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第2讲　微生物的培养技术及应用
新教材生物一轮复习
01
考点研析·重难突破

考点一　微生物的基本培养技术
1.培养基的配制
（1）培养基的概念：人们按照微生物对 　营养物质　 的不同需求，配制出的供其 　生长繁殖　 的营养基质。
营养物质　
生长繁殖　
（2）种类

②需要满足微生物生长对 　pH　 、特殊营养物质以及 　O2　 的需求。
微生物 对培养基的需求
乳酸菌 添加 　维生素　
霉菌 将培养基调至 　酸　 性
细菌 将培养基调至 　中性或弱碱　 性
厌氧微生物 提供 　无氧　 的条件
（3）营养组成
①一般都含有 　水　 、 　碳源　 、 　氮源　 和无机盐等。
水　
碳源　
氮源　
pH　
O2　
维生素　
酸　
中性或弱碱　
无氧　
2.无菌技术
（1）含义：在培养微生物的操作中，所有防止 　杂菌污染　 的方法。
（2）常用方法
杂菌污染　

②灭菌方法及适用对象
（3）常见物品的消毒或灭菌方法
①消毒方法及适用对象
3.微生物的纯培养
（1）概念辨析
（2）酵母菌的纯培养操作步骤

1.微生物在琼脂固体培养基表面或内部生长，可以形成肉眼可见的菌落。（选择性必修3 P9正文） （　√　）
2.在培养霉菌时，一般需要将培养基调至中性或弱碱性。（选择性必修3 P10正文） （　×　）
3.生物消毒法是指利用生物或其代谢物除去环境中的部分微生物的方法。（选择性必修3 P10相关信息） （　√　）
√
×
√
4.倒平板过程中，将培养基倒入培养皿并盖上皿盖后，立即将培养皿倒置。（选择性必修3 P12～13探究·实践） （　×　）
5.培养酵母菌时，可将接种后的平板和一个未接种的平板倒置，放入适宜温度的恒温培养箱中培养24～48 h。（选择性必修3 P12～13探究·实践） （　√　）
×
√

1.（选择性必修3 P12～13探究·实践）平板冷凝后，要将平板倒置，为什么？
提示：防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染；避免培养基水分过快蒸发。
2.（选择性必修3 P12～13探究·实践）在倒平板的过程中，如果不小心将培养基溅在皿盖与皿底之间的部位，则这个平板不能用来培养微生物，为什么？
提示：空气中的微生物可能在皿盖和皿底之间的培养基上滋生，造成污染。
3.（选择性必修3 P12～13探究·实践）平板划线法划线过程中，不能将最后一次的划线与第一次的划线相连，为什么？
提示：平板划线法通过依次在上一次划线末端再次划线达到菌种稀释，获得单菌落。若将最后一次的划线与第一次的划线相连则无法达到这一目的。

1.培养基营养成分的作用和主要来源

2.平板划线操作的注意事项
（1）灼烧接种环，待其冷却后才能伸入菌液，以免温度太高杀死菌种。
（2）第二次及其以后的划线操作总是从上一次划线末端开始，能使微生物的数目随着划线次数的增加而逐渐减少，最终得到由单个细菌繁殖而来的菌落。
（3）划线时最后一次划线不要与第一次划线相连。
（4）划线时用力大小要适当，避免用力过大将培养基划破。
（5）操作第一步即取菌种之前以及每次划线之前都需要将接种环进行火焰灼烧灭菌，划线操作结束时，仍需灼烧接种环，每次灼烧的目不同：

围绕培养基的成分、作用和配制，
考查理解能力
1.下列有关微生物培养基种类及配制原则的表述，正确的是（　　）
A.任何培养基都必须含有碳源、氮源、水、无机盐及生长因子
B.液体培养基可用于观察菌落，固体培养基可用于工业生产
C.培养基制备中需调节pH至酸性
D.微生物的生长除受营养因素影响外，还受到pH、O2、渗透压等的影响
解析：D　各种培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐等营养物质，但并不是所有培养基都需要氮源，如固氮微生物，有些微生物的培养除了上述几种主要营养物质外，还需要添加生长因子，A错误；固体培养基可用于观察菌落，液体培养基可用于工业生产，B错误；适宜的pH是微生物生长的必需条件，因此需要调节pH，但培养霉菌时一般才需将培养基的pH调至酸性，C错误；微生物的生长除受营养因素影响外，还受到pH、O2、渗透压等的影响，D正确。
2.如表为培养某种微生物的培养基配方，下列相关叙述错误的是（　　）
成分 NaNO3 K2HPO4 KCl MgSO4·7H2O
含量 3 g 1 g 0.5 g 0.5 g
成分 FeSO4 （CH2O） H2O 青霉素
含量 0.01 g 30 g 1 L 0.1万单位
A.依物理性质划分，该培养基属于液体培养基
B.由培养基的原料可知，所培养微生物的同化作用类型是异养型，培养的微生物可以是酵母菌
C.培养基中的唯一碳源是（CH2O），唯一氮源是NaNO3
D.若用该培养基培养纤维素分解菌，则应除去（CH2O），再添加纤维素
解析：D　由培养基配方可知，该培养基中不含凝固剂，故依物理性质划分，该培养基属于液体培养基，A正确；由培养基的原料可知，（CH2O）属于有机碳源，因此所培养微生物的同化作用类型是异养型，酵母菌是异养型微生物，B正确；碳源是指能为微生物提供碳元素的物质，氮源是指能为微生物提供氮元素的物质，结合培养基配方可知，培养基中的唯一碳源是（CH2O），唯一氮源是NaNO3，C正确；该培养基中含有青霉素，细菌对青霉素敏感，青霉素会抑制细菌的生长，因此若用该培养基培养纤维素分解菌，应除去（CH2O）和青霉素，再添加纤维素，D错误。
通过无菌技术，考查解决问题的能力
3.根据国家标准（GB 19645—2010）每毫升合格的巴氏杀菌乳中细菌总数不得超过50 000个。某兴趣小组进行了新鲜牛奶最合适的消毒温度的探究，相关实验操作不合理的是（　　）
A.为了使计数更标准，通常要用同一稀释度下的牛奶接种3个平板，重复计数
B.将等量的新鲜牛奶分别置于60 ℃、70 ℃、80 ℃、90 ℃恒温水浴锅中处理相同且适宜的时间
C.对处理后的牛奶利用平板划线法进行接种后，在37 ℃下培养24 h，然后计数
D.统计培养基上全部菌落数，不一定以菌落数最少组的处理温度作为最适消毒温度
解析：C　为了使计数更标准，通常要用同一稀释度下的牛奶接种3个平板，重复计数，然后取平均值，这样可以减小误差，A合理；该实验的自变量是温度，将等量的新鲜牛奶分别置于60 ℃、70 ℃、80 ℃、90 ℃恒温水浴锅中处理相同且适宜的时间，B合理；对处理后的牛奶进行梯度稀释后，利用涂布法接种平板并在37 ℃下培养24 h，然后计数，C不合理；由于温度过高会影响蛋白质的结构，进而破坏牛奶中的营养成分，所以菌落数最少的组对应的温度不一定是最适的消毒温度，最适的消毒温度应保证每毫升巴氏杀菌乳中细菌总数不得超过50 000个，同时还需保证牛奶的营养价值不被破坏，D合理。
4.（2022·湖北高考）灭菌、消毒、无菌操作是生物学实验中常见的操作。下列叙述正确的是（　　）
A.动、植物细胞DNA的提取必须在无菌条件下进行
B.微生物、动物细胞培养基中需添加一定量的抗生素以防止污染
C.为防止蛋白质变性，不能用湿热灭菌法对牛肉膏蛋白胨培养基进行灭菌
D.可用湿热灭菌法对实验中所使用的微量离心管、细胞培养瓶等进行灭菌
解析：D　环境中的微生物对动、植物细胞DNA提取的材料研磨、过滤等操作无影响，故不需要在无菌条件下进行，A错误；抗生素能够杀死细菌，动物细胞培养基中需添加一定量的抗生素防止污染，但微生物培养基如细菌培养基中不能添加抗生素，B错误；高温变性的蛋白质仍可作为微生物的氮源，所以可以用湿热灭菌法对牛肉膏蛋白胨培养基进行灭菌，C错误；对实验中所使用的微量离心管、细胞培养瓶等可以采用湿热灭菌法进行灭菌，也可以采用干热灭菌法进行灭菌，D正确。
结合微生物的纯培养，
考查科学探究能力
5.如图表示培养和纯化X细菌的部分操作步骤，下列相关叙述正确的是（　　）
A.对实验操作的空间、操作者的衣着和手进行灭菌处理
B.步骤①倒平板操作时，倒好后应立即将其倒过来放置
C.步骤②应多个方向划线，使接种物逐渐稀释，培养后出现单个菌落
D.步骤③划线结束后在培养皿盖上做好标注
解析：C　图中步骤①是倒平板，步骤②是进行平板划线，步骤③是培养。对实验操作的空间、操作者的衣着和手需要进行消毒处理，A错误；倒完平板后立即盖上培养皿盖，待培养基冷却凝固后将培养皿倒过来放置，B错误；步骤②应多个方向划线，使接种物逐渐稀释，培养后出现单个菌落，C正确；图中操作结束后需在培养皿底标注菌种及接种日期等信息，而不是在培养皿盖上做标注，D错误。
6.如图为用固体培养基培养某细菌的结果，对此下列有关叙述正确的是（　　）
A.此结果是利用平板划线法得到的，划线的顺序是①→③→②
B.图示显示的接种方法为稀释涂布平板法，②处可见单菌落
C.每次划线前均需灼烧接种环，其目的都是防止杂菌污染
D.培养基中的糖类、琼脂等含碳物质，可为该细菌提供碳源
解析：A　根据菌落的生长状态可知，此结果是利用平板划线法得到的，划线的顺序是①→③→②，②处可见单菌落，A正确，B错误；第一次划线前灼烧接种环的目的是防止杂菌污染，除第一次划线外，每次划线前灼烧接种环的目的都是杀死上次划线结束后接种环上残留的菌种，从而保证菌落来自上一次划线的末端，C错误；培养基中的琼脂是凝固剂，不能为细菌提供碳源，D错误。
考点二　微生物的选择培养和计数
1.微生物的选择培养
（1）选择培养基
（2）稀释涂布平板法
①系列稀释操作：该操作常用在将细胞接种到培养基之前，通过液体稀释的方法分散细胞，随着稀释程度的增大，单位体积中的微生物细胞数量减少，细胞得以分散。
操作步骤：
②涂布平板操作步骤
③培养：待涂布的菌液被培养吸收后，将平板倒置，放入30～37 ℃的恒温培养箱中培养1～2 d。
2.微生物的数量测定
（1）利用稀释涂布平板法计数
①原理：当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个单菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌。通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌。
②计数标准：为了保证结果准确，一般选择菌落数在 　30～300　 、适于计数的平板计数，并且在同一稀释度下，应至少对 　3　 个平板进行重复计数，然后求出平均值。增强实验的说服力与准确性。
③计数方法：用此种方法统计的菌落数往往比活菌的实际数目 　少　 ，这是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。因此，统计结果一般用菌落数而不是用活菌数来表示。
30～300　
3　
少　
（2）显微镜直接计数法
3.实验：土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
（1）实验原理
（2）操作步骤
（3）实验结果分析与评价

1.菌液的稀释度足够高时，培养基表面会获得单菌落。（选择性必修3 P18正文） （　√　）
2.稀释涂布平板法计数时，统计的菌落数往往比活菌的实际数目少。（选择性必修3 P18正文） （　√　）
3.细菌计数板常用于相对较大的酵母菌细胞、霉菌孢子等的计数。（选择性必修3 P18相关信息） （　×　）
4.分解尿素的细菌在分解尿素时，可以将尿素转化为氨，使得培养基的碱性降低。（选择性必修3 P18探究·实践拓展） （　×　）
5.纤维素分解菌在刚果红培养基上形成的透明圈越大，说明该类纤维素分解菌分解纤维素的能力越强。（选择性必修3 P20拓展应用2） （　√　）
√
√
×
×
√

1.（选择性必修3 P18～19探究·实践）为什么只有能分解尿素的微生物才能在该培养基上生长？
提示：该培养基是以尿素作为唯一氮源的选择培养基，不能分解尿素的微生物因缺乏氮源而不能生长，分解尿素的微生物能合成脲酶，而脲酶可将尿素分解成氨，从而为微生物提供氮源。
2.（选择性必修3 P20拓展应用2）在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌的原因是什么？
提示：由于生物与环境的相互依存关系，在富含纤维素的环境中，纤维素分解菌的含量相对较高，从这种土样中获得目的微生物的概率要高于普通环境。

1.选择培养基四种常见制备方法或实例
（1）加入某些特定的物质（前提是培养基具备全部营养成分）
（2）改变培养基的营养成分
（3）利用培养基中的“特定化学成分”进行分离
（4）通过某些“特殊环境”进行分离
2.两种微生物计数方法的比较
间接计数法（稀释涂布平板法） 直接计数法
（显微计数法）
计算方法 每毫升原液所含细菌数：每小格内平均细菌数×400×104×稀释倍数
缺点 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 统计的结果一般是死菌数与活菌数的总和
结果 比实际值偏小 比实际值偏大

结合选择培养基及微生物的筛选，
考查科学思维能力
1.（2022·山东高考）青霉菌处在葡萄糖浓度不足的环境中时，会通过分泌青霉素杀死细菌，以保证自身生存所需的能量供应。目前已实现青霉素的工业化生产，关于该生产过程，下列说法错误的是（　　）
A.发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖
B.可用深层通气液体发酵技术提高产量
C.选育出的高产菌株经扩大培养后才可接种到发酵罐中
D.青霉素具有杀菌作用，因此发酵罐不需严格灭菌
解析：D　因青霉菌处在葡萄糖浓度不足的环境中时，会通过分泌青霉素杀死细菌，故碳源不宜使用葡萄糖，不利于青霉素的产生，A正确；青霉菌的代谢类型为异养需氧型，可用深层通气液体发酵技术，保证其有氧呼吸，提高产量，B正确；选育出的高产菌株数量较少，故需经扩大培养纯化后才可接种到发酵罐中，C正确；为了防止细菌、真菌等微生物的污染，获得纯净的青霉素，发酵罐仍然需严格灭菌，D错误。
2.如图为筛选分解淀粉的微生物的实验室培养相关操作，下列相关叙述错误的是（　　）
A.菌落①的透明圈比菌落②小，说明菌落②对淀粉的分解能力更强
B.筛选所用培养基的碳源应该是纤维素
C.图中所示接种方法是稀释涂布平板法
D.接种后应将培养皿倒置培养，培养后可以根据结果进行微生物计数
解析：B　培养基中的唯一碳源是淀粉，淀粉遇碘液会变蓝，菌落①的透明圈比菌落②小，说明菌落②对淀粉的分解能力更强，A正确；为了筛选分解淀粉的微生物，图中培养基应以淀粉为唯一碳源，B错误；根据图中培养基中菌落的分布可知，图中将菌液接种到培养基的方法是稀释涂布平板法，C正确；图中采用的接种方法是稀释涂布平板法，接种后应将培养皿倒置培养，培养后可以根据结果进行微生物计数，D正确。
围绕微生物的选择培养和计数，
考查科学探究能力
3.某种物质S（一种含有C、H、N的有机物）难以降解，会对环境造成污染，只有某些细菌能降解S。研究人员按照如图所示流程从淤泥中分离得到能高效降解S的细菌菌株。实验过程中需要甲、乙两种培养基，甲的组分为无机盐、水和S，乙的组分为无机盐、水、S和Y。
（1）实验时，盛有无菌水或培养基的锥形瓶通常采用 　　　　　　　　　　　 的方法进行灭菌。乙培养基中的Y物质是 　　　　 。甲、乙培养基均属于 　　　　 培养基。
解析：（1）实验过程中，对盛有无菌水或培养基的锥形瓶进行灭菌时，常采用高压蒸汽灭菌。据题图分析可知，乙培养基为固体培养基，与甲培养基相比，其特有的组分Y物质应该是凝固剂琼脂。甲、乙培养基均只允许能利用物质S作为氮源和碳源的微生物生长，因此均为选择培养基。
答案：（1）高压蒸汽灭菌　琼脂　选择　
请回答下列问题：
（2）实验中初步估测锥形瓶M中细菌细胞数为2×107个/mL，若要在每个平板上涂布100 μL稀释后的菌液，且保证每个平板上长出的菌落数不超过200个，则至少应将摇瓶M中的菌液稀释 　　　　 倍。
解析：（2）据题意可知，假设至少将锥形瓶M中的菌液稀释X倍，才能保证稀释后的100 μL菌液中菌落数不超过200个，初步估测锥形瓶M中菌落数为2×107个/mL，则稀释之前100 μL菌液中有2×106个细菌，可得2×106×1/X＝200，则X＝104，因此至少应将摇瓶M中的菌液稀释104倍。
答案：（2）104　
（3）在步骤⑤的筛选过程中，发现当培养基中的S超过某一浓度时，某菌株对S的降解量反而下降，其原因可能是 　　　　　　　　　 （答出1点即可）。
解析：（3）在筛选过程中，若培养基中S浓度过高，可能会导致细胞失水，进而抑制菌株的生长。
答案：（3）S的浓度超过某一值时会抑制菌株的生长　
（4）若要测定淤泥中能降解S的细菌细胞数，请写出主要实验步骤： 　　　.
。
解析：（4）将含有能降解S的细菌的淤泥加入无菌水中，进行适当稀释后，利用稀释涂布平板法，取适量的菌液涂布到乙培养基上，在适宜条件下进行培养，一段时间后，统计菌落数，即可估算出淤泥中能降解S的细菌细胞数。
答案：（4）取含有能降解S的细菌的淤泥加入无菌水中，涂布（或稀释涂布）到乙培养基上，培养后计数
02
真题体验·感悟高考

从科学思维角度，考查微生物培养的
基本技术
1.（2022·辽宁高考）为避免航天器在执行载人航天任务时出现微生物污染风险，需要对航天器及洁净的组装车间进行环境微生物检测。下列叙述错误的是（　　）
A.航天器上存在适应营养物质匮乏等环境的极端微生物
B.细菌形成菌膜粘附于航天器设备表面产生生物腐蚀
C.在组装车间地面和设备表面采集环境微生物样品
D.采用平板划线法等分离培养微生物，观察菌落特征
解析：D　嗜极微生物适应极端环境的特性使它们有在空间暴露环境或地外星球环境中存活的可能，因此航天器上存在适应营养物质匮乏等环境的极端微生物，A正确；细菌形成菌膜粘附于航天器设备表面产生生物腐蚀，会腐蚀舱内材料以及设备线路、元器件，B正确；对航天器及洁净的组装车间进行环境微生物检测，需要在组装车间地面和设备表面采集环境微生物样品，C正确；航天器及洁净的组装车间环境微生物很少，分离培养微生物，观察菌落特征，不需要采用平板划线法，D错误。
2.（2022·江苏高考）下列是某同学分离高产脲酶菌的实验设计，不合理的是（　　）
A.选择农田或公园土壤作为样品分离目的菌株
B.在选择培养基中需添加尿素作为唯一氮源
C.适当稀释样品是为了在平板上形成单菌落
D.可分解酚红指示剂使其褪色的菌株是产脲酶菌
解析：D　农田或公园土壤中含有较多的含脲酶的微生物，A正确；为了筛选可分解尿素的细菌，配置的培养基应选择尿素作为唯一氮源，含脲酶的微生物在该培养基上能生长，B正确；当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌，C正确；在细菌分解尿素的化学反应中，细菌合成的脲酶将尿素分解成氨，氨会使培养基的pH升高，酚红指示剂将变红，因此在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，能对分离的菌种做进一步鉴定，D错误。
3.（2022·全国乙卷）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）。
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。
答案：（1）干热灭菌和高压蒸汽灭菌　
（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。
解析：（2）由实验结果可知，以葡萄糖作为碳源时，细胞干重最大，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。
答案：（2）葡萄糖　制糖废液　水、氮源、无机盐（答出2点）　
（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 　　　　　.
。
解析：（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。
答案：（3）菌株C缺乏能分解淀粉的酶，不能分解利用淀粉　
（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： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
解析：（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。
答案：（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）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）。
解析：（5）利用制糖废液生产S可以实现废物利用，减少环境污染。
答案：（5）减少环境污染（合理即可）
从科学探究角度，考查微生物的分离
和计数
4.（2022·海南高考）为探究校内植物园土壤中的细菌种类，某兴趣小组采集园内土壤样本并开展相关实验。下列有关叙述错误的是（　　）
A.采样时应随机采集植物园中多个不同地点的土壤样本
B.培养细菌时，可选用牛肉膏蛋白胨固体培养基
C.土壤溶液稀释倍数越低，越容易得到单菌落
D.鉴定细菌种类时，除形态学鉴定外，还可借助生物化学的方法
解析：C　采集植物园中土壤样本的原则之一是要随机采样，A正确；牛肉膏蛋白胨固体培养基中含有细菌生长所需的碳源、氮源、水、无机盐等，可用于细菌的培养，B正确；土壤溶液稀释倍数足够高时，才能将聚集的菌体分散开，有助于在培养基表面形成单菌落，C错误；不同种类细菌的理化特性一般不同，鉴定细菌种类时，除根据菌落特征进行形态学鉴定外，还可以借助生物化学的方法进行鉴定，D正确。
5.（2022·全国甲卷）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。
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。
答案：（1）石油　DNA、RNA和蛋白质（答出2种即可）　
（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 　　　　 。
解析：（2）在资源和空间不受限制的阶段，细菌呈“J”形增长。若最初接种N0个A细菌，繁殖n代后A细菌的数量是N0·2n。
答案：（2）N0·2n　
（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 ＋＋ －
解析：（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。
答案：（3）在平板Ⅰ和平板Ⅱ的甲孔中均滴加等量的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）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 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
解析：（4）据题表可知，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。
答案：（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）
03
课后作业·巩固提升

一、选择题
1.下列关于无菌技术的叙述，错误的是（　　）
A.煮沸消毒、酒精消毒、干热灭菌、高压蒸汽灭菌都属于无菌技术
B.接种环直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧，可以迅速彻底灭菌
C.高压灭菌加热结束，打开放气阀使压力表指针到零后，开启锅盖
D.紫外线照射前，喷洒适量的石炭酸等消毒液，可以加强消毒效果
解析：C　煮沸消毒、酒精消毒属于消毒，干热灭菌、高压蒸汽灭菌属于灭菌，消毒和灭菌都属于无菌技术，A正确；接种环直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧，为灼烧灭菌，可以迅速彻底灭菌，B正确；高压灭菌加热结束，让灭菌锅内的温度自然下降，当压力表的指针降到零时，打开排气阀，旋松螺旋，打开盖子，取出灭菌物品，C错误；紫外线照射前，喷洒适量的石炭酸等消毒液，可以加强消毒效果，D正确。
2.下列有关培养基和菌种鉴定的叙述不正确的是（　　）
A.根据培养基的状态可将其分为液体培养基和固体培养基
B.可利用固体培养基上菌落的特征来判断和鉴别细菌的类型
C.自养型微生物与异养型微生物的培养基的主要差别是碳源
D.在无氮培养基中加入酚红指示剂鉴定尿素分解菌
解析：D　根据培养基的状态可将其分为液体培养基和固体培养基，A正确；细菌能够在固体培养基上形成菌落，不同细菌具有不同的菌落特征，如菌落的颜色、大小、形状和隆起程度等，因此能够通过观察菌落的特征来判断和鉴别细菌的类型，B正确；自养型微生物能够利用无机碳源合成自身所需的物质，异养型微生物只能利用有机碳源合成自身所需物质，故二者的培养基最主要的区别是碳源，C正确；在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂可以鉴定尿素分解菌，这是因为脲酶能够分解尿素产生氨，氨会使培养基的碱性增强，使酚红指示剂变红，若指示剂变红，可确定该种细菌能够分解尿素，D错误。
3. 解磷菌可以使土壤中难以利用的磷转化为植物易吸收的磷。某工厂生产解磷菌的企业标准是当发酵液中菌体的浓度为2×1011个/L时发酵结束，经处理后分装、质检、上市。下列说法错误的是（　　）
A.在农业生产中可将解磷菌作为微生物肥料
B.为保证活菌数量符合产品要求不宜采用显微镜直接计数法
C.发酵结束前取0.2 mL发酵液涂布平板计数时稀释度为10－7最合适
D.发酵结束后可采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥
解析：C　由题意可知，解磷菌可以使土壤中难以利用的磷转化为植物易吸收的磷，能为植物提供含磷无机盐和二氧化碳，因此在农业生产中可将解磷菌作为微生物肥料，A正确；显微镜直接计数时死菌和活菌均包含在内，且无法区分，导致统计结果偏大，但实际结果可能不符合产品要求，B正确；符合生成标准的发酵液中菌体的浓度为2×1011个/L，发酵结束前取0.2 mL发酵液涂布平板计数时，稀释度为10－7的平板上的菌落数约为2×1011×0.2×10－7×10－3＝4（个），不在30～300范围内，影响结果的准确性，因此稀释度为10－7不合适，C错误；发酵产品不同，分离提纯的方法一般不同，如果产品是菌体，可采用过滤、沉淀等方法将菌体从培养液中分离和干燥，D正确。
4. 利用纤维素酶降解秸秆生产燃料乙醇，对缓解全球能源危机有着重大意义。科研人员开展筛选、诱变及选育高产纤维素酶菌株的相关研究，过程如图。下列关于筛选、诱变及选育高产纤维素酶菌株的叙述，正确的是（　　）
黑土壤 CMC平板 产纤维素酶菌株XZ－33 产纤维素酶菌株UV－10 产纤维素酶菌株UV－Co16
A.人工筛选可以使产纤维素菌株发生定向进化
B.采集到的黑土壤需要进行高压蒸汽灭菌才能进行富集培养
C.诱变使碱基互补配对原则发生改变，形成不同的新菌株
D.紫外诱变处理和60Co－γ射线诱变处理可以使每个细菌的产纤维素酶能力都逐渐提高
解析：A　人工筛选是定向的，在该定向选择的作用下，可以使产纤维素菌株向着高产的方向发生定向进化，A正确；在进行富集培养前不能对黑土壤进行高压蒸汽灭菌处理，因为高温会杀死目的菌株，从而导致培养失败，B错误；诱变处理使基因发生突变，形成不同的新菌株，但不会使碱基互补配对原则发生改变，C错误；紫外诱变处理和60Co－γ射线诱变处理均属于诱变处理，原理是基因突变，基因突变是不定向的，故不能使每个细菌的产纤维素酶能力都逐渐提高，D错误。
5.氨基酸营养缺陷型菌株是野生型菌株突变后失去合成某种氨基酸的能力，只能在完全培养基或补充相应氨基酸的基本培养基中才能正常生长的变异菌株。如图是获得并纯化色氨酸营养缺陷型突变株的过程，①②③④是培养基编号，甲、乙代表菌落。下列说法错误的是（　　）
A.①②是完全培养基，③是添加色氨酸的基本培养基，④是基本培养基
B.紫外线处理的目的是提高突变率，以获得色氨酸营养缺陷型菌株
C.将①置于摇床中，有利于菌体充分利用培养基中的营养物质
D.甲是色氨酸营养缺陷型菌落，可用划线法进一步纯化培养
解析：A　由题图可知，野生型菌株能在基本培养基上生长，氨基酸营养缺陷型菌株无法合成某种氨基酸，只能在完全培养基或补充相应氨基酸的基本培养基上生长，图中①②为完全培养基，③是基本培养基，④是添加色氨酸的基本培养基，A错误；紫外线可以提高突变率，故紫外线处理的目的是提高突变率，以获得色氨酸营养缺陷型菌株，B正确；将①置于摇床中，通过振荡，有利于菌体与营养物质充分接触，C正确；由图可知，甲在基本培养基中无法生长，在完全培养基中可生长，这说明甲是氨基酸缺陷型菌落，可用划线法进一步纯化培养，D正确。
6.自生固氮菌是土壤中能独立进行固氮的细菌。科研人员进行了土壤中自生固氮菌的分离和固氮能力测定的研究，部分实验流程如图。已知步骤④获得的三个平板的菌落数分别为90、95、100，对照组平板为0。相关叙述正确的是（　　）
A.步骤②振荡20 min的目的是扩大菌种数量，属于选择培养
B.步骤④使用接种环划线接种，使用前需要灼烧灭菌
C.1 g土壤中平均自生固氮菌数约为9.5×106个
D.所用培养基应加入碳源、氮源、无机盐、水和琼脂
解析：C　由图可知，步骤②振荡20 min的目的是让样品中的微生物充分释放到无菌水中，A错误；由图可知，步骤④获得菌落分散在平板上，利用的是稀释涂布平板法，使用的接种工具是涂布器，使用前需要灼烧灭菌，B错误；1 g土壤中平均自生固氮菌数约为（90＋95＋100）÷3÷0.1×104＝9.5×106（个），C正确；由题干信息可知，该实验的目的是分离土壤中自生固氮菌和固氮能力的测定，自生固氮菌能够利用空气中的氮作为氮源，故培养基中不需要加入氮源，D错误。
7.研究人员从青藏高原班戈桥地区的土壤中分离到一株能利用原油为碳源生长的细菌（BGQ－6），该菌对原油的总降解率为74.14%，且对直链烷烃、支链烷烃、环烷烃和芳香烃等60种烃类有较高的降解率。下列说法错误的是（　　）
A.利用添加石油的普通培养基能从被石油污染的土壤中筛选BGQ－6
B.可采用稀释涂布平板法对BGQ－6进行计数
C.一般选择菌落数为30～300的平板进行BGQ－6菌落计数
D.由单一的BGQ－6繁殖所获得的微生物群体称为BGQ－6纯培养物
解析：A　利用以石油为唯一碳源的选择培养基能从被石油污染的土壤中筛选出BGQ－6，A错误；对微生物进行计数时，应该选择的接种方法是稀释涂布平板法，B正确；为了保证结果准确，一般选择菌落数为30～300的平板进行计数，C正确；由单一的BGQ－6繁殖所获得的微生物群体称为BGQ－6纯培养物，D正确。
8.MIC是指药敏试验中某种抗生素对测试菌的最低抑制浓度。某研究小组将含有相同浓度抗生素Ⅰ～Ⅳ的四个大小相同的纸片分别贴在长满测试菌的琼脂平板上，进行药敏试验以了解病原微生物对四种抗生素的敏感程度，用于指导临床合理选用抗生素。图1为实验器材，图2为实验结果。下列说法错误的是（　　）
A.为获得长满测试菌的琼脂平板，需要使用图1中工具①②③
B.图2中抑菌圈越大，说明该测试菌对相应抗生素的抗性越弱
C.图2抑菌圈中出现菌落的原因可能是病原菌中出现了能抗抗生素Ⅳ的突变株
D.图2中抗生素Ⅰ的抑菌圈比抗生素Ⅲ的小，所以抗生素Ⅰ的MIC小于抗生素Ⅲ的MIC
解析：D　为获得长满测试菌的琼脂平板，需要采用稀释涂布平板法，该方法需要使用图1中①酒精灯（操作需要在酒精灯火焰旁进行）、②涂布器（接种工具）和③培养基，A正确；图2中抑菌圈越大，说明该测试菌对相应抗生素的抗性越弱，B正确；图2抑菌圈中出现菌落的原因可能是病原菌中出现了能抗抗生素Ⅳ的突变株，C正确；MIC是指药敏试验中某种抗生素对测试菌的最低抑制浓度，图2中抗生素Ⅰ的抑菌圈比抗生素Ⅲ的小，说明该测试菌对抗生素Ⅰ的抗性较抗生素Ⅲ强，所以抗生素Ⅰ的MIC大于抗生素Ⅲ的MIC，D错误。
9.（不定项）肠出血性大肠杆菌（EHEC）是一种毒性较强的致病菌，患病或带菌动物往往是食品污染的根源。检测人员对被污染的食物进行EHEC的分离、计数，以确定食物的污染程度。已知该大肠杆菌在添加血液的血平板上生长时会破坏菌落周围的红细胞，使其褪色形成透明圈。下列说法错误的是（　　）
A.肉汤培养基可为EHEC提供的主要营养成分为碳源、氮源、水、无机盐
B.在血平板上进行菌体分离、计数，使用的接种方法可以是划线法
C.透明圈都是由单个EHEC经过多次细胞分裂产生的菌体形成
D.在分离和计数之前为了避免其他细菌的干扰，要对所取样品进行选择培养
解析：BCD　肉汤培养基中含有丰富的营养物质，可为EHEC提供的主要营养成分为碳源、氮源、水、无机盐，A正确；在血平板上进行菌体分离、计数，使用的接种方法是稀释涂布平板法，划线法不能用于计数，B错误；透明圈可能是由单个或多个EHEC经过多次细胞分裂产生的菌体形成，C错误；在分离和计数之前为了避免其他细菌的干扰，不需要对所取样品进行选择培养，因为在培养基中添加了血液，根据透明圈的出现情况即可判断该大肠杆菌的数量情况，D错误。
10.（不定项）聚羟基脂肪酸酯（PHA）是由嗜盐细菌合成的一种胞内聚酯，它具有类似于合成塑料的理化特性，且废弃后易被生物降解，可用于制造无污染的“绿色塑料”。科学家从某咸水湖中寻找生产PHA的菌种的流程图如下。下列叙述错误的是（　　）
①取湖水 ②接种在培养基上 ③培养 ④挑取单菌落并分别扩大培养 ⑤检测菌的数目和PHA的产量 ⑥获得目标菌株
A.步骤②可用稀释涂布平板法接种到含合成塑料的选择培养基上
B.步骤③所用的培养基中营养物质浓度越高，对嗜盐细菌的生长越有利
C.步骤④所用到的培养基应加入琼脂，以便挑取单菌落获得纯化菌株
D.挑取菌落时，应挑取多个菌落并分别测定嗜盐细菌的PHA含量
解析：ABC　由题干信息可知，PHA是由嗜盐细菌合成的一种胞内聚酯，为寻找生产PHA的菌种，步骤②可用稀释涂布平板法接种到含盐量较高的选择培养基上，A错误；并不是步骤③的培养基浓度越高对嗜盐细菌的生长越有利，若盐浓度过高，会导致菌体失水死亡，不利于嗜盐细菌的生长，B错误；步骤④是为了进行扩大培养，扩大培养采用的是液体培养基，不需要加入琼脂，C错误；为获得高产PHA的菌种，挑取菌落时，应挑取多个菌落并分别测定嗜盐细菌的PHA含量，以确定高产菌株，D正确。
二、非选择题
11.磷是植物生长的重要元素，施入土中的大多数与Ca2＋等离子结合形成难溶性磷酸盐。科研人员从贡柑果园土中选出可将难溶性或不溶性磷转化成可溶性磷的高效解磷菌，主要流程如图，请回答：
（1）步骤①从当地土壤表层取样，步骤②需充分振荡20 min，主要目的是 　　　　　　　　　　　　　 。步骤③将土壤悬浮液稀释了 　　　 倍。
解析：（1）步骤②需充分振荡20 min，主要目的是使土壤中的微生物充分释放到无菌水中。由图可知，步骤③中的稀释梯度分别为10、100、1 000倍，实验中取样进行培养的是稀释倍数为1 000倍的菌液。
答案：（1）使土壤中的微生物充分释放到无菌水中　1 000　
（2）步骤④中的培养基的成分是：葡萄糖、（NH4）2SO4、NaCl、MgSO4·7H2O、KCl、FeSO4·7H2O、MnSO4、Ca3（PO4）2、琼脂粉等。其中碳源的是 　　　　　 。步骤④用涂布器涂布后，待菌液被 　　　　　　　 后，将平板倒置。
解析：（2）葡萄糖的分子式为C6H12O6，可为培养基中的微生物提供碳源。步骤④用涂布器涂布后，待菌液被培养基吸收后，将平板倒置，目的是避免水分蒸发过快和防止皿盖上的冷凝水落入培养基造成污染。
答案：（2）葡萄糖　培养基吸收　
（3）步骤④中待菌落长好后挑出溶磷圈直径（D）与菌落直径（d）比值较 　　　 的菌落。继续进行步骤⑤的目的是 　　　　　　　　　 。
解析：（3）溶磷圈直径（D）与菌落直径（d）的比值（D/d）代表微生物溶解磷的能力大小，该比值越大，溶磷能力越强，故待菌落长好后挑出溶磷圈直径（D）与菌落直径（d）比值较大的菌落。步骤⑤是平板划线操作，该操作的目的是获得单菌落。
答案：（3）大　获得单菌落　
（4）初步筛选出一株解磷菌株W3，为研究不同接种量对菌株W3解磷能力的影响。研究人员将不同量的W3接种到特定的培养基中，并在28 ℃、200 r·min－1摇床培养7 d后取上清液。测定溶液中可溶性磷含量。得到如图所示曲线。
①结果表明接种量为 　　　 时解磷效果最好，解磷能力越强溶液pH越 　　　 。
②接种量过大解磷能力反而下降的原因可能是 　　　　　　　　　　　　　 。
解析：（4）①据图可知，在3 mg/L时可溶性磷含量较高，此后接种量增大，可溶性磷含量变化不大，故3 mg/L时解磷效果最好；随可溶性磷含量增多，pH降低，故推测解磷能力越强溶液pH越小。②解磷菌接种量过大，导致解磷菌种群密度过大，种内竞争加剧，不利于解磷菌的繁殖，解磷能力下降。
答案：（4）①3 mg/L　小　②解磷菌接种量过大，导致解磷菌种群密度过大，种内竞争加剧，不利于解磷菌的繁殖，解磷能力下降
12.反硝化细菌能在无氧环境中将硝酸盐转化为氮气（2N＋10e－＋12H＋→…→N2O→N2），在处理工业污水、治理水体富营养化中具有重要作用。科研人员想从一污水处理厂的活性污泥中筛选分离出耐高温（42 ℃）的反硝化细菌（目的菌），用于提升温度较高的工业污水的脱氮效率，具体流程如图所示（BTB培养基初始pH＝6.8，BTB是酸碱指示剂，酸性条件下为黄色，中性条件下为绿色，碱性条件下为蓝色）：
（1）BTB培养基经灭菌待平板凝固后，应倒置放在超净台上，目的是 。
解析：（1）BTB培养基经灭菌待平板凝固后，应倒置放在超净台上，目的是防止皿盖上的水珠落入培养基造成污染，避免培养基中的水分过快的挥发。
答案：（1）防止皿盖上的水珠落入培养基造成污染，避免培养基中的水分过快的挥发　
（2）将污泥样品梯度稀释后，使用 　　　　　 （填工具）将样液均匀涂布在BTB培养基上，放在 　　　　　 环境中培养2～3天后，挑选显 　　　 色的单菌落在固体培养基上划线分离，获得纯菌株。
解析：（2）将污泥样品梯度稀释后，使用涂布器将样液均匀涂布在BTB培养基上，由题干信息可知，反硝化细菌能在无氧环境中将硝酸盐转化为氮气，科研人员欲筛选分离出耐高温（42 ℃）的反硝化细菌，故需要放在无氧、42 ℃环境中培养2～3天，根据反硝化过程的产物可知，反硝化细菌能在无氧环境中将硝酸盐转化为氮气，反应过程中消耗培养基中的H＋，因此会导致菌落周围呈弱碱性，菌落周围培养基呈蓝色，故应挑选显蓝色的单菌落在固体培养基上划线分离，获得纯菌株。
答案：（2）涂布器　无氧、42 ℃　蓝　
（3）将纯菌株接种在液体培养基上培养一段时间，若在培养瓶顶部检测到N2O，即可鉴定为目的菌。不能依据培养液中硝酸盐的浓度变低来鉴定目的菌，原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
解析：（3）不能依据培养液中硝酸盐的浓度变低来鉴定目的菌，是因为其他微生物也能利用硝酸盐进行代谢，硝酸盐浓度同样会降低。
答案：（3）其他微生物也能利用硝酸盐进行代谢，硝酸盐浓度同样会降低　
（4）为保持纯化后的微生物菌种的纯净，需要对菌种进行保藏。临时保藏的方法具有 　　　　　　　　　　　　　　　　　 等缺点，它比较适合那些使用频率高的菌种的保藏。
解析：（4）临时保藏的方法具有保存时间短、容易被污染或产生变异等缺点，它比较适合那些使用频率高的菌种的保藏。
答案：（4）保存时间短、容易被污染或产生变异　
（5）C/N（碳氮含量比）对反硝化效率有一定的影响。科研人员测得不同C/N条件下目的菌对污水中硝酸盐的去除率的影响，结果如图所示：
科研人员提出，在利用目的菌株处理工业污水时，需要适当向污水中投放少量淀粉，据图分析这样做的主要目的是 　　　　　　　　　　　 。
解析：（5）由题图信息分析可知，在一定范围内，目的菌株对硝酸盐的去除率随着培养液中的C/N升高而升高，据此推测，用反硝化细菌进行污水处理过程中，有时需要向污水中加入少量淀粉，其主要目的是提高污水中的C/N，以提高目的菌对污水中硝酸盐的去除率。
答案：（5）适当提高污水中的C/N，从而提高目的菌对污水中硝酸盐的去除率　
（6）为计数微生物的数量，一位同学在4个平板培养基上分别接种稀释倍数为106的土壤样液0.1 mL，培养后菌落数分别为155、160、176、149个，则每毫升原土壤样液中上述微生物数量为 　　　　　 。
解析：（6）由题意可知，每毫升原土壤样液中上述微生物数量为（155＋160＋176＋149）÷4÷0.1×106＝1.6×109。
答案：（6）1.6×109

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