第一章 发酵工程 能力提升（解析版）练习 高中生物新人教版选择性必修3（2022年）

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第1章 发酵工程
能力提升卷

一、选择题：本题包括15小题，每小题2分，共30分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.“格瓦斯”是由酵母菌和乳酸菌双菌发酵的传统谷物发酵饮料。传统做法是采用俄式大面包为基质，加入菌种发酵生成微量乙醇、一定量的CO2以及丰富的有机酸等物质。下列相关叙述正确的是（　　）
A.发酵过程需要密闭条件 B.两菌种的代谢类型相同
C.CO2由两菌种共同产生 D.两菌种间为互利共生关系
【答案】A
【解析】酵母菌无氧呼吸产生乙醇和CO2，乳酸菌无氧呼吸产生乳酸，故两个发酵过程都需要密闭条件，A正确；酵母菌的代谢类型是异养兼性厌氧型，乳酸菌的代谢类型是异养厌氧型，B错误；乳酸菌无氧呼吸不产生CO2，酵母菌无氧呼吸产生CO2，C错误；两菌种都以俄式大面包为基质进行发酵，两者间为竞争关系，D错误。
2.我国的酿酒技术历史悠久，古人在实际生产中积累了很多经验。《齐民要术》记载：将蒸熟的米和酒曲混合前需“浸曲发，如鱼眼汤，净淘米八斗，炊作饭，舒令极冷”。意思是将酒曲浸到活化，冒出鱼眼大小的气泡，把八斗米淘净，蒸熟，摊开冷透。下列说法错误的是（　　）
A.“浸曲发”过程中酒曲中的微生物代谢加快
B.“鱼眼汤”现象是微生物呼吸作用产生的CO2释放形成的
C.“净淘米”是为消除杂菌对酿酒过程的影响而采取的主要措施
D.“舒令极冷”的目的是防止蒸熟的米温度过高导致酒曲中的微生物死亡
【答案】C
【解析】由题意可知，“浸曲发”是将酒曲浸泡活化，在活化的过程中微生物代谢加快，A正确；“鱼眼汤”是指冒出鱼眼大小的气泡，气泡是微生物进行呼吸作用产生的CO2释放形成的，B正确；酿酒过程中酵母菌进行无氧呼吸产生的酒精会抑制其他微生物的生长，而“净淘米”是防止一些杂质影响酒的品质，C错误；由题意可知，“舒令极冷”是将蒸熟的米摊开冷透，其目的是防止蒸熟的米温度过高使酒曲中的微生物死亡，D正确。　
3.甲、乙、丙为三种微生物，下表中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是用来培养微生物的三种培养基。甲、乙、丙都能在Ⅲ中正常生长繁殖；甲能在Ⅰ中正常生长繁殖，而乙和丙都不能；乙能在Ⅱ中正常生长繁殖，甲、丙都不能。下列说法正确的是（　　）
培养基
粉状硫
10 g
K2H PO4
4 g
FeSO4
0.5 g
蔗糖
10 g
（NH4）2SO4
0.4g
H2O
100 mL
MgSO4
9.25 g
CaCl2
0.5 g
Ⅰ
＋
＋
＋
＋
－
＋
＋
＋
Ⅱ
＋
＋
＋
－
＋
＋
＋
＋
Ⅲ
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
注　“＋”表示培养基中加入了这种物质，“－”表示培养基中没有加入这种物质。
A.甲、乙、丙都是异养微生物
B.甲、乙都是自养微生物，丙是异养微生物
C.甲是异养微生物，乙是固氮微生物，丙是自养微生物
D.甲是固氮微生物，乙是自养微生物，丙是异养微生物
【答案】D
【解析】Ⅰ是无氮培养基，只有能固氮的微生物才能在其上繁殖；Ⅱ是不含有机碳源的培养基，只有自养微生物才能在其上繁殖。
4.将大肠杆菌接种到适宜的细菌培养基上，加盖后，以不同的方式处理，并放置在不同的温度环境中，培养24小时后，所得结果如表：
编号
a
b
c
d
e
f
处理
方法
接种
大肠
杆菌
接种大肠杆菌，并覆盖一吸有抗生素X的圆纸片
接种大肠杆菌，并覆盖一吸有抗生素Y的圆纸片
接种大肠杆菌，表面全被醋覆盖
接种大肠杆菌
无接
种菌
温度
40 ℃
40 ℃
40 ℃
40 ℃
0 ℃
40 ℃
观察
结果
全表
面呈
浑浊
纸片周围呈现一片清晰区，其余表面呈浑浊
全表面
呈浑浊
全表面
清晰
全表
面清
晰
全表
面清
晰
根据上述实验结果所作出的判断，错误的是（　　）
A.编号a和f比较可知，有大肠杆菌培养基的表面会变浑浊
B.根据编号b和c的观察结果，可知抗生素Y比抗生素X的杀菌能力强
C.将编号e和a的结果比较可知，0 ℃的环境不适合大肠杆菌生长
D.若揭开编号f的盖子，24小时后培养基表面会出现浑浊
【答案】B
【解析】a、f的区别在于是否接种了大肠杆菌，有大肠杆菌培养基的表面会变浑浊，A正确；将含有抗生素的纸片覆盖在大肠杆菌的培养基上，可根据培养基表面的浑浊程度判定此种抗生素对大肠杆菌的杀菌能力，可知抗生素X的杀菌能力强于抗生素Y的杀菌能力，B错误；e、a形成对照，其变量是温度，可知0 ℃不适合大肠杆菌生长，C正确；f暴露在空气中后，会自然接种菌种，形成菌落，使培养基表面出现浑浊，D正确。　
5.禾草灵（FE）是一种现代农业常用除草剂，大量使用后造成的环境污染日益严重，为获得能高效降解FE的菌株，科学家通过实验获得W1菌株并利用紫外分光光度计检测其对FE的降解效果（FE特征吸收峰在239 nm处），以下说法不正确的是（　　）

A.应从大量使用FE的土壤中获取菌株
B.将土壤稀释液灭菌后接种到选择性培养基上
C.应使用以FE作为唯一碳源的培养基进行筛选
D.据吸收光谱可知，W1菌株对FE有明显降解能力
【答案】B
【解析】由于只有被除草剂严重污染过的土壤才可能含有高效降解该除草剂的分解菌，所以为了获取能高效降解该除草剂的菌株，应从大量使用FE的土壤采集土壤样品，A正确；为了淘汰不能分解FE的微生物，而仅保留能分解FE的菌种，则在配制选择培养基时应以FE作为唯一碳源，应将土壤稀释液接种到以FE为唯一碳源的选择性培养基上进行筛选，B错误，C正确；据吸收光谱可知，经W1菌株降解后在239 nm处的特征吸收峰明显减弱，说明W1菌株对FE有明显降解能力，D正确。
6.筛选淀粉分解菌需使用以淀粉为唯一碳源的培养基。接种培养后，若细菌能分解淀粉，培养平板经稀碘液处理，会出现以菌落为中心的透明圈（如图），实验结果见下表。

菌种
菌落直径：C（mm）
透明圈直径：H（mm）
H/C
细菌Ⅰ
5.1
11.2
2.2
细菌Ⅱ
8.1
13.0
1.6
有关本实验的叙述，错误的是（　　）
A.培养基除淀粉外还含有氮源等其他营养物质
B.筛选分解淀粉的细菌时，菌液应稀释后涂布
C.以上两种细菌均不能将淀粉酶分泌至细胞外
D.H/C值反映了两种细菌分解淀粉能力的差异
【答案】C
【解析】培养基一般含有碳源、氮源、水、无机盐和生长因子等成分，A正确；筛选淀粉分解菌时，需要对菌液进行一系列的梯度稀释，再将不同稀释度的菌液分别涂布到固体培养基上进行培养，B正确；由题意可知，以上两种菌均会产生透明圈，说明两种菌均可以产生淀粉酶并分泌到细胞外分解淀粉，C错误；淀粉分解菌的H/C越大，说明其产生的淀粉酶分解的淀粉相对越多，可说明该淀粉分解菌分解淀粉的能力越强，D正确。
7.某实验室用两种方法进行酵母菌发酵葡萄糖生产酒精。甲发酵罐中保留一定量的氧气，乙发酵罐中没有氧气，其余条件相同且适宜。实验过程中，每小时测定两发酵罐中氧气和酒精的量，记录数据并绘成坐标曲线图。下列有关叙述正确的是（　　）

A.实验结束时，消耗葡萄糖较多的是甲发酵罐
B.甲、乙两发酵罐分别在第4 h和第0 h开始进行无氧呼吸
C.甲、乙两发酵罐实验结果表明，酵母菌为异养厌氧型生物
D.该实验证明向发酵罐中连续通入大量的氧气可以提高酒精的产量
【答案】A
【解析】实验结束时，甲发酵罐的酒精产量是18 mol，故无氧呼吸消耗的葡萄糖为9 mol，有氧呼吸消耗的氧气是6 mol，则有氧呼吸消耗的葡萄糖是1 mol，故呼吸共消耗葡萄糖10 mol；乙发酵罐产生的酒精是15 mol，无氧呼吸消耗的葡萄糖是7.5 mol，因此实验结束时，消耗葡萄糖较多是甲发酵罐，A正确；分析题图可知，甲发酵罐从第2小时开始生成酒精，因此从第2小时开始进行无氧呼吸，B错误；分析题图可知，酵母菌既可以进行有氧呼吸也可以进行无氧呼吸，为兼性厌氧微生物，C错误；向发酵罐中连续通入大量的氧气会抑制酵母菌的无氧呼吸，降低酒精的产量，D错误。　
8.在分离、纯化大肠杆菌实验中，划线接种（甲）、培养结果（乙）如下图。下列叙述错误的是（　　）

A.接种前应对培养基进行高压蒸汽灭菌
B.连续划线的目的是获得单个细菌形成的菌落
C.接种过程中至少需要对接种环灼烧5次
D.甲中a区域为划线的起始位置
【答案】D
【解析】一般采用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌，A正确；菌液经过连续划线，菌液中的菌体会越来越少，最终会获得单个细菌形成的菌落，B正确；每次划线前后都需要将接种环灼烧灭菌，因此按照图中划线顺序（d→c→b→a），整个划线过程需要对接种环灼烧5次，C正确；每次划线的菌种来自上一区域的末端，因此划线的起始区域菌落最多，由图乙可推知，图甲中的d区域菌落多，为划线的起始位置，D错误。
9．果酒和果醋制作过程中，发酵条件的控制至关重要，下列相关措施正确的是（　　）
A．葡萄汁要装满发酵瓶，营造无氧环境，以利于发酵
B．在葡萄酒发酵过程中，每隔12 h左右打开瓶盖一次，放出CO2
C．果酒发酵过程中温度控制在30 ℃，果醋发酵过程中温度控制在20 ℃
D．在果醋发酵过程中，要适时通过充气口充气，以利于醋酸菌的代谢
【答案】D
【解析】为了防止发酵过程中发酵液溢出，葡萄汁装入发酵瓶时不能装满，要留约1/3的空间，A错误；制葡萄酒时，因为酵母菌进行无氧呼吸产生酒精的同时，也会产生CO2，所以每隔12 h左右要将瓶盖拧松一次，排出多余的CO2，但不能打开瓶盖，以防氧气和杂菌进入，B错误；制果酒时要将温度严格控制在18～30 ℃，而制果醋时要将温度严格控制在30～35 ℃，C错误；制作果醋的原理是醋酸菌发酵产生醋酸，醋酸菌是好氧细菌，因此制作果醋时应适时通入空气（或氧气），D正确。
10．下列有关微生物培养和平板划线法的叙述，正确的是（　　）
A．培养基分装到培养皿后进行灭菌
B．转换划线角度时，需在酒精灯火焰上灼烧接种环后直接进行划线
C．蘸取菌液和划线要在酒精灯火焰旁进行
D．划线时要将最后一次的划线与第一次的划线相连
【答案】C
【解析】培养基需灭菌后再分装到培养皿中，A错误；转换划线角度时要先灼烧接种环，待冷却后再从上次划线的末端开始进行划线，B错误；为防止杂菌污染，蘸取菌液和划线应在酒精灯火焰旁操作，C正确；划线时，为挑选出单菌落，最后一次的划线（细菌数最少）和第一次（细菌数最多）的划线不能相连，D错误。
11.人类利用微生物发酵制作果酒、果醋的历史源远流长。下列关于果酒、果醋制作原理的叙述正确的是（ ）
A. 在葡萄酒自然发酵的过程中，起主要作用的是野生型酵母菌
B. 变酸的酒表面的菌膜是酵母菌在液面大量繁殖形成的
C. 在缺氧、呈酸性的发酵液中，醋酸菌能大量生长繁殖
D. 在酸性条件下，溴麝香草酚蓝水溶液与酒精反应呈现灰绿色
【答案】A
【解析】在葡萄酒自然发酵的过程中，起主要作用的是野生型酵母菌，起无氧呼吸可以产生酒精，A正确；变酸的酒表面的菌膜是醋酸菌在液面大量繁殖形成的，B错误；醋酸菌是需氧生物，C错误；在酸性条件下，重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色，D错误。
12.图为酿制葡萄酒的两个简易装置。相关说法错误的是（ ）

A. 自然发酵酿制时菌种来源是附着在葡萄皮表面的野生酵母菌
B. 装置中留有约1／3的空间，可以防止发酵旺盛时汁液溢出
C. 甲装置需要防止杂菌污染，而乙装置不需要
D. 甲装置中气压可以保持相对稳定，而乙装置不能
【答案】C
【解析】在葡萄酒的自然发酵过程中，酵母菌的来源是附着在葡萄皮表面的野生酵母，A正确；葡萄汁装入发酵瓶时，发酵瓶要留有的1/3空间，这样既可以为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气，又可以防止发酵旺盛时汁液溢出，B正确；甲乙装置都需要防止杂菌污染，C错误；甲装置中的NaHCO3溶液能够吸收酵母菌酒精发酵产生的CO2，乙装置需要定期拧松瓶盖排气，D正确。
13.研究小组利用稀释涂布平板法来探究某河流中大肠杆菌的数量，每一个浓度涂布四个平板，并且设置空白对照组。下列关于操作步骤的叙述正确的是（ ）
A. 涂布前，将沾有少量酒精的涂布器在火焰上引燃，燃尽后还要冷却8~10s
B. 涂布完成后，在培养皿的皿盖上做标记，以避免混淆，并将培养皿倒置培养
C. 计算平板上的菌落数时，四个培养皿上的菌落数无论多少，都要全部平均
D. 若空白对照组上有7个菌落，则在实验组数据基础上减去7，以获得最准确数据
【答案】A
【解析】使用涂布器在酒精灯下涂布时，要先将涂布器沾有少量酒精进行灼烧灭菌，燃尽后还要冷却8~10s再进行涂布，A正确；涂布完成后，在培养皿的皿底上做标记，B错误；计算平板上的菌落数时，应选择菌落数在30-300平板进行计数，C错误；若空白对照组上有7个菌落，说明培养基灭菌不彻底，需要重新进行实验，D错误。
14.某学者利用“影印培养法”研究大肠杆菌抗链霉素性状产生的原因，先将原始菌种接种在1号培养基上，培养出菌落后，将灭菌绒布在1号上印模，绒布沾上菌落并进行转印，使绒布上的菌落按照原位接种到2号和3号培养基上。待3号上长出菌落后，在2号上找到对应的菌落，然后接种到不含链霉素的4号培养液中，培养后再接种到5号培养基上，并重复以上步骤。实验过程如右图所示。下列相关叙述正确的是（ ）

A. 大肠杆菌抗链霉素的性状是由链霉素的选择作用引起的
B. 1号和5号采用平板划线法将菌种接种在相应选择培养基上
C. 4号与8号培养液中，大肠杆菌抗链霉素菌株的比例逐渐增大
D. 该实验缺乏对照实验，无法确定抗链霉素性状属于可遗传的变异
【答案】C
【解析】大肠杆菌是原核生物，其可遗传变异只有基因突变，大肠杆菌抗链霉素的性状是由基因突变引起的，A错误；1号和5号采用稀释涂布平板法将菌种接种在相应选择培养基上，B错误；4号与8号培养液中，大肠杆菌抗链霉素菌株的比例逐渐增大，C正确；本实验有对照实验，无链霉素的培养基为对照，可以确定抗链霉素性状属于可遗传的变异，D错误。
15.获得纯净培养物的关键是防止外来杂菌的入侵，无菌技术在生产、生活和科研实践中有着广泛的应用。有关无菌技术的叙述错误的是（ ）
A. 饮用前的鲜牛奶或使用后的液体培养基均可用高温瞬时消毒法进行处理
B. 用干热灭菌箱对带棉塞的试管灭菌时，可用报纸包裹严密后再进行灭菌处理
C. 用高压蒸汽灭菌锅对培养基灭菌时，开始阶段需打开排气阀排尽锅内冷空气
D. 用紫外线对空气进行灭菌时，适量喷洒石碳酸等化学抑菌剂以加强灭菌效果
【答案】A
【解析】鲜牛奶用巴氏消毒法，使用后的液体培养基需要用高压蒸汽灭菌法灭菌后再丢弃，防止对环境造成污染，A错误；用干热灭菌箱对带棉塞的试管灭菌时，可用报纸包裹严密后再进行灭菌处理，B正确；用高压蒸汽灭菌锅对培养基灭菌时，开始阶段需打开排气阀排尽锅内冷空气，否则可能灭菌的温度达不到要求，C正确；用紫外线对空气进行灭菌时，适量喷洒石碳酸等化学抑菌剂以加强灭菌效果，D正确。
二、选择题：本题包括5小题，每小题3分，共15分，每小题有一个或多个选项符合题目要求，全部选对得3分，选对但不全的得1分，有选错的得0分。
16.红酸汤是苗族人民的传统食品，它颜色鲜红、气味清香、味道酸爽。以番茄和辣椒为原料的红酸汤制作流程如下。下列相关叙述中正确的是（　　）
→→→→
A.红酸汤制作过程中用到的微生物主要是乳酸菌
B.装坛时加入成品红酸汤是为了增加发酵菌种的数量
C.装坛时不装满的原因是为了促进微生物繁殖
D.红酸汤的制作中发酵时间越长，口味越纯正
【答案】AB
【解析】红酸汤制作过程中用到的微生物主要是乳酸菌，A正确；装坛时加入成品红酸汤是为了增加发酵菌种的数量，B正确；装坛时坛口留有一点空间而不装满的目的是防止番茄发酵后液体膨胀外溢，C错误；如果发酵时间过长，会影响口感，D错误。　
17.利用卷心菜发酵制作泡菜过程中，乳酸菌、酵母菌细胞数量（相对值）和pH的变化如图所示，下列叙述错误的是（　　）

A.酵母菌和乳酸菌均有以核膜为界限的细胞核
B.发酵初期乳酸菌具有明显的菌种优势
C.发酵初期pH下降主要由乳酸菌代谢引起
D.发酵中期酵母菌通过有氧呼吸进行增殖
【答案】AD
【解析】乳酸菌是原核生物，细胞内没有以核膜为界限的细胞核，A错误；根据题图中乳酸菌和酵母菌细胞的数量变化可知，发酵初期乳酸菌远多于酵母菌，所以乳酸菌成为明显的优势菌种，B正确；结合题图分析，发酵初期，由于乳酸菌远多于酵母菌，其产生的乳酸会降低培养液的pH，C正确；由于整个发酵过程都是在无氧环境下进行的，在发酵中期，酵母菌明显增多，只能通过无氧呼吸进行增殖，D错误。
18.研究人员从土壤中筛选得到酵母菌纤维素酶高产菌株，并对其降解纤维素的条件进行了研究。据图分析正确的是（　　）

A.筛选该高产菌株需要在纤维素为唯一碳源的培养基中培养
B.探究最适温度时应尽可能将发酵液的pH控制在9左右
C.该酵母菌高产菌株产生纤维素酶的最适温度是35 ℃
D.利用该高产菌株降解纤维素时需严格保持厌氧环境
【答案】AB
【解析】要筛选酵母菌纤维素酶高产菌株应在纤维素为唯一碳源的培养基培养，A正确；探究该酶的最适温度时，pH为无关变量，应控制在最适pH，即将发酵液的pH控制在9左右，B正确；由于图中随着温度的升高，纤维素酶活性逐渐增高，还没有到达顶点，故35 ℃不一定是其最适温度，C错误；酵母菌属于兼性厌氧型生物，既能进行有氧呼吸，也能进行无氧呼吸，故利用该高产菌株降解纤维素时不需严格保持厌氧环境，D错误。　
19.野生型大肠杆菌能够在基本培养基中生长，突变菌株A和突变菌株B由于不能自己合成某些营养素，而不能在基本培养基上生长。科学工作者利用菌株A和菌株B进行了如下两个实验。实验一：将菌株A和菌株B混合后，涂布于基本培养基上，结果如图1；实验二：将菌株A和菌株B分别置于U型管的两端，中间由过滤器隔开。加压力或吸力后，培养液可以自由流通，但细菌细胞不能通过。经几小时培养后，将菌液A、B分别涂布于基本培养基上，结果如图2。下列推测错误的是（　　）

A.菌株之间可能发生类似有性杂交的现象
B.不同菌株间接触后才可能交换遗传物质
C.菌株A和菌株B含有相同的突变基因
D.混合培养的菌株不一定都能在基本培养基上生长
【答案】C
【解析】根据分析，推测菌株之间可能发生类似有性杂交的现象，A正确；不同菌株间接触后才可能交换遗传物质，导致产生了变异，B正确；若菌株A和菌株B含有相同的突变基因，则两者不可能产生可在基本培养基上生长的菌株，C错误；据图可知，混合培养液中有可在基本培养基上生长的菌株，但不能说明混合培养的菌株都能在基本培养基上生长，D正确。
20.大平板计数异常是指在对自然样品（如土壤）中微生物细胞数进行评估时，显微直接计数法得到的菌体数远远大于平板计数法得出的菌体数。出现大平板计数异常的原因有（ ）
A. 一种培养基和培养条件不能符合全部微生物的生长需求
B. 培养时间较短时，平板上的菌落数目没有达到最大值
C. 平板上两个或多个相邻的菌落形成一个菌落
D. 显微直接计数能逐一对细胞进行统计，比平板计数精确
【答案】ABC
【解析】由于一种培养基和培养条件不能符合全部微生物的生长需求，所以造成统计的数目比实际微生物的数目少，A正确；利用平板计数法，由于培养时间较短，平板上的菌落数目没有达到最大值，可能造成统计的菌落数目偏小，B正确；平板上两个或多个相邻的菌落形成一个菌落，造成统计数目偏小，C正确；显微直接计数不能区分死菌和活菌，所以其精确度不会比平板计数法高，D错误。
三、非选择题：本题包括5小题，共55分。
21.（10分）谷氨酸棒状杆菌可用于微生物发酵工程生产谷氨酸，从而制取谷氨酸钠（味精）。下图为谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径，通过发酵工程可以大量生产谷氨酸。回答下列问题：

（1）与酵母菌相比，谷氨酸棒状杆菌在结构上的主要特点是__________________
___________________________；谷氨酸发酵的培养基成分有豆饼水解液、玉米浆、尿素、磷酸氢二钾、硫酸镁、生物素等，从物理状态看，该培养基属于________培养基。
（2）测定谷氨酸棒状杆菌数目可采用的计数方法有显微镜直接计数法和____________________，前者计数的结果比后者计数的结果值更________（填“大”或“小”），原因是
_____________________________________________________________________。
（3）由图可知，谷氨酸棒状杆菌体内若积累了较多的谷氨酸，则会抑制谷氨酸脱氢酶的活性，微生物这种对自身代谢速率的调节方式是____________________。
（4）谷氨酸棒状杆菌在发酵过程中要严格控制发酵液的pH。在中性和弱碱性条件下会积累________；在酸性条件下则容易形成________和________。
【答案】（1）无以核膜为界限的细胞核　液体　（2）稀释涂布平板法　大　前者死活菌体一起计数，后者只计数活菌数，且可能有多个菌体形成同一个菌落　（3）负反馈调节　（4）谷氨酸　谷氨酰胺　N­乙酰谷氨酰胺
【解析】（1）谷氨酸棒状杆菌属于细菌，而酵母菌属于真菌，所以谷氨酸棒状杆菌在结构上的主要特点是无以核膜为界限的细胞核。因谷氨酸发酵的培养基成分有豆饼水解液、玉米浆等，所以从物理状态看，该培养基属于液体培养基。
（2）测定谷氨酸棒状杆菌数目可采用显微镜直接计数法和稀释涂布平板法。由于显微镜直接计数法是死菌和活菌一起计数，而稀释涂布平板法只计数活菌，且可能有多个菌体形成一个菌落，因此显微镜直接计数法的结果比稀释涂布平板法计数的结果大。
（3）据图分析，当谷氨酸棒状杆菌体内若积累了较多的谷氨酸时，会抑制谷氨酸脱氢酶的活性，导致合成谷氨酸的速率下降，这种对自身代谢速率的调节方式是负反馈调节。
（4）谷氨酸棒状杆菌在发酵过程中要严格控制发酵液的pH。在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸；在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N­乙酰谷氨酰胺。
22.（10分）某种物质S（一种含有C、H、N的有机物）难以降解，会对环境造成污染，只有某些细菌能降解S。研究人员按照下图所示流程从淤泥中分离得到能高效降解S的细菌菌株。实验过程中需要甲、乙两种培养基，甲的组分为无机盐、水和S，乙的组分为无机盐、水、S和Y。

回答下列问题：
（1）实验时，盛有水或培养基的摇瓶通常采用________的方法进行灭菌。乙培养基中的Y物质是________。甲、乙培养基均属于________培养基。
（2）实验中初步估测摇瓶M中细菌细胞数为2×107 个/mL，若要在每个平板上涂布100 μL稀释后的菌液，且保证每个平板上长出的菌落数不超过200个，则至少应将摇瓶M中的菌液稀释________倍。
（3）在步骤⑤的筛选过程中，发现当培养基中的S超过某一浓度时，某菌株对S的降解量反而下降，其原因可能是________________________________（答出1点即可）。
（4）若要测定淤泥中能降解S的细菌细胞数，请写出主要实验步骤：____________________________________________________________________。
（5）上述实验中，甲、乙两种培养基所含有的组分虽然不同，但都能为细菌的生长提供4类营养物质，即______________________________________________________。
【答案】（1）高压蒸汽灭菌　琼脂　选择　（2）104　（3）S的浓度超过某一值时会抑制菌株的生长　（4）取淤泥加入无菌水中，涂布（或稀释涂布）到乙培养基上，培养后计数　（5）水、碳源、氮源和无机盐
【解析】（1）实验过程中，对盛有水或培养基的摇瓶进行灭菌时，常采用高压蒸汽灭菌法。据题图分析可知，乙培养基为固体培养基，与甲培养基相比，其特有的组分Y物质应是凝固剂琼脂。甲、乙培养基均只允许能利用物质S作为氮源和碳源的微生物生长，因此均为选择培养基。
(2) 据题意，假设至少将摇瓶M中的菌液稀释X倍，才能保证稀释后的100 μL菌液中细菌细胞数不超过200个，初步估测摇瓶M中细菌细胞数为2×107个/mL，则稀释之前100 μL菌液中有2×106个细菌，可得2×106×（1/X）＝200，则X＝104，因此至少应将摇瓶M中的菌液稀释104倍。
（3）在筛选过程中，若培养基中S浓度过高，可能会导致细胞失水，进而抑制菌株的生长。
（4）将含有能降解S的细菌的淤泥加入无菌水中，进行适当稀释后，利用稀释涂布平板法，取适量的菌液涂布到乙培养基上，在适宜条件下进行培养，一段时间后，统计菌落数，即可估算出淤泥中能降解S的细菌细胞数。（5）本实验中，甲、乙两种培养基所含有的组分虽然不同，但都能为细菌的生长提供的营养物质是水、碳源、氮源和无机盐。
23.（11分）酸奶是牛奶经过乳酸菌（主要是保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌）发酵制成的。乳酸菌可将牛奶中的乳糖转化为乳酸，从而减轻某些人群的乳糖不耐受症状。请回答问题：
（1）为鉴别市售酸奶中的菌种，应该采用平板划线法或____________法，在____________培养基上进行接种，观察所获单菌落的特征。还要对菌落中的菌种进行涂片，并用____________进行进一步的观察和鉴定。
（2）实验前需要进行灭菌的是____________。
a.培养基　b.培养皿　c.恒温培养箱　d.实验者的双手
e.酸奶　
（3）某同学在配制平板时加入CaCO3，从而成功筛选出高效产生乳酸的菌株，其筛选依据的原理是_______________________________________________。
（4）抗生素在现代畜牧业中的广泛应用，不可避免地造成牛奶中抗生素残留。若长期饮用含有抗生素的牛奶，会对人体健康造成危害。利用嗜热链球菌对抗生素的高敏感性，该生进行了如下实验：
将灭菌的滤纸圆片（直径8 mm），分别浸润在不同处理的牛奶中一段时间后，放置在涂布了嗜热链球菌的平板上（如图），在37 ℃下培养24 h，测量结果如下表：


组别
牛奶处理方法
抑菌圈宽度（mm）
1
含抗生素消毒鲜牛奶
4.5
2
不含抗生素消毒鲜牛奶
0
3
含抗生素鲜牛奶
4.6
4
不含抗生素鲜牛奶
0
5
待测奶样
5.8
注：消毒方法为80 ℃水浴加热5 min，然后冷却至37 ℃。
通过3、4组实验可得出的结论为____________________；通过1、3组实验可得出的结论为：____________________；第5组的实验结果表明，此待测奶样是否适合用于制作酸奶？__________________________________________________。
【答案】（1）稀释涂布平板　固体　显微镜　（2）ab
（3）乳酸会与CaCO3反应形成透明圈，透明圈直径越大，产生乳酸能力越强　（4）抗生素能够杀死嗜热链球菌，形成抑菌圈　80 ℃水浴加热5 min的消毒方法不会使牛奶中的抗生素减少或消除　不适合
【解析】（1）为鉴别市售酸奶中的菌种，应该采用平板划线法或稀释涂布平板法，在固体培养基上进行接种，观察所获单菌落的特征。还要对菌落中的菌种进行涂片，并用显微镜进行进一步的观察和鉴定。
（2）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所有的微生物，包括芽孢和孢子。培养基和培养皿需要灭菌。恒温培养箱和实验者的双手需要消毒。酸奶中含有菌种，不能进行消毒和灭菌。
（3）某同学在配制平板时加入CaCO3，从而成功筛选出高效产生乳酸的菌株，其筛选依据的原理是乳酸会与CaCO3反应形成透明圈，透明圈直径越大，产生乳酸能力越强。
（4）3、4组实验的自变量是有无抗生素，实验结果显示含抗生素鲜牛奶有抑菌圈，不含抗生素的鲜牛奶没有抑菌圈，说明抗生素能够杀死嗜热链球菌，形成抑菌圈。1和3组两组实验的自变量是鲜牛奶是否消毒，实验结果显示不管鲜牛奶是否消毒，其抑菌圈都存在且大小基本相同，说明80 ℃水浴加热5 min的消毒方法不会使牛奶中的抗生素减少或消除。第5组待测奶样抑菌圈宽度5.8 mm，说明该奶样含有抗生素，故不适合用于制作酸奶。
24.（12分）将马铃薯去皮切块，加水煮沸一定时间，过滤得到马铃薯浸出液。在马铃薯浸出液中加入一定量蔗糖和琼脂，用水定容后灭菌，得到M培养基。
回答下列问题：
（1）M培养基若用于真菌的筛选，则培养基中应加入链霉素以抑制________的生长，加入了链霉素的培养基属于________培养基。
（2）M培养基中的马铃薯浸出液为微生物生长提供了多种营养物质，营养物质类型除氮源外还有____________（答出两点即可）。氮源进入细胞后，可参与合成的生物大分子有____________（答出两点即可）。
（3）若在M培养基中用淀粉取代蔗糖，接种土壤滤液并培养，平板上长出菌落后可通过加入显色剂筛选出能产淀粉酶的微生物。加入的显色剂是________，该方法能筛选出产淀粉酶微生物的原理是
_____________________________________________________________________。
（4）甲、乙两位同学用稀释涂布平板法测定某一土壤样品中微生物的数量，在同一稀释倍数下得到以下结果：
甲同学涂布了3个平板，统计的菌落数分别是110、140和149，取平均值133；乙同学涂布了3个平板，统计的菌落数分别是27、169和176，取平均值124。有人认为这两位同学的结果中，乙同学的结果可信度低，其原因是___________________________________________________。
【答案】（1）细菌　选择　（2）碳源、无机盐　蛋白质、核酸
（3）碘液　淀粉遇碘液显蓝色，产淀粉酶的菌落周围淀粉被水解，形成透明圈　
（4）乙同学的结果中，1个平板的计数结果与另2个相差悬殊，结果的重复性差
【解析】（1）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，称做选择培养基。若M培养基是用于真菌的筛选，则应加入链霉素以抑制细菌的生长，其属于选择培养基。
（2）马铃薯浸出液中含有淀粉、蛋白质、脂质、无机盐、水等多种物质，因此，除氮源外其中还有微生物生长所需要的碳源、无机盐等营养要素。进入细胞的氮源可参与合成蛋白质、核酸（DNA、RNA）等含氮的生物大分子。
（3）加入显色剂碘液后，淀粉遇碘变蓝，而淀粉的水解产物则不发生这种反应。若在M培养基中用淀粉取代蔗糖，接种土壤滤液并培养，土壤中能产生淀粉酶的微生物可将淀粉分解，菌落周围就会出现透明圈，这样，我们就可以通过是否产生透明圈来筛选能产淀粉酶的微生物了。
（4）乙同学的结果中，1个平板的计数结果与另2个相差太远，说明在操作过程中可能出现了错误，结果的重复性太差，不能简单地将3个平板的计数值用来求平均值。
25．（12分）如图1表示微生物的接种实验中的一些步骤。请回答下列有关问题：

（1）图1中接种工具的名称是________，制备培养微生物的培养基时，灭菌与调pH的先后顺序是________________________________。
（2）步骤②中，将接种工具冷却的原因是____________________________________________。
（3）图1所示接种方法的目的是____________________________________________________。
（4）分别取三个平板用稀释涂布平板法培养三种细菌（E.coli、S.albus、B.subtilis），然后在培养基上打出直径为3 mm的孔，并在孔中加入一定浓度的甲抗生素，经过一定时间培养后，可以在孔的周围观察到一圈清晰区，这是甲抗生素抑制细菌生长所致的。测量清晰区的直径（如图2所示），数据如表所示。
细菌
不同浓度甲抗生素条件下清晰区直径（mm）
5μg/mL
7.5μg/mL
10μg/mL
15μg/mL
20μg/mL
E.coli
7
10
14
16
16
S.albus
－
5
8
13
17
B.subtilis
5
7
9
14
19

①比较10 μg/mL甲抗生素和20 μg/mL甲抗生素分别在控制E.coli和S.albus方面的作用效果：
________________________________________________________________________。
②三种细菌中对低浓度甲抗生素最不敏感的是______。
③有人因感染了B.subtilis而患病，医生使用甲抗生素给予治疗，试用生物进化理论解释为什么用25 μg/mL的甲抗生素治疗该病人是不明智的做法：__________________________________________。
【答案】（1）接种环　先调pH，再灭菌　（2）避免温度过高，杀死菌种　（3）通过接种环在培养基表面连续划线，将聚集的菌种逐步稀释分散，经培养后获得单菌落
（4）①在控制S.albus方面，20 μg/mL甲抗生素的作用效果大约是10 μg/mL甲抗生素的两倍；在控制E.coli方面，10 μg/mL甲抗生素和20 μg/mL甲抗生素的作用效果差异不大　②S.albus　③滥用抗生素可能会使细菌对抗生素的抗性增强
【解析】（4）①分析表格数据可知，在控制S.albus方面，20 μg/mL甲抗生素的作用效果大约是10 μg/mL甲抗生素的两倍；在控制E.coli方面，10 μg/mL甲抗生素和20 μg/mL甲抗生素的作用效果差异不大。②分析表格中5 μg/mL和7.5 μg/mL甲抗生素对三种细菌的抑制程度可知，S.albus对低浓度甲抗生素最不敏感。③分析表格数据可知，若有人因感染B.subtilis而患病，用25 μg/mL甲抗生素治疗该病是不明智的，原因是表中数据不能证明25 μg/mL甲抗生素的作用效果比20 μg/mL甲抗生素的好；高浓度的抗生素可能有严重的副作用；滥用抗生素可能会使细菌对抗生素的抗性增强（此条原因与生物进化理论有关）。