2021新高考生物人教版一轮学案：选择性必修部分模块3第1单元第2讲　微生物的培养和应用


第2讲　微生物的培养和应用
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考纲要求
核心素养
1.进行微生物的分离和培养。
2.测定某种微生物的数量。
3.研究培养基对微生物的选择作用。
4.探讨微生物的利用。
5.活动：用大肠杆菌为材料进行平面培养，分离菌落。
6.活动：分离土壤中分解尿素的细菌，并进行计数。
1.理性思维——分析培养基的成分及其作用；比较平板划线法和稀释涂布平板法的异同。
2.科学探究——设计实验探究微生物培养的条件。
3.社会责任——关注有害微生物的控制和宣传健康生活方式。
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)营养构成：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、氧气以及特殊营养物质的要求。
(3)种类：按照物理性质可分为液体培养基和固体培养基。
2．无菌技术
(1)含义：指在培养微生物的操作中，所有防止杂菌污染的方法。
(2)关键：防止外来杂菌的入侵。
(3)不同对象的无菌操作方法(连线)


易错整合，判断正误。
(1)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(　×　)
(2)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(　√　)
(3)为了防止污染，接种环经火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落(　×　)
(4)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(　√　)

1．(教材选修1P16旁栏思考题)请你判断以下材料或用具是否需要消毒或灭菌？如果需要，请选择合适的方法：
(1)培养细菌用的培养基与培养皿
(2)玻璃棒、试管、烧瓶和吸管
(3)实验操作者的双手
[提示](1)、(2)需要灭菌；方法：(1)高压蒸汽灭菌。(2)干热灭菌。(3)需要消毒。方法：化学药物消毒。
2．(教材选修1P17“倒平板操作讨论”)(1)为什么需要使锥形瓶的瓶口通过火焰？
(2)平板冷凝后，为什么要将平板倒置？
[提示](1)通过灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基。
(2)平板冷凝后，皿盖上会凝结水珠，凝固后的培养基表面的湿度也比较高，将平板倒置，既可以使培养基表面的水分更好地挥发，又可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。

1．培养基配制
(1)培养基的成分
营养物质
含义
作用
主要来源
碳源
能提供碳元素的物质
构成生物体的物质，异养生物的能源物质
无机碳：CO2、NaHCO3；
有机碳：糖类、脂肪酸、石油、花生粉饼等
氮源
能提供氮元素的物质
合成蛋白质、核酸以及含氮代谢产物
无机氮：N2、NH3、氨盐、硝酸盐；
有机氮：尿素、牛肉膏、蛋白胨等
生长因子
生长必不可少的微量有机物
酶和核酸的成分
维生素、氨基酸、碱基等
水
细胞生命活动必不可少的物质
不仅是良好的溶剂，还是结构物质
培养基、大气、代谢产物
无机盐
提供除碳、氮元素以外的各种重要元素，包括某些大量元素
细胞内的组成成分，生理调节物质；某些化能自养型细菌的能源；酶的激活剂
培养基、大气
(2)培养基的分类

种类
特点
应用
物理性质
液体培养基
不加凝固剂
工业生产
半固体培养基
加凝固剂
观察微生物的运动、分类鉴定
固体培养基
微生物的分离、鉴定、活菌计数、保藏
化学成分
天然培养基
含化学成分不明的天然物质
工业生产
合成培养基
培养基成分明确或用一定化学物质配制
分类、鉴定
用途
选择培养基
添加某物质，抑制杂菌生长，促进所需微生物生长
培养分离出特定微生物
鉴别培养基
根据微生物的代谢特点，在培养基中加入某种指示剂
鉴别微生物
　(3)牛肉膏蛋白胨固体培养基的制备
计算
依据配方比例，计算配制不同体积的培养基时各种成分的用量
称量
准确称取各种成分。牛肉膏要放在称量纸上称量，牛肉膏和蛋白胨都易吸潮，称取时动作要迅速，称取后及时盖上瓶盖
溶化
将称好的牛肉膏和称量纸一同放入烧杯，加入少量水，加热，取出称量纸，加入称量好的蛋白胨和氯化钠，加琼脂。在熔化时注意玻璃棒要不断地搅拌，防止琼脂糊底而导致烧杯破裂，最后定容至100 mL
灭菌
灭菌前，调节pH；高压蒸汽灭菌
倒平板
待培养基冷却至50 ℃左右时，在酒精灯火焰附近倒平板

例1 (2018·全国卷Ⅱ)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可以(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在达到消毒目的的同时，营养物质损失较少。
(3)密闭空间内的空气可采用紫外线照射消毒，其原因是紫外线能破坏DNA结构。在照射前，适量喷洒消毒液(或碳酸、煤酚皂液)，可强化消毒效果。
(4)水厂供应的自来水通常是经过氯气(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。
归纳提升
1．无菌技术

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
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、金属用具
高压蒸汽灭菌法
培养基及容器
2.两种纯化细菌的方法的比较
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，每次画线从上次画线末端开始
稀释度要足够高，为确保实验成功可以增加稀释度的范围
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
〔对应训练〕
1．(2019·张家口检测)下列有关微生物培养与应用的说法，正确的是( C )
A．天然培养基是指直接取自自然界不需加工的培养基
B．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的灭菌处理
C．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
D．分离分解尿素的细菌时，尿素是培养基中唯一的氮源和碳源
[解析]　天然培养基是指用天然物质制成的培养基，但也需要加工；实验操作者的双手应消毒，不能灭菌；分离分解尿素的细菌时，尿素是培养基中唯一的氮源，不是碳源，需加入不含氮元素的有机物(如葡萄糖)作为碳源。

2．(2019·东北师大附中调研)大肠杆菌是遗传学和微生物学中经典的模式生物。科研人员要对大肠杆菌进行研究，首先要纯化大肠杆菌，请结合所学知识，回答下列问题：
(1)纯化大肠杆菌首先需要制备牛肉膏蛋白胨固体培养基。在大肠杆菌培养过程中，除考虑营养条件外，还要考虑渗透压(或酸碱度)、温度等条件。
(2)可以估算出样品中大肠杆菌密度的接种培养方法是稀释涂布平板法，估算值一般比实际值偏小(填“大”或“小”)。

(3)滤膜法可计数水样中的大肠杆菌。将过滤过待测水样的滤膜紧贴在培养基上。这属于微生物培养中接种操作。根据培养基的物理状态来分，该培养基属于固体培养基；
(4)如图是大肠杆菌的纯化培养的一种方法，1→2→3→4→5表示操作顺序，培养后可观察到所需菌落的区域是5，接种结束后将培养皿倒置放入恒温箱中培养。
[解析]　(1)纯化大肠杆菌首先需要制备牛肉膏蛋白胨固体培养基。大肠杆菌的培养过程中，除考虑营养条件外，还要考虑温度、酸碱度和渗透压等条件。(2)接种大肠杆菌最常用的是平板划线法和稀释涂布平板法，其中可以估算出样品中大肠杆菌密度的是稀释涂布平板法。 由于两个或两个以上细胞聚集在一起，观察到的往往是一个菌落，故估计数值一般偏小。(3)过滤过待测水样的滤膜紧贴在培养基上，是将样品中的大肠杆菌接种到培养基上，固体培养基适于计数。 (4)图中5区域就可得到所需要的菌落。接种结束后要将平板倒置放入恒温箱中培养。

考点二　微生物的筛选与计数

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：统计样品中的活菌数目一般用稀释涂布平板法。
2．实验流程


3．分解尿素的细菌的鉴别
(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．设置对照和重复
项目
对照
重复
目的
排除非测试因素对实验结果的影响
排除偶然因素对实验结果的影响
实例
空白对照：确定培养基制作是否合格
同一稀释度涂布至少3个平板

易错整合，判断正误。
(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(　×　)

1．土壤中分解尿素的细菌的分离与计数中设置对照实验的目的是什么，如何设置？
[提示]设置对照的主要目的是排除实验组中非测试因素对实验结果的影响，提高实验结果的可信度，例如为了排除培养基是否被杂菌污染，需以尿素为唯一氮源的培养基接种等量的无菌水且在相同适宜条件下培养作为空白对照。
2．为什么选择性培养基能够浓缩所需的微生物？
[提示]在选择培养的条件下，可以使那些能够适应这种营养条件的微生物得到迅速繁殖，而那些不适应这种营养条件的微生物的繁殖被抑制，因此可以起到“浓缩”的作用。




1．选择培养基的选择方法
(1)在培养基中加入某种化学物质：例如，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分离出金黄色葡萄球菌。注意：这里的加入是在主要营养成分完整的基础上加入。
(2)改变培养基中的营养成分：例如，缺乏氮源时可分离出固氮微生物；石油作为唯一碳源时可分离出消除石油污染的微生物。
(3)改变微生物的培养条件：例如，将培养基置于高温环境中培养，可得到耐高温的微生物。
2．微生物的计数
(1)两种计数方法的比较
比较项目
间接计数法(稀释涂布平板法)
直接计数法(显微计数法)
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
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
公式
每克样品中的菌落数：(C÷V)×M
C：某稀释度下平板上生长的平均菌落数；V：涂布平板时所用的稀释液的体积(mL)；M：稀释倍数
每毫升原液所含细菌数：每小格平均细菌数×400×10 000×稀释倍数
缺点
当两个或多个菌体连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落
不能区分细胞死活
结果
比实际值偏小
比实际值偏大
(2)设置对照和重复
比较项目
对照
重复
目的
排除非测试因素对实验结果的影响
排除偶然因素对实验结果的影响
实例
空白对照：确定培养基制作是否合格
同一稀释度涂布至少3个平板
3.微生物的筛选与鉴别方法
(1)微生物的筛选方法：
①单菌落挑取法：利用平板划线法或稀释涂布平板法接种到固体平板培养基表面，直接根据微生物菌落的特征利用单菌落挑取的方法获得目的微生物。
②选择培养法：利用选择培养基对微生物进行选择培养，直接获得目的微生物。
③鉴定培养法：利用鉴别培养基使目的微生物菌落呈现特有的特征，然后筛选目的微生物。
(2)微生物的鉴别方法：
①菌落特征鉴别法：根据微生物在固体平板培养基表面形成的菌落的形状、大小、隆起程度和颜色等特征进行鉴别。
②指示剂鉴别法：如培养基中加入酚红指示剂，培养某种微生物后，培养基变红说明该种微生物能够分解尿素。
③染色鉴别法：如利用刚果红染色法，根据培养基中出现以纤维素分解菌为中心的透明圈来筛选分解纤维素的微生物。

　　■
“选择菌落数在30～300的平板”的两个提醒
用稀释涂布平板法计数微生物时，要求选择菌落数在30～300的平板进行计数。解题时易出现以下误解：
(1)只得到1个菌落数在30～300的平板是错误的。错误的原因是不符合实验的重复原则，易受到偶然因素的影响。
(2)得到3个或3个以上菌落数在30～300的平板，也不一定正确，这可能有两种情况：
①不同平板间差异较大，如得到3个平板，菌落数分别为230、34、240，虽然菌落数均在“30～300”，这也是不正确的，因为“34”与“230”“240”差异太大，应重新实验找出原因。
②不同平板之间差异不大，是符合要求的，用其平均值作为估算的最终结果。
可见，并不是只要得到3个“菌落数在30～300的平板”即可，而应该是涂布的同一稀释度的平板均符合“菌落数在30～300的平板”且无较大差异，说明实验操作合格，才能按照计算公式进行计算。

例2 (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细菌的生长，加入了链霉素的培养基属于选择培养基。
(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碳源、无机盐(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蛋白质、核酸(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。加入的显色剂是碘液，该方法能筛选出产淀粉酶微生物的原理是淀粉遇碘液显蓝色，产淀粉酶的菌落周围淀粉被水解，形成透明圈。
(4)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)能产生淀粉酶的微生物可将淀粉分解成麦芽糖，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。
〔对应训练〕
2．(2019·江西省新余市高三期末)目前微博传言手机细菌比马桶多。如图，央视和北京卫视通过实验展示调査结果。回答下列相关问题：

(1)该实验需制备固体(填“固体”或“液体”)培养基。在液体培养基中加入琼脂可配置成固体培养基。
(2)据图，两电视台均采用稀释涂布平板法接种，接种前需要采用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌。
(3)通过观察菌落形状、大小、隆起程度和颜色等初步鉴定手机屏幕和马桶按钮上的生物类群。两电台实验操作均正确且完全一致，但报道结果截然不同，你认为原因是手机的取样和马桶的取样都不相同。
(4)按图操作取样面积，实验员测定某手机屏幕的细菌数量，将10 mL菌悬液进行梯度稀释，分别取0.1 mL稀释倍数为100的样品液接种到三个培养基上，培养一段时间后，统计菌落数分别为98、100、102，则该手机屏幕的细菌数为4×104个/平方厘米。该实验对照组要取培养基涂布0.1_mL无菌水进行培养。
[解析]　(1)该实验需制备固体培养基。在液体培养基中加入琼脂做凝固剂即可。(2)图中，均要用稀释涂布平板法接种，培养基的灭菌方法是高压蒸汽灭菌法。(3)不同的菌落形态、大小不同，图示两个电视台调查的手机屏幕和马桶按钮都有多种形态的菌落，即存在多种微生物。两电视台实验操作均正确且完全一致，但报道结果截然不同，可能是因为手机的取样和马桶的取样都不相同。(4)根据题意分析，三个菌落的平均数为(98＋100＋102)/3＝100(个)，则该手机屏幕的细菌数＝100×100×(10÷0.1)÷(5×5)＝4×104(个/cm2)。该实验对照数应该取培养基涂布0.1 mL无菌水进行培养。

课末总结

1．〔思维导图〕

2．〔简答题常考长句分析〕
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)接种操作要在火焰附近进行的原因是火焰附近存在着无菌区域。
(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。
3．〔探究高考·明确考向〕
1．(2019·江苏卷，12)下列关于微生物实验操作的叙述，错误的是(　A　)
A．培养微生物的试剂和器具都要进行高压蒸汽灭菌
B．接种前后，接种环都要在酒精灯火焰上进行灼烧
C．接种后的培养皿要倒置，以防培养污染
D．菌种分离和菌落计数都可以使用固体培养基
[解析]　培养微生物的器具不一定都要进行高压蒸汽灭菌，如接种环需要进行灼烧灭菌，A项错误。接种前灼烧接种环的目的是彻底杀灭环上的细菌、芽孢等，接种后再灼烧是为了防止菌种逸出，污染接种室或者超净台，影响整体接种环境，B项正确。接种后的培养皿要倒置，既可以防止皿盖上的水珠落入培养基造成污染，又可以避免培养基里的水分过快地挥发，C项正确。固体培养基可通过平板划线法或稀释涂布平板法进行菌种分离；在固体培养基上才能形成菌落，故菌落计数用固体培养基，D项正确。
2．(2019·全国卷Ⅱ，37)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W。
(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，应该选择乙菌落进一步纯化，选择的依据是乙菌落周围出现透明圈，说明乙菌能降解W。

(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)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处滴加缓冲液，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，说明缓冲液不能降解W；若A、B处形成的透明圈直径大小相近，说明酶E与天然酶降解W的能力相近。
[解析]　(1)物质W是一种含氮有机物，要分离能够降解物质W的细菌，需用以物质W为唯一氮源的选择培养基进行筛选。(2)由题图可知，甲菌落周围没有透明圈，说明甲菌不能降解物质W，乙菌落周围出现透明圈，说明乙菌能降解物质W，故要得到目标菌，应选择乙菌落进一步纯化。(3)要鉴定甲、乙菌能否利用空气中的氮气作为氮源，则培养基中不能添加氮源，所以将甲、乙菌分别接种在无氮源的培养基上(其他条件相同且适宜)，若细菌能生长，则说明细菌能利用空气中的氮气作为氮源。(4)实验目的是比较天然酶和酶E降解物质W的能力，做实验时要设计空白对照实验，所以C处应滴加缓冲液。C处没有出现透明圈，说明缓冲液不能降解物质W，A、B处透明圈的出现说明物质W被降解，若两个透明圈直径大小相近，则说明酶E与天然酶降解物质W的能力相近。
3．(2019·全国卷Ⅰ，37)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牛肉膏、蛋白胨。Ⅱ、Ⅲ号培养基中为微生物提供碳源的有机物是X。
(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的细菌比例会下降，其原因是不能降解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)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，应采用的方法是稀释涂布平板法。
(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能量和合成其他物质的原料。
[解析]　(1)Ⅰ号培养基中含有牛肉膏、蛋白胨和有机物X等，其中X仅含有C、H两种元素，故为微生物提供氮源的是牛肉膏、蛋白胨。Ⅱ、Ⅲ号培养基中除无机盐外，还含有有机物X，故为微生物提供碳源的有机物是X。(2)因Ⅱ号液体培养基中的有机碳源只有X，故培养一段时间后，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，故不能降解X的细菌比例会下降。(3)对微生物分离的方法有平板划线法和稀释涂布平板法，但其中只有稀释涂布平板法能够计数。(4)能高效降解X的细菌能将X代谢为丙酮酸，丙酮酸在有氧条件下被降解时能释放出大量能量，故丙酮酸可为该细菌的生长提供能量。丙酮酸还可以为该细菌中其他物质的合成提供原料。
4．(2019·全国卷Ⅲ，37)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、氮源的成分是蛋白胨(填“蛋白胨”“葡萄糖”或“NaNO3”)。通常，制备培养基时要根据所培养不同的细菌来调节培养基的pH，其原因是不同细菌生长繁殖所需的最适pH不同。硝化细菌在没有碳源的培养基上能够(填“能够”或“不能”)生长，原因是硝化细菌可以利用空气中的CO2作为碳源。
(2)用平板培养细菌时一般需要将平板倒置(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)有些使用后的培养基在丢弃前需要经过灭菌处理，这种处理可以杀死丢弃物中所有的微生物。
[解析]　(1)蛋白胨中含有碳元素和氮元素，可为细菌生长提供碳源和氮源，葡萄糖只能提供碳源，NaNO3只能提供氮源。不同细菌生长繁殖所需要的最适pH不同，制备培养基时要根据所培养细菌种类的不同来调节pH。硝化细菌是自养生物，可通过化能合成作用利用空气中的CO2合成有机物，所以在没有碳源的培养基上也能生长。(2)用平板培养细菌时，一般将平板倒置，防止水滴滴落到培养基中造成污染。(3)在一定的培养条件下，不同微生物表现出各自稳定的菌落特征，因此研究人员可根据菌落的这些特征初步区分微生物的种类。(4)消毒仅杀死物体表面或内部的部分微生物，灭菌可杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。使用后的培养基丢弃前要进行灭菌处理，防止其中的微生物感染操作者或污染环境。
5．(2018·全国卷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麦芽汁琼脂(填“牛肉膏蛋白胨” “MS”或“麦芽汁琼脂”)培养基，该培养基应采用高压蒸汽灭菌法灭菌。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，菌落的含义是由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体。
(2)酵母菌液体培养时，若通入氧气，可促进菌体快速增殖(填“菌体快速增殖”“乙醇产生”或“乳酸产生”)；若进行厌氧培养，可促进乙醇产生(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酵母菌的繁殖提供能量，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。
6．(2018·江苏卷，31)酵母的蛋白质含量可达自身干重的一半，可作为饲料蛋白的来源。有些酵母可以利用工业废甲醇作为碳源进行培养，这样既可减少污染又可降低生产成本。研究人员拟从土壤样品中分离该类酵母，并进行大量培养。下图所示为操作流程，请回答下列问题：


(1)配制培养基时，按照培养基配方准确称量各组分，将其溶解、定容后，调节培养基的pH，及时对培养基进行分装，并进行高压蒸汽(湿热)灭菌。
(2)取步骤②中不同梯度的稀释液加入标记好的无菌培养皿中，在步骤③中将温度约50_℃(在25 ℃、50 ℃或80 ℃ 中选择)的培养基倒入培养皿混匀，冷凝后倒置培养。
(3)挑取分离平板中长出的单菌落，按步骤④所示进行划线。下列叙述合理的有a、b、d。
a．为保证无菌操作，接种针、接种环使用前都必须灭菌
b．划线时应避免划破培养基表面，以免不能形成正常菌落
c．挑取菌落时，应挑取多个菌落，分别测定酵母细胞中甲醇的含量
d．可以通过逐步提高培养基中甲醇的浓度，获得高甲醇耐受株
(4)步骤⑤中，为使酵母数量迅速增加，培养过程中需保证充足的营养和氧气供应。为监测酵母的活细胞密度，将发酵液稀释1 000倍后，经等体积台盼蓝染液染色，用25×16型血细胞计数板计数5个中格中的细胞数，理论上无色细胞的个数应不少于30，才能达到每毫升3×109个活细胞的预期密度。
[解析]　(1)配制培养基时，进行计算、称量、溶化后，需先调pH再分装到锥形瓶中进行高压蒸汽灭菌。
(2)倒平板时的培养基温度约为50 ℃，冷凝后倒置培养。
(3)平板划线时，接种针、接种环使用前和每次划线后都需要进行灼烧灭菌，以免造成杂菌污染，a正确；划线时不能划破培养基表面，否则不能形成正常菌落，b正确；挑取菌落时，应挑取多个不同的菌落，分别测定酵母细胞中蛋白质含量，c错误；逐步提高培养基中甲醇的浓度，能筛选出其中的耐受菌，获得耐受高甲醇的菌株，d正确。
(4)酵母是兼性厌氧型真菌，在有氧条件下可大量繁殖。酵母扩大培养时，需保证充足的营养和氧气等条件。由题中信息“经等体积台盼蓝染液染色”可知，计数室中培养液容积实际只有0.1÷2＝0.05 mm3。设5个中方格中无色(活细胞不能被台盼蓝染色)的细胞数目为x个，则3×109＝x/5×25×1 000×1 000÷0.05，解得x＝30(个)。
7．(2017·全国卷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，原因是前者能产生脲酶。能分解尿素的细菌不能以尿素的分解产物CO2作为碳源，原因是分解尿素的细菌是异养生物，不能利用CO2来合成有机物。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为细胞生命活动提供能量，为其他有机物的合成提供原料(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，应选择尿素(填“尿素”“NH4NO3”或“尿素＋NH4NO3”)作为氮源，不选择其他两组的原因是其他两组都含有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)用来筛选分解尿素细菌的培养基含有KH2 PO4和Na2HPO4，其作用有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稳定(答出两点即可)。
[解析]　(1)土壤中的某些细菌之所以能够分解尿素，是因为它们能产生脲酶。尿素分解菌是异养生物，不能利用CO2来合成有机物，必须利用现成的有机物(如葡萄糖)作为碳源；葡萄糖通过呼吸作用被分解时，能为细胞生命活动提供能量，同时，葡萄糖还可以转化成脂肪、某些氨基酸等物质，所以进入细菌体内的葡萄糖能为其他有机物的合成提供原料。(2)选择培养基是只允许特定种类的微生物(目的微生物)生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基。本实验的目的菌是可分解尿素的细菌，因此，配制的培养基应只允许尿素分解菌生长，NH4NO3可作为所有细菌的氮源，培养基中如含有NH4NO3，将不能起到筛选作用。(3)KH2 PO4和Na2HPO4能为细菌生长提供钾盐、钠盐和磷酸盐，而H2 PO/HPO可以使培养基中pH保持相对稳定。