第16讲 发酵工程（3大核心+分层专练）（上海专用）2027年高考生物一轮复习讲练测

**基本信息** 以“课标-核心-分层”为框架，系统整合发酵工程技术体系，通过原理对比、实验操作与考情分析构建完整知识网络，强化科学思维与探究实践。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |核心知识|3大核心+12张对比表|培养基类型判定、灭菌方法选择、分离计数技术比较|从营养需求→操作技术→工程应用，形成“基础原理-实验操作-生产实践”递进链条| |分层专练|3类28题|实验设计语言规范、数据图表分析、跨情境知识迁移|基础题巩固概念，情境题关联科技热点，素养题提升综合论述与社会责任|

第16讲 发酵工程（上海专用） 分层专练·靶向攻关 基础通关 1．【答案】A 2．【答案】B 3．【答案】D 4．【答案】B 5．【答案】C 6．【答案】⑤⑥⑦⑧ 7．【答案】(1) 尿素 为细菌的生长代谢提供氮源，同时可筛选出能降解尿素的细菌 (2)ABD (3)C (4)①②③ 8．【答案】(1) 步骤Ⅱ Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ (2)D (3) ①③ ①③ 9．【答案】(1)AB (2)BCDF (3)BCD (4)AD (5)B (6)15g/L (7)BCD (8)＞ (9)③④⑤⑥ (10) 稀释 有水解圈出现 大 (11)ACD 10．【答案】(1) 聚苯乙烯 琼脂 (2) 稀释涂布平板法 B B (3) 碳源、氮源 提供充足氧气、并使细菌与营养物质充分接触 (4) 平板划线法 接种环（接种针） (5) P1 P1的透明圈大小（D）与菌圈大小（d）的比值最大，对PS塑料的降解效果最佳 (6) 偏大 显微镜计数的是所有活菌和死菌数目 (7)C 11．【答案】(1)酵母膏、蛋白胨 (2) BC (3)等量的无菌水+等量的菌株稀释液 (4)稀释涂布平板法 ，因为通过计算涂布法培养得到的菌落，可以反映抑菌剂的抑菌效果 12．【答案】(1)某餐厨垃圾废液 (2)供氧、目的菌与培养液充分接触 (3)接种等量无菌水 (4) 梯度 涂布 (5) 菌落特征 小 两种菌混合接种时有效菌落数均大于单独接种；两菌种接种量比例为1：1时，废液中两种菌种的有效活菌数能够实现同步最大化 (6)R3、R1 (7)随着固氮菌和芽孢杆菌的大量繁殖其产生的蛋白酶及脂肪酶等导致蛋白质含量增加或者两种菌的不同配比，产生的蛋白酶的种类不同 (8)C 13.【答案】(1)碳源、氮源 (2)AD (3)A (4)CD (5)因为Cr6+浓度会影响菌株对于Cr6+的降解能力，所以需要配置不同Cr6+浓度梯度的液体培养基II，接种耐铬菌株乙25℃恒温培养48h后，测定Cr6+的降解情况，确定Cr6+浓度对于降解能力的影响。因为耐铬菌株乙通过Cr6+还原酶降解Cr6+，而酶的活性受温度、pH等因素的影响，所以需要在一定的Cr6+浓度和pH的培养基条件下，设置不同的温度梯度的培养温度，接种耐铬菌株乙培养48h后，测定Cr6+的降解情况，确定最适宜Cr6+还原酶的温度条件。同理，可以获得Cr6+还原酶的最适宜pH条件等。综合Cr6+浓度、Cr6+还原酶最适宜温度、最适宜pH等条件，确定耐铬菌株乙降解Cr6+的最适宜条件。 14．【答案】(1) d e (2)BE (3) 仅含淀粉 仅含纤维素 (4)ABCD 15．【答案】(1) ① ⑤ (2) 稀释涂布平板法（更易获得较多的降解头孢克肟的单菌落） 接种环 (3)B (4)C (5)D (6)AC (7)AD 情境应用 16．【答案】(1)AB (2)BCD (3)CD (4) A ①③ (5)ACD (6)（①）⑤⑥ (7)酸性土壤中接种RP会增加水稻叶绿素的含量，提高光合作用的量。还能改变水稻的根系形态，有利于水稻在酸性土壤的环境中吸收水分。此外接种RP后，水稻根部细 胞中的Al3+会通过VALT进入液泡；Al3+会和三羧酸循环过程中的苹果酸和柠檬酸结合，形 成Al结晶，通过ALS进入液泡。水稻根部细胞把Al储存在液泡中,以减少对细胞的毒害 作用，提高对Al的耐受性 17．【答案】(1)②③ (2)2/两/二 (3)尼古丁作用于轴突末梢使突触前膜的突触小泡增多，神经递质数量增多，使突触后膜持续兴奋，使下一个神经元产生更多的多巴胺，多巴胺持续发挥作用，导致多巴胺受体减少。当尼古丁药效失去后，由于多巴胺受体减少，机体正常的神经活动受到影响，电子烟吸食者必须吸食电子烟来维持这些神经的活动，于是形成恶性循环 (4)运动使成瘾小鼠的动作电位的频率减小，减弱神经细胞的兴奋 (5)C (6)适当稀释 (7)A 18．【答案】(1) 伊红美蓝 鉴别 固体 将蛋白胨改成尿素 (2) 调整pH 灭菌 倒平板 (3) 稀释涂布平板法 平板划线法 单 活菌 (4)1.7×109 (5)BC (6)不认同，因为如果污染了杂菌，某些杂菌会分泌青霉素酶将青霉素分解掉，因此培养基和发酵设备都必须严格灭菌 (7)BCDEF 19．【答案】(1)A (2)ACD (3)ABC (4)①③ (5)BD (6)I、II、III (7)C (8)BCD (9)ABC (10)4号菌株中OST-H基因高表达，产生的纤维素酶多 20．【答案】(1)D (2)②③④⑤ (3) I、II、III、IV、V II、III、IV (4)BD (5)相同点：WC007菌株在含各种藻类多糖的培养基中的生长曲线均呈现S型变化趋势； 不同点：WC007菌株在含纤维素的培养基中，整体生长速度快于在含木聚糖、果胶和淀粉的培养基中。 (6)作为分解者 21．【答案】(1)AC (2)④ (3) ③ ①② (4)C (5) (6)这种想法不合理。从种间关系角度看，P菌与玉米可能是共生关系，杀死P菌可能会影响玉米的生长；从生态环境角度看，广谱抗生素会杀死农田中的多种微生物，破坏土壤微生物的生态平衡，影响土壤肥力等，进而影响整个农田生态系统的稳定性。（这种想法合理。从种间关系角度看，夜蛾和分散假单胞菌的共生关系，抑制分散假单胞菌可阻碍夜蛾的生长。） (7)①②③ 22.【答案】(1)A (2)B (3)B (4)B (5)B (6)①、⑤ (7)幽门螺杆菌进入胃腔后，首先依靠鞭毛的运动至pH较高的近上皮细胞胃黏膜的黏液层，然后产生代谢产物中和胃酸，提高pH值，以便继续生存和繁殖 23.【答案】(1)高压蒸汽灭菌/湿热灭菌法 (2) 皿底 50℃ 倒置 (3) 随着划线次数的增加使细菌的数量逐渐减少，最终能得到由单个细菌繁殖形成的菌落 a、b、d (4) 氧气 无 50 24.【答案】(1)D (2)D (3)ABC (4)雷电（高能固氮）将大气中的 N2转化为氮的氧化物，经降水生成硝态氮肥（NO₃⁻），渗入土壤后被植物根系吸收；氮是植物合成蛋白质、核酸和叶绿素等重要物质的必需元素，土壤中氮素增加，为庄稼生长提供了充足的矿质营养，因此庄稼生长更旺盛。 (5)①②③⑦ (6)ABC (7)2.32×108个 25.【答案】(1)①③ (2)B (3)ABC (4)AB (5) 鉴别 稀释涂布平板法 (6)①③④ (7)①样本量不足：仅选取2株荔枝树，样本数量过少，实验结果易受偶然因素影响，缺乏统计学意义，应增加实验用荔枝树的数量；②对照组处理不规范：对照组“不处理”不合理，应在对照组荔枝树的根部土壤中添加等量的“不含高产漆酶 菌株的空白悬浮液”，以排除土壤添加操作本身对实验结果的干扰；③测定时间单一：仅在采摘后1天测定果皮漆酶活性和褐变指数，无法体现“延缓”的效果，应 设置多个时间点（如采摘后1天、3天、5天等）连续测定褐变指数，更能反映菌株对褐变的延缓作用 26.【答案】(1)①②④⑤ (2)AD (3)铝胁迫下一方面拟南芥根尖细胞壁因吸附大量铝离子，弹性和可塑性降低，细胞因细胞壁的制约无法充分生长；另一方面较多的铝离子进入到细胞内，抑制了细胞膜以内吞囊泡的形式减少PIN2，IAA大量经PIN2转运出细胞，而经AUX1转运IAA进细胞不受影响，导致根尖细胞中IAA浓度降低，对细胞的促生长作用也减弱；二者综合导致根尖生长受到制约而较短 (4) ② ⑥ (5)5.5×107 27.【答案】(1)富含钨 (2)平板划线 (3)②③ (4)2.94×1011 (5)②④ (6)在高温条件下其他微生物的酶变性失活，生长繁殖受抑制，或在高浓度甲酸条件，其他微生物因失水过多而死亡 (7)C 28.【答案】(1)BCD (2)CDEF (3)1.22×107 (4)CE (5)菌种A处理增加了土壤氮含量，合成叶绿素和蛋白质需要氮元素。其叶绿素含量较高，吸收更多的光能，有利于光反应产生更多的NADPH和ATP，其蛋白质含量较高，含有更多的参与光合作用的酶 (6)AB (7)ABCD 素养提升 1.【答案】(1)C (2)A (3)B (4)精氨酸含量较低时，ArgP蛋白基因表达出的ArgP蛋白能与启动子2结合，影响RNA聚合酶与启动子2的结合，导致荧光蛋白基因表达量下降。当精氨酸含量升高时，精氨酸能与ArgP蛋白结合，解除ArgP蛋白对启动子2的影响，荧光蛋白基因表达形成的荧光蛋白增多 (5) I～V I、Ⅱ、Ⅳ (6)BD (7)A6和A、B的基因的碱基序列不同，导致转录和翻译产生相关的酶不同，所以催化底物转化为精氨酸的量不同 2.【答案】(1)培养基 (2) 液体 培养基中没有琼脂（或凝固剂） 蔗糖 为扩展青霉的生长提供氮源和无机盐，并维持培养液一定的渗透压 (3) 稀释涂布平板法 当两个或多个菌种连在一起时形成的是一个菌落 避免接种量过高，保证培养基上的菌落数在30-300之间，易于平板计数 (4) 第一区域划线结束，接种环灼烧后未冷却或划线未从第一区域末端开始 消毒 (5)ACD (6) 灭菌 防止扩展青霉污染环境 3.【答案】(1) 固体 葡萄糖 (2) 1 培养基1属于通用培养基，可满足多种微生物的营养需要（或写培养基2是无氮培养基，不能满足多种微生物生长的需要） (3)①④⑤⑥ (4)①③⑤ (5)ACD (6)CD (7) 无有机碳源 培养基灭菌温度太低 (8)C (9) 错误 错误 正确 (10)AB (11)Asp 4．【答案】ABCD 5．【答案】BCD 6．【答案】根据各浓度的标准品的溶解圈直径制作标准曲线(公式) 然后将待测样品溶解圈直径数据代入标准曲线(公式)计算得出其酶活性 7．【答案】③④ 8．【答案】A 9．【答案】D 10．【答案】③④ 20 / 21 学科网（北京）股份有限公司 $ 第16讲 发酵工程 （上海专用） 第1部分 课标导向·考情铺垫 第2部分 三大核心·主干速记 核心1 微生物的培养基与无菌技术 核心2 微生物的分离、纯化与计数 核心3 发酵工程体系及其产品应用 第3部分 分层专练·靶向攻关 基础通关：教材回归 ＆ 概念诊断 情境应用：科技热点 ＆ 真实问题 素养提升：开放表达 ＆ 综合论述 课标导向·考情铺垫 课标导向 本章为选修3第1章，是“生物技术与工程”模块的开篇。发酵工程是最早实现工业化的生物技术，也是基因工程、细胞工程等下游技术的支撑基础。掌握微生物培养和发酵原理，是后续学习细胞工程、基因工程的重要前提。 课标 本讲要求 课程性质 本讲属于选择性必修模块“生物技术与工程”，是理论性与实践性并重的应用章节。发酵工程以微生物学为基础，连接上游的培养基设计、无菌操作、菌种分离纯化，与下游的发酵过程控制和产品提取，构成完整的工程技术链条。 核心素养 ①生命观念：理解微生物的营养需求与生长条件，形成“结构与功能相适应”“物质与能量”的生命观念； ②科学思维：通过培养基设计、无菌技术原理、分离纯化方法的比较分析，培养归纳概括与演绎推理能力； ③科学探究：能设计并实施培养基配制、微生物分离纯化、计数、发酵食品制作等实验方案，观察记录并分析实验结果； ④社会责任：关注发酵工程在食品、医药、能源、环保等领域的应用价值，认识其对可持续发展的贡献。 考情分析 1． 高考命题特点： • 发酵工程是上海高考和合格考的高频考点，尤其在选择题和简答题中均有出现。 • 高考命题侧重于实验设计与分析（如培养基配方的分析、分离纯化方法的选择、实验结果的评价），以及对发酵过程调控原理的理解。 • 合格考更侧重基础概念辨析（如灭菌vs消毒、培养基分类、平板划线法vs稀释涂布平板法的区别）。 考查方式： • 以实验情境为载体，考查微生物培养的基本原理和操作要点； • 以生产实例（如青霉素发酵、果酒果醋制作）为载体，考查发酵过程调控的理解； • 以数据分析（如菌落计数、发酵曲线）为载体，考查信息提取与推理能力； • 以社会热点（如抗生素耐药性、白色污染治理、燃料乙醇）为载体，考查社会责任与知识迁移。 2． 近年上海命题动向 年份 涉及形式 涉及内容 近年高考 选择题+简答题 培养基成分分析（碳源、氮源判断）；灭菌与消毒方法辨析；平板划线法操作要点；菌落计数公式应用 近年高考 实验分析题 结合链霉素发酵实例，考查种子培养基vs发酵培养基的区别、温度/接种量对发酵的影响分析 提示：本讲不需“刷题”，但显微镜操作、实验设计语言、科学史人物事件是必须落实的“底层装备”。 备考关键 1.精读教材，特别关注“探究·实验”的操作细节、“广角镜”与“科学史话”中的拓展知识（如青霉素的发现与工业化生产历程）； 2.动手操作培养基配制、微生物分离纯化实验，在做中学——理解每一步操作的原理和注意事项； 3.用规范的生物学语言描述实验操作和结果分析，如“在火焰旁接种”“倒置培养防止冷凝水滴落”等关键表述； 4.将发酵工程与必修阶段的细胞呼吸（有氧/无氧呼吸）、代谢调控等知识相联系，构建完整的知识网络。 三大核心·主干速记 核心1 微生物的培养基与无菌技术 一、微生物所需的营养物质 微生物的生存和生长依赖于适宜的营养物质和生长环境。培养基是一种由人工配制的、适合微生物生长繁殖并产生代谢产物的营养基质。 1. 五大类营养物质 营养物质 功能 常见来源 备注 碳源 构成细胞物质和代谢产物；异养微生物的能源 葡萄糖、蔗糖、淀粉水解物、CO₂（自养微生物） 无机碳源（CO₂、碳酸盐）供自养型；有机碳源供异养型 氮源 构成蛋白质、核酸等含氮物质 蛋白胨、酵母浸粉、玉米浆、黄豆饼粉、（NH₄）₂SO₄、氨水 不能固氮的微生物需要结合态氮 生长因子 微生物自身不能合成、但生长所必需的微量有机物 酵母浸粉、玉米浆等 如维生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶等 无机盐 构成细胞成分、酶的激活剂、维持渗透压等 KH₂PO₄、Na₂HPO₄、MgSO₄·7H₂O、NaCl等 大量元素和微量元素 水 溶剂、参与生化反应、运输营养物质和代谢产物 蒸馏水 微生物细胞中含量最多的成分 2. 深度解读 【核心素养：生命观念——物质与能量】 • 能源问题：微生物的生长还需要能源。葡萄糖、淀粉等碳水化合物可作为异养微生物的能源（碳源兼能源）。对于不能固氮的微生物来说，蛋白质同时具有氮源、碳源和能源三种功能——这是一个重要的高频考点。 • 营养类型差异：不同微生物具有不同的营养类型（自养/异养、光能/化能），对营养物质的要求各不相同。因此，必须根据各种微生物的特点及实验目的选用或设计合适的培养基。 • pH的调控：不同微生物生长、繁殖和代谢产物积累所需的pH也不同。例如，细菌培养基一般调至中性偏碱（pH 7.0~7.2），而酵母和霉菌则偏酸性（pH 5.0~6.5）。 二、培养基的类型 1. 按成分来源分类 类型 含义 特点 实例 天然培养基 用化学成分不明确或不恒定的天然物质配制 营养丰富、来源广泛、成本低，但成分不稳定、重复性差 牛肉膏蛋白胨培养基、麦芽汁培养基 合成培养基 用已知化学成分的试剂精确配制 成分精确、重复性好，但成本较高 查氏培养基、高氏一号培养基 2. 按物理状态分类 类型 特征 用途 液体培养基 不含凝固剂（琼脂），呈液态 适用于大规模发酵生产（如发酵罐培养）、微生物的扩大培养 固体培养基 加入凝固剂琼脂（一般1.5%~2.0%） 适用于微生物的分离纯化、菌落观察、菌种保藏 半固体培养基 琼脂含量较低（0.3%~0.5%） 适用于观察微生物的运动性、厌氧菌的培养 3. 按基本用途分类 类型 含义 原理 实例 基础培养基 含有一般微生物生长繁殖所需基本营养成分 满足大多数微生物的基本需求 牛肉膏蛋白胨培养基（LB培养基） 选择培养基 允许特定种类的微生物生长，抑制其他微生物生长 加入某种特殊化学物质或利用特殊营养条件 以尿素为唯一氮源的培养基→分离分解尿素的细菌 鉴别培养基 在培养基中加入某种指示剂，使不同微生物表现出可区分的特征 利用微生物的代谢差异产生可见的变化 伊红美蓝培养基鉴别大肠杆菌（菌落呈金属光泽） 注意理解：选择培养基的核心思路是“只提供目标菌能利用的条件”或“抑制非目标菌的生长”。例如，无氮培养基可分离固氮菌，高盐培养基可筛选耐盐菌，添加抗生素的培养基可筛选抗性菌。 三、无菌技术 1. 核心概念 无菌技术是指防止纯种微生物被其他微生物污染，且自身也不污染操作环境的技术。它贯穿于微生物分离、纯化、接种、培养及菌种保藏的整个过程。 2. 灭菌与消毒的对比 比较 灭菌 消毒 定义 采用强烈的理化条件使物体内外一切微生物（包括芽孢）丧失生长繁殖能力 采用较温和的理化条件，仅杀死物体内外一部分有害的病原菌 强度 强烈 温和 效果 彻底杀灭所有微生物，包括芽孢和孢子 杀死部分病原微生物，对被消毒对象基本无害 常用方法 高压蒸汽灭菌、干热灭菌（灼烧/烘箱）、过滤除菌、辐射灭菌 巴氏消毒法、75%酒精擦拭、紫外线照射（表面消毒）、煮沸消毒 【易错警示】 灭菌≠消毒！两者的核心区别在于：①处理的强度不同；②是否杀灭芽孢。芽孢是某些细菌产生的高度抗热的结构，能耐受极端温度、干旱和营养匮乏，是判断灭菌是否彻底的关键指标。 3. 常用灭菌方法 方法 原理 适用对象 关键参数 高压蒸汽灭菌 高温高压使蛋白质变性 培养基、培养皿等耐热物品 0.1 MPa，121℃，20~30 min（常规灭菌条件） 干热灭菌 高温干燥使蛋白质变性 ①火焰灼烧：接种环、镊子等金属工具；②烘箱干燥：玻璃器皿（培养皿、移液管等） 灼烧至红热；160~170℃，1~2 h 过滤除菌 通过过滤介质阻截微生物 含热敏感物质（如尿素）的培养基、好氧发酵所需的无菌空气 滤膜孔径 < 微生物大小 辐射灭菌 电离辐射或紫外辐射杀灭微生物 紫外辐射→物体表面和空气灭菌（超净工作台、无菌室） 紫外灯照射30 min 【拓展】高压蒸汽灭菌的操作要点： • 灭菌锅内的冷空气必须排尽（否则实际温度达不到设定值）； • 待压力降至零后方可开盖，防止突然减压导致培养基冲出或容器爆裂； • 含糖培养基需适当降低灭菌温度和时间，防止糖类焦糖化。 4. 无菌操作的规范要求 1　 操作前：清洁双手，75%酒精消毒； 2　 操作中：在酒精灯火焰旁进行操作（火焰附近形成无菌区域）；开盖、接种、封口均需在火焰旁完成； 3　 操作后：使用后的培养基丢弃前必须灭菌处理，防止污染环境。 四、培养基的配制（以YPD培养基为例） YPD（酵母浸粉胨葡萄糖）培养基是常用的酵母培养基，配制步骤如下： 步骤 操作要点 注意事项 ①称量 称取酵母浸粉、蛋白胨、琼脂；单独配制葡萄糖溶液 葡萄糖需单独配制，避免高温灭菌时焦糖化 ②溶解 加水搅拌，加热溶解，再加琼脂并熔化 加热时用玻璃棒不断搅拌，防止糊底 ③调pH 用NaOH或HCl调节至6.5 需在琼脂完全溶解后、分装前完成 ④分装 趁热倒入三角烧瓶，瓶塞和牛皮纸包扎封口 不要把培养基沾到瓶口 ⑤灭菌 121℃高压蒸汽灭菌20~30 min 培养基与包扎好的培养皿一起灭菌 ⑥倒平板 在超净工作台中，葡萄糖溶液过滤除菌后加入冷却至50℃的培养基中 瓶口过火焰；平板冷凝后倒置培养 【高考命题】 ①葡萄糖为什么要单独过滤除菌？（防止高温下焦糖化） ②为什么要等培养基冷却至50℃左右才加入葡萄糖？（避免高温破坏） ③冷凝水的处理：平板倒置培养可防止冷凝水滴落至培养基表面，导致菌液扩散、菌落连片。 核心2 微生物的分离、纯化与计数 一、微生物分离与纯化的原理 从混杂的微生物群体中，获得只含有某一种或某一株微生物的过程，称为微生物的分离和纯化。 核心原理：通过在固体培养基表面使微生物分散成单个细胞，每个细胞经过生长繁殖形成一个单菌落（由一个细胞繁殖而成的肉眼可见的子细胞群体），从而获得纯种培养物。 【结构与功能】 菌落特征取决于组成菌落的细胞结构和生长行为。不同微生物在特定培养基上形成的菌落特征（大小、形态、颜色、透明度、隆起状态、边缘特征等）有很大差异；同一种微生物在一定条件下培养，其特征往往有一定的稳定性。因此，菌落特征是衡量菌种纯度、辨认和鉴定菌种的重要依据。 二、平板划线法 1. 原理 将接种环蘸取菌液后，在固体培养基表面连续划线，随着划线进行，菌液中的微生物逐渐被分散，最终在划线末端可获得由单个细胞繁殖而成的单菌落。 2. 操作步骤 ①灼烧灭菌接种环→②在火焰旁蘸取菌液→③在平板表面分区划“之”字线（一般分3～5个区域）→④每次划线前灼烧接种环，冷却后从上一区域末端开始划线→⑤倒置培养 3. 关键操作要点 操作 目的 接种环每次划线前灼烧灭菌 杀死残余菌液，确保后续划线菌量逐渐减少 冷却后再划线 防止高温杀死微生物 划线要轻 防止划破培养基表面 从上一区域末端开始划下一区域 逐步稀释菌量 4. 优缺点 • 优点：操作简便、快速，不需要稀释； • 缺点：不能用于计数；分离效果取决于操作者经验。 三、稀释涂布平板法 1. 原理 将菌液进行一系列梯度稀释后，取少量稀释液滴加到固体培养基表面，用涂布棒均匀涂布。经培养后，分散的单个微生物细胞在培养基表面繁殖形成单菌落。 2. 操作步骤 ①制备系列梯度稀释液（如10¹~10⁶）→②取0.1 mL稀释液滴加到平板中央→③用酒精灼烧冷却的涂布棒均匀涂布→④倒置培养→⑤观察菌落 3. 关键操作要点 操作 目的 每步稀释更换无菌吸头 保证稀释倍数准确 涂布棒先蘸酒精再过火焰 灼烧灭菌，冷却后涂布 涂布均匀 使菌落分布均匀，便于计数 设置重复平板 减少实验误差 4. 优缺点 • 优点：既可分离纯化，又可用于活菌计数； • 缺点：操作较繁琐，需要多次稀释。 四、两种分离纯化方法的对比 比较项目 平板划线法 稀释涂布平板法 接种工具 接种环 涂布棒 + 移液器 操作方式 在平板表面连续划线 梯度稀释后涂布 能否计数 ❌ 不能 ✅ 能（活菌计数） 分离效果 较依赖操作经验 较稳定，可控制 适用场景 快速分离纯化 分离纯化+计数 共同点 ①都需要在无菌条件下操作；②都需要在固体培养基上进行；③最终都能获得单菌落；④培养时都需要倒置 【命题角度】 两种方法的比较是常考题型。注意：稀释涂布平板法计数的结果是活菌数，因为每个菌落由一个活的菌体细胞繁殖而来。但由于两个或多个细胞可能连在一起形成一个菌落，所以统计值往往小于实际活菌数。 五、微生物的计数方法 1. 稀释涂布平板法（活菌计数法） （1）原理： 一个单菌落由原样品中一个活的菌体细胞生长繁殖而成。通过统计菌落数并根据稀释倍数和取样量，可换算出单位样品中的活菌数。 （2）计算公式： 其中： • C = 某一稀释倍数下平板上生长的平均菌落数 • V = 涂布平板上所用的稀释液的体积（mL） • M = 稀释倍数 （3）关键要求： • 一般选择菌落数在30~300的平板进行计数（太少统计误差大，太多菌落重叠难以计数）； • 需设置多个重复平板，取平均值； • 统计结果往往偏低（因为多个细菌连在一起只形成一个菌落）。 （4）操作流程： 取样→梯度稀释（10¹~10⁶等）→取0.1 mL涂布→培养→计数→计算 2. 显微镜计数法（血细胞计数板法） （1）原理： 利用血细胞计数板在显微镜下直接观察微生物细胞并进行计数，通过计数室的已知体积计算原菌液中的微生物数量。 （2）优缺点： 项目 说明 优点 直观、简便、快速 缺点 ①测得的是所有细胞的总数（包括死细胞和活细胞），不能区分；②对运动能力强的活细胞难以计数 （3）适用对象： 个体相对较大的酵母细胞和霉菌孢子等。 3. 两种计数方法的对比 比较项目 稀释涂布平板法 显微镜计数法 计数对象 活菌 所有细胞（死+活） 操作难度 较复杂（需培养） 简便快速 统计结果 偏小（多细胞→一个菌落） 偏大（包含死细胞） 适用场景 活菌数量测定 酵母、霉菌孢子等较大细胞 选择计数方法时，需明确实验目的：需要活菌数→稀释涂布平板法；需要总菌数→显微镜计数法。高考常考“两种方法结果不一致的原因分析”。 六、探究实验——土壤中分解尿素细菌的分离与计数 （1）实验设计思路： 项目 内容 目标 从土壤中分离能分解尿素的细菌，并统计其数量 原理 以尿素为唯一氮源的培养基为选择培养基，只有能合成脲酶的细菌才能分解尿素获取氮源，从而生长繁殖 对照设置 LB琼脂培养基（完全培养基）→统计土壤中总菌数；尿素琼脂培养基（选择培养基）→统计分解尿素细菌数 计算公式 每克样品中的菌株数 = (C÷V)×M （2）关键分析： • 两种培养基平板的菌落数量差异：LB培养基上菌落数远多于尿素培养基，因为LB培养基营养全面，几乎所有细菌都能生长；而尿素培养基只允许能分解尿素的细菌生长。 • 尿素需要单独过滤除菌后再加入培养基——因为尿素在高温下会分解。 • 本实验体现了选择培养基的核心设计思想：利用目标菌的特殊代谢能力，创造只有它能生长的条件。 核心3 发酵工程体系及其产品应用 一、传统发酵技术 传统发酵以自然发酵工艺为主，生产过程难以精确控制，主要依靠操作者的经验判断。 1. 果酒和果醋的制作 （1）果酒制作原理： 项目 内容 菌种 酵母菌（兼性厌氧型） 有氧条件 C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O（酵母大量繁殖） 无氧条件 C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂（酒精发酵） 温度 18~25℃ 时间 10~12 d （2）果醋制作原理： 项目 内容 菌种 醋酸菌（好氧细菌） 原理 乙醇 →（醋酸菌）→ 乙醛 → 醋酸 条件 氧气充足，30~35℃ 时间 3~4 d （3）操作要点与深度解读： • 发酵瓶留出1/3空间的目的：①为酵母初期有氧呼吸提供O₂，使其快速繁殖；②防止发酵产生CO₂导致液体溢出。 • 果酒发酵需先通气后密封：先通气让酵母在有氧条件下大量繁殖，后密封进行无氧发酵产酒精。 • 果醋发酵需通入氧气：醋酸菌是好氧菌，必须在有氧条件下才能将乙醇转化为醋酸。 • 防止污染的措施：发酵瓶灭菌、榨汁机消毒、发酵液pH降低（抑制杂菌）、适当温度控制。 【科学史】巴斯德与发酵： 19世纪中期，法国科学家巴斯德指出酵母在葡萄酒制作过程中起关键作用，并发现葡萄酒变酸是由于细菌污染。他发明了巴氏消毒法（62℃保持30min，杀死液体中的病原菌），该方法至今仍在牛奶、果汁等食品工业中广泛应用。 2. 酸奶的制作 项目 内容 菌种 乳酸菌（主要为德氏乳杆菌保加利亚亚种和唾液链球菌嗜热亚种，厌氧细菌） 原理 乳酸菌发酵产生乳酸→使牛奶中蛋白质凝固→形成酸奶独特风味 消毒 85~90℃消毒15 min（杀死杂菌，同时不破坏牛奶营养成分） 接种 冷却至45℃左右后接种（温度过高会杀死乳酸菌） 发酵 40~42℃恒温培养4~6 h 后熟 4℃低温保持12~24 h（抑制杂菌，改善口感） 【高考命题】 ①为什么消毒后需冷却至45℃才能接种？（防止高温杀死菌种） ②为什么酸奶适合乳糖不耐受人群？（乳酸菌将乳糖转化为乳酸） ③如何判断酸奶发酵是否被杂菌污染？（出现异味、变色、凝块不均匀等） 3. 泡菜的制作 项目 内容 菌种 乳酸菌 条件 密封（无氧）、适宜温度 原理 乳酸菌在无氧条件下发酵产生乳酸 注意事项 泡菜坛需密封良好；腌制时间要足够（亚硝酸盐含量先升高后降低） 4. 酱油的制作 酱油的制作涉及多种微生物的协同发酵： • 制曲阶段：米曲霉分解大豆蛋白质→氨基酸（鲜味来源）；分解小麦淀粉→糖类 • 发酵阶段：乳酸菌发酵产生乳酸；酵母发酵产生酒精和风味物质 • 关键点：发酵过程中需控制温度、pH、通气量等条件 传统发酵食品的共同特点：①利用微生物的代谢活动；②多为混合菌种的自然发酵；③需要控制特定的环境条件（温度、氧气、pH等）。 二、现代发酵工程体系 发酵工程是利用微生物的生命活动大量生产人们所需产品的工程技术体系。现代发酵工程是在传统发酵基础上，结合了自动化控制和工程化技术的规模化生产体系。 1. 发酵工程的三大核心要素 （1）微生物菌种——发酵工业的灵魂 环节 说明 菌种来源 从自然界中分离得到的野生型菌株 菌种选育 筛选→纯化→诱变育种→（现代手段：基因工程改造） 逐级扩大培养 保藏管→斜面培养→三角瓶→种子罐→发酵罐（逐步扩大） 培养基区别 种子培养基：原料精细、营养丰富→菌种快速生长；发酵培养基：原料廉价→菌种大量产物 【拓展】微生物菌种的逐级扩大培养： 菌种保藏管中处于休眠状态的菌种需经过逐级扩大培养获得大量种子。在实际生产中，种子罐的培养基成分往往更接近于发酵培养基，因此菌种扩大培养过程也是微生物逐渐适应发酵培养基的过程。 （2）生物反应器——发酵罐 生物反应器是为微生物或动植物细胞的生长代谢提供场所、使其大量积累目的产物的装置。发酵罐是发酵工业中常用的生物反应器。 发酵罐的核心结构与控制参数： 结构/参数 功能 搅拌装置 加快氧的溶解速度，使培养基成分混合均匀 通气装置 提供无菌空气（好氧发酵需要） 换热系统 冷却发酵罐，保持适宜温度 温度控制 根据微生物生长和产物合成需要调控 pH控制 实时监测和调节 溶解氧控制 通过通气量和搅拌转速调控 消泡系统 加入消泡剂控制泡沫 计算机自动化控制 实时检测、调控参数，实现最优条件控制 【高考命题】 发酵罐各结构的功能。注意理解：①为什么好氧发酵需要通入无菌空气？（防止杂菌污染同时提供O₂）②为什么搅拌可以加快氧的溶解？（增大接触面积）③发酵罐规模从几十到几百立方米，现代发酵罐一般采用计算机自动化控制。 （3）发酵过程调控 控制参数 调控方式 重要性 温度 换热系统冷却 不同阶段可能需不同温度（如产黄青霉最适生长温度30℃，产青霉素最适温度20℃） pH 加入酸碱调节 影响酶活性和代谢途径 溶解氧 调节通气量和搅拌转速 过低→有氧呼吸受抑制，副产物增多；过高→影响产物生成，增加成本 营养物浓度 添加补料 维持适宜营养浓度 泡沫 加入消泡剂 防止泡沫溢出和通气受阻 深度解读——以青霉素发酵为例： 产黄青霉生长的最适温度为30℃，而生产青霉素的最适温度为20℃。因此在生产中采取分阶段控温策略：发酵前期26℃左右（促进菌体快速生长），发酵后期23℃左右（促进产物合成）。这一设计体现了“生长阶段”与“产物合成阶段”对环境条件的不同需求。 【广角镜】液体发酵与固态发酵： 类型 特点 应用 液体发酵 液体培养基，通气搅拌，易自动化控制 抗生素、氨基酸、有机酸、酶制剂等 固态发酵 微生物在潮湿不溶于水的原料中生长 传统白酒、毛豆腐；堆肥、沼气发酵 2. 工业发酵的完整流程 菌种 → 种子扩大培养 → 培养基配制 → 灭菌 → 接种 → 发酵过程控制 → 产物分离提纯 → 成品 关键质控点： • 灭菌必须彻底（防止杂菌污染→争夺营养、分泌抑制物） • 发酵过程实时监测和调控 • 产物分离提纯方法取决于产物性质 【科学史——青霉素】 时间 事件 意义 1928年 弗莱明发现青霉菌能杀死葡萄球菌（“抑菌圈”） 发现青霉素 1940年 弗洛里和钱恩证明青霉素可治疗细菌感染，建立提取方法 临床验证 1945年 实现青霉素工业化生产 开创液体深层发酵技术 至今 生产能力从几十单位/mL提高到10万单位/mL 诱变育种+基因工程+工艺优化 关键技术突破： • 从固体表面培养→液体深层发酵（发明密封发酵罐、无菌空气制备、搅拌装置、换热系统） • 生产菌从点青霉菌→产黄青霉（更适合液体培养） • 提取精制采用离心萃取机、冷冻干燥机等新型设备 青霉素的工业化生产开辟了全新的工业微生物产品生产道路，由此诞生了交叉学科——生物化学工程。 三、发酵工程产品的应用 1. 发酵工程与食品工业 应用方向 实例 说明 传统发酵食品 山西老陈醋、绍兴黄酒、四川泡菜、北京豆腐乳、蒙古酸奶 历史悠久，地方特色 食品添加剂 黄原胶、结冷胶（增稠剂）；谷氨酸（鲜味剂）；β-胡萝卜素（着色剂、营养强化剂） 微生物发酵生产 益生菌 大规模培养的乳酸菌等 直接食用，改善肠道健康 2. 发酵工程与医药工业 产品类型 实例 说明 抗生素 青霉素、链霉素、红霉素、头孢霉素、万古霉素 抗感染治疗，由微生物发酵生产 基因工程药物 干扰素（抗炎、抗肿瘤、抗病毒）；白介素（增强免疫力）；表皮生长因子（烧伤修复）；成纤维细胞生长因子（创口修复）；胰岛素（治疗糖尿病） 通过基因工程构建的菌种发酵生产 疫苗 乙型肝炎蛋白多肽类疫苗 婴幼儿及易感者预防 【广角镜】酵母合成青蒿素前体——青蒿酸： 青蒿素是治疗疟疾的首选药物，从黄花蒿中直接提取产量低、受季节限制。科学家在酵母细胞中导入新的生物合成基因，使其合成青蒿素的前体“青蒿酸”，再经简单化学反应合成青蒿素。某制药公司2012年发酵产量达38.7吨，相当于近3350公顷耕地的种植产量。这一成果是合成生物学技术异源生产植物源天然产物的里程碑。 3. 发酵工程与能源环境 应用方向 实例 原理/意义 燃料乙醇 以木质纤维素为原料发酵生产乙醇 可再生、减少温室气体排放；利用非粮资源解决“与人争粮”问题 生物降解塑料 聚乳酸（PLA） 以微生物发酵产物乳酸为单体聚合而成，可生物降解，替代石油基塑料 沼气发酵 密闭厌氧发酵处理湿垃圾 产生沼气→燃烧发电；沼渣→进一步焚烧发电 蛋白质饲料 利用霉菌、酵母等发酵农业废弃物 变废为宝，拓宽蛋白质饲料原料来源 拓展： 发酵工程在解决当今人类面临的粮食安全、能源危机、环境污染等重大挑战中发挥着越来越重要的作用。例如，燃料乙醇的可再生循环（作物→发酵→乙醇→燃烧→CO₂→作物再固定）体现了物质循环和可持续发展的理念。 四、传统发酵与现代发酵工程的对比 比较项目 传统发酵 现代发酵工程 菌种 自然菌种（混合菌） 纯种培养（经选育的优良菌种） 控制方式 依赖经验，难以精确控制 自动化控制，参数实时监测调控 规模 小规模 大规模（几十~几百立方米发酵罐） 产品范围 以食品为主 食品、医药、化工、材料、能源、环保 技术基础 传统工艺 微生物学+基因工程+细胞工程+自动化控制 分层专练·靶向攻关 基础通关 1．（23-24高三上·上海崇明·阶段检测）以下哪个属于高温高压灭菌法的条件（    ） A．121℃ B．1.05mmHg C．25min D．62℃ 2．（23-24高三上·上海崇明·阶段检测）大肠杆菌是一种常见的细菌，为了鉴别待测菌液中是否存在大肠杆菌，培养基中需要加入 以下哪种试剂（    ） A．班氏试剂 B．伊红美蓝染液 C．苏丹III染液 D．龙胆紫染剂 3．（21-22高二·上海·期中）如图是接种微生物后培养得到的结果，下列说法正确的是（　　） A．该培养基中含琼脂，可为微生物提供碳源 B．接种方法是稀释涂布法 C．培养后可以用来进行菌落计数 D．接种器材是接种环 4．（21-22高二上·上海徐汇·期末）某研究小组为了筛选出能高效降解氯苯的微生物 SP1 菌，设计了两组培养基，配方如下表。从表中数据可知，I 号和 II 号培养基都属于（    ） 培养基 蛋白胨 牛肉膏 氯苯 氯化钠 硝酸铵 无机盐（无碳） 蒸馏水 I 号 10g 5g 5mg 5g -- -- 1L II 号 -- -- 50mg 5g 3g 适量 1L A．通用培养基 B．液体培养基 C．选择培养基 D．固体培养基 5．（21-22高二下·上海·阶段检测）为筛选牛胃液中纤维素酶高产菌株，研究人员将牛胃液涂布在刚果红培养基（刚果红与纤维素形成红色复合物）上，培养后得到3株有透明圈的菌落（见图）。下列相关叙述错误的是（    ） A．菌落①为筛选出的最理想菌株 B．涂布平板是为了获取图中单菌落 C．刚果红是培养基中的唯一碳源 D．三种菌株都能产纤维素酶菌落 6．（23-24高三上·上海·期末）对两种不同营养缺陷型大肠杆菌进行如下图所示的培养： 在基本培养基中涂布A和B的混合物，出现少数菌落，这些菌落的菌株属于可能是下面的哪几个__________ 。（编号选填） ①Met‑，②bio‑，③thr‑，④leu‑，⑤Met+，⑥bio+，⑦thr+，⑧leu+ 7．（23-24高三上·上海·期中）尿素是一种重要的农业肥料，但若不经细菌的分解，就不能更好地被植物利用。生活在土壤中的微生物种类和数量繁多，同学们试图探究土壤中微生物对尿素是否有分解作用，设计了以下实验，并成功筛选到能高效降解尿素的细菌（目的菌）。培养基成分如表所示，实验步骤如图所示。 KH2PO4 1.4g Na2HPO4 2.1g MgSO4·7H2O 0.2g 葡萄糖 10g 物质A 1g 琼脂 15g 将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到100mL （1）表1所示培养基成分中物质A是____，本实验中加入它的作用是____。 （2）为了保证无菌操作，在实验中需要灭菌的是____。 A．培养细菌用的培养基与培养皿 B．玻璃棒、试管、锥形瓶和吸管 C．实验操作者的双手 D．接种所需的涂布器 （3）从物理状态角度分析，图中接种时所用的培养基属于____培养基。 A．选择培养基 B．通用培养基 C．固体培养基 D．液体培养基 （4）在进行分离分解尿素的细菌实验时，A同学从培养基上筛选出大约150个菌落，而其他同学只选择出大约50个菌落。A同学的实验结果产生的原因可能有____（填序号）。 ①土样不同  ②培养基污染  ③操作失误  ④没有设置对照 8．（2022·上海·高考真题）微生物与水体治理 自然界中某些微生物可通过分泌多糖和蛋白质来吸附水体中的微小颗粒，使其沉淀。如图表示从淤泥样品中筛选高效沉降污水中微小颗粒的微生物操作步骤。 （1）步骤Ⅰ﹣Ⅴ中使用涂布法接种的是 _____需进行微生物培养的步骤是 _____。 （2）设置步骤Ⅲ的目的是　。 A．计算数量 B．增加细胞数量 C．稀释菌液 D．获得单一菌落 （3）根据步骤Ⅱ和Ⅲ的目的，平板培养皿1中的培养基类型是 _____，平板培养皿2中的培养基类型是 _____。（用下面编号答题） ①固体培养基②液体培养基③通用培养基④选择培养基 9．（22-23高二下·上海·期末）在广东潮汕地区，鱼露是一种常见的调味品，其以价廉的海捕小鱼虾为原料，用盐（盐的加入比例约20%）腌渍、发酵、曝晒、提炼而成。鱼露生产企业常通过添加高产蛋白酶耐盐菌株、豆粕，以及控制发酵条件等措施加快生产速度和提升产品质量。图1为鱼露发酵制缸。图2、3、4依次为豆粕添加浓度、pH、温度对高产蛋白酶耐盐菌株蛋白酶活力的影响。      （1）以下环境中可能分离得到高产蛋白酶耐盐菌株的有（    ） A．厨余垃圾 B．盐田 C．破旧的羊毛衫 D．新鲜的牛粪 （2）为了鉴别分离获得的菌株类型（真菌或细菌），将其处理后置于电镜下观察，以下结构可作为区分依据的是（    ） A．   B．   C．   D．   E．   F．   （3）鱼露发酵过程中，加入的豆粕可为菌株的生长提供的营养物质包括（    ） A．水 B．氮源 C．无机盐 D．生长因子 （4）鱼露发酵制缸中的培养基类型属于（    ） A．天然培养基 B．合成培养基 C．固体培养基 D．液体培养基 （5）据图1可知，发酵缸中的菌株的代谢类型属于（    ） A．自养厌氧 B．异养厌氧 C．异养需氧 D．自养需氧 （6）据图2豆粕添加的最适浓度是_______。 （7）据图1和图3分析，发酵缸无须灭菌处理的原因可能是其余杂菌（    ）而无法存活。 A．缺乏足够碳源 B．失水过多 C．蛋白质结构发生改变 D．ATP供应不足 （8）据图4，若底物采用蛋白质，反应相同时间后灭活蛋白酶，加入双缩脲试剂显色，并利用分光光度计获得各自OD值，推测25℃下的OD值_______30℃下的OD值。（＞、＜、＝） 生物胺是鱼露、香肠、腊肠、咸肉、咸鱼、干酪等腌制品生产中产生的一类物质，对食用安全性有重要影响，其含量较高时有一定的毒性。科研人员拟采用水解圈（菌株在平板表面将不透明的物质降解而变为透明的圆圈）法，从鱼露发酵液中筛选生物胺高效降解菌。 （9）实验过程中下列物品及其灭菌或消毒方法错误的有________（填编号）。 编号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 物品 培养基（不含热敏物质） 接种环 培养皿 涂布器 超净台 手 灭菌方法 高压蒸汽 火焰灼烧 酒精擦拭 紫外线 过滤除菌 烘箱干燥 （10）实验过程为：从距发酵缸上表面8～12cm处吸取1mL发酵液→用无菌水____发酵液→取100μL均匀涂布在含1mg/mL生物胺的培养基上→培养至____________→挑取水解圈直径较____的菌落分离纯化→测定菌株的生物胺降解活性。 （11）实验过程中需要用到的仪器包括（    ） A．   B．   C．   D．   10．（22-23高二下·上海·期末）我国科学家发现“超级蠕虫”——黄粉虫（俗称面包虫）可以吃塑料，并从其肠道内分离出了能够降解聚苯乙烯（塑料的主要成分，缩写PS）的细菌，为解决全球塑料污染问题打开了一扇新的大门。某科研小组计划在实验室分离纯化能高效降解聚苯乙烯的细菌（目标菌），然后获取相关酶，以期实现塑料的生物酶降解。其基本思路如下    I号培养基：水、无机盐、氮源、物质X Ⅱ号培养基；水、无机盐、氮源、物质X、物质Y （1）物质X和物质Y分别是______和______。 （2）图中Ⅱ号培养皿中所显示的接种方法是______，其目的是______ A．大量繁殖菌株        B．获得单个菌落 C．大量获得塑料降解酶        D．分离提纯所需降解塑料酶 该方法所用到的工具有______ A．   B．    C． D．   （3）富集培养基中含有酵母膏、蛋白胨等，其中蛋白胨能为微生物提供______；富集培养时，要将锥形瓶放入25℃恒温摇床，以100r/min的转速振荡培养，目的是________________________。 （4）除了图中所示方法外，还可以通过______法在Ⅱ号培养基上纯化降解PS塑料的微生物菌群，所用的接种工具是______。科研人员从中挑选了3株能稳定降解PS塑料的菌种P1、P2和P3。 （5）科研人员将红色PS粉碎成粉末，均匀混合在无碳固体培养基中，之后再接种经过稀释的三种菌液，一段时间后可测得透明圈大小（D）与菌圈大小（d）（如下图所示）。若使用单一菌种进行扩大培养，应选用______菌种，理由是________________________。    （6）与上图中的接种方法相比，显微镜直接计数法的结果______（“偏大”或“偏小”），原因是________________________。 （7）聚乳酸（PLA）是以乳酸为主要原料的聚合物。某科研机构拟从黄粉虫肠道中筛选PLA降解菌，按照如图流程进行培养鉴定。下列叙述，错误的是（    ）    A．实验过程中需要设置适宜的温度和pH环境，并保证严格的无菌操作 B．PLA既可为PLA降解菌提供碳源，又对培养基中微生物起选择作用 C．操作过程中，将接种和未接种的平板正置培养 D．纯化培养后，可根据菌落形状、大小、颜色及DNA检测等进行菌种鉴定 11．（23-24高三上·上海崇明·阶段检测）存在于土壤中的脂环酸芽孢杆菌需氧，耐热，生长温度 35-70℃。橙汁生产过程中若感染脂环酸芽孢杆菌，会影响橙汁的品质，导致巨大的经济损失。为优化橙汁生产的质量监控工艺，进行下述研究。 【实验一：脂环酸芽孢杆菌的筛选和鉴定】实验步骤：①配制 K 氏培养基； ②取果园土壤，制备土壤稀释液； ③将土壤稀释液接种在 K 氏培养基平板上，培养后获得单菌落。 ④对获得的菌落进行筛选和鉴定。 （1）K 氏培养基的主要成分有酵母膏、蛋白胨和葡萄糖等，其中能提供生长因子的成分是__________________ 。 （2）将分离得到的可疑菌株制成菌悬液，于 80℃水浴中热处理 10min，再取 0.1mL 热处理后的菌液涂布接种到K 氏培养基平板上，45℃培养 48h。此操作过程的目的是（    ） A．用 80℃水浴杀死杂菌和芽孢 B．分离纯化目标菌株 C．用 80℃水浴筛选出耐热菌株 D．给细菌补充新的营养物质 【实验二：脂环酸芽孢杆菌控制方法的研究】 实验步骤： ① 称取一定量的抑菌剂，配制成不同浓度的抑菌液。 ② 将实验一得到的菌株原液稀释成一定浓度。 ③ 分别取不同浓度的抑菌液和菌株稀释液，加入 K 氏培养液中形成菌悬液（三种液体均为等量）。培养一段时间后，将上述菌悬液分别接种到 K 氏培养基平板上。 （3）实验二中，对照组的设置应该是_________________。 （4）为便于检测抑菌剂的抑菌效果，宜采用哪种接种方法？为什么？_______________。 12．（23-24高三上·上海·阶段检测）餐厨垃圾废液中的淀粉、蛋白质、脂肪等微溶性物质可以被微生物分解并利用，但由于初期有益微生物数量相对较少，存在发酵周期长、效率低等缺点，极易对环境造成污染。为探究圆褐固氮菌和巨大芽孢杆菌处理某餐厨垃圾废液的最佳接种量比，来制备微生物菌剂，研究者做了如下实验： 将两种菌液进行不同配比分组处理如下表所示： 编号 R0 R1 R2 R3 圆褐固氮菌：巨大芽孢杆菌 1:0 0:1 1:1 2:1 （1）将上表菌液分别接种于l00mL___________中进行振荡培养。 （2）振荡处理的目的是___________。 （3）本实验还需设置对照组为___________。 （4）培养3天后测定活菌数，取一定量菌液进行___________稀释，然后分别取0.1mL的菌液采用___________法接种于基本培养基中培养。 （5）进行计数时，可依据___________对两种菌进行区分，并选取菌落数在30~300内的平板进行计数，利用此方法计数的结果会比实际菌数偏___________。实验结果如图1所示，由实验结果可知___________。    为进一步探究菌种比例对该餐厨垃圾废液中蛋白质、脂肪等有机物的降解效果，测得15天内废液中蛋白质、脂肪的含量变化如图2所示：    （6）由实验结果可知分别选取___________的接种比对该餐厨垃圾废液中蛋白质、脂肪降解效果最好。 （7）废液中个别组蛋白质含量在后期升高，分析可能的原因是___________。 （8）餐厨垃圾废液中的某些细菌可将尿素分解成CO2和NH3，供植物吸收和利用。下列关于分解尿素细菌的分离和计数的叙述，正确的是（    ） A．分解尿素的细菌是以尿素的分解产物CO2作为碳源的 B．倒平板时应将打开的培养皿盖放到一边，以免培养基溅到皿盖上 C．培养基中KH2PO4等的作用之一是作为缓冲剂保持pH稳定 D．若实验组菌落平均数为37个/平板，空白对照平板上有3个菌落，则本组菌落数的平均值为34个/平板 13.（2022高三·上海·专题练习）微生物 土壤中重金属Cr6+污染对植物的影响较大，并可通过食物链富集进入人和动物体内，危害人畜健康。科研人员期望通过实验筛选出对重金属铬具有耐受性和修复能力的细菌，实验流程如图。 （1）优质的菜田土富含有机质、矿物质和水分，其中有机质为微生物的生长提供了_____和生长因子。 （2）在筛选Cr6+耐性菌株的过程中，涉及的实验步骤有_____。 A．处理A需要向土壤中添加重铬酸钠至Cr6+达到一定离子浓度 B．采样土壤、接种工具、培养基和培养皿等工具和材料都需要高压灭菌 C．接种I可以采取划线法，接种工具是无菌玻璃刮铲 D．接种I可以采取稀释涂布法，可以在培养基上获得单菌落 （3）为了获得对Cr6+具有耐性菌株，固体培养基I应选用_____。 A．添加了1mM Cr6+的选择培养基 B．牛肉膏蛋白胨培养基 C．不添加Cr6+的选择培养基 D．添加了无污染菜田土的通用培养基 经过筛选和纯化后，研究人员获得了甲、乙、丙三种不同的耐铬菌株。为了进一步研究耐铬菌株对土壤中Cr6+的降解修复能力，将三种菌株转移到含有一定浓度Cr6+的液体培养基Ⅱ中，25℃恒温摇床培养48h后，通过仪器检测培养基中剩余的Cr6+含量。结果如表。 培养48h后培养基中剩余Cr6+含量 菌株 含1mM Cr6+的液体培养基 含2mM Cr6+的液体培养基 甲 53% 83% 乙 27% 64% 丙 44% 77% （4）耐铬细菌可以通过胞内积累或者生物转化的方式降解Cr6+。在高浓度Cr6+的培养条件下，不同菌株对Cr6+的降解能力均下降，可能是提高Cr6+浓度_____。 A．促进了耐铬细菌对于Cr6+的协助扩散 B．抑制了耐铬细菌线粒体的呼吸作用 C．破坏了耐铬细菌的细胞膜结构 D．抑制了生物转化过程相关酶的活性 （5）研究发现，耐铬菌株乙含有Cr6+还原酶，能将Cr6+还原成Cr3+从而降低其毒性。若要进一步探究耐铬菌株乙降解Cr6+的最适条件，应该如何设计实验？请简述实验思路。_____ 14．（23-24高三上·上海·期中）暹罗芽孢杆菌有望作为饲料发酵剂和添加剂应用于畜禽生产，以实现绿色健康养殖。大肠杆菌、沙门氏菌和产气荚膜梭菌（厌氧菌），能引起家禽和家畜的肠道疾病，常使用氨苄青霉素治疗。为检测暹罗芽孢杆菌代谢物的抑菌能力进行了相关实验，过程如图所示。    （1）请完善实验过程：①____________；②____________（字母选填） a．37℃、200转/min、恒温培养箱  b、37℃、200转/min、厌氧培养箱c．37℃/恒温培养箱 d、37℃、厌氧培养箱e、上层清液  f、下层沉淀 （2）该抑菌实验还需要设计____________作为对照（字母选填）。实验结果说明暹罗芽孢杆菌对三种病原菌有较好的抑菌活性，且不弱于氨苄青霉素。 A．等量无菌水 B．等量LB液体培养基 C．等量FTG液体培养基 D．等量含有氨苄青霉素的无菌水 E．等量含有氨苄青霉素的LB液体培养基 F．等量含有氨苄青霉素的FTG液体培养基 （3）研究者设计了如表所示实验，发现暹罗芽孢杆菌具有较好的产酶能力（已知刚果红可以与纤维素反应形成红色复合物）。请任选一组完善表中的实验设计。 检测酶的种类 培养基成分 检测指标 淀粉酶 ____________+2%琼脂 小孔周围的蓝色培养基出现透明圈 纤维素酶 ____________+2%琼脂 （4）已知肠道中的胆盐能够抑制肠道细菌的生长。检测暹罗芽孢杆菌酸性耐受和胆盐耐受能力，实验结果如图。    综合上述研究，阐明暹罗芽孢杆菌可以添加在畜禽生产的饲料中的理由是____________。 A．能减少肠道中有害病原菌的数量，降低肠道疾病发生率 B．能够分泌多种酶，提高饲料利用率 C．具有良好的抗逆特性 D．易于在动物肠道中繁殖 15．（23-24高三上·上海·期中）长期堆放头孢克肟湿性药渣的土壤中含有较多的抗生素残留，如果不经处理直接排放会对生态环境造成严重的危害，科研人员依据下图操作步骤，从长期堆放头孢克肟（C16H15N5O7S2）的湿性药渣土壤中分离筛选头孢克肟降解菌。请据下图回答： （1）实验中的培养基需要用______（编号选填）的方式进行灭菌，以下_________（编号选填）不需要进行灭菌。 ①高压蒸汽灭菌 ②火焰灼烧 ③紫外辐射灭菌 ④酒精消毒 ⑤土壤浸出液 ⑥无菌玻璃刮铲 ⑦三角烧瓶 ⑧培养皿 （2）本实验中初次纯化采用的接种方法是___________；过程②中使用的接种的工具是______。 （3）实验前药渣堆放45天，每隔7天施加一定浓度的头孢克肟溶液，结合题干信息分析其主要目的是 。 A．使得药渣保存时间更久 B．获得高效降解头孢克肟的菌株 C．诱导菌株变异出现高效降解头孢克肟的菌株 D．探究头孢克肟对于药渣分解的影响 （4）最终筛选出一株头孢克肟降解菌YF-1，科研人员测定了培养时间对YF-1降解头孢克肟的影响，如下图，下列说法正确的是____ A．图中纵坐标是 YF-1菌液浓度 B．据图可推知在6-7天时YF-1的增殖速率最快 C．培养时间越长，头孢克肟含量减少越慢，可能因为代谢废物增多，营养物质消耗 D．进行实验时，随着培养天数增加，需要不断补充头孢克肟 科研人员将筛选出的头孢克肟降解菌（抗性菌）和另一种能够利用乳糖的菌（营养菌）混合接种，培养一段时间后，培养皿中有菌落长出，推测两种菌实现了“互利共生”。为进一步探究上述现象的原因，科研人员设计了如图甲所示装置，图中培养基可从左侧逐渐扩散到混合菌液培养板上。定期检测混合菌液培养板上两种菌的数量，得到如图乙所示结果。 （注：图乙中“→”代表混合菌液培养板上细菌的存活率相对值为1，即与0h数量相同。“→”以上数值越大，细菌数量越大；“→”以下表示存活率降低。） （5）图甲培养基分析正确的是______ A．不含头孢克肟、不含乳糖 B．不含头孢克肟、含乳糖 C．含头孢克肟、不含乳糖 D．含头孢克肟、含乳糖 （6）据图分析，0~10h营养菌的数量变化是____ A．近培养基端（相对距离0~500之间）数量显著减少 B．近培养基端（相对距离0~500之间）数量显著增多 C．远培养基端（相对距离500~1000之间）略有增长 D．远培养基端（相对距离500~1000之间）略有下降 （7）10～45h，营养菌和抗性菌的变化趋势是二者均显著增加并逐渐向近培养基端（相对距离为0的方向）增殖，其原因是_____ A．抗性菌增殖，降解了头孢克肟，使营养菌能存活并增殖 B．营养菌在头孢克肟的诱导下发生变异，产生了抗性，因此能够存活并增殖 C．营养菌可直接利用头孢克肟存活并增殖 D．营养菌增殖，分解乳糖，代谢产物为抗性菌生长提供了更多的碳源 情境应用 16.（2026·上海浦东新·一模）根际微生物与水稻 Al在酸性土壤中以离子形式存在。Al离子会对水稻产生一定毒害，导致减产。水稻根际中的RP（一种微生物）可能会提高水稻对Al离子毒害的耐受性。相关研究成果如图1，其中“Al”表示含Al离子的土壤，“Al+RP”表示含Al离子的土壤中接种RP，根系总长度是指水稻的主根、侧根和各级分枝根等的长度之和。 （1）根据上述信息，要从土壤中筛选出RP，培养基中除必需的营养成分外，还应添加的是（    ）（多选） A．Al离子 B．HCl C．琼脂 D．葡萄糖 （2）要对比图1中两组水稻的产量，必须保持相同的实验条件有（    ）（多选） A．土壤中RP接种量 B．水稻种植时间 C．水稻的品种 D．水稻幼苗的数量 （3）结合图1和已有知识，下列分析正确的是（    ）（多选） A．“Al”组电子传递的效率更高 B．“Al”组有机物的积累速率更快 C．“Al+RP”组光能转换速率更快 D．“Al+RP”组CO2的吸收速率更快 （4）图2表示水稻根系的不同状态。据图1分析，含Al的酸性土壤中接种RP后，水稻根系会向图2中根系________（A/B）发展，该根系变化的意义是_________。（编号选填） ①促进根系对土壤中水分的吸收  ②抑制根系对Al的排出   ③有利于根系在土壤中固着 已有研究表明，水稻存在多种抗铝途径，如图3所示，其中①~⑥表示过程，柠檬酸和苹果酸是三羧酸循环过程中的中间产物，NIPs、ALMTs、MATEs、VALT和ALS为膜上的转运蛋白。 （5）分析图3，相关叙述正确的是（    ）（多选） A．细胞以离子形式吸收Al B．细胞以离子形式排出Al C．Al会减弱细胞的呼吸作用 D．Al进入细胞的方式为协助扩散 （6）图4为电镜观察到的水稻根部细胞间的铝结晶（苹果酸铝、柠檬酸铝）。据图4推测，RP可能促进的抗铝途径是____________（填图3中的编号），从而增加水稻对铝的耐受性。 （7）综合上述信息，简述RP能提高水稻在酸性土壤中对Al离子毒害耐受性的机制_______。 17．（25-26高二下·上海·单元复习）电子烟作为一种新兴的模仿卷烟的产品，受到了很多人的青睐。和传统香烟一样，吸电子烟也会对身体健康造成一系列危害，已成为一个严重的公共卫生问题。成瘾是一种复杂的慢性复发性脑疾病。电子烟含有成瘾物质尼古丁，反复吸电子烟可导致成瘾。图A表示尼古丁成瘾的部分环节，其中X、Y、Z表示脑的三个区域，○表示脑中部分结构的放大，示波器测量从X区域延伸到Y、Z区域的神经纤维的电信号。多巴胺在Y、Z两个区域能使人产生欣快感。同时发现，尼古丁成瘾者脑的Y区域，多巴胺受体减少。 （1）根据图A中的局部放大图判断，下列属于神经递质的有______（编号选填）。 ①尼古丁②谷氨酸③多巴胺④Na+⑤Ca2+ （2）图A中示波器正在显示的波形表示所测神经元产生了______次动作电位。 （3）根据题干信息分析电子烟成瘾的机理：______。 （4）运动被认为是一种潜在的防治成瘾的方法。为探究运动在防治尼古丁成瘾中的作用，研究人员利用正常小鼠和尼古丁成瘾小鼠进行了实验，测定了图A中连接示波器的神经纤维的动作电位的频率，得到了图B所示的结果。请根据图B及题干信息评价运动对尼古丁成瘾小鼠的影响：______。 烟草在采收、运输、加工过程中，会产生大量含高浓度尼古丁的废弃物。利用细菌来降低废弃物中的尼古丁浓度具有成本低、对环境影响小等优点。图甲表示分离尼古丁降解菌的部分过程，Ⅰ~Ⅲ表示过程。 （5）图甲中过程Ⅰ的操作目的是_____（单选）。 A．分离出能降解尼古丁的细菌 B．鉴别出能降解尼古丁的细菌 C．使尼古丁降解菌的数量增加 D．使土壤中各种细菌的数量增加 （6）若过程Ⅱ得到的平板上菌落密集、无法分辨出单菌落，可在接种前先将菌液进行______。 （7）图乙为过程Ⅲ中某试管的测定结果，下列分析正确的是______（单选）。 A．尼古丁降解与菌株生长具有同步性 B．28h后，试管中尼古丁已被完全分解 C．菌株在该试管中的增长呈S型增长 D．若继续培养，菌株数量将维持在1.1左右 18．（23-24高三上·上海嘉定·阶段检测）如表是某公司研发的一种培养大肠杆菌菌群的培养基配方，请根据表格和所学知识回答下列相关问题 成分 蛋白胨 乳糖 蔗糖 K2HPO4 指示剂 琼脂 含量（g） 10．0 5．0 5．0 2．0 0．2 12．0 将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到 1000mL （1）上表中的指示剂可以是________，若根据用途划分，该培养基属于_____（填“选择”或“鉴别”）培养基。若根据物理状态分，该培养基属于________培养基。若要用上述培养基来筛选出土壤中的尿素分解菌，培养基的营养成分必须怎样更改？_________________________ （2）培养基配置的过程是称量→溶解→________→分装→________→ ________ （3）下图 1和图 2是培养某细菌的结果图，其对应的接种方法分别是： ________和________，这两种方法接种后培养基上都可以得到________菌落。图 1 所用的接种方法可用来对________（供选：活菌/所有菌）进行计数。此外，测定微生物数目的另一种方法是显微镜直接计数法。 （4）根据下图结果，计算每克土壤样品约含细菌_________个。 （5）以下微生物发酵生产特定产物时，所利用的主要微生物的细胞结构与大肠杆菌较相似的有 。 A．制作果酒 B．由果酒制作果醋 C．制作泡菜（菌种：乳酸菌） D．制作腐乳（菌种：毛霉菌） （6）如果用发酵工程培养青霉菌生产青霉素，有同学认为青霉素具有杀菌作用，所以青霉菌发酵生产过程中不必对培养基和发酵设备严格灭菌，你认同这样的观点吗？为什么？______________________。 （7）发酵工程常用的反应器是发酵罐，在发酵过程中必须控制（    ）等参数才能有利于发酵。 A．温度 B．溶解氧 C．pH D．搅拌转速 E．通气量 F．营养物质和泡沫 19．（2024·上海·一模）I.纤维素是地球上储量最丰富的可再生资源之一，经纤维素酶催化水解后，可被微生物发酵利用。真核生物长枝木霉的纤维素酶基因通常随机分布在染色体上。某研究人员用重离子束诱变育种得到了高产纤维素酶的长枝木霉菌株，并对高产纤维素酶的机理进行了研究。如图为高产纤维素酶机理的部分示意图。 （1）根据题意可知，图中纤维素酶基因所含遗传信息的传递方向是______。 A、细胞核→细胞质    B、细胞质→细胞质 C、细胞质→核糖体    D、质粒→核糖体 （2）纤维素酶基因的表达受葡萄糖等降解物的影响，形成阻遏效应。由图可知，关于该阻遏效应的说法正确的是______。 A、负反馈调节    B、分级调节 C、葡萄糖为信息分子    D、阻遏葡萄糖的过度产生 （3）纤维素酶为复合酶系，主要包括三种组分，它们分别使纤维素长链变短链、短链变二糖、二糖变单糖。请推测，这种降解纤维素的协同作用得以实现的原因不包括它们______。 A、分子结构不同    B、催化反应类型相同 C、底物相同    D、最适pH相近 （4）研究发现，PDI和OST是纤维素酶加工修饰的关键蛋白分子。根据以上信息和所学知识分析，高产菌株可以高效合成、分泌纤维素酶可能依赖于__________（编号选填）。 ①PDI和OST在核糖体上高效工作 ②菌株分泌纤维素酶的方式 ③在外界碳源的诱导作用下快速启动纤维素酶基因的转录 ④囊泡的生成和移动不消耗能量 （5）重离子束诱变后的高产长枝木霉不可能发生的改变是______。 A、基因数目    B、新生多肽的合成方式 C、组蛋白修饰水平    D、内质网的结构 II.工业上，还可通过基因工程改造长枝木霉，从而获得高效生产纤维素酶的菌株。如图为携带OST高表达基因（OST-H基因）的重组质粒导入野生型长枝木霉后，从中筛选高产菌株的流程。其中培养基④中富含纤维素，接种菌株后用刚果红进行染色，而刚果红可与多糖形成红色沉淀，菌落周围的透明圈大小可反映菌株所产纤维素酶的酶活力。 （6）图中步骤I-IV中需在超净台上进行的是___________。 （7）关于②号培养基的配制方法正确的是______。 A、以OST-H为碳源    B、以纤维素酶为碳源 C、以纤维素为碳源    D、以纤维素酶为氮源 （8）上述过程中，接种的正确操作是______。 A、仅步骤I为稀释涂布法接种    B、步骤I、Ⅲ均为稀释涂布法接种 C、步骤I的接种工具可用火焰灼烧灭菌    D、步骤Ⅲ使用接种环为接种工具 （9）为达到筛选高产菌株的目的，正确的说法是______。 A、步骤Ⅱ中应挑选直径较大的菌落 B、菌种转接到培养基③目的是为了扩大培养 C、步骤Ⅲ接种前应进行菌种稀释 D、培养基④应先灭菌再调pH （10）如表为步骤Ⅳ测得的1-4号待选菌株和野生型菌株的数据，请分析菌株4透明圈最大的原因？____________________________________。 编号 透明圈大小（mm） 1 4.21±0.54 2 4.62±0.23 3 4.55±0.32 4 5.09±0.41 野生 0.05±0.18 20．（2024·上海黄浦·一模）深海微生物研究：开展深海微生物研究对于开发海洋资源具有重要意义。我国研究人员采集了深海冷泉附近的沉积物样品，采用新型分离策略，纯化、鉴定得到了全新的拟杆菌菌株，并进一步研究了其生物学特性，具体过程如图1所示，图中I ~ V是操作步骤。 （1）拟杆菌是厌氧生物，细胞呈弯曲杆状，透射电镜观察细胞长2.0 ~ 6.0μm，宽0.5 ~ 0.8μm。拟杆菌一定具有的细胞结构是_____。（单选） A．线粒体 B．内质网 C．细胞核 D．核糖体 （2）研究人员经基因组测序发现拟杆菌中与藻类多糖降解有关的基因数量明显高于其他菌种，因此向基本培养基中分别添加不同藻类多糖来配制系列培养基①，并以此对菌种进行分离。基本培养基中应该含有的营养成分包括_____。（编号选填） ①碳源            ②氮源            ③生长因子            ④无机盐        ⑤水 （3）图1步骤I ~ V中，须无菌操作的是_____；须对菌株进行培养的是_____。 （4）结合实验目的，下列关于培养基① ~ ③的叙述正确的是_____。（多选） A．①是固体培养基 B．① ~ ③的碳源种类可以完全相同 C．②是液体培养基 D．③的碳源浓度可以与①的不同 纯化获得的拟杆菌经基因组测序鉴定得到了全新菌株WC007。该菌株在含不同藻类多糖的培养基中测定的生长曲线如图2所示。 （5)据图2，比较各组实验结果的异同_____。 （6）藻类细胞解体后的多糖物质难以降解，通常会聚集形成碎屑沉降到深海底部。从生态系统组成的角度分析，WC007菌株对深海生态系统主要价值在于_____。 21．（24-25高三上·上海崇明·期末）草地贪夜蛾（简称F蛾）的幼虫以玉米为食，导致玉米减产。玉米的次生代谢产物Bxs对F蛾的幼虫有毒性。图1为在不同处理条件下F蛾幼虫的平均体重。 （1）关于图1的分析正确的有______。 A．需要保证各组F蛾幼虫的初始平均体重基本相同 B．组2模拟了自然状态下F蛾幼虫的进食条件 C．肠道细菌能够缓解Bxs对F蛾幼虫的毒性 D．在不同条件下，Bxs均能显著抑制F蛾幼虫的体重增长 图2为从F蛾幼虫肠道筛选能代谢Bxs的细菌的过程示意图，I~Ⅳ表示操作步骤。 注：图中黑点代表能够代谢Bxs的菌种 （2）图2中，欲筛选可将Bxs同时作为碳源和氮源的菌种成为优势菌，在配制步骤Ⅱ所需的培养基中应添加______。（编号选填） ①葡萄糖        ②抗生素        ③        ④Bxs        ⑤Bxs酶            ⑥琼脂 （3）图2中，步骤Ⅱ的目的______；步骤Ⅲ的目的______。（编号选填） ①通过挑取单菌落获得纯化的菌种②根据菌落特征初步鉴别能代谢Bxs的菌种③便于能代谢Bxs的菌种增殖④便于计算F蛾幼虫肠道中微生物总数 研究发现，对Bxs代谢起主要作用的分散假单胞菌（简称P菌）具有固氮能力，该菌分布于玉米的根部和叶脉处，在F蛾摄食玉米叶的过程中也能转移到F蛾的肠道、精巢以及受精卵等处。 （4）P菌有质膜而无核膜，质膜上附有参与细胞呼吸的电子传递链，以上事实说明该菌属于______。 A．真核生物 B．自养型生物 C．原核生物 D．严格厌氧生物 （5）选择能够表示F蛾、玉米与P菌三者之间种间关系的编号，填入图中______。（编号选填） ①种间竞争②捕食③寄生④共生 （6）有农民想在农田中施用广谱抗生素以杀死P菌，从而抑制F蛾的生长，请从种间关系与生态环境等角度，评价该农民的想法是否合理______。 （7）F蛾、玉米与P菌间还存在协同演化的关系（即不同物种相互影响共同进化），有关分析中正确的是______。（编号选填） ①P菌降解Bxs的能力是突变和自然选择的结果 ②与P菌建立合作关系的F蛾具有更大生存、繁殖优势 ③三种生物种群的特定基因频率在演化过程中均会发生适应性改变 22．（25-26高三上·上海·阶段检测）幽门螺杆菌（简称Hp）主要寄生于人体胃中，是引起很多消化道疾病的首要致病细菌。幽门螺杆菌具有较强的尿素酶活性，该酶能催化尿素分解为氨和CO2。目前，13C呼气检测是诊断幽门螺杆菌感染的方法之一，其做法是：让待检者服下一定量的13C-尿素，约30分钟后收集其呼出的气体，检查其是否含有13CO2。请据此回答下列问题。 （1)据如图分析，Hp和酵母菌都具有的细胞器是______。 A．3 B．4 C．5 D．6 （2）Hp在氧气浓度过高或过低情况下都不能生长。下图中4支试管分别代表4种微生物在固体培养基（琼脂含量3．5g/L）中的生长状态，其中代表Hp的生长状态是______。 A． B． C． D． （3）13C呼气法中，尿素为幽门螺杆菌提供______。 A．碳源 B．氮源 C．生长因子 D．无机盐 （4）体检时可通过13C尿素呼气实验来检测Hp感染情况。受试者口服13C标记的尿素胶囊后，尿素可被Hp产生的脲酶催化分解为NH3和13CO2。定时收集受试者吹出的气体并测定其中是否含有13CO2。该13CO2来源于______。 A．口腔中所有细菌代谢 B．幽门螺杆菌（Hp）代谢 C．人体内细胞呼吸 D．胃中蛋白质的消化 （5）提倡使用公筷可以减少幽门螺杆菌的感染率，其原理是______。 A．抑制幽门螺杆菌繁殖 B．切断媒介物传播途径 C．保护易感人群 D．减少与感染者的接触 （6）研究小组查找文献后提出了“幽门螺杆菌在生活过程中分泌毒素导致胃壁细胞死亡溃烂”的假设，并设计了实验过程，如图所示，其中A、B分别是_______（选填数字序号）。 ①无菌水②自来水③幽门螺杆菌④滤液Ⅰ⑤滤液Ⅱ （7）Hp生长的最适pH为6~7，人体胃腔内pH为1~2，但胃黏膜的黏液层靠近上皮细胞侧pH为7.4左右。若幽门螺杆菌（Hp）随食物进入胃腔，躲避胃液，黏附和定居于胃上皮细胞表面，通过代谢产物改善生活环境，结合其结构特点以及能导致胃溃疡的特性，推测Hp在胃内如何存活______。 23.（22-23高二下·江苏镇江·阶段检测）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，及时对培养基进行分装，并进行__________________________灭菌。 （2）取步骤②中不同梯度的稀释液加入在培养皿的_____________上做好标记的无菌培养皿中，在步骤③中将温度约为_____________的培养基倒入培养皿混匀，冷凝后_____________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。操作时，在第二次及以后的划线，总是从上一次划线的末端开始划线。这样做的目的是_____________________ 。下列关于相关操作叙述合理的有________。 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，获得甲醇高耐受株供应。 （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__________供应。为监测酵母的活细胞密度，将发酵液稀释1000倍后，经等体积台盼蓝染液染色，用25×16型血细胞的计数板计数5个中格中的细胞数，理论上_________色细胞的个数应不少于____________才能达到每毫升5×109个活细胞的预期密度。 24．（2025·上海虹口·一模）氮循环指N元素以和含氮化合物等形式在非生物环境与生物群落之间的循环过程。通常，含氮化合物以铵态氮（）、硝态氮（）和有机氮的形式存在。图为氮循环的部分途径。 （1）如图生态系统中，属于生产者的是______。 A．水鸟 B．鱼 C．野兔 D．青草 （2）图生态系统中，最能充分体现生物之间信息传递关系的是______。 A．雌鱼幼鱼 B．鱼水鸟 C． D． （3）研究人员用15N 标记法来研究生态系统中的氮循环。若用15N 标记的饲料饲喂大量野兔，据图1推断，可能检测到15N 的有______。 A．野兔细胞内的RNA B．野兔的遗体或排泄物 C．湖水中的含氮化合物 D．青草细胞内的纤维素 （4）发生雷电时，大气中的氮转化为氮的氧化物，经降水生成硝态氮肥，渗入土壤被植物根系吸收。据图1及已学知识，阐述“雷雨过后，庄稼猛长”现象所体现的生物学原理______。 除高能固氮外，生物固氮也是常见的固氮形式。为分离土壤中的固氮菌用于生产实践，研究人员利用生物技术开展相关实验。 （5）土壤中的固氮菌主要通过分解有机物获取能量。结合相关信息，分离固氮菌的固体培养基应包含的成分有______。（编号选填） ① 水 ② NaCl③ 琼脂 ④NH4 NO3⑤ 酪蛋白 ⑥ 伊红美蓝⑦ 有机碳源 ⑧ 无机碳源 （6）在分离固氮菌的过程中，需要灭菌的有______。 A．涂布棒 B．培养基 C．培养皿 D．土壤样品 （7）在无菌条件下，将10 g土样制成100 mL的101倍土壤稀释液，最终制备成105稀释倍数的土壤稀释液，并从其中取悬液0.1 mL涂布于培养基平板上，重复5次。经培养后获得的固氮菌菌落数分别为23、261、223、454和212，则每克土壤样品中固氮菌数量约为______。 25．（2026·上海长宁·一模）荔枝与漆酶 果皮褐变是影响荔枝保鲜的重要原因，左图是漆酶在荔枝果皮细胞氧化褐变中的作用机制，右图是漆酶合成的部分过程。Cu2+位于漆酶的活性中心，在催化过程中负责结合O2并将其还原，而CO2因部分结构与O2相似，也能结合到漆酶的活性中心上。 （1）酚类物质作为辅助色素，参与决定荔枝果皮褐变的色泽深浅。左图说明液泡膜的功能有________。（编号选填） ①控制物质进出②进行细胞间信息交流③分隔细胞质基质与细胞液 （2）漆酶的合成过程中，Cu2+发挥作用的场所在_______。（单选） A．核糖体 B．内质网 C．中心体 D．溶酶体 （3）据题意，荔枝采摘后可采取的防褐变方式及原理是________。（多选） A．低温冷藏：抑制漆酶活性 B．提高CO2浓度：抑制漆酶催化 C．喷水保湿：减少酚类物质释放 D．喷洒含铜溶液：抑制酚类物质转化 （4）在土壤中添加具有高产漆酶特性的微生物菌剂，能起到在采摘前预防褐变的效果。其机制是__________。（多选） A．降低土壤中的Cu2+含量 B．降低荔枝果皮细胞中漆酶含量 C．促进荔枝果皮细胞中醌类物质合成 D．提高土壤保水性，满足荔枝树的水分需求 研究人员欲从土壤中筛选获得高产漆酶菌株来配制微生物菌剂，用以预防荔枝果实褐变，延长荔枝保鲜时间。筛选高产漆酶菌株的实验操作过程如图，其中各培养基和悬浮液配方相同，且都加入了苯胺蓝（漆酶能降解苯胺蓝并使其褪色）。 （5）从用途分类，培养基I、Ⅱ属于_______培养基，接种至培养基I、Ⅱ上采用的接种方法是_____。 （6）基于图过程，筛选菌株的相关测定指标包括______。（编号选填） ①漆酶含量②产漆酶菌株量③苯胺蓝脱色圈大小④苯胺蓝浓度 为探究高产漆酶菌株是否通过影响果皮漆酶活性从而延缓荔枝褐变，研究小组设计了实验方案： 第一步：选取同一品种、长势一致的两株荔枝树； 第二步：在相同条件下种植养护，向其中一株的根部土壤中添加高产漆酶菌株，另一株不处理； 第三步：在荔枝采摘后的1天后，测定各组果皮漆酶活性和果皮褐变指数。 （7）请指出该实验方案需要完善或修正的问题并说明原因：_____________________。 26．（25-26高二下·上海·单元复习）铝是地壳中含量最多的金属元素，在酸性土壤中会有较多的离子态铝形成铝胁迫对植物生长发育造成影响，我国酸性土壤约占全国总土地面积的22%。土壤中离子态铝可以吸附在根尖细胞壁，降低细胞壁的弹性和可塑性，同时会对细胞内的生长素（IAA）进行调节，部分机理如左图。现有科研人员用一定浓度的铝溶液对植物拟南芥进行铝胁迫实验，右图为实验结果。 （1）据右图可知，遭受铝胁迫的拟南芥叶绿素含量降低，将影响到光合作用过程中______（编号选填）。 ①光能的吸收②水的光解③三羧酸循环④卡尔文循环⑤糖生成⑥糖酵解 （2）据右图信息和已学知识分析铝胁迫拟南芥与对照组相比，鲜重发生明显变化的原因有______（多选）。 A．有机物合成速率降低 B．根的数目减少 C．外界溶液浓度低不利根吸水 D．根吸水的总面积较小 （3）结合两图及相关信息，请分析铝胁迫下拟南芥的根长发生明显变化原因______。 农杆菌是植物基因工程中常用到的一种细菌，图是对培养的农杆菌进行菌落计数。 （4）图的a、b、c、d中加入的都是LB培养基，结合图文信息判断，b、c、d中的是______（编号选填）培养基，所采用的接种方法是______（编号选填）。 ①液体②固体③选择④鉴定⑤平板划线法⑥稀释涂布平板法 （5）经接种培养后，b、c、d中农杆菌菌落数分别为48、57、60，则在a中农杆菌的密度约为_____个/mL。 27．（25-26高二下·上海·阶段检测）温室效应，全球气候变暖，会给人们及地球带来很多危害。大肠杆菌中的甲酸氢裂酶（FHL）能将甲酸氧化成还原性H和CO2。科学家利用大肠杆菌难于区分钼和钨这一特点，通过一定方式培养大肠杆菌，使得FHL中的钼替换成钨，改变了FHL的催化特性，改造后的大肠杆菌能够利用H2和CO2转化为甲酸，这为减缓温室效应提供了新的研究方向。 （1）为了获得目的菌株，首先需要将大肠杆菌置于_____的培养液中进行培养，完成元素的替换过程。 （2）然后通过图1所示的_____法分离出单个菌落。 （3）在对分离纯化的菌株进行筛选和鉴定后，扩大培养所用的培养基类型是_____（编号选填）。 ①固体培养基②液体培养基③通用培养基④选择培养基 （4）扩大培养过程中需要对大肠杆菌进行计数，如图2所示，取10mL培养液经过一系列梯度稀释后涂布0.1mL稀释液到固体培养基中培养，得到的菌落数分别为298、296、288个，则每升培养液中大肠杆菌数量为_____个。 （5）除了用该方法计数外，还可以用显微镜计数法，其特点是_____（编号选填）。 ①只能检测活菌数量 ②不能区分死菌和活菌 ③测得值往往偏小 ④测得值大于实际的活菌数 （6）嗜热古细菌具有高浓度甲酸盐耐受性，在80℃温度条件下可以持续氧化甲酸盐产生H2和碳酸氢盐，为其他生物提供原料。该发酵系统不需要经过灭菌，其他微生物也很难生长繁殖，原因可能是_____（写出2条）。 （7）抗生素在现代生活中被广泛应用，为了检测改造后的大肠杆菌对抗生素的敏感性，分别将含有A、B、C三种抗生素的滤纸片均匀放置在布满了改造后大肠杆菌的平板的不同位置，培养一段时间后结果如图3所示，改造后的大肠杆菌对抗生素_____（图中字母选填）的抗性最强。 28．（25-26高二下·上海·期中）自生固氮菌是土壤中能独立固定空气中氮气的细菌，将玉米和自生固氮菌混合后种植，可显著提高产量并降低化肥的使用量。科研人员进行了土壤中自生固氮菌的分离和固氮能力测定的研究，部分实验流程如图1。 （1）固氮菌将N2转化为离子形式进而被植物吸收。植物吸收的N元素可用于合成以下物质中的_______。 A．脂肪 B．叶绿素 C．蛋白质 D．核酸 （2）图1中的步骤④选用的培养基应添加的成分包括________。 A．牛肉膏 B．蛋白胨 C．甘露醇（C6H14O6） D．无机盐（KH2PO4、MgSO4、等） E．蒸馏水 F．琼脂 G．抗生素 H．植物激素 （3）若在④的各组平板上统计的菌落的数量为108、120、138个，则每克土壤样本中含有的固氮菌约为_______个。 （4）在步骤③和④中，下列几种物品不需要的有_______。 A．酒精灯 B．培养皿 C．显微镜 D．涂布器 E．接种环 将纯化的固氮菌置于完全培养液中扩大培养48小时，经离心后收集下层细胞并转移至特定培养基中进行固氮能力的测定，筛选出固氮能力最强的菌种A。为进一步鉴定其应用潜力，科研人员选用生长状态相近的玉米植株进行3组盆栽实验，30天后测定结果如表。 土壤有效氮（mg·kg-1） 叶片氮素积累量（mg） 叶绿素含量（mg·g-1） 蛋白质含量（mg·kg-1） 净光合速率（μmol·m-2·s-1） 对照组 85 140 1.5 90 6.08 尿素处理组 95 200 1.8 100 7.12 菌种A处理组 110 220 2.2 120 8.53 （5）菌种A处理组净光合速率高于其他组，据表和所学知识推测其原因可能是_______。 图2为通过发酵工程培养菌种A的生产流程示意图。 （6）图2中改变菌种A的某种遗传特性获得可稳定遗传的生产用菌种，利用的原理可能是______。 A．基因突变 B．基因重组 C．染色体结构变异 D．染色体数目变异 （7）发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节。有关认识或操作正确的是_______。 A．发酵罐外壁夹层通入冷却水可帮助控制发酵温度 B．发酵罐内叶轮搅拌可促进营养物质、氮气等与菌种A充分混合 C．培养基和发酵罐都必须经过严格灭菌处理 D．发酵结束后可采用过滤、沉淀等方法将菌种A分离，干燥后制成微生物肥料 素养提升 1.（2024·上海·高考真题）精氨酸可以促进细胞生长因子的分泌，从而促进伤口愈合。其可通过微生物发酵大量生产。研究人员研究了大肠杆菌的精氨酸合成过程，并对菌株进行改造，获得了高产菌株。以下是该项研究的部分内容及结果。 【精氨酸合成机制研究】 精氨酸在大肠杆菌体内的合成过程如图1所示。在大肠杆菌细胞内，过多的精氨酸会抑制ArgA的活性。 （1）图1所示LysE转运精氨酸至胞外的方式属于___（单选）。 A．自由扩散 B．协助扩散 C．主动运输 D．胞吐 （2）据图1推测，下列蛋白质中，降低其表达量可提高精氨酸产量的是___（单选）。 A．ArgE B．ArgF C．ArgG D．ArgH （3）将另一种细菌来源的ArgA引入大肠杆菌，发现该酶不受过量精氨酸抑制。这是因为该酶与大肠杆菌的ArgA相比___（单选）。 A．催化类型不同 B．分子结构不同 C．底物不同 D．最适温度不同 【筛选方法设计】 为提高目标菌株的筛选效率，研究人员构建了重组质粒，部分结构如图10。导入该重组质粒的大肠杆菌中，荧光蛋白表达量和精氨酸的量正相关。图2中启动子是RNA聚合酶结合的特定DNA序列，与转录起始有关。 （4）据图2解释，为何荧光蛋白的表达量可反映精氨酸的量：___。 【菌株的诱变和筛选】 将上述重组质粒导入大肠杆菌中，获取菌株A。对菌株A进行诱变，以筛选高产菌株，操作过程如图3，图中1～V是操作步骤。 （5）图3的步骤I～V中，须无菌操作的是___；须对菌株进行培养的是___。 （6）结合实验目的，下列关于培养基①~④的叙述正确的是___（多选）。 A．②是选择培养基 B．①~④的碳源的种类可以完全相同 C．④是选择培养基 D．①②的氮源及其比例可以与③④的不同 【高产机制分析】 研究人员对筛选到的高产精氨酸菌株B进行基因测序，发现10个基因存在突变，将这10个突变基因分别替换菌株A中的相应基因，获得A1～A10菌株，并测定精氨酸产量，结果如图4所示。 （7）分析并阐述菌株A6的精氨酸产量介于A、B之间的原因：___。 2.（23-24高三上·上海·阶段检测）扩展青霉是腐烂苹果中常见的微生物之一，其次级代谢产物棒曲霉素（Pat）是一种具有致突变作用的毒素。为研究腐烂苹果中Pat的分布，研究人员进行了如图所示的实验，其中“病健交界处”为腐烂部位与未腐烂部位的交界处，取样分离的5个部分分别为①号部位、②号部位、③号部位、④号部位、⑤号部位。 （1）该实验中将扩展青霉菌种接种到苹果上，这里的苹果相当于接种培养的____________。 （2）活化扩展脊霉菌种使用的培养基成分如表所示，该培养基根据物理性质属于_____培养基，判断依据是_______，其中能为扩展青霉的生长繁殖提供能源的是_______，NaNO3的作用是____________（答两点）。 蔗糖 NaNO3 MgSO4 KCI FeSO4 KH2PO4 蒸馏水 30g 2g 0.5g 0.5g 0.01g 1g 1000mL （3）若想快速直观的测定青霉菌的数量，最常用的方法是____________，实验结果统计的菌落数往往比活菌的实际数目低，其原因是________________。检测时使用的接种量为0.1mL而不是1mL，原因是____________________。 （4）用平板划线法分离扩展青霉时，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，其他区域的划线上却均无菌落。操作失误的原因可能是______。接种扩展青霉前，应对苹果进行___________（填“消毒”或“灭菌”）。研究人员测定了病斑直径为1、2、3cm的苹果中①～⑤号部位的Pat含量，结果如图。 （5）根据上图分析，下列说法正确的是（    ） A．腐烂部位中的Pat含量最高 B．病斑越大，腐烂部位的Pat含量越高 C．离腐烂部位越远的果肉中Pat含量越低 D．1cm和2cm病斑苹果中，从①号到②号部位的Pat含量下降幅度较大 （6）实验结束后，需要对实验所用器材进行________处理，目的是________________ 3．（24-25高二下·上海静安·期末）材料1：有国外期刊撰文指出“手机屏幕比马桶按钮单位面积上的细菌多18倍”。为了验证该说法的正确性，A、B两组研究人员分别进行实验调查。A、B两组的实验操作流程和实验结果如图。下表是2种可供选择的培养基配方。 培养基名称 配方（/L） 培养基1 蛋白胨10g，牛肉膏5g，NaCl5g，蒸馏水1000mL，琼脂15g 培养基2 葡萄糖10g，KH2PO40.2g，MgSO40.2g，NaCl0.2g，CaSO45g，蒸馏水1000mL，琼脂15g （1）从物理性质上看，上述两种培养基属于________培养基。培养基2中提供碳源的物质是_________。 （2）根据实验目的，应选择培养基_____（1或2），理由是：________。 （3）在取样环节，合理的操作应包括________。（编号选填） ①用无菌棉拭子取样 ②用无菌接种环取样 ③在不同样品表面任选5个点取样 ④在不同样品表面选固定面积的区域内取样 ⑤在取样部位反复涂抹5次 ⑥将采集到的样本置于无菌试管内封闭备用 （4）研究人员欲通过菌落计数的方法，比较手机屏幕和马桶按钮的细菌污染情况。据图1，正确的操作是__________。（编号选填） ①操作I可将待测样本放入无菌生理盐水 ②接种时用接种环进行划线 ③接种时用涂布棒进行涂布 ④不同的培养基平板需在皿盖上做好记号 ⑤接种后的培养基平板需倒置放在恒温箱中培养2～3天 （5）A、B两组各自完成了实验，但实验结果却截然不同。经检查，两组操作步骤均正确，对实验结果分析合理的是______。 A．可能因为取样部位不同 B．可能因为细菌的生长速度不同 C．样本数少，影响实验结果可信度 D．未考虑个人卫生习惯和取样环境等因素 材料2：林可霉素是一种临床上广泛使用的抗生素。最近研究人员在林可霉素生产菌的细胞膜上鉴定出一种能响应胞外氮源分子的蛋白质（AflQ）。试回答下列有关该项研究工作的问题。 （6）若鉴别林可霉素生产菌属于细菌或真菌，下列指标可选用的是______。 A．有无细胞壁 B．有无核糖体 C．有无核膜包被的细胞核 D．有无内质网 （7）称取K2HPO40.5g，谷氨酸0.5g，MgSO4·7H2O0.2g，FeSO4·7H2O0.01g，自来水或蒸馏水定容至1000mL，调pH至7.2，100℃高压蒸汽灭菌15min。以上林可霉素生产菌培养基配制流程的表述中，明显的错误是_______和_______。 实践表明，即便来自无性繁殖的细胞群体，当它们暴露在无菌环境中较长时间，仍会发生基因型和表型的改变。因此在抗生素大规模发酵生产前，仍需对接种的菌种进行分离、纯化和鉴定，其操作流程如图所示。 （8）为鉴定林可霉素生产菌产抗生素的能力，下图培养皿丙中需预先涂布______。 A．林可霉素 B．生理盐水 C．大肠杆菌 D．林可霉素生产菌 （9）在表格中填写你对上图中甲乙丙三个培养皿有关表述的判断（正确用“√”表示，错误用“×”表示） 表述 判断 甲培养皿中的菌落均不产林可霉素 ______ 乙培养皿中的菌落基因型和表型均相同 ______ 丙培养皿中的现象表明，抗生素可分泌到细胞外 ______ （10）在生产实践中发现，即便由乙培养皿至四个锥形瓶的接种量相同，培养皿丙中的圆圈也会大小不一，造成这种现象的可能原因包括______。 A．四个锥形瓶中菌体合成抗生素的能力不同 B．四个锥形瓶中菌体的生长速度不同 C．丙培养皿上涂布的样品浓度不同 D．丙培养皿的培养基厚度不均匀 （11）研究人员分别配制了以氨基酸Cys、Asp、Lys或Ser为唯一氮源的培养基，并测定野生株和Af1Q缺失株的生长量和抗生素产量，结果如下图所示。据图可以判断，膜蛋白Af1Q感应的氨基酸是______。 （2026·上海崇明·一模）纳豆是由纳豆芽孢杆菌发酵大豆而成的食品，纳豆芽孢杆菌合成的纳豆激酶具有溶解纤维蛋白（即溶解血栓）等功能。该酶的活性可作为反映纳豆营养价值的指标。图展示了科研人员从东北传统发酵酱块中，筛选可高产纳豆激酶的纳豆芽孢杆菌的实验流程，图中I~V表示相应步骤。 4．培养基a中含有蛋白胨，能为微生物的生长提供______。（多选） A．碳源 B．氮源 C．生长因子 D．无机盐 5．对图所示筛选纳豆芽孢杆菌流程的分析中，正确的有______。（多选） A．步骤Ⅱ与Ⅲ所用培养基配方可以相同，且培养结果相同 B．获得纯种微生物主要依靠步骤Ⅲ C．步骤Ⅱ与V所用培养基物理状态相同，用途不同 D．步骤Ⅰ、Ⅱ与Ⅲ中所用培养基均需为微生物的生长提供适宜渗透压 6．将测定纳豆激酶活性的流程补充完整： ①制作纤维蛋白平板并预先打孔 ②将已知酶活性的纤维蛋白酶稀释成系列浓度梯度（简称标准品） ③将各浓度梯度标准品溶液和纳豆芽孢杆菌的酶提取液（简称待测样品）分别点样至纤维蛋白平板上各个孔中 ④置于37℃恒温培养箱中18小时后测量溶解圈直径 ⑤______________（填空） ⑥______________（填空） 7．为确保所测得酶活性数据的准确性，相关实验操作有______。（编号选填） ①因步骤V不涉及微生物的培养，故不需无菌操作 ②配制不同pH梯度的纤维蛋白平板 ③每个孔中标准品/待测样品加样体积相同 ④每个标准品/待测样品设置2—3次重复，并求取溶解圈直径的平均值 科研人员将编码纳豆激酶的aprN基因N端编码序列进行同义突变（即基因碱基序列改变而氨基酸序列不变），构建包含突变序列N1~N4的4株菌株，突变菌株的N端编码链序列和测得的纳豆激酶相对表达量如表所示： 8．对aprN基因进行“同义突变”依据的原理是________。（单选） A．多种密码子可对应一种氨基酸 B．多数生物使用相同的遗传密码表 C．一种密码子可对应多种氨基酸 D．基因突变具有不定向性和随机性 9．据表，在aprN基因翻译过程中参与转运色氨酸的tRNA是________。（单选） A．B．C． D． 10．野生型与突变菌株的纳豆激酶相对表达量存在差异，可能的机制是同义突变影响了________。（编号选填） ①纳豆激酶的蛋白质结构与功能②aprN基因的复制过程 ③aprN基因转录产物的稳定性④aprN基因的翻译效率 20 / 21 学科网（北京）股份有限公司 $ 第16讲 发酵工程 （上海专用） 第1部分 课标导向·考情铺垫 第2部分 三大核心·主干速记 核心1 微生物的培养基与无菌技术 核心2 微生物的分离、纯化与计数 核心3 发酵工程体系及其产品应用 第3部分 分层专练·靶向攻关 基础通关：教材回归 ＆ 概念诊断 情境应用：科技热点 ＆ 真实问题 素养提升：开放表达 ＆ 综合论述 课标导向·考情铺垫 课标导向 本章为选修3第1章，是“生物技术与工程”模块的开篇。发酵工程是最早实现工业化的生物技术，也是基因工程、细胞工程等下游技术的支撑基础。掌握微生物培养和发酵原理，是后续学习细胞工程、基因工程的重要前提。 课标 本讲要求 课程性质 本讲属于选择性必修模块“生物技术与工程”，是理论性与实践性并重的应用章节。发酵工程以微生物学为基础，连接上游的培养基设计、无菌操作、菌种分离纯化，与下游的发酵过程控制和产品提取，构成完整的工程技术链条。 核心素养 ①生命观念：理解微生物的营养需求与生长条件，形成“结构与功能相适应”“物质与能量”的生命观念； ②科学思维：通过培养基设计、无菌技术原理、分离纯化方法的比较分析，培养归纳概括与演绎推理能力； ③科学探究：能设计并实施培养基配制、微生物分离纯化、计数、发酵食品制作等实验方案，观察记录并分析实验结果； ④社会责任：关注发酵工程在食品、医药、能源、环保等领域的应用价值，认识其对可持续发展的贡献。 考情分析 1． 高考命题特点： • 发酵工程是上海高考和合格考的高频考点，尤其在选择题和简答题中均有出现。 • 高考命题侧重于实验设计与分析（如培养基配方的分析、分离纯化方法的选择、实验结果的评价），以及对发酵过程调控原理的理解。 • 合格考更侧重基础概念辨析（如灭菌vs消毒、培养基分类、平板划线法vs稀释涂布平板法的区别）。 考查方式： • 以实验情境为载体，考查微生物培养的基本原理和操作要点； • 以生产实例（如青霉素发酵、果酒果醋制作）为载体，考查发酵过程调控的理解； • 以数据分析（如菌落计数、发酵曲线）为载体，考查信息提取与推理能力； • 以社会热点（如抗生素耐药性、白色污染治理、燃料乙醇）为载体，考查社会责任与知识迁移。 2． 近年上海命题动向 年份 涉及形式 涉及内容 近年高考 选择题+简答题 培养基成分分析（碳源、氮源判断）；灭菌与消毒方法辨析；平板划线法操作要点；菌落计数公式应用 近年高考 实验分析题 结合链霉素发酵实例，考查种子培养基vs发酵培养基的区别、温度/接种量对发酵的影响分析 提示：本讲不需“刷题”，但显微镜操作、实验设计语言、科学史人物事件是必须落实的“底层装备”。 备考关键 1.精读教材，特别关注“探究·实验”的操作细节、“广角镜”与“科学史话”中的拓展知识（如青霉素的发现与工业化生产历程）； 2.动手操作培养基配制、微生物分离纯化实验，在做中学——理解每一步操作的原理和注意事项； 3.用规范的生物学语言描述实验操作和结果分析，如“在火焰旁接种”“倒置培养防止冷凝水滴落”等关键表述； 4.将发酵工程与必修阶段的细胞呼吸（有氧/无氧呼吸）、代谢调控等知识相联系，构建完整的知识网络。 三大核心·主干速记 核心1 微生物的培养基与无菌技术 一、微生物所需的营养物质 微生物的生存和生长依赖于适宜的营养物质和生长环境。培养基是一种由人工配制的、适合微生物生长繁殖并产生代谢产物的营养基质。 1. 五大类营养物质 营养物质 功能 常见来源 备注 碳源 构成细胞物质和代谢产物；异养微生物的能源 葡萄糖、蔗糖、淀粉水解物、CO₂（自养微生物） 无机碳源（CO₂、碳酸盐）供自养型；有机碳源供异养型 氮源 构成蛋白质、核酸等含氮物质 蛋白胨、酵母浸粉、玉米浆、黄豆饼粉、（NH₄）₂SO₄、氨水 不能固氮的微生物需要结合态氮 生长因子 微生物自身不能合成、但生长所必需的微量有机物 酵母浸粉、玉米浆等 如维生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶等 无机盐 构成细胞成分、酶的激活剂、维持渗透压等 KH₂PO₄、Na₂HPO₄、MgSO₄·7H₂O、NaCl等 大量元素和微量元素 水 溶剂、参与生化反应、运输营养物质和代谢产物 蒸馏水 微生物细胞中含量最多的成分 2. 深度解读 【核心素养：生命观念——物质与能量】 • 能源问题：微生物的生长还需要能源。葡萄糖、淀粉等碳水化合物可作为异养微生物的能源（碳源兼能源）。对于不能固氮的微生物来说，蛋白质同时具有氮源、碳源和能源三种功能——这是一个重要的高频考点。 • 营养类型差异：不同微生物具有不同的营养类型（自养/异养、光能/化能），对营养物质的要求各不相同。因此，必须根据各种微生物的特点及实验目的选用或设计合适的培养基。 • pH的调控：不同微生物生长、繁殖和代谢产物积累所需的pH也不同。例如，细菌培养基一般调至中性偏碱（pH 7.0~7.2），而酵母和霉菌则偏酸性（pH 5.0~6.5）。 二、培养基的类型 1. 按成分来源分类 类型 含义 特点 实例 天然培养基 用化学成分不明确或不恒定的天然物质配制 营养丰富、来源广泛、成本低，但成分不稳定、重复性差 牛肉膏蛋白胨培养基、麦芽汁培养基 合成培养基 用已知化学成分的试剂精确配制 成分精确、重复性好，但成本较高 查氏培养基、高氏一号培养基 2. 按物理状态分类 类型 特征 用途 液体培养基 不含凝固剂（琼脂），呈液态 适用于大规模发酵生产（如发酵罐培养）、微生物的扩大培养 固体培养基 加入凝固剂琼脂（一般1.5%~2.0%） 适用于微生物的分离纯化、菌落观察、菌种保藏 半固体培养基 琼脂含量较低（0.3%~0.5%） 适用于观察微生物的运动性、厌氧菌的培养 3. 按基本用途分类 类型 含义 原理 实例 基础培养基 含有一般微生物生长繁殖所需基本营养成分 满足大多数微生物的基本需求 牛肉膏蛋白胨培养基（LB培养基） 选择培养基 允许特定种类的微生物生长，抑制其他微生物生长 加入某种特殊化学物质或利用特殊营养条件 以尿素为唯一氮源的培养基→分离分解尿素的细菌 鉴别培养基 在培养基中加入某种指示剂，使不同微生物表现出可区分的特征 利用微生物的代谢差异产生可见的变化 伊红美蓝培养基鉴别大肠杆菌（菌落呈金属光泽） 注意理解：选择培养基的核心思路是“只提供目标菌能利用的条件”或“抑制非目标菌的生长”。例如，无氮培养基可分离固氮菌，高盐培养基可筛选耐盐菌，添加抗生素的培养基可筛选抗性菌。 三、无菌技术 1. 核心概念 无菌技术是指防止纯种微生物被其他微生物污染，且自身也不污染操作环境的技术。它贯穿于微生物分离、纯化、接种、培养及菌种保藏的整个过程。 2. 灭菌与消毒的对比 比较 灭菌 消毒 定义 采用强烈的理化条件使物体内外一切微生物（包括芽孢）丧失生长繁殖能力 采用较温和的理化条件，仅杀死物体内外一部分有害的病原菌 强度 强烈 温和 效果 彻底杀灭所有微生物，包括芽孢和孢子 杀死部分病原微生物，对被消毒对象基本无害 常用方法 高压蒸汽灭菌、干热灭菌（灼烧/烘箱）、过滤除菌、辐射灭菌 巴氏消毒法、75%酒精擦拭、紫外线照射（表面消毒）、煮沸消毒 【易错警示】 灭菌≠消毒！两者的核心区别在于：①处理的强度不同；②是否杀灭芽孢。芽孢是某些细菌产生的高度抗热的结构，能耐受极端温度、干旱和营养匮乏，是判断灭菌是否彻底的关键指标。 3. 常用灭菌方法 方法 原理 适用对象 关键参数 高压蒸汽灭菌 高温高压使蛋白质变性 培养基、培养皿等耐热物品 0.1 MPa，121℃，20~30 min（常规灭菌条件） 干热灭菌 高温干燥使蛋白质变性 ①火焰灼烧：接种环、镊子等金属工具；②烘箱干燥：玻璃器皿（培养皿、移液管等） 灼烧至红热；160~170℃，1~2 h 过滤除菌 通过过滤介质阻截微生物 含热敏感物质（如尿素）的培养基、好氧发酵所需的无菌空气 滤膜孔径 < 微生物大小 辐射灭菌 电离辐射或紫外辐射杀灭微生物 紫外辐射→物体表面和空气灭菌（超净工作台、无菌室） 紫外灯照射30 min 【拓展】高压蒸汽灭菌的操作要点： • 灭菌锅内的冷空气必须排尽（否则实际温度达不到设定值）； • 待压力降至零后方可开盖，防止突然减压导致培养基冲出或容器爆裂； • 含糖培养基需适当降低灭菌温度和时间，防止糖类焦糖化。 4. 无菌操作的规范要求 1　 操作前：清洁双手，75%酒精消毒； 2　 操作中：在酒精灯火焰旁进行操作（火焰附近形成无菌区域）；开盖、接种、封口均需在火焰旁完成； 3　 操作后：使用后的培养基丢弃前必须灭菌处理，防止污染环境。 四、培养基的配制（以YPD培养基为例） YPD（酵母浸粉胨葡萄糖）培养基是常用的酵母培养基，配制步骤如下： 步骤 操作要点 注意事项 ①称量 称取酵母浸粉、蛋白胨、琼脂；单独配制葡萄糖溶液 葡萄糖需单独配制，避免高温灭菌时焦糖化 ②溶解 加水搅拌，加热溶解，再加琼脂并熔化 加热时用玻璃棒不断搅拌，防止糊底 ③调pH 用NaOH或HCl调节至6.5 需在琼脂完全溶解后、分装前完成 ④分装 趁热倒入三角烧瓶，瓶塞和牛皮纸包扎封口 不要把培养基沾到瓶口 ⑤灭菌 121℃高压蒸汽灭菌20~30 min 培养基与包扎好的培养皿一起灭菌 ⑥倒平板 在超净工作台中，葡萄糖溶液过滤除菌后加入冷却至50℃的培养基中 瓶口过火焰；平板冷凝后倒置培养 【高考命题】 ①葡萄糖为什么要单独过滤除菌？（防止高温下焦糖化） ②为什么要等培养基冷却至50℃左右才加入葡萄糖？（避免高温破坏） ③冷凝水的处理：平板倒置培养可防止冷凝水滴落至培养基表面，导致菌液扩散、菌落连片。 核心2 微生物的分离、纯化与计数 一、微生物分离与纯化的原理 从混杂的微生物群体中，获得只含有某一种或某一株微生物的过程，称为微生物的分离和纯化。 核心原理：通过在固体培养基表面使微生物分散成单个细胞，每个细胞经过生长繁殖形成一个单菌落（由一个细胞繁殖而成的肉眼可见的子细胞群体），从而获得纯种培养物。 【结构与功能】 菌落特征取决于组成菌落的细胞结构和生长行为。不同微生物在特定培养基上形成的菌落特征（大小、形态、颜色、透明度、隆起状态、边缘特征等）有很大差异；同一种微生物在一定条件下培养，其特征往往有一定的稳定性。因此，菌落特征是衡量菌种纯度、辨认和鉴定菌种的重要依据。 二、平板划线法 1. 原理 将接种环蘸取菌液后，在固体培养基表面连续划线，随着划线进行，菌液中的微生物逐渐被分散，最终在划线末端可获得由单个细胞繁殖而成的单菌落。 2. 操作步骤 ①灼烧灭菌接种环→②在火焰旁蘸取菌液→③在平板表面分区划“之”字线（一般分3～5个区域）→④每次划线前灼烧接种环，冷却后从上一区域末端开始划线→⑤倒置培养 3. 关键操作要点 操作 目的 接种环每次划线前灼烧灭菌 杀死残余菌液，确保后续划线菌量逐渐减少 冷却后再划线 防止高温杀死微生物 划线要轻 防止划破培养基表面 从上一区域末端开始划下一区域 逐步稀释菌量 4. 优缺点 • 优点：操作简便、快速，不需要稀释； • 缺点：不能用于计数；分离效果取决于操作者经验。 三、稀释涂布平板法 1. 原理 将菌液进行一系列梯度稀释后，取少量稀释液滴加到固体培养基表面，用涂布棒均匀涂布。经培养后，分散的单个微生物细胞在培养基表面繁殖形成单菌落。 2. 操作步骤 ①制备系列梯度稀释液（如10¹~10⁶）→②取0.1 mL稀释液滴加到平板中央→③用酒精灼烧冷却的涂布棒均匀涂布→④倒置培养→⑤观察菌落 3. 关键操作要点 操作 目的 每步稀释更换无菌吸头 保证稀释倍数准确 涂布棒先蘸酒精再过火焰 灼烧灭菌，冷却后涂布 涂布均匀 使菌落分布均匀，便于计数 设置重复平板 减少实验误差 4. 优缺点 • 优点：既可分离纯化，又可用于活菌计数； • 缺点：操作较繁琐，需要多次稀释。 四、两种分离纯化方法的对比 比较项目 平板划线法 稀释涂布平板法 接种工具 接种环 涂布棒 + 移液器 操作方式 在平板表面连续划线 梯度稀释后涂布 能否计数 ❌ 不能 ✅ 能（活菌计数） 分离效果 较依赖操作经验 较稳定，可控制 适用场景 快速分离纯化 分离纯化+计数 共同点 ①都需要在无菌条件下操作；②都需要在固体培养基上进行；③最终都能获得单菌落；④培养时都需要倒置 【命题角度】 两种方法的比较是常考题型。注意：稀释涂布平板法计数的结果是活菌数，因为每个菌落由一个活的菌体细胞繁殖而来。但由于两个或多个细胞可能连在一起形成一个菌落，所以统计值往往小于实际活菌数。 五、微生物的计数方法 1. 稀释涂布平板法（活菌计数法） （1）原理： 一个单菌落由原样品中一个活的菌体细胞生长繁殖而成。通过统计菌落数并根据稀释倍数和取样量，可换算出单位样品中的活菌数。 （2）计算公式： 其中： • C = 某一稀释倍数下平板上生长的平均菌落数 • V = 涂布平板上所用的稀释液的体积（mL） • M = 稀释倍数 （3）关键要求： • 一般选择菌落数在30~300的平板进行计数（太少统计误差大，太多菌落重叠难以计数）； • 需设置多个重复平板，取平均值； • 统计结果往往偏低（因为多个细菌连在一起只形成一个菌落）。 （4）操作流程： 取样→梯度稀释（10¹~10⁶等）→取0.1 mL涂布→培养→计数→计算 2. 显微镜计数法（血细胞计数板法） （1）原理： 利用血细胞计数板在显微镜下直接观察微生物细胞并进行计数，通过计数室的已知体积计算原菌液中的微生物数量。 （2）优缺点： 项目 说明 优点 直观、简便、快速 缺点 ①测得的是所有细胞的总数（包括死细胞和活细胞），不能区分；②对运动能力强的活细胞难以计数 （3）适用对象： 个体相对较大的酵母细胞和霉菌孢子等。 3. 两种计数方法的对比 比较项目 稀释涂布平板法 显微镜计数法 计数对象 活菌 所有细胞（死+活） 操作难度 较复杂（需培养） 简便快速 统计结果 偏小（多细胞→一个菌落） 偏大（包含死细胞） 适用场景 活菌数量测定 酵母、霉菌孢子等较大细胞 选择计数方法时，需明确实验目的：需要活菌数→稀释涂布平板法；需要总菌数→显微镜计数法。高考常考“两种方法结果不一致的原因分析”。 六、探究实验——土壤中分解尿素细菌的分离与计数 （1）实验设计思路： 项目 内容 目标 从土壤中分离能分解尿素的细菌，并统计其数量 原理 以尿素为唯一氮源的培养基为选择培养基，只有能合成脲酶的细菌才能分解尿素获取氮源，从而生长繁殖 对照设置 LB琼脂培养基（完全培养基）→统计土壤中总菌数；尿素琼脂培养基（选择培养基）→统计分解尿素细菌数 计算公式 每克样品中的菌株数 = (C÷V)×M （2）关键分析： • 两种培养基平板的菌落数量差异：LB培养基上菌落数远多于尿素培养基，因为LB培养基营养全面，几乎所有细菌都能生长；而尿素培养基只允许能分解尿素的细菌生长。 • 尿素需要单独过滤除菌后再加入培养基——因为尿素在高温下会分解。 • 本实验体现了选择培养基的核心设计思想：利用目标菌的特殊代谢能力，创造只有它能生长的条件。 核心3 发酵工程体系及其产品应用 一、传统发酵技术 传统发酵以自然发酵工艺为主，生产过程难以精确控制，主要依靠操作者的经验判断。 1. 果酒和果醋的制作 （1）果酒制作原理： 项目 内容 菌种 酵母菌（兼性厌氧型） 有氧条件 C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O（酵母大量繁殖） 无氧条件 C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂（酒精发酵） 温度 18~25℃ 时间 10~12 d （2）果醋制作原理： 项目 内容 菌种 醋酸菌（好氧细菌） 原理 乙醇 →（醋酸菌）→ 乙醛 → 醋酸 条件 氧气充足，30~35℃ 时间 3~4 d （3）操作要点与深度解读： • 发酵瓶留出1/3空间的目的：①为酵母初期有氧呼吸提供O₂，使其快速繁殖；②防止发酵产生CO₂导致液体溢出。 • 果酒发酵需先通气后密封：先通气让酵母在有氧条件下大量繁殖，后密封进行无氧发酵产酒精。 • 果醋发酵需通入氧气：醋酸菌是好氧菌，必须在有氧条件下才能将乙醇转化为醋酸。 • 防止污染的措施：发酵瓶灭菌、榨汁机消毒、发酵液pH降低（抑制杂菌）、适当温度控制。 【科学史】巴斯德与发酵： 19世纪中期，法国科学家巴斯德指出酵母在葡萄酒制作过程中起关键作用，并发现葡萄酒变酸是由于细菌污染。他发明了巴氏消毒法（62℃保持30min，杀死液体中的病原菌），该方法至今仍在牛奶、果汁等食品工业中广泛应用。 2. 酸奶的制作 项目 内容 菌种 乳酸菌（主要为德氏乳杆菌保加利亚亚种和唾液链球菌嗜热亚种，厌氧细菌） 原理 乳酸菌发酵产生乳酸→使牛奶中蛋白质凝固→形成酸奶独特风味 消毒 85~90℃消毒15 min（杀死杂菌，同时不破坏牛奶营养成分） 接种 冷却至45℃左右后接种（温度过高会杀死乳酸菌） 发酵 40~42℃恒温培养4~6 h 后熟 4℃低温保持12~24 h（抑制杂菌，改善口感） 【高考命题】 ①为什么消毒后需冷却至45℃才能接种？（防止高温杀死菌种） ②为什么酸奶适合乳糖不耐受人群？（乳酸菌将乳糖转化为乳酸） ③如何判断酸奶发酵是否被杂菌污染？（出现异味、变色、凝块不均匀等） 3. 泡菜的制作 项目 内容 菌种 乳酸菌 条件 密封（无氧）、适宜温度 原理 乳酸菌在无氧条件下发酵产生乳酸 注意事项 泡菜坛需密封良好；腌制时间要足够（亚硝酸盐含量先升高后降低） 4. 酱油的制作 酱油的制作涉及多种微生物的协同发酵： • 制曲阶段：米曲霉分解大豆蛋白质→氨基酸（鲜味来源）；分解小麦淀粉→糖类 • 发酵阶段：乳酸菌发酵产生乳酸；酵母发酵产生酒精和风味物质 • 关键点：发酵过程中需控制温度、pH、通气量等条件 传统发酵食品的共同特点：①利用微生物的代谢活动；②多为混合菌种的自然发酵；③需要控制特定的环境条件（温度、氧气、pH等）。 二、现代发酵工程体系 发酵工程是利用微生物的生命活动大量生产人们所需产品的工程技术体系。现代发酵工程是在传统发酵基础上，结合了自动化控制和工程化技术的规模化生产体系。 1. 发酵工程的三大核心要素 （1）微生物菌种——发酵工业的灵魂 环节 说明 菌种来源 从自然界中分离得到的野生型菌株 菌种选育 筛选→纯化→诱变育种→（现代手段：基因工程改造） 逐级扩大培养 保藏管→斜面培养→三角瓶→种子罐→发酵罐（逐步扩大） 培养基区别 种子培养基：原料精细、营养丰富→菌种快速生长；发酵培养基：原料廉价→菌种大量产物 【拓展】微生物菌种的逐级扩大培养： 菌种保藏管中处于休眠状态的菌种需经过逐级扩大培养获得大量种子。在实际生产中，种子罐的培养基成分往往更接近于发酵培养基，因此菌种扩大培养过程也是微生物逐渐适应发酵培养基的过程。 （2）生物反应器——发酵罐 生物反应器是为微生物或动植物细胞的生长代谢提供场所、使其大量积累目的产物的装置。发酵罐是发酵工业中常用的生物反应器。 发酵罐的核心结构与控制参数： 结构/参数 功能 搅拌装置 加快氧的溶解速度，使培养基成分混合均匀 通气装置 提供无菌空气（好氧发酵需要） 换热系统 冷却发酵罐，保持适宜温度 温度控制 根据微生物生长和产物合成需要调控 pH控制 实时监测和调节 溶解氧控制 通过通气量和搅拌转速调控 消泡系统 加入消泡剂控制泡沫 计算机自动化控制 实时检测、调控参数，实现最优条件控制 【高考命题】 发酵罐各结构的功能。注意理解：①为什么好氧发酵需要通入无菌空气？（防止杂菌污染同时提供O₂）②为什么搅拌可以加快氧的溶解？（增大接触面积）③发酵罐规模从几十到几百立方米，现代发酵罐一般采用计算机自动化控制。 （3）发酵过程调控 控制参数 调控方式 重要性 温度 换热系统冷却 不同阶段可能需不同温度（如产黄青霉最适生长温度30℃，产青霉素最适温度20℃） pH 加入酸碱调节 影响酶活性和代谢途径 溶解氧 调节通气量和搅拌转速 过低→有氧呼吸受抑制，副产物增多；过高→影响产物生成，增加成本 营养物浓度 添加补料 维持适宜营养浓度 泡沫 加入消泡剂 防止泡沫溢出和通气受阻 深度解读——以青霉素发酵为例： 产黄青霉生长的最适温度为30℃，而生产青霉素的最适温度为20℃。因此在生产中采取分阶段控温策略：发酵前期26℃左右（促进菌体快速生长），发酵后期23℃左右（促进产物合成）。这一设计体现了“生长阶段”与“产物合成阶段”对环境条件的不同需求。 【广角镜】液体发酵与固态发酵： 类型 特点 应用 液体发酵 液体培养基，通气搅拌，易自动化控制 抗生素、氨基酸、有机酸、酶制剂等 固态发酵 微生物在潮湿不溶于水的原料中生长 传统白酒、毛豆腐；堆肥、沼气发酵 2. 工业发酵的完整流程 菌种 → 种子扩大培养 → 培养基配制 → 灭菌 → 接种 → 发酵过程控制 → 产物分离提纯 → 成品 关键质控点： • 灭菌必须彻底（防止杂菌污染→争夺营养、分泌抑制物） • 发酵过程实时监测和调控 • 产物分离提纯方法取决于产物性质 【科学史——青霉素】 时间 事件 意义 1928年 弗莱明发现青霉菌能杀死葡萄球菌（“抑菌圈”） 发现青霉素 1940年 弗洛里和钱恩证明青霉素可治疗细菌感染，建立提取方法 临床验证 1945年 实现青霉素工业化生产 开创液体深层发酵技术 至今 生产能力从几十单位/mL提高到10万单位/mL 诱变育种+基因工程+工艺优化 关键技术突破： • 从固体表面培养→液体深层发酵（发明密封发酵罐、无菌空气制备、搅拌装置、换热系统） • 生产菌从点青霉菌→产黄青霉（更适合液体培养） • 提取精制采用离心萃取机、冷冻干燥机等新型设备 青霉素的工业化生产开辟了全新的工业微生物产品生产道路，由此诞生了交叉学科——生物化学工程。 三、发酵工程产品的应用 1. 发酵工程与食品工业 应用方向 实例 说明 传统发酵食品 山西老陈醋、绍兴黄酒、四川泡菜、北京豆腐乳、蒙古酸奶 历史悠久，地方特色 食品添加剂 黄原胶、结冷胶（增稠剂）；谷氨酸（鲜味剂）；β-胡萝卜素（着色剂、营养强化剂） 微生物发酵生产 益生菌 大规模培养的乳酸菌等 直接食用，改善肠道健康 2. 发酵工程与医药工业 产品类型 实例 说明 抗生素 青霉素、链霉素、红霉素、头孢霉素、万古霉素 抗感染治疗，由微生物发酵生产 基因工程药物 干扰素（抗炎、抗肿瘤、抗病毒）；白介素（增强免疫力）；表皮生长因子（烧伤修复）；成纤维细胞生长因子（创口修复）；胰岛素（治疗糖尿病） 通过基因工程构建的菌种发酵生产 疫苗 乙型肝炎蛋白多肽类疫苗 婴幼儿及易感者预防 【广角镜】酵母合成青蒿素前体——青蒿酸： 青蒿素是治疗疟疾的首选药物，从黄花蒿中直接提取产量低、受季节限制。科学家在酵母细胞中导入新的生物合成基因，使其合成青蒿素的前体“青蒿酸”，再经简单化学反应合成青蒿素。某制药公司2012年发酵产量达38.7吨，相当于近3350公顷耕地的种植产量。这一成果是合成生物学技术异源生产植物源天然产物的里程碑。 3. 发酵工程与能源环境 应用方向 实例 原理/意义 燃料乙醇 以木质纤维素为原料发酵生产乙醇 可再生、减少温室气体排放；利用非粮资源解决“与人争粮”问题 生物降解塑料 聚乳酸（PLA） 以微生物发酵产物乳酸为单体聚合而成，可生物降解，替代石油基塑料 沼气发酵 密闭厌氧发酵处理湿垃圾 产生沼气→燃烧发电；沼渣→进一步焚烧发电 蛋白质饲料 利用霉菌、酵母等发酵农业废弃物 变废为宝，拓宽蛋白质饲料原料来源 拓展： 发酵工程在解决当今人类面临的粮食安全、能源危机、环境污染等重大挑战中发挥着越来越重要的作用。例如，燃料乙醇的可再生循环（作物→发酵→乙醇→燃烧→CO₂→作物再固定）体现了物质循环和可持续发展的理念。 四、传统发酵与现代发酵工程的对比 比较项目 传统发酵 现代发酵工程 菌种 自然菌种（混合菌） 纯种培养（经选育的优良菌种） 控制方式 依赖经验，难以精确控制 自动化控制，参数实时监测调控 规模 小规模 大规模（几十~几百立方米发酵罐） 产品范围 以食品为主 食品、医药、化工、材料、能源、环保 技术基础 传统工艺 微生物学+基因工程+细胞工程+自动化控制 分层专练·靶向攻关 基础通关 1．（23-24高三上·上海崇明·阶段检测）以下哪个属于高温高压灭菌法的条件（    ） A．121℃ B．1.05mmHg C．25min D．62℃ 【答案】A 【分析】实验室常用的灭菌方法：①灼烧灭菌：将微生物的接种工具，如接种环、接种针或其他金属工具，直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧，可以迅速彻底地灭菌，此外，在接种过程中，试管口或瓶口等容易被污染的部位，也可以通过火焰燃烧来灭菌。②干热灭菌：能耐高温的，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，可以采用这种方法灭菌。③高压蒸汽灭菌（高温高压灭菌法）：将灭菌物品放置在盛有适量水的高压蒸汽灭菌锅内，为达到良好的灭菌效果，一般在压力为100kPa，温度为121℃的条件下，维持15～30min。 【详解】高温高压灭菌法是将灭菌物品放置在盛有适量水的高压蒸汽灭菌锅内，为达到良好的灭菌效果，一般在压力为100kPa，温度为121℃的条件下，维持15～30min。A符合题意。 故选A。 2．（23-24高三上·上海崇明·阶段检测）大肠杆菌是一种常见的细菌，为了鉴别待测菌液中是否存在大肠杆菌，培养基中需要加入 以下哪种试剂（    ） A．班氏试剂 B．伊红美蓝染液 C．苏丹III染液 D．龙胆紫染剂 【答案】B 【分析】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，称为选择培养基。 【详解】利用伊红和美蓝培养基可用来培养和鉴定大肠杆菌，菌落呈黑色并带有金属光泽，这种培养基称为鉴别培养基。B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 3．（21-22高二·上海·期中）如图是接种微生物后培养得到的结果，下列说法正确的是（　　） A．该培养基中含琼脂，可为微生物提供碳源 B．接种方法是稀释涂布法 C．培养后可以用来进行菌落计数 D．接种器材是接种环 【答案】D 【分析】分析题图可知，表示的是用平板划线法接种后微生物的生长情况，其中需要用到的工具有培养皿、接种环、酒精灯等，整个过程需要严格进行无菌操作。 【详解】A、培养基上形成了菌落，所以该培养基中含琼脂，属于固体培养基，但琼脂不能为微生物提供碳源，A错误； B、根据题图分析，该平板是用平板划线法进行接种的，B错误； C、平板划线法不能用于菌落计数，C错误； D、平板划线法所用接种器材是接种环，D正确。 故选D。 4．（21-22高二上·上海徐汇·期末）某研究小组为了筛选出能高效降解氯苯的微生物 SP1 菌，设计了两组培养基，配方如下表。从表中数据可知，I 号和 II 号培养基都属于（    ） 培养基 蛋白胨 牛肉膏 氯苯 氯化钠 硝酸铵 无机盐（无碳） 蒸馏水 I 号 10g 5g 5mg 5g -- -- 1L II 号 -- -- 50mg 5g 3g 适量 1L A．通用培养基 B．液体培养基 C．选择培养基 D．固体培养基 【答案】B 【分析】培养基为微生物提供生长、繁殖和积累代谢产物的营养物质。营养物质归纳为碳源、氮源、生长因子、无机盐和水。根据化学成分分为合成培养基、天然培养基等；根据用途分选择培养基、鉴别培养基；根据性质分为液体、半固体和固体培养基。 【详解】Ⅰ号培养基是为了获得更多的菌株，属于基础培养基，选择的作用不是很强，因为在培养基中含有蛋白胨和牛肉膏；Ⅱ号培养基是为选择出SP1菌株，属于选择培养基，因为碳源只是氯苯，不能利用氯苯的不能生存，Ⅱ号培养基成分中含氮物质为硝酸铵，可以为SP1菌株提供氮源；但两个培养基中都含有大量蒸馏水，且都不含琼脂，故都属于液体培养基，B正确，ACD错误。 故选B。 5．（21-22高二下·上海·阶段检测）为筛选牛胃液中纤维素酶高产菌株，研究人员将牛胃液涂布在刚果红培养基（刚果红与纤维素形成红色复合物）上，培养后得到3株有透明圈的菌落（见图）。下列相关叙述错误的是（    ） A．菌落①为筛选出的最理想菌株 B．涂布平板是为了获取图中单菌落 C．刚果红是培养基中的唯一碳源 D．三种菌株都能产纤维素酶菌落 【答案】C 【分析】纤维素分解菌筛选方法：刚果红染色法。能够通过颜色反应直接对微生物进行筛选。当纤维素被纤维素酶分解后，刚果红和纤维素形成的复合物就无法形成，培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。 【详解】A、纤维素酶高产菌株可将培养基中纤维素分解，菌落周围红色复合物消失，出现透明圈，菌落①透明圈直径/菌落直接比值最大，因此是高产纤维素酶的最理想菌株，A正确； B、选取合适稀释度的菌液进行涂布操作，在选择培养基上可以得到单菌落，B正确； C、刚果红不是碳源，纤维素是碳源，C错误； D、三种菌落周围都有透明圈，因此都可以产生纤维素酶，D正确。 故选C。 6．（23-24高三上·上海·期末）对两种不同营养缺陷型大肠杆菌进行如下图所示的培养： 在基本培养基中涂布A和B的混合物，出现少数菌落，这些菌落的菌株属于可能是下面的哪几个__________ 。（编号选填） ①Met‑，②bio‑，③thr‑，④leu‑，⑤Met+，⑥bio+，⑦thr+，⑧leu+ 【答案】⑤⑥⑦⑧ 【分析】据图分析：菌株A不能合成甲硫氨酸和生物素，能合成苏氨酸和亮氨酸；菌株B不能合成苏氨酸和亮氨酸，能合成甲硫氨酸和生物素。在基本培养基上单独涂菌株A或菌株B均无菌落出现。在基本培养基上同时涂菌株A和菌株B，出现了少数菌落。 【详解】在基本培养基中涂布A和B的混合物，A菌株可以为B菌株提供菌株B不能合成苏氨酸和亮氨酸，B菌株可以为A菌株提供菌株A不能合成甲硫氨酸和生物素，故培养一段时间后，基本培养基中出现的菌落的菌株属于Met+，bio+，thr+，leu+，故选择⑤⑥⑦⑧。 7．（23-24高三上·上海·期中）尿素是一种重要的农业肥料，但若不经细菌的分解，就不能更好地被植物利用。生活在土壤中的微生物种类和数量繁多，同学们试图探究土壤中微生物对尿素是否有分解作用，设计了以下实验，并成功筛选到能高效降解尿素的细菌（目的菌）。培养基成分如表所示，实验步骤如图所示。 KH2PO4 1.4g Na2HPO4 2.1g MgSO4·7H2O 0.2g 葡萄糖 10g 物质A 1g 琼脂 15g 将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到100mL （1）表1所示培养基成分中物质A是____，本实验中加入它的作用是____。 （2）为了保证无菌操作，在实验中需要灭菌的是____。 A．培养细菌用的培养基与培养皿 B．玻璃棒、试管、锥形瓶和吸管 C．实验操作者的双手 D．接种所需的涂布器 （3）从物理状态角度分析，图中接种时所用的培养基属于____培养基。 A．选择培养基 B．通用培养基 C．固体培养基 D．液体培养基 （4）在进行分离分解尿素的细菌实验时，A同学从培养基上筛选出大约150个菌落，而其他同学只选择出大约50个菌落。A同学的实验结果产生的原因可能有____（填序号）。 ①土样不同  ②培养基污染  ③操作失误  ④没有设置对照 【答案】(1) 尿素 为细菌的生长代谢提供氮源，同时可筛选出能降解尿素的细菌 (2)ABD (3)C (4)①②③ 【分析】培养基一般含有碳源、氮源、水和无机盐。根据物理状态可分为固体培养基、液体培养基、半固体培养基；根据培养功能可分为基础培养基、选择培养基、加富培养基、鉴别培养基等；根据使用范围可分为细菌培养基、放线菌培养基、酵母菌培养基、真菌培养基等。 【详解】（1）该实验的目的是筛选到能高效降解尿素的细菌，因此培养基中需要加入尿素作为唯一的氮源，目的是为细菌的生长代谢提供氮源，同时可筛选出能降解尿素的细菌。 （2）为了保证无菌操作，实验过程中使用的培养基、玻璃器皿、接种工具等均需要灭菌，实验操作者的双手需要进行酒精消毒，故选ABD。 （3）从物理状态角度分析，培养基可分为固体培养基、液体培养基、半固体培养基，图中接种时所用的培养基属于固体培养基，故选C。 （4）在进行分离分解尿素的细菌实验时，A同学从培养基上筛选出大约150个菌落，而其他同学只选择出大约50个菌落。A同学的实验结果产生的原因可能有：A与B同学采集的土壤样品不同或是A同学操作失误，灭菌不彻底，使培养基污染了，故选①②③。 8．（2022·上海·高考真题）微生物与水体治理 自然界中某些微生物可通过分泌多糖和蛋白质来吸附水体中的微小颗粒，使其沉淀。如图表示从淤泥样品中筛选高效沉降污水中微小颗粒的微生物操作步骤。 （1）步骤Ⅰ﹣Ⅴ中使用涂布法接种的是 _____需进行微生物培养的步骤是 _____。 （2）设置步骤Ⅲ的目的是　。 A．计算数量 B．增加细胞数量 C．稀释菌液 D．获得单一菌落 （3）根据步骤Ⅱ和Ⅲ的目的，平板培养皿1中的培养基类型是 _____，平板培养皿2中的培养基类型是 _____。（用下面编号答题） ①固体培养基②液体培养基③通用培养基④选择培养基 【答案】(1) 步骤Ⅱ Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ (2)D (3) ①③ ①③ 【分析】步骤Ⅰ是将样品配制成菌液；步骤Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ是通过稀释涂布平板法、平板划线法对微生物进行分离、纯化以及扩大培养的过程；Ⅴ是对纯化得到的菌种进行进一步筛选，检测其降解污水中微小颗粒的能力。 【详解】（1）步骤Ⅰ是将样品配置成菌液；步骤Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ是通过稀释涂布平板法、平板划线法对微生物进行分离、纯化以及扩大培养的过程；Ⅴ是对纯化得到的菌种进行进一步筛选，检测其降解污水中微小颗粒的能力，步骤Ⅰ﹣Ⅴ中使用涂布法接种的是步骤Ⅱ；需进行微生物培养的步骤是Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。 （2）步骤Ⅲ是从涂布平板的培养基上挑取单菌落，进一步通过平板划线法进行分离、纯化，以获得单一菌落。 故选D。 （3）步骤Ⅱ和Ⅲ的目的都是对菌种进行分离、纯化。从物理性质看，平板培养皿1和2都要使用固体培养基，固体培养基上才能形成单菌落；从功能看，培养皿1和2使用通用培养基即可，此时还不需要使用选择培养基。 9．（22-23高二下·上海·期末）在广东潮汕地区，鱼露是一种常见的调味品，其以价廉的海捕小鱼虾为原料，用盐（盐的加入比例约20%）腌渍、发酵、曝晒、提炼而成。鱼露生产企业常通过添加高产蛋白酶耐盐菌株、豆粕，以及控制发酵条件等措施加快生产速度和提升产品质量。图1为鱼露发酵制缸。图2、3、4依次为豆粕添加浓度、pH、温度对高产蛋白酶耐盐菌株蛋白酶活力的影响。      （1）以下环境中可能分离得到高产蛋白酶耐盐菌株的有（    ） A．厨余垃圾 B．盐田 C．破旧的羊毛衫 D．新鲜的牛粪 （2）为了鉴别分离获得的菌株类型（真菌或细菌），将其处理后置于电镜下观察，以下结构可作为区分依据的是（    ） A．   B．   C．   D．   E．   F．   （3）鱼露发酵过程中，加入的豆粕可为菌株的生长提供的营养物质包括（    ） A．水 B．氮源 C．无机盐 D．生长因子 （4）鱼露发酵制缸中的培养基类型属于（    ） A．天然培养基 B．合成培养基 C．固体培养基 D．液体培养基 （5）据图1可知，发酵缸中的菌株的代谢类型属于（    ） A．自养厌氧 B．异养厌氧 C．异养需氧 D．自养需氧 （6）据图2豆粕添加的最适浓度是_______。 （7）据图1和图3分析，发酵缸无须灭菌处理的原因可能是其余杂菌（    ）而无法存活。 A．缺乏足够碳源 B．失水过多 C．蛋白质结构发生改变 D．ATP供应不足 （8）据图4，若底物采用蛋白质，反应相同时间后灭活蛋白酶，加入双缩脲试剂显色，并利用分光光度计获得各自OD值，推测25℃下的OD值_______30℃下的OD值。（＞、＜、＝） 生物胺是鱼露、香肠、腊肠、咸肉、咸鱼、干酪等腌制品生产中产生的一类物质，对食用安全性有重要影响，其含量较高时有一定的毒性。科研人员拟采用水解圈（菌株在平板表面将不透明的物质降解而变为透明的圆圈）法，从鱼露发酵液中筛选生物胺高效降解菌。 （9）实验过程中下列物品及其灭菌或消毒方法错误的有________（填编号）。 编号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 物品 培养基（不含热敏物质） 接种环 培养皿 涂布器 超净台 手 灭菌方法 高压蒸汽 火焰灼烧 酒精擦拭 紫外线 过滤除菌 烘箱干燥 （10）实验过程为：从距发酵缸上表面8～12cm处吸取1mL发酵液→用无菌水____发酵液→取100μL均匀涂布在含1mg/mL生物胺的培养基上→培养至____________→挑取水解圈直径较____的菌落分离纯化→测定菌株的生物胺降解活性。 （11）实验过程中需要用到的仪器包括（    ） A．   B．   C．   D．   【答案】(1)AB (2)BCDF (3)BCD (4)AD (5)B (6)15g/L (7)BCD (8)＞ (9)③④⑤⑥ （10） 稀释 有水解圈出现 大 (11)ACD 【分析】培养基，是指供给微生物、植物或动物（或组织）生长繁殖的，由不同营养物质组合配制而成的营养基质。一般都含有碳水化合物、含氮物质、无机盐（包括微量元素）、维生素和水等几大类物质。培养基既是提供细胞营养和促使细胞增殖的基础物质，也是细胞生长和繁殖的生存环境。培养基种类很多，根据配制原料的来源可分为自然培养基、合成培养基、半合成培养基；根据物理状态可分为固体培养基、液体培养基、半固体培养基；根据培养功能可分为基础培养基、选择培养基、加富培养基、鉴别培养基等。 【详解】（1）A、鱼露是一种常见的调味品，厨余垃圾中可能分离得到高产蛋白酶耐盐菌株，A正确； B、盐田中含盐丰富，可能分离得到高产蛋白酶耐盐菌株，B正确； C、破旧的羊毛衫中一般很难分离到菌株，C错误； D、新鲜的牛粪中不含高产蛋白酶耐盐菌株，D错误。 故选AB。 （2）A、真菌和细菌中都没有叶绿体，不能作为区分依据，A错误； B、真菌是真核生物，具有线粒体，细菌是原核生物，没有线粒体，能作为区分依据，B正确； C、高尔基体只有真菌才有，能作为区分依据，C正确； D、细胞核只有真菌才有，能作为区分依据，D正确； E、中心体存在于动物和低等植物，不能作为区分依据，E错误； F、粗面内质网真菌才有，细菌无，F正确。 故选BCDF。 （3）豆粕是大豆提取豆油后得到的一种副产品，能为菌株的生长提供氮源、无机盐、生长因子等，含水量很少，故选BCD。 （4）鱼露发酵制缸中含有化学成分还不清楚或化学成分不恒定的天然有机物，其培养基类型属于天然培养基，也属于液体培养基。 故选AD。 （5）发酵缸中的菌株属于异养厌氧型，发酵缸中有很多有机物，说明为异养，而不是自养，且密封，说明为厌氧型。故选B。 （6）据图2豆粕添加的最适浓度是15g/L，该浓度下蛋白酶的活性最大。 （7）发酵缸无须灭菌处理的原因可能是其余杂菌失水过多（盐度过高，失水过多）、蛋白质结构发生改变（蛋白酶含量活性较高）、ATP供应不足（能量不足）而无法存活，发酵缸中碳源丰富，因此不会是缺乏氮源所致。 故选BCD。 （8）若底物采用蛋白质，30℃下蛋白酶活性更高，蛋白质剩余量更少，因此显色更浅，OD值更小。 （9）①高压蒸汽可以对培养基进行灭菌，①正确； ②接种环可以在火焰上进行灼烧灭菌，②正确； ③培养皿需要高压蒸汽灭菌，酒精擦拭不能灭菌，③错误； ④涂布器需要高压蒸汽灭菌，④错误； ⑤超净台需要进行紫外灭菌，⑤错误； ⑥手需要酒精擦拭消毒，⑥错误。 故选③④⑤⑥。 （10）无菌水对发酵液进行稀释；发酵液中含有目的菌株（高产蛋白酶耐盐菌株），能水解培养基中的生物胺，形成水解圈；水解圈较大的说明酶活性较大。 （11）A、酒精灯，接种需要在酒精灯火焰旁进行，A正确； B、接种环，稀释涂布平板法接种需要用到接种环，B错误； C、移液器，吸取发酵液需要用到移液器，C正确； D、涂布棒，可以用来将发酵液涂布均匀，D正确。 故选ACD。 10．（22-23高二下·上海·期末）我国科学家发现“超级蠕虫”——黄粉虫（俗称面包虫）可以吃塑料，并从其肠道内分离出了能够降解聚苯乙烯（塑料的主要成分，缩写PS）的细菌，为解决全球塑料污染问题打开了一扇新的大门。某科研小组计划在实验室分离纯化能高效降解聚苯乙烯的细菌（目标菌），然后获取相关酶，以期实现塑料的生物酶降解。其基本思路如下    I号培养基：水、无机盐、氮源、物质X Ⅱ号培养基；水、无机盐、氮源、物质X、物质Y （1）物质X和物质Y分别是______和______。 （2）图中Ⅱ号培养皿中所显示的接种方法是______，其目的是______ A．大量繁殖菌株        B．获得单个菌落 C．大量获得塑料降解酶        D．分离提纯所需降解塑料酶 该方法所用到的工具有______ A．   B．    C． D．   （3）富集培养基中含有酵母膏、蛋白胨等，其中蛋白胨能为微生物提供______；富集培养时，要将锥形瓶放入25℃恒温摇床，以100r/min的转速振荡培养，目的是________________________。 （4）除了图中所示方法外，还可以通过______法在Ⅱ号培养基上纯化降解PS塑料的微生物菌群，所用的接种工具是______。科研人员从中挑选了3株能稳定降解PS塑料的菌种P1、P2和P3。 （5）科研人员将红色PS粉碎成粉末，均匀混合在无碳固体培养基中，之后再接种经过稀释的三种菌液，一段时间后可测得透明圈大小（D）与菌圈大小（d）（如下图所示）。若使用单一菌种进行扩大培养，应选用______菌种，理由是________________________。    （6）与上图中的接种方法相比，显微镜直接计数法的结果______（“偏大”或“偏小”），原因是________________________。 （7）聚乳酸（PLA）是以乳酸为主要原料的聚合物。某科研机构拟从黄粉虫肠道中筛选PLA降解菌，按照如图流程进行培养鉴定。下列叙述，错误的是（    ）    A．实验过程中需要设置适宜的温度和pH环境，并保证严格的无菌操作 B．PLA既可为PLA降解菌提供碳源，又对培养基中微生物起选择作用 C．操作过程中，将接种和未接种的平板正置培养 D．纯化培养后，可根据菌落形状、大小、颜色及DNA检测等进行菌种鉴定 【答案】(1) 聚苯乙烯 琼脂 （2） 稀释涂布平板法 B B （3） 碳源、氮源 提供充足氧气、并使细菌与营养物质充分接触 （4） 平板划线法 接种环（接种针） （5） P1 P1的透明圈大小（D）与菌圈大小（d）的比值最大，对PS塑料的降解效果最佳 （6） 偏大 显微镜计数的是所有活菌和死菌数目 (7)C 【分析】微生物常见的接种方法：①平板划线法：将已经熔化的培养基倒入培养皿制成平板，接种，划线，在恒温箱里培养。在线的开始部分，微生物往往连在一起生长，随着线的延伸，菌数逐渐减少，最后可能形成单个菌落；②稀释涂布平板法：将待分离的菌液经过大量稀释后，均匀涂布在培养皿表面，经培养后可形成单个菌落。 【详解】（1）由题干信息可知，本实验的目的是分离纯化能高效降解聚苯乙烯的细菌，故I号培养基为选择培养基，结合题干“并从其肠道内分离出了能够降解聚苯乙烯的细菌”可知Ⅰ号培养基中含有的成分为水、无机盐、氮源、聚苯乙烯（起到选择目标菌的作用），故物质X为聚苯乙烯，Ⅱ号培养基应为固体培养基，便于涂布和分离目标菌，故物质Y为琼脂。 （2）据图可知，Ⅱ号培养基上的菌落是经过稀释后涂布而成，表示稀释涂布平板法，该方法将待分离的菌液经过大量稀释后，均匀涂布在培养皿表面，经培养后可形成单个菌落，故选B；该方法用的工具主要是涂布器，故选B。 （3）富集培养基中含有蛋白胨，其作用是能为微生物提供碳源、氮源；富集培养时，要将锥形瓶放入25℃恒温摇床，以100r/min的转速振荡培养，目的是提供充足氧气、并使细菌与营养物质充分接触，以达到扩大培养的目的。 （4）平板划线法和稀释涂布平板法是常用的用来分离菌落的接种方法，由于图中已经使用了稀释涂平板法，故除了图中所示方法外，还可以通过平板划线法在Ⅱ号培养基上纯化降解PS塑料的微生物菌群；平板划线法所用工具主要是接种环（接种针）。 （5）培养基上透明圈意味着细菌降解红色PS的多少，透明圈大小（D）与菌圈大小（d）的比值越大，说明该菌对PS塑料的降解效果最佳，由图2可知，应选用P1菌种。 （6）由于显微镜直接计数的不足是不能区别活细胞与死细胞，故与上图中的接种方法相比，显微镜直接计数法的结果偏大。 （7）A、微生物培养需要有一定的营养、适宜的温度和pH等条件，故实验过程中需要设置适宜的温度和pH环境，并保证严格的无菌操作，A正确； B、PLA是以乳酸为主要原料的聚合物，故可为PLA降解菌提供碳源，不能利用PLA的微生物无法在该培养基上生存，B正确； C、体外培养可采用稀释涂布平板法进行接种，同时将接种和未接种的平板倒置培养，C错误； D、菌落形状、大小、颜色及DNA检测等是进行菌种鉴定的重要依据，故纯化培养后，可根据菌落形状、大小、颜色及DNA检测等进行菌种鉴定，D正确。 故选C。 11．（23-24高三上·上海崇明·阶段检测）存在于土壤中的脂环酸芽孢杆菌需氧，耐热，生长温度 35-70℃。橙汁生产过程中若感染脂环酸芽孢杆菌，会影响橙汁的品质，导致巨大的经济损失。为优化橙汁生产的质量监控工艺，进行下述研究。 【实验一：脂环酸芽孢杆菌的筛选和鉴定】实验步骤：①配制 K 氏培养基； ②取果园土壤，制备土壤稀释液； ③将土壤稀释液接种在 K 氏培养基平板上，培养后获得单菌落。 ④对获得的菌落进行筛选和鉴定。 （1）K 氏培养基的主要成分有酵母膏、蛋白胨和葡萄糖等，其中能提供生长因子的成分是__________________ 。 （2）将分离得到的可疑菌株制成菌悬液，于 80℃水浴中热处理 10min，再取 0.1mL 热处理后的菌液涂布接种到K 氏培养基平板上，45℃培养 48h。此操作过程的目的是（    ） A．用 80℃水浴杀死杂菌和芽孢 B．分离纯化目标菌株 C．用 80℃水浴筛选出耐热菌株 D．给细菌补充新的营养物质 【实验二：脂环酸芽孢杆菌控制方法的研究】 实验步骤： ① 称取一定量的抑菌剂，配制成不同浓度的抑菌液。 ② 将实验一得到的菌株原液稀释成一定浓度。 ③ 分别取不同浓度的抑菌液和菌株稀释液，加入 K 氏培养液中形成菌悬液（三种液体均为等量）。培养一段时间后，将上述菌悬液分别接种到 K 氏培养基平板上。 （3）实验二中，对照组的设置应该是_________________。 （4）为便于检测抑菌剂的抑菌效果，宜采用哪种接种方法？为什么？_______________。 【答案】(1）酵母膏、蛋白胨 (2) BC （3）等量的无菌水+等量的菌株稀释液 （4）稀释涂布平板法 ，因为通过计算涂布法培养得到的菌落，可以反映抑菌剂的抑菌效果 【分析】1、微生物分离和纯化的方法：①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表面；②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。 2、培养基的概念、种类及营养构成（1）概念：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出的供其生长繁殖的营养基质； 【详解】（1）K氏培养基的主要成分有酵母膏、蛋白胨和葡萄糖等，其中能提供生长因子的成分是酵母膏、蛋白胨，而葡萄糖是为培养的微生物提供能量。 （2）80℃水浴条件下一般微生物不能存活，能存活微生物都是耐受的了80℃高温，再取0.1mL热处理后的菌液涂布接种到K氏培养基平板上，45℃培养48h分离纯化耐热菌株，综上所述BC正确，AD错误。 故选BC。 （3）根据单一变量原则，实验二中，对照组的设置应该是等量的无菌水+等量的菌株稀释液。 （4）因为通过计算涂布法培养得到的菌落，可以反映抑菌剂的抑菌效果，故为便于检测抑菌剂的抑菌效果，宜采用稀释涂布平板法。 12．（23-24高三上·上海·阶段检测）餐厨垃圾废液中的淀粉、蛋白质、脂肪等微溶性物质可以被微生物分解并利用，但由于初期有益微生物数量相对较少，存在发酵周期长、效率低等缺点，极易对环境造成污染。为探究圆褐固氮菌和巨大芽孢杆菌处理某餐厨垃圾废液的最佳接种量比，来制备微生物菌剂，研究者做了如下实验： 将两种菌液进行不同配比分组处理如下表所示： 编号 R0 R1 R2 R3 圆褐固氮菌：巨大芽孢杆菌 1:0 0:1 1:1 2:1 （1）将上表菌液分别接种于l00mL___________中进行振荡培养。 （2）振荡处理的目的是___________。 （3）本实验还需设置对照组为___________。 （4）培养3天后测定活菌数，取一定量菌液进行___________稀释，然后分别取0.1mL的菌液采用___________法接种于基本培养基中培养。 （5）进行计数时，可依据___________对两种菌进行区分，并选取菌落数在30~300内的平板进行计数，利用此方法计数的结果会比实际菌数偏___________。实验结果如图1所示，由实验结果可知___________。    为进一步探究菌种比例对该餐厨垃圾废液中蛋白质、脂肪等有机物的降解效果，测得15天内废液中蛋白质、脂肪的含量变化如图2所示：    （6）由实验结果可知分别选取___________的接种比对该餐厨垃圾废液中蛋白质、脂肪降解效果最好。 （7）废液中个别组蛋白质含量在后期升高，分析可能的原因是___________。 （8）餐厨垃圾废液中的某些细菌可将尿素分解成CO2和NH3，供植物吸收和利用。下列关于分解尿素细菌的分离和计数的叙述，正确的是（    ） A．分解尿素的细菌是以尿素的分解产物CO2作为碳源的 B．倒平板时应将打开的培养皿盖放到一边，以免培养基溅到皿盖上 C．培养基中KH2PO4等的作用之一是作为缓冲剂保持pH稳定 D．若实验组菌落平均数为37个/平板，空白对照平板上有3个菌落，则本组菌落数的平均值为34个/平板 【答案】(1）某餐厨垃圾废液 （2）供氧、目的菌与培养液充分接触 （3）接种等量无菌水 （4） 梯度 涂布 （5） 菌落特征 小 两种菌混合接种时有效菌落数均大于单独接种；两菌种接种量比例为1:1时，废液中两种菌种的有效活菌数能够实现同步最大化 (6)R3、R1 （7）随着固氮菌和芽孢杆菌的大量繁殖其产生的蛋白酶及脂肪酶等导致蛋白质含量增加或者两种菌的不同配比，产生的蛋白酶的种类不同 (8)C 【分析】稀释涂布平板法是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。在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个的菌落。用稀释涂布平板法测定同一样品中的细菌数时，为了保证结果准确，在每一个梯度浓度内，至少要涂布3个平板，确定对照组无菌后，选择菌落数在30~300的平板进行记数，求其平均值。 【详解】（1）要探究圆褐固氮菌和巨大芽孢杆菌处理某餐厨垃圾废液的最佳接种量比，故需要将不同配比的菌液接种在100mL某餐厨垃圾废液中。 （2）为了保证氧气供应及目的菌与培养液充分接触，需要进行振荡培养。 （3）另外为了减小误差，还需要设置对照组，接种等量无菌水。 （4）培养3天后要测定活菌数，需要进行稀释涂布平板法进行接种，故需要取一定量菌液进行梯度稀释，然后分别取0.1mL的菌液采用涂布法接种于基本培养基中培养。 （5）可以根据菌落的形态区分两种菌，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。利用此方法计数的结果会比实际菌数偏小。根据实验数据可知，两种菌混合接种时有效菌落数均大于单独接种，且两菌种接种量比例为1:1时，废液中两种菌种的有效活菌数能够实现同步最大化。 （6）由实验数据可知，R3接种组随着时间的延长，蛋白质的含量下降最明显；R1接种组随着处理时间的延长，脂肪的含量下降最明显，即脂肪的降解效果最好。 （7）随着固氮菌和芽孢杆菌的大量繁殖其产生的蛋白酶及脂肪酶等导致蛋白质含量增加或者两种菌的不同配比，产生的蛋白酶的种类不同，均会导致废液中个别组蛋白质含量在后期升高。 （8）A、分解尿素的细菌是异养型，不能以CO2作为碳源，A错误； B、倒平板时，不能将打开的培养皿盖放到一边，以免微生物污染。正确的做法是：用左手将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，右手将锥形瓶中的培养基（约10~20mI）倒入培养皿，左手立即盖上培养皿的皿盖，B错误； C、培养基中KH2PO4等的作用之一是作为缓冲剂保持pH稳定，C正确； D、在完全正确的操作情况下，空白对照组中不应出现菌落。若空白对照组出现菌落，说明操作过程中存在微生物污染，属于实验失误，所有实验数据均不应采用，D错误。 故选C。 13.（2022高三·上海·专题练习）微生物 土壤中重金属Cr6+污染对植物的影响较大，并可通过食物链富集进入人和动物体内，危害人畜健康。科研人员期望通过实验筛选出对重金属铬具有耐受性和修复能力的细菌，实验流程如图。 （1）优质的菜田土富含有机质、矿物质和水分，其中有机质为微生物的生长提供了_____和生长因子。 （2）在筛选Cr6+耐性菌株的过程中，涉及的实验步骤有_____。 A．处理A需要向土壤中添加重铬酸钠至Cr6+达到一定离子浓度 B．采样土壤、接种工具、培养基和培养皿等工具和材料都需要高压灭菌 C．接种I可以采取划线法，接种工具是无菌玻璃刮铲 D．接种I可以采取稀释涂布法，可以在培养基上获得单菌落 （3）为了获得对Cr6+具有耐性菌株，固体培养基I应选用_____。 A．添加了1mM Cr6+的选择培养基 B．牛肉膏蛋白胨培养基 C．不添加Cr6+的选择培养基 D．添加了无污染菜田土的通用培养基 经过筛选和纯化后，研究人员获得了甲、乙、丙三种不同的耐铬菌株。为了进一步研究耐铬菌株对土壤中Cr6+的降解修复能力，将三种菌株转移到含有一定浓度Cr6+的液体培养基Ⅱ中，25℃恒温摇床培养48h后，通过仪器检测培养基中剩余的Cr6+含量。结果如表。 培养48h后培养基中剩余Cr6+含量 菌株 含1mM Cr6+的液体培养基 含2mM Cr6+的液体培养基 甲 53% 83% 乙 27% 64% 丙 44% 77% （4）耐铬细菌可以通过胞内积累或者生物转化的方式降解Cr6+。在高浓度Cr6+的培养条件下，不同菌株对Cr6+的降解能力均下降，可能是提高Cr6+浓度_____。 A．促进了耐铬细菌对于Cr6+的协助扩散 B．抑制了耐铬细菌线粒体的呼吸作用 C．破坏了耐铬细菌的细胞膜结构 D．抑制了生物转化过程相关酶的活性 （5）研究发现，耐铬菌株乙含有Cr6+还原酶，能将Cr6+还原成Cr3+从而降低其毒性。若要进一步探究耐铬菌株乙降解Cr6+的最适条件，应该如何设计实验？请简述实验思路。_____ 【答案】(1）碳源、氮源 (2)AD (3)A (4)CD （5）因为Cr6+浓度会影响菌株对于Cr6+的降解能力，所以需要配置不同Cr6+浓度梯度的液体培养基Ⅱ，接种耐铬菌株乙25℃恒温培养48h后，测定Cr6+的降解情况，确定Cr6+浓度对于降解能力的影响。因为耐铬菌株乙通过Cr6+还原酶降解Cr6+，而酶的活性受温度、pH等因素的影响，所以需要在一定的Cr6+浓度和pH的培养基条件下，设置不同的温度梯度的培养温度，接种耐铬菌株乙培养48h后，测定Cr6+的降解情况，确定最适宜Cr6+还原酶的温度条件。同理，可以获得Cr6+还原酶的最适宜pH条件等。综合Cr6+浓度、Cr6+还原酶最适宜温度、最适宜pH等条件，确定耐铬菌株乙降解Cr6+的最适宜条件。 【分析】培养基：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，是进行微生物培养的物质基础。微生物培养基需要为微生物繁殖提供碳源、氮源、水、无机盐等营养物质，此外还要满足微生物对特殊营养物质，pH和O2的需求。 筛选目的微生物最好应该到目的微生物含量丰富的地方取样，如果没有这样的环境，应该人为创造适宜其生长的环境。 【详解】（1）微生物生长需要碳源、氮源、水、无机盐等营养物质，富含有机质和矿物质的土壤可以为微生物提供碳源和氮源，以及生长因子。 （2）A、进行处理A之前为无重金属污染的土壤，要利用其作为筛选对重金属铬具有耐受性和修复能力的细菌的环境，需要向土壤中添加重铬酸钠至Cr6+达到一定离子浓度，来创造有利于该微生物生长的环境，A正确； B、接种工具、培养基和培养皿等工具和材料都需要高压灭菌，但是采样土壤不需要灭菌，B错误； C、划线法可以用于筛选获得单菌落，接种工具是接种环或接种针，C错误； D、稀释涂布法也可以用于筛选获得单菌落，D正确。 故选AD。 （3）为了筛选获得对Cr6+具有耐性的菌株，需要制备选择培养基，该培养基中要加入适宜浓度的Cr6+，在这样的培养基上，对Cr6+具有耐性的菌株才可以生长，其他微生物则不能生长，牛肉膏蛋白胨培养基、不添加Cr6+的选择培养基、添加了无污染菜田土的通用培养基这三类培养基因不含有Cr6+，而不具有选择作用，BCD错误，A正确，故选A。 （4）由图表可知，甲乙丙三种菌株中，随着Cr6+浓度增大，其降解Cr6+的能力均下降（剩余的Cr6+含量增加）。 A、耐铬细菌对于Cr6+的吸收方式为主动运输，不是协助扩散，A错误； B、耐铬细菌是原核生物，不含线粒体，B错误； C、重金属Cr6+会影响蛋白质的空间结构，而细胞膜上含有蛋白质，因此可能会通过影响耐铬细菌的细胞膜结构而降低其降解Cr6+的能力，C正确； D、重金属Cr6+会影响蛋白质的空间结构，因此影响某些蛋白质类的酶的活性，从而导致降解Cr6+的能力降低，D正确。 故选CD。 （5）由题干和图表的分析可知，Cr6+浓度会影响菌株对于Cr6+的降解能力，并且温度和pH会影响Cr6+还原酶的活性，因此要探究耐铬菌株乙降解Cr6+的最适宜条件，要从Cr6+浓度、温度和pH三方面入手。 ①配置不同Cr6+浓度梯度的液体培养基Ⅱ，接种耐铬菌株乙，25℃恒温培养48h后，测定Cr6+的降解情况，确定最适Cr6+浓度。 ②在一定的Cr6+浓度和pH的培养基条件下，设置不同的温度梯度的培养温度，接种耐铬菌株乙，培养48h后，测定Cr6+的降解情况，确定最适宜Cr6+还原酶的温度条件。 ③在一定的Cr6+浓度和适宜温度条件下，设置不同的pH梯度的培养条件，接种耐铬菌株乙，培养48h后，测定Cr6+的降解情况，确定最适宜Cr6+还原酶的pH条件。 14．（23-24高三上·上海·期中）暹罗芽孢杆菌有望作为饲料发酵剂和添加剂应用于畜禽生产，以实现绿色健康养殖。大肠杆菌、沙门氏菌和产气荚膜梭菌（厌氧菌），能引起家禽和家畜的肠道疾病，常使用氨苄青霉素治疗。为检测暹罗芽孢杆菌代谢物的抑菌能力进行了相关实验，过程如图所示。    （1）请完善实验过程：①____________；②____________（字母选填） a．37℃、200转/min、恒温培养箱  b、37℃、200转/min、厌氧培养箱c．37℃/恒温培养箱 d、37℃、厌氧培养箱e、上层清液  f、下层沉淀 （2）该抑菌实验还需要设计____________作为对照（字母选填）。实验结果说明暹罗芽孢杆菌对三种病原菌有较好的抑菌活性，且不弱于氨苄青霉素。 A．等量无菌水 B．等量LB液体培养基 C．等量FTG液体培养基 D．等量含有氨苄青霉素的无菌水 E．等量含有氨苄青霉素的LB液体培养基 F．等量含有氨苄青霉素的FTG液体培养基 （3）研究者设计了如表所示实验，发现暹罗芽孢杆菌具有较好的产酶能力（已知刚果红可以与纤维素反应形成红色复合物）。请任选一组完善表中的实验设计。 检测酶的种类 培养基成分 检测指标 淀粉酶 ____________+2%琼脂 小孔周围的蓝色培养基出现透明圈 纤维素酶 ____________+2%琼脂 （4）已知肠道中的胆盐能够抑制肠道细菌的生长。检测暹罗芽孢杆菌酸性耐受和胆盐耐受能力，实验结果如图。    综合上述研究，阐明暹罗芽孢杆菌可以添加在畜禽生产的饲料中的理由是____________。 A．能减少肠道中有害病原菌的数量，降低肠道疾病发生率 B．能够分泌多种酶，提高饲料利用率 C．具有良好的抗逆特性 D．易于在动物肠道中繁殖 【答案】(1) d e (2)BE （3） 仅含淀粉 仅含纤维素 (4)ABCD 【分析】分析题意，图Ⅰ实验要检测暹罗芽孢杆菌代谢物的抑菌能力，则需要先在培养基中分别培养暹罗芽孢杆菌、沙门氏菌、大肠杆菌、产气荚膜梭菌，再将等量暹罗芽孢杆菌接种于均匀接种另外三种致病菌的平板内，培养并测量抑菌圈直径，直径越大，对应的抑菌能力越强。 【详解】（1）分析题意，由于大肠杆菌、沙门氏菌和产气荚膜梭菌均为厌氧菌，因此要在37℃的厌氧培养箱中培养，故选d；暹罗芽孢杆菌培养经离心后，位于上层清液中，取样应在上清液，故选e。 （2）为了说明暹罗芽孢杆菌对三种病原菌有较好的抑菌活性，需要与等量LB液体培养基做对照；为了说明暹罗芽孢杆菌对三种病原菌的抑菌活性不弱于氨苄青霉素，需要与等量含有氨苄青霉素的LB液体培养基做对照。ACDF错误，BE正确。 故选BE。 （3）为了检测暹罗芽孢杆菌产生淀粉酶、纤维素酶的能力，分别设置仅含对应物质的培养基，根据培养后物质分解程度来确定产酶能力：其中淀粉分解需要加入碘液将淀粉染成蓝色，观察有无透明圈，纤维素分解需要加入刚果红溶液与纤维素形成红色复合物，观察有无透明圈。 （4）由三个实验可知暹罗芽孢杆菌有较好的酸性耐受和胆盐耐受能力，并且对于常见的禽畜肠道致病菌，有较好的抑菌能力，有多种产酶能力，帮助禽畜消化；所以添加在畜禽生产的饲料中能减少肠道中有害病原菌的数量，降低肠道疾病发生率能够分泌多种酶，提高饲料利用率，具有良好的抗逆特性，便于在动物肠道中繁殖。 故选ABCD。 15．（23-24高三上·上海·期中）长期堆放头孢克肟湿性药渣的土壤中含有较多的抗生素残留，如果不经处理直接排放会对生态环境造成严重的危害，科研人员依据下图操作步骤，从长期堆放头孢克肟（C16H15N5O7S2）的湿性药渣土壤中分离筛选头孢克肟降解菌。请据下图回答： （1）实验中的培养基需要用______（编号选填）的方式进行灭菌，以下_________（编号选填）不需要进行灭菌。 ①高压蒸汽灭菌 ②火焰灼烧 ③紫外辐射灭菌 ④酒精消毒 ⑤土壤浸出液 ⑥无菌玻璃刮铲 ⑦三角烧瓶 ⑧培养皿 （2）本实验中初次纯化采用的接种方法是___________；过程②中使用的接种的工具是______。 （3）实验前药渣堆放45天，每隔7天施加一定浓度的头孢克肟溶液，结合题干信息分析其主要目的是 。 A．使得药渣保存时间更久 B．获得高效降解头孢克肟的菌株 C．诱导菌株变异出现高效降解头孢克肟的菌株 D．探究头孢克肟对于药渣分解的影响 （4）最终筛选出一株头孢克肟降解菌YF-1，科研人员测定了培养时间对YF-1降解头孢克肟的影响，如下图，下列说法正确的是____ A．图中纵坐标是 YF-1菌液浓度 B．据图可推知在6-7天时YF-1的增殖速率最快 C．培养时间越长，头孢克肟含量减少越慢，可能因为代谢废物增多，营养物质消耗 D．进行实验时，随着培养天数增加，需要不断补充头孢克肟 科研人员将筛选出的头孢克肟降解菌（抗性菌）和另一种能够利用乳糖的菌（营养菌）混合接种，培养一段时间后，培养皿中有菌落长出，推测两种菌实现了“互利共生”。为进一步探究上述现象的原因，科研人员设计了如图甲所示装置，图中培养基可从左侧逐渐扩散到混合菌液培养板上。定期检测混合菌液培养板上两种菌的数量，得到如图乙所示结果。 （注：图乙中“→”代表混合菌液培养板上细菌的存活率相对值为1，即与0h数量相同。“→”以上数值越大，细菌数量越大；“→”以下表示存活率降低。） （5）图甲培养基分析正确的是______ A．不含头孢克肟、不含乳糖 B．不含头孢克肟、含乳糖 C．含头孢克肟、不含乳糖 D．含头孢克肟、含乳糖 （6）据图分析，0~10h营养菌的数量变化是____ A．近培养基端（相对距离0~500之间）数量显著减少 B．近培养基端（相对距离0~500之间）数量显著增多 C．远培养基端（相对距离500~1000之间）略有增长 D．远培养基端（相对距离500~1000之间）略有下降 （7）10～45h，营养菌和抗性菌的变化趋势是二者均显著增加并逐渐向近培养基端（相对距离为0的方向）增殖，其原因是_____ A．抗性菌增殖，降解了头孢克肟，使营养菌能存活并增殖 B．营养菌在头孢克肟的诱导下发生变异，产生了抗性，因此能够存活并增殖 C．营养菌可直接利用头孢克肟存活并增殖 D．营养菌增殖，分解乳糖，代谢产物为抗性菌生长提供了更多的碳源 【答案】(1) ① ⑤ （2） 稀释涂布平板法（更易获得较多的降解头孢克肟的单菌落） 接种环 (3)B (4)C (5)D (6)AC (7)AD 【分析】1、微生物常见的接种方法：①平板划线法：将已经熔化的培养基倒入培养皿制成平板，接种，划线，在恒温箱里培养。在划线的开始部分，微生物往往连在一起生长，随着线的延伸，菌数逐渐减少，最后可能形成单个菌落。②稀释涂布平板法：将待分离的菌液经过大量稀释后，均匀涂布在培养皿表面，经培养后可形成单个菌落。 2、培养基灭菌常用高压蒸汽灭菌法。 【详解】（1）培养基需要进行高压蒸汽灭菌，⑤土壤浸出液不需要进行灭菌。 （2）稀释涂布平板法在一定稀释度下可在培养基上形成多个单菌落，而平板划线法只在划线的末端形成单一菌落，所以本实验中初次纯化采用稀释涂布平板法，过程②是将单一菌落接种在培养皿上，由图可知为平板划线，故使用的接种工具是接种环。 （3）高效降解头孢克肟的菌株可利用头孢克肟作为碳源进行繁殖，所以实验前药渣堆放45天，每隔7天施一定浓度的头孢克肟溶液的主要目的是获得高效降解头孢克肟的菌株，ACD错误，B正确。 故选B。 （4）A、图中纵坐标是头孢克肟浓度，A错误； B、据图可知头孢克肟浓度在2-3天时降低最快，可推知在2～3天YF-1的增殖速率最快，B错误； C、随着菌体的繁殖，代谢废物增多，营养物质消耗，所以后来增殖速率会下降，C正确； D、实验的目的是筛选出一株头孢克肟降解菌YF-1，随着培养天数增加，头孢克肟的浓度会下降，不需要补充头孢克肟，D错误。 故选C。 （5）由题意可知：筛选出的头孢克肟降解菌（抗性菌）和另一种能够利用乳糖的菌（营养菌）混合接种，所以甲培养基的成分中含有含头孢克肟、含乳糖，ABC错误，D正确。 故选D。 （6）分析题图可知，0～10h，营养菌的曲线近培养基端（相对距离0～500之间）数量显著减少，远培养基端（相对距离500～1000之间）略有增长，BD错误，AC正确。 故选AC。 （7）10～45h从图中看出营养菌和抗性菌在近基端的数目都在不断增加，所以二者都在向近培养基端（相对距离0的方向）增殖，营养菌不能在含CRO的地方生存，但抗性菌可以，所以可能的原因是抗性菌增殖，降解了CRO，使营养菌能存活并增殖；营养菌增殖，分解乳糖，代谢产物为抗性菌生长提供碳源，二者是互利的关系，BC错误，AD正确。 故选AD。 情境应用 16.（2026·上海浦东新·一模）根际微生物与水稻 Al在酸性土壤中以离子形式存在。Al离子会对水稻产生一定毒害，导致减产。水稻根际中的RP（一种微生物）可能会提高水稻对Al离子毒害的耐受性。相关研究成果如图1，其中“Al”表示含Al离子的土壤，“Al+RP”表示含Al离子的土壤中接种RP，根系总长度是指水稻的主根、侧根和各级分枝根等的长度之和。 （1）根据上述信息，要从土壤中筛选出RP，培养基中除必需的营养成分外，还应添加的是（    ）（多选） A．Al离子 B．HCl C．琼脂 D．葡萄糖 （2）要对比图1中两组水稻的产量，必须保持相同的实验条件有（    ）（多选） A．土壤中RP接种量 B．水稻种植时间 C．水稻的品种 D．水稻幼苗的数量 （3）结合图1和已有知识，下列分析正确的是（    ）（多选） A．“Al”组电子传递的效率更高 B．“Al”组有机物的积累速率更快 C．“Al+RP”组光能转换速率更快 D．“Al+RP”组CO2的吸收速率更快 （4）图2表示水稻根系的不同状态。据图1分析，含Al的酸性土壤中接种RP后，水稻根系会向图2中根系________（A/B）发展，该根系变化的意义是_________。（编号选填） ①促进根系对土壤中水分的吸收  ②抑制根系对Al的排出   ③有利于根系在土壤中固着 已有研究表明，水稻存在多种抗铝途径，如图3所示，其中①~⑥表示过程，柠檬酸和苹果酸是三羧酸循环过程中的中间产物，NIPs、ALMTs、MATEs、VALT和ALS为膜上的转运蛋白。 （5）分析图3，相关叙述正确的是（    ）（多选） A．细胞以离子形式吸收Al B．细胞以离子形式排出Al C．Al会减弱细胞的呼吸作用 D．Al进入细胞的方式为协助扩散 （6）图4为电镜观察到的水稻根部细胞间的铝结晶（苹果酸铝、柠檬酸铝）。据图4推测，RP可能促进的抗铝途径是____________（填图3中的编号），从而增加水稻对铝的耐受性。 （7）综合上述信息，简述RP能提高水稻在酸性土壤中对Al离子毒害耐受性的机制_______。 【答案】(1)AB (2)BCD (3)CD (4) A ①③ (5)ACD (6)①⑤⑥ （7）酸性土壤中接种RP会增加水稻叶绿素的含量，提高光合作用的量。还能改变水稻的根系形态，有利于水稻在酸性土壤的环境中吸收水分。此外接种RP后，水稻根部细 胞中的Al3+会通过VALT进入液泡；Al3+会和三羧酸循环过程中的苹果酸和柠檬酸结合，形 成Al结晶，通过ALS进入液泡。水稻根部细胞把Al储存在液泡中，以减少对细胞的毒害 作用，提高对Al的耐受性 【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，色素吸收、传递和转换光能，并将一部分光能用于水的光解生成NADPH和氧气，另一部分光能用于合成ATP，暗反应发生场所是叶绿体基质中，首先发生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物，三碳化合物利用光反应产生的NADPH和ATP被还原。 【详解】（1）要从土壤中筛选出RP，因为要筛选的是能在含Al离子环境中生存的RP，所以培养基中除必需营养成分外，应添加Al离子提供选择压力；培养基中除必需的营养成分外，还应添加Al离子、HCl，Al在酸性土壤中以离子形式存在，HCl用于创造酸性环境，AB正确。 故选AB。 （2）该实验的自变量是“是否接种RP”，其余均为无关变量，要对比两组水稻产量，需保证无关变量相同。土壤中RP接种量是自变量，不能相同；水稻种植时间会影响生长和产量，需相同；水稻的品种会影响产量，需相同；水稻幼苗的数量会影响实验结果，需相同，A错误，BCD正确。 故选BCD。 （3）A、由图1可知，“Al+RP”组叶绿素含量高，电子传递效率更高，“Al”组电子传递效率更低，A错误； B、“Al+RP”组光合速率快，有机物积累速率更快，“Al”组有机物积累速率慢，B错误； C、“Al+RP”组叶绿素含量更高，光能转换速率更快，C正确； D、 “Al+RP”组光合速率快，CO₂吸收速率更快，D正确。 故选CD。 （4）“Al+RP”组根系总长度更长、直径更细，对应图2中A型根系；根系发达的意义：增加吸水面积，促进水分吸收；增强对Al离子的排出能力，减轻毒害；根系更发达利于在土壤中固着，①③正确，②错误。 故选①③ （5）A、由图3可知，细胞以离子形式吸收Al，A正确； B、图3显示Al与有机酸结合形成复合物排出，并非以离子形式排出，B错误； C、三羧酸循环是有氧呼吸第二阶段，Al与其中的有机物结合，抑制该过程，减弱细胞呼吸，C正确； D、Al进入细胞需要转运蛋白，从高浓度一侧运向低浓度一侧，方式为协助扩散，D正确。 故选ACD。 （6）RP可能促进的抗铝途径，对应图3中①（抑制吸收）、⑤（将Al离子运进液泡）、⑥（将Al有机酸结合物运进液泡），通过以上过程减少细胞质基质中的Al离子含量，从而增加水稻对铝的耐受性。 （7）酸性土壤中接种RP会增加水稻叶绿素的含量，提高光合作用的量。还能改变水稻的根系形态，有利于水稻在酸性土壤的环境中吸收水分。此外接种RP后，水稻根部细 胞中的Al3+会通过VALT进入液泡；Al3+会和三羧酸循环过程中的苹果酸和柠檬酸结合，形 成Al结晶，通过ALS进入液泡。水稻根部细胞把Al储存在液泡中，以减少对细胞的毒害 作用，提高对Al的耐受性，从而提高水稻对Al离子毒害耐受性。 17．（25-26高二下·上海·单元复习）电子烟作为一种新兴的模仿卷烟的产品，受到了很多人的青睐。和传统香烟一样，吸电子烟也会对身体健康造成一系列危害，已成为一个严重的公共卫生问题。成瘾是一种复杂的慢性复发性脑疾病。电子烟含有成瘾物质尼古丁，反复吸电子烟可导致成瘾。图A表示尼古丁成瘾的部分环节，其中X、Y、Z表示脑的三个区域，○表示脑中部分结构的放大，示波器测量从X区域延伸到Y、Z区域的神经纤维的电信号。多巴胺在Y、Z两个区域能使人产生欣快感。同时发现，尼古丁成瘾者脑的Y区域，多巴胺受体减少。 （1）根据图A中的局部放大图判断，下列属于神经递质的有______（编号选填）。 ①尼古丁②谷氨酸③多巴胺④Na+⑤Ca2+ （2）图A中示波器正在显示的波形表示所测神经元产生了______次动作电位。 （3）根据题干信息分析电子烟成瘾的机理：______。 （4）运动被认为是一种潜在的防治成瘾的方法。为探究运动在防治尼古丁成瘾中的作用，研究人员利用正常小鼠和尼古丁成瘾小鼠进行了实验，测定了图A中连接示波器的神经纤维的动作电位的频率，得到了图B所示的结果。请根据图B及题干信息评价运动对尼古丁成瘾小鼠的影响：______。 烟草在采收、运输、加工过程中，会产生大量含高浓度尼古丁的废弃物。利用细菌来降低废弃物中的尼古丁浓度具有成本低、对环境影响小等优点。图甲表示分离尼古丁降解菌的部分过程，Ⅰ~Ⅲ表示过程。 （5）图甲中过程Ⅰ的操作目的是_____（单选）。 A．分离出能降解尼古丁的细菌 B．鉴别出能降解尼古丁的细菌 C．使尼古丁降解菌的数量增加 D．使土壤中各种细菌的数量增加 （6）若过程Ⅱ得到的平板上菌落密集、无法分辨出单菌落，可在接种前先将菌液进行______。 （7）图乙为过程Ⅲ中某试管的测定结果，下列分析正确的是______（单选）。 A．尼古丁降解与菌株生长具有同步性 B．28h后，试管中尼古丁已被完全分解 C．菌株在该试管中的增长呈S型增长 D．若继续培养，菌株数量将维持在1.1左右 【答案】(1)②③ （2）2/两/二 （3）尼古丁作用于轴突末梢使突触前膜的突触小泡增多，神经递质数量增多，使突触后膜持续兴奋，使下一个神经元产生更多的多巴胺，多巴胺持续发挥作用，导致多巴胺受体减少。当尼古丁药效失去后，由于多巴胺受体减少，机体正常的神经活动受到影响，电子烟吸食者必须吸食电子烟来维持这些神经的活动，于是形成恶性循环 （4）运动使成瘾小鼠的动作电位的频率减小，减弱神经细胞的兴奋 (5)C （6）适当稀释 (7)A 【详解】（1）根据图A中的局部放大图判断，属于神经递质的有谷氨酸和多巴胺，②③正确。 （2）图A中示波器两极接在细胞膜的外表面，由图可知出现两次方向相反的电流变化，即正在显示的波形表示所测神经元产生了两次动作电位。 （3）根据题干信息分析电子烟成瘾的机理：尼古丁作用于轴突末梢使突触前膜的突触小泡增多，神经递质数量增多，使突触后膜持续兴奋，使下一个神经元产生更多的多巴胺，多巴胺持续发挥作用，导致多巴胺受体减少。当尼古丁药效失去后，由于多巴胺受体减少，机体正常的神经活动受到影响，电子烟吸食者必须吸食电子烟来维持这些神经的活动，于是形成恶性循环。 （4）根据图示，运动使成瘾小鼠的动作电位的频率减小，减弱神经细胞的兴奋。 （5）图甲中过程Ⅰ的操作是扩大培养，目的是使尼古丁降解菌的数量增加，ABD错误，C正确。 故选C。 （6）图甲中过程Ⅱ的接种方法为稀释涂布平板法。若过程Ⅱ得到的平板上菌落密集、无法分辨出单菌落，是由于菌种密度过大，可在接种前先将菌液进行适当的稀释。 （7）A、由图可知，尼古丁被分解，数量下降，菌株数量增加，即尼古丁降解与菌株生长具有同步性，A正确； B、据图可知，28小时还有少量尼古丁，B错误； C、据图可知，菌株数量变化刚开始呈现S型增长，若继续培养，菌株数量会下降，因为试管中营养物质含量下降，代谢废物增多，C错误； D、若继续培养，菌株数量会下降，因为试管中营养物质含量下降，代谢废物增多，D错误。 18．（23-24高三上·上海嘉定·阶段检测）如表是某公司研发的一种培养大肠杆菌菌群的培养基配方，请根据表格和所学知识回答下列相关问题 成分 蛋白胨 乳糖 蔗糖 K2HPO4 指示剂 琼脂 含量（g） 10．0 5．0 5．0 2．0 0．2 12．0 将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到 1000mL （1）上表中的指示剂可以是________，若根据用途划分，该培养基属于_____（填“选择”或“鉴别”）培养基。若根据物理状态分，该培养基属于________培养基。若要用上述培养基来筛选出土壤中的尿素分解菌，培养基的营养成分必须怎样更改？_________________________ （2）培养基配置的过程是称量→溶解→________→分装→________→ ________ （3）下图 1和图 2是培养某细菌的结果图，其对应的接种方法分别是： ________和________，这两种方法接种后培养基上都可以得到________菌落。图 1 所用的接种方法可用来对________（供选：活菌/所有菌）进行计数。此外，测定微生物数目的另一种方法是显微镜直接计数法。 （4）根据下图结果，计算每克土壤样品约含细菌_________个。 （5）以下微生物发酵生产特定产物时，所利用的主要微生物的细胞结构与大肠杆菌较相似的有 。 A．制作果酒 B．由果酒制作果醋 C．制作泡菜（菌种：乳酸菌） D．制作腐乳（菌种：毛霉菌） （6）如果用发酵工程培养青霉菌生产青霉素，有同学认为青霉素具有杀菌作用，所以青霉菌发酵生产过程中不必对培养基和发酵设备严格灭菌，你认同这样的观点吗？为什么？______________________。 （7）发酵工程常用的反应器是发酵罐，在发酵过程中必须控制（    ）等参数才能有利于发酵。 A．温度 B．溶解氧 C．pH D．搅拌转速 E．通气量 F．营养物质和泡沫 【答案】(1) 伊红美蓝 鉴别 固体 将蛋白胨改成尿素 （2） 调整pH 灭菌 倒平板 （3） 稀释涂布平板法 平板划线法 单 活菌 (4)1.7×109 (5)BC （6）不认同，因为如果污染了杂菌，某些杂菌会分泌青霉素酶将青霉素分解掉，因此培养基和发酵设备都必须严格灭菌 (7)BCDEF 【分析】接种微生物常用的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法两种接种方法。分析图示可知，图1为稀释涂布平板法，图2为平板划线法。 【详解】（1）如表是培养大肠杆菌菌群的，故表中的指示剂可以是伊红美蓝。据培养基配方分析表格可知，该培养基具备碳源、氮源、无机盐等营养成分，并且该培养基加入了指示剂，因此属于鉴别培养基。该培养基中添加了琼脂，因此，根据物理状态分，该培养基属于固体培养基。筛选尿素分解菌需要使用以尿素为唯一氮源的选择培养基，该配方中的蛋白胨需要改为尿素，由于尿素分解菌可以产生脲酶将尿素分解为氨，可使培养基pH升高，故培养基中加酚红指示剂。 （2）培养基配置的过程是称量→溶解→调整pH→分装→灭菌→ 倒平板。 （3）据图分析，图1菌落均匀是稀释涂布平板法接种，图2是平板划线法接种，两种接种方法都可以形成单菌落。稀释涂布平板法可用来对活菌进行计数。 （4）每克土壤中菌株数为(168+175+167)÷3÷0.1×106=1.7×109个。 （5）ABCD、大肠杆菌是原核生物，制备果酒使用的微生物是酵母菌，用果酒制作果醋使用的微生物是醋酸菌，制作泡菜使用的微生物是乳酸菌，制作腐乳的微生物主要是毛霉，酵母菌和毛霉是真核生物，醋酸菌和乳酸菌是原核生物，AD错误、BC正确。 故选BC。 （6）不认同。青霉菌在一定条件下可产生青霉素，青霉素具有杀菌的作用，青霉菌产生的青霉素只能抑制细菌和放线菌的生长和繁殖，况且也并不是所有的细菌都能被青霉素抑制，同时青霉素对真菌起不到杀灭的作用，且某些杂菌会分泌青霉素酶将青霉素分解掉，因此培养基和发酵设备都必须严格灭菌。 （7）ABCDEF、发酵过程中必须控制温度、溶解氧、pH 、搅拌转速、通气量、营养物质和泡沫等才能有利于发酵，BCDEF正确。 故选BCDEF。 19．（2024·上海·一模）I.纤维素是地球上储量最丰富的可再生资源之一，经纤维素酶催化水解后，可被微生物发酵利用。真核生物长枝木霉的纤维素酶基因通常随机分布在染色体上。某研究人员用重离子束诱变育种得到了高产纤维素酶的长枝木霉菌株，并对高产纤维素酶的机理进行了研究。如图为高产纤维素酶机理的部分示意图。 （1）根据题意可知，图中纤维素酶基因所含遗传信息的传递方向是______。 A、细胞核→细胞质    B、细胞质→细胞质 C、细胞质→核糖体    D、质粒→核糖体 （2）纤维素酶基因的表达受葡萄糖等降解物的影响，形成阻遏效应。由图可知，关于该阻遏效应的说法正确的是______。 A、负反馈调节    B、分级调节 C、葡萄糖为信息分子    D、阻遏葡萄糖的过度产生 （3）纤维素酶为复合酶系，主要包括三种组分，它们分别使纤维素长链变短链、短链变二糖、二糖变单糖。请推测，这种降解纤维素的协同作用得以实现的原因不包括它们______。 A、分子结构不同    B、催化反应类型相同 C、底物相同    D、最适pH相近 （4）研究发现，PDI和OST是纤维素酶加工修饰的关键蛋白分子。根据以上信息和所学知识分析，高产菌株可以高效合成、分泌纤维素酶可能依赖于__________（编号选填）。 ①PDI和OST在核糖体上高效工作 ②菌株分泌纤维素酶的方式 ③在外界碳源的诱导作用下快速启动纤维素酶基因的转录 ④囊泡的生成和移动不消耗能量 （5）重离子束诱变后的高产长枝木霉不可能发生的改变是______。 A、基因数目    B、新生多肽的合成方式 C、组蛋白修饰水平    D、内质网的结构 II.工业上，还可通过基因工程改造长枝木霉，从而获得高效生产纤维素酶的菌株。如图为携带OST高表达基因（OST-H基因）的重组质粒导入野生型长枝木霉后，从中筛选高产菌株的流程。其中培养基④中富含纤维素，接种菌株后用刚果红进行染色，而刚果红可与多糖形成红色沉淀，菌落周围的透明圈大小可反映菌株所产纤维素酶的酶活力。 （6）图中步骤I-IV中需在超净台上进行的是___________。 （7）关于②号培养基的配制方法正确的是______。 A、以OST-H为碳源    B、以纤维素酶为碳源 C、以纤维素为碳源    D、以纤维素酶为氮源 （8）上述过程中，接种的正确操作是______。 A、仅步骤I为稀释涂布法接种    B、步骤I、Ⅲ均为稀释涂布法接种 C、步骤I的接种工具可用火焰灼烧灭菌    D、步骤Ⅲ使用接种环为接种工具 （9）为达到筛选高产菌株的目的，正确的说法是______。 A、步骤Ⅱ中应挑选直径较大的菌落 B、菌种转接到培养基③目的是为了扩大培养 C、步骤Ⅲ接种前应进行菌种稀释 D、培养基④应先灭菌再调pH （10）如表为步骤Ⅳ测得的1-4号待选菌株和野生型菌株的数据，请分析菌株4透明圈最大的原因？____________________________________。 编号 透明圈大小（mm） 1 4.21±0.54 2 4.62±0.23 3 4.55±0.32 4 5.09±0.41 野生 0.05±0.18 【答案】(1)A (2)ACD (3)ABC (4)①③ (5)BD (6)I、Ⅱ、Ⅲ (7)C (8)BCD (9)ABC （10）4号菌株中OST-H基因高表达，产生的纤维素酶多 【分析】微生物常见的接种方法：①平板划线法：将已经熔化的培养基倒入培养皿制成平板，接种，划线，在恒温箱里培养。在线的开始部分，微生物往往连在一起生长，随着线的延伸，菌数逐渐减少，最后可能形成单个菌落；②稀释涂布平板法：将待分离的菌液经过大量稀释后，均匀涂布在培养皿表面，经培养后可形成单个菌落。 【详解】（1）分析题意可知，真核生物长枝木霉的纤维素酶基因通常随机分布在染色体上，染色体位于细胞核内，而基因指导蛋白质合成，蛋白质的合成场所是细胞质中的核糖体，故图中纤维素酶基因所含遗传信息的传递方向是细胞核→细胞质 ，A正确，BCD错误。 故选A。 （2）据图可知，纤维素能够促进纤维素酶基因的表达，而葡萄糖过多时能够抑制纤维素酶基因的表达，产生的成熟纤维素酶减少，葡萄糖减少，该过程葡萄糖属于信息分子，属于负反馈调节，能够阻遏葡萄糖的过度产生，ACD正确，B错误。 故选ACD。 （3）酶具有专一性，一种酶只能催化一种或一类化学反应，纤维素酶为复合酶系，降解纤维素的协同作用得以实现的原因可能是最适pH相近，但不同的酶催化的底物和分子结构不同，催化反应类型也不同，ABC正确，D错误。 故选ABC。 （4）①分析题意，PDI和OST是纤维素酶加工修饰的关键蛋白分子，而核糖体是蛋白质的合成车间，故PDI和OST在核糖体上高效工作，①正确； ②菌株分泌纤维素酶的方式是胞吐，与其他大分子物质分泌方式无差异，②错误； ③在外界碳源的诱导作用下快速启动纤维素酶基因的转录，相关mRNA合成后能指导蛋白质合成，③正确； ④囊泡的生成和移动均需要消耗能量，④错误。 故选①③。 （5）A、重离子束诱变后的高产长枝木霉可能发生基因突变或染色体变异，若发生染色体变异，则可能导致基因数目改变，A不符合题意； B、新生多肽的合成方式均是氨基酸脱水缩合形成，B符合题意； C、重离子束诱变后可能会导致组蛋白修饰水平变化，引起表型变化，C不符合题意； D、内质网可参与分泌蛋白的加工过程，若基因突变导致内质网变化，则可能影响蛋白质的加工过程，重离子束诱变后内质网的结构不会改变，D符合题意。 故选BD。 （6）微生物培养过程都需要在超净台进行以避免杂菌污染，图中步骤I-IV中需在超净台上进行的是I、Ⅱ、Ⅲ，Ⅳ测量透明圈直径不需要。 （7）据图可知，②号培养基应为选择培养基，由于该技术中需要筛选OST高表达基因（OST-H基因），而OST是纤维素酶加工修饰的关键蛋白分子，最终筛选得到的菌株应能够分解纤维素，故培养基应添加纤维素，又因为纤维素的元素组成是C、H、O，故应以纤维素作为碳源，ABD错误，C正确。 故选C。 （8）AB、结合图示可知，步骤I和步骤Ⅲ得到的菌落均是均匀分布，故两个步骤均是稀释涂布平板法，A错误，B正确； CD、步骤Ⅲ是稀释涂布平板法，使用接种环为接种工具，为了防止污染，接种环经火焰灼烧灭菌，CD正确。 故选BCD。 （9）A、步骤Ⅱ中直径较大的菌落证明有较强的分解能力，应挑选直径较大的菌落，A正确； B、菌种转接到培养基③目的是为了扩大培养，所用培养基为液体培养基，B正确； C、为得到单菌落，步骤Ⅲ接种前应进行菌种稀释，C正确； D、培养基④应先调pH再灭菌，以防止杂菌污染，D错误。 故选ABC。 （10）4号菌株中OST-H基因高表达，产生的纤维素酶多，纤维素被分解，故菌落周围的透明圈大。 20．（2024·上海黄浦·一模）深海微生物研究：开展深海微生物研究对于开发海洋资源具有重要意义。我国研究人员采集了深海冷泉附近的沉积物样品，采用新型分离策略，纯化、鉴定得到了全新的拟杆菌菌株，并进一步研究了其生物学特性，具体过程如图1所示，图中I ~ V是操作步骤。 （1）拟杆菌是厌氧生物，细胞呈弯曲杆状，透射电镜观察细胞长2.0 ~ 6.0μm，宽0.5 ~ 0.8μm。拟杆菌一定具有的细胞结构是_____。（单选） A．线粒体 B．内质网 C．细胞核 D．核糖体 （2）研究人员经基因组测序发现拟杆菌中与藻类多糖降解有关的基因数量明显高于其他菌种，因此向基本培养基中分别添加不同藻类多糖来配制系列培养基①，并以此对菌种进行分离。基本培养基中应该含有的营养成分包括_____。（编号选填） ①碳源            ②氮源            ③生长因子            ④无机盐        ⑤水 （3）图1步骤I ~ V中，须无菌操作的是_____；须对菌株进行培养的是_____。 （4）结合实验目的，下列关于培养基① ~ ③的叙述正确的是_____。（多选） A．①是固体培养基 B．① ~ ③的碳源种类可以完全相同 C．②是液体培养基 D．③的碳源浓度可以与①的不同 纯化获得的拟杆菌经基因组测序鉴定得到了全新菌株WC007。该菌株在含不同藻类多糖的培养基中测定的生长曲线如图2所示。 （5)据图2，比较各组实验结果的异同_____。 （6）藻类细胞解体后的多糖物质难以降解，通常会聚集形成碎屑沉降到深海底部。从生态系统组成的角度分析，WC007菌株对深海生态系统主要价值在于_____。 【答案】(1)D (2)②③④⑤ (3) I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ (4)BD （5）相同点：WC007菌株在含各种藻类多糖的培养基中的生长曲线均呈现S型变化趋势； 不同点：WC007菌株在含纤维素的培养基中，整体生长速度快于在含木聚糖、果胶和淀粉的培养基中。 （6）作为分解者 【分析】培养基：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。 不同的培养基的配方不同，但一般都含有水、无机盐、碳源和氮源。 【详解】（1）拟杆菌是一种细菌，属于原核生物，与真核生物的根本区别在于，没有以核膜为界限的细胞核，只含有唯一的一种细胞器，核糖体，D正确，ABC错误。 故选D。 （2）微生物培养基的成分主要包括水、无机盐、碳源、氮源，除此之外，很多微生物中还含有生长因子。依据题干信息，“向基本培养基中分别添加不同藻类多糖来配制系列培养基①”，藻类多糖已经提供了碳源，所以，在基本培养基中应该含有的成分应该包括氮源、水、无机盐和生长因子，②③④⑤正确，①错误。 故选②③④⑤。 （3）防止杂菌污染，获得纯净的微生物培养物是研究和应用微生物的前提，故I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V均需在无菌条件下操作；依据图1可知，使用培养基①、②、③分别是对菌株进行接种、转接和再转接操作，须对菌株进行培养，对应的操作步骤分别是Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。 （4）AC、经过培养基②的培养后，要挑取单菌落并转接，所以可以推知②为固体培养基，①为液体培养基，AC错误； BD、依据题干信息可知，本实验的目的是纯化、鉴定得到了全新的拟杆菌菌株，所以① ~ ③的碳源种类可以完全相同，但是不同的阶段，拟杆菌菌种的浓度不同，所以，① ~ ③的碳源种类可以完全相同，BD正确； 故选BD。 （5）依据图2可知，相同点为：WC007菌株在含各种藻类多糖的培养基中的生长曲线大体相同，均呈现S型；不同点是：生长速度不同，WC007菌株在含纤维素的培养基中，整体生长速度快于在含木聚糖、果胶和淀粉的培养基中。 （6）拟杆菌为异养生物，能沉降到深海底部，从生态系统组成的角度分析，主要是作为该生态系统的分解者，将难降解多糖物质分解为无机物，归还到无机环境中，有利于碳循环的顺利进行。 21．（24-25高三上·上海崇明·期末）草地贪夜蛾（简称F蛾）的幼虫以玉米为食，导致玉米减产。玉米的次生代谢产物Bxs对F蛾的幼虫有毒性。图1为在不同处理条件下F蛾幼虫的平均体重。 （1）关于图1的分析正确的有______。 A．需要保证各组F蛾幼虫的初始平均体重基本相同 B．组2模拟了自然状态下F蛾幼虫的进食条件 C．肠道细菌能够缓解Bxs对F蛾幼虫的毒性 D．在不同条件下，Bxs均能显著抑制F蛾幼虫的体重增长 图2为从F蛾幼虫肠道筛选能代谢Bxs的细菌的过程示意图，I~Ⅳ表示操作步骤。 注：图中黑点代表能够代谢Bxs的菌种 （2）图2中，欲筛选可将Bxs同时作为碳源和氮源的菌种成为优势菌，在配制步骤Ⅱ所需的培养基中应添加______。（编号选填） ①葡萄糖        ②抗生素        ③        ④Bxs        ⑤Bxs酶            ⑥琼脂 （3）图2中，步骤Ⅱ的目的______；步骤Ⅲ的目的______。（编号选填） ①通过挑取单菌落获得纯化的菌种②根据菌落特征初步鉴别能代谢Bxs的菌种③便于能代谢Bxs的菌种增殖④便于计算F蛾幼虫肠道中微生物总数 研究发现，对Bxs代谢起主要作用的分散假单胞菌（简称P菌）具有固氮能力，该菌分布于玉米的根部和叶脉处，在F蛾摄食玉米叶的过程中也能转移到F蛾的肠道、精巢以及受精卵等处。 （4）P菌有质膜而无核膜，质膜上附有参与细胞呼吸的电子传递链，以上事实说明该菌属于______。 A．真核生物 B．自养型生物 C．原核生物 D．严格厌氧生物 （5）选择能够表示F蛾、玉米与P菌三者之间种间关系的编号，填入图中______。（编号选填） ①种间竞争②捕食③寄生④共生 （6）有农民想在农田中施用广谱抗生素以杀死P菌，从而抑制F蛾的生长，请从种间关系与生态环境等角度，评价该农民的想法是否合理______。 （7）F蛾、玉米与P菌间还存在协同演化的关系（即不同物种相互影响共同进化），有关分析中正确的是______。（编号选填） ①P菌降解Bxs的能力是突变和自然选择的结果 ②与P菌建立合作关系的F蛾具有更大生存、繁殖优势 ③三种生物种群的特定基因频率在演化过程中均会发生适应性改变 【答案】(1)AC (2)④ (3) ③ ①② (4)C (5) （6）这种想法不合理。从种间关系角度看，P菌与玉米可能是共生关系，杀死P菌可能会影响玉米的生长；从生态环境角度看，广谱抗生素会杀死农田中的多种微生物，破坏土壤微生物的生态平衡，影响土壤肥力等，进而影响整个农田生态系统的稳定性。（这种想法合理。从种间关系角度看，夜蛾和分散假单胞菌的共生关系，抑制分散假单胞菌可阻碍夜蛾的生长。） (7)①②③ 【分析】1、种间关系：‌ （1）互利共生‌：这种关系中，两种生物共同生活在一起，彼此都有利。例如，豆科植物和根瘤菌之间的关系，根瘤菌为豆科植物提供氮肥，而豆科植物为根瘤菌提供生存的环境； （2）寄生‌：在这种关系中，一种生物（寄生者）生活在另一种生物（寄主）的体内或体表，并从中获取营养，而寄主则受到损害。例如，菟丝子寄生在大豆上； （3）捕食‌：一种生物以另一种生物为食。捕食者依赖被捕食者获取营养，而被捕食者则面临被捕食的风险。例如，兔子吃草； （4）竞争‌：不同生物为了争夺有限的资源（如阳光、水分、营养物质等）而发生的斗争。例如，农田中的杂草和小麦竞争资源； （5）原始合作‌：这种关系也被称为互惠，指的是两种生物共同生活在一起，彼此创造有利的生活条件，相互依赖，一旦分离，双方都不能正常生活； 2‌、微生物分离纯化的方法： （1）稀释涂布平板法‌：将微生物悬液滴加在已凝固的琼脂平板上，再用涂布棒均匀涂布，使微生物分散在平板表面，培养后形成单菌落。这种方法适用于热敏感菌和严格好氧菌的分离； （2）平板划线法‌：用接种环在平板表面进行连续划线，随着划线次数的增加，微生物细胞数量逐渐减少，最终形成单个菌落。常见的划线方法有斜线法、曲线法、方格法等。  ‌单细胞分离法‌：直接从混杂群体中分离单个细胞或孢子进行培养，适用于自然界中数量较少的微生物。操作难度较高，通常需要显微操作仪辅助。‌微生物分离纯化的原理和目的‌：分离纯化的目的是从混杂的微生物群体中获得只含有某一种或某一株微生物的过程。通过这些方法，可以获得纯培养物，用于进一步的研究和应用。 【详解】（1）A、在进行实验时，为了确保实验结果是由不同处理条件导致的，而不是初始体重差异引起的，需要保证各组F蛾幼虫的初始平均体重基本相同，A正确； B、从图1中无法明确得知组2是否模拟了自然状态下F蛾幼虫的进食条件，缺乏足够依据，B错误； C、对比组1（饲料中未添加Bxs）和组3（饲料中添加Bxs），组3中F蛾幼虫体重明显低于组1，而组4（饲料中添加Bxs和肠道细菌）中F蛾幼虫体重高于组3，说明肠道细菌能够缓解Bxs对F蛾幼虫的毒性，C正确； D、组2（饲料中未添加Bxs和肠道细菌）中F蛾幼虫体重与组1（饲料中未添加Bxs）相比，差异不显著，说明在未添加Bxs的条件下，Bxs并不能显著抑制F蛾幼虫的体重增长，D错误。 故选AC。 （2）要筛选可将Bxs同时作为碳源和氮源的菌种成为优势菌，在培养基中应添加Bxs作为碳源和氮源，不需要添加葡萄糖（已有Bxs作为碳源）、抗生素（会抑制菌种生长，不利于筛选）、NH4NO3（已有Bxs作为氮源）、Bxs酶（不是菌种生长所必需的），所以应添加④Bxs； （3）步骤Ⅱ是将肠道内容物研磨后进行梯度稀释，其目的是便于能代谢Bxs的菌种增殖，即③；步骤Ⅲ是将稀释后的菌液涂布在培养基上，其目的是通过挑取单菌落获得纯化的菌种，并根据菌落特征初步鉴别能代谢Bxs的菌种，即①②； （4）A、真核生物与题干信息不符，A错误； BD、题干中未提及该菌的营养类型和呼吸类型等相关信息，无法判断其是否为自养型生物和严格厌氧生物，B、D错误； C、根据题干中“P菌有质膜而无核膜”这一关键信息，真核生物具有核膜，而原核生物没有核膜，所以该菌属于原核生物，C正确。 故选C。 （5）P菌分布于玉米的根部和叶脉处，对玉米可能有利，二者可能是共生关系，玉米和F蛾之间是捕食关系，F蛾摄食玉米叶，P菌能转移到F蛾的肠道等处，P菌与F蛾之间可能也是共生关系，因此F蛾、玉米与P菌三者之间种间关系为：； （6）这种想法不合理。从种间关系角度看，P菌与玉米可能是共生关系，杀死P菌可能会影响玉米的生长；从生态环境角度看，广谱抗生素会杀死农田中的多种微生物，破坏土壤微生物的生态平衡，影响土壤肥力等，进而影响整个农田生态系统的稳定性。（这种想法合理。从种间关系角度看，夜蛾和分散假单胞菌的共生关系，抑制分散假单胞菌可阻碍夜蛾的生长。） （7）①P菌降解Bxs的能力是其本身基因发生突变，然后经过自然选择，适应环境的突变类型保留下来的结果，该说法正确； ②与P菌建立合作关系的F蛾，可能会因为P菌的某些作用而具有更大生存、繁殖优势，该说法正确； ③三种生物种群的特定基因频率在演化过程中均会发生适应性改变，从而都能适应生存的环境，该说法正确。 故选①②③。 22．（25-26高三上·上海·阶段检测）幽门螺杆菌（简称Hp）主要寄生于人体胃中，是引起很多消化道疾病的首要致病细菌。幽门螺杆菌具有较强的尿素酶活性，该酶能催化尿素分解为氨和CO2。目前，13C呼气检测是诊断幽门螺杆菌感染的方法之一，其做法是：让待检者服下一定量的13C-尿素，约30分钟后收集其呼出的气体，检查其是否含有13CO2。请据此回答下列问题。 （1)据如图分析，Hp和酵母菌都具有的细胞器是______。 A．3 B．4 C．5 D．6 （2）Hp在氧气浓度过高或过低情况下都不能生长。下图中4支试管分别代表4种微生物在固体培养基（琼脂含量3．5g/L）中的生长状态，其中代表Hp的生长状态是______。 A． B． C． D． （3）13C呼气法中，尿素为幽门螺杆菌提供______。 A．碳源 B．氮源 C．生长因子 D．无机盐 （4）体检时可通过13C尿素呼气实验来检测Hp感染情况。受试者口服13C标记的尿素胶囊后，尿素可被Hp产生的脲酶催化分解为NH3和13CO2。定时收集受试者吹出的气体并测定其中是否含有13CO2。该13CO2来源于______。 A．口腔中所有细菌代谢 B．幽门螺杆菌（Hp）代谢 C．人体内细胞呼吸 D．胃中蛋白质的消化 （5）提倡使用公筷可以减少幽门螺杆菌的感染率，其原理是______。 A．抑制幽门螺杆菌繁殖 B．切断媒介物传播途径 C．保护易感人群 D．减少与感染者的接触 （6）研究小组查找文献后提出了“幽门螺杆菌在生活过程中分泌毒素导致胃壁细胞死亡溃烂”的假设，并设计了实验过程，如图所示，其中A、B分别是_______（选填数字序号）。 ①无菌水②自来水③幽门螺杆菌④滤液Ⅰ⑤滤液Ⅱ （7）Hp生长的最适pH为6~7，人体胃腔内pH为1~2，但胃黏膜的黏液层靠近上皮细胞侧pH为7.4左右。若幽门螺杆菌（Hp）随食物进入胃腔，躲避胃液，黏附和定居于胃上皮细胞表面，通过代谢产物改善生活环境，结合其结构特点以及能导致胃溃疡的特性，推测Hp在胃内如何存活______。 【答案】(1)A (2)B (3)B (4)B (5)B (6)①、⑤ （7）幽门螺杆菌进入胃腔后，首先依靠鞭毛的运动至pH较高的近上皮细胞胃黏膜的黏液层，然后产生代谢产物中和胃酸，提高pH值，以便继续生存和繁殖 【分析】幽门螺旋杆菌为原核生物，没有细胞核，只有核糖体一种细胞器，以DNA为遗传物质，产生的脲酶催化尿素分解为NH3和13CO2。 【详解】（1）幽门螺旋杆菌为原核生物、酵母菌是真核生物，原核生物和真核生物共有的细胞器是3核糖体，A正确。 （2）幽门螺杆菌在氧气浓度过高或过低条件下不能生长，生活在半固体培养基的中部，因此图中B试管代表幽门螺杆菌生长状态，B正确。 （3）幽门螺杆菌具有较强的尿素酶活性，该酶能催化尿素分解为氨和CO2，其中的氨能够直接被幽门螺杆菌作为氮源利用，所以13C呼气法中，尿素为幽门螺杆菌提供氮源，B正确。 （4）根据题干信息“受试者口服13C标记的尿素胶囊后，尿素可被Hp产生的脲酶催化分解为 NH3和13CO2”可知，感染者呼出的13CO2是由Hp产生的脲酶催化尿素分解为NH3和13CO2；患者消化道细胞内无脲酶，呼出的气体中不含13CO2，B正确。 （5）使用公筷可以有效减少因筷子上沾有幽门螺杆菌而造成的传播，属于切断媒介物传播途径，B正确 。 （6）由图可知，乙实验为对照实验，甲组中加入的是幽门螺杆菌，则乙实验中加入①无菌水，甲实验中获取滤液 I ，则乙实验获取滤液⑤ Ⅱ ，故选①⑤。 （7）人体胃腔内pH在1～2之间，但胃黏膜的黏液层靠近上皮细胞侧pH为7.4左右，因此幽门螺杆菌进入胃腔后，首先依靠鞭毛运动至pH值较高的近上皮细胞胃黏膜的黏液层，然后产生代谢产物中和胃酸，提高pH值，以便继续生存和繁殖。 23.（22-23高二下·江苏镇江·阶段检测）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，及时对培养基进行分装，并进行__________________________灭菌。 （2）取步骤②中不同梯度的稀释液加入在培养皿的_____________上做好标记的无菌培养皿中，在步骤③中将温度约为_____________的培养基倒入培养皿混匀，冷凝后_____________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。操作时，在第二次及以后的划线，总是从上一次划线的末端开始划线。这样做的目的是_____________________ 。下列关于相关操作叙述合理的有________。 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，获得甲醇高耐受株供应。 （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__________供应。为监测酵母的活细胞密度，将发酵液稀释1000倍后，经等体积台盼蓝染液染色，用25×16型血细胞的计数板计数5个中格中的细胞数，理论上_________色细胞的个数应不少于____________才能达到每毫升5×109个活细胞的预期密度。 【答案】(1）高压蒸汽灭菌/湿热灭菌法 (2) 皿底 50℃ 倒置 （3） 随着划线次数的增加使细菌的数量逐渐减少，最终能得到由单个细菌繁殖形成的菌落 a、b、d (4) 氧气 无 50 【分析】配置培养基的基本操作步骤为：称量、溶化、调pH、灭菌、倒平板。获得纯净的微生物培养物是发酵工程的基础。 因此，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。常见的灭菌方法有干热灭菌法、湿热灭菌法（高压蒸汽灭菌）。 【详解】（1）对于培养基进行灭菌常采用高压蒸汽灭菌法（湿热灭菌法）。所以配制培养基时，按照培养基配方准确称量各组分，将其溶解、定容后，及时对培养基进行分装，并进行高压蒸汽灭菌。 （2）对培养皿进行标记时要标记在培养皿的皿底上，步骤③是倒平板，倒平板时温度控制50℃左右，在步骤③中将温度约为50℃的培养基倒入培养皿混匀，冷凝后倒置培养，倒置培养主要为了防止皿盖上的冷凝水落入培养基。 （3）操作时，在第二次及以后的划线，总是从上一次划线的末端开始划线。这样做的目的是随着划线次数的增加使细菌的数量逐渐减少，最终能得到由单个细菌繁殖形成的菌落。相关操作合理的有：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，以防杂菌污染，a正确；b.划线时应避免划破培养基表面，以免不能形成正常菌落，若培养基表面划破会导致菌落聚集，b正确；c.挑取菌落时，应挑取单个菌落，分别测定酵母细胞中甲醇的含量，c错误；d.培养基中甲醇浓度越高，能够生存下来的酵母菌利用甲醇的能力越强，所以可以通过逐步提高培养基中甲醇的浓度，获得甲醇高耐受株供应，d正确。 （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，在有氧条件下酵母菌能大量地繁殖。台盼蓝染液染的死细胞，正常活细胞都是无色的，已知血细胞的计数板25×16型：每毫升菌液中待测样本总数=80个小方格内总数/80×400×104×稀释倍数。发酵液稀释1000倍后，台盼蓝等体积加入，所以实际稀释倍数是2000倍。代入可得：5×109=80个小方格内总数/80×400×104×2000，理论上无色细胞的个数应不少于50个。 24．（2025·上海虹口·一模）氮循环指N元素以和含氮化合物等形式在非生物环境与生物群落之间的循环过程。通常，含氮化合物以铵态氮（）、硝态氮（）和有机氮的形式存在。图为氮循环的部分途径。 （1）如图生态系统中，属于生产者的是______。 A．水鸟 B．鱼 C．野兔 D．青草 （2）图生态系统中，最能充分体现生物之间信息传递关系的是______。 A．雌鱼幼鱼 B．鱼水鸟 C． D． （3）研究人员用15N 标记法来研究生态系统中的氮循环。若用15N 标记的饲料饲喂大量野兔，据图1推断，可能检测到15N 的有______。 A．野兔细胞内的RNA B．野兔的遗体或排泄物 C．湖水中的含氮化合物 D．青草细胞内的纤维素 （4）发生雷电时，大气中的氮转化为氮的氧化物，经降水生成硝态氮肥，渗入土壤被植物根系吸收。据图1及已学知识，阐述“雷雨过后，庄稼猛长”现象所体现的生物学原理______。 除高能固氮外，生物固氮也是常见的固氮形式。为分离土壤中的固氮菌用于生产实践，研究人员利用生物技术开展相关实验。 （5）土壤中的固氮菌主要通过分解有机物获取能量。结合相关信息，分离固氮菌的固体培养基应包含的成分有______。（编号选填） ① 水 ② NaCl③ 琼脂 ④NH4 NO3⑤ 酪蛋白 ⑥ 伊红美蓝⑦ 有机碳源 ⑧ 无机碳源 （6）在分离固氮菌的过程中，需要灭菌的有______。 A．涂布棒 B．培养基 C．培养皿 D．土壤样品 （7）在无菌条件下，将10 g土样制成100 mL的101倍土壤稀释液，最终制备成105稀释倍数的土壤稀释液，并从其中取悬液0.1 mL涂布于培养基平板上，重复5次。经培养后获得的固氮菌菌落数分别为23、261、223、454和212，则每克土壤样品中固氮菌数量约为______。 【答案】(1)D (2)D (3)ABC （4）雷电（高能固氮）将大气中的 N2转化为氮的氧化物，经降水生成硝态氮肥（NO₃⁻），渗入土壤后被植物根系吸收；氮是植物合成蛋白质、核酸和叶绿素等重要物质的必需元素，土壤中氮素增加，为庄稼生长提供了充足的矿质营养，因此庄稼生长更旺盛。 (5)①②③⑦ (6)ABC (7)2.32×108个 【分析】生态系统中，生产者指能把无机物转变成有机物的生物；信息传递包括生物之间或生物和无机环境之间的传递，信息传递往往是双向的；菌体数量计算公式：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。 【详解】（1）生产者是能进行光合作用制造有机物的生物，图中青草能利用环境中的氮等物质合成自身有机物，属于生产者；水鸟、鱼、野兔均为消费者，ABC错误，D正确。 故选D。 （2）信息传递包括种内、种间的信息交流，往往是双向的，也包括生物和无机环境之间信息交流。D 选项中 “雌鱼↔幼鱼（种内信息传递）”“水鸟↔雌鱼（种间捕食的信息传递）” “水鸟↔幼鱼（种间捕食的信息传递）”同时体现了种内和种间的信息交流，也体现信息交流的双向性，能更充分体现生物间的信息传递关系，ABC错误，D正确。 故选D。 （3）A、野兔摄入含 15N 的饲料，15N 会参与细胞内 RNA（含氮）的合成，故野兔细胞内 RNA 可检测到 15N ，A正确； B、野兔的遗体、排泄物中会含有未被完全利用的 15N ，因此可检测到，B正确； C、野兔的排泄物进入湖水，会使湖水中的氮化合物含有 15N ，C正确； D、纤维素的元素组成为 C、H、O，不含氮，故青草细胞内的纤维素无法检测到15N ，D错误。 （4）据图1及已学知识，雷电（高能固氮）将大气中的 N2转化为氮的氧化物，经降水生成硝态氮肥（NO3⁻），渗入土壤后被植物根系吸收；氮是植物合成蛋白质、核酸和叶绿素等重要物质的必需元素，土壤中氮素增加，为庄稼生长提供了充足的矿质营养，因此庄稼生长更旺盛。 （5）分离固氮菌的固体培养基应包含的成分有①水、碳源、氮源（因为是固氮菌，只能以空气的N2作为唯一的氮源）和② NaCl（无机盐），分离固氮菌要用固体培养基需要③琼脂，④NH4 NO3和⑤ 酪蛋白含有氮元素，不能选，因为土壤中的固氮菌主要通过分解有机物获取能量， ⑧ 无机碳源也不能选，⑥ 伊红美蓝是鉴定大肠杆菌的培养基，不选，故选①②③⑦。 （6）涂布棒、培养基、培养皿需灭菌以防止杂菌污染。土壤样品是待分离的菌种来源，不能灭菌（否则会杀死固氮菌），ABC正确，D错误。 故选ABC。 （7）首先筛选菌落数（30-300之间）：261、223、212（2、454 舍去），平均菌落数 =(261+223+212)÷3=232；将10g土样制成100 mL的101倍土壤稀释液，最终制备成105稀释倍数的土壤稀释液，每克土壤数量 =（平均菌落数 ÷ 涂布体积）× 稀释倍数 ÷ 土样质量 =（232÷0.1）×105÷10=2.32×108。 25．（2026·上海长宁·一模）荔枝与漆酶 果皮褐变是影响荔枝保鲜的重要原因，左图是漆酶在荔枝果皮细胞氧化褐变中的作用机制，右图是漆酶合成的部分过程。Cu2+位于漆酶的活性中心，在催化过程中负责结合O2并将其还原，而CO2因部分结构与O2相似，也能结合到漆酶的活性中心上。 （1）酚类物质作为辅助色素，参与决定荔枝果皮褐变的色泽深浅。左图说明液泡膜的功能有________。（编号选填） ①控制物质进出②进行细胞间信息交流③分隔细胞质基质与细胞液 （2）漆酶的合成过程中，Cu2+发挥作用的场所在_______。（单选） A．核糖体 B．内质网 C．中心体 D．溶酶体 （3）据题意，荔枝采摘后可采取的防褐变方式及原理是________。（多选） A．低温冷藏：抑制漆酶活性 B．提高CO2浓度：抑制漆酶催化 C．喷水保湿：减少酚类物质释放 D．喷洒含铜溶液：抑制酚类物质转化 （4）在土壤中添加具有高产漆酶特性的微生物菌剂，能起到在采摘前预防褐变的效果。其机制是__________。（多选） A．降低土壤中的Cu2+含量 B．降低荔枝果皮细胞中漆酶含量 C．促进荔枝果皮细胞中醌类物质合成 D．提高土壤保水性，满足荔枝树的水分需求 研究人员欲从土壤中筛选获得高产漆酶菌株来配制微生物菌剂，用以预防荔枝果实褐变，延长荔枝保鲜时间。筛选高产漆酶菌株的实验操作过程如图，其中各培养基和悬浮液配方相同，且都加入了苯胺蓝（漆酶能降解苯胺蓝并使其褪色）。 （5）从用途分类，培养基I、Ⅱ属于_______培养基，接种至培养基I、Ⅱ上采用的接种方法是_____。 （6）基于图过程，筛选菌株的相关测定指标包括______。（编号选填） ①漆酶含量②产漆酶菌株量③苯胺蓝脱色圈大小④苯胺蓝浓度 为探究高产漆酶菌株是否通过影响果皮漆酶活性从而延缓荔枝褐变，研究小组设计了实验方案： 第一步：选取同一品种、长势一致的两株荔枝树； 第二步：在相同条件下种植养护，向其中一株的根部土壤中添加高产漆酶菌株，另一株不处理； 第三步：在荔枝采摘后的1天后，测定各组果皮漆酶活性和果皮褐变指数。 （7）请指出该实验方案需要完善或修正的问题并说明原因：_____________________。 【答案】(1)①③ (2)B (3)ABC (4)AB （5） 鉴别 稀释涂布平板法 (6)①③④ （7）①样本量不足：仅选取2株荔枝树，样本数量过少，实验结果易受偶然因素影响，缺乏统计学意义，应增加实验用荔枝树的数量；②对照组处理不规范：对照组“不处理”不合理，应在对照组荔枝树的根部土壤中添加等量的“不含高产漆酶 菌株的空白悬浮液”，以排除土壤添加操作本身对实验结果的干扰；③测定时间单一：仅在采摘后1天测定果皮漆酶活性和褐变指数，无法体现“延缓”的效果，应 设置多个时间点（如采摘后1天、3天、5天等）连续测定褐变指数，更能反映菌株对褐变的延缓作用 【分析】1、酶是由活细胞产生的具有催化活性的有机物，大多数酶的化学本质是蛋白质，少数是RNA。2、酶的特性：高效性、专一性、酶的作用条件比较温和。3、酶的作用机理：降低化学反应所需的活化能。 【详解】（1）①在外因胁迫或损伤时，液泡膜破裂才释放酚类物质，①正确； ②题干未涉及细胞间信息交流，②错误； ③液泡膜将酚类物质（细胞液中）与细胞质基质中的漆酶分隔开，③正确。 故选①③。 （2）A、核糖体仅负责氨基酸脱水缩合（合成多肽链），不涉及折叠和 Cu²⁺结合，A错误； B、内质网参与蛋白质的加工（折叠），Cu²⁺在此过程中结合到漆酶活性中心，发挥作用，B正确； C、中心体与植物细胞蛋白质合成无关，C错误； D、溶酶体是 “消化车间”，不参与蛋白质合成加工，D错误。 故选B。 （3）A、低温可抑制酶的活性（漆酶活性降低，褐变减慢），A正确； B、CO₂与 O₂结构相似，可结合漆酶活性中心，竞争抑制漆酶催化（减少褐变），B正确； C、喷水保湿可避免失水胁迫，减少液泡膜损伤和酚类物质释放（无底物则褐变难以发生），C正确； D、Cu²⁺是漆酶活性中心组成部分，喷洒含铜溶液会增强漆酶活性，加速褐变，D错误。 故选ABC。 （4）A、微生物高产漆酶需结合 Cu²⁺，会吸收土壤中 Cu²⁺，导致荔枝树吸收的 Cu²⁺减少，漆酶活性降低，A正确； B、土壤中微生物的漆酶可能影响荔枝细胞的漆酶合成机制，降低果皮细胞中漆酶含量，B正确； C、促进醌类物质合成会加速褐变，与 “预防褐变” 矛盾，C错误； D、土壤保水性与荔枝果皮褐变无直接关联，D错误。 故选AB。 （5）培养基加入苯胺蓝，仅高产漆酶菌株能使其褪色，可筛选目标菌株，属于鉴别培养基。流程为“土壤稀释液→菌株悬液→接种到培养基”，符合稀释涂布平板法的操作特征。 （6）①测定悬液中漆酶含量可筛选高产漆酶菌株，①正确； ②产漆酶菌株量不能反映菌株产漆酶量，不能作为观测指标，②错误； ③苯胺蓝脱色圈大小可直接观察，是筛选高产菌株的核心指标，③正确； ④检测培养液培养后苯胺蓝浓度，可作为筛选高产菌株的核心指标，④正确。 故选①③④。 （7）实验设计原则：需遵循平行重复原则、单一变量原则，且需验证实验假设。 完善点分析： 样本量：仅1株荔枝树，偶然误差大，需增加样本量（多株分组），保证结果可靠性； 对照组处理不规范：对照组“不处理”不合理，应在对照组荔枝树的根部土壤中添加等量的“不含高产漆酶 菌株的空白悬浮液”，以排除土壤添加操作本身对实验结果的干扰； 检测时间：仅测定采摘后1天的褐变指数，无法反映 “延缓褐变” 的动态效果，需增加多个时间点检测。       26．（25-26高二下·上海·单元复习）铝是地壳中含量最多的金属元素，在酸性土壤中会有较多的离子态铝形成铝胁迫对植物生长发育造成影响，我国酸性土壤约占全国总土地面积的22%。土壤中离子态铝可以吸附在根尖细胞壁，降低细胞壁的弹性和可塑性，同时会对细胞内的生长素（IAA）进行调节，部分机理如左图。现有科研人员用一定浓度的铝溶液对植物拟南芥进行铝胁迫实验，右图为实验结果。 （1）据右图可知，遭受铝胁迫的拟南芥叶绿素含量降低，将影响到光合作用过程中______（编号选填）。 ①光能的吸收②水的光解③三羧酸循环④卡尔文循环⑤糖生成⑥糖酵解 （2）据右图信息和已学知识分析铝胁迫拟南芥与对照组相比，鲜重发生明显变化的原因有______（多选）。 A．有机物合成速率降低 B．根的数目减少 C．外界溶液浓度低不利根吸水 D．根吸水的总面积较小 （3）结合两图及相关信息，请分析铝胁迫下拟南芥的根长发生明显变化原因______。 农杆菌是植物基因工程中常用到的一种细菌，图是对培养的农杆菌进行菌落计数。 （4）图的a、b、c、d中加入的都是LB培养基，结合图文信息判断，b、c、d中的是______（编号选填）培养基，所采用的接种方法是______（编号选填）。 ①液体②固体③选择④鉴定⑤平板划线法⑥稀释涂布平板法 （5）经接种培养后，b、c、d中农杆菌菌落数分别为48、57、60，则在a中农杆菌的密度约为_____个/mL。 【答案】(1)①②④⑤ (2)AD （3）铝胁迫下一方面拟南芥根尖细胞壁因吸附大量铝离子，弹性和可塑性降低，细胞因细胞壁的制约无法充分生长；另一方面较多的铝离子进入到细胞内，抑制了细胞膜以内吞囊泡的形式减少PIN2，IAA大量经PIN2转运出细胞，而经AUX1转运IAA进细胞不受影响，导致根尖细胞中IAA浓度降低，对细胞的促生长作用也减弱；二者综合导致根尖生长受到制约而较短 (4) ② ⑥ (5)5.5×107 【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。光反应的场所在叶绿体的类囊体薄膜上，色素吸收、传递和转换光能，并将一部分光能用于水的光解生成NADPH和氧气，另一部分光能用于合成ATP，暗反应发生的场所是叶绿体基质，首先发生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物，三碳化合物利用光反应产生的NADPH和ATP被还原。固体培养基可用于培养、鉴定和观察微生物。蛋白胨来源于动物原料，含糖、维生素和有机氮等营养物质，可以为微生物提供碳源、氮源和生长因子。 【详解】（1）叶绿素参与光反应过程，光反应包括光能的吸收和水的光解等过程，且光反应产生的NADPH和ATP会参与暗反应阶段C3还原过程，影响卡尔文循环和糖生成阶段。故选①②④⑤。 （2）由图可知，与对照相比，铝胁迫条件下根长、叶绿素含量和鲜重均下降，其中叶绿素含量降低会影响光反应过程进而导致光合速率降低，有机物的合成速率降低，根长减小会导致根吸水的总面积较小，AD符合题意，BC不符合题意。 故选AD。 （3）由图可知拟南芥根尖细胞壁因吸附大量铝离子，铝胁迫条件下根长、叶绿素含量和鲜重均下降及相关信息，铝胁迫下拟南芥的根长发生明显变化原因是：铝胁迫下一方面拟南芥根尖细胞壁因吸附大量铝离子，弹性和可塑性降低，细胞因细胞壁的制约无法充分生长；另一方面较多的铝离子进入到细胞内，抑制了细胞膜以内吞囊泡的形式减少PIN2，IAA大量经PIN2转运出细胞，而经AUX1转运IAA进细胞不受影响，导致根尖细胞中IAA浓度降低，对细胞的促生长作用也减弱；二者综合导致根尖生长受到制约而较短。 （4）固体培养基可用于培养、鉴定和观察微生物，结合图文信息判断，b、c、d中的是固体培养基，故选②； 图中接种方法涉及梯度稀释，故属于稀释涂布平板法，故选⑥。 （5）据图可知，图中共稀释106倍，经接种培养后，b、c、d中农杆菌菌落数分别为48、57、60，则在a中农杆菌的密度约为（48＋57＋60）÷3×106=5.5×107个/mL。 27．（25-26高二下·上海·阶段检测）温室效应，全球气候变暖，会给人们及地球带来很多危害。大肠杆菌中的甲酸氢裂酶（FHL）能将甲酸氧化成还原性H和CO2。科学家利用大肠杆菌难于区分钼和钨这一特点，通过一定方式培养大肠杆菌，使得FHL中的钼替换成钨，改变了FHL的催化特性，改造后的大肠杆菌能够利用H2和CO2转化为甲酸，这为减缓温室效应提供了新的研究方向。 （1）为了获得目的菌株，首先需要将大肠杆菌置于_____的培养液中进行培养，完成元素的替换过程。 （2）然后通过图1所示的_____法分离出单个菌落。 （3）在对分离纯化的菌株进行筛选和鉴定后，扩大培养所用的培养基类型是_____（编号选填）。 ①固体培养基②液体培养基③通用培养基④选择培养基 （4）扩大培养过程中需要对大肠杆菌进行计数，如图2所示，取10mL培养液经过一系列梯度稀释后涂布0.1mL稀释液到固体培养基中培养，得到的菌落数分别为298、296、288个，则每升培养液中大肠杆菌数量为_____个。 （5）除了用该方法计数外，还可以用显微镜计数法，其特点是_____（编号选填）。 ①只能检测活菌数量 ②不能区分死菌和活菌 ③测得值往往偏小 ④测得值大于实际的活菌数 （6）嗜热古细菌具有高浓度甲酸盐耐受性，在80℃温度条件下可以持续氧化甲酸盐产生H2和碳酸氢盐，为其他生物提供原料。该发酵系统不需要经过灭菌，其他微生物也很难生长繁殖，原因可能是_____（写出2条）。 （7）抗生素在现代生活中被广泛应用，为了检测改造后的大肠杆菌对抗生素的敏感性，分别将含有A、B、C三种抗生素的滤纸片均匀放置在布满了改造后大肠杆菌的平板的不同位置，培养一段时间后结果如图3所示，改造后的大肠杆菌对抗生素_____（图中字母选填）的抗性最强。 【答案】(1）富含钨 （2）平板划线 (3)②③ (4)2.94×1011 (5)②④ （6）在高温条件下其他微生物的酶变性失活，生长繁殖受抑制，或在高浓度甲酸条件下，其他微生物因失水过多而死亡 (7)C 【详解】（1）根据题意，科学家利用大肠杆菌难于区分钼和钨这一特点，让大肠杆菌在过量的钨中生长，完成钨与钼的交换，因此将大肠杆菌置于富含钨的培养基中进行培养完成元素的替换过程； （2）图1的操作特征是用接种环在培养基表面连续划线，通过划线逐步稀释菌液，最终在划线末端获得单个菌落，图1所示的是平板划线法进行分离出单个菌落； （3）②液体培养基能让微生物充分接触营养物质，代谢旺盛、增殖速度快，是微生物扩大培养的首选培养基类型；且不需要选择作用，使用通用培养基即可，因此选择②液体培养基、③通用培养基。 （4）稀释涂布平板法进行计数时，需要计算三个培养基菌落数（选取30-300的菌落）的平均值，然后再计算每升原水样中大肠杆菌数，根据题意，培养液被稀释了105倍，则每升培养液中大肠杆菌数量为（298+296+288）÷3÷0.1×105×103=2.94×1011个； （5）①②显微镜无法区分死菌和活菌，该方法会计数所有菌体（死菌 + 活菌），不是只能检测活菌，①错误，②正确； ③稀释涂布平板法会因菌落重叠等问题导致测得值偏小，显微镜计数法无此问题，③错误； ④计数结果包含死菌，因此测得值大于实际的活菌数，④正确。 （6）根据题意，嗜热古细菌具有高浓度甲酸盐耐受性，在80℃温度条件下可以持续氧化甲酸盐产生H2和碳酸氢盐，因此嗜热古细菌也具有耐高温的特点，在高温条件下其他微生物的酶变性失活，生长繁殖受抑制，或在高浓度甲酸条件下，其他微生物因失水过多而死亡，故发酵系统不需要经过灭菌，其他微生物也很难生长繁殖； （7）识图分析可知，将含有A、B、C三种抗生素的滤纸片均匀放置在布满了改造后大肠杆菌的平板的不同位置，培养一段时间后结果显示抗生素A的抑菌圈最大，其次是抗生素B，抑菌圈最小的是抗生素C，因此改造后的大肠杆菌对抗生素C的抗性最强。 28．（25-26高二下·上海·期中）自生固氮菌是土壤中能独立固定空气中氮气的细菌，将玉米和自生固氮菌混合后种植，可显著提高产量并降低化肥的使用量。科研人员进行了土壤中自生固氮菌的分离和固氮能力测定的研究，部分实验流程如图1。 （1）固氮菌将N2转化为离子形式进而被植物吸收。植物吸收的N元素可用于合成以下物质中的_______。 A．脂肪 B．叶绿素 C．蛋白质 D．核酸 （2）图1中的步骤④选用的培养基应添加的成分包括________。 A．牛肉膏 B．蛋白胨 C．甘露醇（C6H14O6） D．无机盐（KH2PO4、MgSO4、等） E．蒸馏水 F．琼脂 G．抗生素 H．植物激素 （3）若在④的各组平板上统计的菌落的数量为108、120、138个，则每克土壤样本中含有的固氮菌约为_______个。 （4）在步骤③和④中，下列几种物品不需要的有_______。 A．酒精灯 B．培养皿 C．显微镜 D．涂布器 E．接种环 将纯化的固氮菌置于完全培养液中扩大培养48小时，经离心后收集下层细胞并转移至特定培养基中进行固氮能力的测定，筛选出固氮能力最强的菌种A。为进一步鉴定其应用潜力，科研人员选用生长状态相近的玉米植株进行3组盆栽实验，30天后测定结果如表。 土壤有效氮（mg·kg-1） 叶片氮素积累量（mg） 叶绿素含量（mg·g-1） 蛋白质含量（mg·kg-1） 净光合速率（μmol·m-2·s-1） 对照组 85 140 1.5 90 6.08 尿素处理组 95 200 1.8 100 7.12 菌种A处理组 110 220 2.2 120 8.53 （5）菌种A处理组净光合速率高于其他组，据表和所学知识推测其原因可能是_______。 图2为通过发酵工程培养菌种A的生产流程示意图。 （6）图2中改变菌种A的某种遗传特性获得可稳定遗传的生产用菌种，利用的原理可能是______。 A．基因突变 B．基因重组 C．染色体结构变异 D．染色体数目变异 （7）发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节。有关认识或操作正确的是_______。 A．发酵罐外壁夹层通入冷却水可帮助控制发酵温度 B．发酵罐内叶轮搅拌可促进营养物质、氮气等与菌种A充分混合 C．培养基和发酵罐都必须经过严格灭菌处理 D．发酵结束后可采用过滤、沉淀等方法将菌种A分离，干燥后制成微生物肥料 【答案】(1)BCD (2)CDEF (3)1.22×107 (4)CE （5）菌种A处理增加了土壤氮含量，合成叶绿素和蛋白质需要氮元素。其叶绿素含量较高，吸收更多的光能，有利于光反应产生更多的NADPH和ATP，其蛋白质含量较高，含有更多的参与光合作用的酶 (6)AB (7)ABCD 【详解】（1）植物吸收的 N 元素用于合成含氮化合物： A、脂肪：元素组成为 C、H、O，不含 N，A错误； B、叶绿素：含 C、H、O、N、Mg，含 N，B正确； C、蛋白质：基本单位氨基酸含 C、H、O、N，含 N，C正确； D、核酸：含 C、H、O、N、P，含 N，D正确。 （2）步骤④为分离纯化自生固氮菌，需用无氮选择培养基（只有固氮菌能利用空气中 N₂生长）： 牛肉膏、蛋白胨含氮，会让非固氮菌生长，排除 A、B。 甘露醇：提供碳源，选 C。 无机盐：提供矿质营养，选 D。 蒸馏水：作为溶剂，选 E。 琼脂：作为凝固剂制备固体培养基，选 F。 抗生素：杀死细菌，排除 G；植物激素：对细菌无作用，排除 H。 （3）根据步骤④中菌落的分布情况可知，实验采用的是稀释涂布平板法。稀释了104倍，若在④的各组平板上统计的菌落的数量为108、120、138个，则菌落的平均数量为122个，每克土壤中含有的固氮菌为122÷0.1×104=1.22×107个。 （4）步骤③纯化、④涂布分离均为无菌操作：  酒精灯：无菌环境，需要 A。 培养皿：盛装培养基，需要 B。 显微镜：观察菌落无需显微镜，不需要 C。 涂布器：涂布分离，需要 D。 接种环：用于平板划线法，涂布法不用，不需要 E。 （5）菌种A处理组净光合速率最大，检测发现该组中叶绿素含量明显高于其他两组，且蛋白质的含量也高，据此可推测，菌种A处理增加了土壤氮含量，进而合成了较多的叶绿素和蛋白质，叶绿素含量高，能吸收更多的光能，有利于光反应产生更多的NADPH和ATP，其蛋白质含量较高，含有更多的参与光合作用的酶，因而该组净光合速率最大。 （6）固氮菌是原核生物，无染色体，不存在染色体变异： A、基因突变：可改变遗传特性，稳定遗传，A正确； B、基因重组：基因工程导入外源基因，稳定遗传，B正确； CD、染色体结构 / 数目变异：原核生物无染色体， CD错误。 （7）A、夹层冷却水调控发酵温度，A正确； B、叶轮搅拌使菌种与营养、氮气充分混合，B正确； C、培养基与发酵罐严格灭菌，防止杂菌污染，C正确； D、固氮菌为单细胞，可用过滤、沉淀分离制备菌肥，D正确。 素养提升 1.（2024·上海·高考真题）精氨酸可以促进细胞生长因子的分泌，从而促进伤口愈合。其可通过微生物发酵大量生产。研究人员研究了大肠杆菌的精氨酸合成过程，并对菌株进行改造，获得了高产菌株。以下是该项研究的部分内容及结果。 【精氨酸合成机制研究】 精氨酸在大肠杆菌体内的合成过程如图1所示。在大肠杆菌细胞内，过多的精氨酸会抑制ArgA的活性。 （1）图1所示LysE转运精氨酸至胞外的方式属于___（单选）。 A．自由扩散 B．协助扩散 C．主动运输 D．胞吐 （2）据图1推测，下列蛋白质中，降低其表达量可提高精氨酸产量的是___（单选）。 A．ArgE B．ArgF C．ArgG D．ArgH （3）将另一种细菌来源的ArgA引入大肠杆菌，发现该酶不受过量精氨酸抑制。这是因为该酶与大肠杆菌的ArgA相比___（单选）。 A．催化类型不同 B．分子结构不同 C．底物不同 D．最适温度不同 【筛选方法设计】 为提高目标菌株的筛选效率，研究人员构建了重组质粒，部分结构如图10。导入该重组质粒的大肠杆菌中，荧光蛋白表达量和精氨酸的量正相关。图2中启动子是RNA聚合酶结合的特定DNA序列，与转录起始有关。 （4）据图2解释，为何荧光蛋白的表达量可反映精氨酸的量：___。 【菌株的诱变和筛选】 将上述重组质粒导入大肠杆菌中，获取菌株A。对菌株A进行诱变，以筛选高产菌株，操作过程如图3，图中1～V是操作步骤。 （5）图3的步骤I～V中，须无菌操作的是___；须对菌株进行培养的是___。 （6）结合实验目的，下列关于培养基①~④的叙述正确的是___（多选）。 A．②是选择培养基 B．①~④的碳源的种类可以完全相同 C．④是选择培养基 D．①②的氮源及其比例可以与③④的不同 【高产机制分析】 研究人员对筛选到的高产精氨酸菌株B进行基因测序，发现10个基因存在突变，将这10个突变基因分别替换菌株A中的相应基因，获得A1～A10菌株，并测定精氨酸产量，结果如图4所示。 （7）分析并阐述菌株A6的精氨酸产量介于A、B之间的原因：___。 【答案】(1)C (2)A (3)B （4）精氨酸含量较低时，ArgP蛋白基因表达出的ArgP蛋白能与启动子2结合，影响RNA聚合酶与启动子2的结合，导致荧光蛋白基因表达量下降。当精氨酸含量升高时，精氨酸能与ArgP蛋白结合，解除ArgP蛋白对启动子2的影响，荧光蛋白基因表达形成的荧光蛋白增多 (5) I~V I、Ⅱ、Ⅳ (6)BD （7）A6和A、B的基因的碱基序列不同，导致转录和翻译产生相关的酶不同，所以催化底物转化为精氨酸的量不同 【分析】物质进出细胞的方式有主动运输、协助扩散、自由扩散、胞吞和胞吐。 【详解】（1）由图可知，精氨酸至胞外需要载体并消耗能量，所以运输方式是主动运输，C正确，ABD错误。 故选C。 （2）由图可知，谷氨酸会在ArgA的作用下转化为鸟氨酸，在ArgE的作用下转化为乙酸，为了提高精氨酸产量，可降低ArgE表达量，A正确，BCD错误。 故选A。 （3）两种不同来源的ArgA均可以催化谷氨酸经过一系列反应转化为精氨酸，但发现从另一种细菌来源的ArgA引入大肠杆菌，不受过量精氨酸抑制，这是因为该酶与大肠杆菌的ArgA相比分子结构不同，B正确，ACD错误。 故选B。 （4）荧光蛋白的表达量可反映精氨酸的量，其原因是精氨酸含量较低时，ArgP蛋白基因表达出的ArgP蛋白能与启动子2结合，影响RNA聚合酶与启动子2的结合，导致荧光蛋白基因表达量下降。当精氨酸含量升高时，精氨酸能与ArgP蛋白结合，解除ArgP蛋白对启动子2的影响，荧光蛋白基因表达形成的荧光蛋白增多。 （5）由题图信息可知，该操作是为了对菌株A进行诱变，以筛选高产菌株，为了保证实验结果更准确，整个操作流程都需要保证无菌，即对应步骤I～V，由图3操作步骤可知，需对菌株进行培养的是I、Ⅱ、Ⅳ。 （6）A、②是固体培养基，目的是可以形成单菌落，便于挑取单菌落并转接，A错误； B、①~④的培养基都是培养菌种A，碳源的种类可以完全相同，B正确； C、④是液体培养基，扩大培养，C错误； D、该操作的目的是筛选精氨酸产量高的菌株，所以①②的氮源及其比例可以与③④的不同，D正确。 故选BD。 （7）由题干信息可知，研究人员对筛选到的高产精氨酸菌株B进行基因测序，发现10个基因存在突变，将这10个突变基因分别替换菌株A中的相应基因，获得A1～A10菌株，发现菌株A6的精氨酸产量介于A、B之间，其原因是A6和A、B的基因的碱基序列不同，导致转录和翻译产生相关的酶不同，所以催化底物转化为精氨酸的量不同。 2.（23-24高三上·上海·阶段检测）扩展青霉是腐烂苹果中常见的微生物之一，其次级代谢产物棒曲霉素（Pat）是一种具有致突变作用的毒素。为研究腐烂苹果中Pat的分布，研究人员进行了如图所示的实验，其中“病健交界处”为腐烂部位与未腐烂部位的交界处，取样分离的5个部分分别为①号部位、②号部位、③号部位、④号部位、⑤号部位。 （1）该实验中将扩展青霉菌种接种到苹果上，这里的苹果相当于接种培养的____________。 （2）活化扩展脊霉菌种使用的培养基成分如表所示，该培养基根据物理性质属于_____培养基，判断依据是_______，其中能为扩展青霉的生长繁殖提供能源的是_______，NaNO3的作用是____________（答两点）。 蔗糖 NaNO3 MgSO4 KCI FeSO4 KH2PO4 蒸馏水 30g 2g 0.5g 0.5g 0.01g 1g 1000mL （3）若想快速直观的测定青霉菌的数量，最常用的方法是____________，实验结果统计的菌落数往往比活菌的实际数目低，其原因是________________。检测时使用的接种量为0.1mL而不是1mL，原因是____________________。 （4）用平板划线法分离扩展青霉时，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，其他区域的划线上却均无菌落。操作失误的原因可能是______。接种扩展青霉前，应对苹果进行___________（填“消毒”或“灭菌”）。研究人员测定了病斑直径为1、2、3cm的苹果中①～⑤号部位的Pat含量，结果如图。 （5）根据上图分析，下列说法正确的是（    ） A．腐烂部位中的Pat含量最高 B．病斑越大，腐烂部位的Pat含量越高 C．离腐烂部位越远的果肉中Pat含量越低 D．1cm和2cm病斑苹果中，从①号到②号部位的Pat含量下降幅度较大 （6）实验结束后，需要对实验所用器材进行________处理，目的是________________ 【答案】(1）培养基 （2） 液体 培养基中没有琼脂（或凝固剂） 蔗糖 为扩展青霉的生长提供氮源和无机盐，并维持培养液一定的渗透压 （3） 稀释涂布平板法 当两个或多个菌种连在一起时形成的是一个菌落 避免接种量过高，保证培养基上的菌落数在30-300之间，易于平板计数 （4） 第一区域划线结束，接种环灼烧后未冷却或划线未从第一区域末端开始 消毒 (5)ACD （6） 灭菌 防止扩展青霉污染环境 【分析】1、按物理性质培养基分为固体培养基、液体培养基。固体培养基中加入凝固剂，主要用于微生物的分离、鉴定；液体培养基中不加任何凝固剂，主要用于工业生产。 2、平板划线操作的注意事项：第一次划线及每次划线之前都需要灼烧接种环灭菌；灼烧接种环之后，要冷却后才能伸入菌液，以免温度太高杀死菌种；划线时最后一区域不要与第一区域相连；划线用力大小要适当，防止用力过大将培养基划破。 3、消毒是指使用较为温和的物理或化学方法杀死物体表面或内部的部分微生物（不包括芽孢和孢子），灭菌则是指使用强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。 【详解】（1）该实验中将扩展青霉菌种接种到苹果上，这里的苹果相当于接种培养的培养基。 （2）活化扩展青霉菌种使用的培养基成分中没有凝固剂，故根据物理性质属于液体培养基，其中能为扩展青霉的生长繁殖提供能源的是蔗糖。NaNO3的作用是为扩展青霉的生长提供氮源和无机盐、并维持培养液一定的渗透压。 （3）若想快速直观地测定青霉菌的数量，最常用的方法是稀释涂布平板法。由于当两个或多个菌体连在一起时形成的是一个菌落，故实验结果统计的菌落数往往比活菌的实际数目低。检测时使用的接种量为0.1mL而不是1mL，原因是避免接种量过高，保证培养基上的菌落数在30-300之间，易于平板计数。 （4）划线时需要从上一次划线的末端开始划线。用平板划线法分离扩展青霉时，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，其他区域的划线上却均无菌落。导致失误的原因可能是：第一区域划线结束，接种环灼烧后未经冷却直接在第二区域划线；或划线未从第一区域末端开始，从而导致这种情况的出现。接种扩展青霉前，为了避免苹果上其他杂菌、病原微生物的污染，应对苹果进行消毒处理。 （5）A、由图可知，①号为腐烂部位，曲线图中每条曲线①号部位的Pat含量都是最高的，A正确； B、在曲线图中，3cm的①部位比2cm的①部位Pat含量要稍低，故病斑越大腐烂部位的 Pat 含量不一定越高，B错误； C、①为腐烂部位，②③④⑤依次距离腐烂部位越来越远，而曲线图中从①到⑤Pat含量逐渐降低，故离腐烂部位越远的果肉中 Pat 含量越低，C正确； D、由曲线图可知，1cm 和 2cm 病斑苹果中，从①号到②号部位的Pat含量下降0.9—1.2左右，故下降幅度较大，D正确。 故选ACD。 （6）实验结束后，需要对实验所用器材进行灭菌处理，以防止扩展青霉污染环境。 3．（24-25高二下·上海静安·期末）材料1：有国外期刊撰文指出“手机屏幕比马桶按钮单位面积上的细菌多18倍”。为了验证该说法的正确性，A、B两组研究人员分别进行实验调查。A、B两组的实验操作流程和实验结果如图。下表是2种可供选择的培养基配方。 培养基名称 配方（/L） 培养基1 蛋白胨10g，牛肉膏5g，NaCl5g，蒸馏水1000mL，琼脂15g 培养基2 葡萄糖10g，KH2PO40.2g，MgSO40.2g，NaCl0.2g，CaSO45g，蒸馏水1000mL，琼脂15g （1）从物理性质上看，上述两种培养基属于________培养基。培养基2中提供碳源的物质是_________。 （2）根据实验目的，应选择培养基_____（1或2），理由是：________。 （3）在取样环节，合理的操作应包括________。（编号选填） ①用无菌棉拭子取样 ②用无菌接种环取样 ③在不同样品表面任选5个点取样 ④在不同样品表面选固定面积的区域内取样 ⑤在取样部位反复涂抹5次 ⑥将采集到的样本置于无菌试管内封闭备用 （4）研究人员欲通过菌落计数的方法，比较手机屏幕和马桶按钮的细菌污染情况。据图1，正确的操作是__________。（编号选填） ①操作I可将待测样本放入无菌生理盐水 ②接种时用接种环进行划线 ③接种时用涂布棒进行涂布 ④不同的培养基平板需在皿盖上做好记号 ⑤接种后的培养基平板需倒置放在恒温箱中培养2～3天 （5）A、B两组各自完成了实验，但实验结果却截然不同。经检查，两组操作步骤均正确，对实验结果分析合理的是______。 A．可能因为取样部位不同 B．可能因为细菌的生长速度不同 C．样本数少，影响实验结果可信度 D．未考虑个人卫生习惯和取样环境等因素 材料2：林可霉素是一种临床上广泛使用的抗生素。最近研究人员在林可霉素生产菌的细胞膜上鉴定出一种能响应胞外氮源分子的蛋白质（AflQ）。试回答下列有关该项研究工作的问题。 （6）若鉴别林可霉素生产菌属于细菌或真菌，下列指标可选用的是______。 A．有无细胞壁 B．有无核糖体 C．有无核膜包被的细胞核 D．有无内质网 （7）称取K2HPO40.5g，谷氨酸0.5g，MgSO4·7H2O0.2g，FeSO4·7H2O0.01g，自来水或蒸馏水定容至1000mL，调pH至7.2，100℃高压蒸汽灭菌15min。以上林可霉素生产菌培养基配制流程的表述中，明显的错误是_______和_______。 实践表明，即便来自无性繁殖的细胞群体，当它们暴露在无菌环境中较长时间，仍会发生基因型和表型的改变。因此在抗生素大规模发酵生产前，仍需对接种的菌种进行分离、纯化和鉴定，其操作流程如图所示。 （8）为鉴定林可霉素生产菌产抗生素的能力，下图培养皿丙中需预先涂布______。 A．林可霉素 B．生理盐水 C．大肠杆菌 D．林可霉素生产菌 （9）在表格中填写你对上图中甲乙丙三个培养皿有关表述的判断（正确用“√”表示，错误用“×”表示） 表述 判断 甲培养皿中的菌落均不产林可霉素 ______ 乙培养皿中的菌落基因型和表型均相同 ______ 丙培养皿中的现象表明，抗生素可分泌到细胞外 ______ （10）在生产实践中发现，即便由乙培养皿至四个锥形瓶的接种量相同，培养皿丙中的圆圈也会大小不一，造成这种现象的可能原因包括______。 A．四个锥形瓶中菌体合成抗生素的能力不同 B．四个锥形瓶中菌体的生长速度不同 C．丙培养皿上涂布的样品浓度不同 D．丙培养皿的培养基厚度不均匀 （11）研究人员分别配制了以氨基酸Cys、Asp、Lys或Ser为唯一氮源的培养基，并测定野生株和Af1Q缺失株的生长量和抗生素产量，结果如下图所示。据图可以判断，膜蛋白Af1Q感应的氨基酸是______。 【答案】(1) 固体 葡萄糖 （2） 1 培养基1属于通用培养基，可满足多种微生物的营养需要（或写培养基2是无氮培养基，不能满足多种微生物生长的需要） (3)①④⑤⑥ (4)①③⑤ (5)ACD (6)CD （7） 无有机碳源 培养基灭菌温度太低 (8)C （9） 错误 错误 正确 (10)AB (11)Asp 【分析】1、原核细胞与真核细胞相比，最大的区别是原核细胞没有被核膜包被的成形的细胞核。 2、微生物实验室分离中配制培养基的操作步骤：计算→称量→溶解→调pH→灭菌步骤。 【详解】（1）上述培养基中含有琼脂，属于固体培养基。培养基2中葡萄糖可以提供碳源。 （2）培养基1属于通用培养基，可满足多种微生物的营养需要，故应该选择培养基1。 （3）①用无菌棉拭子取样，可以避免杂菌污染，①正确； ②不能用接种环取样，②错误； ③在不同样品表面任选5个点取样，可能误差较大，③错误； ④在不同样品表面选固定面积的区域内取样，可以减小误差，④正确； ⑤在取样部位反复涂抹5次，增加细菌数目，⑤正确； ⑥将采集到的样本置于无菌试管内封闭备用，避免杂菌污染，⑥正确。 故选①④⑤⑥。 （4）①操作I可将待测样本放入无菌生理盐水，避免杂菌污染，①正确； ②接种时用涂布器进行接种，②错误； ③接种时用涂布棒进行涂布，使微生物分散开来，③正确； ④不同的培养基平板需在皿底上做好记号，④错误； ⑤接种后的培养基平板需倒置放在恒温箱中培养2～3天，⑤正确。 故选①③⑤。 （5）A、取样部位不同，其细菌的种类和数量有较大差异，可能造成不同的结果，A正确； B、如果细菌的生长速度不同，在相同的实验条件下，二者会有一定的差异，但不会截然相反，B错误； C、样本数少，偶然性较大，影响实验结果可信度，可能会造成截然相反的结果，C正确； D、个人卫生习惯和取样环境等因素不同，会使细菌的种类和数量有较大差异，可能造成不同的结果，D正确。 故选ACD。 （6）细菌属于原核生物，真菌属于真核生物，原核细胞和真核细胞最大的区别是有无成形细胞核，原核细胞没有复杂细胞器，真核细胞有各种细胞器。因此若鉴别林可霉素生产菌属于细菌或真菌，可根据有无成形细胞核来区分，根据有无内质网来区分。 综上所述，CD正确，AB错误。 故选CD。 （7）林可霉素生产菌培是一种细菌，细菌绝大多数是营寄生或腐生的异养型生物，因此培养基中应该含有有机碳源；该流程中高压蒸汽灭菌的温度100℃是不对的，应该是121℃，即无有机碳源和培养基灭菌温度太低。 （8） 抗生素能选择性地作用于细菌，主要是对细菌起作用，因此为鉴定林可霉素生产菌产抗生素的能力，图中培养皿丙中需预先涂布细菌即大肠杆菌，但该抗生素是林可霉素生产菌产生的，不能对自身起作用。 综上所述，C正确，ABD错误。 故选C。 （9）甲培养皿中的菌落有不产林可霉素，也有产林可霉素，这句话是错误的。乙培养皿中的菌落可能暴露在无菌环境中较长时间，会发生基因型和表型的改变，因此菌落基因型和表型不完全相同，这句话是错误的。据图可知，丙培养皿中菌落的周围出现透明圈，表明抗生素可分泌到细胞外，这句话是正确的。 （10）A、菌体合成抗生素的能力越强，产生的抗生素越多，抑菌圈可能就越大，A正确； B、四个锥形瓶中的菌体生长速度不同，生长快的菌体在相同的时间内产生的抗生素更多，抑菌圈可能更大，B正确； C、由于是同一来源的菌液涂布，故不可能是涂布的样品浓度不同导致，C错误； D、若丙培养皿上的培养基厚度不均，主要影响菌体的生长状况，不影响抑菌圈的大小，D错误。 故选AB。 （11） 据图可知，以氨基酸Cys、Lys或Ser为唯一氮源的培养基培养野生株和AflQ缺失株，两者的菌体生长量和抗生素产量相差不大。但是以氨基酸Asp为唯一氮源的培养基上，AflQ缺失株抗生素的产量明显增加，因此可以判断，膜蛋白AflQ感应的氨基酸是Asp。 （2026·上海崇明·一模）纳豆是由纳豆芽孢杆菌发酵大豆而成的食品，纳豆芽孢杆菌合成的纳豆激酶具有溶解纤维蛋白（即溶解血栓）等功能。该酶的活性可作为反映纳豆营养价值的指标。图展示了科研人员从东北传统发酵酱块中，筛选可高产纳豆激酶的纳豆芽孢杆菌的实验流程，图中I~V表示相应步骤。 4．培养基a中含有蛋白胨，能为微生物的生长提供______。（多选） A．碳源 B．氮源 C．生长因子 D．无机盐 5．对图所示筛选纳豆芽孢杆菌流程的分析中，正确的有______。（多选） A．步骤Ⅱ与Ⅲ所用培养基配方可以相同，且培养结果相同 B．获得纯种微生物主要依靠步骤Ⅲ C．步骤Ⅱ与V所用培养基物理状态相同，用途不同 D．步骤Ⅰ、Ⅱ与Ⅲ中所用培养基均需为微生物的生长提供适宜渗透压 6．将测定纳豆激酶活性的流程补充完整： ①制作纤维蛋白平板并预先打孔 ②将已知酶活性的纤维蛋白酶稀释成系列浓度梯度（简称标准品） ③将各浓度梯度标准品溶液和纳豆芽孢杆菌的酶提取液（简称待测样品）分别点样至纤维蛋白平板上各个孔中 ④置于37℃恒温培养箱中18小时后测量溶解圈直径 ⑤______________（填空） ⑥______________（填空） 7．为确保所测得酶活性数据的准确性，相关实验操作有______。（编号选填） ①因步骤V不涉及微生物的培养，故不需无菌操作 ②配制不同pH梯度的纤维蛋白平板 ③每个孔中标准品/待测样品加样体积相同 ④每个标准品/待测样品设置2—3次重复，并求取溶解圈直径的平均值 科研人员将编码纳豆激酶的aprN基因N端编码序列进行同义突变（即基因碱基序列改变而氨基酸序列不变），构建包含突变序列N1~N4的4株菌株，突变菌株的N端编码链序列和测得的纳豆激酶相对表达量如表所示： 8．对aprN基因进行“同义突变”依据的原理是________。（单选） A．多种密码子可对应一种氨基酸 B．多数生物使用相同的遗传密码表 C．一种密码子可对应多种氨基酸 D．基因突变具有不定向性和随机性 9．据表，在aprN基因翻译过程中参与转运色氨酸的tRNA是________。（单选） A．B．C． D． 10．野生型与突变菌株的纳豆激酶相对表达量存在差异，可能的机制是同义突变影响了________。（编号选填） ①纳豆激酶的蛋白质结构与功能②aprN基因的复制过程 ③aprN基因转录产物的稳定性④aprN基因的翻译效率 【答案】4．ABCD 5．BCD 6． 根据各浓度的标准品的溶解圈直径制作标准曲线（公式） 然后将待测样品溶解圈直径数据代入标准曲线（公式）计算得出其酶活性 7．③④ 8．A 9．D 10．③④ 【分析】微生物常见的接种的方法： ①平板划线法：将已经熔化的培养基倒入培养皿制成平板，接种，划线，在恒温箱里培养。在线的开始部分，微生物往往连在一起生长，随着线的延伸，菌数逐渐减少，最后可能形成单个菌落。 ②稀释涂布平板法：将待分离的菌液经过大量稀释后，均匀涂布在培养皿表面，经培养后可形成单个菌落。 4．蛋白胨是富含蛋白质的水解产物，含有碳、氮元素和一些生长必需的小分子有机物，蛋白胨中的含碳有机物可作为碳源，蛋白胨中的氨基酸和含氮基团可作为氮源，蛋白胨含有维生素、氨基酸等生长因子，此外还能提供无机盐，ABCD正确。 故选ABCD。 5．A、步骤Ⅱ（稀释涂布）与Ⅲ（纯化）的培养基配方可以相同，但培养结果不同（Ⅱ是分离单菌落，Ⅲ是纯化单菌落），A错误； B、步骤Ⅲ是通过平板划线法或稀释涂布平板法等进行纯化操作，是获得纯种微生物的主要步骤，B正确； C、步骤Ⅱ（涂布分离）与V（测定酶的活性）所用培养基都是固体，但用途不同（Ⅱ用于培养细菌，V用于测定酶的活性），C正确； D、步骤I、Ⅱ、Ⅲ所用培养基都需要为微生物提供适宜渗透压，以维持细胞形态，保证微生物正常生长，D正确。 故选BCD。 6．在测定纳豆激酶活性的实验中，步骤④之后，还需要将各孔中形成的透明圈直径测量记录，以标准品的酶活性为纵坐标，以透明圈直径为横坐标，根据各浓度的标准品的溶解圈直径制作标准曲线（公式）（⑤），然后将待测样品溶解圈直径数据代入标准曲线（公式）计算得出其酶活性，从而完成纳豆激酶活性的测定（⑥）。 7．①步骤Ⅴ虽不涉及微生物培养，但为避免杂菌污染影响实验结果，仍需无菌操作，①错误； ②本实验是测定纳豆激酶活性，不需要配制不同pH梯度的纤维蛋白平板，②错误； ③每个孔中标准品/待测样品加样体积相同，遵循单一变量原则，保证实验结果的准确性，③正确； ④每个标准品/待测样品设置2 - 3次重复，并求取溶解圈直径的平均值，可减少实验误差，确保数据准确性，④正确。 故选③④。 8．A、由于多种密码子可对应一种氨基酸，所以对aprN基因进行碱基序列改变但氨基酸序列不变的同义突变是可行的，A正确； B、多数生物使用相同的遗传密码表，这是密码子通用性的体现，与同义突变的原理并无直接关联，B错误； C、一种密码子对应一种氨基酸，而不是多种氨基酸，C错误； D、基因突变具有不定向性和随机性，这不是同义突变所依据的原理，D错误。 故选A。 9．色氨酸的密码子为5'-UGG-3'，密码子与反密码子互补配对，转运色氨酸的tRNA上的反密码子为3'-ACC-5'，D正确，ABC错误。 故选D。 10．①因为是同义突变，氨基酸序列不变，所以不会影响纳豆激酶的蛋白质结构与功能，①错误； ②纳豆激酶相对表达量差异与aprN基因的复制过程无关，②错误； ③同义突变可能改变了aprN基因转录产物的稳定性，从而影响其相对表达量，③正确； ④同义突变也可能影响了aprN基因的翻译效率，进而导致纳豆激酶相对表达量存在差异，④正确。 故选③④。 20 / 21 学科网（北京）股份有限公司 $