第十单元 第55课时 发酵工程的培养基与无菌技术（教师用书word）-【步步高】2025年高考生物大一轮复习讲义（苏教版 江苏专用）

第55课时　发酵工程的培养基与无菌技术 课标要求 1.概述培养基的类型及用途。2.阐明无菌技术的操作方法。3.概述利用平板划线法和稀释涂布平板法，进行微生物分离和纯化。 考情分析 1.微生物的基本培养 2023·全国乙·T37　2022·天津·T3　2021·天津·T1 2.微生物分离和纯化 2023·山东·T15　2023·广东·T10　2023·北京·T16　2022·全国甲·T37 2022·全国乙·T37　2022·广东·T21　2021·江苏·T18 考点一　发酵工程的培养基 1．培养基 主要是指为人工培养微生物等而制备的，适合微生物等生长、繁殖或积累代谢产物的营养基质。 2．培养基的类型 (1)按成分分类 培养基种类 成分 优点 缺点 用途 天然培养基 动植物组织或微生物细胞以及它们的提取物或粗消化物 取材便利、营养丰富、配制简便 营养成分难以控制，实验结果的重复性较差 工业化生产 合成培养基 准确称量的高纯度化学试剂加蒸馏水 化学成分明确，实验可重复性好 配制过程繁琐，成本较高 研究与育种 (2)按物理状态分类 培养基种类 特点 用途 液体培养基 不含凝固剂，呈液体状态 工业生产 固体培养基或半固体培养基 含凝固剂(如琼脂)，呈固体或半固体状态 微生物的分离、鉴定，活菌计数，菌种保藏 (3)按用途分类：基础培养基和特殊培养基 特殊培养基种类 选择培养基 鉴别培养基 加富培养基 用途 将某种或某类微生物从混杂的微生物中分离出来 快速分类鉴定不同微生物，也用于分离和筛选产生某种代谢产物的菌种 用于培养营养要求比较苛刻的异养微生物。可增加所需微生物的数量 3.基础培养基的成分 成分 含义 作用 来源 碳源 提供碳元素的物质 构成生物体的细胞的物质和一些代谢产物，有些也是异养生物的能源物质 无机碳源：CO2、NaHCO3等；有机碳源：糖类、牛肉膏等 氮源 提供氮元素的物质 合成蛋白质、核酸等物质 无机氮源：N2、NH3、铵盐、硝酸盐等；有机氮源：蛋白胨等 无机盐 为微生物提供除碳、氮之外的各种重要元素，包括大量元素和微量元素 为微生物提供无机营养，调节培养基的pH等 无机化合物：KH2PO4、 K2HPO4、NaCl等 水 生物体含量最高的无机化合物 良好的溶剂，参与化学反应等 培养基、代谢产物 考向一　培养基配制及其作用 1．(多选)现有两种固体培养基，已知其配制时所加的成分和含量如下表，假设用这两种培养基分别去分离土壤中的两种微生物，甲、乙适合分离的微生物是(　　) 成分 KH2PO4 MgSO4· 7H2O NaCl CaSO4· 2H2O CaCO3 葡萄 糖 纯淀 粉 甲培养基 0.02% 0.02% 0.02% 0.01% 0.5% 0.5% 2% 乙培养基 0.02% 0.02% 0.02% 0.01% 0.5% － － A.甲培养基适于分离自养型自生固氮菌 B．甲培养基适于分离异养型自生固氮菌 C．乙培养基适于分离自养型自生固氮菌 D．乙培养基适于分离异养型自生固氮菌 答案　BC 解析　甲培养基中含有的葡萄糖和淀粉是有机物，可以作为碳源和能源，适用于异养微生物生长，由此推出该培养基适于分离异养型的自生固氮菌，A错误，B正确；乙培养基中不含有机碳源，不含氮源，可用来分离培养自养型的自生固氮菌，C正确，D错误。 2．在微生物培养的过程中，需要通过选择培养或鉴别培养的方法来筛选出目标菌种。下列与之相关的叙述中，不正确的是(　　) A．纤维素分解菌能够分解刚果红染料，从而使菌落周围出现透明圈 B．尿素分解菌能够将尿素分解为氨，从而使酚红指示剂变红 C．在培养基中加入抗生素能够筛选出具有相应抗性的菌株 D．在含有碳酸钙的培养基上生长的乳酸菌菌落周围会出现“溶钙圈” 答案　A 解析　纤维素分解菌能够分解纤维素，在培养基中加入刚果红，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，A错误；尿素分解菌能够将尿素分解为氨，使培养基呈碱性，从而使酚红指示剂变红，B正确。 3．(2023·无锡高三模拟)培养微生物需要提供适宜的培养基。下列关于培养微生物的培养基的叙述，错误的是(　　) A．培养基为目标微生物提供适宜的生长环境 B．培养基的成分需根据微生物的代谢特点而定 C．培养基需满足各种微生物生长繁殖的需求 D．培养基通常需包含水、无机盐、碳源、氮源等营养物质 答案　C 解析　培养基中含有微生物生长需要的营养物质，还能满足微生物生长对环境的要求，A正确；配制培养基时，需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质的需要，B正确；培养基是根据不同微生物的生长繁殖需求进行配制的，不能满足各种微生物生长繁殖的需求，C错误。 考点二　发酵工程的无菌技术 1．发酵工程的灭菌方法 (1)化学试剂灭菌法：采用灭菌剂灭菌的方法。一般不用于培养基灭菌。 (2)射线灭菌法：利用紫外线等产生的高能粒子进行灭菌的方法。 (3)干热灭菌法：包括干热空气灭菌法和火焰灼烧法等。 (4)湿热灭菌法：利用饱和蒸汽进行灭菌的方法。 (5)过滤除菌法：通过过滤阻留微生物从而达到除菌目的的方法。 2．发酵工程的灭菌设备 (1)电热鼓风干燥箱：干热灭菌设备常用于空的玻璃器皿、金属用具和其他耐高温的物品的灭菌。 (2)高压蒸汽灭菌锅：湿热灭菌设备，其使用包括加水、装锅、加热、排空冷空气、保温保压、出锅等步骤。 (3)空气除菌设备。 3．发酵工程的无菌操作器具 (1)接种器具 ①接种：是指在无菌条件下将微生物接入培养基的操作过程。 ②常用的工具有玻璃涂布器、接种针、接种环等，在涂布平板接种时要用玻璃涂布器，穿刺接种时要用接种针，在斜面接种或在平板培养基上进行划线接种时要用接种环。 (2)转移器具 ①移液管：用来准备移取一定体积的溶液或分装化学试剂的量器。 ②微量取液器：取液量很少时使用，分为固定容量的和可调容量的两种。 ③超净工作台：是一种经过空气净化而形成高洁净操作环境的设备。优点是操作方便。 4．微生物接种和传代的无菌技术 (1)穿刺接种：常用于厌氧微生物。 (2)斜面接种：常用的菌种传代和低温下保存菌种的方法。 (3)斜面接种和培养酵母菌 ①主要目的：菌种转移、扩大培养和保存纯净菌种等。 ②主要步骤：准备接种→接种环灭菌→试管口灭菌→挑取少许菌种→划线接种→培养。 5．微生物分离、纯化和培养的无菌技术 (1)两种纯化方法的比较 项目 平板划线法 稀释涂布平板法 分离结果 关键操作 接种环在固体培养基表面连续划线 ①一系列的梯度稀释；②涂布平板操作 接种用具 接种环 涂布器 优点 可以观察菌落特征，对混合菌进行分离 可以计数，可以观察菌落特征 缺点 不能计数 操作复杂，需要涂布多个平板 共同点 都要用到固体培养基；都需进行无菌操作；都会在培养基表面形成单个的菌落；都可用于观察菌落特征 (2)酵母菌纯培养的操作步骤 (3)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。 ③计数：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。 ④公式：每克土壤样品的细菌数＝(平均菌落数÷涂布的稀释液体积)×稀释倍数。 判断正误 (1)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(　√　) (2)高压蒸汽灭菌能杀死所有微生物的营养体及其芽孢(　√　) (3)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(　×　) 提示　倒平板时，用拇指和食指将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，将锥形瓶中的培养基(10～20 mL)倒入培养皿，立即盖上培养皿的皿盖，不能打开皿盖。 (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(　×　) 提示　接种环灼烧灭菌后，应冷却后再挑取菌落，以免高温杀死菌种。 (5)对实验操作的空间、操作者的衣着和手，进行清洁和灭菌(　×　) 提示　对实验操作的空间、操作者的衣着和手，进行清洁和消毒。 1．结合“通过平板划线法获得纯化的酵母菌菌落”实验回答下列问题： (1)平板冷凝后，要将平板倒置的原因是什么？ 提示　因为平板冷凝后，皿盖上会凝结水珠，平板倒置后，既可避免培养基表面的水分过快地挥发，又可防止皿盖上的水珠落入培养基。 (2)在接种前随机取若干个灭菌后的未接种的平板，先行培养一段时间，这样做的目的是检测培养基平板灭菌是否合格。 (3)平板划线第二次及其以后的划线操作总是从上一次划线末端开始，这样做的目的是什么？ 提示　能使微生物的数目随着划线次数的增加而逐渐减少，最终得到由单个微生物繁殖形成的纯培养物。 (4)平板划线时最后一次划线为何不能与第一次划线相连？ 提示　最后一次划线已经将酵母菌稀释成单个细胞，如果与第一次划线相连，则增加了酵母菌数目，得不到纯化的效果。 2．筛选能高效降解尿素的细菌(目的菌)的培养基成分如下表所示，回答下列相关问题： KH2PO4 Na2HPO4 MgSO4·7H2O 葡萄糖 尿素 琼脂 H2O 1.4 g 2.1 g 0.2 g 10.0 g 1.0 g 15.0 g 定容至1 000 mL (1)该培养基是如何实现对分解尿素的细菌的筛选的？ 提示　该培养基中唯一氮源为尿素，只有能合成脲酶的微生物才能够分解尿素，而不能合成脲酶的微生物不能分解尿素，会因缺乏氮源而无法生长繁殖，所以用该培养基能够筛选出分解尿素的细菌。 (2)如何证明该选择培养基的确起到了筛选作用？ 提示　同时设置牛肉膏蛋白胨培养基并进行接种后培养，观察两种培养基上的菌落数目；若牛肉膏蛋白胨培养基上的菌落数明显多于选择培养基上的菌落数，则证明了选择培养基的确起到了筛选作用。 (3)如何证明所用的选择培养基没有受到环境污染？ 提示　将未接种的上述培养基与接种的上述培养基同时培养，观察是否有菌落的产生；若未接种的培养基无菌落产生，则证明培养基没有受到环境污染。 (4)若甲、乙两位同学用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中的该细菌数。在对应稀释倍数为106的培养基中，得到以下两种统计结果。 ①甲同学在该浓度下涂布了一个平板，统计的菌落数为230，该同学的统计结果是否真实可靠？为什么？ 提示　不可靠。为增强实验的说服力与准确性，应设置重复实验，在同一稀释度下涂布至少3个平板，统计结果后计算平均值。 ②乙同学在该浓度下涂布了3个平板，统计的菌落数分别为21、212、256，该同学将21舍去，然后取平均值。该同学对实验结果的处理是否合理？为什么？ 提示　不合理。微生物计数时，如果实验中出现重复实验结果不一致的情况，应分析实验过程中可能的影响因素，找出差异的原因，需重新实验，而不能简单地舍弃。 考向二　发酵工程灭菌的方法设备与无菌技术操作器具 4．下列有关使用高压蒸汽灭菌锅的操作，错误的是(　　) A．加水时，水面应与三角搁架平齐 B．加盖时，将排气软管插入内层灭菌桶的排气槽内 C．加热时，待冷空气完全排尽后关上排气阀 D．切断电源后，打开排气阀使压力表降到零后开盖 答案　D 解析　在使用高压蒸汽灭菌锅灭菌时，加水时的水面应与三角搁架平齐，A正确；加盖时，应该将排气软管插入内层灭菌桶的排气槽内，B正确；加热时，应该等冷空气完全排尽后再关上排气阀，C正确；切断电源后，应该等压力表降到零后再打开排气阀并开盖，D错误。 5．微生物培养时常利用无菌技术避免杂菌的污染，下列相关叙述错误的是(　　) A．配制好的培养基应放入干热灭菌箱中进行干热灭菌 B．实验中避免已灭菌处理的材料用具与周围物品接触 C．接种前后的接种环都要在酒精灯火焰上进行灼烧 D．实验结束后对实验室喷洒石炭酸同时配合紫外线照射 答案　A 解析　对培养基灭菌的方法是高压蒸汽灭菌法，A错误；为避免杂菌污染，实验中应避免已灭菌处理的材料用具与周围物品接触，B正确；为了防止杂菌污染，每次接种前后，接种环都要进行灼烧灭菌，C正确；紫外线能破坏DNA结构，密闭空间内的空气常采用紫外线照射消毒，喷洒石炭酸同时配合紫外线照射可提高对密闭空间的消毒效果，D正确。 考向三　微生物的无菌技术 6．(2023·南通高三模拟)如图为微生物的实验室培养的有关操作，下列相关叙述错误的是(　　) A．步骤①中，需将接种工具灼烧至变红，以杀灭杂菌 B．步骤②中，将接种工具冷却时不宜距酒精灯火焰太远 C．图中接种方法的目的是使菌种逐渐稀释，经培养后获得单个菌落 D．接种后应将培养皿倒置培养，培养后可以根据结果进行微生物计数 答案　D 解析　步骤①中，接种前灼烧接种环至变红，目的是杀灭接种环上可能引起污染的微生物，A正确；步骤②中，将接种工具冷却时不宜距酒精灯火焰太远，防止受到杂菌污染，B正确；图中所示的接种方法是平板划线法，目的是使接种的菌种逐渐稀释，经培养后获得由单个细菌繁殖而来的菌落，C正确；图示的平板划线法不能用于微生物的计数，D错误。 7．(2020·江苏，31)产脂肪酶酵母可用于含油废水处理。为筛选产脂肪酶酵母菌株，科研人员开展了相关研究。请回答下列问题： (1)常规微生物实验中，下列物品及其灭菌方法错误的是________(填编号)。 编号 ① ② ③ ④ 物品 培养基 接种环 培养皿 涂布器 灭菌方法 高压蒸汽 火焰灼烧 干热 臭氧 (2)称取1.0 g某土壤样品，转入99 mL无菌水中，制备成菌悬液，经__________后，获得细胞密度不同的菌悬液。分别取0.1 mL菌悬液涂布在固体培养基上，其中10倍稀释的菌悬液培养后平均长出了46个酵母菌落，则该样本中每克土壤约含酵母菌________个。 (3)为了进一步提高酵母菌产酶能力，对分离所得的菌株，采用射线辐照进行____________育种。将辐照处理后的酵母菌涂布在以______为唯一碳源的固体培养基上，培养一段时间后，按照菌落直径大小进行初筛，选择直径______的菌落，纯化后获得A、B两突变菌株。 (4)在处理含油废水的同时，可获得单细胞蛋白，实现污染物资源化。为评价A、B两菌株的相关性能，进行了培养研究，结果如图。据图分析，应选择菌株________进行后续相关研究，理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)④　(2)等比稀释　4.6×105(或460 000) (3)诱变　脂肪　较大　(4)B　该菌株增殖速度快，单细胞蛋白产量高；降解脂肪能力强，净化效果好 解析　(2)利用稀释涂布平板法统计活菌数目时，需要将制备的菌悬液进行等比稀释，以获得细胞密度不同的菌悬液，一般来说，菌落数为30～300的平板最适于计数。0.1 mL菌悬液中含有46个酵母菌落，则1 mL菌悬液中含有460个酵母菌落；1.0 g土壤样品首先稀释100倍，然后稀释10倍，共稀释了1 000倍，因此样本中每克土壤约含酵母菌460×1 000＝4.6×105(个)。(3)采用射线辐照引起酵母菌基因突变，此种方法属于诱变育种。检查诱变酵母菌产脂肪酶的能力，需要把酵母菌接种到以脂肪为唯一碳源的培养基上，按照产生菌落直径大小进行初步筛选，直径大的说明产酶能力强，利用的脂肪(碳源)多，直径小的说明产酶能力弱，利用的脂肪(碳源)少。(4)通过分析题图可知，相同时间内，菌株B细胞密度大，说明该菌株增殖速度快，单细胞蛋白产量高；相同时间内，菌株B利用的脂肪多，脂肪剩余量少，说明该菌株降解脂肪的能力强，净化效果好。 1．(选择性必修3 P6)培养基主要是指为人工培养微生物等而制备的，适合微生物等生长、繁殖或积累代谢产物的营养基质。 2．(选择性必修3 P6)基本培养基的化学成分包括水、无机盐、碳源、氮源等。 3．(选择性必修3 P7)选择培养基是一种能将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中分离出来的特殊培养基。 4．(选择性必修3 P14)无菌技术是发酵工程的重要技术之一，是指在操作过程中，保持物品与操作区域的无菌状态并不被微生物污染的技术，其核心是灭菌。 5．(选择性必修3 P14～15)发酵工程常用的灭菌方法有化学试剂灭菌法、射线灭菌法、干热灭菌法、湿热灭菌法、过滤除菌法等。 6．(选择性必修3 P18)在无菌条件下将微生物接入培养基的操作过程称为接种。在这一操作过程中，常用的接种器具包括玻璃涂布器、接种针、接种环等。 7．(选择性必修3 P21)平板划线法是指把含有多种微生物的杂菌样品，通过在特定的琼脂平板表面划线稀释，从而获得单个菌落的方法。 8．(选择性必修3 P23)稀释涂布平板法是将待分离的材料做一系列的梯度稀释，再取一定量的某一稀释度的菌液涂布平板，然后用无菌的涂布器将菌液均匀地涂布在整个平板表面，使其中的微生物充分分散，培养后在平板培养基表面形成多个单菌落。稀释涂布平板法可用于菌种的分离和纯化，还可以用于微生物计数。 9．平板划线法中，在第二次以及其后的划线操作时，总是从上一次划线的末端开始划线的原因是划线后，线条末端细菌的数目比线条起始处要少，每次从上一次划线的末端开始，能使细菌的数目随着划线次数的增加而逐步减少，最终能得到由单个细菌繁殖而来的菌落。 10．稀释涂布平板法中，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，统计的菌落数往往比活菌的实际数目少。 11．(2023·新课标，35节选)从豆科植物的根瘤中分离根瘤菌进行培养，可以获得纯培养物，此实验中的纯培养物是由根瘤菌繁殖形成的单菌落。 12．(2023·全国乙，37节选)在粉碎的秸秆中接种菌T，培养一段时间后发现菌T能够将秸秆中的纤维素大量分解，其原因是菌T能够分泌纤维素酶。 13．(2021·湖南，21节选)简要写出测定大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌活菌数的实验思路：将大熊猫新鲜粪便样液稀释适当倍数后，取0.1_mL涂布到若干个平板(每个稀释度至少涂布三个平板)，对菌落数为30～300的平板进行计数，则可根据公式推测大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌活菌数。 课时精练 一、单项选择题 1．下列有关以CO2为唯一碳源的自养微生物所需营养物质的描述中，错误的是(　　) A．铵盐和硝酸盐等无机氮为该微生物提供必要的氮素 B．碳源物质不是该微生物的能源物质 C．水、无机盐也是该微生物不可缺少的营养物质 D．琼脂是该微生物的营养要素之一 答案　D 解析　铵盐和硝酸盐等无机氮为该微生物提供必要的氮素，A正确；以CO2为唯一碳源的自养微生物，CO2不是该微生物的能源物质，B正确；水、无机盐也是该微生物不可缺少的营养物质，C正确；琼脂是凝固剂，不是该微生物的营养要素之一，D错误。 2．(2023·淮安高三模拟)如图为实验室中酵母菌纯培养过程的部分操作步骤，下列说法正确的是(　　) A．微生物的纯培养物就是指不含代谢废物的微生物培养物 B．步骤①中，用手触摸估计培养基冷却至室温后开始倒平板 C．步骤①使用的培养基制备过程是先调pH再灭菌 D．③到④过程中，每次划线后都需要灼烧接种环并蘸取菌液 答案　C 解析　由单一个体繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物，A错误；步骤①中，用手触摸估计培养基冷却至50 ℃左右时，开始倒平板，B错误；③到④过程中，每次划线后对接种环进行灼烧处理，是为了杀死接种环上残留的菌种，使划线时接种环上的菌种直接来源于上次划线的末端，不需要重新蘸取菌液，D错误。 3．(2021·山东，14)解脂菌能利用分泌的脂肪酶将脂肪分解成甘油和脂肪酸并吸收利用。脂肪酸会使醇溶青琼脂平板变为深蓝色。将不能直接吸收脂肪的甲、乙两种菌分别等量接种在醇溶青琼脂平板上培养。甲菌菌落周围呈现深蓝色，乙菌菌落周围不变色，下列说法错误的是(　　) A．甲菌属于解脂菌 B．实验中所用培养基以脂肪为唯一碳源 C．可将两种菌分别接种在同一平板的不同区域进行对比 D．该平板可用来比较解脂菌分泌脂肪酶的能力 答案　B 解析　乙菌菌落周围没有出现深蓝色，说明乙菌不能产生脂肪酶，不能利用脂肪为其供能，但乙菌可以在培养基上生存，说明该培养基不是以脂肪为唯一碳源，B错误。 4．(2023·山东，15)平板接种常用在微生物培养中。下列说法正确的是(　　) A．不含氮源的平板不能用于微生物培养 B．平板涂布时涂布器使用前必须进行消毒 C．接种后未长出菌落的培养基可以直接丢弃 D．利用以尿素为唯一氮源的平板能分离出合成脲酶的微生物 答案　D 解析　不含氮源的平板可用于固氮菌的培养，A错误；平板涂布时涂布器使用前必须先浸在酒精中，然后在火焰上灼烧灭菌，这种操作属于灭菌，B错误；使用后的培养基即使未长出菌落也要在丢弃前进行灭菌处理，不能直接丢弃，以免污染环境，C错误；脲酶可以催化尿素分解，在以尿素为唯一氮源的平板上，能合成脲酶的微生物可以分解尿素进行生长繁殖，D正确。 5．(2024·泰州高三调研)为加速我国北方冬春季秸秆原位还田的腐化过程，研究人员以冻牛粪为材料筛选出耐低温(10 ℃)的纤维素降解菌。下列相关叙述正确的是(　　) A．选用冻牛粪为材料与其富含纤维素及含耐低温微生物有关 B．初筛菌种前，要利用固体培养基在37 ℃条件下扩大培养目标菌种 C．用于筛选的培养基是加入刚果红染料的牛肉膏蛋白胨培养基 D．应选择菌落直径与周围透明圈直径比值大的菌落进行纯化 答案　A 解析　筛选耐低温的纤维素降解菌需要到其所生活的环境中寻找，冻牛粪中富含纤维素和耐低温微生物，所以选用冻牛粪为材料可筛选出耐低温的纤维素降解菌，A正确；初筛菌种前，要利用液体培养基在10 ℃条件下扩大培养目标菌种，B错误；用于筛选的培养基是以纤维素为唯一碳源的固体培养基，加入刚果红染料起鉴别作用，C错误；菌落直径与透明圈直径比值越小，分解纤维素的能力越强，应选择菌落直径与周围透明圈直径比值小的菌落进行纯化，D错误。 6．(2024·扬州高三三模)野生型谷氨酸棒状杆菌能在基本培养基上生长，精氨酸依赖型谷氨酸棒状杆菌因缺乏将鸟氨酸转化为精氨酸的酶不能在基本培养基上生长，但可作为鸟氨酸生产的优良菌种。如图为纯化精氨酸依赖型谷氨酸棒状杆菌(目的菌)的部分流程图。下列相关叙述正确的是(　　) 注：①②③④代表培养基，a、b、c 表示操作步骤，d、e为菌落。 A．步骤a诱导菌种基因突变可增加突变株的数量 B．步骤b用平板划线法将菌种接种在②的表面 C．培养基③因缺少精氨酸导致菌落数目比④少 D．目的菌e扩大培养后可用于工业化生产鸟氨酸 答案　C 解析　紫外线处理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，诱导菌种基因突变应是题图中进行紫外线照射的那一步，A错误；步骤b用稀释涂布平板法将菌种接种在②的表面，B错误；根据题干信息和图示分析可知，图中①②④为完全培养基，③为基本培养基，培养基③因缺少精氨酸导致菌落数目比④少，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是精氨酸依赖型菌落，目的菌d扩大培养后可用于工业化生产鸟氨酸，D错误。 二、多项选择题 7．(2024·徐州高三调研)研究人员拟从土壤样品中分离出高效降解甲醇的酵母菌并进行大量培养，操作流程如下。下列相关叙述正确的是(　　) A．为保证无菌操作，接种环使用前必须干热灭菌 B．平板浇注分离法适宜于厌氧型或兼性厌氧型的微生物的分离和计数 C．挑取菌落时，应挑取多个菌落，分别测定酵母菌细胞中甲醇的含量 D．为了获得甲醇耐受酵母菌，可通过逐步提高培养基中甲醇的浓度来实现 答案　BD 解析　为保证无菌操作，接种环使用前必须灼烧灭菌，A错误；挑取菌落时，应挑取多个菌落，分别测定培养液中甲醇的含量，C错误。 8．(2024·连云港高三三模)为研究山药储藏过程中发生腐烂的原因，从多个品种中分离得到一种酵母菌。在不同条件下培养并用不同生防剂对这种酵母菌进行研究，得到数据如图(图1不同生防剂的作用结果，图2山药酵母菌在不同pH下生长情况)。下列相关说法正确的是(　　) A．分离导致山药腐烂的酵母菌可以通过多次稀释涂布平板法实现 B．可以根据酵母菌菌落大小、外观及基因测序等方法进行菌种鉴别 C．生防剂的抑制率可以用(对照菌落直径－处理菌落直径)/处理菌落直径×100%表示 D．为防止山药贮藏期间发生腐烂，可采用细黄链霉菌对山药进行处理，并适当调高pH 答案　ABD 解析　稀释涂布平板法是分离目的菌常用的接种方法，因此分离导致山药腐烂的酵母菌可以通过多次稀释涂布平板法实现，A正确；在相同的条件下，不同的菌种长成的菌落不同，因而可以根据酵母菌菌落大小、外观特征进行菌种鉴别，也可以进行基因测序，B正确；生防剂能抑制微生物的生长，进而起到防腐的作用，其抑制率可以用(对照菌落直径－处理菌落直径)/对照菌落直径×100%表示，C错误；实验结果显示，细黄链霉菌对酵母菌的抑制率最高，即防腐效果最好，且调高pH之后效果更好，因此为防止山药贮藏期间发生腐烂，可采用细黄链霉菌对山药进行处理，并适当调高pH，D正确。 9．(2024·苏锡常镇四市高三调研)为筛选出可高效抑制番茄枯萎病菌(一类真菌)的土壤芽孢杆菌菌株，科研人员从土壤中采集、分离、筛选芽孢杆菌菌株作为待测菌株，并采用平板对峙培养法观察各待测菌株的抑菌能力。如图为研究过程示意图，下列叙述正确的有(　　) A．过程①常利用涂布器沾取0.1 mL菌液涂布平板 B．过程②可根据芽孢杆菌菌落的形态、颜色进行挑选 C．若甲、乙、丙三个平板的平均菌落数为12个，则10 g土样中芽孢杆菌约有1.2×109个 D．实验筛选出的菌株仍需进行大田种植试验以检测防治效果 答案　BD 解析　过程①常利用移液器取0.1 mL菌液涂布平板，A错误；若甲、乙、丙三个平板的平均菌落数为12个，平均菌落数是12个不符合30～300的菌落计数要求，C错误。 三、非选择题 10．(2022·全国乙，37)化合物S被广泛应用于医药、食品和化工工业。用菌株C可生产S，S的产量与菌株C培养所利用的碳源关系密切。为此，某小组通过实验比较不同碳源对菌体生长和S产量的影响，结果见表。 碳源 细胞干重(g/L) S产量(g/L) 葡萄糖 3.12 0.15 淀粉 0.01 0.00 制糖废液 2.30 0.18 回答下列问题： (1)通常在实验室培养微生物时，需要对所用的玻璃器皿进行灭菌，灭菌的方法有________________________________________________________________________ ____________(答出2点即可)。 (2)由实验结果可知，菌株C生长的最适碳源是______________；用菌株C生产S的最适碳源是______________。菌株C的生长除需要碳源外，还需要______________________(答出2点即可)等营养物质。 (3)由实验结果可知，碳源为淀粉时菌株C不能生长，其原因是________________________________________________________________________。 (4)若以制糖废液作为碳源，为进一步确定生产S的最适碳源浓度，某同学进行了相关实验。请简要写出实验思路：________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)利用制糖废液生产S可以实现废物利用，其意义是__________________________。 答案　(1)干热灭菌、湿热灭菌(或高压蒸汽灭菌)　(2)葡萄糖　制糖废液　氮源、无机盐　(3)缺少淀粉酶　(4)设计一系列不同浓度的制糖废液分别培养菌株C，测定不同浓度制糖废液中S产量，寻找S产量最大的碳源浓度，确定最适碳源浓度　(5)减少污染、节省原料、降低生产成本 解析　(1)防止杂菌污染是获得纯净的微生物培养物的关键，对所需的玻璃器皿进行灭菌，灭菌的方法有干热灭菌、湿热灭菌(或高压蒸汽灭菌，湿热灭菌中效果最好的方法)、灼烧灭菌。(2)分析题干实验结果，以葡萄糖为碳源时，细胞干重最大，故菌株C生长的最适碳源是葡萄糖；以制糖废液为碳源时，S产量最高，故用菌株C生产S的最适碳源是制糖废液。微生物的生长需要水、无机盐、碳源、氮源以及特殊的营养物质，故菌株C的生长除需要碳源外，还需要氮源、无机盐、生长因子等营养物质。(3)由实验结果可知，菌株C可以利用葡萄糖，但在以淀粉为碳源时，菌株C不能生长，说明菌株C无法利用淀粉，分析其原因是菌株C不能合成淀粉酶，导致其无法利用淀粉。(4)以制糖废液作为碳源，进一步确定生产S的最适碳源浓度，可以以碳源浓度作为自变量，不同碳源浓度下S产量作为因变量，实验思路为：设计一系列不同浓度的制糖废液分别培养菌株C，测定不同浓度制糖废液中S产量，寻找S产量最大的碳源浓度，从而确定最适碳源浓度。 11．(2024·南京高三调研)生物兴趣小组试图探究牛和山羊的瘤胃中的微生物对尿素是否有分解作用，设计了以下实验，并成功筛选到能降解尿素的细菌(目的菌)。培养基成分如表所示，实验步骤如图所示。请分析回答问题： KH2PO4 1.4 g Na2HPO4 2.1 g MgSO4·7H2O 0.2 g 葡萄糖 10 g 尿素 1 g 琼脂 15 g 溶解后蒸馏水定容到1 000 mL (1)本实验所使用的培养基按功能来分应为______培养基，原理是__________________。 (2)用来筛选分解尿素细菌的培养基含有KH2PO4和Na2HPO4，其作用有________________ ________________________________________________________________________。 (3)实验是否需要振荡培养来提高溶氧量：______(填“是”或“否”)，原因是__________________________________________。转为固体培养时，常采用__________________________法接种，获得单菌落后继续筛选。 (4)若在稀释倍数为105的三个培养基中，菌落数分别是156、174、183，则每克内容物中尿素分解菌的数目为__________个。 (5)为证明分离得到的细菌是否可以分解尿素，可在培养基中加入________指示剂，看指示剂是否______________。 (6)为进一步确定取自瘤胃中液体的适当稀释倍数，将接种的培养皿放置在37 ℃恒温培养箱中培养24～48 h，观察并统计具有红色环带的菌落数，结果见表，其中合理的稀释倍数为__________。 稀释倍数 103 104 105 106 107 菌落数 >500 367 248 36 18 答案　(1)选择　只有能合成脲酶的细菌才能分解尿素，才能在该培养基上生长　(2)为细菌生长提供无机盐、作为缓冲剂维持细胞生长过程中pH的稳定　(3)否　瘤胃中的微生物多为厌氧菌，接触空气后会死亡　平板划线法或稀释涂布平板　(4)1.71×108　(5)酚红　变红　(6)106或105 12．苯酚(C6H5OH)是重要的化工原料，被广泛应用于工业生产中，易形成污染，具有致癌、致畸和致突变作用。苯酚降解菌能分解工业废水中的苯酚。自然界中能分解苯酚的微生物有几百种，多为细菌、放线菌等。分离和纯化高效降解苯酚的微生物的实验流程如图1所示： 请回答下列问题： (1)在制作苯酚降解菌的富集培养基和平板分离培养基时，培养基中应以________为唯一碳源，后者除基本营养成分外，还应添加__________(物质)，然后用____________(方法)对培养基进行灭菌。 (2)用平板划线法分离得到的单个菌落大小、颜色、隆起度等不完全一致的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)对分离得到的某株苯酚降解菌进行菌株生长及苯酚降解实验，结果如图2所示。实验结果表明此菌株适于降解的苯酚浓度为________g/L，判断依据是__________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)苯酚　琼脂　高压蒸汽灭菌法(湿热灭菌法)　(2)工业废水中能降解苯酚的微生物有多种，不同种类的微生物在平板上形成的菌落特征不同　(3)1.0　此苯酚浓度下菌体繁殖快(或菌体数量最多)，且苯酚的降解率高 解析　(1)本实验的目的是筛选能降解苯酚的微生物，故在配制相应的培养基时，应该以苯酚为唯一碳源，制作成选择培养基，才可达到筛选的目的。而平板分离培养基与富集培养基相比，平板分离培养基是在培养皿上分离微生物，得到单菌落，故应制成固体培养基，应再添加凝固剂琼脂，制作好的培养基采用高压蒸汽灭菌法(或湿热灭菌法)灭菌。 学科网（北京）股份有限公司 $