2024届高考生物一轮复习第十二单元发酵工程第2讲微生物的培养与应用练习含答案

第2讲　微生物的培养与应用

(本栏目对应课后提能演练P436~438)

A组　基础巩固练

1.做“微生物的分离与培养”实验时，下列叙述正确的是(　　)

A.高压灭菌加热结束时，打开排气阀使压力表指针回到零后，开启锅盖

B.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

C.为了防止污染，接种环经火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落

D.用记号笔标记培养皿中菌落时，应标记在皿底上

【答案】D　

【解析】在高压灭菌的操作过程中，加热结束后应让灭菌锅内温度自然下降，待压力表的指针指到零时，打开排气阀，旋松螺栓，打开盖子。倒平板时，用左手将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，而不是完全取下放到一边。接种环经火焰灼烧灭菌后应在火焰旁冷却后，再用其挑取菌落。在微生物的培养中，一般将培养皿倒置，在皿底上用记号笔做标记。

2.有关微生物的培养与应用，下列说法正确的是(　　)

A.通常使用液体培养基分离获得细菌单菌落

B.大肠杆菌的纯化培养过程包括培养基的配制和纯化大肠杆菌两个阶段

C.接种前需对培养基、培养皿、接种环、实验操作者的双手等进行严格灭菌处理

D.某一稀释度的3个平板的菌落数依次为M1、M2、M3，以M2作为该样品菌落估计值

【答案】B　

【解析】通常使用固体培养基分离获得细菌单菌落，A错误；大肠杆菌的纯化培养过程包括培养基的配制和纯化大肠杆菌两个阶段，B正确；培养基、培养皿、接种环都需要使用恰当方式进行灭菌处理，而实验操作者的双手只能进行消毒而不能进行灭菌处理，C错误；某一稀释度的3个平板的菌落数依次为M1、M2、M3，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，以它们的平均值作为该样品菌落数的估计值，D错误。

3.平板涂布是分离菌种常用的方法，下列相关叙述不恰当的是(　　)

A.固体培养基灭菌后，应冷却至50 ℃左右时倒平板

B.倒好的平板需立即使用，以免表面干燥，影响菌种的生长

C.平板涂布分离到的单菌落需进一步划线纯化

D.平板涂布法既可用于微生物的分离，也可用于微生物的计数

【答案】B　

【解析】固体培养基灭菌后，应冷却至50 ℃左右时倒平板，温度过低易导致污染，温度过高无法操作，A正确；倒好的平板需要冷却后使用，且不宜久存，以免表面干燥，影响接种后菌种的生长，B错误；平板涂布分离到的单菌落仍需进一步划线纯化，以利于菌种保藏，C正确；平板涂布法既可用于微生物的分离，也可用于微生物的计数，D正确。

4.(2022年广东九佛中学一模)野生型大肠杆菌菌株能在基本培养基上生长，氨基酸营养缺陷型突变株无法合成某种氨基酸，只能在完全培养基上生长，下图为纯化某氨基酸营养缺陷型突变株的部分流程图，①②③④代表培养基，A、B、C表示操作步骤，D、E为菌落。下列叙述错误的是(　　)

A.图中①②④为基本培养基，③为完全培养基

B.A操作的目的是提高突变率，增加突变株的数量

C.B的正确操作是用涂布器把菌液均匀地涂布在②表面

D.经C过程原位影印及培养后，可从④中挑取D进行纯化培养

【答案】A　

【解析】野生型大肠杆菌菌株能在基本培养基上生长，氨基酸营养缺陷型突变株无法合成某种氨基酸，只能在完全培养基上生长，根据题干信息和图形分析，图中①②④为完全培养基，③为基本培养基，A错误；紫外线可以提高突变的频率，A操作的目的是提高突变菌株的浓度，B正确；B操作是将菌液滴加到培养基表面，再用涂布器将菌液均匀地涂布在②表面，C正确；从图中可看出，D在基本培养基中无法生长，在完全培养基中可生长，说明D是氨基酸缺陷型菌落，故经C过程影印及培养后，可从④培养基中挑取D菌落进行纯化培养，D正确。

5.筛选淀粉分解菌需使用以淀粉为唯一碳源的培养基。接种培养后，若细菌能分解淀粉，培养平板经稀碘液处理，会出现以菌落为中心的透明圈(如图)，实验结果见下表。

有关本实验的叙述，错误的是(　　)

A.培养基除淀粉外还含有氮源等其他营养物质

B.筛选分解淀粉的细菌时，菌液应稀释后涂布

C.以上两种细菌均不能将淀粉酶分泌至细胞外

D.H/C值反映了两种细菌分解淀粉能力的差异

【答案】C　

【解析】微生物的培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐等，A正确；筛选分解淀粉的细菌时，实验流程为取样→梯度稀释→样品涂布到鉴别分解淀粉的细菌的培养基上→挑选产生透明圈的菌落，B正确；由题意可知，淀粉被分解后经稀碘液处理才能出现透明圈，淀粉分解需要淀粉酶的催化，图中两种细菌都出现了以菌落为中心的透明圈，说明以上两种细菌均能将淀粉酶分泌到细胞外来发挥作用，C错误；透明圈是细菌分解淀粉得到的，H表示透明圈直径，C表示菌落直径，因此H/C值可以反映两种细菌分解淀粉能力的差异，即H/C值越大，细菌分解淀粉的能力越强，D正确。

B组　能力提升练

6.从自然界微生物中筛选某菌种的一般步骤是采集菌样→富集培养→纯种分离→性能测定。

(1)不同微生物的生存环境不同，获得理想微生物的第一步是从合适的环境采集菌样，然后再按一定的方法分离、纯化。例如，培养噬盐菌的菌样应从______________环境中采集。 

(2)富集培养指创设仅适合待分离微生物旺盛生长的特定环境条件，使其数量大大增加，从而分离出所需微生物的培养方法。对产耐高温淀粉酶微生物的富集培养应选择___________________________的培养基，并在______________条件下培养。 

(3)接种前要对培养基进行______________处理。在整个微生物的分离和培养中，一定要注意在________条件下进行。 

(4)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，请分析接种的具体方法。

获得图A效果的接种方法是__________，获得图B效果的接种方法是____________。一同学在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__________________，应当怎样操作才可避免此种现象?__________________。 

【答案】(1)海滩等高盐　(2)以淀粉为唯一碳源　高温　(3)高压蒸汽灭菌　无菌　(4)稀释涂布平板法　平板划线法　菌液浓度过高　增大稀释倍数(或培养过程被杂菌污染　严格无菌操作；或用接种环划下一区域前接种环没有灭菌　每划一个新区域前都要对接种环进行灭菌处理)(原因与操作要对应)

7.(2022年广东汕头模拟)溶菌酶又称胞壁质酶，是一种能水解黏多糖的碱性酶，使细菌细胞壁的不溶性黏多糖分解成可溶性糖肽，导致细菌细胞破裂内容物溢出而使细菌溶解。研究发现，溶菌酶在酸性条件下加热到100 ℃仍具有活性。回答下列问题：

(1)为验证上述发现，研究性学习小组选择了某种常见细菌，分别配制了平板培养基。培养基的基本成分应包括______________、无机盐和水。将细菌接种到平板培养基后再加入一定量的溶菌酶，在____________条件下培养一段时间，对平板上的菌落进行计数。 

(2)上述实验应采用的接种方法是__________________________________。 

该实验中，使用前需要进行灭菌处理的材料用具有____________________________(至少写两种)。 

(3)研究性学习的指导老师认为，该小组的实验在设计上至少存在两个方面的问题，无法得出预期的结论。该实验思路应如何修改?_______________________。 

(4)在酸奶中加入一定量的溶菌酶，然后用巴氏消毒法处理，处理后的溶菌酶______(填“能”或“不能”)起到防腐作用，原因是______________________。 

【答案】(1)碳源、氮源　100 ℃的酸性

(2)稀释涂布平板法　培养基、培养皿、涂布器等

(3)①设置没有添加溶菌酶(或“添加等量无菌水”“添加等量缓冲液”等)的对照组；②选择能耐高温的细菌进行培养

(4)能　溶菌酶酸性条件下加热到100 ℃仍具有活性，巴氏消毒法的加热温度不超过80 ℃，因此仍具有杀菌功能

【解析】(1)培养基一般都含有碳源、氮源、水和无机盐四类营养物质；研究发现，溶菌酶在酸性条件下加热到100 ℃仍具有活性，因此为验证上述发现，将细菌接种到平板培养基后再加入一定量的溶菌酶，在100 ℃的酸性条件下培养一段时间，对平板上的菌落进行计数。(2)菌体计数时采用的是稀释涂布平板法接种；为防止杂菌污染，实验中使用的培养基、培养皿、涂布器等均需要灭菌。(3)该实验的目的是验证溶菌酶在酸性条件下加热到100 ℃具有活性。为证明相应条件下酶仍有活性，需要设置没有添加溶菌酶的对照组；同时还需要选择能耐高温的细菌进行培养，以保证菌体的死亡是溶菌酶作用的结果，并非不耐高温而死亡。(4)由于溶菌酶在酸性条件下加热到100 ℃仍具有活性，巴氏消毒法的加热温度不超过80 ℃，因此在酸奶中加入一定量的溶菌酶，然后用巴氏消毒法处理，溶菌酶仍具有杀菌功能。

8.如图表示研究者从土壤中筛选分解尿素的细菌技术的相关实验，请据图回答下列问题：

(1)进行过程①和②的目的分别是______和________________________；图中弧线箭头上“?”的具体操作是________。 

(2)进行培养基配制和灭菌时，灭菌与调节pH的先后顺序是__________________。倒平板时，待平板冷却凝固后，应将平板倒过来放置，并用记号笔在皿底上标明培养微生物名称、平板上培养样品的稀释度、制作者姓名、培养日期及________等信息。纯化菌种时为了得到单一菌落，常采用的接种方法是__________和______________。 

(3)在以尿素为唯一氮源的培养基中加入________。培养后，若出现________色就可以鉴定其中含有能够分解尿素的细菌。 

(4)研究者可以通过观察培养形成的菌落的__________、隆起程度等特征，来判断培养基上是否感染了其他细菌。在实验中，研究者每隔24小时统计一次菌落数目，并选取菌落数目稳定时的记录作为结果，这样可以防止__________________________。 

【答案】(1)选择培养　增加分解尿素的细菌的数量　挑出菌落　(2)先调节pH后灭菌　培养基种类　平板划线法　稀释涂布平板法　(3)酚红指示剂　红　(4)形状、大小、颜色　因培养时间不足导致遗漏细菌数目

9.聚对苯二甲酸乙二酯(PET)是塑料类水瓶的重要原料，科学家发现了以PET为碳源和能量来源的细菌，该发现对PET类材料的回收利用、环境治理意义重大。请回答下列问题：

(1)实验小组欲从土壤中获取PET降解酶，需将土壤样品置于以__________为唯一碳源的培养基中进行选择培养，其目的是_______________________________。 

(2)该实验小组选取PET浓度为800 mg·L－1的富集液进行系列稀释，分别取1×103、1×104、1×105倍数的稀释液0.1 mL涂布于培养基上，每个稀释倍数涂布三个平板，各平板的菌落数分别为(286、298、297)，(35、32、31)，(36、7、2)。不适合用于计数的为________倍数的稀释液，用另外两组稀释倍数的稀释液进行计数得到的细菌数不一致的原因可能是______________________________________________。 

(3)倒平板时应使锥形瓶的瓶口通过火焰，目的是________________________。在倒平板的过程中，如果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大肠杆菌，原因是____________________________________。用平板划线法纯化PET降解菌的过程中，在第二次及其后的划线操作时，须从上一次划线的末端开始划线，原因是____________________________。 

【答案】(1)PET　增加PET降解菌的浓度，以确保能分离得到目的菌　(2)1×105　稀释倍数为1×103时，更多的菌落混连在一起，导致计数单菌落时结果小于稀释倍数为1×104组的结果　(3)灭菌，防止微生物污染　空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生　使细菌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成的菌落

10.(2022年广东茂名二模)研究人员在某造纸厂附近土壤采样筛选出菌株H，以玉米芯(玉米棒脱粒后的剩余部分，含较多的木聚糖)为原料，在实验室发酵生产木寡糖等高附加值低聚糖，以期提高玉米的整体利用价值。

(1)生产实践中，常在碱性条件下高温处理玉米芯以提取木聚糖。为筛选出能耐高温耐碱性的木聚糖分解菌H，首先制备以木聚糖为______________的固体培养基，调节培养基pH＝10.0，然后将土壤加入含有________的锥形瓶中稀释，用________________法将菌种稀释液接种到培养基，在50 ℃环境中培养以获得单菌落。 

(2)基于菌株H的特性，研究人员设计了如上图所示的发酵设备，该设备的控制系统需感应____________________等理化性质的变化，以保证良好的发酵环境。 

(3)该设备以一定的速度在加料口不断添加新的培养基，同时又以同样速度在出料口放出旧的培养基，可大大提高生产效率，原因是____________________________

(答出两点即可)。

(4)该设备处理玉米芯与将玉米芯进行焚烧处理相比，优点是________________________________(答出两点即可)。 

【答案】(1)唯一碳源　无菌水　稀释涂布平板

(2)温度、pH、O2浓度

(3)①保证微生物对营养物质的需求；②防止代谢物对菌株H发酵的影响

(4)减少污染，减少占有土地资源，提高资源利用率

【解析】(1)因为要筛选木聚糖分解菌，因此应该选择以木聚糖为唯一碳源的固体培养基；因为培养基和器具在前面都已经灭菌，因此稀释的时候应该用无菌水稀释；因为前面已经稀释，所以此处应该用稀释涂布平板法。(2)由于筛选到的是耐高温耐碱性的木聚糖分解菌。为了让该分解菌分解效率较高，因此要控制温度和pH。而木聚糖分解菌是好氧菌(由图中知道该设备需要通入无菌空气)，因此需要感应氧气浓度的变化。(3)不断添加新的培养基可以保证微生物对营养物质的需求；放出旧的培养基可以防止代谢废物对菌株的影响。(4)由于充分利用了玉米芯，变废为宝可以提高资源利用率，相比燃烧可以减少污染。然后由于将反应局限在一个容器中进行处理，可以减少占有土地资源。