2021届高考生物新人教版一轮复习课后集训：37微生物的培养和应用 学案

37 微生物的培养和应用

1．(2019·哈尔滨三中高三期末)下表是某种微生物培养基的配方表，请据表回答：

(1)此培养基的营养成分有五类，其中蛋白胨提供的营养物质是____________。

(2)在培养基制备过程中，各种成分溶化后分装前，必须进行的操作是____________。

(3)微生物培养最基本的要求是无菌操作，下列对培养基、培养皿、接种环、双手、空气、牛奶所采用的灭菌消毒方法的正确顺序依次是____________(填序号)。

①化学消毒　②高压蒸汽灭菌　③干热灭菌　④紫外灭菌　⑤灼烧灭菌　⑥巴氏消毒法

(4)巴氏消毒法与煮沸消毒法相比，其优点是____________________________________。

(5)用稀释涂布平板法统计菌落数目时，最好选择菌落数在________的平板进行计数。若统计出在一稀释倍数为105的平板上的平均菌落数为30，所用稀释液的体积为0.2 mL，则每毫升样品中的细菌数为________个。

(6)纯化菌株时，通常使用的划线工具是________。划线的某个平板培养后，第一划线区域的划线上都不间断地长满了菌落，第二划线区域的第一条线上无菌落，其他划线上有菌落。造成划线无菌落可能的操作失误有__________________________________。

[解析]　(1)微生物培养基的成分包括碳源、氮源、水、无机盐和生长因子。蛋白胨可以为微生物提供碳源、氮源和生长因子。

(2)配制培养基时为保证无菌，各种成分在溶化后分装前必须进行的操作是调节pH，然后再灭菌。

(3)培养基常用高压蒸汽灭菌法进行灭菌，培养皿常用干热灭菌法灭菌，接种环常用灼烧灭菌，双手应用化学药剂消毒，空气可用紫外线杀菌，牛奶常用巴氏消毒法消毒，故对培养基、培养皿、接种环、双手、空气、牛奶所采用的灭菌消毒方法的正确顺序依次是②③⑤①④⑥。

(4)与煮沸消毒法相比，巴氏消毒法在较低温度下，既可以杀死病菌，又能保持物品中营养物质损失较少和风味不变。

(5)使用稀释涂布平板法统计活菌数目时，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。若统计出在一稀释倍数为105的平板上的平均菌落数为30，所用稀释液的体积为0.2 mL，则每毫升样品中的细菌数为30÷0.2×105＝1.5×107(个)。

(6)纯化菌株时，通常使用的划线工具是接种环。划线的某个平板培养后，第一划线区域的划线上都不间断地长满了菌落，第二划线区域所划的第一条线上无菌落，其他划线上有菌落。造成划线无菌落可能的操作失误有：①接种环灼烧后未冷却；②划线未从第一区域末端开始。

[答案]　(1)碳源、氮源、生长因子　(2)调节pH　(3)②③⑤①④⑥　(4)在达到消毒目的的同时，营养物质损失较少　(5)30～300　1.5×107　(6)接种环　接种环灼烧后未冷却；划线未从第一区域末端开始

2．(2019·安徽省定远重点中学高三模拟)下表所示为某公司研发的一种培养大肠杆菌的培养基配方，请结合所学知识，回答下列相关问题。

(1)根据用途划分，该培养基属于________培养基；若要分离能分解尿素的细菌，需对培养基做出的最关键的调整是__________________；若还需鉴定分解尿素的细菌，需做出的调整是__________________。

(2)从培养基的成分上看，大肠杆菌的同化类型为________。该培养基能否分离筛选出大肠杆菌？为什么？______________________________________。

(3)在实验室培养微生物时，获得纯净培养物的关键是____________，紫外线可对空气进行灭菌的原因是____________________________________。

(4)某同学尝试纯化大肠杆菌，其中一个平板的菌落分布如图，推测该同学接种时可能的操作失误是________________________。

[解析]　(1)伊红美蓝是鉴定大肠杆菌的试剂，因此该培养基从用途上属于鉴别培养基；若要分离能分解尿素的细菌，则需要保证培养基中以尿素为唯一氮源，即将蛋白胨换成尿素；若要鉴定分解尿素的细菌，需要使用酚红指示剂。

(2)大肠杆菌需要从培养基中获得碳源，因此其同化作用类型是异养型；由于表格中的培养基中的碳源种类很多，可供多种微生物生存，因此该培养基不能分离筛选出大肠杆菌。

(3)微生物培养时，关键是防止外来杂菌的感染；空气中的细菌可用紫外线杀灭，其原因是紫外线能让蛋白质变性，同时还能破坏DNA的结构。

(4)由图乙可知，该同学采用的是稀释涂布平板法，但菌落比较集中，没有分散开来，可能是涂布不均匀导致的。

[答案]　(1)鉴别　将蛋白胨换成尿素　将伊红美蓝换成酚红　(2)异养型　不能，原因是培养基中的碳源种类很多，可供多种微生物生存　(3)防止外来杂菌的入侵　紫外线能使蛋白质变性，还能破坏DNA的结构　(4)涂布不均匀

3．某小组从发酵的豇豆中提取发酵液，进行菌种培养并分离，得到了三个品系的乳酸菌菌株，编号后分别接种在四种不同的培养基上，培养并统计培养基上的菌落数，结果如下表所示。请回答下列问题：

(1)在分离菌株的四种培养基中都有水、无机盐、________等营养物质，其中的无机盐包括适量的NaCl溶液，NaCl溶液的作用是__________________________________________________________________(答出两点)。

(2)无菌技术是获得纯化菌株的关键，该技术能防止培养物被外来微生物污染，也能________________。分离、纯化菌株时要进行梯度稀释，目的是________________________________________。

(3)据表分析，在Ⅰ～Ⅳ号培养基中，用________号培养基培养菌株的效果最好，理由是________________________________。

(4)临时保存上述三种菌株，应将菌种先接种到试管的________上进行培养，然后置于4 ℃冰箱中保藏。

[解析]　(1)在分离菌株的四种培养基中都有水、无机盐、碳源、氮源等营养物质，其中的无机盐包括适量的NaCl溶液，NaCl溶液的作用是为乳酸菌的生长繁殖提供无机营养、维持渗透压。

(2)无菌技术能防止培养物被外来微生物污染，也能避免操作者自身被微生物感染。此实验中分离、纯化乳酸菌菌株时要进行梯度稀释，目的是将浓度较高的乳酸菌分散成单个细胞，从而在培养基表面容易形成单个的菌落。

(3)据表分析，Ⅰ～Ⅳ号培养基中，在Ⅰ号培养基上，三种菌株的菌落数都最多，因此用Ⅰ号培养基培养菌株的效果最好。

(4)临时保存上述三种菌株，应将菌种先接种到试管的固体斜面培养基上进行培养，然后置于4 ℃冰箱中保藏。

[答案]　(1)碳源、氮源　为乳酸菌的生长繁殖提供无机营养；维持培养基的渗透压　(2)避免操作者自身被微生物感染　将浓度较高的乳酸菌分散成单个细胞，从而在培养基表面形成单个的菌落　(3)Ⅰ　在Ⅰ号培养基上，三种菌株的菌落数都最多　(4)固体斜面培养基

4．(2019·濮阳市高三二模)英国每日邮报报道，科研人员偶然筛选出一种可以“吃塑料”的细菌(F6菌)，它能够在30 ℃下经过6个星期完全降解PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)薄膜。进一步研究发现，这种细菌以PET作为碳源，其中ISF6酶在降解过程中起着决定性的作用。请回答下列问题：

(1)根据报道信息可知，要筛选出F6菌，必须配制以________作为唯一碳源的固体培养基，该选择培养基中应添加________使其呈固态，在培养基各成分溶化后分装前，应进行________和灭菌操作。

(2)为保证培养基上能均匀地生长出一层F6菌，首先需要用________法对样液进行梯度稀释，然后取不同稀释度的样品0.1 mL涂布到固体培养基上，将平板________后放入恒温箱培养。PET粉末呈白色，不溶于水，F6菌将PET降解后，高效降解PET的F6菌菌落周围会出现________。若接种24 h后发现某个培养基上没有出现任何菌落，则最可能的原因是____________________________。

(3)实验结束后，使用过的培养基应该进行________处理后，才能扔掉。

[解析]　(1)固体培养基需加入琼脂等凝固剂，F6菌以PET作为碳源，因此其培养基应以PET为唯一碳源来源。在培养基各成分溶化后分装前，应先调pH再灭菌。

(2)为保证培养基上能均匀地生长出单层F6菌菌落，采用稀释涂布平板法对样液进行梯度稀释。为避免皿盖上的水滴落入培养基及皿底上培养基中水分的迅速蒸发，应对平板进行倒置。高效降解PET的F6菌菌落周围会出现直径大的透明圈。若涂布器灼烧灭菌后未经冷却便进行涂布操作，则会导致培养基上不出现任何菌落。

(3)实验结束后，使用过的培养基应该进行灭菌处理后，才能倒掉。

[答案]　(1)PET　琼脂　调pH　(2)稀释涂布平板　倒置　直径大的透明圈　涂布器未冷却　(3)灭菌

5．(2019·石嘴山市高三期末)对硝基苯酚(PNP)的颜色为黄色，若其被分解则颜色消失，属于硝基苯酚类有机化合物的一种，主要来源于农药、医药、染料、塑料等生产企业的排放，并广泛分布于环境中，对植物、微生物和动物均有毒性。某生物兴趣小组提出从污水厂曝气池长期驯化的污泥中分离出对硝基苯酚降解菌并研究其降解特性。回答下列问题：

(1)分离对硝基苯酚降解菌的选择培养基成分有NH4NO3、KH2PO4、K2HPO4、NaCl、FeSO4、MgSO4·7H2O、PNP和琼脂，试从成分分析该选择培养基能起到筛选作用的原因是______________________________________。

(2)利用________________(填接种方法)分离、纯化可得到单一的对硝基苯酚降解菌菌落，可以将在菌落周围是否产生________作为筛选标记。

(3)若分离纯化后得到了两个菌落，这两个菌落的形态、大小、光泽度、颜色等________(填“一定”或“不一定”)相同。

(4)研究不同的糖类对硝基苯酚降解菌降解PNP的效率的影响，得到的结果如表所示：

从表中可得出的结论是______________________________。

[解析]　(1)对硝基苯酚(PNP)属于硝基苯酚类有机化合物的一种，有机物含碳，同时培养微生物的培养基需要具有碳源、氮源、无机盐和水。故分离对硝基苯酚降解菌的选择培养基成分有NH4NO3、KH2PO4、K2HPO4、NaCl、FeSO4、MgSO4·7H2O、PNP和琼脂；该选择培养基能起到筛选作用的原因是PNP作为培养基中唯一的碳源可以将能降解PNP的细菌分离出来。

(2)常用的接种微生物的方法有稀释涂布平板法和平板划线法，故利用稀释涂布平板法或平板划线法分离纯化，可得到单一的对硝基苯酚降解菌菌落。对硝基苯酚(PNP)颜色为黄色，若被分解则颜色消失，故可以将在菌落周围产生透明圈作为筛选标记。

(3)若分离、纯化后得到了两个菌落，这两个菌落的形态、大小、光泽度、颜色等不一定相同。

(4)从表中可看出加入葡萄糖、蔗糖和麦芽糖的降解率均高于空白对照组的，加入淀粉的降解率低于空白对照组的，故可以得出的结论是除淀粉外，葡萄糖、蔗糖和麦芽糖均可促进PNP的降解。

[答案]　(1)PNP作为培养基中唯一的碳源可以将能降解PNP的细菌分离出来　(2)稀释涂布平板法或平板划线法　透明圈　(3)不一定　(4)除淀粉外，葡萄糖、蔗糖和麦芽糖均可促进PNP的降解

6．有研究者拟从中药渣肥堆的样本中筛选高产纤维素酶菌株，为纤维素酶制剂的研制提供原料。请回答下列问题：

(1)从中药渣肥堆中能分离出纤维素分解菌的原因是________。纤维素分解菌能产生纤维素酶，纤维素酶由________组成。

(2)从中药渣肥堆中取样后，需要选择培养一段时间，其目的是________________；选择培养时要对培养瓶定期振荡，其目的是________________________。

(3)筛选获得纤维素酶高活性菌株 3 株，分别命名为 Z－1、Z－2 和 Z－3。在相同培养基培养相同时间后，测得 3 种菌株的菌落直径与产生的透明圈直径结果如下表。

培养基中的纤维素能与________产生红色复合物，纤维素被分解后，就会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。由表中可知，____________菌株所含纤维素酶的活性最强。

[解析]　(1)根据某种微生物生存环境的特点进行筛选的原则，纤维素分解菌大多分布在富含纤维素的环境中，根据题意，从中药渣肥堆中能分离出纤维素分解菌，说明中药渣富含纤维素。纤维素酶是一种复合酶，包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶。

(2)从中药渣肥堆中取样后，需要选择培养一段时间，以增加纤维素分解菌的数量；选择培养时要对培养瓶定期振荡，以便增加培养液内的氧气含(溶解)量，同时让培养液与菌体充分接触，利于微生物对营养物质的利用，加速繁殖。

(3)在以纤维素为唯一碳源的培养基中加入刚果红染料，可用来鉴定纤维素分解菌，纤维素与刚果红反应能够形成红色复合物，纤维素被分解后，就会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。透明圈直径与菌落直径的比值越大的菌株，纤维素酶的活性越强，由表中可知，图中编码为Z－2的菌株所含纤维素酶的活性最强。

[答案]　(1)纤维素分解菌大多分布在富含纤维素的环境中，而中药渣富含纤维素　C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶　(2)增加目的(纤维素分解)菌的数量　增加培养液内的氧气含(溶解)量、让培养液与菌体充分接触　(3)刚果红　Z－2

7．(2019·梅州市高三检测)凝乳酶是干酪和干酪素生产过程中的关键酶，动植物及微生物均能产生。由于微生物具有资源丰富、生长周期短、受气候等因素限制小等特点，微生物凝乳酶成为研究热点。为获得凝乳酶高产菌株，科研人员进行了以下分离、筛选、鉴定工作。培养基配方表：

(1)从作用上看，该培养基属于________(填“选择”或“鉴别”)培养基。

(2)科研人员将牧区采集的土壤样品放入无菌水中，振荡混匀，制成悬液。为获得较均匀分布的单菌落，还需要将悬液进行__________，用__________法接种于上述培养基上。接种后的培养基以__________状态放入培养箱。

(3)在涂布接种前，科研人员随机取若干灭菌后的空白平板先进行培养了一段时间，这样做的目的是__________________________。

(4)在稀释倍数为106下涂布了三个平板(每次取0.1 mL)，统计菌落数分别为240、250、260，则稀释前1 mL菌液中所含此菌数量为________________个。

(5)挑选菌落时以白色沉淀圈大且透明圈小者为佳。将获得的菌株进行液体培养后，从培养液的________(填“上清液”或“沉淀物”)获得粗提的凝乳酶。将一定量的粗提凝乳酶与适量酪蛋白溶液混合，一定时间后测定吸光值来测定酶活性。进行吸光值测定时，需将________与等量酪蛋白溶液混合，作为实验的对照。

[解析]　(1)由于实验目的是获得凝乳酶高产菌株，凝乳酶能使乳中酪蛋白凝聚成乳酪，所以培养基中需要加入酪蛋白，从作用上看该培养基属于选择培养基。

(2)为获得较均匀分布的单菌落，还需要将悬液进行梯度稀释，并用涂布平板法接种于固体培养基上。为防止培养皿盖上凝结的水珠落入培养基造成污染，接种后的培养基应以倒置状态放入培养箱。

(3)在涂布接种前，取若干灭菌后的空白平板培养一段时间，其目的是检验培养基平板灭菌是否合格。

(4)三个平板菌落的平均数为(240＋250＋260)÷3＝250，稀释倍数为106，每次取0.1 mL，所以稀释前1 mL菌液中所含细菌数为250÷0.1×106＝2.5×109(个)。

(5)挑选菌落时凝乳效果较好的为白色沉淀圈大且透明圈小的。将获得的菌株进行液体培养后，从培养液的上清液获得粗提的凝乳酶。将一定量的粗提凝乳酶与适量酪蛋白溶液混合，一定时间后测定吸光值来测定酶活性。进行吸光值测定时，需将等量失活的粗提凝乳酶与等量酪蛋白溶液混合，作为实验的对照。

[答案]　(1)选择　(2)梯度稀释　(稀释)涂布平板　倒置　(3)检测培养基平板灭菌是否合格　(4)2.5×109　(5)上清液　等量失活的粗提凝乳酶

8．(2019·安徽省皖江名校联盟高三摸底)某生物兴趣小组探究不同C/N的值对谷氨酸棒状杆菌数量和产物产生的影响，记录其结果如下表。回答下列问题：

(1)该兴趣小组进行实验时所用培养基除了能为谷氨酸棒状杆菌提供碳源和氮源外，还能提供的主要营养物质是________。

(2)统计待测培养液中谷氨酸棒状杆菌的数量，可采用的方法有显微镜直接计数法和稀释涂布平板法。

①利用显微镜直接计数法统计过程：取第二组的100倍的稀释液0.1 mL滴加到计数板(由25×16＝400个小室组成，容纳液体总体积为0.1 mm3)，在计数室内共有菌体48个，则1 mL的第二组发酵液中有菌体________个。用该方法测定的微生物数量大于实际的活菌数，原因是____________________________________。

②利用稀释涂布平板法统计的结果往往比实际值______(填“偏大”或“偏小”)，原因是____________________________________。

(3)根据表中信息可知，培养过程中需先将碳氮比设为4∶1，目的是____________________，然后将发酵液中碳氮比改为3∶1继续培养，目的是________________________________。

[解析]　(1)谷氨酸棒状杆菌等微生物的培养基的营养成分包括碳源、氮源、水和无机盐。

(2)①根据提供的数据进行计算，1 mL的第二组发酵液中菌体数＝48÷(0.1×10－3)×100＝4.8×107(个)；由于计数的菌体数量包括了死亡的菌体，所以用该方法测定的微生物数量大于实际的活菌数。

②在利用稀释涂布平板法统计菌体数量时，由于两个或多个细胞连在一起共同形成一个菌落，所以统计的数值比真实值要小。

(3)分析表格相关信息可知：C/N值较低时有利于谷氨酸棒状杆菌产生谷氨酸，C/N值较高时有利于谷氨酸棒状杆菌繁殖，因此培养过程中需先将碳氮比设为4∶1，目的是有利于谷氨酸棒状杆菌的繁殖，然后将发酵液中碳氮比改为3∶1继续培养的目的是有利于提高单个菌体产谷氨酸的量。

[答案]　(1)水和无机盐　(2)①4.8×107　计数的菌体数量包括了死亡的菌体　②偏小　两个或多个细胞连在一起共同形成一个菌落　(3)有利于谷氨酸棒状杆菌的繁殖(或有利于增加谷氨酸棒状杆菌的数量)　有利于提高单个菌体产谷氨酸的量