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（6）探究抗生素对细菌的选择作用
——高考一轮复习生物学探究类实验专练
1.为探究抗生素对细菌的选择作用，某兴趣小组将大肠杆菌在含卡那霉素的培养基上连续培养三代，通过测量抑菌圈的直径大小，检测大肠杆菌对卡那霉素的耐药性。下列相关叙述错误的是（ ）
A.抑菌圈的直径越小表示大肠杆菌的耐药性越强
B.卡那霉素的使用导致大肠杆菌种群中出现了耐药菌
C.滥用抗生素将改变细菌种群进化的速度和方向
D.连续培养时应优先从抑菌圈的边缘挑取菌落，因为此处出现耐药菌的概率更大
2.下表是某医院在2005—2008年间碳青霉烯类抗生素的住院患者人均使用量，以及从患者体内分离得到的某种细菌对该类抗生素的耐药率变化。下列分析错误的是（ ）
年份 2005 2006 2007 2008
住院患者的人均使用量/g 0.074 0.12 0.14 0.19
某种细菌对该类抗生素的耐药率/% 2.6 6.11 10.9 25.5
A.从表中可以得出，碳青霉烯类抗生素的使用量和这种细菌的耐药性呈正相关
B.这种细菌耐药性的提升是由于碳青霉烯类抗生素使细菌产生了耐药性有利变异
C.可通过更换新的抗生素，将细菌对原抗生素的耐药率控制在较低水平
D.我们应合理使用、防止滥用抗生素
3.长期滥用抗生素使少数因为基因突变而具有抗药性的细菌形成优势种群，在药物的筛选下最终变成超级细菌。我国科学家发现了消灭甲氧西林耐药性金黄色葡萄球菌（超级细菌）的抗生素，这一研究成果有望帮助人类战胜超级细菌。下列叙述错误的是（ ）
A. 抗生素可诱导细菌发生基因突变，最终逐渐形成超级细菌
B. 超级细菌形成的实质是在抗生素的选择下菌群基因频率的定向改变
C. 超级细菌的形成和新型抗生素的研发体现了生物与环境间的协同进化
D. 给患者建立抗生素使用档案并轮换使用不同抗生素可减缓超级细菌形成
4.很多抵抗力低下者极易感染绿脓杆菌。如表为某医院2018—2020年绿脓杆菌3年的耐药率比较表。
抗生素名称 2018年 2019年 2020年
环丙沙星 13.8% 19.9% 20.2%
头孢他啶 14.8% 12.5% 10.8%
氯霉素 94.1% 94.2% 97.5%
三种抗生素使用量逐年增加。下列相关表述错误的是（ ）
A.环丙沙星耐药率上升是该抗生素抗性基因频率上升的结果
B.三种抗生素的使用导致绿脓杆菌朝着不同方向发生变异
C.绿脓杆菌对头孢他啶敏感性趋向稳定，临床上可正常应用
D.氯霉素的使用量逐年增大与绿脓杆菌对其耐药性增强体现了共同进化
5.长期使用某种抗生素后，病菌的抗药性增强，抗生素的杀菌效果下降。下列叙述正确的是（ ）
A.抗生素提高了病菌基因突变率，导致抗性基因的产生
B.抗生素使病菌的基因频率改变，导致其形成新的物种
C.病菌的变异为进化提供原材料，同时决定进化的方向
D.抗生素对病菌进行自然选择，使抗药性基因频率增加
6.抗生素可以抑制某些细菌的繁殖，自被发现以来，使许多曾经严重危害人类健康的疾病得到有效的抑制。但抗生素的频繁使用，可能会使细菌产生抗药性。表格中列举了病菌产生抗药性的可能原因，其中不合理的是（ ）
序号 细菌产生抗药性的可能原因
① 细菌发生基因突变，产生了能将胞内抗生素分解的酶
② 为了适应有抗生素的环境，细菌的细胞膜发生改变，阻止抗生素的进入
③ 细菌发生基因突变，使抗生素作用的受体结构发生改变
④ 不同细菌之间发生基因交流，使细菌完成转化，导致细菌产生能将胞内的抗生素转运出去的载体
A.① B.② C.③ D.④
7.如表所示为2005～2008年在某医院住院患者中碳青霉烯类抗生素的人均使用量，以及从患者体内分离得到的某种细菌对该类抗生素的耐药率变化。下列说法正确的是（ ）
年份 2005 2006 2007 2008
人均使用量/g 0.074 0.120 0.140 0.190
耐药率/% 2.600 6.110 11.900 25.500
A.细菌耐药率的不断升高是人工选择的结果
B.碳青霉烯类抗生素使细菌的基因发生了定向变异
C.2005～2008年细菌种群的基因频率发生了定向改变
D.细菌的耐药性可能是基因突变或染色体变异导致的
8.据报道，广东某9岁男孩对克林霉素、头孢曲松等6种抗生素均具有耐药性，其母亲回忆后认为，这可能与该男孩幼年时一发烧就给其使用头孢类药物有关。下列分析正确的是（ ）
A.长期频繁使用头孢类药物，使该男孩体内耐药菌所占比例增加
B.长期频繁使用头孢类药物，使该男孩体内细菌发生了适应性变异
C.该男孩体内细菌的基因型频率定向改变，使其对多种抗生素具有耐药性
D.该事实提醒我们，日常生活中减少或完全禁止使用抗生素有利于身体的健康
9.抗生素的使用是一把双刃剑，在杀死部分细菌的同时将耐药性细菌筛选出来，致使有效药物越来越少，因此近年来国家多次升级《抗菌药物临床应用管理办法》，俗称“限抗令”。下列叙述正确的是（ ）
A.抗生素的长期使用诱导细菌基因突变而产生耐药性
B.细菌的耐药性受同源染色体上的一对等位基因控制
C.滥用抗生素使细菌耐药性越来越强是自然选择的结果
D.滥用抗生素会使细菌基因频率发生改变进而产生新物种
10.碳青霉烯类抗生素是治疗重度感染的一类药物。下表为2005～2008年，该类抗生素在某医院住院患者中的人均使用量，以及从患者体内分离得到的细菌X对该类抗生素的耐药率变化。下列相关叙述不正确的是（ ）
年份 2005 2006 2007 2008
住院患者碳青霉烯类抗生素的人均使用量/g 0.074 0.12 0.14 0.19
细胞X时候有细胞类抗生素的耐药率/% 2.6 6.11 10.9 25.5
A.细菌耐药率的变化与抗生素使用量有关
B.耐药率升高的原因是选择的结果
C.2005～2008年细菌抗生素抗性基因频率上升
D.该抗生素诱导细菌产生了耐药突变
11.测定细菌对各种抗生素的药敏程度的实验方法为：将含有一定浓度不同抗生素的滤纸片放置在已接种被检菌的固体培养基表面，抗生素向周围扩散，如果抑制被检菌生长，则在滤纸片周围出现抑菌圈（图中里面的圈），结果如图所示。
（1）衡量本实验结果的指标是_________________。
（2）上述图中最有效的是_________培养皿中的抗生素。
（3）用上述最有效的抗生素对细菌进行处理，并测定细菌数量变化，如图所示：
①向培养基中加抗生素的时刻为_________时。
②细菌种群的进化是定向的，而变异是_________，细菌的抗药性产生于环境变化之_________（填“前”“中”或“后”），抗生素对细菌变异的作用不是“诱导”而是_________。
③尽管有抗药性基因存在，但使用抗生素仍然能治疗由细菌引起的感染，原因在于细菌种群中__________________。如果长期使用同一种抗生素，细菌抗药性会增强的原因是___________________________。
12.碳青霉烯类抗生素是治疗重度感染的一类药物。如表为2005～2008年，该类抗生素在某医院住院患者中的人均使用量以及从患者体内分离得到的某种细菌对该类抗生素的耐药率变化。据表回答下列问题。
年份 2005 2006 2007 2008
住院患者该类抗生素的人均使用量/g 0.074 0.12 0.14 0.19
某种细菌对该类抗生素的耐药率/% 2.6 6.11 10.9 25.5
（1）你认为这种细菌耐药率的变化与抗生素的使用量之间_____（填“存在”或“不存在”）关联，依据是_____。
（2）试从进化的角度解释耐药率升高的原因：_____。
（3）我国卫生部门建立了全国抗菌药物临床应用监测网和细菌耐药监测网，并要求医疗机构开展细菌耐药监测工作，建立细菌耐药预警机制。例如，当某抗菌药物的主要目标细菌耐药率超过30%时，医疗机构应及时将这一预警信息进行通报。分析这一要求的合理性：_____。
（4）人类不断研发和使用新的抗生素，细菌对新药的耐药性也在不断提高，二者之间仿佛发生了一场竞赛。作为这场竞赛的参与者，作为普通人，我们可以做到_____（答出一条即可）。
答案以及解析
1.答案：B
解析：抑菌圈的直径越小表示大肠杆菌的生长受到的影响越小，即大肠杆菌的耐药性越强，A正确；大肠杆菌种群中耐药菌在使用卡那霉素前就已经存在，并不是由于卡那霉素的使用而出现的，B错误；抗生素的使用次数及使用量的增加，会使不耐药的细菌生存和繁殖的机会减少，耐药菌生存和繁殖的机会增加，从而使耐药性基因的频率逐渐上升，由于生物进化的实质是种群基因频率的改变，故滥用抗生素将改变细菌种群进化的速度和方向，C正确；进行连续培养时，优先从抑菌圈边缘的菌落挑取细菌的原因是抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌，D正确。
2.答案：B
解析：由题表中数据可知，碳青霉烯类抗生素的使用量和这种细菌的耐药性呈正相关，A分析正确；生物的变异是不定向的，碳青霉烯类抗生素对细菌起选择作用，从中选择出了具有耐药性的细菌，B分析错误；通过交替使用不同种类的抗生素减弱碳青霉烯类抗生素对细菌的选择作用，使细菌中具有碳青霉烯类抗生素抗性的个体数量减少，将细菌对碳青霉烯类抗生素的耐药率控制在较低水平，C分析正确；我们应合理使用、防止滥用抗生素，避免“超级细菌”的出现，D分析正确。
3.答案：A
解析：A、变异是自发产生的，并且是不定向的，环境（抗生素）对变异进行选择，A错误；
B.进化的实质是自然选择导致种群基因频率定向改变，故超级细菌形成的实质是在抗生素的选择下菌群基因频率的定向改变，B正确；
C.协同进化是不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，超级细菌的形成和新型抗生素的研发体现了生物与环境间的协同进化，C正确；
D.建立抗生素使用档案并轮换使用不同抗生素，可减少耐药性的形成，减缓超级细菌形成，D正确。故选：A。
4.答案：B
解析：生物进化的实质是种群基因频率的改变，因此环丙沙星耐药率上升是该抗生素抗性基因频率上升的结果，A正确；绿脓杆菌的变异具有不定向性，三种抗生素起选择作用，B错误；由表格信息可知，绿脓杆菌对头孢他啶的耐药性逐年降低，即绿脓杆菌对头孢他啶敏感性趋向稳定，临床上可正常应用，C正确；由“三种抗生素使用量逐年增加”和共同进化概念（不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展）可知，氯霉素的使用量逐年增大与绿脓杆菌对其耐药性增强体现了共同进化，D正确。
5.答案：D
解析：本题考查生物的进化。病菌的抗药性是本来就有的，并不是由于用了抗生素才诱发了基因突变的产生，A错误；抗生素使病菌的基因频率改变，但没有出现生殖隔离，所以没有产生新物种，B错误；进化的方向由自然选择决定，C错误；抗生素对病菌进行自然选择，长期使用抗生素使细菌抗药性基因频率不断增加，D正确。
6.答案：B
解析：本题主要考查生物的可遗传变异。病菌产生抗药性的原因可能有基因突变（产生了分解抗生素的酶，使得抗生素无法发挥作用或者是导致抗生素作用的受体发生改变，抗生素不与受体结合，从而无法发挥作用）、不同细菌之间发生基因交流，使细菌完成转化（即不同细菌的遗传物质发生了重新组合，这是一种广义的基因重组，可能会导致细菌产生能将抗生素转运出细胞的载体），A、C、D均合理；细菌的细胞膜发生改变，阻止抗生素的进入是可能的，但变异是不定向的，并不是为了适应环境才发生这种突变，而是这种突变在环境的选择作用下保留下来，B不合理。
7.答案：C
解析：细菌耐药率的不断升高是自然选择（抗生素选择）的结果，A错误。基因突变是不定向的，B错误。2005～2008年由于抗生素的选择作用，细菌种群基因频率发生了定向改变，C正确。细菌属于原核生物，不含染色体，不会发生染色体变异，D错误。
8.答案：A
解析：A、长期频繁使用头孢类药物，对耐药菌进行了选择，使该男孩体内耐药菌所占比例增加， A正确； B、该男孩体内细菌先发生了变异，在头孢类药物的选择下，发生了进化，B错误； C、细菌对多种抗生素具有耐药性的原因是发生了基因突变，在选择作用下，其基因频率发生了定向改变，C错误； D、该事实提醒我们，日常生活中应规范使用抗生素（避免滥用抗生素）有利于身体的健康，D错误。
故选：A。
9.答案：C
解析：A、在抗生素使用之前，细菌已经产生了耐药性的变异，抗生素只是起到选择作用而已，A错误；B、细菌为原核生物，不含染色体，B错误；C、在使用抗生素时，把抗药性弱的细菌杀死，抗药性强的细菌活下来，这样经过抗生素的长期选择，使得细菌的抗药性增强，因此使用抗生素使细菌的耐药性越来越强是自然选择的结果，C正确；D、长期使用抗生素会使细菌基因频率发生改变，而发生进化，但不一定会产生新物种，D错误。故选C。
10.答案：D
解析：A、表格中，随着住院患者该类抗生素的人均使用量增加，某种细菌对该类抗生素的耐药率也增加，即某细菌的耐药率与该类抗生素人均使用量呈正相关，A正确；
B.细菌的耐药率逐渐增大，抗生素对抗性变异进行定向选择的结果，B正确；
C.细菌有耐药性变异和不耐药性的变异，抗生素对细菌进行了选择作用，导致细菌耐药性基因频率升高，C正确；
D.变异是不定向的，抗生素起到的是选择作用，D错误。
故选D。
11、
（1）答案：抑菌圈的大小
解析：抗生素如果抑制细菌生长，在滤纸片周围就会出现抑菌圈，抑菌圈越大说明抗生素的抑菌能力越强。
（2）答案：B
解析：因为抑菌圈越大表示抗生素的抑菌能力越强，所以最有效的是B培养皿中的抗生素。
（3）答案：①B；②不定向的；前；选择；③有抗药性基因的个体占极少数；抗生素对细菌的抗药性变异进行了定向选择
解析：①据曲线图分析，A~B时间段没有抗生素，细菌繁殖加快，B时刻加入抗生素，细菌被杀死，数量快速减少。②细菌种群的进化是定向的，而变异是不定向的，细菌的抗药性个体在使用抗生素之前就已经存在，抗生素对细菌种群起到选择的作用，使得具有抗药性的个体生存下来，不具有抗药性的个体被杀死。③在细菌种群中，含有抗药性基因的个体是变异个体，只占少数，使用抗生素杀死了大部分无抗药性的个体，故仍然能治疗由细菌引起的感染。如果长期使用同一种抗生素，由于抗生素对细菌的抗药性变异进行定向选择，细菌抗药性会逐渐增强。
12.答案：（1）存在；随着住院患者人均抗生素使用量逐年增加，细菌对该抗生素的耐药率升高
（2）从进化的角度来看，细菌中本来就存在具有抗药性的个体，抗生素对细菌的抗药性进行了定向选择，具有抗药性的细菌存活下来，并繁殖后代，经过长时间选择，细菌的耐药率逐渐升高（意思对即可）
（3）可以提醒医生换用其他抗菌药物，避免主要目标菌对这种抗菌药物的耐药率进一步升高（合理即可）
（4）不盲目使用抗生素
解析：（1）根据表中数据可知，2005～2008年，随着住院患者该类抗生素的人均使用量逐年增加，患者体内某种细菌对该类抗生素的耐药率也逐年增加，显然二者存在一定的关联。
（2）从进化的角度来看，细菌中本来就存在着抗药性的差异，抗生素的作用是对细菌进行选择，抗药性强的细菌存活下来的机会更大，并能够繁殖后代，后代中具有抗药性的个体会逐渐增多，经过长时间选择，细菌的耐药率逐渐升高。
（3）当某抗菌药物的主要目标菌耐药率超过30%时，医疗机构及时将这一预警信息进行通报，这样做的合理性表现在可以提醒医生换用其他抗菌药物，避免主要目标菌对这种抗菌药物的耐药性进一步增强。
（4）针对细菌对新药的耐药性不断提高的现象，我们的做法应该是不盲目使用抗生素，这样有利于控制细菌的耐药性，降低研发、使用抗生素的成本。

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