高考生物复习小专题 37-微生物的利用

这是一份高考生物复习小专题 37-微生物的利用，共26页。

[考纲要求] 1.微生物的分离和培养。2.某种微生物数量的测定。3.培养基对微生物的选择作用。
考点一 微生物的实验室培养
1．培养基
(1)概念：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质。
(2)营养组成：一般都含有水、碳源、氮源和无机盐。此外，还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。
(3)种类
①按照物理性质可分为液体培养基、固体培养基、半固体培养基。
②按照成分的来源可分为天然培养基和合成培养基。
③按照功能用途可分为选择培养基、鉴别培养基等。
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
3．大肠杆菌的纯化培养
(1)制备牛肉膏蛋白胨固体培养基
eq \x(计算)→eq \x(称量)→eq \x(溶化)→eq \x(调pH)→eq \x(灭菌)→eq \x(倒平板)
(2)纯化大肠杆菌的方法
①平板划线法：通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。
②稀释涂布平板法：将菌液进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面，进行培养。
(3)菌种的保存方法
①对于频繁使用的菌种，可以采用临时保藏的方法。
②对于需要长期保存的菌种，可以采用甘油管藏的方法。
判断关于微生物培养技术的叙述
(1)培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐，有时还需要加入一些特殊的物质( √ )
(2)倒平板时，应将打开的皿盖放到一边，以免培养基溅到皿盖上( × )
(3)消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害( √ )
(4)为了防止污染，接种环经火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落( × )
(5)用稀释涂布平板法纯化大肠杆菌时，只要稀释度足够高，就能在培养基表面形成单个菌落( √ )
如图是采用纯化微生物培养的两种接种方法接种后培养的效果图，请分析：
(1)获得图A效果和图B效果的接种方法分别是什么？
提示 获得图A效果的接种方法为稀释涂布平板法，获得图B效果的接种方法为平板划线法。
(2)某同学在纯化土壤中的细菌时，发现培养基上的菌落连成了一片，最可能的原因是什么？应当怎样操作才可避免此种现象？
提示 最可能的原因是菌液浓度过高或划线时在划下一区域前未将接种环灼烧灭菌；采取的措施是增大稀释倍数或每次划新区域前先将接种环灼烧灭菌。
(3)接种操作为什么一定要在火焰附近进行？
提示 火焰附近存在着无菌区域。
1．培养基的配制原则
(1)目的要明确：配制时应根据微生物的种类、培养目的等确定配制的培养基种类。
(2)营养要协调：注意各种营养物质的浓度和比例。
(3)pH要适宜：细菌为6.5～7.5，放线菌为7.5～8.5，真菌为5.0～6.0，培养不同微生物所需的pH不同。
2．选择培养基与鉴别培养基的比较
3.消毒和灭菌的辨析
命题点一 微生物的培养和无菌技术分析
1．(2018·全国Ⅱ，37)在生产、生活和科研实践中，经常通过消毒和灭菌来避免杂菌的污染。回答下列问题：
(1)在实验室中，玻璃和金属材质的实验器具___________(填“可以”或“不可以”)放入干热灭菌箱中进行干热灭菌。
(2)牛奶的消毒常采用巴氏消毒法或高温瞬时消毒法，与煮沸消毒法相比，这两种方法的优点是_____________________________________________________________________________。
(3)密闭空间内的空气可采用紫外线照射消毒，其原因是紫外线能_______________________。在照射前，适量喷洒________，可强化消毒效果。
(4)水厂供应的自来水通常是经过________(填“氯气”“乙醇”或“高锰酸钾”)消毒的。
(5)某同学在使用高压蒸汽灭菌锅时，若压力达到设定要求，而锅内并没有达到相应温度，最可能的原因是____________________。
答案 (1)可以 (2)在达到消毒目的的同时，营养物质损失较少 (3)破坏DNA结构 消毒液 (4)氯气 (5)未将锅内冷空气排尽
解析 (1)干热灭菌是指将物品放入干热灭菌箱内，在160～170 ℃条件下加热1～2 h。耐高温、需要保持干燥的物品，如玻璃器皿(吸管、培养皿)和金属用具等，可采用干热灭菌的方法。(2)巴氏消毒法是在70～75 ℃条件下煮30 min或在80 ℃条件下煮15 min，可以杀死牛奶中的微生物，并且使牛奶的营养物质损失较少。(3)接种室、接种箱或超净工作台在使用前，可以用紫外线照射30 min，紫外线能破坏微生物的DNA结构，以杀死物体表面或空气中的微生物。在照射前，适量喷洒石炭酸或煤酚皂溶液等消毒液，可以强化消毒效果。(4)自来水通常是用氯气进行消毒的。(5)在使用高压蒸汽灭菌锅时，若压力达到设定要求，而锅内并没有达到相应温度，最可能的原因是锅内原有的冷空气没有排尽。
2．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。请据图回答下列问题：
(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)配制固体培养基的基本步骤是( )
A．计算、称量、倒平板、溶化、灭菌
B．计算、称量、溶化、倒平板、灭菌
C．计算、称量、溶化、灭菌、倒平板
D．计算、称量、灭菌、溶化、倒平板
(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)过程①是________________，过程②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号培养基进一步分离纯化后，再对菌种进行____________培养。
答案 (1)琼脂 淀粉 (2)C (3)搅拌 高压蒸汽灭菌 (4)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生产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)配制固体培养基的基本步骤是计算、称量、溶化、灭菌、倒平板。(3)配制培养基加热溶化时，要注意加入琼脂后要不断搅拌，防止琼脂糊底。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，以后可以对菌种进行扩大培养用于生产。
命题点二 微生物的纯化方法及过程分析
3．(2018·全国Ⅲ，37)回答下列与酵母菌有关的问题：
(1)分离培养酵母菌通常使用____________(填“牛肉膏蛋白胨”“MS”或“麦芽汁琼脂”)培养基，该培养基应采用________灭菌法灭菌。若将酵母菌划线接种在平板上，培养一段时间后可观察到菌落，菌落的含义是__________________________________________________。
(2)酵母菌液体培养时，若通入氧气，可促进________________(填“菌体快速增殖”“乙醇产生”或“乳酸产生”)；若进行厌氧培养，可促进____________(填“菌体快速增殖”“乙醇产生”或“乳酸产生”)。
(3)制作面包时，为使面包松软通常要在面粉中添加一定量的酵母菌，酵母菌引起面包松软的原因是_____________________________________________________________。
答案 (1)麦芽汁琼脂 高压蒸汽 由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体 (2)菌体快速增殖 乙醇产生 (3)酵母菌分解葡萄糖会产生CO2，CO2使面包松软
解析 (1)牛肉膏蛋白胨培养基是一种应用广泛的细菌培养基；MS培养基是满足植物细胞的营养和生理需要的培养基；麦芽汁琼脂培养基通常用于酵母菌(真菌)的培养、鉴定及菌种保存。培养基的灭菌方法为高压蒸汽灭菌法。菌落是指由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体。(2)酵母菌为兼性厌氧型微生物，在有氧条件下进行有氧呼吸为其自身的繁殖提供能量；在无氧条件下，酵母菌进行无氧呼吸产生乙醇。(3)面包松软是因为制作过程中加入的酵母菌可以分解葡萄糖产生大量的CO2，CO2遇热膨胀，使得制作的面包松软多孔。
4．牛奶是微生物培养的良好培养基，牛奶在饮用前都要经过巴氏消毒，以杀死有害微生物，为检测消毒前后牛奶中细菌含量变化情况，做如图1所示操作。用无菌吸管从锥形瓶中吸取1 mL生牛奶稀释液至盛有9 mL无菌水的试管中，混合均匀，如此再重复2次。请回答下列有关问题：
(1)巴氏消毒的方法是__________________________，使用这种方法对生鲜牛奶进行消毒的好处是__________________。
(2)取最终的牛奶稀释液0.1 mL滴在培养基上进行涂布，应选择的涂布工具是图2中的__________________。
(3)图1中所示方法为稀释涂布平板法，理想情况下，培养一段时间后可在培养基表面形成菌落。若用该方法培养设置了3个培养皿，菌落数分别为35个、33个、34个，则可以推测生牛奶中每毫升含细菌数为__________个，运用这种方法统计的结果往往较实际值________(填“偏大”或“偏小”)，原因是_____________________________________________________。
(4)消毒后的牛奶中绝大部分细菌被杀死，若继续用该方法检测消毒后的牛奶中细菌的数量，则在操作步骤上应做什么改动？__________________。
(5)从生牛奶取样培养得到的菌落中混有各种杂菌，从中检测出大肠杆菌的方法是在培养基中加入__________，若菌落具有____________________特征，则可以认定为大肠杆菌。
答案 (1)在70～75 ℃煮30 min(或在80 ℃煮15 min) 牛奶的营养成分不被破坏 (2)B (3)3.4×106 偏小 个别菌落可能是由两个或多个细胞形成的 (4)减少稀释次数 (5)伊红美蓝 (金属光泽的紫)黑色
解析 (1)巴氏消毒的方法是在70～75 ℃煮30 min或在80 ℃煮15 min，可以杀死牛奶中的微生物，并且使牛奶的营养成分不被破坏。(2)涂布使用的工具是涂布器，图2中B正确。(3)菌落的平均数是34个，生牛奶中每毫升含细菌数＝菌落平均数/涂布量×稀释倍数＝34个/0.1 mL×104＝3.4×106个/mL。在统计菌落时，当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是单个菌落，所以运用这种方法统计的结果往往比实际值偏小。(4)由于消毒后牛奶中绝大部分细菌被杀死，所以可减少稀释次数。(5)大肠杆菌的代谢产物会使伊红美蓝鉴别培养基出现金属光泽的紫黑色。
考点二 微生物的筛选和计数
1．土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
(1)分离原理：土壤中的细菌之所以能分解尿素，是因为它们能合成脲酶，这种物质在把尿素分解成无机物的过程中起到催化作用。
(2)统计菌落数目一般用稀释涂布平板法。
①统计菌落数目时，培养基表面生长的1个菌落，来源于样品稀释液中的1个活菌。为了保证结果准确，一般选择菌落数在30～300的平板进行计数。
②从平板上的菌落数推测出每克样品中的菌落数的计算方法是(平均菌落数÷涂布的稀释液体积)×稀释倍数。
③利用稀释涂布平板法成功统计菌落数目的关键是恰当的稀释度。
(3)实验流程：土壤取样→样品的稀释→微生物的培养与观察→细菌的计数。
2．分解纤维素的微生物的分离
(1)纤维素酶
①组成：纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括三种组分，即C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶。
②作用
纤维素eq \(――→,\s\up7(C1酶),\s\d5(CX酶))纤维二糖eq \(――→,\s\up7(葡萄糖苷酶))葡萄糖
(2)纤维素分解菌的筛选
①原理
纤维素分解菌
↓
eq \b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\c1(刚果红,纤维素))→红色复合物eq \(――――→,\s\up7(纤维素酶))红色消失，出现透明圈。
②筛选方法：刚果红染色法，即通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。
③培养基：以纤维素为唯一碳源的选择培养基。
④实验流程
土壤取样：富含纤维素的环境
↓
选择培养：用选择培养基培养，以增加纤维素分解菌的浓度
↓
梯度稀释：制备系列稀释液
↓
涂布平板：将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上
↓
挑选产生透明圈的菌落
归纳总结 两种纯化细菌方法的辨析
(1)选择培养基可以鉴定某种微生物的种类( × )
(2)对细菌进行计数只能采用稀释涂布平板法，而不能用平板划线法( × )
(3)筛选能分解尿素的细菌所利用的培养基中，尿素是唯一的氮源( √ )
(4)分解尿素的细菌在分解尿素时，可以将尿素转化为氨，使得培养基的酸碱度降低( × )
(5)刚果红可以与纤维素形成透明复合物，所以可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌( × )
研究人员在刚果红培养基平板上，筛选到了几株有透明降解圈的菌落如图1所示，将筛选到的纤维素酶高产菌株J1和J4在不同的温度和pH条件下进行发酵，测得发酵液中酶活性的结果如图2，请分析：
(1)透明圈是如何形成的？
提示 刚果红可以与纤维素形成红色复合物，但并不与纤维素降解产物纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。细菌分泌的纤维素酶能将培养基中的纤维素降解成纤维二糖和葡萄糖，形成透明圈。
(2)图中透明圈大小代表什么？降解纤维素能力最强的菌株是哪种？
提示 透明圈大小与纤维素酶的量和活性有关，降解纤维素能力最强的是菌株①。
(3)结合图2推测哪种菌株更适合用于人工瘤胃发酵？
提示 J4菌株在较高温度和酸性环境下酶的活性更高，更适合用于人工瘤胃发酵。
命题点一 选择培养基成分及配制方法的分析
1．(2018·全国Ⅰ，37)将马铃薯去皮切块，加水煮沸一定时间，过滤得到马铃薯浸出液。在马铃薯浸出液中加入一定量蔗糖和琼脂，用水定容后灭菌，得到M培养基。回答下列问题：
(1)M培养基若用于真菌的筛选，则培养基中应加入链霉素以抑制________的生长，加入了链霉素的培养基属于________培养基。
(2)M培养基中的马铃薯浸出液为微生物生长提供了多种营养物质，营养物质类型除氮源外还有________________(答出两点即可)。氮源进入细胞后，可参与合成的生物大分子有________________(答出两点即可)。
(3)若在M培养基中用淀粉取代蔗糖，接种土壤滤液并培养，平板上长出菌落后可通过加入显色剂筛选出能产淀粉酶的微生物。加入的显色剂是________，该方法能筛选出产淀粉酶微生物的原理是____________________________________________________________________
____________________________________________。
(4)甲、乙两位同学用稀释涂布平板法测定某一土壤样品中微生物的数量，在同一稀释倍数下得到以下结果：
甲同学涂布了3个平板，统计的菌落数分别是110、140和149，取平均值133；
乙同学涂布了3个平板，统计的菌落数分别是27、169和176，取平均值124。
有人认为这两位同学的结果中，乙同学的结果可信度低，其原因是________________________
_______________________________________________________________________________。
答案 (1)细菌 选择 (2)碳源、无机盐 蛋白质、核酸
(3)碘液 淀粉遇碘液显蓝色，产淀粉酶的菌落周围淀粉被水解，形成透明圈 (4)乙同学的结果中，1个平板的计数结果与另2个相差悬殊，结果的重复性差
解析 (1)链霉素是抗生素，可抑制细菌生长，故在M培养基中加入链霉素作为选择培养基，可筛选出真菌。(2)培养基中的营养成分一般包括碳源、氮源、水和无机盐等。细胞中含有氮元素的生物大分子有蛋白质、核酸等，故所加入的氮源可参与以上物质的合成。(3)淀粉遇碘变蓝，向加有淀粉的培养基中加入碘液后培养基呈现蓝色，产淀粉酶的菌落周围的淀粉被水解，形成透明圈，可根据透明圈的大小判断产生淀粉酶的多少。(4)统计菌落数时一般选择菌落数在30～300个的平板，甲同学统计的3个平板中的菌落数在正常范围内且差距不大，比较准确；乙同学统计的3个平板中， 1个平板的计数结果与另2个相差悬殊，结果的重复性差。
2．苯酚是工业生产排放的有毒污染物质，自然界中存在着降解苯酚的微生物。某工厂产生的废水中含有苯酚，为了降解废水中的苯酚，研究人员从土壤中筛选获得了只能降解利用苯酚的细菌菌株，筛选的主要步骤如图所示，①为土壤样品。请据图回答下列问题：
(1)②中培养目的菌株的选择培养基中应加入________作为碳源，②中不同浓度碳源的培养基______________(填“影响”或“不影响”)细菌的数量，如果要测定②中活细菌数量，常采用______________________法。
(2)④为对照，微生物在④中不生长，在⑤中生长，④与⑤培养基的主要区别在于____________
_______________________________________________________________________________。采用固体平板培养细菌时进行倒置培养的原因是______________________________________
_____________________________________________________________。
(3)实验过程中如何防止其他微生物的污染？
_______________________________________________________________________________。
答案 (1)苯酚 影响 稀释涂布平板 (2)④的培养基中没有加入苯酚作为碳源，⑤的培养基中加入了苯酚作为碳源 防止冷凝后形成的水珠滴落在培养基上污染培养基 (3)培养基灭菌，接种环境灭菌，接种过程进行无菌操作
解析 (1)选择只能降解利用苯酚的细菌的培养基是以苯酚为唯一碳源的培养基；苯酚是唯一的碳源，当苯酚消耗尽时，菌株因缺少碳源而不能继续繁殖，所以②中不同浓度的碳源会影响细菌数量；一般采用稀释涂布平板法来测定②中活菌数目。(2)④与⑤培养基的主要区别在于④的培养基中没有加入苯酚作为碳源，⑤的培养基中加入了苯酚作为碳源；采用固体平板培养细菌时要倒置培养，以防止冷凝后形成的水珠滴落在培养基上污染培养基。(3)从制备培养基到接种与培养等全部实验过程要进行无菌操作。无菌操作泛指在培养微生物的操作中，所有防止杂菌污染的方法。获得纯净培养物的关键是防止外来杂菌的入侵：a.实验操作的空间、操作者的衣着和手进行清洁和消毒；b.将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等进行灭菌；c.为避免周围环境中微生物污染，实验操作应在酒精灯火焰附近进行；d.实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品相接触。
命题点二 微生物分离与计数的实例分析
3．(2018·山东、湖北部分重点中学高考冲刺模拟)从土壤中分离尿素分解菌和纤维素分解菌，具有下列类似的操作过程：
(1)在过程④的选择培养基是________培养基(填“固体”或“液体”)，过程⑧的选择培养基是________培养基(填“固体”或“液体”)。④的具体操作是________________；⑧的具体操作是________________________________________________________________________。
(2)在过程③样品梯度稀释后，一般只将稀释度为104～106倍的菌液分别接种到3个平板培养基上。接种的常用方法为____________________________。
(3)过程⑩采用______________________的鉴别方法较简单。周围出现透明圈但不能100%确定为纤维素分解菌的菌落，原因是___________________________________________________
_____________________________________________________。
答案 (1)固体 液体 以尿素为唯一氮源 以纤维素为唯一碳源 (2)稀释涂布平板(或平板划线)法 (3)倒平板时加入刚果红染液 不分解纤维素(如分解刚果红)的微生物菌落也可能出现透明圈
解析 (1)将微生物接种在固体培养基上培养，才能形成菌落，可见，过程④的选择培养基是固体培养基。进行梯度稀释并接种前要进行过程⑧所示的选择培养，因此过程⑧的选择培养基是液体培养基。④选择培养的目的是筛选尿素分解菌，所以具体的操作是以尿素为唯一氮源；⑧选择培养的目的是筛选纤维素分解菌，所以⑧的具体操作是以纤维素为唯一碳源。(2)常采用稀释涂布平板(或平板划线)法，将稀释度为104～106倍的菌液分别接种到3个平板培养基上。(3)刚果红可与纤维素形成红色复合物，但并不和纤维素水解后的纤维二糖和葡萄糖发生颜色反应。当纤维素被纤维素酶分解后，刚果红—纤维素的复合物就无法形成，培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。可见，过程⑩采用倒平板时加入刚果红染液的鉴别方法较简单。由于不分解纤维素(如分解刚果红)的微生物菌落也可能出现透明圈，所以周围出现透明圈的菌落，不能100%确定为纤维素分解菌的菌落。
4．(2018·重庆高三第二次诊断)北方每年在小麦丰收的季节，焚烧秸秆火焰四起，烟雾弥漫，不但导致严重的雾霾而且造成资源的浪费。科学家为了解决这个问题，努力寻找分解秸秆中纤维素的微生物，他们做了如下实验，据图回答：
eq \x(从森林里取土壤样本)→eq \x(选择培养)→eq \x(梯度稀释)→
eq \x(将样品接种到鉴别纤维素分解菌的培养基上)→
eq \x(挑选产生透明圈的菌落，统计并计算每克样品中的细菌数)
甲
(1)根据甲图，选择培养纤维素分解菌要用__________。为了统计样品中活菌的数目，常用方法除稀释涂布平板法外，还有______________的方法。
(2)乙图是培养出的单菌落示意图，最适合分解秸秆的两个菌落是____________(填数字)，纤维素分解菌将纤维素最终分解为____________。从图中可以看出培养基上菌落数较少，推测可能的原因是____________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)为了长期保存该微生物，可以采用________的方法。
答案 (1)选择培养基 显微镜直接计数 (2)1和4 葡萄糖 土壤中纤维素分解菌较少，稀释的倍数太大 (3)甘油管藏
解析 (1)从土壤样液中筛选能分解纤维素的细菌所用的培养基是选择培养基。统计样品中活菌的数目，常用稀释涂布平板法或显微镜直接计数的方法。(2)透明圈的大小反映了细菌分解纤维素的能力大小，所以乙图中最适合分解秸秆的两个菌落是1和4；纤维素是多糖，最终被纤维素分解菌分解成葡萄糖；从图中可以看出培养基上菌落数较少，推测可能是土壤中纤维素分解菌较少，稀释的倍数太大所致。(3)长期保留菌种可用甘油管藏的方法。
矫正易错 强记长句
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．划线时最后一区不要与第一区相连。
3．划线时用力大小要适当，这是为了防止用力过大将培养基划破。
4．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 ，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。
5．尿素分解菌和纤维素分解菌的分离都运用了选择培养基，前者所用的培养基中尿素是唯一的氮源，后者所用的培养基中纤维素是唯一的碳源。
下图甲、乙是微生物接种常用的两种方法，请回答相关问题：
1．图甲是利用平板划线法进行微生物接种，图乙是利用稀释涂布平板法进行微生物接种。对这两种接种工具进行灭菌和消毒的方法依次是灼烧灭菌和酒精消毒。
2．接种操作在火焰附近进行的原因是火焰附近为无菌区域。
3．接种后，在固体培养基上培养细菌时进行倒置培养的目的是防止冷凝后形成的水珠滴落在培养基上污染培养基。
重温高考 演练模拟
1．(2017·全国Ⅰ，37)某些土壤细菌可将尿素分解成CO2和NH3，供植物吸收和利用。回答下列问题：
(1)有些细菌能分解尿素，有些细菌则不能，原因是前者能产生________。能分解尿素的细菌不能以尿素的分解产物CO2作为碳源，原因是________________________________________，但可用葡萄糖作为碳源，进入细菌体内的葡萄糖的主要作用是___________________________
_________________________________________________________________(答出两点即可)。
(2)为了筛选可分解尿素的细菌，在配制培养基时，应选择__________________________(填“尿素”“NH4NO3”或“尿素＋NH4NO3”)作为氮源，不选择其他两组的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)用来筛选分解尿素细菌的培养基含有KH2PO4和Na2HPO4，其作用有______________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出两点即可)。
答案 (1)脲酶 分解尿素的细菌是异养型生物，不能利用CO2来合成有机物 为细胞生命活动提供能量，为其他有机物的合成提供原料 (2)尿素 其他两组都含有NH4NO3，能分解尿素的细菌和不能分解尿素的细菌都能利用NH4NO3，不能起到筛选作用 (3)为细菌生长提供无机营养，作为缓冲剂保持细胞生长过程中pH的稳定
解析 (1)细菌分解尿素是由于细菌体内能合成脲酶，尿素是有机物，分解尿素的细菌是分解者，属于异养型生物，因此不能利用CO2作为碳源合成有机物。葡萄糖通常既作为碳源，也作为能源。(2)筛选分解尿素的细菌，通常只能用尿素作为唯一氮源，“NH4NO3”或“尿素＋NH4NO3”均含有无机氮源NH4NO3，能分解尿素的细菌和不能分解尿素的细菌都能利用NH4NO3，不能起到筛选作用。(3)KH2PO4和Na2HPO4可为微生物生长提供P元素和无机盐离子，如K＋和Na＋，还可作为缓冲剂保持细胞生长过程中pH的稳定。
2．(2016·全国Ⅰ，39)空气中的微生物在重力等作用下，可以一定程度地沉降。某研究小组欲用平板收集教室空气中的微生物，以了解教室内不同高度空气中微生物的分布情况。实验步骤如下：
①配制培养基(成分：牛肉膏、蛋白胨、NaCl、X、H2O)；
②制作无菌平板；
③设置空白对照组和若干实验组，进行相关操作；
④将各组平板置于37 ℃恒温箱中培养一段时间，统计各组平板上菌落的平均数。
回答下列问题：
(1)该培养基中微生物所需的氮来源于________________________。若要完成步骤②，该培养基中的成分X通常是________。
(2)步骤③中，实验组的操作是______________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)若在某次调查中，某一实验组平板上菌落平均数为36个/平板，而空白对照组的一个平板上出现了6个菌落，这种结果说明在此次调查中出现了________现象。若将30(即36－6)个/平板作为本组菌落数的平均值，该做法________(填“正确”或“不正确”)。
答案 (1)牛肉膏、蛋白胨 琼脂 (2)将各实验组平板分别放置在教室不同高度的位置上，开盖暴露一段时间 (3)污染 不正确
解析 (1)牛肉膏和蛋白胨都含有蛋白质的水解产物，都可以作为氮源；平板为固体培养基，故需要加入凝固剂琼脂。(2)实验探究的是教室内不同高度空气中微生物的分布，其中变量为不同高度，故需在不同高度下放置开盖平板。同时，为了保证单一变量，需要保证开盖放置时间一致。为了保证实验可靠性，需要设置多个平行组。(3)在完全正确的操作情况下，空白对照组中不应出现菌落。若出现菌落，表明操作过程中存在杂菌污染，属于实验失误，所有实验数据均不应采用。
3．(2016·四川，10节选)图甲是从土壤中筛选产脲酶细菌的过程，图乙是脲酶基因转录的mRNA部分序列。
(1)在5个细菌培养基平板上，均接种稀释倍数为105的土壤样品液0.1 mL，培养一段时间后，平板上长出的细菌菌落数分别为13、156、462、178和191，每克土壤样品中的细菌数量为__________×108个；与血细胞计数板计数法相比，此计数方法测得的细菌数较__________。
(2)现有一菌株的脲酶由于基因突变而失活，突变后基因转录的mRNA在图乙箭头所示位置增加了70个核苷酸，使图乙序列中出现终止密码(终止密码有UAG、UGA和UAA)。突变基因转录的mRNA中，终止密码为________________，突变基因表达的蛋白质含____________个氨基酸。
答案 (1)1.75 少 (2)UGA 115
解析 (1)用于统计的菌落数应介于30～300之间，故选择细菌菌落数为156、178和191的平板计数，每克土壤样品中的细菌数为(156＋178＋191)÷3÷0.1×105＝1.75×108(个)。由于两个或多个细胞连接在一起时，往往统计的是一个菌落，故用此方法测得的细菌数较少。(2)密码子由三个相邻的碱基组成，271个碱基和后面2个碱基一起共构成91个密码子，箭头处插入的70个核苷酸和后面2个碱基一起共构成24个密码子，紧随其后是UGA，为终止密码，因此表达的蛋白质含115个氨基酸。
一、选择题
1．(2018·北京通州区高三一模)下列有关微生物培养的叙述正确的是( )
A．通常使用液体培养基分离获得细菌单菌落
B．若培养基需要调节pH，应该在灭菌后进行
C．用显微镜直接计数固体培养基中微生物数量
D．倒置平板可防止培养基被滴落的冷凝水污染
答案 D
解析 常用固体或半固体培养基分离获得细菌单菌落，液体培养基无法分离，A错误；若培养基需要调节pH，应该在灭菌前进行，B错误；显微镜直接计数法是测定培养液中微生物数量的方法，固体培养基上用稀释涂布平板法直接计数单个菌落数，C错误；倒置平板是防止冷凝后形成的水珠滴落在培养基上污染培养基，D正确。
2．下面是微生物平板划线示意图，划线的顺序为1、2、3、4、5。下列叙述正确的是( )
A．在五个区域中划线前后都要对接种环和培养基进行灭菌
B．划线操作时完全打开皿盖，划完立即盖上
C．接种时不能划破培养基，否则难以达到分离单菌落的目的
D．第1区和第5区的划线最终要连接起来，以便比较前后的菌落数
答案 C
解析 在每次划线前后都要对接种环进行灭菌，但不能对培养基进行灭菌，A错误；进行划线操作时，左手将培养皿的皿盖打开一条缝隙，右手将沾有菌种的接种环迅速伸入平板内，划三至五条平行线，盖上皿盖，B错误；注意接种时不能划破培养基，否则难以达到分离单菌落的目的，C正确；第1区和第5区的划线不能相连，D错误。
3．(2018·四川乐山四校高三联考)某小组同学为了调查湖水中细菌的污染情况而进行了实验，包括制备培养基、灭菌、接种及培养、菌落观察与计数。下列与此实验相关问题的叙述中，正确的是( )
A．实验用过的带菌培养基经过加热后才能倒掉
B．利用平板划线法对细菌进行分离纯化并计数
C．观察细菌培养的实验时，最好是在另一平板上接种清水作为对照实验
D．培养基中含有的蛋白胨、淀粉可分别为细菌培养提供氮源和碳源
答案 D
解析 实验用过的带菌培养基要高压蒸汽灭菌后才能倒掉，以免污染环境，A项错误；应利用稀释涂布平板法对细菌进行分离纯化并计数，B项错误；要使该实验所得结果可靠，还应该同时在另一平板上接种无菌水作为对照进行实验，C项错误；培养基中含有的蛋白胨、淀粉分别为细菌培养提供了氮源和碳源，D项正确。
4．(2019·吉林模拟)下面关于土壤中分解尿素的细菌的分离与计数的叙述中，正确的是( )
A．只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素
B．筛选分解尿素的细菌时，应以尿素作为培养基中唯一的营养物质
C．统计样品中的活菌数目一般用平板划线法
D．在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，若指示剂变蓝，则表明筛选到了分解尿素的细菌
答案 A
解析 只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素，A项正确；筛选分解尿素的细菌的实验中，采用的是以尿素为唯一氮源的培养基，B项错误；统计样品中的活菌数目一般用稀释涂布平板法，C项错误；在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，培养某种细菌后，如果pH升高，指示剂变红，这样就能初步鉴定该种细菌能够分解尿素，D项错误。
5．(2018·雅安中学高三上学期期中)下列关于微生物的实验室培养的说法不正确的是( )
A．若用稀释涂布平板法计数大肠杆菌活菌的个数，要想所得估计值更接近实际值，除应严格操作、多次重复外，还应保证待测样品稀释的稀释度
B．在微生物的培养过程中，除考虑营养条件外，还要考虑pH、温度和渗透压等条件
C．消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害
D．从有机废水中分离分解有机物的微生物时，接种后的培养皿需放在光照培养箱中培养
答案 D
解析 实验常采用稀释涂布平板法对大肠杆菌进行活菌计数，不仅要求严格的操作和多次重复取平均值，还要保证待测样品有足够的稀释度，稀释度过小会使多个细胞连在一起，造成数据偏小，稀释度过高会使视野中细菌数过少，甚至看不到细菌，A正确；微生物的培养条件有营养、pH、温度和渗透压等，B正确；消毒是指使用较为温和的物理或化学方法杀死物体表面或内部的部分微生物，不包括芽孢和孢子，原则上主要是为了杀死材料表面的微生物，同时又减少消毒剂对细胞的伤害，C正确；能分解有机物的微生物属于异养型微生物，接种后的培养皿不需要放在光照培养箱中培养，D错误。
二、非选择题
6．在农业生产研究上，常需要进行微生物的分离和计数。
(1)下表为两种微生物的培养基配方：
A组
B组
注：上述两种培养基中的物质溶解后，均用蒸馏水定容至1 000 mL。
①从功能上来看，上述两种培养基均属于____________培养基。
②如果要对土壤中分解尿素的细菌进行分离，则需要选择____________(填“A”或“B”)培养基，该培养基中的碳源是______________________。
③在分离尿素分解菌所用的培养基中可加入__________指示剂，根据指示剂的颜色可鉴定某种细菌能否分解尿素，若有分解尿素的细菌，培养基将会呈现__________。
(2)如图是某同学采用的接种微生物的方法，请回答下列问题：
①本实验采用的接种微生物的方法是________________法，把聚集的菌种逐步_____________分散到培养基的表面，为达到这一目的，操作上应注意：_________________________________
____________________________________________________________________(至少答2项)。
②三位同学用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中细菌数量，在对应稀释倍数为106的培养基中，得到以下统计结果：
甲同学涂布了两个平板，统计的菌落数是236和260，取平均值248；
乙同学涂布了三个平板，统计的菌落数是210、240和250，取平均值233；
丙同学涂布了三个平板，统计的菌落数是21、212和256，取平均值163；
在三位同学的统计中，____________同学的统计结果是正确的。
答案 (1)①选择 ②A 葡萄糖 ③酚红 红色
(2)①平板划线 稀释 每次划线前要灼烧接种环；冷却后从上一次划线的末端开始划线
②乙
解析 (1)①据题表中的培养基的配方分析可知，A组培养基中的氮源为尿素，是筛选尿素分解菌的选择培养基。B组培养基中的碳源是纤维素，是筛选纤维素分解菌的选择培养基。②对土壤中分解尿素的细菌进行分离时，需要使用以尿素为唯一氮源的选择培养基，故应当选择A组培养基，该培养基中的碳源是葡萄糖。③尿素分解菌可以用酚红指示剂进行鉴定。尿素分解菌产生的脲酶能够将尿素分解为氨而使pH升高，使酚红指示剂呈红色。(2)①据图分析可知，图示表示平板划线法接种，是把聚集的菌种逐步稀释到培养基的表面，操作上应注意每次划线前要灼烧接种环；冷却后从上一次划线的末端开始划线。②在进行平板菌落计数时，应选择菌落数在30～300之间的平板，同时为减小误差应选择至少3个或3个以上的平板进行计数并取平均值，在三位同学的统计中，乙同学的统计结果是正确的。
7．大肠杆菌是与我们日常生活联系非常密切的细菌，请回答有关检测饮用水中大肠杆菌的问题：
(1)检测饮用水中大肠杆菌的含量时，通常将样品进行一系列的梯度稀释，将不同稀释度的水样用涂布器分别涂布到琼脂固体培养基的表面进行培养，然后记录菌落数，这种方法称为____________________。
判断下面所示的4个菌落分布图中，不可能是用该方法得到的是______________。
(2)用上述方法统计样本中菌落数时是否需要设置对照组？____________________(填“需要”或“不需要”)，其原因是需要判断培养基____________________，对于固体培养基应采用的检测方法是将____________________的培养基在适宜的温度下放置一段时间，观察培养基上是否有菌落产生。
(3)在微生物培养操作过程中，为防止杂菌污染，需对培养基和培养器皿进行________________(填“消毒”或“灭菌”)处理；操作者的双手需要进行清洗和____________；静止空气中的细菌可用紫外线杀灭，其原因是紫外线能使其内蛋白质变性，还能损伤它的____________结构。
(4)检测大肠杆菌实验结束后，使用过的培养基及其培养物必须经过________________处理才能丢弃，以防止培养物的扩散。
答案 (1)稀释涂布平板法 D (2)需要 是否被杂菌污染(或灭菌是否合格) 未接种 (3)灭菌 消毒 DNA (4)灭菌
解析 D中菌落分布情况为平板划线法所得。为判断培养基是否被杂菌污染(或灭菌是否合格)，本实验需要设置对照组。可将未接种的培养基在适宜的温度条件下放置一段时间，观察培养基上是否有菌落产生，若发现有菌落产生说明培养基已被污染。消毒是指使用较为温和的物理或化学方法杀死物体表面或内部的部分微生物(不包括芽孢和孢子)；灭菌是指使用强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。对培养基和培养器皿要进行灭菌处理，操作者的双手需要进行清洗和用酒精消毒。
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是来自培养基中的______________。实验需要振荡培养，由此推测“目的菌”的代谢类型是______________。
(3)在上述实验操作过程中，获得纯净“目的菌”的关键是_____________________________。
(4)转为固体培养基时，常采用平板划线的方法进行接种，此过程中所用的接种工具是______________，操作时采用______________灭菌的方法。
答案 (1)筛选目的菌 选择 (2)化合物A 异养需氧型 (3)防止外来杂菌入侵 (4)接种环 灼烧
解析 (1)在选择培养基中加入特定物质，可以筛选出特定的细菌。(2)根据题目所给的培养基配方，“目的菌”生长所需的氮源和碳源只能来自培养基中的化合物A。异养需氧型细菌在培养时需要振荡。(3)获得纯净“目的菌”的关键是防止外来杂菌入侵。(4)用平板划线的方法进行接种时，所使用的接种工具是接种环，操作时一般采用灼烧灭菌的方法。
9．现在国家大力提倡无纸化办公，但是每年仍然不可避免地产生大量废纸，其主要成分是木质纤维，人类正努力将其转化为一种新的资源——乙醇。下图是工业上利用微生物分解纤维素生产乙醇的基本工艺流程。请回答相关问题：
(1)将从土壤中获得的微生物培养在以________为唯一碳源的培养基上。纯化菌种时，为了得到单一菌落，常采用的接种方法有两种，即___________________和____________________。
(2)若①环节选择霉烂的木头，则②环节获得的酶中至少包括C1酶、____________和____________三种组分，其中能够将纤维二糖分解为葡萄糖的是______________。
(3)在含纤维素的培养基中通常加入__________染液，此染液可与纤维素形成________色复合物。用含有此染料的该种培养基培养纤维素分解菌时，培养基上会出现以该菌的菌落为中心的________。我们可以通过此方法来筛选纤维素分解菌。
答案 (1)纤维素 平板划线法 稀释涂布平板法
(2)CX酶 葡萄糖苷酶 葡萄糖苷酶 (3)刚果红 红 透明圈
解析 (1)要从土壤中获得能分解纤维素的微生物，需要将土壤中获得的微生物培养在以纤维素为唯一碳源的培养基上。纯化菌种时，常用的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法。(2)②环节获得的酶为纤维素酶，是由Cl酶、CX酶和葡萄糖苷酶3种组分组成的复合酶，其中Cl酶、CX酶可将纤维素分解为纤维二糖，葡萄糖苷酶可将纤维二糖分解成葡萄糖。(3)在培养基中加入刚果红染液，可与培养基中的纤维素形成红色复合物，当纤维素被分解后，红色复合物不能形成，培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，从而可筛选纤维素分解菌。
10．(2015·全国Ⅰ，39)已知微生物A可以产生油脂，微生物B可以产生脂肪酶。脂肪酶和油脂可用于生物柴油的生产。回答有关问题：
(1)显微观察时，微生物A菌体中的油脂通常可用______________染色。微生物A产生的油脂不易挥发，可选用________(填“萃取法”或“水蒸气蒸馏法”)从菌体中提取。
(2)为了从自然界中获得能产生脂肪酶的微生物B的单菌落，可从含有油料作物种子腐烂物的土壤中取样，并应选用以________为碳源的固体培养基进行培养。
(3)若要测定培养液中微生物B的菌体数，可在显微镜下用____________________直接计数；若要测定其活菌数量，可选用____________________法进行计数。
(4)为了确定微生物B产生的脂肪酶的最适温度，某同学测得相同时间内，在35 ℃、40 ℃、45 ℃条件下降解10 g油脂所需酶量依次为4 mg、1 mg、6 mg，则上述三个温度中，________ ℃条件下该酶活力最小。为了进一步确定该酶的最适温度，应围绕________ ℃设计后续实验。
答案 (1)苏丹Ⅲ(或苏丹Ⅳ) 萃取法 (2)油脂 (3)血细胞计数板 稀释涂布平板 (4)45 40
解析 (1)生物组织中的油脂能被苏丹Ⅲ(或苏丹Ⅳ)染成橘黄色(或红色)。(2)为了筛选出能产生脂肪酶的微生物B的单菌落，我们应选用只能让该菌落生长的选择培养基，因此只能选用以油脂作为唯一碳源的固体培养基。(3)血细胞计数板可用于直接计数培养液中的菌体数，但是不分死活，因此要计数活菌数量要通过稀释涂布平板法来计数。(4)温度影响酶的活性，在三个温度中，45 ℃需酶量最多，说明酶活性最低；40 ℃所需酶量最少，说明酶活性最高，因此应围绕40 ℃设计不同温度梯度，进行后续实验。种类
原理
用途
举例
选择培养基
依据某些微生物对某些物质或环境条件的嗜好、抗性而设计
从众多微生物中分离出所需的微生物
加入青霉素分离得到酵母菌和霉菌
鉴别培养基
依据微生物产生的某种代谢产物与培养基中的特定试剂或化学药品反应，产生明显的特征变化而设计
鉴别不同种类的微生物
伊红美蓝培养基可以鉴别大肠杆菌
项目
条件
结果
常用方法
应用范围
消毒
较为温和的物理或化学方法
仅杀死物体表面或内部的部分微生物(不包括芽孢和孢子)
煮沸消毒法
日常用品
巴氏消毒法
不耐高温的液体
化学药剂消毒法
用酒精擦拭双手，用氯气消毒水源
灭菌
强烈的理化因素
杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子
灼烧灭菌法
接种工具
干热灭菌法
玻璃器皿、金属工具
高压蒸汽灭菌法
培养基及容器的灭菌
比较
项目
平板划线法
稀释涂布平板法
关键
操作
接种环在固体平板培养基表面连续划线
①一系列的梯度稀释
②涂布平板法操作
注意
事项
每次划线前后均需灼烧接种环
稀释度要足够高，为确保实验成功可以适当增加稀释度的范围
菌体
获取
在具有显著菌落特征的区域的菌落中挑取菌体
从适宜稀释度的平板上的菌落中挑取菌体
优点
可以根据菌落的特点获得某种微生物的单细胞菌落
既可以获得单细胞菌落，又能对微生物进行计数
缺点
不能对微生物计数
操作复杂，需要涂布多个平板
KH2PO4
Na2HPO4
MgSO4·7H2O
葡萄糖
尿素
琼脂
1.4 g
2.1 g
0.2 g
10.0 g
1.0 g
15.0 g
纤维
素粉
NaNO3
Na2HPO4
·7H2O
KH2PO4
MgSO4·
7H2O
KCl
酵母膏
水解
酪素
5 g
1 g
1.2 g
0.9 g
0.5 g
0.5 g
0.5 g
0.5 g