2021届高考生物新人教版一轮复习学案：选修1生物技术实践第2讲微生物的培养和应用

第2讲　微生物的培养和应用

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)种类：液体培养基和固体培养基，二者的区别是是否添加凝固剂。

(3)营养成分：

①主要营养物质：碳源、氮源、水和无机盐。

②其他条件：pH、特殊营养物质和氧气。

2．无菌技术

(1)关键：防止外来杂菌的入侵。

(2)不同对象的无菌操作方法(连线)：

[答案]　①—b—Ⅰ　②—b—Ⅱ　③④—a　⑤—a—Ⅲ、Ⅳ　⑥—b

3．制备牛肉膏蛋白胨固体培养基

(1)计算：依据配方比例，计算配制100 mL的培养基时，各种成分的用量。

(2)称量：准确地称取各种成分。

(3)溶化

(4)灭菌

(5)倒平板：待培养基冷却至50 ℃左右时，在酒精灯火焰旁倒平板。

4．纯化大肠杆菌

(1)菌落：由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体。

(2)纯化大肠杆菌的方法

①纯化培养原理：在培养基上得到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的菌落，即可获得较纯的菌种。

②纯化大肠杆菌的关键步骤：接种。

③常用的微生物接种方法有两种。

a．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。

b．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。

5．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。

1．选择无菌技术的原则

(1)考虑无菌技术的效果：灭菌的效果比消毒的要好。

(2)考虑操作对象的承受能力：活体生物材料、操作者的手等只能采用消毒，而不能用灭菌。

2．平板划线法与稀释涂布平板法的比较

1．大肠杆菌纯化方法的比较

2．某同学在利用稀释涂布平板法纯化土壤中的细菌时，发现培养基上的菌落连成一片，最可能的原因是什么？为了防止杂菌污染，有同学建议加入抗生素，你觉得可以吗？并说明理由。

提示：最可能的原因是菌液浓度过高(土壤溶液稀释不够)。不可以，因为抗生素不但能杀灭杂菌，而且也可以杀灭大肠杆菌，因此在培养基上不可以加入抗生素。

无菌技术

1．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___________________。

[解析]　(1)在实验室中，能耐高温的、需要保持干燥的物品，如玻璃器皿和金属材质的实验器具等可以放入干热灭菌箱中进行干热灭菌。

(2)巴氏消毒法或高温瞬时消毒法与煮沸消毒法相比，其优点表现为在达到消毒目的的同时，营养物质损失较少。

(3)紫外线照射能消毒的原因是其能够破坏微生物细胞中的DNA分子。在利用紫外线照射前，适量喷洒石炭酸或煤酚皂溶液等消毒液，可强化消毒效果。

(4)自来水通常采用氯气消毒。

(5)采用高压蒸汽灭菌时，若压力达到设定要求，而温度未达到相应要求，最可能的原因是没有排尽高压蒸汽灭菌锅内的冷空气。

[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

　消毒和灭菌

微生物的纯化技术

2．(2019·四川省资阳市高三诊断)土壤有“微生物的天然培养基”之称。如图是某同学分离和培养土壤中微生物的部分操作步骤和实验结果示意图。回答下列问题：

(1)利用固体培养基培养土壤中的微生物时，除考虑各种营养条件外，还需要控制的培养条件有____________________(至少写两点)等。接种前应该先检测固体培养基是否被污染，检测的具体方法是_____________________________________________________。

(2)图示中用平板划线法接种的操作顺序是A→B→__________；以上操作步骤中存在明显错误的是________(用字母表示)，该操作的正确方法是_____________________________________________。

(3)实验室利用平板划线法来分离样品中的目的菌时，每次划线之前都要对接种环进行灭菌，目的是________________________。在第二次及以后划线时，总是从上一次划线的末端开始划线，这样做的目的是______________________。

[解析]　(1)若用该培养基培养土壤中的微生物，除考虑各种营养条件外，还要考虑温度、pH、氧气、无菌和渗透压等条件。检测固体培养基是否被污染的方法是将未接种的培养基在适宜的环境中放置一段时间，观察培养基上是否有菌落产生。

(2)图示是平板划线法接种操作示意图，由以上分析可知，其操作顺序是A→B→E→D→C→F；为了防止杂菌污染，接种应该在酒精灯的火焰旁进行，因此以上操作中存在错误的步骤是C。

(3)平板划线法操作时，每次划线之前都要对接种环进行灭菌，目的是杀灭上次划线接种环上残留的菌种。在第二次及以后划线时，总是从上一次划线的末端开始划线，能够使菌种的数目随着划线次数的增加而逐渐减少，最终能够得到单菌落。

[答案]　(1)温度、pH、氧气、无菌　将未接种的培养基在适宜的环境中放置一段时间，观察培养基上是否有菌落产生　(2)E→D→C→F　C　在酒精灯的火焰旁划线　(3)杀灭上次划线接种环上残留的菌种　使菌种的数目随着划线次数的增加而逐渐减少，最终能够得到单菌落

3．(2019·宜宾市高三月考)土壤中的苯酚(C6H5OH)对环境有极大的污染，实验室希望能从土壤中分离出能专一性降解苯酚的微生物，如图是部分实验过程。回答下列问题：

(1)为了分离纯化目的菌种，①～④步骤的培养基中都加入了一定浓度的苯酚，该物质能为微生物提供________，除此而外，培养基中一般还需要水、______________________等营养物质。

(2)制备步骤④所需要的固体培养基的操作顺序：计算→称量→________→________→倒平板。为了在步骤⑤的平板上形成单个的菌落，涂布平板前，需要对培养液进行多次稀释，原因是________________________________________。

(3)研究人员想通过比较试管甲和乙中微生物的生长情况，来证明分离出来的微生物只能以苯酚作为碳源，若甲试管中的液体培养基中的唯一碳源是苯酚，那么，乙试管中培养基成分与甲相比，区别是____________________________________。研究人员对甲、乙两支试管进行接种时，所选菌种都来自步骤⑤平板上的同一个单菌落，这样做的目的是__________________________________。

[解析]　(1)为了分离能专一性降解苯酚的微生物，①～④步骤的培养基中需要加入苯酚作为唯一碳源，另外培养基中一般还需要水、氮源、无机盐等营养物质。

(2)制备培养基的操作顺序是计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物易于分散成单个细胞，故涂布平板前，需要对培养液进行多次稀释。

(3)研究人员想通过比较试管甲和乙中微生物的生长情况，来证明分离出来的微生物只能以苯酚作为碳源，若甲试管中的液体培养基中的唯一碳源是苯酚，那么，乙试管中应该加入其他碳源，比较甲、乙试管中微生物的生长情况，若甲试管中微生物可以生长，乙试管中微生物不能生长，说明分离出来的微生物只能以苯酚作为碳源。为了保证甲、乙两支试管中的微生物种类是相同的，对甲、乙两支试管进行接种时，所选菌种都来自步骤⑤平板上的同一个单菌落。

[答案]　(1)碳源　氮源和无机盐　(2)溶化　灭菌　在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物易于分散成单个细胞　(3)用其他碳源替代苯酚　保证甲、乙两支试管中的微生物种类是相同的

微生物的分离和计数

1．筛选菌株

(1)寻找目的菌株的方法：根据它对生存环境的要求，到相应的环境中去寻找。

(2)实验室中微生物的筛选：

①方法：人为提供有利于目的菌株生长的条件，同时抑制或阻止其他微生物生长。

②实例：筛选尿素分解菌时使用以尿素为唯一氮源的选择培养基进行培养。

(3)选择培养基：在微生物学中，将允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基。

2．统计菌落数目的方法

(1)显微镜直接计数法

①原理：利用特定细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定容积的样品中微生物的数量。

②方法：用计数板计数。

③缺点：不能区分死菌与活菌。

(2)间接计数法(活菌计数法)

①原理：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，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计算公式：每克样品中的菌株数＝(C÷V)×M，其中，C代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数，V代表涂布平板时所用的稀释液的体积(mL)，M代表稀释倍数。

③操作：设置重复组和对照组，增强实验的说服力与准确性。同时为了保证结果准确，一般选择菌落数在30～300的平板进行计数。

3．土壤中分解尿素的细菌的分离与计数

(1)方法：在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂培养分解尿素的细菌。

(2)原理

(3)实验现象及结论

①培养基变红：该种细菌能分解尿素。

②培养基不变红：该种细菌不能分解尿素。

(4)统计菌落数目

统计样品中的活菌一般用稀释涂布平板法。

(5)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。

4．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：

(2)纤维素分解菌的筛选

①原理

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。

1．选择培养基的作用原理

(1)在培养基中加入某种化学物质，如加入青霉素可以分离出酵母菌和霉菌；加入高浓度的食盐可以得到金黄色葡萄球菌。这里的“加入”是在满足基本所需培养成分的基础上加入。

(2)改变培养基中的营养成分，如缺乏氮源时可以分离出固氮微生物；以石油作为唯一碳源时，可以分离出能消除石油污染的微生物。

(3)改变微生物的培养条件，如将培养基放在高温环境中培养可以得到耐高温的微生物，在高盐环境中培养可分离得到耐盐菌。

2．目的微生物选择的三种方法

(1)利用平板划线法或稀释涂布平板法接种在固体平板培养基上，根据目的微生物特定的菌落特征挑选目的微生物。

(2)利用选择培养基直接筛选目的微生物。

(3)利用鉴别培养基鉴别筛选目的微生物。

1．测定活菌的数量时不用平板划线法，请说出其中的原因。

提示：用平板划线法接种时，一般只有最后一次划线的末端才会形成只由一个活菌形成的菌落，而其他一些菌落往往由两个或多个活菌繁殖而成，还有一些不能形成菌落，而在计数时一个菌落对应着一个活菌，这样在划线所得的平板中，菌落数目低于活菌的实际数值，所以不能用平板划线法测定活菌的数量。

2．研究人员用含有刚果红的培养基培养纤维素分解菌时，筛选到了几株有透明降解圈的菌落如图所示。据图回答以下问题：

(1)简述透明圈的形成过程。

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)推测与图中透明圈大小有关的因素主要是什么？降解纤维素能力最强的菌种是哪种？

提示：纤维素酶的产量和活性。  菌落①所代表的菌种。

3．甲、乙同学测定泡菜滤液中微生物的浓度。在对应稀释倍数为105的培养基中，得到以下两种统计结果：甲同学在该浓度下涂布了平板，统计的菌落数为49；乙同学在该浓度下涂布了3个平板，统计的菌落数分别为43、54、287，然后取其平均值128作为统计结果。 请评价这两位同学的实验结果的有效性，并说明理由。

提示：(1)甲同学的实验结果是无效的，因为没有设置重复实验，结果不具有说服力。(2)乙同学的实验结果是无效的，因为一个平板上的菌落计数结果与另外两个相差太大。

微生物的选择培养

1．(2019·河南省天一大联考)某科研小组欲从兔粪中分离、筛选出分解纤维素能力强的菌种，为此开展了相关实验。请回答下列问题：

(1)纤维素是由______________组成的大分子多糖，是构成植物_____________的主要成分。

(2)制备培养基：分别称量羧甲基纤维素钠(CMC­Na)5 g、(NH4)SO4 2 g、MgSO4·7H2O 0.25 g、KH2PO40.5 g，放入锥形瓶中，溶解后，加蒸馏水定容到500 mL。用锥形瓶塞塞紧，用报纸和橡皮筋包扎好，灭菌，然后倒平板。根据用途划分，该培养基属于_____________培养基，若要利用此培养基分离并获得纤维素分解菌的菌落，还应在培养基中加入的物质是______________；培养皿灭菌常采用的两种方法是________________________；将新鲜的兔粪样品溶解于无菌水中，然后接种到培养基上，常用的接种方法是_______________________________________。

(3)培养72小时后，采用________染色法进一步筛选分解纤维素能力强的菌株。染色后，用游标卡尺测定____________直径(D)和菌落直径(d)，选择D/d值较大的菌落进行后续研究。

(4)纤维素酶活性的测定方法一般是______________________。

[解析]　(1)纤维素是构成植物细胞壁的主要成分，其基本组成单位是葡萄糖。

(2)分离和纯化分解纤维素的菌株的培养基是选择培养基，分离并得到菌落要用固体培养基，需在培养基中加入琼脂；培养皿灭菌可采用的方法有高压蒸汽灭菌法或干热灭菌法。

(3)筛选纤维素分解菌可用刚果红染色法，D/d值较大的菌落，产纤维素酶的能力强。

(4)纤维素酶活性的测定方法一般是对纤维素酶分解纤维素后所产生的葡萄糖进行定量测定。

[答案]　(1)葡萄糖　细胞壁　(2)选择　琼脂　高压蒸汽灭菌法和干热灭菌法　平板划线法或稀释涂布平板法　(3)刚果红　透明圈　(4)对纤维素酶分解纤维素后所产生的葡萄糖进行定量测定

2．(2019·河北省衡水中学高三联考)某种产脂肪酶菌常被用作饲料添加剂。下表是从土壤中初筛该菌的培养基配方，请回答下列问题：

(1)在上述培养基中，橄榄油能为产脂肪酶菌提供________。为增大产脂肪酶菌的浓度，需用该培养基进行富集培养，富集培养基宜选用液体培养基的原因是______________________________。

(2)用涂布平板法分离产脂肪酶菌时，在上述培养基的基础上，还应加入________和溴甲酚紫(在碱性条件下呈紫色，在酸性条件下呈黄色)。在平板上产脂肪酶菌落的周围会出现黄色圈，原理是_____________________________。筛选时常选择菌落大、黄色圈直径大的菌落，二者分别说明________________________________。

(3)菌落是指由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体。在平板上，有的菌落较小，呈乳白色，表面光滑，无丝状物，这些菌落可能为________(填“细菌”或“霉菌”)。有的菌落连成一片，形成原因最可能是__________________。

(4)研究发现，在饲料中添加产脂肪酶菌剂后，动物的体重明显增加，这说明___________________________________________。

[解析]　(1)橄榄油是本培养基中的唯一碳源，能为产脂肪酶菌提供碳源。由于液体培养基能增大菌体与培养基的接触面积，为菌株的生长和繁殖提供更多的营养和空间，所以进行富集培养时宜选用液体培养基。

(2)用涂布平板法分离产脂肪酶菌时所用的培养基为固体培养基，所以在上述培养基的基础上，还应加入琼脂等凝固剂。脂肪酶将脂肪水解为甘油和脂肪酸，脂肪酸呈酸性，能使溴甲酚紫变为黄色，因此在平板上产脂肪酶菌落的周围会出现黄色圈。菌落大，说明菌体繁殖能力强；黄色圈直径大，说明所产脂肪酶的活性高或产脂肪酶能力强。

(3)菌落无丝状物，说明此菌落不是霉菌。若接种菌液的浓度过高，则会导致菌落在平板上连成一片。

(4)在饲料中添加产脂肪酶菌剂后，因脂肪酶能催化脂肪水解，有利于脂肪的吸收，即脂肪酶菌剂能提高饲料转化率(利用率)，导致动物的体重明显增加。

[答案]　(1)碳源　液体培养基能增大菌体与培养基的接触面积，为菌株的生长和繁殖提供更多的营养和空间　(2)琼脂　脂肪酶将脂肪水解为甘油和脂肪酸，脂肪酸使溴甲酚紫变为黄色　菌体繁殖能力强、脂肪酶活性高(产脂肪酶能力强)　(3)细菌　接种菌液的浓度过高

(4)脂肪酶菌剂能提高饲料转化率(利用率)

微生物的分离与计数

3．(2019·成都市高三诊断)将葡萄球菌在含卵黄的固体培养基上培养时，葡萄球菌能分解卵黄中的卵磷脂，形成的菌落周围会出现特有的乳白色乳浊环。某兴趣小组欲通过实验室培养和计数来检测某果汁中的葡萄球菌密度。回答下列问题：

 (1)配制分离葡萄球菌的培养基时，在培养基中加入一定量的卵黄液，卵黄液除了能给微生物提供________、水和无机盐等营养物质外，还具有的作用是______________________________。在配制培养基时若加入高浓度的NaCl溶液，就更容易筛选出葡萄球菌，最可能的原因是________________________________。

(2)检测果汁中的葡萄球菌密度时，需先将果汁稀释。若要制成101倍的稀释样液，可取待检测果汁2.5 mL加入________mL无菌水中。稀释后的样液需用________法接种在固体培养基上，利用这一方法进行活菌计数的原理是_________________________________。

(3)将103倍的稀释样液接种在固体培养基上培养一段时间后，统计三个平板上葡萄球菌菌落数分别是200、180、220。如果需要据此计算出果汁中葡萄球菌的密度，还需要知道的一个重要数据是__________________________________________。

[解析]　(1)卵黄液含有蛋白质和脂质等，能够为微生物提供碳源和氮源。此外，葡萄球菌能分解卵黄中的卵磷脂，形成的菌落周围会出现特有的乳白色乳浊环，具有鉴别葡萄球菌的作用。由于葡萄球菌更耐受高浓度NaCl溶液，在配制培养基时加入高浓度的NaCl溶液，更容易筛选出葡萄球菌。

(2)取待检测果汁2.5 mL加入22.5 mL(2.5 mL×10－2.5 mL)无菌水中，可制成101倍的稀释样液。稀释后的样液需用涂布平板法接种在固体培养基上，利用这一方法进行活菌计数的原理是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。

(3)果汁中葡萄球菌的密度为[(200＋180＋220)/3]×103/接种时所用样液的体积，因此，还需要知道接种时所用样液的体积。

[答案]　(1)碳源和氮源　鉴别葡萄球菌　葡萄球菌更耐受高浓度NaCl溶液　(2)22.5　稀释涂布平板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　(3)接种时所用样液的体积

4．(2019·湖南省师范大学附中高三调研)不同品牌的酸奶具有不同的口味。某研究小组利用含碳酸钙的固体培养基探究甲、乙两品牌酸奶中乳酸菌的类型是否相同(乳酸能够溶解碳酸钙，使培养基变得透明)。请回答下列问题：

(1)将甲、乙两品牌酸奶中的乳酸菌纯化，分别接种在含碳酸钙的固体培养基中培养，根据菌落周围透明圈的大小，可确定酸奶中乳酸菌的类型。不同乳酸菌菌落透明圈大小不同的原因是__________________________________________。

(2)家庭制作酸奶时，在纯牛奶中加入少量酸奶相当于微生物培养技术中的________操作。纯牛奶变成酸奶，改变了口味但含有的能量减少，原因是_______________________________________。

(3)为长期保存纯化的优质乳酸菌，可将菌液与________充分混匀，置于－20 ℃的冷冻箱中保存。

(4)该研究小组进一步探究甲品牌酸奶中乳酸菌数量，实验操作如图。接种微生物的方法有很多，图中过程①②③所示的方法为________。用该方法统计样本菌落数后，所得数据需要乘以10n后，才可表示乳酸菌的数量(单位：个/mL), 这里的n＝________。用该方法统计样本菌落数时，需要同时涂布A、B、C三个平板，目的是__________。如果平板菌落数超过300，一般还需进一步__________。

[解析]　(1)由于乳酸菌分泌的乳酸能够溶解碳酸钙，使培养基变得透明，不同类型的乳酸菌分泌乳酸的量不同，分泌量多的产生的透明圈较大，而分泌量少的产生的透明圈则较小。因此可以根据菌落周围透明圈的大小，确定酸奶中乳酸菌的类型。

(2)由于酸奶中含有乳酸菌，因此在纯牛奶中加入少量酸奶相当于微生物培养技术中的接种操作。纯牛奶变成酸奶是乳酸菌发酵的结果，乳酸菌在发酵过程中利用牛奶中的营养物质进行代谢，通过细胞呼吸消耗了牛奶中的部分有机物，因此酸奶比纯牛奶中的能量少，在乳酸菌代谢过程中又有新物质的生成，从而使牛奶中的口味发生了改变。

(3)对于需要长期保存的菌种，可以采用甘油管藏的方法。将培养的菌液转移到甘油瓶中，与甘油充分混匀后，放在－20 ℃的冷冻箱中保存。

(4)要对微生物计数可以采用活菌计数法或显微镜直接计数法，题目所给的图片信息采用的是活菌计数法，具体操作是通过稀释涂布平板法完成的。由①②的操作可知这时已对酸奶样品稀释了100倍，②重复3次又稀释了1 000倍，从中取出0.1 mL样液进行涂布，所用到的量是原来的10－6。因此这里的n＝6。用稀释涂布平板法计数时，要至少涂布3个平板，目的是设置重复组，取平均值，使实验结果更加准确可靠。为了保证结果准确，一般选择菌落数中30～300的平板进行计数，如果平板菌落数超过300，说明稀释倍数不够，一般还需进一步稀释。

[答案]　(1)(在相同时间内)不同类型的乳酸菌产生乳酸的量不同，不同量的乳酸溶解碳酸钙的量不同，形成的透明圈大小不同　(2)接种　乳酸菌在发酵时使牛奶中的营养成分发生改变，乳酸菌细胞呼吸消耗部分有机物，从而使能量减少　(3)灭菌的甘油　(4)稀释涂布平板法　6　设置重复组，取平均值，使实验结果更加准确、可靠　稀释

　统计菌落时所用两种计数方法的比较

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1．(2019·全国卷Ⅲ)回答下列与细菌培养相关的问题。

(1)在细菌培养时，培养基中能同时提供碳源、氮源的成分是________(填“蛋白胨”“葡萄糖”或“NaNO3”)。通常，制备培养基时要根据所培养细菌的不同来调节培养基的pH，其原因是_______________。硝化细菌在没有碳源的培养基上__________(填“能够”或“不能”)生长，原因是________________________。

(2)用平板培养细菌时一般需要将平板________(填“倒置”或“正置”)。

(3)单个细菌在平板上会形成菌落，研究人员通常可根据菌落的形状、大小、颜色等特征来初步区分不同种的微生物，原因是________________________________________。

(4)有些使用后的培养基在丢弃前需要经过________处理，这种处理可以杀死丢弃物中所有的微生物。

[解析]　(1)细菌培养时常用牛肉膏蛋白胨培养基，牛肉膏能提供碳源、氮源、磷酸盐、维生素，蛋白胨能提供碳源、氮源、维生素，而葡萄糖不能提供氮源，NaNO3不能为微生物提供碳源。不同细菌生长繁殖所需要的最适pH是不同的，应该根据培养细菌的不同来调节培养基的pH。硝化细菌是化能自养型细菌，可以空气中的CO2为碳源，因此在没有碳源的培养基上能够生长。(2)在平板培养基上培养细菌时，一般需将平板倒置，这样可以防止皿盖上的水珠落入培养基。(3)不同种类的细菌所形成的菌落，在大小、形状、光泽度、颜色、硬度、透明度等方面具有一定的特征，不同种细菌在一定培养条件下表现出各自稳定的菌落特征，可以作为菌种鉴定的重要依据。(4)使用后的培养基在丢弃前需进行灭菌处理，以免污染环境。

[答案]　(1)蛋白胨　不同细菌生长、繁殖所需的最适pH不同　能够　硝化细菌可以利用空气中的CO2作为碳源　(2)倒置　(3)在一定的培养条件下，不同种微生物表现出各自稳定的菌落特征　(4)灭菌

2．(2019·全国卷Ⅰ)已知一种有机物X(仅含有C、H两种元素)不易降解，会造成环境污染。某小组用三种培养基筛选土壤中能高效降解X的细菌(目标菌)。

Ⅰ号培养基：在牛肉膏蛋白胨培养基中加入X(5 g/L)。

Ⅱ号培养基：氯化钠(5 g/L)，硝酸铵(3 g/L)，其他无机盐(适量)，X(15 g/L)。

Ⅲ号培养基：氯化钠(5 g/L)，硝酸铵(3 g/L)，其他无机盐(适量)，X(45 g/L)。

回答下列问题。

(1)在Ⅰ号培养基中，为微生物提供氮源的是________。Ⅱ、Ⅲ号培养基中为微生物提供碳源的有机物是________。

(2)若将土壤悬浮液接种在Ⅱ号液体培养基中，培养一段时间后，不能降解X的细菌比例会________，其原因是________。

(3)Ⅱ号培养基加入琼脂后可以制成固体培养基，若要以该固体培养基培养目标菌并对菌落进行计数，接种时，应采用的方法是________。

(4)假设从Ⅲ号培养基中得到了能高效降解X的细菌，且该菌能将X代谢为丙酮酸，则在有氧条件下，丙酮酸可为该菌的生长提供________和________。

[解析]　(1)牛肉膏蛋白胨培养基中，牛肉膏、蛋白胨为微生物提供了氮源，而Ⅱ号、Ⅲ号培养基中除X外的其他物质均不含碳，所以能为微生物提供碳源的有机物是X。(2)因为Ⅱ号培养基中碳源只有X，相当于选择培养基，只有能降解X的细菌才能增殖，而不能降解X的细菌因缺乏碳源不能增殖。(3)要对菌落进行计数，应采用稀释涂布平板法进行接种。(4)在有氧条件下，丙酮酸参与细菌的有氧呼吸，可以为该菌的生长提供能量和合成其他物质的原料。

[答案]　(1)牛肉膏、蛋白胨　X　(2)下降　不能降解X的细菌因缺乏碳源不能增殖，而能降解X的细菌能够增殖　(3)稀释涂布平板法　(4)能量　合成其他物质的原料

3．(2019·全国卷Ⅱ)物质W是一种含氮有机物，会污染土壤。W在培养基中达到一定量时培养基表现为不透明。某研究小组欲从土壤中筛选出能降解W的细菌(目标菌)。回答下列问题。

(1)要从土壤中分离目标菌，所用选择培养基中的氮源应该是________。

(2)在从土壤中分离目标菌的过程中，发现培养基上甲、乙两种细菌都能生长并形成菌落(如图所示)。如果要得到目标菌，应该选择________菌落进一步纯化，选择的依据是______________________。

(3)土壤中的某些微生物可以利用空气中的氮气作为氮源。若要设计实验进一步确定甲、乙菌能否利用空气中的氮气作为氮源，请简要写出实验思路、预期结果和结论，即_______________________

_____________________________________________________。

(4)该小组将人工合成的一段DNA转入大肠杆菌，使大肠杆菌产生能降解W的酶(酶E)。为了比较酶E与天然酶降解W能力的差异。该小组拟进行如下实验，请完善相关内容。

①在含有一定浓度W的固体培养基上，A处滴加含有酶E的缓冲液，B处滴加含有相同浓度天然酶的缓冲液，C处滴加________，三处滴加量相同。

②一段时间后，测量透明圈的直径。若C处没有出现透明圈，说明____________________；若A、B处形成的透明圈直径大小相近，说明____________________________________________________。

[解析]　(1)要从土壤中分离出能降解含氮有机物W的目标菌，所用选择培养基应以该特定物质W为氮源。(2)图示信息显示，在乙菌落周围出现透明圈，说明乙菌能降解W，若要得到目标菌，应该选择乙菌落进一步纯化。(3)若要通过设计实验确定甲、乙两种细菌能否利用空气中的氮气作为氮源，需将甲、乙菌分别接种在无氮源培养基上，若某细菌能生长，则说明该细菌能利用空气中的氮气作为氮源。(4)①实验应遵循单一变量原则，故C处应滴加缓冲液。②一段时间后，测量透明圈的直径。若C处没有出现透明圈，说明缓冲液不能降解W；若A、B处形成的透明圈大小相近，说明酶E与天然酶降解W的能力相近。

[答案]　(1)W　(2)乙　乙菌落周围出现透明圈，说明乙菌能降解W　(3)将甲、乙菌分别接种在无氮源培养基上，若细菌能生长，则说明该细菌能利用空气中的氮气作为氮源　(4)①缓冲液　②缓冲液不能降解W　酶E与天然酶降解W的能力相近

4．(2018·全国卷Ⅰ)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___________________________________

______________________________________________________。

[解析]　(1)在微生物学中，将允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基，称作选择培养基。若M培养基是用于真菌的筛选，则应加入链霉素以抑制细菌的生长，这种培养基属于选择培养基。(2)马铃薯浸出液中含有淀粉、蛋白质、脂质、无机盐、水等多种物质，因此，除氮源外，其中还有微生物生长所需要的碳源、无机盐等营养要素。进入细胞的氮源可参与合成蛋白质、核酸(DNA、RNA)等含氮的生物大分子。(3)加入显色剂碘液后，淀粉遇碘变蓝，而淀粉的水解产物则不发生这种反应。若在M培养基中用淀粉取代蔗糖，接种土壤滤液并培养，土壤中能产生淀粉酶的微生物可将淀粉分解，菌落周围就会出现透明圈，这样，我们就可以通过是否产生透明圈来筛选能产淀粉酶的微生物。(4)乙同学的结果中，1个平板的计数结果与另2个相差太大，说明在操作过程中可能出现了错误，结果的重复性太差，不能简单地将3个平板的计数值用来求平均值。

[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