资源简介

微生物的培养与应用
高考原题
【2022全国乙卷，37】1.【生物——选修1：生物技术实践】
化合物S被广泛应用于医药、食品和化工工业。用菌株C可生产S，S的产量与菌株C培养所利用的碳源关系密切。为此，某小组通过实验比较不同碳源对菌体生长和S产量的影响，结果见表。
碳源 细胞干重(g/L) S产量(g/L)
葡萄糖 3.12 0.15
淀粉 0.01 0.00
制糖废液 2.30 0.18
回答下列问题。
(1)通常在实验室培养微生物时，需要对所用的玻璃器皿进行灭菌，灭菌的方法有__________(答出2点即可)。
(2)由实验结果可知，菌株C生长的最适碳源是________；用菌株C生产S的最适碳源是__________。菌株C的生长除需要碳源外，还需要________(答出2点即可)等营养物质。
(3)由实验结果可知，碳源为淀粉时菌株C不能生长，其原因是________。
(4)若以制糖废液作为碳源，为进一步确定生产S的最适碳源浓度，某同学进行了相关实验。请简要写出实验思路：________。
(5)利用制糖废液生产S可以实现废物利用，其意义是________(答出1点即可)。
【2022全国甲卷，37】2.某同学从被石油污染的土壤中分离得到A和B两株可以降解石油的细菌，在此基础上采用平板培养法比较二者降解石油的能力，并分析两个菌株的其他生理功能。
实验所用的培养基成分如下。
培养基Ⅰ：K2HPO4，MgSO4，NH4NO3，石油。
培养基Ⅱ：K2HPO4，MgSO4，石油。
操作步骤：
①将A、B菌株分别接种在两瓶液体培养基Ⅰ中培养，得到A、B菌液；
②液体培养基Ⅰ、Ⅱ中添加琼脂，分别制成平板Ⅰ、Ⅱ，并按图中所示在平板上打甲、乙两孔。
回答下列问题。
（1）实验所用培养基中作为碳源的成分是____________。培养基中NH4NO3的作用是为菌株的生长提供氮源，氮源在菌体内可以参与合成____________（答出2种即可）等生物大分子。
（2）步骤①中，在资源和空间不受限制的阶段，若最初接种N0个A细菌，繁殖n代后细菌的数量是____________。
（3）为了比较A、B降解石油的能力，某同学利用步骤②所得到的平板Ⅰ、Ⅱ进行实验，结果如表所示（“+”表示有透明圈，“+”越多表示透明圈越大，“-”表示无透明圈），推测该同学的实验思路是__________。
菌株 透明圈大小
平板Ⅰ 平板Ⅱ
A +++ ++
B ++ -
（4）现有一贫氮且被石油污染的土壤，根据上表所示实验结果，治理石油污染应选用的菌株是____________，理由是___________。
考情分析
本专题以填空题的形式出现。本专题在高考中主要考查微生物的培养和应用的相关知识，主要集中在利用特殊培养基对微生物进行纯化培养和技术等方面。
变式训练
3.下表是某种微生物培养基的配方表，请据表回答：
牛肉膏 蛋白胨 NaCl 琼脂 水
0.5g 1g 0.5g 2g 200mL
（1）此培养基的营养成分有五类，其中蛋白胨提供的营养物质是_____。
（2）在培养基制备过程中，各种成分溶化后分装前，必要的操作是_____。
（3）微生物培养最基本的要求是无菌操作，下列对培养基、培养皿、接种环、双手、空气、牛奶所采用的灭菌消毒方法的正确顺序依次是_____（填序号）。
①化学消毒 ②高压蒸汽灭菌 ③干热灭菌 ④紫外灭菌 ⑤灼烧灭菌 ⑥巴氏消毒法
（4）巴氏消毒法与煮沸消毒法相比，其优点是_____。
（5）用稀释涂布平板法统计菌落数目时，最好选择菌落数在_____的平板进行计数。若统计出在一稀释倍数为105的平板上的平均菌落数为30个，所用稀释液的体积为0.2mL，则每毫升样品中的细菌数为_____。
（6）纯化菌株时，通常使用的划线工具是_____。划线的某个平板培养后，第一划线区域的划线上都不间断地长满了菌，第二划线区域的第一条线上无菌落，其他划线上有菌落。造成划线无菌落可能的操作失误有_____。
4.幽门螺杆菌（Hp）是急慢性胃炎和消化道溃疡的主要致病因子，能分泌X酶分解对热不稳定的尿素。某同学欲从患者胃黏膜提取物中分离出幽门螺杆菌并培养检测，请回答下列问题：
（1）筛选Hp的培养基成分应具有的主要特点是_____。培养基中还应加入KH2PO4和Na2HPO4，作用是_____。尿素应在培养基灭菌冷却后添加，获得无菌尿素的方法可用_____。
（2）Hp的培养条件应选择_____（填“有氧”或“无氧”）条件，原因是_____。
（3）该同学在显微镜下用血细胞计数板对幽门螺杆菌进行直接计数，取稀释倍数为103倍的菌液观察，测得5个中方格（16个小方格）的数目分别为17、29、23、19、22，测得每毫升样品中的细菌数为_____。
（4）若比较两种抗生素A和B抑制幽门螺杆菌能力的强弱，请用简洁的语言写出实验思路：_____。
5.果胶是一类广泛存在于植物细胞壁，以聚半乳糖醛酸为主的杂多糖，大量存在于柑橘、柠檬、柚子等果皮中。果胶酶是应用于果酒生产的重要酶制剂之一，它广泛存在于细菌、酵母菌等多种微生物细胞中。研究者欲筛选出能大量产生果胶酶的细菌并对其进行计数。回答下列问题：
（1）配制培养基时，培养基通常应该含有水、_____、氮源和无机盐等物质。实验室通常用_____法对培养基进行灭菌。
（2）可从腐烂的柑橘、柠檬、柚子等果皮中进行取样，其原因是这些腐烂的果皮中含有_____。
（3）如表是某同学配制的果胶分解菌的培养基配方（将表中物质溶解后，用蒸馏水定容至1000mL）：
成分 葡萄糖 聚半乳糖醛酸 NaNO3 Na2HPO4·7H2O KCl MgSO4·7H2O 酵母膏 水解酪素
含量（g） 5.0 5.0 1.0 1.2 0.5 0.5 0.5 0.5
从培养基的物理性质看，该培养基属于_____培养基。这个培养基对果胶分解菌_____（填“具有”或“不具有”）选择作用，原因是_____。
（4）对选择培养的菌液进行一系列梯度稀释，然后采用_____法接种在培养基上进行单菌落分离并计数，推测出菌液样品中活菌数目。
6.下表中甲、乙分别是分离两种土壤中微生物的培养基的配方。
甲 乙
KH2PO4 1.4g 纤维素粉 5.0g
Na2HPO4 2.1g NaNO3 1.0g
MgSO4·7H2O 0.2g Na2HPO4 1.2g
葡萄糖 10.0g KH2PO4 0.9g
尿素 1.0g MgSO4·7H2O 0.5g
琼脂 15.0g KCl 0.5g
酵母膏 0.5g
水解酪素 0.5g
将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1000mL 将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1000mL
（注：水解酪素即水解酪蛋白，由酪蛋白水解得到）
（1）配制的培养基必须经过灭菌过程，即将培养基置于__________条件下维持15~30分钟，目的是杀死培养基中的____________________。
（2）甲培养基中能提供氮源的物质是__________。
（3）为了判断甲培养基是否具有筛选作用，还应在牛肉膏蛋白胨培养基上接种__________土壤稀释液，并在相同且适宜条件下培养。如果__________，则证明甲培养基具有筛选作用。
（4）在乙培养基中生长的微生物__________（填“一定”或“不一定”）都能分解纤维素，理由是____________________。
（5）使用乙培养基培养同种微生物时，发现振荡培养条件下纤维素分解菌增殖速度比静置培养时快。分析其原因，可能是振荡培养提高了培养基中__________的含量，同时可以使纤维素分解菌与液体培养基充分接触，提高____________________的利用率。
7.饲养动物常用的植物饲料中含有难溶的植酸钙等物质，很难被动物吸收利用，还影响动物对其他营养物质的利用。若在饲料中添加植酸酶，则能催化其水解成为可以吸收利用的磷酸盐等。下图是学生们从作物根部土壤中分离产植酸酶的菌株的过程。
(1)分离产植酸酶的菌株，需先配制合适的培养基。配制培养基时，在各成分都溶化后和分装前，要进行的是__________和灭菌。对培养基进行灭菌的常用方法是__________。倒平板时，一般需冷却至50℃左右，在酒精灯火焰附近操作。根据物理性质，该培养基属于__________培养基。从功能上看，该培养基属于__________培养基。
(2)接种以前进行的一系列稀释操作，目的是在培养基表面形成__________，这种接种方法是__________。根据土壤样品的稀释倍数和接种稀释液的体积，统计平板上的菌落数就能大致推测出样品中的活菌数。如果培养基上有30个菌落，则1g土壤中大致的活菌数量是_______个。
(3)植酸钙的难溶性，可使培养基形成白色浑浊。产植酸酶的菌株会水解植酸钙，菌落的周围将形成透明圈，根据透明圈的有无，可初步判断该菌是否产植酸酶。实验结果显示A~E5种菌株中，_______是产植酸酶的理想菌株。
8.某化工厂的污水池中含有一种有害的难以降解的有机化合物A。研究人员用化合物A、磷酸盐、镁盐以及微量元素配制的培养基，成功筛选到能高效降解化合物A的细菌(目的菌)。实验的主要步骤如下图所示。请分析回答下列问题:
(1)培养基中加入化合物A的目的是________，这种培养基属于________培养基。
(2)目的菌生长所需的氮源和碳源来自培养基中的________。实验需要振荡培养，由此推测目的菌的代谢类型是________。
(3)对培养基进行灭菌的常用方法是________。用稀释涂布平板法测定细菌数目时，实际活菌数要比测得的数目________。
(4)某同学计划统计污水池中目的菌的总数，他选用稀释倍数为104、105、106的稀释液进行涂布，每种稀释液都设置了3个培养皿。从设计实验的角度看，还应设置的一组对照实验是________，此对照实验的目的是________。
(5)培养若干天后，应选择培养瓶中化合物A含量________(填“增加”或“减少”)的培养液，接入新的培养液中连续培养，使目的菌的数量________(填“增加”或“减少”)。
(6)实验结束后，使用过的培养基应该进行_______处理后才能倒掉，这样做的目的是防止造成_______。
答案以及解析
1.答案：（1）干热灭菌和高压蒸汽灭菌
（2）葡萄糖；制糖废液；水、氮源、无机盐（答出2点）
（3）菌株C缺乏能分解淀粉的酶，不能分解利用淀粉
（4）分别向一系列含有不同浓度制糖废液的培养基中接种等量且适量的菌株C，放在相同且适宜的条件下培养，一段时间后检测培养液中S的含量
（5）减少环境污染（合理即可）
解析：（1）在实验室培养微生物时，对玻璃器皿进行灭菌的方法有干热灭菌和高压蒸汽灭菌等。
（2）由实验结果可知，以葡萄糖作为碳源时，细胞干重最高，最有利于菌株C生长；而以制糖废液作为碳源时，S产量最高，此时更有利于生产S。微生物生长所需的营养物质除碳源外，一般还包括水、氮源和无机盐等。
（3）碳源为淀粉时菌株C不能生长，可能是因为菌株C缺乏能分解淀粉的酶，不能分解利用淀粉。
（4）若要进一步确定生产S的最适制糖废液浓度，可分别向一系列含有不同浓度制糖废液的培养基中接种等量且适量的菌株C，放在相同且适宜的条件下培养，一段时间后检测培养液中S的含量。
（5）利用制糖废液生产S可以实现废物利用，减少环境污染。
2.答案：（1）石油；DNA、RNA和蛋白质（合理即可）
（2）N0·2n
（3）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，培养相同时间，观察透明圈大小（，分解石油的能力越强，透明圈越大）
（4）菌株A；菌株A在无NH4NO3的培养基上可以生长繁殖，而菌株B在无NH4NO3的培养基上不能生长繁殖，且菌株A分解石油的能力较强（合理即可）
解析：（1）石油中含有含碳有机物，可以作为碳源。菌体内的含氮生物大分子有蛋白质和核酸。
（2）在资源和空间不受限制的阶段，细菌呈“J”型增长。若最初接种N0个A细菌，繁殖n代后A细菌的数量是N0·2n。
（3）由题表可知，A菌株降解石油的能力比B菌株强，形成的透明圈比B菌株的大，且A菌株可以固氮，在培养基中不添加氮源的情况下也可以生长繁殖，产生透明圈；B菌株不能固氮，在培养基中不添加氮源的情况下不能生长繁殖，不能产生透明圈，可据此设计实验。
（4）据表格信息可知，菌株A在无NH4NO3的培养基上可以生长繁殖，而菌株B在无NH4NO3的培养基上不能生长繁殖，因此对于贫氮且被石油污染的土壤来说，治理石油污染应该选用菌株A。
3.答案：（1）碳源、氮源、生长因子
（2）调节pH
（3）②③⑤①④⑥
（4）在达到消毒目的的同时，营养物质损失较少
（5）30~300；1.5×107
（6）接种环；接种环灼烧后未冷却，划线未从第一区域开始
解析：（1）此培养基的营养成分有五类：碳源、氮源、水、无机盐和生长因子，其中蛋白胨提供的营养物质是碳源、氮源和生长因子。
（2）在培养基制备过程中，各种成分溶化后分装前，必须的操作是调节pH。
（3）对培养基、培养皿、接种环、双手、空气、牛奶所采用的灭菌消毒的方法依次是②高压蒸汽灭菌、③干热灭菌、⑤灼烧灭菌、①化学消毒、④紫外灭菌、⑥巴氏消毒法。
（4）巴氏消毒法主要用于不耐高温的液体的消毒，如牛奶，与煮沸消毒法相比，其优点是在达到消毒目的的同时，营养物质损失较少。
（5）用稀释涂布平板法统计菌落数目时，最好选择菌落在30~300的平板进行计数；根据题意，每毫升样品中的细菌数为30×105÷0.2=1.5×107。
（6）纯化菌株时，通常使用的划线工具是接种环；造成划线无菌落可能的操作失误有接种环灼烧后未冷却或划线未从第一区域开始。
4.答案：（1）以尿素为唯一氮源；提供无机盐和维持培养基的pH稳定；滤膜法
（2）无氧；幽门螺杆菌生活在胃部的无氧环境中，属于厌氧型细菌
（3）5.5×109
（4）在两组培养基中分别添加等量的抗生素A和B，在两组平板上涂布等量的幽门螺杆菌菌液，在相同且适宜的条件下培养一段时间后，统计和比较两组平板上的菌落数目
解析：（1）幽门螺杆菌是能分解尿素的细菌，筛选Hp的培养基成分应具有的主要特点是以尿素为唯一氮源；培养基中加入KH2PO4和Na2HPO4的作用是提供无机盐和维持培养基的pH稳定；培养基配制和灭菌时，应考虑到尿素具有热不稳定的性质，灭菌与添加尿素的先后顺序是先灭菌再添加尿素，尿素的灭菌方法可用滤膜法，避免受热分解。
（2）Hp的培养条件应选择无氧条件，原因是幽门螺杆菌生活在胃部的无氧环境中，属于厌氧型细菌。
（3）血细胞计数板测得每毫升样品中的菌落数为每小格内平均细菌数×400×104×稀释倍数=（17+29+23+19+22）÷5×25×104×103=5.5×109。
（4）若比较两种抗生素A和B抑制幽门螺杆菌能力的强弱，实验思路为在两组培养基中分别添加等量的抗生素A和B，在两组平板上涂布等量的幽门螺杆菌菌液，相同且适宜的条件培养一段时间后，统计两组平板上的菌落数目。
5.答案：（1）碳源；高压蒸汽灭菌
（2）果胶分解菌（或分解果胶的细菌）
（3）液体；不具有；培养基中不应含有葡萄糖，应以聚半乳糖醛酸（果胶）为唯一碳源
（4）（稀释）涂布平板
解析：（1）配制培养基时，培养基通常应该含有水、碳源、氮源和无机盐等物质；实验室通常用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌。
（2）腐烂的果皮中含有果胶分解菌或分解果胶的细菌，所以可从腐烂的柑橘、柠檬、柚子等果皮中进行取样。
（3）从培养基的物理性质看，该培养基不含有琼脂，属于液体培养基；这个培养基对果胶分解菌不具有选择作用；原因是培养基中含有葡萄糖，以葡萄糖为碳源的众多微生物也可以生长，培养基应当不添加葡萄糖，而以聚半乳糖醛酸（果胶）为唯一碳源，才能筛选出果胶分解菌。
（4）对选择培养的菌液进行一系列梯度稀释，然后采用稀释涂布平板法接种，可以通过单菌落分离并计数，推测出菌液样样品中活菌数目。
6.答案：（1）100kPa、121℃；所有微生物，包括芽孢和孢子
（2）尿素
（3）等量的、相应浓度的；甲培养基上长出的菌落数量明显少于牛肉膏蛋白胨培养基上的菌落数量
（4）不一定；培养基中纤维素被分解后产生的糖类可为其他微生物生长提供碳源
（5）溶解氧；营养物质
解析：（1）常采用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌，将培养基置于100kPa、121℃条件下维持15~30分钟，可杀死培养基中的包括芽孢和孢子在内的所有微生物。
（2）甲培养基中含氮的物质是尿素，且以尿素作为唯一氮源。
（3）牛肉膏蛋白胨培养基属于基础培养基，在牛肉膏蛋白胨培养基上接种等量的、相应浓度的土壤稀释液，如果甲培养基上长出的菌落数量明显少于牛肉膏蛋白胨培养基上的菌落数量，说明有的微生物适合在牛肉膏蛋白胨培养基上生长，不适合在甲培养基上生长，则可以证明甲培养基具有筛选作用。
（4）因为乙培养基中纤维素被分解后产生的糖类可为其他微生物生长提供碳源，所以在乙培养基中生长的微生物不一定都能分解纤维素。
（5）由题意可知，振荡培养时纤维素分解菌增殖速度比静置培养时快，可能原因是振荡培养提高了培养基中溶解氧的含量，同时可使菌体与培养基充分接触，提高了营养物质的利用率。
7.答案：(1)调pH；高压蒸汽灭菌法；固体；选择
(2)单个菌落；稀释涂布平板法；3×107
(3)E
解析：
（1）配制培养基时，在各成分都溶化后和倒平板前，要进行的是调pH和灭菌。培养基灭菌的常用方法是高压蒸汽灭菌法。从物理性质上看，该培养基含有凝固剂琼脂，属于固体培养基。从功能上看，该培养基能筛选分离产植酸酶的菌株，属于选择培养基。
（2）接种以前进行的一系列稀释操作，目的是在培养基表面形成单个菌落，这种接种方法是稀释涂布平板法。图中土壤样品的稀释倍数为105，接种稀释液的体积为0.1mL，如果接种的培养基上有30个菌落，则1g土壤中大致的活菌数量是个。
（3）植酸钙的难溶性，可使培养基形成白色浑浊。产植酸酶的菌株会水解植酸钙，菌落的周围将形成透明圈，根据透明圈的有无，可初步判断该菌是否产植酸酶，且菌株产植酸酶能力越强，培养基中菌落周围形成的透明圈越大，菌落E周围形成的透明圈最大，因此菌落E是产植酸酶的理想菌株。
8.答案：(1)筛选目的菌；选择
(2)化合物A；异养需氧型
(3)高压蒸汽灭菌法；多
(4)不接种的空白培养基；判断培养基制备过程中是否被杂菌污染
(5)减少；增加
(6)灭菌；污染环境
解析：（1）该实验是为了筛选可以高效降解化合物A的细菌，故培养基中加入化合物A的目的是筛选目的菌，选择培养基是指加入某种化学物质，以抑制不需要的微生物的生长，允许所需要的微生物生长的培养基。
（2）该培养基由化合物A、磷酸盐、镁盐以及微量元素配制而成，因此化合物A为目的菌提供碳源和氮源。培养过程中的振荡培养，可以增加培养液中的溶氧量，满足微生物对氧气的需求，由此推测目的菌是需氧微生物，又因为它可以降解有机化合物A，故其代谢类型是异养需氧型。
（3）对培养基常采用高压蒸汽灭菌法灭菌。用稀释涂布平板法测定细菌数目时，因为当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落，故实际活菌数要比测得的菌落数目多。
（4）从设计实验的角度看，还应设置一组不接种的空白培养基作为对照实验，通过观察该培养基上是否有菌落产生，来判断培养基制备过程中是否被杂菌污染。
（5）由于目的菌有降解有机化合物A的作用，所以培养若干天后，应选择培养瓶中化合物A含量减少的培养液，接入新的培养液中连续培养，使目的菌的数量进一步增加。
（6）实验结束后，为了避免污染环境，使用过的培养基应该进行灭菌处理后才能倒掉。

展开更多......

收起↑