【生物】2021届一轮复习人教版微生物的培养和分离作业

【生物】2021届一轮复习人教版微生物的培养和分离作业

第27讲　微生物的培养和分离 ‎1.请回答下列有关大肠杆菌培养的问题:‎ ‎(1)在大肠杆菌培养过程中,除考虑营养条件外,还要考虑　　　　、　　　　和渗透压等条件。由于该细菌具有体积小、结构简单、变异类型容易选择、　　　　、　　　　　　等优点,因此常作为遗传学研究的实验材料。 ‎ ‎(2)在微生物培养操作过程中,为防止杂菌污染,需对培养基和培养器皿进行　　　　(填“消毒”或“灭菌”);操作者的双手需进行清洗和　　　　;静止空气中的细菌可用紫外线杀灭,其原因是紫外线能使蛋白质变性,还能 ‎ ‎　。 ‎ ‎(3)若用稀释涂布平板法计数大肠杆菌活菌的个数,要想使所得估计值更接近实际值,除应严格操作、多次重复外,还应保证待测样品稀释的　　　　　　　。 ‎ ‎(4)通常,对获得的纯菌种还可以依据菌落的形状、大小等特征对细菌进行初步的　　　　　　。 ‎ ‎(5)培养大肠杆菌时,在接种前需要检测培养基是否被污染。对于固体培养基应采用的检测方法是　　　　 ‎ ‎　。 ‎ ‎(6)若用大肠杆菌进行实验,使用过的培养基及培养物必须经过　　　　处理后才能丢弃,以防止培养物的扩散。 ‎ ‎【解析】(1)大肠杆菌具有体积小、结构简单、变异类型容易选择、易培养、生活周期短等优点,培养过程中,除考虑营养条件外,还要考虑温度、酸碱度和渗透压等条件。(2)灭菌是用强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物,所以对培养基和培养皿进行灭菌;消毒是用较为温和的物理或化学方法仅杀死物体表面或内部一部分对人体有害的微生物,操作者的双手需要进行清洗和消毒;紫外线能使蛋白质变性,还能损伤DNA的结构。(3)‎ 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,应保证样品稀释的比例适合。(4)对获得的纯菌种还可以依据菌落的形状、大小等特征对细菌进行初步的鉴定。(5)培养大肠杆菌时,在接种前需要检测培养基是否被污染。对于固体培养基应采用的检测方法是将未接种的培养基在适宜的温度下放置适宜的时间,观察培养基上是否有菌落产生。(6)因为有的大肠杆菌会释放一种强烈的毒素,并可能导致人体肠道出现严重症状,因此使用过的培养基及其培养物必须经过灭菌处理后才能丢弃,以防止培养物的扩散。‎ ‎【答案】(1)温度　酸碱度　易培养　生活周期短　(2)灭菌　消毒　损伤DNA的结构　(3)比例合适　(4)鉴定(或分类)　(5)将未接种的培养基在适宜的温度下放置适宜的时间,观察培养基上是否有菌落产生　(6)灭菌 ‎2.工业上常用酵母菌来改善酿造酱油的风味,在稀释发酵阶段,由于添加了较多的盐,抑制了大部分微生物的生长,而一些耐盐酵母菌会继续生长,发酵产生乙醇、有机酸等小分子物质,增加酱油的风味。某实验小组从传统发酵酱油中筛选并分离耐盐酵母菌,请回答下列问题:‎ ‎(1)将酵母菌用于酱油发酵过程中,密封的发酵罐要留有一定的空间,其目的是　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)若用牛肉膏蛋白胨培养基培养大肠杆菌,则培养基的pH需要调至　　　　　。实验室对培养基灭菌的常见方法是　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)筛选耐盐酵母菌的培养基中需要加入青霉素,其目的是　　　　　　　　　　。为了保证筛选出的酵母菌具有耐盐性,培养基中还需要加入　　　　　　　。酵母菌发酵产生的乙醇与　　　　　　(填试剂)反应会呈现灰绿色,该反应可用于乙醇的检验。 ‎ ‎(4)在对菌液中的耐盐酵母菌进行计数时,一般要将多个稀释倍数的菌液分别涂布在平板上培养,其目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎【解析】(1)将酵母菌用于酱油发酵过程中,密封的发酵罐要留有一定的空间,可以为酵母菌提供氧气,促进酵母菌的繁殖,使发酵后期有较多的酵母菌参与无氧呼吸。(2)大肠杆菌适宜的培养基pH应为中性或微碱性。实验室常用高压蒸汽灭菌法进行培养基灭菌。(3)青霉素可以抑制细菌的繁殖。筛选耐盐的酵母菌,‎ 培养基中应加入一定浓度的食盐溶液。酸化的重铬酸钾溶液与乙醇反应会呈现灰绿色,可用于乙醇的检验。(4)在对菌液中的耐盐酵母菌进行计数时,需要从涂布平板中筛选菌落数在30~300的平板进行计数,所以要将多个稀释倍数的菌液分别涂布在平板上培养。 ‎ ‎【答案】(1)为酵母菌提供氧气,以促进酵母菌的繁殖　(2)中性或微碱性　高压蒸汽灭菌法　(3)抑制细菌的繁殖　一定浓度的食盐溶液　酸性重铬酸钾　(4)保证能从中筛选出菌落数在30~300的平板进行计数 ‎3.多氯联苯是一种对人体有很大危害的有机物质,呈油状液体,污染土壤后很难清除。研究发现部分酵母菌具有分解多氯联苯的作用,为消除这种污染,科研人员计划从受污染的土壤中筛选出高效分解多氯联苯的菌株。‎ ‎(1)筛选分解多氯联苯的菌株时,应将土壤样品　　　　,接种到以　　　　为唯一碳源的培养基上,从功能上讲,该培养基属于　　　　　　　。 ‎ ‎(2)对初步提取到的菌株要进行　　　　　　,一般操作方法有两种,右图表示　　　　法。 ‎ ‎(3)将1 mL酵母菌溶液稀释100倍,在3个平板上用涂布法分别接入0.1 mL稀释液经适当培养后,3个平板上的菌落数分别为56、57、58,据此可得出每升溶液中酵母菌活菌数为　　　　　。 ‎ ‎【答案】(1)稀释(溶解)　多氯联苯　选择培养基　(2)纯化　平板划线　(3)5.7×107个 ‎4.大肠埃希氏菌俗称大肠杆菌,是人和动物肠道中的正常栖居菌。自来水一旦被它污染,就有可能引发肠道传染病。因此,必须对自来水进行严格的检测,以确保饮水安全。某同学欲检测家中自来水中大肠杆菌含量是否达标,对饮用水中的大肠杆菌进行了培养、计数和鉴定。回答下列问题:‎ ‎(1)实验前应进行无菌处理,将漏斗、培养皿、三角瓶和镊子等进行　　　　　　灭菌,对培养基进行　　　　　灭菌,对自来水龙头进行　　　　　灭菌。 ‎ ‎(2)为测定大肠杆菌的数目,将已知　　　　　　的水过滤后,将滤膜放在培养基上培养,注意滤膜与培养基完全贴紧,不能有　　　　　。 ‎ ‎(3)为了鉴定大肠杆菌,在培养基中应加入　　　　　　。在该培养基上,大肠杆菌的菌落呈现　　　　　　色。 ‎ ‎【解析】(1)实验室常用的消毒方法:煮沸消毒、化学药物消毒、紫外线消毒。实验室常用的灭菌方法:灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌。微生物培养过程中要注意防止杂菌污染,培养基常用高压蒸汽灭菌法进行灭菌,漏斗、培养皿、三角瓶和镊子等进行干热或高压蒸汽灭菌,而对自来水龙头进行灼烧灭菌。(2)测定水体中大肠杆菌的数目时,过滤后的滤膜应与培养基完全贴紧,不能有气泡,如果有气泡,则可能会被空气中的微生物污染。(3)鉴定大肠杆菌常用伊红—美蓝培养基,在该培养基上大肠杆菌的菌落呈现紫黑色。‎ ‎【答案】(1)干热(或高压蒸汽)　高压蒸汽　灼烧　(2)体积　气泡　(3)伊红—美蓝　紫黑 ‎5.某罐装泡菜制造厂希望通过改良现有的乳酸菌菌种提高泡菜中的乳酸含量。请回答相关问题:‎ ‎(1)微生物培养过程中,获得纯净培养物的关键是　　　　　。 ‎ ‎(2)要改良现有的乳酸菌菌种的育种方式的原理是　　　　　　　　。菌种经过处理后,再接种于经过　　　　　　　处理的　　　　(填“固体”或“液体”)培养基中。 ‎ ‎(3)已知“改良MC琼脂培养基”中含有碳酸钙,碳酸钙遇酸溶解而使培养基变得透明;“孟加拉红琼脂培养基”含氯霉素,可抑制绝大多数细菌的生长。对乳酸菌进行计数时应选择上述　　　　　　培养基,用　　　　　　　　法接种,挑选出具有透明圈的菌落进行计数。如果每个平板均接种了0.1 mL样品并培养,接种的4个平板菌落数分别是210、230、470、190,则样品中菌种A的数量为　　　　　个/mL。平板划线法一般不用于活菌计数的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎【解析】本题考查微生物的培养与应用。微生物培养中的易混点有:1.无菌技术中对相关的器皿、接种用具和培养基等用不同的灭菌方法;2.平板划线法一般用于菌种的纯化,可以观察菌落特征,对混合菌进行分离,稀释涂布平板法一般用于筛选菌株,可以计数,可以观察菌落特征;3.为保证结果准确,一般选择菌落数在30~300的平板进行计数。(1)‎ 微生物培养中获得纯净培养物的关键是防止杂菌污染。(2)乳酸菌是原核生物,可通过诱导基因突变的方法改良现有的乳酸菌菌种。由于乳酸菌在固体培养基上菌落较小,生长缓慢,所以用液体培养基扩大培养,接种前培养基应用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。(3)乳酸菌通过发酵能产生有机酸,所以对乳酸菌进行计数时应选择改良MC琼脂培养基,用稀释涂布平板法接种。平板菌落数为470的与其他平板相差较大,应选择平板菌落数分别是210、230、190的三个平板计算平均值。样品中菌种A的数量为210×10=2100个/mL;用平板划线法接种得到的菌落多数不是单一菌落,菌落数远小于活菌数,所以平板划线法一般不用于活菌计数。‎ ‎【答案】(1)防止外来杂菌污染　(2)基因突变　高压蒸汽灭菌　液体　(3)改良MC琼脂　稀释涂布平板　2100　得到的菌落多数不是单一菌落,菌落数远小于活菌数 ‎6.自然界中,除了植物和动物以外的生物统称为微生物。微生物无处不在,大多数对我们人类是有利的,少数有害。我们只有清楚地认识它们,才能合理利用它们。‎ ‎(1)传统发酵技术中,人们利用酵母菌制作果酒,利用醋酸菌制作醋,利用毛霉制作腐乳,以及利用乳酸菌制作泡菜。‎ ‎①可以依据是否　　　　　　　　　　　将酵母菌、毛霉与醋酸菌、乳酸菌区分开。 ‎ ‎②没有经过严格的灭菌过程,却能够获得传统发酵产品,请说出两点理由:‎ a.　; ‎ b.　。 ‎ ‎(2)土壤有“微生物的天然培养基”之称。‎ ‎①现从红色淤泥中筛选出一种生产胡萝卜素的红酵母菌株,纯化并计数的接种方法为　　　　　　　　　　　　。要大量繁殖该菌株应选用　　　　　(填“液体”或“固体”)培养基。 ‎ ‎②若想在此菌株基础上获得多种其他未发现的新性状菌株以供实验需求,应该经过　　　　处理,该育种方式的不足是具有一定的盲目性,需要大量处理供试材料。 ‎ ‎【解析】(1)①酵母菌和毛霉是真菌,属于真核生物,醋酸菌和乳酸菌是细菌,‎ 属于原核生物,因此,可以依据是否有以核膜为界限(包围的)的细胞核将酵母菌、毛霉与醋酸菌、乳酸菌区分开。②在发酵过程中,一方面,人为创造的环境有利于所培养的微生物生长,不利于其他微生物生长,例如腐乳制作过程中加入的卤汤中的香辛料具有防腐杀菌的作用,酿制果酒、制醋、制作腐乳以及制作泡菜过程中均要严格控制相应的温度、通气情况等;另一方面,培养的微生物发酵产物会抑制其他微生物生长,例如制作泡菜过程中乳酸菌发酵生成的乳酸,酵母菌发酵过程中形成的缺氧、呈酸性的环境等都不利于其他微生物的生长。(2)①菌种计数最常用的接种方法是稀释涂布平板计数法;要大量繁殖该菌株应选用液体培养基。②若想在此菌株基础上获得多种其他未发现的新性状菌株以供实验需求,应该经过诱变处理。‎ ‎【答案】(1)①有以核膜为界限(包围的)的细胞核　②人为创造的环境有利于所培养的微生物生长,不利于其他微生物生长　培养的微生物所产生的发酵产物会抑制其他微生物生长 ‎(2)①稀释涂布平板法　液体　②诱变 ‎7.在农业生产中发现一种广泛使用的除草剂(含氮有机化合物)在土壤中不易降解,长期使用可污染土壤。为修复被该除草剂污染的土壤,可按下面程序选育能降解该除草剂的细菌(已知该除草剂在水中溶解度低,含一定量该除草剂的培养基不透明)。‎ ‎(1)制备土壤浸出液时,为避免菌体浓度过高,需将浸出液进行　　　　处理。 ‎ ‎(2)要在长期使用该除草剂的土壤中分离目的菌,从物理性质、用途方面来看,上述培养皿中培养基的特点是　 ‎ ‎　。 ‎ ‎(3)在划线培养时,培养基中只有很少菌落出现,大部分细菌在此培养基上不能生长的主要原因是 ‎ ‎　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)在固体培养基上形成的菌落中,无透明圈菌落利用的氮源主要是　　　　　,有透明圈菌落利用的氮源主要是　　　　,据此可筛选出目的菌。 ‎ ‎(5)科研人员用放射线处理该细菌获得两个突变株A和B,然后对突变株A和B进行实验,结果如下表所示:‎ 接种的菌种 一般培养基 实验处理及结果 ‎ A 不生长 添加营养物质甲,能生长 B 不生长 添加营养物质乙,能生长 A+B 能生长 不添加营养物质甲、乙就能生长 突变株A不能在一般培养基上生长的原因是　　　　　　　　　　　。突变株A和B混合在一起接种于一般培养基中能生长的最可能原因是 　　　　　　　　 ‎ ‎　。 ‎ ‎【解析】(1)制备土壤浸出液时,为避免菌体浓度过高,需将浸出液进行稀释处理。(2)从物理性质方面来看,题图培养皿中培养基属于固体培养基;从用途方面来看,该培养皿中培养基属于选择培养基。该除草剂为含氮有机化合物,降解该除草剂的细菌可以除草剂为氮源,故该培养基中除加入除草剂外,不再含有其他氮源,以选择出能降解该除草剂的细菌。(3)在以该除草剂为唯一氮源的培养基上,不能降解该除草剂的细菌(除具有固氮能力的细菌外)是不能生长的。(4)含一定量该除草剂的培养基不透明,形成透明圈是由该除草剂被某些细菌降解引起的。(5)突变株A的生长依赖于营养物质甲,突变株B的生长依赖于营养物质乙。不添加营养物质甲和乙,二者混合培养时都能生长,最可能的原因是突变株A为突变株B提供了营养物质乙,突变株B为突变株A提供了营养物质甲。‎ ‎【答案】(1)稀释　(2)为无氮固体培养基,且需添加该除草剂作氮源　(3)培养基中缺少这些细菌可利用的氮源　(4)氮气　该除草剂　(5)突变株A缺乏合成营养物质甲所需要的酶　突变株A生长需要营养物质甲,突变株B可以提供;突变株B生长需要营养物质乙,突变株A可以提供 ‎8.我国粮食产区产生大量的作物秸秆,科技工作者为使其变废为宝,研究出利用秸秆生产燃料酒精的技术,为汽车用乙醇汽油提供来源,其大致流程如下(以玉米秸秆为例):‎ ‎(1)玉米秸秆预处理后,应该选用特定的酶进行水解,使之转化为发酵所需的葡萄糖。从以下哪些微生物中可以提取到上述酶? 　　　　　　。 ‎ A.酿制果醋的醋酸菌 B.生长在腐木上的霉菌 ‎ C.制作酸奶的乳酸菌 D.生产味精的谷氨酸棒状杆菌 ‎ ‎(2)若要从土壤中分离产生这种酶的微生物,所需要的培养基为　　　　　　　　(按功能分),培养基中的碳源为　　　　。对培养基进行灭菌,应该采用的方法是　　　　　　　　　　　　　　。  ‎ ‎(3)某同学对这种微生物培养液进行数量测定,在稀释倍数为105对应的培养基中测得平板上菌落数的平均值为23.4,那么每毫升样品中的细菌数是　　　　　　　　　　　(涂布平板时所用稀释液的体积为0.2 mL)。  ‎ ‎(4)用上述方法测定密度,实际活菌数量要比测得的菌落数量多,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。 ‎ ‎(5)上述流程图中,发酵阶段需要的菌种是　　　　,生产酒精要控制的必要条件是　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎【解析】本题主要考查纤维素分解菌的筛选,要求学生掌握实验原理和方法,掌握微生物培养过程中的灭菌方法,掌握酿酒的原理和方法,用植物秸秆生产酒精是利用微生物进行发酵的过程。植物秸秆中的有机物主要是纤维素,纤维素分解菌产生的纤维素酶能将其水解成葡萄糖。从土壤中分离纤维素分解菌的一般步骤是:土壤取样、选择培养、梯度稀释、涂布培养和筛选菌株。筛选纤维素分解菌必须使用以纤维素为唯一碳源的选择培养基,并且需要对纤维素酶分解纤维素后所产生的葡萄糖进行定量测定。(1)根据生物对环境适应性的原理,要获得能产生大量纤维素酶的菌种,应该从主要以纤维素为碳源的微生物中筛选,如生长在腐木(主要成分为纤维素)上的、在反刍动物瘤胃中生存的很多微生物等均可能产生大量的纤维素酶,故选B。(2)筛选目的微生物需要使用选择培养基,培养基中的碳源为纤维素,培养基需要进行高压蒸汽灭菌。(3)每克(mL)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代表稀释平板时所用的稀释液的体积(mL),M代表稀释倍数。C=23.4个,V=0.2 mL,M=105,把上述数据代入公式可得稀释前1 mL菌液中所含细菌数 ‎=(C/V)×M=(23.4/0.2)×105=1.17×107个。(4)用稀释涂布平板法进行微生物计数时,当两个或多个细胞连在一起时,平板上观察到的是一个菌落,所以实际活菌数量要比测得的菌落数量多。(5)上述流程图中,发酵阶段需要的菌种是酵母菌,酵母菌无氧呼吸可以产生酒精,因此生产酒精要控制的必要条件是无氧(密封、密闭)。‎ ‎【答案】(1)B　(2)选择培养基　纤维素　高压蒸汽灭菌法　(3)1.17×107　(4)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　(5)酵母菌　无氧(密封、密闭)‎ ‎9.自养需氧型的硝化细菌能够降低水体中的铵盐,对水体有一定的净化作用。请回答:‎ ‎(1)培养硝化细菌时,将含有固体培养基的培养皿倒置的目的是　　　　　　　　　　　　　。培养基中加入铵盐为硝化细菌的生长提供　　　　　　　　,培养基中没有加入有机碳,从功能上看这种培养基属于　　　　培养基。 ‎ ‎(2)硝化细菌纯化并计数时,对照组应该涂布等量的　　　　。若实验组每个平板中的菌落数都超过了300,应对样本菌液进行　　　　　　　　处理。 ‎ ‎(3)实验:探究弱酸、弱碱条件下硝化细菌对铵盐转化能力的大小。取含铵盐的液体培养基均分成　　　　等份,其pH可依次调节为　　　　　　　　　,培养相同的时间后,可通过测定培养基中的　　　　　　　　　　来判断硝化细菌分解能力的大小。 ‎ ‎【答案】(1)防止冷凝形成水滴污染培养基　氮源(能量和氮源)　选择　(2)无菌水　适当的稀释　(3)3　5、7、9(或6、7、8)(答案合理即可)　铵盐的剩余量 ‎10.阿拉伯胶是一种多糖,能被土壤中某些能合成阿拉伯胶降解酶的微生物分解,回答下列问题。‎ ‎(1)为从土壤中分离获得能分解阿拉伯胶的单菌落,某同学设计了A、B、C、D四种培养基(成分见下表):‎ 培养基 A B C D 阿拉伯胶 ‎25 g/L ‎25 g/L ‎25 g/L ‎25 g/L NaNO3‎ ‎—‎ ‎—‎ ‎3 g/L ‎3 g/L 牛肉膏 ‎—‎ ‎3 g/L ‎—‎ ‎—‎ K2HPO4‎ ‎1 g/L ‎1 g/L ‎1 g/L ‎1 g/L MgSO4·7H2O ‎1 g/L ‎1 g/L ‎1 g/L ‎1 g/L KCl ‎0.5 g/L ‎0.5 g/L ‎0.5 g/L ‎0.5 g/L FeSO4·7H2O ‎0.01 g/L ‎0.01 g/L ‎0.01 g/L ‎0.01 g/L 琼脂 ‎15 g/L ‎15 g/L ‎—‎ ‎15 g/L ‎　 据表判断,则应选用表中的　　　　培养基,针对不选用的其他培养基,分别说明原因: ‎ ‎①　; ‎ ‎②　; ‎ ‎③　。 ‎ ‎(2)为获得单菌落,可将土壤稀释液涂布接种在上述选定培养基上。在涂布平板时,滴加到培养基表面的菌悬液量不宜过多的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。在样品稀释和涂布平板步骤中,下列材料不需要的是　　　　(填序号)。 ‎ ‎①酒精灯　②培养皿　③显微镜　④无菌水 ‎(3)为了确定微生物产生的阿拉伯胶降解酶的最适温度,某同学测得相同时间内,在35 ℃、40 ℃、45 ℃温度下降解10 g阿拉伯胶所需酶量依次为4 mg、1 mg、6 mg,则上述三个温度中,　　　　℃条件下该酶活力最小。为了进一步确定该酶的最适温度,应在　　　　℃范围内设计后续实验。 ‎ ‎【答案】(1)D　①A培养基缺少氮源　②B培养基不是以阿拉伯胶为唯一碳源　③C为液体培养基,不能分离单菌落　(2)培养基表面的菌悬液会出现积液,导致菌体堆积,影响分离效果　③　(3)45　35~45‎