专题20 微生物的培养与利用-备战2022年高考生物专题提分攻略

专题20 微生物的培养与利用

一、 基础知识必备
一　　微生物的实验室培养
1．培养基
(1)概念：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。
(2)营养成分：水、碳源、氮源、无机盐四类营养物质，另外还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。
(3)培养基的分类
①按物理状态分类
培养基种类
特点
用途
液体培养基
不加凝固剂
工业生产
半固体培养基
加凝固剂(如琼脂)
观察微生物的运动、分类鉴定
固体培养基
加凝固剂(如琼脂)
微生物分离、鉴定，活菌计数，菌种保藏
②按化学成分分类
培养基种类
特点
用途
天然培养基
含化学成分不明确的天然物质
工业生产
合成培养基
培养基成分明确(用化学成分已知的化学物质配成)
微生物的分类、鉴定
③按功能分类
种类
制备方法
原理
用途
举例
选择培养基
培养基中加入某些化学物质
依据某些微生物对某些物质的特殊需求或抗性而设计
从众多微生物中分离所需的微生物
加入青霉素分离得到酵母菌和霉菌
鉴别培养基
培养基中加入某种指示剂或化学药品
产生特定的颜色或其他变化
鉴别不同种类的微生物
用伊红美蓝培养基鉴别大肠杆菌

为什么选择培养能够“浓缩”所需的微生物？
提示　在选择培养的条件下，可以使那些能够适应这种营养条件的微生物得到迅速繁殖，而那些不适应这种营养条件的微生物的繁殖被抑制，因此可以起到“浓缩”的作用。
2．无菌技术
(1)含义：指在培养微生物的操作中，所有防止杂菌污染的方法。
(2)关键：防止外来杂菌的入侵。
(3)不同对象的无菌操作方法(连线)

答案　①、②、⑥—b—Ⅰ、Ⅱ　③、④、⑤—a—Ⅲ、Ⅳ
3．大肠杆菌的纯化培养
(1)制备牛肉膏蛋白胨固体培养基
①操作步骤
→→→→
②倒平板的方法及注意事项

a．请用文字和箭头写出正确的倒平板操作流程：丙→乙→甲→丁。
b．乙中的灭菌方法是灼烧灭菌。
c．丁中的操作需要等待平板冷却凝固才能进行。

1．倒平板操作为什么需要使锥形瓶的瓶口通过火焰？
提示　通过灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基。
2．平板冷凝后，为什么要将平板倒置？
提示　平板冷凝后，皿盖上会凝结水珠，凝固后的培养基表面的湿度也比较高，将平板倒置，既可以使培养基表面的水分更好地挥发，又可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。
(2)纯化大肠杆菌的两种方法
1)平板划线法
①概念：是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的表面。
②注意事项：
a．灼烧接种环

第一次划线
每次划线之前
划线结束
目的
杀死接种环上原有的微生物
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
杀死接种环上残存的菌种，避免污染环境和感染操作者
b．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。
c．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。
d．划线时最后一区不要与第一区相连。
e．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
①概念：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。
②操作过程

(3)菌种的保存方法
①对于频繁使用的菌种，可以采用临时保藏的方法。
②对于需要长期保存的菌种，可以采用甘油管藏的方法。
二　　土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
1．筛选菌株
(1)自然界中目的菌株筛选的依据：根据它对生存环境的要求，到相应的环境中去寻找。
(2)实验室中微生物筛选的原理：人为提供有利于目的菌株生长的条件(包括营养、温度、pH等)，同时抑制或阻止其他微生物生长。
(3)选择培养基：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。
2．统计菌落数目
(1)常用方法：稀释涂布平板法。
(2)统计依据
当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌。通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌。
(3)活菌计算方法：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]。
(4)其他方法：还可利用显微镜直接计数。
3．设置对照
设置对照的主要目的是排除实验组中非测试因素对实验结果的影响，提高实验结果的可信度，例如为了排除培养基被杂菌污染的可能性，需以未接种细菌的培养基培养作为空白对照。

除设置对照组外，设置重复组的作用是什么？应如何设置重复组？
提示　设置重复组的作用是为排除偶然因素对实验结果的干扰；在每一稀释度下宜设置3个平板作重复组，选择菌落数均在30～300且数目相差不大的三个平板，用“平均值”代入计数公式予以计算菌落数。
4．实验设计
项目
内容
实验原理
①能合成脲酶的细菌才能分解尿素
②配制以尿素为唯一氮源的培养基，能够生长的细菌就是能分解尿素的细菌
实验流程
土壤取样(富含有机质)→配制土壤溶液和制备培养基→样品梯度稀释→涂布平板与培养→菌落观察
鉴定
①方法：在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂培养分解尿素的细菌
②原理：细菌分解尿素的反应中，细菌合成的脲酶将尿素分解成了氨，其会使培养基的碱性增强，pH升高
5．结果分析与评价
内容
结论分析
是否有杂菌污染
空白对照组培养基上无菌落生长→未被杂菌污染
选择培养基是否具有筛选作用
牛肉膏蛋白胨培养基上的菌落数目明显多于选择培养基上的菌落数目→选择培养基具有筛选作用
样品的稀释操作
如果得到了2个或2个以上菌落数在30～300的平板→操作成功
重复组的结果
若选取的是同一种土样，统计的结果应该接近
三　　分解纤维素的微生物的分离
1．纤维素酶
(1)纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶三种组分。
(2)作用：纤维素纤维二糖葡萄糖。
2．纤维素分解菌的筛选
(1)方法：刚果红染色法。
(2)原理：―→红色复合物红色消失，出现透明圈。
(3)培养基：以纤维素为唯一碳源的选择培养基。
(4)实验流程
土壤取样：富含纤维素的环境
↓
选择培养：用选择培养基培养，以增加纤维素分解菌的浓度
↓
梯度稀释：制备系列稀释液
↓
涂布平板：将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上
↓
挑选产生透明圈的菌落
(5)分离纤维素分解菌所用的两种培养基比较
分离纤维素分解菌的实验中先用选择培养基，再用鉴别培养基。
①选择培养基为液体培养基，以纤维素作为碳源和能源的微生物可以正常生长，而其他绝大多数微生物不能正常生长。
②鉴别培养基含琼脂，为固体培养基，细菌可在培养基上形成肉眼可见的菌落。刚果红染色法应用的就是鉴别培养基。

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的pH不同。
2．培养基中营养物质的确定方法
不同种类的微生物代谢特点不同，因此对培养基中营养物质的需求也不同。如：
(1)自养型微生物所需的主要营养物质是无机盐，碳源可来自大气中的CO2，氮源可由含氮无机盐提供。
(2)异养型微生物所需的营养物质主要是有机物(即碳源)，必须由含碳有机物提供，氮源也主要是由有机物提供，部分异养型微生物也可以利用无机氮源。

一、 选择题
1．选择培养基是根据某一种或某一类微生物的特殊营养要求或一些物理、化学抗性而设计的培养基。利用这种培养基可以将所需要的微生物从混杂的微生物中分离出来。为选择酵母菌和硝化细菌，应选用的培养基分别为(　　)
A．伊红美蓝培养基、含青霉素的培养基
B．含青霉素的培养基、含氨的无机培养基
C．含氨的无机培养基、含青霉素的培养基
D．含青霉素的培养基、伊红美蓝培养基
【答案】 B
【解析】 酵母菌是真菌，通常可以用含青霉素的培养基进行选择培养，因为青霉素能抑制细菌生长，但不能抑制真菌生长；硝化细菌为自养型生物，能够利用氨转变为亚硝酸所释放的能量，把无机物转变为有机物以维持自身生命活动，利用含氨的无机培养基可进行选择培养。
2．原油中含有大量有害的、致癌的多环芳烃。土壤中有些细菌可以利用原油中的多环芳烃为碳源，在培养基中形成分解圈。为筛选出能高效降解原油的菌株并投入除污，某小组同学设计了相关实验。下列有关实验的叙述，不正确的是(　　)
A．应配制来源于被原油污染土壤的土壤稀释液备用
B．配制以多环芳烃为唯一碳源的选择性培养基
C．将土壤稀释液灭菌后接种到选择性培养基上
D．在选择性培养基上能形成分解圈的即为所需菌种
【答案】 C
【解析】 被原油污染的土壤中含有较多的能够利用多环芳烃为碳源的细菌，A正确；在以多环芳烃为唯一碳源的选择性培养基上只有能利用多环芳烃的微生物才能生长繁殖，B正确；将土壤稀释液灭菌后会导致土壤中所需要的微生物死亡，C错误；在选择性培养基上能形成分解圈说明该菌落中的微生物能利用多环芳烃，D正确。
3．下列关于微生物营养的说法正确的是(　　)
A．同一种物质不可能既做碳源又做氮源
B．凡是碳源都能提供能量
C．除水以外的无机物仅提供无机盐
D．无机氮源也提供能量
【答案】 D
【解析】 同一种物质可以即作碳源又作氮源，如牛肉膏，A错误；自养微生物利用的无机物碳源不提供能量，如蓝藻，B错误；无机物也可提供碳源和氮源，如碳酸盐和硝酸盐，C错误；自然界中一些微生物如硝化细菌，可以以无机氮源氨合成细胞物质，同时通过氨氧化释放的能量获得生长所需能量，D正确。
4．选择培养基可以从混杂的微生物群体中分离出所需的微生物，通过不含有机物的培养基、缺氮培养基、含尿素(不含其他氮源)的培养基，可从土壤中分离出的微生物依次是(　　)
A．硝化细菌、放线菌、根瘤菌
B．根瘤菌、青霉菌、固氮菌
C．异养型细菌、放线菌、硝化细菌
D．自养型细菌、固氮菌、分解尿素的细菌
【答案】 D
【解析】 选择培养基可以根据不同微生物的代谢特点，通过改变培养基的成分，以达到选择某种微生物的目的。不含有机物的培养基可以分离出自养型微生物；缺少氮元素的培养基可以培养固氮微生物；含尿素(不含其他氮源)的培养基可以分离出能分解尿素的微生物，D正确。
5．做“微生物的分离与培养”实验时，下列叙述正确的是(　　)
A．高压灭菌加热结束时，打开放气阀使压力表指针回到零后，开启锅盖
B．倒平板时，应将打开的皿盖放到一边，以免培养基溅到皿盖上
C．为了防止污染，接种环经火焰后应趁热快速挑取菌落
D．用记号笔标记培养皿中菌落时，应标记在皿底上
【答案】 D
【解析】 高压灭菌加热结束，等待压力表指针回到零后，才能开启锅盖，不能打开放气阀使压力表指针回到零，A错误；倒平板过程中培养皿的皿盖打开一个稍大于瓶口的缝隙即可，B错误；接种环在火焰上灼烧后，待冷却后才可以快速挑取菌落，C错误；用记号笔标记培养皿中菌落时，应标记在皿底上，D正确。
6．有关平板划线操作说法正确的是(　　)
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．培养皿盖打开后将沾有菌种的接种环迅速伸入平板内，划三至五条平行线即可
D．最后将平板倒置，放入培养箱中培养
【答案】 D
【解析】 接种环在整个过程都要灭菌。打开含菌种的试管将试管口通过火焰，待接种环冷却后伸入菌液中，沾取一环菌液，接种后试管口通过火焰后塞上棉塞。左手将皿盖打开一条缝，右手将沾有菌种的接种环迅速伸入平板内，划三至五条平行线盖上皿盖。
7．牛或山羊的瘤胃中生活着多种微生物，若想从瘤胃中分离出能够分解尿素的微生物，下列哪一项操作会导致达不到实验目的(　　)
A．以尿素为唯一氮源　　 B．以葡萄糖作为碳源
C．将培养基调至酸性 D．培养环境有充足O2
【答案】 D
【解析】 分离出能够分解尿素的微生物，必须制备以尿素为唯一氮源的选择培养基，A正确；培养基中可以以葡萄糖作为碳源，B正确；牛或山羊的瘤胃内为酸性环境，所以需要将培养基调至酸性，C正确；牛或山羊的瘤胃中是一个相对缺氧的环境，所以筛选分离牛或山羊的瘤胃能够分解尿素的微生物需要保证在缺氧条件下培养，D错误。
8．在三个培养皿中各加入等量但不同种的大肠杆菌培养基，在培养皿中培养36小时后计算细菌的克隆数(如表)。下列培养皿的结果中，能说明大肠杆菌生长需要碳源的是(　　)
在不同条件下大肠杆菌的生长量
培养皿
培养基成分
培养皿中的菌落数
Ⅰ
琼脂、糖类
35
Ⅱ
琼脂、糖类和维生素
250
Ⅲ
琼脂和维生素
0

A．培养皿Ⅰ和Ⅲ B．培养皿Ⅰ和Ⅱ
C．培养皿Ⅱ和Ⅲ D．培养皿Ⅲ
【答案】 C
【解析】 由表中数据可知，该实验共有两组对照实验：培养皿Ⅰ和Ⅱ、培养皿Ⅱ和Ⅲ。若以培养皿Ⅰ和Ⅱ为一组对照实验，则实验变量是维生素，目的是探究维生素对大肠杆菌生长的影响，实验结果都有细菌生长。若以培养皿Ⅱ和Ⅲ为一组对照实验，则变量是糖类，目的是探究糖类对大肠杆菌生长的影响，实验结果是培养皿Ⅲ细菌不能生长。因此，实验结果能说明大肠杆菌生长需要糖类的是培养皿Ⅱ和Ⅲ。故选C。
9．有关培养基配制原则表述正确的是(　　)
A．任何培养基都必须含有碳源、氮源、矿质元素、水及生长因子
B．碳源和氮源必须具有一定比例，碳元素的含量最多，其次为氮元素
C．微生物的生长除受营养因素影响外，还受到pH、氧、渗透压的影响
D．营养物质的浓度越高越好
【答案】 C
【解析】 培养基不一定都含有碳源、氮源、无机盐、水和生长因子，如培养自养型微生物的培养基中不需要加入碳源，分离自生固氮菌的培养基中，不需要加入氮源，A错误；一般来说，在培养基中碳源、氮源具有一定比例，但培养基中含量最多的应该是水，而不是碳元素或氮元素，B错误；对于微生物的生长来说，在营养物质供应充分的基础上，pH适宜、渗透压浓度适宜对于其生长繁殖都是有利的，C正确；在培养基中，营养物质的浓度过高，会导致微生物不能吸水而死亡，因此，营养物质的浓度要适宜，而不是越高越好，D错误。
10．磷是植物生长的重要营养元素之一，为了从土壤中筛选出能够将难溶性磷酸盐转化为植物能吸收的可溶性磷的优良解磷菌株，科研人员进行了实验，实验结果如下，图中表示在固体培养基中筛选出来的菌株，下表表示所筛选的三种菌株相关数值，下列相关分析错误的是(　　)

菌株
透明圈直径(D)单位：mm
菌落直径(d)单位：mm
甲
22.8
15.3
乙
20.7
7.7
丙
8.2
7.5

A．此培养基中唯一的磷源应该是难溶性磷酸盐
B．根据实验结果可以确定溶解磷能力最强的菌株是甲
C．培养基上出现的单一菌落可以看作一个种群
D．土壤中的磷被植物细胞吸收可用于合成ATP、核酸、NADPH等化合物
【答案】 D
【解析】 筛选能够将难溶性磷酸盐转化为植物能吸收的可溶性磷的优良解磷菌株，培养基中唯一的磷源应该是难溶性磷酸盐，A项正确；D/d的比值可以代表溶解磷能力，表中菌株乙的该比值最大，B项错误；培养基上出现的单一菌落一般由同种菌株组成，可以看作一个种群，C项正确；ATP、核酸、NADPH等化合物均含有磷元素，土壤中的磷被植物细胞吸收可用于合成ATP、核酸、NADPH等化合物，D项正确。
11．关于土壤中分解尿素的细菌的分离与计数实验的叙述正确的是(　　)
A．培养基应以尿素为唯一氮源，该细菌与硝化细菌所利用的碳源物质是相同的
B．选择菌落数在30～300间的所有平板进行计数，以平均数为实验结果
C．对10 mL土样稀释106倍后，取0.1 mL该溶液进行重复的涂布实验，测得的菌落数分别为18、234、276，则该10 mL土样中分解尿素的细菌数为2.55×108个
D．应该设置对照以排除非测试因素对实验结果的干扰，提高可信度
【答案】 D
【解析】 土壤中分解尿素的细菌为异养菌，硝化细菌是自养菌，二者利用的碳源不同，A错误；选择菌落数在30～300间的平板进行计数，舍去数据相差较大的数据，以平均数为实验结果，B错误；对10 mL土样稀释106倍后，取0.1 mL该溶液进行重复的涂布实验，测得的菌落数分别为18、234、276，应选择菌落数在30～300间的平板进行计数，则应舍弃菌落数为18的平板，那么该10 mL土样中分解尿素的细菌数为(234＋276)/2÷0.1×10×106＝2.55×1010(个)，C错误；分离微生物时，需要设置不接种的培养基与实验组一起培养做空白对照，设置对照的目的是排除实验组中非测试因素对实验结果的干扰，D正确。
12．下列对灭菌和消毒的理解，不正确的是(　　)
A．灭菌是指杀灭环境中的一切微生物的细胞、芽孢和孢子
B．消毒和灭菌实质上是完全相同的
C．接种环、接种针用灼烧法灭菌
D．常用灭菌方法有灼烧法、干热灭菌法、高压蒸汽灭菌法
【答案】 B
【解析】 灭菌是指使用强烈的理化因素杀死物体内外一切微生物的细胞、芽孢和孢子的过程，A正确；灭菌是将处理物体中的一切生物全部杀灭，在经过灭菌后的物体中，不再存在任何活着的生命；消毒是将物体中的微生物减少到不再危害人体(或其他需要保护的生物体)的程度，B错误；接种环、接种针用灼烧法灭菌，C正确；常用灭菌方法有灼烧法、干热灭菌法、高压蒸汽灭菌法，D正确。
13．为了解土壤微生物是否能分解农药，并尽快得出实验结论，有人用“敌草隆”(一种除草剂)进行了实验，取等量砂土分装于相同的两容器中，a组高压灭菌，b组不灭菌，下列有关事项肯定错误的是(　　)
A．a组为实验组，b组为对照组
B．向a、b中喷入等量敌草隆，再置于同一温箱中培养相同时间
C．检测敌草隆消失的情况，预计a组敌草隆含量不变，b组敌草隆全部分解
D．只用砂土，实验效果不如几种典型土壤混合后的好
【答案】 C
【解析】 由题意可知，a组高压灭菌，没有微生物，b组不灭菌，存在土壤微生物，所以a组为实验组，b组为对照组，A正确；由题意可知，实验的自变量的有无土壤微生物，敌草隆的使用量、培养条件是无关变量，应保持一致且适宜，所以向a、b中喷入等量敌草隆，再置于同一温箱中培养相同时间，B正确；b组的敌草隆不可能全部分解，C错误；不同的土壤微生物的种类不同，只用砂土，实验效果不如几种典型土壤混合后的好，D正确。
14．下列有关培养基和菌种鉴定的叙述，错误的是(　　)
A．可利用固体培养基上菌落的特征来判断和鉴别细菌的类型
B．为了确定得到的是纤维素分解菌，还需要发酵产纤维素酶的实验
C．利用刚果红培养基上是否形成透明圈来筛选纤维素分解菌
D．在无氮培养基中加入酚红指示剂鉴定尿素分解菌
【答案】 D
【解析】 不同的细菌在固体培养上形成的菌落特征不同，可根据菌落特征判断和鉴别细菌的类型，A项正确；筛选纤维素分解菌时，出现透明圈的菌落不一定是纤维素分解菌，为了确定得到的是纤维素分解菌，还需要发酵产纤维素酶的实验，B项正确；在含有纤维素的培养基中加入刚果红，刚果红就会与纤维素结合形成红色复合物，当培养基中的纤维素被分解后，刚果红—纤维素复合物就无法形成，培养基中会出现以纤维素降解菌为中心的透明圈，从而可以筛选纤维素分解菌，C项正确；鉴定尿素分解菌培养基中应以尿素为唯一氮源，D项错误。
16．将细菌放在固体培养基上培养，它会繁殖并形成菌落(如下图)。某实验小组想检验两种抗生素的杀菌作用，下列哪个实验方案最合适(　　)


【答案】 C
【解析】 根据题意分析本实验的目的是检验两种抗生素的杀菌作用，该实验应遵循对照原则，即设计只有细菌的空白对照组，实验组是含有A抗生素和含有B抗生素，然后进行对比分析，符合分析的图示只有C，故C正确。
17．漆酶属于木质降解酶类，在环境修复、农业生产等领域有着广泛用途。下图是分离、纯化和保存漆酶菌株的过程，相关叙述不正确的是(　　)

A．生活污水中含有大量微生物，是分离产漆酶菌株的首选样品
B．筛选培养基中需要加入漆酶的底物，通过菌落特征挑出产漆酶的菌落
C．在涂布平板上长出的菌落，再通过划线进一步纯化
D．斜面培养基中含有大量营养物，可临时保存菌株
【答案】 A
【解析】 生活污水中含有木质较少，不适于分离产漆酶菌株，A项错误；筛选产漆酶的菌落，培养基中应以漆酶的底物为唯一碳源，使其他微生物难以生长，B项正确；在涂布平板上长出的菌落，可能由连在一起的多个菌体形成，需要通过划线培养进一步纯化，C项正确；斜面培养基能增大接种面积，可用作菌种保存，D项正确。
18．下表所示为某微生物培养基的配方，有关叙述错误的是(　　)
成分
含量
成分
含量
NaNO2
3 g
FeSO4
0.01 g
K2HPO4
1 g
葡萄糖
30 g
琼脂
15 g
H2O
1 000 mL
MgSO4·7H2O
0.5 g
青霉素
0.1万单位

A．依物理性质划分，该培养基属于固体培养基；依用途划分，该培养基属于选择培养基
B．由培养基的原料可知，所培养微生物的同化作用类型是异养型，培养的微生物可以是酵母菌或毛霉
C．本培养基中青霉素的添加满足了微生物生长对特殊营养物质的要求
D．若用该培养基分离能分解尿素的细菌，应除去青霉素和NaNO3，并应加入尿素
【答案】 C
【解析】 从培养基成分看，配方中含有有琼脂等凝固剂，属于固体培养基；依用途划分，该培养基中加入青霉素，因此属于选择培养基，A正确；由培养基的原料可知，葡萄糖属于有机碳源，因此所培养微生物的同化作用类型是异养型，培养的微生物可以是酵母菌或毛霉，B正确；本培养基中青霉素的添加是为了筛选能够抗青霉素的微生物，C错误；若用该培养基分离能分解尿素的细菌，应除去青霉素和NaNO3，并应加入尿素，D正确。
二、非选择题
19．高温淀粉酶在大规模工业生产中有很大的实用性。研究者从热泉中筛选出了能高效生产高温淀粉酶的嗜热菌，其筛选过程如下图所示。请据图回答下列问题：

(1)Ⅰ号培养基从物理状态来看，属于固体培养基，配制时要加入________作为凝固剂，从用途来看属于选择培养基，应以________作为唯一碳源。
(2)配制固体培养基的基本步骤是(　　)
A．计算、称量、倒平板、溶化、灭菌
B．计算、称量、溶化、倒平板、灭菌
C．计算、称量、溶化、灭菌、倒平板
D．计算、称量、灭菌、溶化、倒平板
(3)溶化时，烧杯中加入琼脂后要不停地________，防止琼脂糊底引起烧杯破裂。对培养基灭菌的方法一般为________________。
(4)①过程是________，②过程所使用的接种方法是________法。
(5)部分嗜热菌在Ⅰ号培养基上生长时可释放________分解培养基中的淀粉，在菌落周围形成透明圈，挑选相应的菌落，接种到Ⅱ号培养基进一步分离纯化后，再对菌种进行________培养。
【答案】　(1)琼脂　淀粉　(2)C (3)搅拌　高压蒸汽灭菌 (4)稀释　涂布平板　(5)淀粉酶　扩大
【解析】　(1)固体培养基通常加入琼脂作为凝固剂。本实验的目的是获得产生高温淀粉酶的嗜热菌，故其选择培养基中应以淀粉作为唯一碳源。(2)配制固体培养基的基本步骤是计算、称量、溶化、灭菌、倒平板。
(3)配制培养基加热溶化时，要注意加入琼脂后要不断搅拌，防止琼脂糊底。对培养基的灭菌一般采用高压蒸汽灭菌法。(4)仔细观察题图可知，①是菌液稀释过程，②是采用涂布平板法接种。(5)能产生淀粉酶的部分细菌能分解利用淀粉，其菌落周围会出现透明圈，取这样的菌落再分离纯化可获得相应菌种，以后可以对菌种进行扩大培养用于生产。
20．下表是某同学列出的分离土壤中微生物的培养基配方，据此回答下列问题：
培养基配方
KH2PO4
1.4 g
Na2HPO4
2.1 g
MgSO4·7H2O
0.2 g
葡萄糖
10.0 g
尿素
1.0 g
琼脂
15.0 g
将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1000 mL

(1)从作用上看，该培养基属于________培养基，提供氮源的物质是________，细菌能利用该氮源是由于体内能合成________酶。
(2)在对分离的能分解尿素的细菌进行鉴定时，还需在培养基中加入________指示剂，若指示剂变________，说明有目的菌株存在。
(3)为了测定微生物的数量，接种时应采用________________法，某同学在4个培养基上分别接种稀释倍数为106的土壤样液0.1 mL，培养后菌落数分别为180、155、176、129个，则每毫升原土壤样液中上述微生物的数量为________个，测定的活菌数比实际活菌数________(填“低”“高”或“基本一致”)。
【答案】　(1)选择　尿素　脲(催化尿素分解的) (2)酚红　红 (3)稀释涂布平板　1.6×109　低
【解析】　(1)题干指出表中是分离土壤中微生物的培养基配方，其中尿素是唯一氮源，只有能分解尿素的微生物才能在该培养基上生长，所以从用途上看，该培养基属于选择培养基。细菌能利用尿素作为氮源，是由于其能合成脲酶。(2)在对分离的能分解尿素的细菌进行鉴定时，还需在培养基中加入酚红指示剂，若指示剂变红，说明有目的菌株存在。(3)纯化微生物可以用稀释涂布平板法和平板划线法，其中稀释涂布平板法能用于微生物的计数。1 mL原土壤样液中上述微生物数量＝(180＋155＋176＋129)÷4×106×10＝1.6×109个；稀释涂布平板法计数，统计的数量比实际数量会偏少，原因是当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。
21.(2019·全国卷Ⅰ)已知一种有机物X(仅含有C、H两种元素)不易降解，会造成环境污染。某小组用三种培养基筛选土壤中能高效降解X的细菌(目标菌)。
Ⅰ号培养基：在牛肉膏蛋白胨培养基中加入X(5 g/L)。
Ⅱ号培养基：氯化钠(5 g/L)，硝酸铵(3 g/L)，其他无机盐(适量)，X(15 g/L)。
Ⅲ号培养基：氯化钠(5 g/L)，硝酸铵(3 g/L)，其他无机盐(适量)，X(45 g/L)。
回答下列问题。
(1)在Ⅰ号培养基中，为微生物提供氮源的是________。Ⅱ、Ⅲ号培养基中为微生物提供碳源的有机物是____________。
(2)若将土壤悬浮液接种在Ⅱ号液体培养基中，培养一段时间后，不能降解X的细菌比例会________，其原因是__________________________________________。
(3)Ⅱ号培养基加入琼脂后可以制成固体培养基，若要以该固体培养基培养目标菌并对菌落进行计数，接种时，应采用的方法是______________________________。
(4)假设从Ⅲ号培养基中得到了能高效降解X的细菌，且该菌能将X代谢为丙酮酸，则在有氧条件下，丙酮酸可为该菌的生长提供________和__________________________________。
【答案】　(1)牛肉膏、蛋白胨　X (2)下降　不能降解X的细菌因缺乏碳源不能增殖，而能降解X的细菌能够增殖 (3)稀释涂布平板法 (4)能量　合成其他物质的原料
【解析】　(1)Ⅰ号培养基中含有牛肉膏、蛋白胨和有机物X等，其中X仅含有C、H两种元素，故为微生物提供氮源的是牛肉膏、蛋白胨。Ⅱ、Ⅲ号培养基中除无机盐外，还含有有机物X，故为微生物提供碳源的有机物是X。(2)因Ⅱ号液体培养基中只有X含有碳元素，故培养一段时间后，不能降解X的细菌因缺乏碳源不能增殖，而能降解X的细菌能够增殖，故不能降解X的细菌比例会下降。(3)对微生物分离的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法，但其中只有稀释涂布平板法能够计数。(4)能高效降解X的细菌能将X代谢为丙酮酸，丙酮酸在有氧条件下被降解时能释放出大量能量，故丙酮酸可为该细菌的生长提供能量。丙酮酸代谢过程中的中间产物还可以为该细菌中其他物质的合成提供原料。
22．为了调查某学校附近河流的水质状况，该学校生物兴趣小组测定了河流水样中的细菌含量，并进行了细菌的分离等工作。回答下列问题：

(1)如图，该小组采用的是________分离水样中的细菌。操作时，接种环通过________灭菌，在第二次及以后的操作时，总是从上一次的末端开始，这样做的目的是_______________________________________。
(2)该实验组将接种好的培养皿在恒温箱中培养时倒置，其目的是_______________________________；在培养基上产生的单个菌落在生态学中可以被称为 。
(3)根据培养皿上菌落的平均数可以计算河水中该细菌的密度，但计算的数据要比实际活菌的数目少，原因是____________________________________________________。除了上述的活菌计数法外，________也是测定微生物数量的常用方法。
(4)该小组将得到的菌株接种到液体培养基中并混匀，一部分进行静置培养，另一部分进行振荡培养。结果发现：振荡培养的细菌比静置培养的细菌生长速度快。分析其原因是：__________________________。
【答案】　(1)平板划线法　灼烧　将聚集的菌体逐步稀释以便获得单个菌落 (2)防止形成的冷凝水滴落在培养基上产生杂菌污染　种群 (3)当两个或者多个细胞连在一起时平板上观察到的是一个菌落　显微镜直接计数 (4)振荡培养能提高培养液的溶解氧的含量，同时可以使菌体与培养液充分接触，提高营养物质的利用率
【解析】　(1)从图中可明显看到三个划线区域，这说明该小组采用的是平板划线法分离水样中的细菌。接种环是金属制品，可灼烧灭菌。在第二次及以后的操作时，总是从上一次的末端开始，这样做的目的是将聚集的菌体逐步稀释以便获得单个菌落。(2)将接种好的培养皿在恒温箱中培养时倒置，其目的是防止形成的冷凝水滴落在培养基上产生杂菌污染。种群是生活在同一区域的同种生物全部个体的总和，因此在培养基上产生的单个菌落在生态学中可以被称为种群。(4)振荡培养的细菌比静置培养的细菌生长速度快的原因是：振荡培养能提高培养液的溶解氧的含量，同时可以使菌体与培养液充分接触，提高营养物质的利用率。
23．玉米秸秆含有大量的纤维素，用纤维素酶分解秸秆后的产物可以生产酒精。研究人员用化合物A、硝酸盐、磷酸盐以及微量元素配制培养基，成功地筛选到能产生纤维素酶的微生物。请分析回答：
(1)纤维素酶至少包括________、________、__________三种组分，在这三种酶的作用下，纤维素最终被水解成________。
(2)培养基中加入的化合物A是________，为微生物的生长提供碳源，这种培养基属于________培养基，对培养基进行灭菌时常用的灭菌法为__________________________________________________________。
(3)在筛选纤维素分解菌的过程中，通常用________染色法；如果培养基某部位出现________现象，则说明存在纤维素分解菌。
(4)用获得的糖液发酵生产乙醇，常用的微生物是________，在________________发酵液中，该菌可以生长繁殖，而绝大多数其他生物受到抑制。常用________________法对该菌进行计数，检测是否产生酒精的常用试剂是________________，会变为________色。
(5)实验结束后，使用过的培养基应该进行________处理后才能倒掉，这样做的目的是保护环境。
【答案】　(1)C1酶　CX酶　葡萄糖苷酶　葡萄糖 (2)纤维素　选择　高压蒸汽灭菌 (3)刚果红　透明圈
(4)酵母菌　酸性且缺氧　稀释涂布平板(其他答案正确也可)　酸性重铬酸钾　灰绿 (5)灭菌
【解析】　(1)纤维素的单体是葡萄糖，纤维素酶能够将纤维素水解成葡萄糖。纤维素酶是一种复合酶，包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶。(2)根据题干信息可知，实验目的是筛选到能产生纤维素酶的微生物，因此培养基应以纤维素作为唯一碳源，这种培养基属于选择培养基，对培养基进行灭菌时常用的灭菌法为高压蒸汽灭菌。(3)刚果红可以与纤维素形成红色复合物，当纤维素被纤维素酶分解后，红色复合物无法形成，出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，我们可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。(4)酵母菌无氧呼吸时产生乙醇，所以用获得的糖液发酵生产乙醇，常用的微生物是酵母菌，在酸性且缺氧发酵液中，该菌可以生长繁殖，而绝大多数其他生物受到抑制。常用稀释涂布平板法、显微镜直接计数法等对微生物进行计数。酒精与酸性的重铬酸钾发生反应，重铬酸钾溶液由橙色变为灰绿色。(5)实验结束后，为了保护环境和防止操作者被感染，对使用过的培养基应进行灭菌处理。
24．土壤中的苯酚(C6H5OH)对环境有极大的污染，实验室希望能从土壤中分离出能专一性降解苯酚的微生物，下图是部分实验过程。回答下列问题：

(1)为了分离纯化目的菌种，①～④步骤的培养基中都加入了一定浓度的苯酚，该物质能为微生物提供________，除此之外，培养基中一般都还需要水、______________等营养物质。
(2)制备步骤④所需要的固体培养基，操作顺序是：计算→称量→________→________→倒平板。为了在步骤⑤的平板上形成单个的菌落，涂布平板前，需要对培养液进行多次稀释，原因是______________________________________________。
(3)研究人员想通过比较试管甲和乙中微生物的生长情况，来证明分离出来的微生物只能以苯酚作为碳源，若甲试管中的液体培养基中的唯一碳源是苯酚，那么，乙试管中培养基成分与甲相比，区别是______________________。研究人员对甲、乙两只试管进行接种时，所选菌种都来自步骤⑤平板上的同一个单菌落，这样做的目的是__________________________。
【答案】　(1)碳源　氮源和无机盐 (2)溶化　灭菌　在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物易于分散成单个细胞 (3)用其他碳源替代苯酚　保证甲、乙两支试管中的微生物种类是相同的
【解析】　(3)甲、乙试管是对照实验，如果甲加入的是苯酚，则乙试管加入的是可以替代苯酚的其他碳源。研究人员对甲、乙两只试管进行接种时，所选菌种都来自步骤⑤平板上的同一个单菌落，以保证甲、乙两支试管中的微生物种类是相同的。
25．科研人员从青藏高原祁连山地区的土壤中分离筛选出一株高效耐低温原油降解菌YF28－1(8)，应用该菌能够提高高寒地区石油等烃类污染物的分解效率，为我国的环境保护事业做出贡献。请回答相关问题：
(1)选择青藏高原祁连山地区进行筛选，其原因是________________________________________。
(2)筛选原油降解菌的培养基中应加入________作为唯一碳源。从功能上看，该种培养基称为________培养基。
(3)用平板划线法纯化该细菌时，第2次划线及其以后划线总是从上次划线的末端开始的原因是__________________________________________________。
(4)研究人员设计实验探究该菌降解原油的最适温度。实验分为5组，下图A～E为各组培养一段时间后菌落的生长情况。本实验所使用的接种方法是______________________，接种操作时应特别注意控制的无关变量是________________。A～E组控制的不同条件是________。若要确定更准确的最适温度，应该在________组和________组所对应的温度范围内设置更小的温度梯度，进一步实验。

【答案】　(1)该地区的微生物更耐低温 (2)原油(或石油)　选择 (3)将聚集的菌体逐渐稀释以便获得单个菌落 (4)稀释涂布平板法　接种的菌液量(或涂布器的灭菌情况)　温度　B　D
【解析】　(1)要筛选出耐低温的原油降解菌，需从低温环境去选择。(2)要想筛选出能降解石油的细菌，培养基中只有一种碳源，即原油，这是一种选择培养基。(3)第2次划线及其以后划线总是从上次划线的末端开始的原因是将聚集的菌体逐渐稀释以便获得单个菌落。(4)由图示可知，该实验的接种方法为稀释涂布平板法。接种时应特别注意控制的无关变量是接种的菌液量、涂布器的灭菌情况等。A～E组控制的不同条件是温度。从图中可以看出C组的菌落数最多，因此要确定更准确的最适温度，应该在B和D所对应的温度范围内设置更小的温度梯度，进一步实验。
26．蚯蚓常以土壤中的秸秆和微生物为食，研究表明蚯蚓能通过分泌体液或者消化液影响微生物的生命活动。为探究蚯蚓肠液和体表分泌液对纤维素分解菌存活情况的影响，研究小组进行如下实验。回答下列问题：
(1)从土壤中筛选纤维素分解菌可以用________法。根据透明圈的大小可以鉴别纤维素分解菌分解纤维素的能力，其原理是________________________________________________________________________。
(2)补充以下实验步骤：
①提取蚯蚓的肠液和体表分泌液，在－18 ℃环境中保存；
②分别取等体积肠液和体表分泌液与1 μL稀释培养的______________________混合；
③对照组应设置为______________________________________________________________________；
④在18～20 ℃培养2 h后，采用________法在平板接种，将各组平板置于相同且适宜的条件下培养一段时间；
⑤________________________________________________________________________。
【答案】(1)刚果红染色　刚果红能与培养基中纤维素形成红色复合物。当纤维素被纤维素酶分解后，培养基就会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，透明圈大则分解能力大，反之分解能力小 (2)②纤维素分解菌 ③取等体积无菌水替代肠液和体表分泌液，其他与实验组相同 ④稀释涂布平板　⑤观察并记录各组的菌落数，分析实验结果
【解析】　(1)微生物培养过程中需要使用不同的鉴别方法。纤维素分解菌可使用刚果红染色法进行筛选。其原理是刚果红能与培养基中纤维素形成红色复合物。当纤维素被纤维素酶分解后，培养基就会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，透明圈大则分解能力大，透明圈小则分解能力小。以此作为鉴别纤维素分解菌分解纤维素的能力大小的依据。(2)探究蚯蚓肠液和体表分泌液对纤维素分解菌存活情况的影响，其中自变量是肠液和体表分泌液，因变量是纤维素分解菌的存活情况。实验步骤如下：向等体积的肠液、体表分泌液和无菌水中分别加入1 μL稀释培养的纤维素分解菌混合培养；在18～20 ℃培养2 h后，采用稀释涂布平板法在平板接种，便于后期对菌落计数；将各组平板置于相同且适宜的条件下培养，观察并记录各组的菌落数，根据结果分析蚯蚓肠液和体表分泌液对纤维素分解菌存活情况的影响。
27．(2019·全国卷Ⅱ)物质W是一种含氮有机物，会污染土壤。W在培养基中达到一定量时培养基表现为不透明。某研究小组欲从土壤中筛选出能降解W的细菌(目标菌)。回答下列问题。
(1)要从土壤中分离目标菌，所用选择培养基中的氮源应该是________。
(2)在从土壤中分离目标菌的过程中，发现培养基上甲、乙两种细菌都能生长并形成菌落(如图所示)。如果要得到目标菌，应该选择________菌落进一步纯化，选择的依据是_____________________________。

(3)土壤中的某些微生物可以利用空气中的氮气作为氮源。若要设计实验进一步确定甲、乙菌能否利用空气中的氮气作为氮源，请简要写出实验思路、预期结果和结论，即__________________________________。
(4)该小组将人工合成的一段DNA转入大肠杆菌，使大肠杆菌产生能降解W的酶(酶E)。为了比较酶E与天然酶降解W能力的差异，该小组拟进行如下实验，请完善相关内容。
①在含有一定浓度W的固体培养基上，A处滴加含有酶E的缓冲液，B处滴加含有相同浓度天然酶的缓冲液，C处滴加________，三处滴加量相同。
②一段时间后，测量透明圈的直径。若C处没有出现透明圈，说明____________________；若A、B处形成的透明圈直径大小相近，说明_____________________________________________________________。
【答案】　(1)W (2)乙　乙菌落周围出现透明圈，说明乙菌能降解W (3)将甲、乙菌分别接种在无氮源培养基上，若细菌能生长，则说明该细菌能利用空气中的氮气作为氮源 (4)①缓冲液　②缓冲液不能降解W　酶E与天然酶降解W的能力相近
【解析】　(1)物质W是一种含氮有机物，要分离能够降解物质W的细菌，需用以物质W为唯一氮源的选择培养基进行筛选。(2)由题图可知，甲菌落周围没有透明圈，说明甲菌不能降解物质W，乙菌落周围出现透明圈，说明乙菌能降解物质W，故要得到目标菌，应选择乙菌落进一步纯化。(3)要鉴定甲、乙菌能否利用空气中的氮气作为氮源，则培养基中不能添加氮源，所以将甲、乙菌分别接种在无氮源的培养基上(其他条件相同且适宜)，若细菌能生长，则说明细菌能利用空气中的氮气作为氮源。(4)实验目的是比较天然酶和酶E降解物质W的能力，做实验时要设计空白对照实验，所以C处应滴加缓冲液。C处没有出现透明圈，说明缓冲液不能降解物质W，A、B处透明圈的出现说明物质W被降解，若两个透明圈直径大小相近，则说明酶E与天然酶降解物质W的能力相近。
28．(2019·全国卷Ⅲ)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。
【答案】　(1)蛋白胨　不同细菌生长繁殖所需的最适pH不同　能够　硝化细菌可以利用空气中的CO2作为碳源 (2)倒置 (3)在一定的培养条件下，不同种微生物表现出各自稳定的菌落特征 (4)灭菌
【解析】　(1)蛋白胨中含有碳元素和氮元素，可为细菌生长提供碳源和氮源，葡萄糖只能提供碳源，NaNO3只能提供氮源。不同细菌生长繁殖所需要的最适pH不同，制备培养基时要根据所培养细菌种类的不同来调节pH。硝化细菌是自养生物，可通过化能合成作用利用空气中的CO2合成有机物，所以在没有碳源的培养基上也能生长。(2)用平板培养细菌时，一般将平板倒置，防止水滴倒流到培养基中造成污染。(3)在一定的培养条件下，不同种微生物表现出各自稳定的菌落特征，因此研究人员可根据菌落的这些特征初步区分微生物的种类。(4)消毒仅杀死物体表面或内部的部分微生物，灭菌可杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。使用后的培养基丢弃前要进行灭菌处理，防止其中的微生物感染操作者或污染环境。