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第1章 复习与提高
——高二生物学人教版（2019）选择性必修三洞悉课后习题
【教材课后习题】
1.某化工厂为了处理排出污水中的一种有害的、难以降解的有机化合物A，其研究团队用化合物A、磷酸盐、镁盐和微量元素等配制了培养基，成功地筛选出能高效降解化合物A的细菌（目的菌）。实验的主要步骤如下图所示，请分析回答问题。
（1）在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）培养若干天后，应选择培养瓶中化合物A含量_____的培养液，接入新的培养液中连续培养，使目的菌的数量_____。
（3）若要研究目的菌的生长规律，可挑取单个菌落进行液体培养，再采用_____方法进行计数。请你预测目的菌的种群数量会发生怎样的变化。
（4）将目的菌用于环境保护实践时，还有哪些问题需要解决？
（5）有人提出，可以通过改造细菌的基因来获得能够降解化合物A的细菌，请分析这种方法是否可行。
2.某个高温日，某校三位高中学生相约去吃冰激凌，之后两人都出现腹泻现象，于是他们怀疑冰激凌中的大肠杆菌含量超标。老师建议他们利用学过的有关微生物培养的知识对此冰激凌进行检测。经过一番资料查阅，他们提出了如下实验设计思路。
立即去卖冰激凌的小店再买一个同样品牌的同种冰激凌；配制伊红—亚甲蓝琼脂培养基（该培养基可用来鉴别大肠杆菌，生长在此培养基上的大肠杆菌菌落呈深紫色，并有金属光泽）、灭菌、倒平板；取10mL刚融化的冰激凌作为原液，然后进行梯度稀释，稀释倍数为1×10~1×105取每个浓度的冰激凌液各0.1mL，用涂布平板法进行接种，每个浓度涂3个平板，一共培养18个平板；在适宜温度下培养48h，统计菌落数目。
（1）请你从下面几个角度对这三位同学的思路进行评议。
①他们只打算对一个冰激凌进行检测，理由是：两个人吃过冰激凌后，都拉肚子了，所以再检测一个就足以说明问题。你同意这样的观点吗？为什么？
②有没有必要对冰激凌原液进行梯度稀释？为什么？【提示：我国卫生部门规定了饮用水标准，1mL自来水中细菌总数不可以超过100个（37℃培养24h），1000mL自来水中大肠杆菌菌落数不能超过3个（37℃培养48h）】
③他们认为，在用该方法统计菌落数目时不需要设计对照组，所以只准备培养18个平板。你认为在这项检测中是否需要对照组？为什么？
（2）下图所示为4种菌落分布图，一般不能由涂布平板法得到的是____。
（3）在完善实验设计思路后，三位同学进行了实验。培养结果显示，除了深紫色菌落，还有其他菌落存在，这说明了什么？如果以菌落数代表样品中的大肠杆菌数量，则统计结果比实际值是偏多还是偏少？为什么？
（4）如果实验结果显示，检测的冰激凌中大肠杆菌含量超标了。接下来他们应该做什么？
【定点变式训练】
3.山楂酒具有活血、补气、健脾等功效，对恢复体力、增加精力、促进食欲有较显著的功效。以下为山楂酒制作的有关过程。
主要原料 山楂
设备 榨汁机、发酵桶、大锅等
制作过程 山楂经充分水洗，用榨汁机榨汁。将山楂汁倒入发酵桶中，经7~10 d的发酵，即成果酒。将经过发酵的果酒滤出，倒入发酵容器内，存在地下室里，进行30 d的再发酵。然后继续放置在阴凉的地下室进行陈酿，陈酿期间，要坚持倒桶（换桶），并保持酒桶常满，即得原汁山楂酒。
请判断下列相关叙述，不正确的是( )
A.制作山楂酒的反应式为C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量
B.制作过程中所使用的发酵桶可用体积分数为70%的酒精消毒
C.山楂汁在发酵桶中发酵的温度最好控制在30~35℃范围内，且需要密封发酵桶
D.若要进一步制作果醋，应在发酵液中加入醋酸菌菌种，且需要提高温度并通氧
4.下列表述正确的是( )
A.微生物的培养基中都必须加入碳源、氮源、无机盐、水及特殊营养物质
B.无菌技术包括对实验操作的空间、操作者的衣着和手进行灭菌
C.微生物的生长除受营养因素影响外，还受pH、氧、渗透压的影响
D.使用后的培养基丢弃前一定要进行消毒，以免污染环境
5.图甲是果酒和果醋发酵的装置图，图乙是果酒和果醋制作过程中发生的物质变化。下列有关叙述中，正确的是( )
A.甲装置可先用于果酒的制作，后用于果醋的制作
B.使用甲装置制作果酒时，要加入适量的酵母菌，且一直关紧阀b
C.酵母菌是嗜温菌，所以果酒发酵所需的最适温度高于果醋发酵
D.过程③和④都需要氧气的参与，都在线粒体内膜与[H]结合生成水
6.如表所示为配制1000mL某微生物培养基的配方，有关叙述错误的是( )
成分 NaNO3 K2HPO4 FeSO4 MgSO4·7H2O 葡萄糖 青霉素 琼脂
用量 3g 1g 0.01g 0.5g 30g 0.1万单位 15g
A.依物理性质划分，该培养基属于固体培养基；依用途划分，该培养基属于选择培养基
B.由培养基成分可知，该培养基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或毛霉
C.本培养基中青霉素的添加满足了微生物生长对特殊营养物质的要求
D.若用该培养基分离能分解尿素的细菌，应除去青霉素和NaNO3并加入尿素
7.如图是制作李子酒和李子醋的部分流程示意图。下列叙述错误的是( )
A.李子的表皮会有一些野生的酵母菌，家庭酿酒可以不额外添加酵母菌
B.图中灭菌的目的是避免杂菌污染，冷却的目的是避免接种时高温杀死酵母菌
C.李子醋发酵过程中要适当降低温度，且需要往发酵液中持续地通入无菌空气
D.变酸的果酒表面长的一层膜是醋酸菌在液面大量繁殖形成的菌膜
8.泡菜是很多人喜爱的食品，但其制作过程中产生的亚硝酸盐对人体健康有潜在危害。某研究小组进行了泡菜制作，并在不同发酵时间内检测相关指标得到如图的结果，下列有关叙述错误的是( )
A.腌制泡菜主要利用乳酸菌
B.乳酸积累到一定量会抑制乳酸菌的繁殖
C.第3~7d，亚硝酸盐含量显著下降有利于乳酸菌的繁殖
D.在一定时间范围内，随腌制时间的延长，亚硝酸盐含量逐渐降低
9.某些土壤细菌可将尿素分解成CO2和NH3，供植物吸收和利用。下列关于土壤中分解尿素的细菌的分离和计数的相关叙述，正确的是( )
A.分解尿素的细菌是以尿素的分解产物CO2作为碳源的
B.接种时应单手打开皿盖，然后取出浸泡的玻璃刮刀直接涂布
C.本实验采用稀释涂布平板法接种，可能导致实验结果偏小
D.若实验组菌落平均数为37个/平板，空白对照平板上有3个菌落，则本组菌落数的平均值为34个/平板
10.酸甜香脆的泡菜能令人胃口大开，这离不开相关微生物的发酵作用。下列叙述正确的是( )
A.乳酸菌通过乳酸发酵可以产生乳酸和CO2
B.泡菜制作过程中要定期通气，以促进乳酸菌的繁殖
C.在泡菜制作过程中，腌制时间越长，亚硝酸盐含量会越多
D.在泡菜制作时加入“陈泡菜水”可以缩短发酵吋间
11.在微生物培养的过程中，可利用选择培养基和鉴别培养基来筛选和鉴定目标菌种，下列与之相关的叙述不正确的是( )
A.纤维素分解菌能够分解刚果红染料，从而使菌落周围出现透明圈
B.尿素分解菌能够将尿素分解为氨，从而能在仅以尿素为氮源的培养基上生长
C.在培养基中加入抗生素能够筛选出具有相应抗性的菌株
D.在含有碳酸钙的培养基上生长的乳酸菌菌落周围会出现“透明圈”
12.微生物的实验室培养，获得纯净培养物的关键是防止外来杂菌入侵。下列无菌操作中，错误的是( )
A.对实验用的培养基，采用高压蒸汽灭菌锅进行灭菌
B.对锥形瓶、塞上棉塞的试管、吸管等用干热灭菌箱进行灭菌
C.对操作者的双手、衣着以及操作空间等，采用紫外线进行消毒
D.对试管口、锥形瓶口等部位，通过火焰灼烧进行灭菌
13.为筛选能降解微囊藻毒素的目的菌并对其降解能力进行测定，研究人员将含多个菌种的水样接种于含微囊藻毒素的培养液中，恒温培养一段时间。再将菌液接种于另一瓶含微囊藻毒素的培养液中继续培养，如此重复三次。将菌液稀释涂布在平板上，恒温培养后挑取不同特征的菌落进行纯化分离培养。经过菌种鉴定后，获得了藤黄微球菌和微嗜酸寡养单胞菌菌种。分别将藤黄微球菌、微嗜酸寡养单胞菌、等量二者的混合菌接种至含微囊藻毒素的培养液中恒温培养，定期取样测定微囊藻毒素的含量，结果如图所示。下列叙述错误的是( )
A.使用含微囊藻毒素的培养液是为了对目的菌进行筛选和富集
B.实验过程中进行选择培养时培养液变混浊表明有杂菌污染
C.微嗜酸寡养单胞菌降解微囊藻毒素的能力比藤黄微球菌强
D.两种菌株在降解微囊藻毒素的过程中存在着协同效应
（多选题）14.突变型面包霉常需要在通用培养基上添加适当的氨基酸才能生长。现用两个氨基酸依赖型红色面包霉突变株a和b分别接种到下面的6种培养基上，两种突变株都不能在1、3、5号培养基上生长，a、b可以分别在2、4和2、6号培养基上生长，培养基成分如下表。关于两种突变株a和b对A~J中氨基酸需求的说法错误的是( )
培养基 1 2 3 4 5 6
添加氨基酸 B、C、D、E B、E、F、G C、F、H、I D、E、F、I G、H、I、J E、H、G、J
A.两种突变株对氨基酸的需求是相同的
B.两种突变株都需要有G氨基酸才能生长
C.两种突变株都必须同时供应4种氨基酸才能生长
D.两种突变株都能在由4、5号混合的培养基中生长
15.下列对发酵工程的叙述，正确的是( )
A.在谷氨酸的发酵生产中，发酵液的pH应控制为酸性
B.不能从自然界中筛选用于发酵工程的性状优良的菌种
C.利用发酵工程生产的井冈霉素可作为微生物农药用于生物防治
D.啤酒发酵过程中大部分糖的分解和代谢物的生成都在后发酵阶段完成
16.高温淀粉酶在大规模工业生产中有很大的实用性。研究者从热泉中筛选出了能高效生产高温淀粉酶的嗜热菌，其筛选过程如下图所示。回答下列问题：
（1）Ⅰ号培养基从物理状态来看，属于固体培养基，配制时要加入_____作为凝固剂，从用途来看属于选择培养基，应以_____作为唯一碳源。
（2）制备培养基可以分三步，分别是_____、_____、_____。
（3）溶化时，烧杯中加入琼脂后要不停地_____，防止琼脂糊底引起烧杯破裂。对培养基灭菌的方法一般为_____。
（4）①过程是_____，②过程所使用的接种方法是_____法。
（5）部分嗜热菌在Ⅰ号培养基上生长时可释放_____分解培养基中的淀粉，在菌落周围形成透明圈，挑选相应的菌落，接种到Ⅱ号培养基上进一步分离纯化后，再对菌种进行_____培养。
17.如图简单表示了葡萄酒的酿制过程，请据图分析回答下列问题：
（1）葡萄酒的酿制原理是先通气进行_____，以增加酵母菌的数量，然后再_____获得葡萄酒。
（2）随着发酵程度的加深，液体密度会逐渐变小（可用密度计测量），原因是_____。
（3）下列叙述中不正确的是_____。
A.在甲中进行搅拌是为了增加溶氧量
B.在甲中，酵母菌的能量来源将全部消耗
C.甲与乙放出的气体主要是二氧化碳
D.揭开丙容器的盖子，可能会有乙酸产生
（4）如果用葡萄酒来制葡萄醋，请写出反应式：_____。醋酸菌最适生长温度范围是_____℃。
答案以及解析
1.答案：（1）筛选出能降解化合物A的细菌选择
（2）低；增多
（3）稀释涂布平板：培养液中目的菌的种群数量在开始一段时间范围内，由于营养充分、空间充裕，种群数量类似于“J”形增长，随着营养物质的消耗，种群增长速率逐渐下降，最终会达到K值，继续培养，由于营养物质缺乏、有害代谢物积累、pH改变等，种群数量将会下降。
（4）将目的菌用于环境保护实践之前，还要对目的菌进行研究，检测其是否会产生对环境有害的代谢物；当使用大量目的菌时会不会使目的菌成为优势菌群，对其他微生物的生存构成威胁，从而打破微生物菌群的平衡等。
（5）可以利用基因工程的方法，将能降解化合物A的基因导入受体菌中来实现。但在使用之前要检验其安全性。
2.答案：（1）①不同意。对一个冰激凌进行检测，没有遵循实验的平行重复原则，实验误差可能会很大。
②有必要。若不进行梯度稀释，可能会由于菌体数量过多，两个或多个细菌连在一起当作一个菌落计数，从而使计数结果偏低。
③需要设计对照组，需要设计未接种的培养基作为空白对照，来检测培养基灭菌是否彻底。
（2）B
（3）说明冰激凌中除了大肠杆菌外，还有其他细菌等微生物的污染。若以菌落数代表样品中的大肠杆菌数量，则统计结果比实际值偏小，因为当两个或多个细菌连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。
（4）如果大肠杆菌含量超标，应该向卫生检疫部门反映，停止售卖该种冰激凌，同时检测是冰激凌生产过程中大肠杆菌污染超标，还是水源中大肠杆菌污染超标。若是前者，冰激凌生产厂家应停止生产，进行设备灭菌等，直到达标；若是后者，应找到水源所在处，进行水源污染治理。
3.答案：C
解析：制造果酒利用了酵母菌的无氧呼吸，其反应式是酶C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量，A正确；榨汁前，榨汁机需要洗净晾干，发酵桶需要用体积分数为70%的酒精消毒，B正确；酵母菌的最适生长温度约为28℃，C错误；通常利用醋酸菌（需氧）来制作果醋，多数醋酸菌的最适生长温度为30~35℃，D正确。
4.答案：C
解析：培养基不一定都含有碳源、氮源，如培养自养型微生物的培养基中不需加入碳源，分离自生固氮菌的培养基中不需加入氮源，A错误；操作者的衣着和手只能进行消毒，不能灭菌，要考虑物体的耐受程度，B错误；对于微生物的生长来说，在营养物质供应充分的基础上，pH适宜、渗透压浓度适宜及适宜的氧气浓度对于其生长繁殖都是有利的，C正确；使用后的培养基丢弃前一定要进行灭菌，以免污染环境，D错误。
5.答案：A
解析：甲装置中，阀a控制进气，阀b控制排气，可先用于果酒的制作，后用于果醋的制作；使用甲装置，制作果酒时，应关闭阀a以创造缺氧环境，适时打开阀b几秒钟以排出产生CO2；醋酸菌是嗜温菌，所以果醋发酵所需的最适温度高于果酒发酵；过程③表示有氧呼吸的第二和第三阶段，该过程的反应场所是线粒体，过程④表示果醋发酵，醋酸菌属于原核生物，所以该过程的反应场所是细胞质基质。
6.答案：C
解析：从培养基成分看，配方中含有琼脂，应属于固体培养基；依用途划分，该培养基中加入了青霉素，因此属于选择培养基，A正确。由培养基成分可知，葡萄糖属于有机碳源，因此该培养基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或毛霉，B正确。本培养基中青霉素的添加是为了筛选能够抗青霉素的微生物，青霉素不属于微生物生长的特殊营养物质，C错误。若用该培养基分离能分解尿素的细菌，应除去青霉素和NaNO3，并加入尿素，D正确。
7.答案：C
解析：水果的表皮会有一些野生的酵母菌，家庭酿酒可以不额外添加酵母菌，A叙述正确；题图中灭菌冷却的目的分别是避免杂菌污染和避免接种时高温杀死酵母菌，B叙述正确；果酒发酵的适宜温度为l8~30℃，果醋发酵的适宜温度为30～35℃，而且醋酸菌是好氧细菌，故李子醋发酵过程中要适当升高温度且需要往发酵液中持续地通入无菌空气，C叙述错误；变酸的果酒表面长的一层膜主要是醋酸菌在液面大量繁殖形成的菌膜，D叙述正确。
8.答案：C
解析：本题考查泡菜腌制过程中相关菌种以及物质的变化机理。泡菜腌制过程中主要利用的菌种是乳酸菌，A正确；乳酸菌发酵产生的乳酸积累到一定程度会抑制乳酸菌的繁殖，B正确；分析图中曲线可知，第3~7d，亚硝酸盐含量显著下降的同时，乳酸菌数量呈下降趋势，C错误；由图可知，3d后，随着腌制时间的延长，泡菜中亚硝酸盐含量逐渐降低，D正确。
9.答案：C
解析：分解尿素的细菌是异养型，不能以CO2作为碳源，A错误。接种时单手打开皿盖，取适量菌液，滴加到培养基表面，然后用涂布器将菌液均匀地涂布在培养基表面，B错误。用稀释涂布平板法统计的菌落数往往比活菌的实际数目低，C正确。在完全正确的操作情况下，空白对照组中不应出现菌落。若空白对照组出现菌落，说明操作过程中存在微生物污染，属于实验失误，所有实验数据均不应采用，D错误。
10.答案：D
解析：乳酸菌通过乳酸发酵可以产生乳酸，但不产生CO2，A错误；乳酸菌是厌氧细菌，在泡菜制作过程中需要无氧环境，以促进乳酸菌的繁殖，B错误；在泡菜制作过程中，随着腌制时间延长，亚硝酸盐含量先上升后下降，C错误；在泡菜制作时加入“陈泡菜水”相当于接种乳酸菌，增加了泡菜中乳酸菌的含量，可以缩短发酵时间，D正确。
11.答案：A
解析：纤维素分解菌能够分解纤维素，在含有纤维素的培养基中加入刚果红，刚果红可与培养基中的纤维素形成红色复合物，但不和纤维素被分解后的产物发生这种反应，因此培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，A错误；尿素分解菌能够将尿素分解为氨，以供自身利用，从而可以在仅以尿素为氮源的培养基上生长，B正确；在培养基中加入抗生素能够筛选出具有相应抗性的菌株，C正确；乳酸菌产生的酸性产物能与碳酸钙发生反应，在含有碳酸钙的培养基上生长的乳酸菌菌落周围会出现“透明圈”，D正确。
12.答案：C
解析：对实验用的培养基采用高压蒸汽灭菌锅进行灭菌，A正确；对锥形瓶、塞上棉塞的试管、吸管等用干热灭菌箱进行灭菌，B正确；对操作者的双手采用酒精进行消毒，C错误；对试管口、锥形瓶口等部位，通过火焰灼烧进行灭菌，D正确。
13.答案：B
解析：本题考查微生物培养的相关知识。为筛选能降解微囊藻毒素的目的菌，需要使用含微囊藻毒素的培养液对目的菌进行節选和富集，A正确；正常情况下，进行选择培养时培养液变混浊是由菌体大量繁殖造成的，不一定是存在杂菌污染，B结误；据题图分析可知，微嗜酸寡养单胞菌培养液中微囊藻毒素的浓度比藤黄微球菌培养液中的更低，说明做嗜酸寡养单胞茵降解微囊藻毒素的能力比藤黄微球菌强，C正确；两种菌栋混合培养的培养液中微囊藻毒素的浓度下降最快，说明两种菌株在降解微囊藻毒素的过程中存在若协同效应，D正确。
14.答案：ABC
解析：根据题意可知，a突变株不能在1、3、5号培养基上生长，但可以在2、4号培养基上生长，说明a生长需要E、F两种氨基酸；b突变株不能在1、3、5号培养基上生长，但可以在2、6号培养基上生长，说明b生长需要E、G两种氨基酸，所以两种突变株都能在由4、5号混合的培养基中生长。综上分析，A、B、C三项均错误，D项正确。
15.答案：C
解析：在谷氨酸的发酵生产中，在中性和弱碱性条件下，会积累谷氨酸，在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺，A错误；用于发酵工程的性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得，B错误；利用发酵工程生产的微生物农药可用于生物防治，如一种放线菌产生的抗生素——井冈霉素可以用于防治水稻枯纹病，C正确；啤酒发酵的过程分为主发酵和后发酵两个阶段，酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都在主发酵阶段完成，D错误。
16.答案：（1）琼脂；淀粉
（2）配制培养基；灭菌；倒平板
（3）搅拌；高压蒸汽灭菌法
（4）稀释；稀释涂布平板
（5）淀粉酶；扩大
解析：（1）固体培养基中通常加入琼脂作为凝固剂。本实验的目的是获得产生高温淀粉酶的嗜热菌，故其选择培养基中应以淀粉作为唯一碳源。
（2）在培养微生物之前，需要制备培养基，可以分三步，分别是配制培养基、灭菌、倒平板。
（3）配制培养基加热溶化时，烧杯中加入琼脂后要不断搅拌，防止琼脂糊底引起烧杯破裂。对培养基的灭菌一般采用高压蒸汽灭菌法。
（4）仔细观察题图可知，过程①是菌液稀释，过程②是采用稀释涂布平板法接种。
（5）能产生淀粉酶的部分细菌能分解利用淀粉，其菌落周围会出现透明圈，取这样的菌落再分离纯化可获得相应菌种，以后可以扩大培养用于生产。
17.答案：（1）有氧呼吸；密封
（2）由于发酵时糖被消耗，产生酒精和二氧化碳，酒精的密度比糖水低
（3）B
（4）；30~35
解析：据图可知，在甲中进行搅拌是为了增加氧溶量，使酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖；在乙中断绝空气，酵母菌利用葡萄糖进行无氧发酵，产生葡萄酒，同时有气泡产生，即酵母菌无氧呼吸产生CO2；在丙中，当气泡不再发生时，说明酵母菌发酵停止。参与果醋制作的微生物是醋酸菌，其新陈代谢类型是异养需氧型。果醋制作的原理：当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成乙酸。当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为乙酸。
（1）酵母菌在有氧条件下获得能量较多，进行出芽生殖，繁殖速度较快，后密封进行无氧呼吸（发酵）获得酒精。
（2）随着发酵程度的加深，液体密度会逐渐变低（可用密度计测量），原因是发酵时糖被消耗，产生酒精和CO2，酒精的密度比糖水低。
（3）据图可知，在甲中进行搅拌是为了增加氧溶量，使酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖，A正确；在通气使酵母菌大量繁殖时，酵母菌的能量主要来自葡萄糖，不可能被全部消耗，否则缺少原料，酵母菌不能进行无氧呼吸产生酒精，B错误；酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都产生二氧化碳，C正确；空气中有醋酸菌，会进入培养液产生乙酸，D正确。
（4）用葡萄酒制葡萄醋的反应式为。醋酸菌最适生长温度范围是30～35℃。

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