增加而逐漸減少,最終得到由單個細菌繁殖而來的菌落。
(3)劃線時最后一區不要與第一區相連。
(4)劃線時用力大小要適當,避免用力過大將培養基劃破。
(5)操作第一步即取菌種之前以及每次劃線之前都需要將接種環進行火焰灼燒滅菌,劃線操作結束時,仍需灼燒接種環,每次灼燒的目的如下表:
第一次操作 每次劃線之前 劃線結束
目的 殺死接種環上原有的微生物 殺死上次劃線后接種環上殘留的菌種,使下次劃線的菌種直接來源于上次劃線的末端,使每次劃線菌種數目減少 殺死接種環上殘存的菌種,避免微生物污染環境和感染操作者
角度一 結合培養基的配制和無菌技術,考查科學思維能力
1.(不定項)微生物培養過程中,要重視無菌操作,現代生物學實驗中的許多方面也要進行無菌操作,防止雜菌污染,請分析下列操作,正確的是 (　　)
A.煮沸消毒法中100 ℃煮沸5~6 min可以殺死全部微生物的細胞和芽孢、孢子
B.將接種環直接在酒精燈火焰的充分燃燒層灼燒,可以迅速徹底地滅菌
C.加入培養基中的指示劑和染料需要滅菌
D.家庭制作葡萄酒時要將容器和葡萄進行滅菌
解析　煮沸消毒可以殺死微生物的營養細胞和部分芽孢,而滅菌能殺滅環境中一切微生物,包括孢子和芽孢,A項錯誤;接種環進行灼燒滅菌,B項正確; 指示劑和染料可能混有微生物,因此加入培養基中的指示劑和染料也需要滅菌,C項正確;家庭制作葡萄酒時,要將容器進行滅菌或消毒,但是葡萄不能滅菌,因為發酵用的酵母菌來自葡萄,D項錯誤。
答案　BC
2.(2018·全國卷Ⅱ)在生產、生活和科研實踐中,經常通過消毒和滅菌來避免雜菌的污染。回答下列問題:
(1)在實驗室中,玻璃和金屬材質的實驗器具　　　　(填“可以”或“不可以”)放入干熱滅菌箱中進行干熱滅菌。
(2)牛奶的消毒常采用巴氏消毒法或高溫瞬時消毒法,與煮沸消毒法相比,這兩種方法的優點是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)密閉空間內的空氣可采用紫外線照射消毒,其原因是紫外線能　　　　　　　,在照射前,適量噴灑　　　　,可強化消毒效果。
(4)水廠供應的自來水通常是經過　　　　(填“氯氣”“乙醇”或“高錳酸鉀”)消毒的。
(5)某同學在使用高壓蒸汽滅菌鍋時,若壓力達到設定要求,而鍋內并沒有達到相應溫度,最可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
解析　(1)能耐高溫的、需要保持干燥的物品,如玻璃器皿(吸管、培養皿)和金屬用具等可以放入干熱滅菌箱中進行干熱滅菌。(2)煮沸消毒法即在100 ℃煮沸5~6 min可以殺死微生物細胞和一部分芽孢;巴氏消毒法即在70~75 ℃煮30 min或在80 ℃煮15 min,可以殺死微生物,并且保證營養物質不被破壞。因此,與煮沸消毒法相比,牛奶消毒常采用的巴氏消毒法或高溫瞬時消毒法的優點是在達到消毒目的的同時,營養物質損失較少。(3)因紫外線能破壞DNA結構,所以密閉空間內的空氣可采用紫外線照射消毒。在照射前,適量噴灑消毒液,可強化消毒效果。(4)通常乙醇消毒是75%的酒精,有氣味,影響水質,不適宜消毒自來水;高錳酸鉀本身有顏色,消毒后溶液呈紫紅色,無法使用;因此水廠供應的自來水通常是經過氯氣消毒的。(5)使用高壓蒸汽滅菌鍋時,鍋內的水加熱煮沸,將其中原有的冷空氣徹底排除后才能將鍋密閉。如果未將鍋內冷空氣排盡,則會出現壓力達到設定要求,而鍋內并沒有達到相應溫度的現象。
答案　(1)可以　(2)在達到消毒目的的同時,營養物質損失較少　(3)破壞DNA結構　消毒液　(4)氯氣　(5)未將鍋內冷空氣排盡
角度二 結合微生物的純培養,考查科學探究能力
3.不同的微生物對營養物質的需求各不相同,但一般都需要水、碳源、氮源和無機鹽。下列有關微生物所需營養物質的描述,正確的是 (　　)
A.氮源物質只能為該微生物提供必要的氮元素
B.有些碳源也可以給微生物的生長提供能源
C.無機鹽是微生物不可缺少的營養物質,所以無機鹽越多越好
D.所有微生物所需營養是一樣的
解析　含氮的有機物既可給微生物提供氮元素,也可給微生物提供能源,A項錯誤;含碳的有機物既可給微生物提供碳元素,也可給微生物提供能源,B項正確;微生物生長需要無機鹽,但不是越多越好,過多會導致培養基滲透壓過高,使微生物因失水過多而不能生存,C項錯誤;不同的微生物有各自的營養需求,如培養乳酸桿菌時需要在培養基中添加維生素,D項錯誤。
答案　B
4.(2019·全國卷Ⅲ)回答下列與細菌培養相關的問題。
(1)在細菌培養時,培養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,制備培養基時要根據所培養細菌的不同來調節培養基的pH,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。硝化細菌在沒有碳源的培養基上　　　　(填“能夠”或“不能”)生長,原因是　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)用平板培養細菌時一般需要將平板　　　　(填“倒置”或“正置”)。
(3)單個細菌在平板上會形成菌落,研究人員通常可根據菌落的形狀、大小、顏色等特征來初步區分不同種的微生物,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)有些使用后的培養基在丟棄前需要經過　　　　處理,這種處理可以殺死丟棄物中所有的微生物。
解析　(1)蛋白胨中含有碳元素和氮元素,可為細菌生長提供碳源和氮源,葡萄糖只能提供碳源,NaNO3只能提供氮源。不同細菌生長繁殖所需要的最適pH不同,制備培養基時要根據所培養細菌種類的不同來調節pH。硝化細菌是自養生物,可通過化能合成作用利用空氣中的CO2合成有機物,所以在沒有碳源的培養基上也能生長。(2)用平板培養細菌時,一般將平板倒置,防止水滴滴落到培養基中造成污染。(3)在一定的培養條件下,不同微生物表現出各自穩定的菌落特征,因此研究人員可根據菌落的這些特征初步區分微生物的種類。(4)消毒僅殺死物體表面或內部的部分微生物,滅菌可殺死物體內外所有的微生物,包括芽孢和孢子。使用后的培養基丟棄前要進行滅菌處理,防止其中的微生物感染操作者或污染環境。
答案　(1)蛋白胨　不同細菌生長繁殖所需的最適pH不同　能夠　硝化細菌可以利用空氣中的CO2作為碳源　(2)倒置　(3)在一定的培養條件下,不同種微生物表現出各自穩定的菌落特征　(4)滅菌
有關培養基營養物質的配制
(1)培養不同的微生物所需要的營養物質可能不同。
①自養型微生物的培養基主要以無機營養為主。
②異養型微生物的培養基主要以有機營養為主。
(2)對異養微生物來說,含C、H、O、N的化合物既是碳源,又是氮源。
(3)微生物需要補充生長因子,是由于缺乏合成這些物質所需要的酶或合成能力有限。
(4)微生物需要量最大的是碳源,能合成含碳有機物的是自養型,反之則為異養型。
考點二　微生物的選擇培養和計數
1.選擇培養基。
(1)概念:在微生物學中,將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基。
(2)原理:人為提供有利于目的菌生長的條件(包括營養、溫度和pH等),同時抑制或阻止其他微生物的生長。
(3)實例:分離分解尿素的細菌的選擇培養基。
①設計原理:分解尿素的細菌能產生脲酶,催化尿素分解產生NH3,為其生長提供氮源。
②配方設計:以尿素為唯一氮源。
提醒　能在選擇培養基上生長的不一定是所需要的目的菌。原則上選擇培養基只能允許特定種類的微生物生長,但實際上,微生物的培養是一個非常復雜的問題,有些微生物可以利用其他微生物的代謝物進行生長繁殖,因此能在選擇培養基上生長的微生物不一定都是所需的微生物,還需進一步的鑒定。
2.微生物的選擇培養(稀釋涂布平板法)。
(1)土壤取樣:鏟取土樣,將樣品裝入紙袋中。
(2)
(3)
(4)培養觀察。
①待涂布的菌液被培養基吸收后,將平板倒置,放入30~37 ℃的恒溫培養箱中培養1~2 d。
②在涂布有合適濃度菌液的平板上就可以觀察到分離的單菌落。
3.微生物數量的測定。
(1)利用稀釋涂布平板法計數——間接計數法。
①原理:當樣品的稀釋度足夠高時,培養基表面生長的一個單菌落,來源于樣品稀釋液中的一個活菌。通過統計平板上的菌落數,就能推測出樣品中大約含有多少活菌。
②為了保證結果準確,一般選擇菌落數在30~300、適于計數的平板計數,并且在同一稀釋度下,應至少對3個平板進行重復計數,并求平均值。
③用此種方法統計的菌落數目往往比活菌的實際數目少。 這是因為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。因此,統計結果一般用菌落數而不是用活菌數來表示。
(2)顯微鏡直接計數法。
4.土壤中分解尿素的細菌的分離與計數的實驗操作。
(1)實驗原理。
(2)操作步驟。
(3)實驗結果分析與評價。
提醒　關于“選擇菌落數在30~300的平板”的兩個理解誤區
①只得到1個菌落數在30~300的平板:不符合實驗的重復原則,易受到偶然因素的影響。
②得到3個或3個以上菌落數在30~300的平板:也不一定正確,如得到3個平板,菌落數分別為230、34、240,雖然菌落數均在30~300之間,但由于34與另外兩個平板上的菌落數差異較大,應找出原因并重新實驗。
5.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基成分及鑒定原理。
正誤判斷
(1)對細菌進行計數只能采用稀釋涂布平板法,而不能用平板劃線法。 (×)
(2)篩選能分解尿素的細菌所利用的培養基中,尿素是唯一的氮源。 (√)
(3)分解尿素的細菌在分解尿素時,可以將尿素轉化為氨,使得培養基的酸堿度降低。 (×)
(4)稀釋涂布平板法計數時,統計的菌落數往往比活菌的實際數目少。 (√)
(5)稀釋涂布平板法計數時,平板上的一個菌落就是一個細菌。 (×)
(6)剛果紅可以與纖維素形成透明復合物,所以可以通過是否產生透明圈來篩選纖維素分解菌。 (×)
長句突破
1.(科學思維)[江蘇卷,T31(2)]在涂布平板時,滴加到培養基表面的菌懸液量不宜過多的原因是培養基表面的菌懸液會出現積液,導致菌體堆積,影響分離效果。
2.(科學思維)[2018·全國卷Ⅰ,T37(4)]甲、乙兩位同學用稀釋涂布平板法測定某一土壤樣品中微生物的數量,在同一稀釋倍數下得到以下結果:甲同學涂布了3個平板,統計的菌落數分別是110、140和149,取平均值133;乙同學涂布了3個平板,統計的菌落數分別是27、169和176,取平均值124。有人認為這兩位同學的結果中,乙同學的結果可信度低,其原因是乙同學的結果中,1個平板的計數結果與另外2個相差懸殊,結果的重復性差。
3.(科學探究)某同學計劃統計污水池中目的菌的總數,他選用1×104、1×105、1×106倍稀釋的稀釋液進行平板劃線,每種稀釋液都設置了3個培養皿,從設計實驗的角度看,還應設置的一組對照實驗是未接種的空白培養基,此對照實驗的目的是檢驗培養基滅菌是否合格。
4.(社會責任)我國的衛生標準是每1 000 mL飲用水中大腸桿菌不得超過3個,在培養基上每1 000 mL合格飲用水形成的菌落數卻大于了3個,原因是飲用水中還有其他細菌,形成的菌落數大于3個。
平板劃線法和稀釋涂布平板法的比較。
項目 平板劃線法 稀釋涂布平板法
純化原理 通過接種環在瓊脂固體培養基表面連續劃線的操作,將聚集的菌種逐步稀釋分散到培養基表面 將菌液進行一系列的梯度稀釋,稀釋度足夠高時,聚集在一起的微生物將被分散成單個細胞
主要步驟 平板劃線操作 系列稀釋操作和涂布平板操作
接種工具 接種環 涂布器
平板 示意圖
2.選擇培養基四種常見制備方法或實例。
(1)加入某些特定的物質(前提是培養基具備全部營養成分)。
(2)改變培養基的營養成分。
(3)利用培養基中的“特定化學成分”進行分離。
(4)通過某些“特殊環境”進行分離。
3.微生物的分離與計數實驗中對照組和重復組的設置及作用。
(1)兩種對照組的設置及作用。
①判斷培養基中“是否有雜菌污染”,需將未接種的培養基同時進行培養。
②判斷選擇培養基“是否具有篩選作用”,需設置牛肉膏蛋白胨培養基進行接種后培養,觀察兩種培養基上的菌落數目,進行對比得出結論。
(2)重復組的設置及作用:為排除偶然因素對實驗結果的干擾,在每一稀釋度下宜設置至少3個平板作重復組,選擇菌落數均在30~300且數目相差不大的三個平板,用“平均值”代入計數公式予以計算菌落數。
角度一 結合選擇培養基成分及配制方法,考查科學探究能力
1.精氨酸依賴型谷氨酸棒狀桿菌缺乏將鳥氨酸轉化為精氨酸的酶,不能在缺少精氨酸的培養基上正常生長,但可作為鳥氨酸發酵的優良菌種。如圖為野生型谷氨酸棒狀桿菌經誘變獲得精氨酸依賴型菌并進行篩選的過程示意圖,過程①將紫外線照射處理過的菌液接種在培養基甲上,待培養至菌落不再增加時,將甲中菌落轉移到乙培養基中繼續培養得到如圖所示的結果。下列相關敘述錯誤的是 (　　)
A.野生型菌液的培養皿中不會出現菌落
B.乙培養基與甲相比可能缺少了精氨酸
C.紫外線照射可導致谷氨酸棒狀桿菌發生可遺傳變異
D.乙中的菌落是通過影印法接種獲得的,菌落A為鳥氨酸發酵的優良菌種
解析　液體培養基只是用作細菌的快速大量繁殖,如果需要形成菌落,那么應該接種在固定培養基上,因此野生型菌液的培養皿中不會出現菌落,A項正確;圖甲平板上有A、B兩種菌落,乙平板上只有A菌落,據此推測A菌落可能是野生型谷氨酸棒狀桿菌,B菌落是精氨酸依賴型谷氨酸棒狀桿菌,乙培養基中可能缺少精氨酸,B項正確;紫外線照射可導致谷氨酸棒狀桿菌發生基因突變,為可遺傳變異,C項正確;乙中的菌落是在甲的基礎上采用影印法接種培養后得到的結果,由圖可知,菌落A是野生型菌種,菌落B為精氨酸依賴型菌株,可作為鳥氨酸發酵的優良菌種,D項錯誤。
答案　D
2.(2020·全國卷Ⅰ)某種物質S(一種含有C、H、N的有機物)難以降解,會對環境造成污染,只有某些細菌能降解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的細菌菌株。實驗過程中需要甲、乙兩種培養基,甲的組分為無機鹽、水和S,乙的組分為無機鹽、水、S和Y。
回答下列問題:
(1)實驗時,盛有水或培養基的搖瓶通常采用　　　　的方法進行滅菌。乙培養基中的Y物質是　　　　。甲、乙培養基均屬于　　　　培養基。
(2)實驗中初步估測搖瓶M中細菌細胞數為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不超過200個,則至少應將搖瓶M中的菌液稀釋　　　　倍。
(3)在步驟⑤的篩選過程中,發現當培養基中的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點即可)。
(4)若要測定淤泥中能降解S的細菌細胞數,請寫出主要實驗步驟:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(5)上述實驗中,甲、乙兩種培養基所含有的組分雖然不同,但都能為細菌的生長提供4類營養物質,即　　　　　　　　　　　。
解析　(1)實驗過程中,對盛有水或培養基的搖瓶進行滅菌時,常采用濕熱滅菌法。據題圖分析可知,乙培養基為固體培養基,與甲培養基相比,其特有的組分Y物質應是凝固劑瓊脂。甲、乙培養基均只允許能利用物質S作為氮源和碳源的微生物生長,因此均為選擇培養基。(2)據題意,假設至少將搖瓶M中的菌液稀釋X倍,才能保證稀釋后的100 μL菌液中細菌細胞數不超過200個,初步估測搖瓶M中細菌細胞數為2×107個/mL,則稀釋之前100 μL菌液中有2×106個細菌,可得2×106×(1/X)=200,則X=104,因此至少應將搖瓶M中的菌液稀釋104倍。(3)在篩選過程中,若培養基中S濃度過高,可能會導致細胞失水,進而抑制菌株的生長。(4)將含有能降解S的細菌的淤泥加入無菌水中,進行適當稀釋后,利用稀釋涂布平板法,取適量的菌液涂布到乙培養基上,在適宜條件下進行培養,一段時間后,統計菌落數,即可估算出淤泥中能降解S的細菌細胞數。(5)本實驗中,甲、乙兩種培養基所含有的組分雖然不同,但都能為細菌的生長提供的營養物質是水、碳源、氮源和無機鹽。
答案　(1)濕熱滅菌　瓊脂　選擇　(2)104　(3)S的濃度超過某一值時會抑制菌株的生長　(4)取淤泥加入無菌水中,涂布(或稀釋涂布)到乙培養基上,培養后計數　(5)水、碳源、氮源和無機鹽
角度二 圍繞土壤中分解尿素細菌的分離,考查科學探究能力
3.(2023·山東淄博聯考)下列關于土壤中分解尿素的細菌的分離與計數的敘述,正確的是 (　　)
A.只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素
B.統計樣品中的活菌數目一般用平板劃線法
C.篩選分解尿素的細菌時,應以尿素作為培養基中唯一的營養物質
D.在以尿素為唯一氮源的培養基中加入酚紅指示劑,若指示劑變藍,則表明篩選到了分解尿素的細菌
解析　統計樣品中的活菌數目時一般用稀釋涂布平板法,B項錯誤;篩選分解尿素的細菌時應以尿素作為培養基中的唯一氮源,培養基中還應含有水、無機鹽、碳源等營養物質,C項錯誤;在以尿素為唯一氮源的培養基中加入酚紅指示劑,若指示劑變紅,則表明篩選到了分解尿素的細菌,D項錯誤。
答案　A
4.某些土壤細菌可將尿素分解成CO2和NH3,供植物吸收和利用。回答下列問題:
(1)有些細菌能分解尿素,有些細菌則不能,原因是前者能產生　　　　　　　　。能分解尿素的細菌不能以尿素的分解產物CO2作為碳源,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,但可用葡萄糖作為碳源,進入細菌體內的葡萄糖的主要作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(答出兩點即可)。
(2)為了篩選可分解尿素的細菌,在配制培養基時,應選擇　　　　(填“尿素”“NH4NO3”或“尿素+NH4NO3”)作為氮源,不選擇其他兩組的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)用來篩選分解尿素細菌的培養基含有KH2PO4和Na2HPO4,其作用有　　　　　　　　　　　　　　　　(答出兩點即可)。
解析　(1)只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素。能分解尿素的細菌是一種分解者,屬于異養型生物,不能以尿素的分解產物CO2作為碳源。能分解尿素的細菌可以以葡萄糖作為碳源,進入細菌體內的葡萄糖的主要作用是一方面可氧化分解為細胞生命活動提供能量,另一方面其代謝中間產物可為多種有機物的合成提供原料。(2)為了篩選可分解尿素的細菌,在配制培養基時,應選擇以尿素作為唯一氮源的選擇培養基,而其他兩組都含有含氮物質NH4NO3,能分解尿素的細菌和不能分解尿素的細菌都能利用NH4NO3,不能起到篩選作用。(3)用來篩選分解尿素細菌的培養基含有KH2PO4和Na2HPO4,既可維持培養基pH的相對穩定,又能為微生物生長提供無機鹽離子。
答案　(1)脲酶　分解尿素的細菌是異養生物,不能利用CO2來合成有機物　為細胞生命活動提供能量,為其他有機物的合成提供原料　(2)尿素　其他兩組都含有NH4NO3,能分解尿素的細菌和不能分解尿素的細菌都能利用NH4NO3,不能起到篩選作用　(3)為細菌生長提供無機鹽離子,作為緩沖劑保持細菌生長過程中pH的穩定
1.(2021·北京卷)人體皮膚表面存在著多種微生物,某同學擬從中分離出葡萄球菌。下述操作不正確的是 (　　)
A.對配制的培養基進行高壓蒸汽滅菌
B.使用無菌棉拭子從皮膚表面取樣
C.用取樣后的棉拭子在固體培養基上涂布
D.觀察菌落的形態和顏色等進行初步判斷
解析　為避免雜菌污染,需對配制的培養基進行高壓蒸汽滅菌,A項正確;葡萄球菌需從人體皮膚的微生物中分離,為避免雜菌污染,故需要使用無菌棉拭子從皮膚表面取樣,B項正確;棉拭子上的微生物需要先用無菌水制成菌液,再使用涂布器在固體培養基上涂布分離,C項錯誤;根據微生物在固體培養基表面形成的菌落的形狀、大小、隆起程度和顏色等特征可對菌落進行初步判斷,D項正確。
答案　C
2.(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。脂肪酸會使醇溶青瓊脂平板變為深藍色。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。甲菌菌落周圍呈現深藍色,乙菌菌落周圍不變色,下列說法錯誤的是 (　　)
A.甲菌屬于解脂菌
B.實驗中所用培養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域進行對比
D.該平板可用來比較解脂菌分泌脂肪酶的能力
解析　根據題干信息“甲菌菌落周圍呈現深藍色”,說明甲可以分泌脂肪酶將脂肪分解成甘油和脂肪酸,脂肪酸會使醇溶青瓊脂平板變為深藍色,因此甲菌屬于解脂菌,A項正確;乙菌菌落周圍沒有出現深藍色,說明乙菌不能產生脂肪酶,不能利用脂肪為其供能,但乙菌也可以在培養基上生存,說明該培養基不是以脂肪為唯一碳源,B項錯誤;可將兩種菌分別接種在同一平板的不同區域進行對比,更加直觀,C項正確;可以利用該平板來比較解脂菌分泌脂肪酶的能力,觀察指標可以是菌落周圍深藍色圈的大小,D項正確。
答案　B
3.(2021·山東卷)含硫蛋白質在某些微生物的作用下產生硫化氫導致生活污水發臭。硫化氫可以與硫酸亞鐵銨結合形成黑色沉淀。為探究發臭水體中甲、乙菌是否產生硫化氫及兩種菌的運動能力,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基上進行培養,如圖所示。若兩種菌繁殖速度相等,下列說法錯誤的是 (　　)
A.乙菌的運動能力比甲菌強
B.為不影響菌的運動需選用液體培養基
C.該實驗不能比較出兩種菌產生硫化氫的量
D.穿刺接種等接種技術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,說明了乙菌的運動能力比甲菌強,A項正確;為不影響菌的運動需選用半固體培養基,B項錯誤;該實驗可以根據黑色沉淀的多少初步比較細菌產生硫化氫的能力,但不能測定產生硫化氫的量,C項正確;微生物接種技術的核心是防止雜菌的污染,D項正確。
答案　B
4.(2020·江蘇卷)為純化菌種,在鑒別培養基上劃線接種纖維素降解細菌,培養結果如圖所示。下列敘述正確的是 (　　)
A.倒平板后需間歇晃動,以保證表面平整
B.圖中Ⅰ、Ⅱ區的細菌數量均太多,應從Ⅲ區挑取單菌落
C.該實驗結果因單菌落太多,不能達到菌種純化的目的
D.菌落周圍的纖維素被降解后,可被剛果紅染成紅色
解析　倒平板后不需要間歇晃動,A項錯誤;由題圖可見,隨著劃線次數增多,細菌密度減小,Ⅲ區開始出現單菌落,應從Ⅲ區挑取單菌落,B項正確;菌落是由單個微生物細胞或多個同種細胞繁殖到一定程度后形成的,能得到單菌落即可以達到菌種純化的目的,C項錯誤;剛果紅與纖維素形成紅色復合物,菌落周圍的纖維素被降解后紅色消失,出現透明圈,D項錯誤。
答案　B
5.(2022·全國甲卷)某同學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菌,在此基礎上采用平板培養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。實驗所用的培養基成分如下。
培養基Ⅰ:K2HPO4,MgSO4,NH4NO3,石油。
培養基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基Ⅰ中培養,得到A、B菌液;
②液體培養基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:
菌株 透明圈大小
平板Ⅰ 平板Ⅱ
A +++ ++
B ++ -
(1)實驗所用培養基中作為碳源的成分是　　　　。培養基中NH4NO3的作用是為菌株的生長提供氮源,氮源在菌體內可以參與合成　　　　　　　　　　(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A細菌,繁殖n代后細菌的數量是　　　　　　。
(3)為了比較A、B降解石油的能力,某同學利用步驟②所得到的平板Ⅰ、Ⅱ進行實驗,結果如表所示(“+”表示有透明圈,“+”越多表示透明圈越大,“-”表示無透明圈),推測該同學的實驗思路是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)現有一貧氮且被石油污染的土壤,根據上表所示實驗結果,治理石油污染應選用的菌株是　　　　,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
解析　(1)培養基的成分有碳源、氮源、無機鹽和水等,從組成培養基的物質所含化學元素可知,作為碳源的成分是石油。生物大分子DNA、RNA、蛋白質都含有N元素,故氮源在菌體內可以參與合成這些物質。(2)由題意“資源和空間不受限制”可知,細菌的增殖呈J形曲線增長,由于DNA的半保留復制,細菌每繁殖一代就是上一代的2倍,根據公式Nt=N0·λt,λ=2,繁殖n代后細菌的數量是N0·2n。(3)分析表格數據可知,實驗的結果是: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,根據實驗的單一變量和對照原則,推測該同學的思路是: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也進行同樣的操作,在相同且適宜條件下培養一段時間,比較兩個平板的兩孔處的透明圈大小并作記錄,根據透明圈大降解能力強,透明圈小降解能力弱,進而比較A、B降解石油的能力。(4)由表格數據可知,在平板Ⅱ(無氮源的培養基)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,應該選用A菌株,因為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基中也能生長。
答案　(1)石油　DNA、RNA、蛋白質　(2)N0·2n
(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也進行同樣的操作,在相同且適宜條件下培養一段時間,比較兩個平板的兩孔處的透明圈大小并作記錄,根據透明圈大降解能力強,透明圈小降解能力弱,進而比較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,并且在沒有添加氮源的培養基中也能生長

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