选修三第02讲 微生物的培养技术及应用-高二生物寒假衔接讲练预复习讲练(人教版选择性必修3)
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这是一份选修三第02讲 微生物的培养技术及应用-高二生物寒假衔接讲练预复习讲练(人教版选择性必修3),文件包含第02讲微生物的培养技术及应用原卷版docx、第02讲微生物的培养技术及应用解析版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共56页, 欢迎下载使用。
1.学会如何配置培养基,明确培养基的成分及分类;掌握无菌技术中消毒与灭菌的运用;熟悉微生物酵母菌的纯培养过程。
2.通过对灭菌技术及实验步骤的学习,辨认实验器具,提高实验操作能力。
3.通过学习微生物的基本培养技术,了解微生物的培养条件,更加透彻地理解生物实验,从而喜欢上这门学科。
4.学会如何配置选择培养基;掌握稀释涂布平板法的操作细节;熟悉土壤中分解尿素的细菌的分离计数过程。
5.学会操作涂布器分离细菌;理解对细菌计数的算法。
6.通过学习微生物的选择培养和数量测定,了解生物科研工作的价值和意义。
【基础知识】
一、培养基
1.培养基的配制
1.培养基的配制原则
(1)目的要明确:配制时应根据微生物的种类、培养目的等确定配制的培养基种类。
(2)营养要协调:注意各种营养物质的浓度和比例。
(3)pH要适宜:细菌为6.5~7.5,放线菌为7.5~8.5,真菌为5.0~6.0,培养不同微生物所需pH不同。
(4)认清不同生物需要的营养物质不同
①微生物需要的营养成分有水、无机盐、碳源、氮源,有些微生物还需要特殊营养物质,如生长因子。
②在人和动物中,营养物质包括水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质、维生素六类。
③在植物中,营养物质包括矿质元素、水、二氧化碳三类。
2.培养基的成分
3.培养基的分类
特别提醒
几种微生物的营养和能量来源
二、无菌技术
1.目的:获得纯净的微生物培养物。
2.关键:防止杂菌污染。
3.两种无菌技术的比较
特别提醒:
1.消毒和灭菌后避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品接触;
2.消毒和灭菌的实验操作都应在超净工作台并在酒精灯火焰附近进行。
三、培养基的制备
1.培养基制备的步骤:
计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。
归纳总结
四、纯化培养的两种接种方法
特别提醒
1.平板划线操作的注意事项
(1)操作第一步即取菌种之前及每次划线之前都需要对接种环进行火焰灼烧灭菌,划线操作结束时,仍需灼烧接种环,每次灼烧目的不同:
①第一次操作目的是杀死接种环上原有的微生物。
②每次划线之间操作目的是杀死上次划线后接种环上残留的菌种,使下次划线的菌种直接来源于上次划线的末端,使每次划线菌种数目减少。
③划线结束操作目的是杀死接种环上残存的菌种,避免细菌污染环境和感染操作者。
(2)灼烧接种环,待其冷却后才能伸入菌液,以免温度太高杀死菌种。
(3)第二次及其以后的划线操作总是从上一次划线末端开始,能使细菌的数目随着划线次数的增加而逐渐减少,最终得到由单个细菌繁殖而来的菌落。
(4)划线时最后一区不要与第一区相连。
(5)划线用力大小要适当,防止用力过大将培养基划破。
2.稀释涂布平板法:10倍系列稀释操作。
①将分别盛有9 mL水的6支试管灭菌,并按101~106的顺序编号。
②进行梯度稀释时,从菌液开始,每次从前一试管中取1 mL 溶液注入到下一试管中混匀。(如图丙)
③进行涂布平板操作。(如图丁)
五、接种和分离酵母菌
特别提醒:
培养酵母菌:待菌液被培养基吸收,将接种后的平板和一个未接种的平板倒置,放入28 ℃左右的恒温培养箱中培养24~48 h。
六、微生物的筛选和计数
1.土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
(1)分离原理:土壤中的细菌之所以能分解尿素,是因为它们能合成脲酶,这种物质在把尿素分解成无机物的过程中起到催化作用。
(2)统计菌落数目一般用稀释涂布平板法。
①统计菌落数目时,培养基表面生长的1个菌落,来源于样品稀释液中1个活菌。为了保证结果准确,一般选择菌落数在30~300的平板进行计数。
②从平板上的菌落数推测出每克样品中的菌落数的计算方法是(平均菌落数÷涂布的稀释液体积)×稀释倍数。
③利用稀释涂布平板法成功统计菌落数目的关键是恰当的稀释度。
用稀释涂布平板法统计的菌落数往往比活菌的实际数目低 ,这是因为当两个或多个细胞在一起时,平板上观察到的只是一个菌落。
(3)实验流程:
方法总结
用显微镜直接计数法计数:血细胞计数板法
①结构:常用的是1 mm×1 mm×0.1 mm方格的计数板(如图)。每个计数板上有两个计数室,每个计数室上刻有9个大方格,其中只有中间的大方格为计数室,大方格的长和宽各为1 mm,深度为0.1 mm,其容积为0.1 mm3;大方格内分为25中格,每一中格又分为16小格,即大方格是由400个小方格组成。
②操作:将清洁干燥的血球计数板的计数室上加盖专用的盖玻片,用吸管吸取稀释后的菌液,滴于盖玻片边缘,让培养液自行缓缓渗入,充满计数室。
③计数:在显微镜下计数4~5个中方格内的菌体数,求出每个小方格所含有的细菌的平均数,按照以下公式计算:每毫升原液含有的菌数=每小格平均细菌数×400×104×原液被稀释倍数。
七、微生物的筛选与鉴别
1.纤维素酶
(1)组成:纤维素酶是一种复合酶,它包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶。
(2)作用
2.菌种筛选
(1)方法:刚果红染色法。
(2)原理
即:使用以纤维素为唯一碳源的选择培养基,根据是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。
3.筛选流程
归纳总结
1.微生物的鉴别方法
(1)菌落特征鉴别法:根据微生物在固体平板培养基表面形成的菌落的形状、大小、隆起程度和颜色等特征进行鉴别。
(2)指示剂鉴别法:如以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂,培养某种微生物后,培养基变红说明该种微生物能够分解尿素。
(3)染色鉴别法:如利用刚果红染色法,根据培养基中出现以纤维素分解菌为中心的透明圈来筛选分解纤维素的微生物。
2.筛选微生物的三种方法
(1)单菌落挑取法:利用平板划线法或稀释涂布平板法接种到固体平板培养基表面,直接根据微生物菌落的特征利用单菌落挑取的方法获得目的微生物。
(2)选择培养法:利用选择培养基对微生物进行选择培养,直接获得目的微生物。
(3)鉴定培养法:利用鉴别培养基使目的微生物菌落呈现特有的特征,然后筛选目的微生物。
3.选择培养基四种常见制备方法或实例
【考点剖析】
考点一:培养基的配制
例1.下列关于微生物培养基的叙述,错误的是( )
A.制备固体培养基,一般需在液体培养基中加入琼脂
B.微生物在固体培养基表面生长形成的菌落,可以用肉眼观察到
C.根据微生物对碳源需要的差别,使用不同碳源的培养基
D.培养基中的营养物质浓度越高,对微生物的增殖越有利
【答案】D
【解析】制备固体培养基,一般需在液体培养基中加入适量的凝固剂——琼脂,A正确;菌落是由微生物在固体培养基表面生长形成的肉眼可见的具有一定形态结构的细胞群体,B正确;大多数微生物培养基都含有水、碳源、氮源和无机盐等营养物质,自养型微生物的培养基可以没有碳源,固氮微生物的培养基可以没有氮源,C正确;培养基中的营养物质浓度过高,微生物会通过渗透作用失水,对微生物的增殖不利,D错误。
考点二:无菌技术
例2.关于灭菌和消毒的理解,正确的是( )
A.灭菌是指杀灭物体内外的一切微生物,但不包括芽孢和孢子
B.消毒和灭菌实质上是相同的
C.常用的灭菌法有灼烧灭菌、干热灭菌、酒精灭菌
D.常用的消毒方法有煮沸消毒法、巴氏消毒法、紫外线消毒法、化学药物法
【答案】D
【解析】灭菌是指使用强烈的理化方法杀死物体内外所有微生物,包括芽孢和孢子;消毒是指用较为温和的物理、化学等方法杀死物体表面或内部的部分微生物,它们的本质不同,A、B项错误。常用的灭菌方法有灼烧灭菌、干热灭菌和湿热灭菌,C项错误。常用的消毒方法有煮沸消毒法、巴氏消毒法、紫外线消毒法或化学药物消毒法等,D项正确。
考点三、微生物的纯培养
例3.有关平板划线操作的说法,正确的是( )
A.使用已灭菌的接种环、培养皿,操作过程中不再灭菌
B.打开含菌种的试管需通过火焰灭菌,取出菌种后需马上塞上棉塞
C.要将最后一区的划线与第一区的划线相连
D.最后将平板倒置,放入培养箱中培养
【答案】D
【解析】接种环在使用过程中需要多次灭菌,第一次灭菌是为了杀死接种环上原有的微生物,每次划线结束后需要灭菌是为了杀死上次残留的菌种,A错误。打开含菌种的试管需要通过火焰灭菌,取出菌种后还需要通过火焰灭菌再塞上棉塞,B错误。划线时最后一区的划线与第一区的划线不能相连,因为最后一区是细菌最稀少的,而第一区是细菌最致密的,如果连在一起则有可能影响单个菌落的分离效果,C错误。最后将平板倒置,防止皿盖上的水滴落引起污染,D正确。
考点四、微生物的选择培养
例4.随着手机和网络的发展,外卖由于其便捷性,广受普通大众青睐。为检测外卖食品的质量状况,食品监管人员利用稀释涂布平板法对外卖食品中的微生物进行了调查。在稀释涂布平板法对微生物进行计数时的错误操作是( )
A.将1 mL样品稀释10倍,需加入10 mL无菌水
B.吸取菌液的移液管需要干热灭菌避免杂菌污染
C.将沾有少量酒精的涂布器在酒精灯火焰上引燃
D.每一个稀释度涂布多个平板,计算各组平均值
【答案】A
【解析】将1 mL样品稀释10倍,需加入9 mL无菌水,A错误;吸取菌液的移液管需要干热灭菌避免杂菌污染,B正确;涂布器灭菌时,将沾有少量酒精的涂布器在酒精灯火焰上引燃,待酒精燃尽、冷却后再用,C正确;每一个稀释度涂布多个平板,计算各组平均值,D正确。
考点五、微生物的计数
例5.用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中的细菌数,在对应稀释倍数为1×106的培养基中,得到以下几种统计结果,正确的是( )
A.涂布了一个平板,统计的菌落数是230
B.涂布了两个平板,统计的菌落数是215和260,取平均值238
C.涂布了三个平板,统计的菌落数分别是21、212和256,取平均值163
D.涂布了三个平板,统计的菌落数分别是210、240和250,取平均值233
【答案】D
【解析】在设计实验时,一定要涂布至少3个平板作为重复组,才能增强实验结果的说服力与准确性,A、B错误。C项虽涂布了3个平板,但是,其中1个平板的计数结果与另两个相差太远,说明在操作过程中可能出现了错误,因此,不能简单地将3个平板的计数值用来求平均值,C错误,D正确。
考点六、微生物的接种方法
例6.分解尿素的微生物广泛存在于农田等土壤中,某生物实验小组尝试对分解尿素的微生物进行分离与计数。请回答下列问题:
(1)分解尿素的微生物含有的酶是________,为筛选出能分解尿素的微生物,配制培养基时应以________作为唯一氮源,因此该培养基属于________培养基。
(2)常用来统计样品中活菌数目的方法是__________。
(3)该小组对分解尿素的微生物进行计数时,在接种前,随机取若干灭菌后的空白平板先培养一段时间,这样做的目的是________________________,然后将1 mL样液稀释10 000倍,在3个平板上用涂布法分别涂布 0.1 mL 稀释液;经适当培养后,统计活菌数目,每隔一个“时间间隔”统计一次菌落数目,最后选取____________作为结果;3个平板的菌落数分别为39、42和45。据此可得出每毫升样液中分解尿素的微生物活菌数为________个。
【答案】(1)脲酶 尿素 选择 (2)稀释涂布平板法 (3)检测培养基平板灭菌是否合格 菌落数目稳定时的记录 4.2×106
【解析】(1)分解尿素的微生物含有脲酶;培养基的成分一般包括水、无机盐、碳源、氮源等,利用培养基对分解尿素的微生物进行筛选,应该用选择培养基,配制培养基时应以尿素作为唯一氮源等。(2)常用的微生物接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法,其中稀释涂布平板法可以用于活菌的计数。(3)为了检测培养基平板灭菌是否合格,应该在接种前随机取若干灭菌后的空白平板先培养一段时间。在用稀释涂布平板法计数时,应该选择菌落数目稳定时的记录作为结果;3个平板的菌落数的平均值为(39+42+45)/3=42(个),则每毫升样液中分解尿素的微生物活菌数为42÷0.1×10 000=4.2×106(个)。
【真题演练】
1.(2022·辽宁高考,15)为避免航天器在执行载人航天任务时出现微生物污染风险,需要对航天器及洁净的组装车间进行环境微生物检测。下列叙述错误的是( )
A. 航天器上存在适应营养物质匮乏等环境的极端微生物
B. 细菌形成菌膜粘附于航天器设备表面产生生物腐蚀
C. 在组装车间地面和设备表面采集环境微生物样品
D. 采用平板划线法等分离培养微生物,观察菌落特征
2.(2022·江苏高考,3)下列是某同学分离高产脲酶菌的实验设计,不合理的是( )
A. 选择农田或公园土壤作为样品分离目的菌株
B. 在选择培养基中需添加尿素作为唯一氮源
C. 适当稀释样品是为了在平板上形成单菌落
D. 可分解酚红指示剂使其褪色的菌株是产脲酶菌
3.(2022·海南高考,12)为探究校内植物园土壤中的细菌种类,某兴趣小组采集园内土壤样本并开展相关实验。下列有关叙述错误的是( )
A. 采样时应随机采集植物园中多个不同地点的土壤样本
B. 培养细菌时,可选用牛肉膏蛋白胨固体培养基
C. 土壤溶液稀释倍数越低,越容易得到单菌落
D. 鉴定细菌种类时,除形态学鉴定外,还可借助生物化学的方法
4.(2022·湖北高考,5)灭菌、消毒、无菌操作是生物学实验中常见的操作。下列叙述正确的是( )
A. 动、植物细胞DNA的提取必须在无菌条件下进行
B. 微生物、动物细胞培养基中需添加一定量的抗生素以防止污染
C. 为防止蛋白质变性,不能用湿热灭菌法对牛肉膏蛋白胨培养基进行灭菌
D. 可用湿热灭菌法对实验中所使用的微量离心管、细胞培养瓶等进行灭菌
5.(2022·全国甲卷,37)某同学从被石油污染的土壤中分离得到A和B两株可以降解石油的细菌,在此基础上采用平板培养法比较二者降解石油的能力,并分析两个菌株的其他生理功能。
实验所用的培养基成分如下。
培养基Ⅰ:K2HPO4,MgSO4,NH4NO3,石油。
培养基Ⅱ:K2HPO4,MgSO4,石油。
操作步骤:
①将A、B菌株分别接种在两瓶液体培养基Ⅰ中培养,得到A、B菌液;
②液体培养基Ⅰ、Ⅱ口中添加琼脂,分别制成平板Ⅰ、Ⅱ,并按图中所示在平板上打甲、乙两孔。
回答下列问题。
(1)实验所用培养基中作为碳源的成分是____________。培养基中NH4NO3的作用是为菌株的生长提供氮源,氮源在菌体内可以参与合成____________(答出2种即可)等生物大分子。
(2)步骤①中,在资源和空间不受限制的阶段,若最初接种N0个A细菌,繁殖n代后细菌的数量是____________。
(3)为了比较A、B降解石油的能力,某同学利用步骤②所得到的平板Ⅰ、Ⅱ进行实验,结果如表所示(“+”表示有透明圈,“+”越多表示透明圈越大,“-”表示无透明圈),推测该同学的实验思路是__________。
(4)现有一贫氮且被石油污染的土壤,根据上表所示实验结果,治理石油污染应选用的菌株是____________,理由是___________。
6.(2022·全国乙卷,37)化合物S被广泛应用于医药、食品和化工工业、用菌株C可生产S,S的产量与菌株C培养所利用的碳源关系密切。为此,某小组通过实验比较不同碳源对菌体生长和S产量的影响,结果见表。
回答下列问题。
(1)通常在实验室培养微生物时,需要对所需玻璃器皿进行灭菌,灭菌的方法有______(答出2点即可)。
(2)由实验结果可知,菌株C生长的最适碳源是______;用菌株C生产S的最适碳源是______。菌株C的生长除需要碳源外,还需要______(答出2点即可)等营养物质。
(3)由实验结果可知,碳源为淀粉时菌株C不能生长,其原因是______。
(4)若以制糖废液作为碳源,为进一步确定生产S的最适碳源浓度,某同学进行了相关实验。请简要写出实验思路:______。
(5)利用制糖废液生产S可以实验废物利用,其意义是______(答出1点即可)。
7.(2022·广东高考,21)研究深海独特的生态环境对于开发海洋资源具有重要意义。近期在“科学号”考察船对南中国海科考中,中国科学家采集了某海域1146米深海冷泉附近沉积物样品,分离、鉴定得到新的微生物菌株并进一步研究了其生物学特性。
回答下列问题:
(1)研究者先制备富集培养基,然后采用________________法灭菌,冷却后再接入沉积物样品,28℃厌氧培养一段时间后,获得了含拟杆菌的混合培养物,为了获得纯种培养,除了稀释涂布平板法,还可采用________________法。据图分析,拟杆菌新菌株在以________________为碳源时生长状况最好。
(2)研究发现,将采集的样品置于各种培养基中培养,仍有很多微生物不能被分离筛选出来,推测其原因可能是________________。(答一点即可)
(3)藻类细胞解体后难度解多糖物质,通常会聚集形成碎屑沉降到深海底部。从生态系绘组成成分的角度考虑,拟杆菌对深海生态系统碳循环的作用可能是________________。
(4)深海冷泉环境特殊,推测此环境下生存的拟杆菌所分泌物各种多糖降解酶,除具有酶的一般共性外,其特性可能还有________________。
8.(2022·浙江6月选考,29)回答下列(一)、(二)小题:
(一)回答与产淀粉酶的枯草杆菌育种有关的问题:
(1)为快速分离产淀粉酶的枯草杆菌,可将土样用___________制成悬液,再将含有悬液的三角瓶置于80℃的___________中保温一段时间,其目的是___________。
(2)为提高筛选效率,可将菌种的___________过程与菌种的产酶性能测定一起进行:将上述悬液稀释后涂布于淀粉为唯一碳源的固体培养基上培养,采用___________显色方法,根据透明圈与菌落直径比值的大小,可粗略估计出菌株是否产酶及产酶性能。
(3)为了获得高产淀粉酶的枯草杆菌,可利用现有菌种,通过___________后再筛选获得,或利用转基因、___________等技术获得。
9.(2022·湖南高考,21)黄酒源于中国,与啤酒、葡萄酒并称世界三大发酵酒。发酵酒的酿造过程中除了产生乙醇外,也产生不利于人体健康的氨基甲酸乙酯(EC)。EC主要由尿素与乙醇反应形成,各国对酒中的EC含量有严格的限量标准。回答下列问题:
(1)某黄酒酿制工艺流程如图所示,图中加入的菌种a是_______,工艺b是_______(填“消毒”或“灭菌”),采用工艺b的目的是____________________。
(2)以尿素为唯一氮源的培养基中加入________指示剂,根据颜色变化,可以初步鉴定分解尿素的细菌。尿素分解菌产生的脲酶可用于降解黄酒中的尿素,脲酶固定化后稳定性和利用效率提高,固定化方法有_________________________(答出两种即可)。
(3)研究人员利用脲酶基因构建基因工程菌L,在不同条件下分批发酵生产脲酶,结果如图所示。推测________是决定工程菌L高脲酶活力的关键因素,理由是__________________。
(4)某公司开发了一种新的黄酒产品,发现EC含量超标。简要写出利用微生物降低该黄酒中EC含量的思路_____________________________。
10.(2022·河北高考,23)番茄灰霉病菌严重影响番茄生产,枯草芽孢杆菌可以产生对多种病原菌具有抑制作用的蛋白质。为探究枯草芽孢杆菌能否用于番茄灰霉病的生物防治,研究者设计了相关实验。回答下列问题:
(1)检测枯草芽孢杆菌对番茄灰霉病菌的抑制作用时,取适量________菌液涂布于固体培养基上,将无菌滤纸片(直径5mm)在________菌液中浸泡后覆盖于固体培养基中心,数秒后取出滤纸片,培养皿倒置培养后测量________大小以判定抑菌效果。
(2)枯草芽孢杆菌为好氧微生物,液体培养时应采用________(填“静置”或“摇床震荡”)培养。培养过程中抽样检测活菌数量时,应采用________(填“稀释涂布平板法”或“显微镜直接计数法”),其原因是________。
(3)电泳分离蛋白质混合样品的原理是________。利用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳测定枯草芽孢杆菌的抗菌蛋白分子量时,SDS的作用是________。
(4)枯草芽孢杆菌长期保藏时,常以其________作为保藏对象。
【过关检测】
1.培养基、培养皿、接种环、实验操作者的双手、空气、牛奶,上述内容所采用的灭菌或消毒方法依次是( )
①化学药物消毒 ②灼烧灭菌 ③干热灭菌
④紫外线消毒 ⑤高压蒸汽灭菌 ⑥巴氏消毒法
A.⑤②③①④⑥B.③④②①⑥⑤C.⑤③②①④⑥D.⑥②③④①⑤
2.不同的微生物对营养物质的需求各不相同。下列有关一种以CO2为唯一碳源的自养微生物营养的描述中,不正确的是( )
A.氮源物质为该微生物提供必要的氮元素
B.碳源物质也是该微生物的能源物质
C.无机盐是该微生物不可缺少的营养物质
D.为制成固体培养基往往需要加入琼脂作为凝固剂
3.下列关于微生物纯化培养的叙述,错误的是( )
A.涂布平板时应先将培养皿盖置于实验操作台上
B.微生物的纯化培养包括配制培养基、灭菌、接种、分离和培养等步骤
C.用平板划线法和稀释涂布平板法都能在固体培养基上得到单菌落
D.倒平板操作应等培养基冷却至50℃左右时,在酒精灯火焰附近进行
4.在稀释涂布平板法对微生物进行计数时的错误操作是( )
A.将1mL样品稀释10倍,需加入10mL无菌水
B.吸取菌液的移液管需要干热灭菌避免杂菌污染
C.将沾有少量酒精的涂布器在酒精灯火焰上引燃
D.稀释涂布平板法既能分离纯化微生物,又能计数
5.下列关于灭菌和消毒的叙述,正确的是( )
A.灭菌和消毒均可以杀死环境中的一切微生物,包括芽孢和孢子
B.无菌操作时,需要对实验操作的空间、操作者的衣物和手进行灭菌
C.灼烧法灭菌的对象是金属器具,不可以是玻璃器具
D.常用灭菌方法有灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌等
6.下列关于微生物培养的叙述,正确的是( )
A.配制培养基时,一般先调pH再灭菌
B.培养微生物用到的接种环、培养皿、培养基等都用干热灭菌法灭菌
C.培养乳酸菌时,除了基本的碳源、氮源、水和无机盐,还需要添加抗生素
D.用平板划线法和稀释涂布平板法进行微生物的计数时,所得数据往往比实际数据偏小
7.高中生物学实验中,在接种时不进行严格无菌操作对实验结果影响最大的一项是( )
A.将少许干酵母加入到新鲜的葡萄汁中
B.将毛霉菌液接种在切成小块的鲜豆腐上
C.将分解尿素的细菌接种到无菌培养基上,进行分离和计数
D.将土壤浸出液涂布在无菌的选择培养基上
8.某种物质X(一种含有C、H、O、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X。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X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X,乙的组分为无机盐、水、X和Y。下列相关叙述中不正确的是( )
A.甲、乙培养基均属于选择培养基,乙培养基组分中的Y物质是琼脂
B.若要筛选高效降解X的细菌菌株,甲、乙培养基中X是唯一的碳源
C.步骤⑤的筛选过程中,根据对照原则各培养瓶中X溶液的浓度不同
D.步骤⑤的筛选过程中,若X浓度过高,某菌株对X的降解量可能下降
9.如表所示为某培养基的配方,下列叙述错误的是( )
A.根据物理性质划分,该培养基属于液体培养基
B.根据功能划分,该培养基属于选择培养基
C.根据培养基的配方可知,该培养基可培养异养型微生物
D.该培养基可以用于培养细菌
10.硝化细菌是一种好氧菌,可有效净化水体中铵盐,降低对虾的死亡率。科研人员拟从当地对虾养殖池塘中筛选出对铵盐降解率高且稳定的硝化细菌菌株,操作流程如下图所示。下列叙述错误的是( )
A.纯化菌种时,可以采用图中所示的接种方法接种
B.选择培养基中应加入铵盐作为唯一氮源
C.已知硝化细菌是好氧性细菌,扩大培养时需要振荡的目的是增加硝化细菌与营养物质、溶解氧的充分接触
D.用细菌计数板统计的硝化细菌数为活菌数
11.孔雀石绿(简称MG)是广泛使用的有机染料,在自然环境中极难降解,容易引起土壤污染,进而危害人体健康。因此从土壤中分离和筛选出高效的MG降解菌有非常重要的意义。已知MG在水中溶解度低,含过量MG的固体培养基不透明。
(1)培养基的配制:MG降解菌富集培养基需含有NaH2PO4、KH2PO4、NaCl、NH4Cl、CaCl2、MgSO4、水等,再加_____作为唯一碳源。配制好的培养基,需用_____法进行灭菌。
(2)MG高效降解菌株的分离和纯化:图中所示的分离纯化细菌的方法是_____,用该方法统计样品的菌落数目比活菌的实际数目_____(“少”或“多”),原因是_____。实验室采用此方法,将1mL样品稀释1000倍,在3个平板上分别接入0.1mL稀释液;经正确操作培养后,3个平板上的菌落数分别为150、158和160.据此可得出每升样品中的活菌数_____(填“至多”或“至少”)为_____个。
(3)MG高效降解菌株的鉴定:将纯化获得的菌种接种于含过量MG的固体培养基(其他营养成分等适宜)上,根据培养基是否出现_____就可以鉴别出目的菌株,原因是_____。
12.谷氨酸棒状杆菌是一种好氧菌,它是谷氨酸发酵的常用菌种。细菌内合成的生物素参与细胞膜的合成,不能合成生物素的细菌细胞膜不完整。图为通过发酵工程生产谷氨酸的生产流程,请回答下列问题:
(1)从自然界分离的菌种往往达不到生产要求,从改变微生物遗传特性的角度出发,培育出优良菌种的育种方法主要有___________(至少答出一点)。
(2)扩大培养时所用的培养基,从物理性质来看是___________(填“固体”或“液体”)培养基,从用途来看是___________(填“鉴别”或“选择”)培养基,扩大培养的目的是___________。
(3)对谷氨酸代谢的控制,除了改变微生物的遗传特性外,还需要控制生产过程中的发酵条件,比如_________(至少答出两点)。为了从发酵液中分离提纯谷氨酸,可将发酵液灭菌后进行萃取→过滤→___________,然后用一定手段进行结晶,可得到纯净的谷氨酸晶体。
(4)谷氨酸棒状杆菌在合成谷氨酸的过程中,当细胞中谷氨酸积累过多时会抑制谷氨酸脱氢酶的活性,从而降低谷氨酸的合成,这是一种___________调节机制。在生产上一般选用___________缺陷型菌作为菌种可以解除谷氨酸合成过量对谷氨酸脱氢酶活性的抑制,从而大量生产谷氨酸。
13.中国科学家运用合成生物学方法构建了一株嗜盐单胞菌H,以糖蜜(甘蔗榨糖后的废弃液,含较多蔗糖)为原料,在实验室发酵生产PHA等新型高附加值可降解材料,期望提高甘蔗的整体利用价值。工艺流程如图。
回答下列问题:
(1)为提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率,可在液体培养基中将蔗糖作为 ,并不断提高其浓度,经多次传代培养(指培养一段时间后,将部分培养物转入新配的培养基中继续培养)以获得目标菌株。培养过程中定期取样并用 的方法进行菌落计数,评估菌株增殖状况。此外,选育优良菌株的方法还有 等。(答出两种方法即可)
(2)基于菌株H嗜盐、酸碱耐受能力强等特性,研究人员设计了一种不需要灭菌的发酵系统,其培养基盐浓度设为60g/L,pH为10,菌株H可正常持续发酵60d以上。该系统不需要灭菌的原因是 。(答出两点即可)
(3)研究人员在工厂进行扩大培养,在适宜的营养物浓度、温度、pH条件下发酵,结果发现发酵液中菌株H细胞增殖和PHA产量均未达到预期,并产生了少量乙醇等物质,说明发酵条件中 可能是高密度培养的限制因素。
(4)菌株H还能通过分解餐厨垃圾(主要含蛋白质、淀粉、油脂等)来生产PHA,说明其能分泌 。
14.某环保公司从淤泥中分离到一种高效降解富营养化污水污染物的细菌菌株,制备了固定化菌株。
(1)从淤泥中分离细菌时常用划线分离法或 法,两种方法均能在固体培养基上形成 。对分离的菌株进行诱变、 和鉴定,从而获得能高效降解富营养化污水污染物的菌株。该菌株只能在添加了特定成分X的培养基上繁殖。
(2)固定化菌株的制备流程如下:①将菌株与该公司研制的特定介质结合;②用蒸馏水去除 ;③检验固定化菌株的 。菌株与特定介质的结合不宜直接采用交联法和共价偶联法,可以采用的2种方法是 。
(3)对外,只提供固定化菌株有利于保护该公司的知识产权,推测其原因是 。
15.产脂肪酶酵母可用于含油废水处理。为筛选产脂肪酶酵母菌株,科研人员开展了相关研究。请回答下列问题:
(1)常规微生物实验中,下列物品及其灭菌方法错误的是 (填编号)。
(2)称取1.0g某土壤样品,转入99mL无菌水中,制备成菌悬液,经 后,获得细胞密度不同的菌悬液。分别取0.1mL菌悬液涂布在固体培养基上,其中10倍稀释的菌悬液培养后平均长出了46个酵母菌落,则该样本中每克土壤约含酵母菌 个。
(3)为了进一步提高酵母菌产酶能力,对分离所得的菌株,采用射线辐照进行 育种。将辐照处理后的酵母菌涂布在以 为唯一碳源的固体培养基上,培养一段时间后,按照菌落直径大小进行初筛,选择直径 的菌落,纯化后获得A、B两突变菌株。
(4)在处理含油废水的同时,可获得单细胞蛋白,实现污染物资源化。为评价A、B两菌株的相关性能,进行了培养研究,结果如图。据图分析,应选择菌株 进行后续相关研究,理由是 。
16.回答与柑橘加工与再利用有关的问题:
(1)柑橘果实经挤压获得果汁后,需用果胶酶处理,主要目的是提高果汁的 。为确定果胶酶的处理效果,对分别加入不同浓度果胶酶的果汁样品,可采用3种方法进行实验:①取各处理样品,添加相同体积的 ,沉淀生成量较少的处理效果好。②对不同处理进行离心,用比色计对上清液进行测定,OD值 的处理效果好。③对不同处理进行 ,记录相同体积果汁通过的时间,时间较短的处理效果好。
(2)加工后的柑橘残渣含有抑菌作用的香精油及较多的果胶等。为筛选生长不被香精油抑制且能高效利用果胶的细菌,从腐烂残渣中分离得到若干菌株,分别用无菌水配制成 ,再均匀涂布在LB固体培养基上。配制适宜浓度的香精油,浸润大小适宜并已 的圆形滤纸片若干,再贴在上述培养基上。培养一段时间后,测量滤纸片周围抑制菌体生长形成的透明圈的直径大小。从直径 的菌株中取菌接种到含有适量果胶的液体培养基试管中培养,若有果胶酶产生,摇晃试管并观察,与接种前相比,液体培养基的 下降。
17.水果可以用来加工制作果汁、果酒和果醋等。回答下列问题:
(1)制作果汁时,可以使用果胶酶、纤维素酶等提高水果的出汁率和澄清度。果胶酶是分解果胶的一类酶的总称,包括多聚半乳糖醛酸酶、 (答出2种即可)。纤维素酶可以分解植物 (填“细胞膜”或“细胞壁”)中的纤维素。
(2)用果胶酶处理果泥时,为了提高出汁率,需要控制反应的温度,原因是 。
(3)现有甲乙丙三种不同来源的果胶酶,某同学拟在果泥用量、温度、pH等所有条件都相同的前提下比较这三种酶的活性。通常,酶活性的高低可用 来表示。
(4)获得的果汁(如苹果汁)可以用来制作果酒或者果醋,制作果酒需要 菌,这一过程中也需要O2,O2的作用是 。制作果醋需要醋酸菌,醋酸菌属于 (填“好氧”或“厌氧”)细菌。
18.回答与泡菜制作有关的问题:
(1)用萝卜等根菜类蔬菜制作泡菜,用热水短时处理,可抑制某些微生物产生 ,从而使成品泡菜口感较脆。同时,该处理也会使泡菜发酵时间缩短,其原因是 。
(2)泡菜发酵初期,由于泡菜罐加盖并水封,会使 菌被逐渐抑制。发酵中期,乳酸菌大量繁殖,会使 菌受到抑制。发酵后期,乳酸生产过多,会使乳酸菌受到抑制。
(3)从泡菜汁中可分离制作酸奶的乳酸菌,首先对经多次发酵的泡菜汁进行过滤,然后取滤液进行 ,再用 的方法在某种含牛乳的专用的培养基中进行初步筛选。该培养基必须含有 ,以便于观察是否产酸。
(4)自然界中醋杆菌常与乳酸菌共同生长。若要筛选出醋杆菌,则其专用的培养基中应添加 。
19.回答下列与细菌培养相关的问题。
(1)在细菌培养时,培养基中能同时提供碳源、氮源的成分是 (填“蛋白胨”“葡萄糖”或“NaNO3”)。通常,制备培养基时要根据所培养细菌的不同来调节培养基的pH,其原因是 。硝化细菌在没有碳源的培养基上 (填“能够”或“不能”)生长,原因是 。
(2)用平板培养细菌时一般需要将平板 (填“倒置”或“正置”)。
(3)单个细菌在平板上会形成菌落,研究人员通常可根据菌落的形状、大小、颜色等特征来初步区分不同种的微生物,原因是 。
(4)有些使用后的培养基在丢弃前需要经过 处理,这种处理可以杀死丢弃物中所有的微生物。
20.回答下列与种群数量有关的问题。
(1)将某种单细胞菌接种到装有10mL液体培养基(培养基M)的试管中,培养并定时取样进行计数。计数后发现,试管中该种菌的总数达到a时,种群数量不再增加。由此可知,该种群增长曲线为 型,且种群数量为 时,种群增长最快。
(2)若将该种菌接种在5mL培养基M中,培养条件同上,则与上述实验结果相比,该种菌的环境容纳量(K值) (填“增大”“不变”或“减小”)。若在5mL培养基M中接种该菌的量增加一倍,则与增加前相比,K值 (填“增大”“不变”或“减小”),原因是 。
比较项目
条件
结果
常用方法
应用范围
消毒
较为温和的物理、化学方法
仅杀死物体表面或内部一部分微生物
煮沸消毒法
日常用品
巴氏消毒法
不耐高温的液体
化学药物消毒法
操作空间、操作者的衣物和手等
紫外线消毒法
接种室、接种箱或超净工作台
灭菌
强烈的理化方法
杀死物体内外所有的微生物,包括芽孢和孢子
湿热灭菌法
培养基、容器等
干热灭菌法
玻璃器皿、金属用具等
灼烧灭菌法
接种工具等
项目
平板划线法
稀释涂布平板法
接种操作
在接种的固体培养基表面连续划线
一系列的梯度稀释后进行涂布平板
注意事项
每次划线前后均需灼烧接种环
稀释度要足够高,为确保实验成功可以增加稀释度的范围
菌体获取
在具有显著的菌落特征的区域菌落中挑起菌体
从适宜稀释度的平板上的菌落中挑去菌体
优点
可以通过观察菌落特征,对混合菌进行分离
可以计数,可以观察菌落特征,可以分离混合菌
缺点
不能计数
操作较麻烦,平板不干燥效果不好,容易蔓延
施用范围
适用于好氧菌
适用于厌氧菌和兼性厌氧菌
操作步骤
操作内容
①接种环灭菌
将接种环放在酒精灯火焰上灼烧直至烧红
②取菌种
a
在酒精灯火焰旁冷却接种环,并打开盛有菌液的试管的棉塞
b
将试管口通过火焰,以防止试管口杂菌污染
c
将已冷却的接种环伸入菌液中,蘸取一环菌液
d
将试管口通过火焰,并塞上棉塞
③平板划线
a
左手将皿盖打开一条缝隙,右手把接种环迅速伸入平板内,划三至五条平行线,盖上皿盖。注意不要划破培养基
b
灼烧接种环,冷却后从第一次划线的末端开始作第二次划线。重复上述操作,作第三、四、五次划线。注意不要将最后一次的划线与第一次的划线相连
成分
NaNO3
K2HPO4
MgSO4·7H2O
(CH2O)
蒸馏水
青霉素
含量
3g
1g
0.5g
30g
定容至1000mL
0.1万单位
编号
①
②
③
④
物品
培养基
接种环
培养皿
涂布器
灭菌方法
高压蒸汽
火焰灼烧
干热
臭氧
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