2024届人教版高考生物一轮复习微生物的培养与应用作业（单项版）含答案

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课时分层作业(三十七)　微生物的培养与应用

1．(2022·衡水中学检测)尿素是一种重要的氮肥，但是不能被农作物直接吸收，只有被土壤中的细菌分解成氨后才能被植物利用。某实验小组要完成课题“从土壤中分离出能分解尿素的细菌”，回答下列问题：
(1)细菌适宜在酸碱度为________的潮湿土壤中生长，因此土壤取样时要选择合适的地点。
(2)在该实验中，配制培养基需要以________为唯一氮源，该培养基中________(填“需要”或“不需要”)添加葡萄糖，原因是____________________
____________________________________________________________________。
若要验证该培养基具有选择作用，需要设置_____________作为对照，当___________________时，即可说明该培养基具有选择作用。
(3)在接种前需要对样品进行稀释处理，以保证获得菌落数在________范围、适于计数的平板。测定土壤中细菌的数量，一般选用104、105、106倍的稀释液进行平板培养，若测定放线菌数量，则需要采用与此不一样的稀释倍数，原因是__________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(4)在进行实验时，甲同学从对应106倍稀释的培养基中筛选出大约200个菌落，但是其他同学在同样稀释度下只筛选出大约90个菌落，若甲同学的结果有问题，则可能的原因是________________________________________________
____________________________________________(答出一项即可)。
[解析]　细菌适宜在酸碱度为中性(或微碱性)的潮湿土壤中生长。从土壤中分离尿素分解菌，需要配制以尿素为唯一氮源的培养基，并且需要外加碳源，因为尿素分解菌为异养微生物。为验证该培养基具有选择作用，需要设置基础培养基作为对照，接种等量样品，在相同条件下培养，基础培养基上的菌落数量应明显多于该培养基。计数时需要保证菌落数为30～300；土壤中各类微生物的数量是不同的，所以分离不同的微生物需要采用不同的稀释倍数。
[答案]　(1)中性(或微碱性)　(2)尿素　需要　尿素分解菌为异养生物，葡萄糖可为其提供碳源　接种相同样品的牛肉膏蛋白胨培养基　牛肉膏蛋白胨培养基上的菌落明显多于该培养基上的菌落
(3)30～300　土壤中各类微生物的数量是不同的　(4)培养基被杂菌污染(或培养基中混入了其他含氮物质)(合理即可)
2．(2022·四川内江模拟)粘质沙雷氏菌是重要的天然红色素——灵菌红素的主要生产菌株。研究人员从土壤中分离得到一株粘质沙雷氏菌，并开展了相关实验。回答下列问题：
(1)研究人员从土壤中分离粘质沙雷氏菌时，在培养基上应先挑选呈__________的单菌落，再通过观察__________________等方面的特征，进一步判断挑选的菌株是否为粘质沙雷氏菌。根据这些特征能对不同微生物作出判断的依据是________________。
(2)为了研究温度对该株粘质沙雷氏菌产灵菌红素的影响，研究人员将该菌株扩大培养后分别接种到多个相同的培养基上(如图)，置于不同温度下培养，观察记录灵菌红素的产生情况，结果如表所示。

培养温度/℃
20
25
30
35
40
色素产生情况
＋＋
＋＋＋＋＋
＋＋＋
＋
－
注：“＋”表示色素生产量，“－”表示不产生色素。
①图中所示的接种方法是____________________，接种完毕后要对接种工具进行灼烧的原因是_________________。
②据表分析，该株粘质沙雷氏菌产灵菌红素的适宜温度范围是____________，推测温度较高时，粘质沙雷氏菌产灵菌红素能力下降的原因是________________。
③若要培育在高温下产灵菌红素能力较强的粘质沙雷氏菌，可采用的方法是________________。
[解析]　(1)由于粘质沙雷氏菌能产生天然红色素——灵菌红素，因此研究人员从土壤中分离粘质沙雷氏菌时，在培养基上应先挑选呈红色的单菌落，由于在相同的培养条件下，同种微生物表现出稳定的菌落特征，故可通过观察菌落的形状、大小、隆起程度等方面的特征，进一步判断挑选的菌株是否为粘质沙雷氏菌。(2)①据图可知，图中所示的接种方法是平板划线法，为杀死接种环上残留的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者，接种完毕后要对接种工具进行灼烧灭菌。②据表格信息可知，在25 ℃时，粘质沙雷氏菌产生的灵菌红素最多，说明该株粘质沙雷氏菌产灵菌红素的适宜温度范围是20～30 ℃(或25 ℃左右)。酶的活性受温度影响，温度较高时，与灵菌红素合成有关的酶活性降低，导致温度较高时，粘质沙雷氏菌产灵菌红素能力下降。③可采用诱变育种(或基因工程育种)的方法培育在高温下产灵菌红素能力较强的粘质沙雷氏菌。
[答案]　(1)红色　菌落的形状、大小、隆起程度　在相同的培养条件下，同种微生物表现出稳定的菌落特征　(2)①平板划线法　杀死接种环上残留的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者　②20～30 ℃(或25 ℃左右)　温度较高降低了有关酶的活性　③诱变育种(或基因工程育种)
3．(2022·成都七中模拟)《食品安全国家标准消毒餐(饮)具》规定消毒餐(饮)具不得检出大肠杆菌，是否存在大肠杆菌可用紫色的湿式餐具大肠菌群检验纸片检测，该纸片上的成分有：牛肉膏、蛋白胨、乳糖、NaCl、水、溴甲酚紫(酸性条件下呈黄色，碱性条件下呈紫色)。请回答下列问题：
(1)湿式餐具大肠菌群检验纸片是将纸片上的成分进行________灭菌后，再涂抹于无菌纸片上制作成的。该纸片能为大肠杆菌同时提供碳源和氮源的成分为_____________；NaCl除了提供无机盐外，还具有________的作用。
(2)若检测碗的表面是否存在大肠杆菌，采集菌种的方法为_____________。大肠杆菌利用乳糖发酵的过程中会产生酸性物质，则采集菌种后的纸片经培养后若出现_____________，则表明餐具存在大肠杆菌。
(3)用纸片对某餐具充分采样，培养充足时间后的纸片上长出的大肠杆菌菌落数低于餐具上的大肠杆菌数，最可能的原因是___________________________
____________________________________________________________________。
(4)从微生物所需营养物质的角度分析，刚洗净的碗采用下图中________的方式能减少细菌的繁殖。另外，餐前用________消毒法对餐具杀菌也能减少细菌的数量。

摞放　　　　　　立放
[解析]　(1)纸片上的成分有牛肉膏、蛋白胨、乳糖、NaCl、水、溴甲酚紫，相当于微生物生长的培养基，所以需要将各种成分高压蒸汽灭菌后，再涂抹于无菌纸片上。牛肉膏和蛋白胨可以为微生物同时提供氮源和碳源，NaCl在培养基中除了提供无机盐外，还具有维持渗透压的作用。(2)为检测碗的表面是否存在大肠杆菌，可以采用纸片涂抹碗表面的方法；溴甲酚紫在酸性条件下呈黄色，碱性条件下呈紫色，大肠杆菌利用乳糖发酵的过程中会产生酸性物质，所以如果纸片上出现周围变黄的菌落则表明餐具存在大肠杆菌。(3)由于纸片上有的菌落是由2个或多个大肠杆菌一起繁殖而成的，而只统计为一个菌落，所以纸片上长出的大肠杆菌菌落数低于餐具上的大肠杆菌数。(4)为了使碗上的微生物顺着水流下来，减少微生物的数量，可以将碗采用立放的方式，对餐具可以采用煮沸或紫外线消毒的方法。
[答案]　(1)高压蒸汽　牛肉膏和蛋白胨　维持渗透压　(2)用纸片涂抹碗表面　周围变黄的菌落　(3)纸片上有的菌落是由2个或多个大肠杆菌一起繁殖而成　(4)立放　煮沸(或紫外线)
4．豆腐和腐乳是我省多地的传统美食，其制作过程如下图所示。请回答下列问题：

(1)与豆腐相比，腐乳易于消化吸收的原因是__________________________
____________________________________________________________________。
(2)流程①中封瓶时防止杂菌污染的措施是________；采取________(答出一点即可)方法可制成不同风味的腐乳来满足市场多样化的需求。
(3)豆腐块上生长的毛霉菌株需接种到酪蛋白琼脂培养基上，该培养基为毛霉生长提供的主要营养有水、无机盐以及________________；应采用__________法对该培养基进行灭菌。某同学用此方法进行灭菌时，发现温度始终未达所需的121 ℃，则可能的操作失误是___________________。
(4)用稀释涂布平板法测定豆腐块上生长的毛霉数量时，某同学将稀释倍数为103的菌液涂布一个平板，统计的菌落数为31，计算豆腐块上生长的毛霉数量。以上实验设计是否合理？若合理，请说明理由；若不合理，请改正：_________________________________。
[解析]　(1)与豆腐相比，腐乳经过微生物的发酵，豆腐中的蛋白质被分解成小分子的肽和氨基酸，脂肪酶可以将脂肪水解成甘油和脂肪酸，小分子物质更易于消化吸收。(2)流程①(腐乳制作)中密封腌制封瓶时，将瓶口通过酒精灯的火焰防止被杂菌污染，影响腐乳品质。用含水量不同的豆腐做制作腐乳的原料、制作腐乳时控制不同的发酵条件、装瓶时加入不同的辅料等可以制成不同风味的腐乳。(3)不同培养基的组分不尽相同，但培养基一般都含有水、无机盐、碳源和氮源，以满足微生物对营养物质的需求。对培养基进行高压蒸汽灭菌时，加热灭菌锅，打开排气阀，使水沸腾，排尽锅内的冷空气，等冷空气完全排尽后，关上排气阀，让锅内的温度随蒸汽压力增加而逐步上升；若未排尽锅内的冷空气或未关闭排气阀，则温度不能达到设定要求的121 ℃。(4)某同学用稀释涂布平板法测定豆腐块上生长的毛霉数量，只涂布了一个平板，没有设置重复组，结果不具有说服力，故不合理。应设置重复组，(至少)涂布三个平板，统计并计算平均菌落数，使结果更接近真实值。
[答案]　(1)经过微生物的发酵，豆腐中的蛋白质被分解成小分子的肽和氨基酸　(2)将瓶口通过酒精灯的火焰　用含水量不同的豆腐做制作腐乳的原料、制作腐乳时控制不同的发酵条件、装瓶时加入不同的辅料等(答出一点即可)　(3)碳源、氮源　高压蒸汽灭菌　未排尽锅内的冷空气(或未关闭排气阀)　(4)不合理。(至少)涂布三个平板，统计并计算平均菌落数
5．(2022·四川眉山模拟)香烟滤嘴的主要成分为醋酸纤维(C28H38O19)，全球烟民每天都要丢弃大量香烟滤嘴易造成环境污染。研究小组计划从土壤中分离醋酸纤维高效分解菌，以处理大量的烟头。请回答下列问题：
(1)在配制选择培养基时，用灭菌的香烟滤嘴粉末作为________以便筛选出醋酸纤维高效分解菌。培养基溶化后需用____________法灭菌。
(2)为了增加目的菌的数量，一般用________(填“固体”或“液体”)培养基进行培养。
(3)培养结束后，为统计培养液中醋酸纤维分解菌的活菌数量，研究小组采用不同方法进行了计数：
①方法1：将菌液稀释103倍后，均取0.1 mL稀释液涂布于平板上，3个平板上的菌落数分别为248、250、252，则该菌液中醋酸纤维分解菌约为________个/mL。但此结果缺乏说服力，还需要增加________________________的对照组，以证明灭菌和培养过程中无杂菌污染。
②方法2：采用显微镜直接计数法对菌液进行计数，其计数结果往往比真实值________(填“偏大”或“偏小”)，理由是___________________________。
[解析]　(1)为筛选出醋酸纤维分解菌，应以香烟滤嘴成分——醋酸纤维为唯一碳源，不能分解醋酸纤维的微生物因缺乏碳源而不能生长繁殖。培养基应采用高压蒸汽灭菌法灭菌。(2)扩大培养能增加目的菌的数量，采用液体培养基培养，因为这有利于菌体和营养物质充分接触。(3)①方法1的检测方法是稀释涂布平板法，计算公式为C÷V×M＝250÷0.1×103＝2.5×106个/mL。为排除培养基中或培养过程中有无杂菌污染，需涂布0.1 mL无菌水于培养皿进行培养作对照。②方法2的显微镜直接计数法统计的细菌包含了活细菌和死细菌，所以统计的结果比培养液中的活菌数高。
[答案]　(1)唯一碳源　高压蒸汽灭菌　(2)液体　(3)①2.5×106　涂布0.1 mL无菌水于平板(或空白)　②偏大　显微镜直接计数法统计的细菌包含了活细菌和死细菌

6．(2022·四川师范大学附属中学模拟)表中甲、乙分别是培养土壤中微生物的培养基的配方，据此回答下列问题：
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
1.5 g
将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1 000 mL
甲

纤维素粉
5.0 g
NaNO3
1.0 g
Na2HPO4
1.2 g
KH2PO4
0.9 g
MgSO4·7H2O
0.5 g
KCl
0.5 g
酵母膏
0.5 g
水解酪素
0.5 g
将上述物质溶解后，用
蒸馏水定容到1 000 mL
乙
(1)甲培养基中能提供氮源的物质是________。
(2)为了判断甲培养基是否具有筛选作用，应在________培养基上接种等量的相应浓度的土壤稀释液，相同且适宜条件下培养，如果________________，则证明该培养基具有筛选作用。
(3)如果将乙配制成固体培养基，则在培养基上培养获得的菌落________________(填“一定”或“不一定”)是纤维素分解菌。请简述理由。_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
该培养基的主要作用是__________________。
(4)某研究性课题小组从土壤中分离获得了一种甲菌，通过研究推测甲菌可能具有产生抗生素的能力。因此进行了以下的探究活动。
①首先，他们想用实验室已经配制好的培养基来培养甲菌，要检测该培养基是否有杂菌污染，最有效的方法是________。
A．将未接种的培养基放在实验桌培养
B．将未接种的培养基放在窗台培养
C．将未接种的培养基放在恒温箱中培养
D．将已接种的培养基放在恒温箱培养
②为获得单菌落，可采用________________将初筛菌液接种在________培养基上。
③甲菌菌落为粉白色，菌落初期呈突起絮状，在显微镜下观察到，其菌丝白色致密，且有分生孢子，细胞核直径约1 μm，初步推测为真菌。甲菌一定还具有的结构有________。
A．荚膜 B．核糖体　　
C．拟核 D．细胞膜　
E．芽孢
④然后，他们将获得的甲菌落和乙、丙、丁三种致病菌进行了如图中A图所示的操作处理，继续在同样条件下培养3天，结果观察到了如图中的B所示现象。分析结果，你能得出的结论是_____________。

A图　　　　　　　B图
⑤实验结束时，使用过的培养基应该在________kPa、________℃、________min的条件下进行彻底灭菌处理后才能倒掉，以防止致病菌污染环境。
[解析]　(1)根据各种物质的元素组成可知，甲培养基中能提供氮源的物质是尿素。(2)为了判断甲培养基是否具有筛选作用，应在牛肉膏蛋白胨培养基上接种等量的相应浓度的土壤稀释液，相同且适宜条件下培养，如果甲培养基上的菌落数明显少于牛肉膏蛋白胨培养基上的菌落数，则证明该培养基具有筛选作用。(3)如果将乙配制成固体培养基，则需要在其中加入琼脂，由于该培养基中的碳源主要是纤维素粉，因此在该培养基上培养获得的菌落主要是纤维素分解菌，但由于培养基中酵母膏和水解酪素能提供碳源，纤维素被分解后产生的糖类等也可为其他微生物生长提供碳源，因此该培养基上长出的微生物未必是纤维素分解菌，因此该培养基作为液体培养基，其主要作用是增加纤维素分解菌的浓度，确保从样品中分离到所需的微生物。(4)①首先，他们想用实验室已经配制好的培养基来培养甲菌，要检测该培养基是否有杂菌污染，则可将未接种的培养基放在恒温箱中培养，若适当时间后没有菌落长出，则说明制作的培养基是合格的，可用于培养甲菌，C正确。②为获得单菌落，可采用平板划线法(或稀释平板涂布法)将初筛菌液接种在固体培养基上，通过连续划线或适当的稀释即可获得单个菌体长成的菌落。③甲菌菌落为粉白色，菌落初期呈突起絮状，在显微镜下观察到，其菌丝白色致密，且有分生孢子，细胞核直径约1 μm，初步推测为真菌。荚膜是某些细菌具有的结构，真菌不具有，即甲菌没有，A错误；核糖体是所有的细胞生物都具有的细胞器，作为真菌的甲菌细胞中也含有，B正确；拟核是原核细胞中具有的结构，而真菌属于真核生物，因此甲菌细胞中不含拟核，C错误；细胞膜是所有有细胞结构的生物具有的结构，而真菌属于细胞生物，因此甲菌含有细胞膜，D正确；芽孢是某些细菌具有的结构，真菌不含有，因此真菌甲没有芽孢，E错误。故选BD。④然后，他们将获得的甲菌落和乙、丙、丁三种致病菌进行了如图中A图所示的操作处理，继续在同样条件下培养3天，图B所示现象表现为乙菌落受到抑制，而丙和丁菌落无影响，据此可说明甲菌产生的抗生素能抑制乙菌的生长，而对丙、丁两种细菌没有影响。⑤实验结束时，使用过的培养基需要经过灭菌处理后才能倒掉，通常采用高压蒸汽灭菌法进行，确保培养物被消灭，这样可避免对环境或操作者造成伤害，即需要的灭菌条件为100 kPa、121 ℃、15～30 min的条件下进行彻底灭菌处理后才能倒掉，以防止致病菌污染环境。
[答案]　(1)尿素　(2)牛肉膏蛋白胨　上述培养基上长出的菌落数量明显少于牛肉膏蛋白胨培养基上的菌落　(3)不一定　因培养基中酵母膏和水解酪素能提供碳源，纤维素被分解后产生的糖类等也可为其他微生物生长提供碳源　增加纤维素分解菌的浓度，确保从样品中分离到所需的微生物　(4)①C　②平板划线法(或稀释平板涂布法)　固体　③BD　④甲菌产生了抗生素，乙菌的生长被甲菌产生的抗生素抑制(或甲菌产生的抗生素只能抑制乙菌的生长，而对丙、丁两种细菌没有影响)　⑤100　121　15～30
7．(2022·成都七中模拟)将微生物接种在只缺少某种营养物质的基础培养基中，再将所缺的营养物质点植于平板上，该营养物质便逐渐扩散于植点周围。该微生物若需要此种营养物质，便在这种营养物质扩散处生长繁殖，形成肉眼可见的菌落圈，这种测定微生物营养需求的方法称为生长谱法。某兴趣小组尝试用生长谱法测定某种大肠杆菌对糖类(碳源)需求情况，操作流程如下：
Ⅰ．培养基的制备。该小组所用无碳培养基配方如表(加水定容至1 L)：
成分
NaCl
KH2PO4
K2HPO4
(NH4)2SO4
MgSO4·7H2O
琼脂
质量/g
1
0.5
0.5
2
0.2
20
同时配制质量分数为10%的葡萄糖、麦芽糖、蔗糖、乳糖溶液各50 mL。
Ⅱ．将大肠杆菌悬液与溶化并冷却至50 ℃的固体培养基混匀，倒平板。
Ⅲ．将已凝固的平板背面用记号笔划分为四个区，并注明要点植的糖类名称。
Ⅳ．通过无菌操作分别加入蘸有不同糖类的无菌滤纸片，待平板吸收干燥后倒置培养24小时。
结合所学知识，回答下列问题：
(1)无碳培养基配方中加入(NH4)2SO4的目的是________________________。对培养基及糖溶液通常采用的灭菌方法是____________。倒平板后用________法进行接种。
(2)该小组发现最终在培养基的四个区内均有菌落圈产生，但大小不同，据此得到的初步结论是______________________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)生长谱法还可用于某些营养缺陷型菌株(失去合成某种生长因子能力的菌株)的筛选和鉴定，例如大肠杆菌经紫外线诱变处理后会产生一些营养缺陷型突变个体，现已纯化并制备出某营养缺陷型的菌悬液，但不清楚是氨基酸缺陷型、维生素缺陷型还是氨基酸－维生素缺陷型，某生物兴趣小组用生长谱法设计实验进行鉴定，请将他们的实验设计补充完整。
实验思路：将菌悬液与溶化并冷却至50 ℃的不含氨基酸和维生素的基础培养基混匀，倒平板；将培养基划分成两个相等的区域A、B；A区________、B区________；在适宜温度下培养，观察菌落产生的区域。
实验结果及结论：_________________________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
[解析]　(1)无碳培养基配方中加入(NH4)2SO4的目的是提供氮源。常用的灭菌方法：干热灭菌法、灼烧灭菌法、高压蒸汽灭菌法，对培养基及糖溶液通常采用的灭菌方法是高压蒸汽灭菌。倒平板后用稀释涂布平板法进行接种。(2)培养基的四个区中含有不同的糖类(葡萄糖、麦芽糖、蔗糖、乳糖)，若在培养基的四个区内均有菌落圈产生，说明大肠杆菌可以利用四种糖类，但大小不同，说明大肠杆菌对四种糖类的利用程度不同。(3)要通过生长谱法探究大肠杆菌属于氨基酸缺陷型、维生素缺陷型还是氨基酸－维生素缺陷型，本实验的自变量为点植物质的种类(氨基酸还是微生物)，因变量为菌落产生的区域。实验思路为可以将菌悬液与溶化并冷却至50 ℃的不含氨基酸和维生素的基础培养基混匀，倒平板；将培养基划分成两个相等的区域A、B；A区点植氨基酸、B区点植维生素；在适宜温度下培养，观察菌落产生的区域。若大肠杆菌为氨基酸缺陷型，需提供氨基酸的才能生长繁殖，故菌落只在A区产生；若大肠杆菌为维生素缺陷型，需提供维生素的才能生长繁殖，故菌落只在B区产生；若大肠杆菌为氨基酸－维生素缺陷型，需提供氨基酸和维生素的才能生长繁殖，故菌落产生在AB交界处。
[答案]　(1)提供氮源　高压蒸汽灭菌　稀释涂布平板　(2)大肠杆菌可以利用四种糖类(葡萄糖、麦芽糖、蔗糖、乳糖)作为碳源，但利用的程度不同　(3)点植氨基酸　点植维生素　若菌落只在A区产生，则为氨基酸缺陷型；若菌落只在B区产生，则为维生素缺陷型；若菌落产生在AB交界处，则为氨基酸－维生素缺陷型