資源簡介

(共37張PPT)
專題七　發(fā)酵工程
專題突破
第2講　傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應用和發(fā)酵工程
【思維導圖】
【考點梳理】
考點1　傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應用
1.發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)
(1)發(fā)酵:指人們利用微生物,在適宜的條件下,將原料通過微生物的代謝轉(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物的過程。
(2)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù):直接利用原材料中天然存在的微生物,或利用前一次發(fā)酵保存下來的面團、鹵汁等發(fā)酵物中的微生物進行發(fā)酵、制作食品的技術(shù)。
3.果酒和果醋的制作
項目 果酒制作 果醋制作
制作原理 菌種 酵母菌(真核) 醋酸菌(原核)
反應
發(fā)酵條件 溫度 一般18~30 ℃,
最適為20 ℃左右 最適為30~35 ℃
空氣 前期:需氧;后期:不需氧 需要充足氧氣
時間 10~12 d 7~8 d
5.果酒、果醋、腐乳和泡菜制作的比較
發(fā)酵 釀酒 釀醋 制作腐乳 制作泡菜
菌種 酵母菌 醋酸菌 毛霉 乳酸菌
生物分類 真核生物
(真菌) 原核生物
(細菌) 真核生物
(真菌) 原核生物
(細菌)
代謝類型 異養(yǎng)兼性厭氧 異養(yǎng)需氧 異養(yǎng)需氧 異養(yǎng)厭氧
發(fā)酵條件 前期需氧,后期不需氧 一直需氧 前期需氧,后期密封 不需氧
最適溫度 18℃~30℃ 30℃~35℃ 15℃~18℃ 常溫
考點2　發(fā)酵工程
1.發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)

選育菌種:從自然界中篩選出來或誘變育種、基因工程育種獲得。
擴大培養(yǎng):增加菌種數(shù)量,縮短生產(chǎn)周期。擴大培養(yǎng)的培養(yǎng)基:一般為液體培養(yǎng)基。
2.發(fā)酵工程的應用
(1)應用領(lǐng)域:食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、農(nóng)牧業(yè)等。食品工業(yè)是微生物最早開發(fā)和應用的領(lǐng)域。
(2)在食品工業(yè)的應用
生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品:如醬油、各種酒類。
生產(chǎn)各種各樣的食品添加劑:如通過黑曲霉發(fā)酵制得的檸檬酸,由谷氨酸棒狀桿菌發(fā)酵生產(chǎn)味精。
生產(chǎn)酶制劑:如α-淀粉酶、β-淀粉酶、果膠酶、氨基肽酶、脂肪酶等。
(3)在醫(yī)藥工業(yè)的應用
采用基因工程的方法,將植物或動物的基因轉(zhuǎn)移到微生物中,獲得具有某種藥物生產(chǎn)能力的微生物。或直接對菌種進行改造,再通過發(fā)酵技術(shù)大量生產(chǎn)所需要的產(chǎn)品。
主要生產(chǎn)的藥物:抗生素、氨基酸、激素和免疫調(diào)節(jié)劑等。
(4)在農(nóng)牧業(yè)的應用
生產(chǎn)微生物肥料:常見的有根瘤菌肥、固氮菌肥等。
生產(chǎn)微生物農(nóng)藥:微生物農(nóng)藥利用微生物或其代謝物來防治病蟲害。
生產(chǎn)微生物飼料:微生物通過發(fā)酵能獲得大量的單細胞蛋白(微生物菌體),用單細胞蛋白制成微生物飼料。
(5)在其他方面的應用
解決資源短缺與環(huán)境污染問題:如利用纖維廢料發(fā)酵生產(chǎn)酒精、乙烯等能源物質(zhì)。
將極端微生物應用于生產(chǎn)實踐:如嗜熱菌、嗜鹽菌可以用來生產(chǎn)洗滌劑,嗜低溫菌有助于提高熱敏性產(chǎn)品的產(chǎn)量。
典型示范
(2022·深圳一模)豆豉是一種以大豆為原料的傳統(tǒng)發(fā)酵食品,在我國有2000多年的制作和食用歷史。其中,廣東省陽江的豆豉以其松化、醇香、鮮美的獨特風味而享譽盛名,其制作工藝流程如圖。
回答下列問題:
(1)制曲的目的是讓黑豆上長滿曲霉等微生物。為了弄清微生物的具體種類,需從曲料(制曲階段黑豆表面部分)中分離、純化微生物,常用的接種方法有　　　　　　　　　　　(答出兩種方法即可),純化所得的優(yōu)良菌種常用　　　　　　　　法進行長期保存。
黑豆 → 蒸煮 → 制曲(接種并培養(yǎng)) → 拌鹽 → 后期發(fā)酵(入壇密封) → 出壇 → 豆豉
【答案】　(1)稀釋涂布平板法、平板劃線法　甘油管藏
【詳解】　(1)微生物常用的接種方法有稀釋涂布平板法和平板劃線法;長期保存優(yōu)良菌種用甘油管藏的方法。
(2022·深圳一模)豆豉是一種以大豆為原料的傳統(tǒng)發(fā)酵食品,在我國有2000多年的制作和食用歷史。其中,廣東省陽江的豆豉以其松化、醇香、鮮美的獨特風味而享譽盛名,其制作工藝流程如圖。
回答下列問題:
(2)黑豆蒸熟或煮熟后更容易制曲,從蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)角度分析,其原因是 　　　　　　　　。拌鹽階段需控制食鹽的用量,其原因是　 　 (答出兩點即可)。
黑豆 → 蒸煮 → 制曲(接種并培養(yǎng)) → 拌鹽 → 后期發(fā)酵(入壇密封) → 出壇 → 豆豉
【答案】　(2)高溫使蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)變得伸展、松散,肽鍵暴露,容易被蛋白酶水解　加鹽過多,會影響口味;加鹽太少,不足以抑制雜菌污染
【詳解】　(2)黑豆蒸熟或煮熟后,通過高溫使蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)變得伸展、松散,肽鍵暴露,容易被蛋白酶水解,所以更容易制曲;加入鹽可以防止其他雜菌污染,同時調(diào)節(jié)口味,如果加鹽過多,會影響口味,加鹽太少,不足以抑制雜菌污染。
(2022·深圳一模)豆豉是一種以大豆為原料的傳統(tǒng)發(fā)酵食品,在我國有2000多年的制作和食用歷史。其中,廣東省陽江的豆豉以其松化、醇香、鮮美的獨特風味而享譽盛名,其制作工藝流程如圖。
回答下列問題:
(3)豆豉風味的形成與腐乳類似,據(jù)此推測豆豉的鮮美口味主要在　　　　　階段形成。
黑豆 → 蒸煮 → 制曲(接種并培養(yǎng)) → 拌鹽 → 后期發(fā)酵(入壇密封) → 出壇 → 豆豉
【答案】　(3)后期發(fā)酵
【詳解】　(3)腐乳的鮮美口味主要是依賴于蛋白酶將蛋白質(zhì)分解為小分子肽和氨基酸,脂肪酶將脂肪分解為甘油和脂肪酸,所以豆豉的鮮美口味主要在后期發(fā)酵過程階段完成。
(2022·深圳一模)豆豉是一種以大豆為原料的傳統(tǒng)發(fā)酵食品,在我國有2000多年的制作和食用歷史。其中,廣東省陽江的豆豉以其松化、醇香、鮮美的獨特風味而享譽盛名,其制作工藝流程如圖。
回答下列問題:
(4)小作坊制作的豆豉中,有時出現(xiàn)肉毒菌毒素,從而引起食物中毒。為避免肉毒菌等有害雜菌的污染,現(xiàn)代工業(yè)化的豆豉生產(chǎn)在制曲階段可采取的措施有 　 。
黑豆 → 蒸煮 → 制曲(接種并培養(yǎng)) → 拌鹽 → 后期發(fā)酵(入壇密封) → 出壇 → 豆豉
【答案】　(4)對操作工具進行嚴格滅菌處理,定期檢查生產(chǎn)情況,接種優(yōu)良菌種
【詳解】　(4)現(xiàn)代工業(yè)化的豆豉生產(chǎn)通過在制曲階段對操作工具進行嚴格滅菌處理,定期檢查生產(chǎn)情況,接種優(yōu)良菌種等措施避免肉毒菌等有害雜菌的污染。
【重點歸納】　本題考查的是豆豉的制作,豆豉的制作原理與腐乳的制作相似,前期發(fā)酵是有氧條件下讓霉菌產(chǎn)生蛋白酶和脂肪酶,后期發(fā)酵是密封條件下利用霉菌產(chǎn)生蛋白酶和脂肪酶將蛋白質(zhì)和脂肪分解為容易被人體吸收的小分子物質(zhì)。
變式訓練
(2022·廣東省二模)魚露(又稱魚醬油)是一種在廣東、福建等地常見的調(diào)味品,是以價廉的海捕小魚蝦為原料,用鹽(鹽的加入比例約20%)腌漬、發(fā)酵、曝曬、提煉而成。魚露生產(chǎn)企業(yè)常通過添加高產(chǎn)蛋白酶耐鹽菌株、豆粕,以及控制發(fā)酵條件等措施加快生產(chǎn)速度和提升產(chǎn)品質(zhì)量。圖1為魚露發(fā)酵缸,圖2、3、4依次為豆粕添加濃度、pH、溫度對高產(chǎn)蛋白酶耐鹽菌株蛋白酶活力的影響。
　　 圖1　　　　　　　　　　　 圖2

　　 圖3　　　　　　　　　　　 圖4
請回答下列問題:
(1)魚露的發(fā)酵過程中,加入的豆粕可為菌株的生長提供 　　　　等營養(yǎng)物質(zhì),豆粕添加的最適濃度是　　　　　。高產(chǎn)蛋白酶耐鹽菌株的最適pH為　　　　　　。
【答案】　(1)碳源、氮源、無機鹽、維生素　15 g/L　10
【詳解】　(1)豆粕中含有蛋白質(zhì)、多糖等營養(yǎng)物質(zhì),故魚露的發(fā)酵過程中,加入的豆粕可為菌株的生長提供碳源、氮源、無機鹽、維生素等營養(yǎng)物質(zhì);據(jù)圖2、3可知,在豆粕添加濃度為15 g/L、pH=10時,蛋白酶的活力最高,故豆粕添加的最適濃度是15 g/L,高產(chǎn)蛋白酶耐鹽菌株的最適pH為10。
(2)據(jù)圖1可知,發(fā)酵缸中的菌株屬于　　　　　(選填“自養(yǎng)厭氧”“異養(yǎng)厭氧”或“異養(yǎng)好氧”)微生物。發(fā)酵缸無須滅菌處理,原因是　 　 。
【答案】　(2)異養(yǎng)厭氧　
高鹽、強堿和無(低)氧環(huán)境下,其他微生物不易生長
【詳解】　(2)據(jù)圖1可知,發(fā)酵缸密封處理,且需要添加高產(chǎn)蛋白酶耐鹽菌株、豆粕,故發(fā)酵缸中的菌株屬于異養(yǎng)厭氧型;由于高鹽、強堿和無(低)氧環(huán)境下,其他微生物不易生長,故發(fā)酵缸無須滅菌處理。
(3)生物胺是魚露、香腸、臘腸、咸肉、咸魚、干酪等腌漬制品生產(chǎn)中產(chǎn)生的一類物質(zhì),對食用安全性有重要影響,其含量較高時有一定的毒性。科研人員擬采用水解圈的方法,從魚露發(fā)酵液中篩選生物胺降解菌,其操作思路是:從距發(fā)酵缸上表面8~12 cm處吸取1 mL發(fā)酵液→　　　　　　　→取100 μL均勻涂布在含1 mg/mL生物胺、5 g/LNaCl的固體培養(yǎng)基上→　　　　　　　→挑取透明圈直徑較大的菌落分離純化→測定菌株的生物胺降解活性。
【答案】　(3)用無菌水稀釋魚露發(fā)酵液　
30 ℃恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)至有透明圈出現(xiàn)
【詳解】　(3)從魚露發(fā)酵液中篩選生物胺降解菌,其操作思路是:從距發(fā)酵缸上表面8~12 cm處吸取1 mL發(fā)酵液→用無菌水稀釋魚露發(fā)酵液(避免雜菌污染,故用無菌水)→取100 μL均勻涂布在含1 mg/mL生物胺、5 g/L NaCl的固體培養(yǎng)基上→30 ℃(圖示30 ℃時蛋白酶活力最強)恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)至有透明圈出現(xiàn)→挑取透明圈直徑較大的菌落分離純化→測定菌株的生物胺降解活性。
真題回顧
1.(2021·海南卷)關(guān)于果酒、果醋和泡菜這三種傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)物的制作,下列敘述正確的是 (　　)
　　　A.發(fā)酵所利用的微生物都屬于原核生物
B.發(fā)酵過程都在無氧條件下進行
C.發(fā)酵過程都在同一溫度下進行
D.發(fā)酵后形成的溶液都呈酸性
【答案】　D
【詳解】　參與果酒制作的微生物是酵母菌,屬于真核生物,A錯誤;參與果醋制作的醋酸菌是好氧菌,因此果醋發(fā)酵需要有氧條件,B錯誤;不同的發(fā)酵產(chǎn)物需要的溫度不同,C錯誤;果酒、果醋和泡菜發(fā)酵后形成的溶液都呈酸性,D正確。
2.(2020·全國Ⅲ卷)水果可以用來加工制作果汁、果酒和果醋等。回答下列問題:
(1)制作果汁時,可以使用果膠酶、纖維素酶等提高水果的出汁率和澄清度。果膠酶是分解果膠的一類酶的總稱,包括多聚半乳糖醛酸酶、　　　　　　　　(答出2種即可)。纖維素酶可以分解植物　　　　　(填細胞膜或細胞壁)中的纖維素。
【答案】　(1)果膠分解酶、果膠酯酶　細胞壁　
【詳解】　(1)由分析可知,果膠酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠酯酶等。植物細胞壁由纖維素和果膠構(gòu)成,故可用纖維素酶分解細胞壁。
2.(2020·全國Ⅲ卷)水果可以用來加工制作果汁、果酒和果醋等。回答下列問題:
(2)用果膠酶處理果泥時,為了提高出汁率,需要控制反應的溫度,原因是 　 。
【答案】　(2)溫度對果膠酶活性有影響,在最適溫度下酶活性最高,出汁率最高
【詳解】　(2)酶發(fā)揮催化作用需要適宜的溫度和pH條件,在最適溫度下,果膠酶的活性最高,出汁率最高。
2.(2020·全國Ⅲ卷)水果可以用來加工制作果汁、果酒和果醋等。回答下列問題:
(3)現(xiàn)有甲乙丙三種不同來源的果膠酶,某同學擬在果泥用量、溫度、pH等所有條件都相同的前提下比較這三種酶的活性。通常,酶活性的高低可用 　 來表示。
【答案】　(3)在一定條件下,單位時間內(nèi)、單位體積中反應物的消耗量或者產(chǎn)物的增加量
【詳解】　(3)酶的活性是指酶催化一定化學反應的能力,酶活性的高低可以用在一定條件下,單位時間內(nèi)、單位體積中反應物的消耗量或者產(chǎn)物的增加量來表示。
2.(2020·全國Ⅲ卷)水果可以用來加工制作果汁、果酒和果醋等。回答下列問題:
(4)獲得的果汁(如蘋果汁)可以用來制作果酒或者果醋,制作果酒需要　　　　　菌,這一過程中也需要O2,O2的作用是　 。制作果醋需要醋酸菌,醋酸菌屬于　　　　　(填好氧或厭氧)細菌。
【答案】　(4)酵母　促進有氧呼吸,使酵母菌大量繁殖　好氧
【詳解】　(4)由分析可知,果酒的制作離不開酵母菌,在初期通入氧氣,可以促進酵母菌的有氧呼吸,使其大量繁殖;醋酸菌是一種好氧細菌。
3.(2021·全國乙卷)工業(yè)上所說的發(fā)酵是指微生物在有氧或無氧條件下通過分解與合成代謝將某些原料物質(zhì)轉(zhuǎn)化為特定產(chǎn)品的過程。利用微生物發(fā)酵制作醬油在我國具有悠久的歷史。某企業(yè)通過發(fā)酵制作醬油的流程示意圖如下。

回答下列問題:
(1)米曲霉發(fā)酵過程中,加入大豆、小麥和麥麩可以為米曲霉的生長提供營養(yǎng)物質(zhì),大豆中的　　　　　　可為米曲霉的生長提供氮源,小麥中的淀粉可為米曲霉的生長提供　 　　　　　。
【答案】　(1)蛋白質(zhì)　碳源
【詳解】　(1)大豆中含有豐富的蛋白質(zhì),可為微生物的生長繁殖提供氮源。小麥中的淀粉可以為微生物的生長繁殖提供碳源。
(2)米曲霉發(fā)酵過程的主要目的是使米曲霉充分生長繁殖,大量分泌制作醬油過程所需的酶類,這些酶中的　　　　　、
　　　　　能分別將發(fā)酵池中的蛋白質(zhì)和脂肪分解成易于吸收、風味獨特的成分,如將蛋白質(zhì)分解為小分子的肽和　　　　　。米曲霉發(fā)酵過程需要提供營養(yǎng)物質(zhì)、通入空氣并攪拌,由此可以判斷米曲霉屬于　　　　　(填“自養(yǎng)厭氧”“異養(yǎng)厭氧”或“異養(yǎng)好氧”)微生物。
【答案】　(2)蛋白酶　脂肪酶　氨基酸　異養(yǎng)好氧
【詳解】　(2)米曲霉在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的蛋白酶能將蛋白質(zhì)分解為小分子的肽和氨基酸,產(chǎn)生的脂肪酶能將脂肪分解為甘油和脂肪酸,使發(fā)酵的產(chǎn)物具有獨特的風味。米曲霉發(fā)酵時需要利用現(xiàn)有的有機物和需要氧氣,說明其代謝類型是異養(yǎng)好氧型。
(3)在發(fā)酵池發(fā)酵階段添加的乳酸菌屬于　　　　　(填“真核生物”或“原核生物”);添加的酵母菌在無氧條件下分解葡萄糖的產(chǎn)物是　　　　　。在該階段抑制雜菌污染和繁殖是保證醬油質(zhì)量的重要因素,據(jù)圖分析該階段中可以抑制雜菌生長的物質(zhì)是
　　　　　　　　(答出1點即可)。
【答案】　(3)原核生物　酒精和二氧化碳　酒精、乳酸、食鹽(答一個即可)
【詳解】　(3)乳酸菌沒有核膜包被的細胞核,屬于原核生物。酵母菌屬于兼性厭氧型微生物,既可以進行有氧呼吸,也可以進行無氧呼吸,無氧呼吸的產(chǎn)物是酒精和二氧化碳。在發(fā)酵池中酵母菌產(chǎn)生的酒精能抑制雜菌的生長,乳酸菌產(chǎn)生的乳酸使發(fā)酵液呈酸性也能抑制雜菌的生長,同時往發(fā)酵池中添加的食鹽也能抑制雜菌的生長。(共80張PPT)
專題七　發(fā)酵工程
專題突破
第1講　微生物的培養(yǎng)技術(shù)及應用
【思維導圖】
【考點梳理】
考點1　培養(yǎng)基和無菌技術(shù)
1.培養(yǎng)基
(1)種類
培養(yǎng)基種類 特點 應用
物理
性質(zhì) 液體培養(yǎng)基 不加凝固劑(瓊脂) 工業(yè)生產(chǎn)
固體培養(yǎng)基 加凝固劑(瓊脂) 微生物的分離、鑒定、活菌計數(shù)、菌種保藏
用途 選擇培養(yǎng)基 有利于特定微生物的生長,同時抑制或阻止其他微生物的生長 以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基分離分解尿素的細菌;以纖維素為主要碳源的培養(yǎng)基分離分解纖維素的細菌;以加入青霉素的培養(yǎng)基分離酵母菌和霉菌等
鑒別培養(yǎng)基 加入某種指示劑來鑒別特定的微生物 加入酚紅指示劑鑒別分解尿素的細菌;加入剛果紅(CR)鑒別分解纖維素的細菌
●病毒沒有細胞結(jié)構(gòu),必須寄生在活細胞內(nèi),不能直接用培養(yǎng)基培養(yǎng),需接種在含宿主細胞的培養(yǎng)基中。
(2)營養(yǎng)物質(zhì)
●基本營養(yǎng)物質(zhì):一般都含有碳源、氮源、水、無機鹽。
●此外還要滿足微生物生長對pH、特殊營養(yǎng)物質(zhì)以及O2的需求。
(3)制備:配制培養(yǎng)基→滅菌(高壓蒸汽滅菌法)→倒平板(冷凝后要倒置,避免水分蒸發(fā),防止皿蓋上的水滴滴入培養(yǎng)基污染培養(yǎng)基等)
2.無菌技術(shù)
項目 概念 特點 常用方法 應用的范圍
消毒 使用較為溫和的物理或化學方法僅殺死物體表面或內(nèi)部一部分對人體有害的微生物(不包括芽孢和孢子) 較溫和,消滅部分微生物,不能消滅芽孢和孢子　　 煮沸消毒法 一般物品
巴氏消毒法 一些不耐高溫的液體,如牛奶
化學藥劑消毒法 用酒精擦拭雙手、用氯氣消毒水源等
紫外線消毒法 接種室
滅菌 使用強烈的理化方法殺死物體內(nèi)外所有的微生物(包括芽孢和孢子) 強烈,消滅所有的微生物,包括芽孢和孢子 灼燒滅菌 接種工具的滅菌
干熱滅菌 玻璃器皿、金屬工具的滅菌
濕熱滅菌(高壓蒸汽滅菌) 培養(yǎng)基及容器的滅菌
考點2　微生物的純培養(yǎng)、選擇培養(yǎng)和計數(shù)
1.微生物的純培養(yǎng)(酵母菌的純培養(yǎng))
(1)相關(guān)概念
●純培養(yǎng)物:由單一個體繁殖所獲得的微生物群體稱為純培養(yǎng)物。
●純培養(yǎng):獲得純培養(yǎng)物的過程就是純培養(yǎng)。
●菌落:分散的微生物繁殖形成的肉眼可見的有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)的子細胞群體。
●單菌落:由單個微生物繁殖形成的純培養(yǎng)物。
(2)目的:獲得由單個微生物繁殖形成的純培養(yǎng)物(單菌落)。
(3)分離純化方法(接種方法):平板劃線法和稀釋涂布平板法。
平板劃線法:接種環(huán)、平板、菌液、酒精燈等。
【提醒】　①進行第二次以及其后的劃線時,要從上一次劃線的末端開始劃線,首尾區(qū)不能相連。
②用接種環(huán)取菌種之前、每次劃線之前和劃線結(jié)束都要進行灼燒滅菌,灼燒完冷卻后再操作。
③操作必須始終在酒精燈火焰旁進行。
稀釋涂布平板法:梯度稀釋→涂布平板。
系列稀釋(梯度為10倍)

涂布平板(不同稀釋度的菌液分別涂布到平板進行培養(yǎng),同一稀釋度涂布至少3個平板)
(4)培養(yǎng)過程
制備培養(yǎng)基→接種和分離→恒溫培養(yǎng)
進行恒溫培養(yǎng)時,將培養(yǎng)皿倒置,目的是防止皿蓋上的水滴滴入培養(yǎng)基造成污染等。
未接種的培養(yǎng)基在相同條件下培養(yǎng),目的是檢測培養(yǎng)基是否污染,滅菌是否合格。
2.微生物的選擇培養(yǎng)
選擇培養(yǎng)基:允許特定種類的微生物生長,同時抑制或阻止其他種類微生物生長的培養(yǎng)基。
尿素分解菌的分離 纖維素分解菌的分離
選擇
培養(yǎng)基 以尿素為唯一氮源 以纖維素為唯一碳源
原理
分解尿素的細菌能夠合成脲酶,才能在以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基上生長 分解纖維素的細菌能合成纖維素酶,能在以纖維素為唯一碳源的培養(yǎng)基上生長
尿素分解菌的分離 纖維素分解菌的分離
鑒別
氨氣溶在水中使pH升高,加入酚紅指示劑,指示劑變紅說明該菌能分解尿素 剛果紅染色法:若菌落周圍出現(xiàn)透明圈,則說明該菌能分解纖維素
3.微生物的計數(shù)
比較項目 稀釋涂布平板法(活菌計數(shù)法) 顯微鏡直接計數(shù)法
接種方法 稀釋涂布平板法 不需接種(抽樣檢測)
公式 每毫升樣品中的菌落數(shù):
(C÷V)×M
C:某稀釋度下平板上生長的平均菌落數(shù);
V:涂布平板時所用的稀釋液的體積(mL);
M:稀釋倍數(shù) 每毫升原液所含細菌數(shù):每小格平均細菌數(shù)×400×10000×
稀釋倍數(shù)
比較項目 稀釋涂布平板法(活菌計數(shù)法) 顯微鏡直接計數(shù)法
注意事項 為了保證結(jié)果準確,同一稀釋度涂布至少3個平板,選擇菌落數(shù)在30~300的平板進行計數(shù),并取平均數(shù) 需顯微鏡和血細胞計數(shù)板(細菌計數(shù)板)
缺點 當兩個或多個細胞連在一起時,平板上觀察到的只是一個菌落 不能區(qū)分細胞死活
結(jié)果 比實際值偏小,一般用菌落數(shù)來表示 比實際值偏大
典型示范
(2020·全國Ⅰ卷)某種物質(zhì)S(一種含有C、H、N的有機物)難以降解,會對環(huán)境造成污染,只有某些細菌能降解S。研究人員按照下圖所示流程從淤泥中分離得到能高效降解S的細菌菌株。實驗過程中需要甲、乙兩種培養(yǎng)基,甲的組分為無機鹽、水和S,乙的組分為無機鹽、水、S和Y。

回答下列問題:
(1)實驗時,盛有水或培養(yǎng)基的搖瓶通常采用　　　　　的方法進行滅菌。乙培養(yǎng)基中的Y物質(zhì)是　　　　　。甲、乙培養(yǎng)基均屬于　　　　　培養(yǎng)基。
【答案】　(1)高壓蒸汽滅菌　瓊脂　選擇
【詳解】　(1)常用高壓蒸汽滅菌法處理盛有水或培養(yǎng)基的搖瓶,乙為固體培養(yǎng)基,故需要加入Y瓊脂;甲和乙培養(yǎng)基可以用于篩選能降解S的菌株,故均屬于選擇培養(yǎng)基。
(2)實驗中初步估測搖瓶M中細菌細胞數(shù)為2×107個/mL,若要在每個平板上涂布100 μL稀釋后的菌液,且保證每個平板上長出的菌落數(shù)不超過200個,則至少應將搖瓶M中的菌液稀釋　 倍。
【答案】　(2)104
【詳解】　(2)若要在每個平板上涂布100 μL稀釋后的菌液,且每個平板上長出的菌落數(shù)不超過200個,則搖瓶M中的菌液稀釋的倍數(shù)至少為2×107÷1000×100÷200=1×104倍。
(3)在步驟⑤的篩選過程中,發(fā)現(xiàn)當培養(yǎng)基中的S超過某一濃度時,某菌株對S的降解量反而下降,其原因可能是 　(答出1點即可)。
【答案】　(3)S的濃度超過某一值時會抑制菌株的生長
【詳解】　(3)當培養(yǎng)基中的S超過某一濃度后,可能會抑制菌株的生長,從而造成其對S的降解量下降。
(4)若要測定淤泥中能降解S的細菌細胞數(shù),請寫出主要實驗步驟 　。
【答案】　(4)取淤泥加入無菌水,涂布(或稀釋涂布)到乙培養(yǎng)基上,培養(yǎng)后計數(shù)
【詳解】　(4)要測定淤泥中能降解S的細菌的細胞數(shù),可以取淤泥加無菌水制成菌懸液,稀釋涂布到乙培養(yǎng)基上,培養(yǎng)后進行計數(shù)。
(5)上述實驗中,甲、乙兩種培養(yǎng)基所含有的組分雖然不同,但都能為細菌的生長提供4類營養(yǎng)物質(zhì),即　 。
【答案】　(5)水、碳源、氮源和無機鹽
【詳解】　(5)營養(yǎng)基的基本成分都含有水、無機鹽、碳源、氮源,故甲和乙培養(yǎng)基均含有水、無機鹽、碳源、氮源。
【重點歸納】　有關(guān)選擇培養(yǎng)基的三點解析
(1)在培養(yǎng)基中加入某種化學物質(zhì)。例如,加入青霉素可以分離出酵母菌和霉菌;加入高濃度的食鹽可以得到金黃色葡萄球菌。這里的加入是在主要營養(yǎng)成分完整的基礎(chǔ)上進行的。
(2)改變培養(yǎng)基中的營養(yǎng)成分。例如缺乏氮源時可以分離出固氮微生物;石油作為唯一碳源時,可以分離出能消除石油污染的微生物。
(3)改變微生物的培養(yǎng)條件。例如,將培養(yǎng)基放在高溫環(huán)境下培養(yǎng),可以得到耐高溫的微生物。
變式訓練
1.某些土壤細菌可將尿素分解成CO2和NH3,供植物吸收和利用。回答下列問題:
(1)有些細菌能分解尿素,有些細菌則不能,原因是前者能產(chǎn)生　　　　　。能分解尿素的細菌不能以尿素的分解產(chǎn)物CO2作為碳源,原因是　 　 。但可用葡萄糖作為碳源,進入細菌體內(nèi)的葡萄糖的主要作用是 　 (答出2點即可)。
【答案】　(1)脲酶　分解尿素的細菌是分解者,屬于異養(yǎng)型生物,不能利用CO2來合成有機物　作為碳源、作為能源物質(zhì)為細胞生物生命活動提供能量,為其他有機物的合成提供原料等
【詳解】　(1)細菌能分解尿素是因為細菌體內(nèi)能合成脲酶,分解尿素的細菌是異養(yǎng)生物,而不是生產(chǎn)者,只有生產(chǎn)者才能利用CO2作為碳源合成有機物。葡萄糖通常既作為碳源,也可作為能源,作為碳源可轉(zhuǎn)變成其他有機物。
1.某些土壤細菌可將尿素分解成CO2和NH3,供植物吸收和利用。回答下列問題:
(2)為了篩選可分解尿素的細菌,在配制培養(yǎng)基時,應選擇
　　　　　(填“尿素”“NH4NO3”或“尿素+NH4NO3”)作為氮源,不選擇其他兩組的原因是　 　。
【答案】　(2)尿素　其他兩組都含有含氮物質(zhì)NH4NO3,能分解尿素的細菌和不能分解尿素的細菌都能利用NH4NO3,不能起到篩選作用
【詳解】　(2)為了篩選可分解尿素的細菌,在配制培養(yǎng)基時,應選擇以尿素作為唯一氮源的選擇培養(yǎng)基,而其他兩組都含有含氮物質(zhì)NH4NO3,因此不能選其他兩組。
1.某些土壤細菌可將尿素分解成CO2和NH3,供植物吸收和利用。回答下列問題:
(3)用來篩選分解尿素細菌的培養(yǎng)基含有KH2PO4和Na2HPO4,其作用有 　(答出2點即可)。
【答案】　(3)KH2PO4和Na2HPO4構(gòu)成緩沖液,維持培養(yǎng)基的pH相對穩(wěn)定、能為微生物生長提供無機鹽
【詳解】　(3)用來篩選分解尿素細菌的培養(yǎng)基含有KH2PO4和Na2HPO4,其作用:KH2PO4和Na2HPO4構(gòu)成緩沖液,可維持培養(yǎng)基的pH相對穩(wěn)定;KH2PO4和Na2HPO4能為微生物生長提供無機鹽。
2.將馬鈴薯去皮切塊,加水煮沸一定時間,過濾得到馬鈴薯浸出液。在馬鈴薯浸出液中加入一定量蔗糖和瓊脂,用水定容后滅菌,得到M培養(yǎng)基。
回答下列問題:
(1)M培養(yǎng)基若用于真菌的篩選,則培養(yǎng)基中應加入鏈霉素以抑制　　　　　的生長,加入了鏈霉素的培養(yǎng)基屬于　　　　培養(yǎng)基。
【答案】　(1)細菌　選擇
【詳解】　(1)M培養(yǎng)基若用于真菌的篩選,抗生素能夠殺菌,因此培養(yǎng)基中應加入鏈霉素以抑制細菌的生長,加入了鏈霉素的培養(yǎng)基屬于選擇培養(yǎng)基。
2.將馬鈴薯去皮切塊,加水煮沸一定時間,過濾得到馬鈴薯浸出液。在馬鈴薯浸出液中加入一定量蔗糖和瓊脂,用水定容后滅菌,得到M培養(yǎng)基。
回答下列問題:
(2)M培養(yǎng)基中的馬鈴薯浸出液為微生物生長提供了多種營養(yǎng)物質(zhì),營養(yǎng)物質(zhì)類型除氮源外還有 　　　　　　　　(答出2點即可)。氮源進入細胞后,可參與合成的生物大分子有　 (答出2點即可)。
【答案】　(2)碳源、無機鹽　蛋白質(zhì)、核酸
【詳解】　(2)M培養(yǎng)基中的馬鈴薯浸出液為微生物生長提供了多種營養(yǎng)物質(zhì),包括水、無機鹽、碳源、氮源等。生物大分子包括蛋白質(zhì)、核酸、多糖,由于糖類的元素組成中只有C、H、O,因此氮源進入細胞后可參與蛋白質(zhì)、核酸等的合成。
2.將馬鈴薯去皮切塊,加水煮沸一定時間,過濾得到馬鈴薯浸出液。在馬鈴薯浸出液中加入一定量蔗糖和瓊脂,用水定容后滅菌,得到M培養(yǎng)基。
回答下列問題:
(3)若在M培養(yǎng)基中用淀粉取代蔗糖,接種土壤濾液并培養(yǎng),平板上長出菌落后可通過加入顯色劑選出能產(chǎn)淀粉酶的微生物。加入的顯色劑是　　　　　,該方法能篩選出產(chǎn)淀粉酶微生物的原理是　 　 。
【答案】　(3)碘液　淀粉遇碘液顯藍色,產(chǎn)淀粉酶的菌落周圍淀粉被水解,形成透明圈
【詳解】　(3)淀粉可以用碘液鑒定產(chǎn)生藍色,產(chǎn)淀粉酶的菌落周圍淀粉被水解,形成透明圈,因此可通過加入顯色劑選出能產(chǎn)淀粉酶的微生物。
2.將馬鈴薯去皮切塊,加水煮沸一定時間,過濾得到馬鈴薯浸出液。在馬鈴薯浸出液中加入一定量蔗糖和瓊脂,用水定容后滅菌,得到M培養(yǎng)基。
回答下列問題:
(4)甲、乙兩位同學用稀釋涂布平板法測定某土壤樣品中微生物的數(shù)量,在同一稀釋倍數(shù)下得到以下結(jié)果:
甲同學涂布了3個平板,統(tǒng)計的菌落數(shù)分別是110、140和149,取平均值133;
乙同學涂布了3個平板,統(tǒng)計的菌落數(shù)分別是27、169和176,取平均值124。
有人認為這兩位同學的結(jié)果中,乙同學的結(jié)果可信度低,其原因是 　 。
【答案】　(4)乙同學的結(jié)果中,1個平板的計數(shù)結(jié)果與另2個相差懸殊,結(jié)果的重復性差
【詳解】　(4)乙同學的結(jié)果中,1個平板的計數(shù)結(jié)果與另2個相差懸殊,結(jié)果的重復性差,因此其可信度差。
3.(2022·汕頭一模)幽門螺旋桿菌是唯一能在胃里存活的細菌,幽門螺旋桿菌會引起慢性胃炎、胃潰瘍,甚至導致胃癌,因此,感染幽門螺旋桿菌后,需要根治。幽門螺旋桿菌容易產(chǎn)生耐藥性,需要在體外培養(yǎng)后做藥敏實驗,以便精準用藥,高效根除幽門螺旋桿菌。
(1)從患者胃黏膜獲取幽門螺旋桿菌后,接種到固體培養(yǎng)基中進行培養(yǎng),培養(yǎng)基需要用　　　　　　　進行滅菌,培養(yǎng)過程中可以通過　　　　　進行計數(shù),但此計數(shù)方法通常會使結(jié)果偏低,原因是　 　 。
【答案】　(1)高壓蒸汽滅菌法　稀釋涂布平板法　當兩個或多個細胞連在一起時,平板上觀察到的只是一個菌落
【詳解】　微生物常見的接種的方法:
(1)培養(yǎng)基用高壓蒸汽滅菌方式進行滅菌。要對固體培養(yǎng)基培養(yǎng)的微生物進行計數(shù),可以使用稀釋涂布平板法,但當兩個或多個細胞連在一起時,平板上觀察到的只是一個菌落,所以此計數(shù)方法通常會使結(jié)果偏低。
3.(2022·汕頭一模)幽門螺旋桿菌是唯一能在胃里存活的細菌,幽門螺旋桿菌會引起慢性胃炎、胃潰瘍,甚至導致胃癌,因此,感染幽門螺旋桿菌后,需要根治。幽門螺旋桿菌容易產(chǎn)生耐藥性,需要在體外培養(yǎng)后做藥敏實驗,以便精準用藥,高效根除幽門螺旋桿菌。
(2)在進行藥敏實驗過程中,將多種抗生素分別添加到各個培養(yǎng)基中,然后接種等量的幽門螺旋桿菌,在適宜條件下培養(yǎng)一段時間后,進行處理并統(tǒng)計菌落數(shù),選擇　　　　　　　　作為患者使用的藥物。
【答案】　(2)菌落數(shù)少的對應的抗生素
【詳解】　(2)本實驗目的是篩選能高效根除幽門螺旋桿菌的藥物,故接種等量的幽門螺旋桿菌到加了抗生素的培養(yǎng)基中,菌落數(shù)少的對應的抗生素藥效最好。
(3)細菌產(chǎn)生耐藥性的過程中,抗生素是起誘導作用還是選擇作用 科學家設(shè)計如下探究實驗:把長有數(shù)百個菌落的細菌母種培養(yǎng)皿倒置于包有一層滅菌絲絨布的木質(zhì)圓柱體(直徑略小于培養(yǎng)皿平板)上,使其均勻地沾滿來自母種培養(yǎng)皿平板上的菌落,然后通過這一“印章”把母板上的菌落“忠實地”一一接種到不同的其他培養(yǎng)基上。如下圖中,1到2和3就是用“印章”接種的,其他接種過程也是如此。

該實驗得到的結(jié)論是 　 。
你認為該實驗最關(guān)鍵的設(shè)計思路是進行了對照實驗設(shè)計,最終得到的抗藥性細菌一直 　 。
【答案】　(3)抗生素是起選擇作用而不是起誘導作用　沒有接觸抗生素(或藥物)
【詳解】　(3)從實驗結(jié)果上看,沒有接觸過抗生素的菌種經(jīng)過了幾次培養(yǎng)后,在含抗生素的培養(yǎng)基中存活率上升,說明抗生素是起選擇作用而不是起誘導作用。該實驗最關(guān)鍵的設(shè)計思路是進了對照實驗設(shè)計,最終得到的抗藥性細菌一直沒有接觸抗生素(或藥物)。
真題回顧
1.(2019·全國Ⅲ卷)回答下列與細菌培養(yǎng)相關(guān)的問題。
(1)在細菌培養(yǎng)時,培養(yǎng)基中能同時提供碳源、氮源的成分是　　　　　(填“蛋白胨”“葡萄糖”或“NaNO3”)。通常,制備培養(yǎng)基時要根據(jù)所培養(yǎng)細菌的不同來調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH,其原因是　 　 。硝化細菌在沒有碳源的培養(yǎng)基上　　　　　(填“能夠”或“不能”)生長,原因是　 　 。
【答案】　(1)蛋白胨　不同細菌生長繁殖所需的最適pH不同　能夠　硝化細菌可以利用空氣中的CO2作為碳源
【詳解】　(1)葡萄糖只能為細菌提供碳源,硝酸鈉為細菌提供無機鹽,而蛋白胨既可以為細菌提供碳源,也可以為細菌提供氮源;由于不同的細菌生長繁殖的最適宜pH是不同的,因此制備培養(yǎng)基時要根據(jù)所培養(yǎng)的細菌的不同來調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH;硝化細菌屬于化能自養(yǎng)型微生物,其可以利用氨氧化釋放的能量將空氣中的二氧化碳固定為有機物,因此硝化細菌可以在無碳培養(yǎng)基中生長。
1.(2019·全國Ⅲ卷)回答下列與細菌培養(yǎng)相關(guān)的問題。
(2)用平板培養(yǎng)細菌時一般需要將平板　　　　　(填“倒置”或“正置”)。
【答案】　(2)倒置
【詳解】　(2)用平板培養(yǎng)細菌時,一般需要將平板倒置培養(yǎng),以防止皿蓋上的水珠落入培養(yǎng)基,造成污染。
1.(2019·全國Ⅲ卷)回答下列與細菌培養(yǎng)相關(guān)的問題。
(3)單個細菌在平板上會形成菌落,研究人員通常可根據(jù)菌落的形狀、大小、顏色等特征來初步區(qū)分不同種的微生物,原因是 　。
【答案】　(3)在一定的培養(yǎng)條件下,不同種微生物表現(xiàn)出各自穩(wěn)定的菌落特征
【詳解】　(3)由于每一大類微生物都有其獨特的細胞形態(tài),因而其菌落形態(tài)特征也各異,因此根據(jù)菌落的形態(tài)、大小、顏色等特征來初步區(qū)分不同種的微生物。
1.(2019·全國Ⅲ卷)回答下列與細菌培養(yǎng)相關(guān)的問題。
(4)有些使用后的培養(yǎng)基在丟棄前需要經(jīng)過　　　　　處理,這種處理可以殺死丟棄物中所有的微生物。
【答案】　(4)滅菌
【詳解】　(4)有些使用后的培養(yǎng)基丟棄前一定要進行滅菌處理,以免污染環(huán)境。
2.(2019·全國Ⅱ卷)物質(zhì)W是一種含氮有機物,會污染土壤。W在培養(yǎng)基中達到一定量時培養(yǎng)基表現(xiàn)為不透明。某研究小組欲從土壤中篩選出能降解W的細菌(目標菌)。回答下列問題。

(1)要從土壤中分離目標菌,所用選擇培養(yǎng)基中的氮源應該是　　　　　。
【答案】　(1)W
【詳解】　(1)該研究小組的目標菌是能夠降解物質(zhì)W的細菌,而物質(zhì)W是一種含氮有機物,故可作篩選培養(yǎng)基中的氮源。
2.(2019·全國Ⅱ卷)物質(zhì)W是一種含氮有機物,會污染土壤。W在培養(yǎng)基中達到一定量時培養(yǎng)基表現(xiàn)為不透明。某研究小組欲從土壤中篩選出能降解W的細菌(目標菌)。回答下列問題。


(2)在從土壤中分離目標菌的過程中,發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)基上甲、乙兩種細菌都能生長并形成菌落(如圖所示)。如果要得到目標菌,應該選擇　　　　　　　菌落進一步純化,選擇的依據(jù)是　 。
【答案】　(2)乙　乙菌落周圍出現(xiàn)透明圈,說明乙菌能降解W
【詳解】　(2)研究小組的目標菌,是能夠降解物質(zhì)W的細菌,培養(yǎng)基中乙菌落的周圍出現(xiàn)透明圈,說明乙菌落能夠降解物質(zhì)W,故乙菌落為該小組的目標細菌。
2.(2019·全國Ⅱ卷)物質(zhì)W是一種含氮有機物,會污染土壤。W在培養(yǎng)基中達到一定量時培養(yǎng)基表現(xiàn)為不透明。某研究小組欲從土壤中篩選出能降解W的細菌(目標菌)。回答下列問題。

(3)土壤中的某些微生物可以利用空氣中的氮氣作為氮源。若要設(shè)計實驗進一步確定甲、乙菌能否利用空氣中的氮氣作為氮源,請簡要寫出實驗思路、預期結(jié)果和結(jié)論,即 　 。
【答案】　(3)將甲、乙菌分別接種在無氮源培養(yǎng)基上,若細菌能生長,則說明該細菌能利用空氣中的氮氣作為氮源
【詳解】　(3)目標菌能夠利用空氣中的氮氣作為氮源,故選用的篩選培養(yǎng)基不添加氮源,能夠在無氮源的培養(yǎng)基上生存的細菌便是目標細菌,故實驗操作為:將甲、乙菌分別接種在無氮源培養(yǎng)基上,若細菌能生長,則說明該細菌能利用空氣中的氮氣作為氮源。
(4)該小組將人工合成的一段DNA轉(zhuǎn)入大腸桿菌,使大腸桿菌產(chǎn)生能降解W的酶(酶E)。為了比較酶E與天然酶降解W能力的差異,該小組擬進行如下實驗,請完善相關(guān)內(nèi)容。
①在含有一定濃度W的固體培養(yǎng)基上,A處滴加含有酶E的緩沖液,B處滴加含有相同濃度天然酶的緩沖液,C處滴加　　　　,三處滴加量相同。
②一段時間后,測量透明圈的直徑。若C處沒有出現(xiàn)透明圈,說明　 ;若A、B處形成的透明圈直徑大小相近,說明 　 。
【答案】　(4)①緩沖液
②緩沖液不能降解W　酶E與天然酶降解W的能力相近
【詳解】　(4)①C處作為空白對照,要排除作為溶劑的緩沖液對實驗可能造成的影響,故需要在C處滴加緩沖液,且保持滴加量相同;②培養(yǎng)基中的透明圈表示物質(zhì)W被降解的情況,若C處不出現(xiàn)透明圈,則說明緩沖液不能降解物質(zhì)W;若A、B處形成的透明圈直徑大小相近,說明物質(zhì)W被降解的程度相近,即酶E與天然酶降解物質(zhì)W的能力相近。
3.(2022·全國乙卷)化合物S被廣泛應用于醫(yī)藥、食品和化工工業(yè),用菌株C可生產(chǎn)S,S的產(chǎn)量與菌株C培養(yǎng)所利用的碳源關(guān)系密切。為此,某小組通過實驗比較不同碳源對菌體生長和S產(chǎn)量的影響,結(jié)果見表。

回答下列問題。
(1)通常在實驗室培養(yǎng)微生物時,需要對所需的玻璃器皿進行滅菌,滅菌的方法有 　 (答出2點即可)。
碳源 細胞干重(g/L) S產(chǎn)量(g/L)
葡萄糖 3.12 0.15
淀粉 0.01 0.00
制糖廢液 2.30 0.18
【答案】　(1)高壓蒸汽滅菌、干熱滅菌
【詳解】　(1)通常在實驗室培養(yǎng)微生物時,為防止實驗用的玻璃器皿等物品中原有的微生物污染培養(yǎng)物,需要使用強烈的理化因素殺死物體內(nèi)外一切微生物的細胞、芽孢和孢子,即對所需的玻璃器皿進行滅菌,玻璃器皿常用的滅菌的方法有干熱滅菌、高壓蒸汽滅菌等。
3.(2022·全國乙卷)化合物S被廣泛應用于醫(yī)藥、食品和化工工業(yè),用菌株C可生產(chǎn)S,S的產(chǎn)量與菌株C培養(yǎng)所利用的碳源關(guān)系密切。為此,某小組通過實驗比較不同碳源對菌體生長和S產(chǎn)量的影響,結(jié)果見表。

回答下列問題。
(2)由實驗結(jié)果可知,菌株C生長的最適碳源是　　　　　;用菌株C生產(chǎn)S的最適碳源是　　　　　。菌株C的生長除需要碳源外,還需要　　　　　　　　　　(答出2點即可)等營養(yǎng)物質(zhì)。
碳源 細胞干重(g/L) S產(chǎn)量(g/L)
葡萄糖 3.12 0.15
淀粉 0.01 0.00
制糖廢液 2.30 0.18
【答案】　(2)葡萄糖　制糖廢液　氮源、無機鹽、水
【詳解】　(2)由實驗結(jié)果可知,與以制糖廢液為碳源相比,以葡萄糖為碳源時菌株C的細胞干重更大,說明最適于菌株C生長的碳源是葡萄糖;而以制糖廢液為碳源時,用菌株C生產(chǎn)S的產(chǎn)量高于以葡萄糖為碳源時的產(chǎn)量,說明最適于生產(chǎn)S的碳源是制糖廢液。微生物的生長一般都需要水、碳源、氮源和無機鹽,還需要滿足微生物生長對pH、氧氣以及特殊營養(yǎng)物質(zhì)的要求,故菌株C的生長除需要碳源外,還需要氮源、無機鹽、水等營養(yǎng)物質(zhì)。
3.(2022·全國乙卷)化合物S被廣泛應用于醫(yī)藥、食品和化工工業(yè),用菌株C可生產(chǎn)S,S的產(chǎn)量與菌株C培養(yǎng)所利用的碳源關(guān)系密切。為此,某小組通過實驗比較不同碳源對菌體生長和S產(chǎn)量的影響,結(jié)果見表。

回答下列問題。
(3)由實驗結(jié)果可知,碳源為淀粉時菌株C不能生長,其原因是　 。
碳源 細胞干重(g/L) S產(chǎn)量(g/L)
葡萄糖 3.12 0.15
淀粉 0.01 0.00
制糖廢液 2.30 0.18
【答案】　(3)缺少淀粉酶
【詳解】　(3)分析題中表格可以看出在以淀粉為碳源的培養(yǎng)基中,菌株C不能生長,原因可能是菌株C中缺少分解淀粉的酶,不能利用淀粉。
3.(2022·全國乙卷)化合物S被廣泛應用于醫(yī)藥、食品和化工工業(yè),用菌株C可生產(chǎn)S,S的產(chǎn)量與菌株C培養(yǎng)所利用的碳源關(guān)系密切。為此,某小組通過實驗比較不同碳源對菌體生長和S產(chǎn)量的影響,結(jié)果見表。

回答下列問題。
(4)若以制糖廢液作為碳源,為進一步確定生產(chǎn)S的最適碳源濃度,某同學進行了相關(guān)實驗。請簡要寫出實驗思路:　 。
碳源 細胞干重(g/L) S產(chǎn)量(g/L)
葡萄糖 3.12 0.15
淀粉 0.01 0.00
制糖廢液 2.30 0.18
【答案】　(4)分別配制一系列不同濃度梯度的以制糖廢液為唯一碳源的培養(yǎng)基,培養(yǎng)菌株C,其他條件相同且適宜,一段時間后,測定并比較不同濃度制糖廢液中的S的產(chǎn)量,S產(chǎn)量最高時對應的制糖廢液濃度即為生產(chǎn)S的最適碳源濃度
【詳解】　(4)要測定生產(chǎn)S的最適制糖廢液的濃度,實驗自變量為制糖廢液的濃度,可分別配制一系列不同濃度梯度的以制糖廢液為唯一碳源的培養(yǎng)基,培養(yǎng)菌株C,其他條件相同且適宜,一段時間后,測定并比較不同濃度制糖廢液中的S的產(chǎn)量,S產(chǎn)量最高時對應的制糖廢液濃度,即為生產(chǎn)S的最適碳源濃度。
3.(2022·全國乙卷)化合物S被廣泛應用于醫(yī)藥、食品和化工工業(yè),用菌株C可生產(chǎn)S,S的產(chǎn)量與菌株C培養(yǎng)所利用的碳源關(guān)系密切。為此,某小組通過實驗比較不同碳源對菌體生長和S產(chǎn)量的影響,結(jié)果見表。

回答下列問題。
(5)利用制糖廢液生產(chǎn)S可以實驗廢物利用,其意義是　 (答出1點即可)。
碳源 細胞干重(g/L) S產(chǎn)量(g/L)
葡萄糖 3.12 0.15
淀粉 0.01 0.00
制糖廢液 2.30 0.18
【答案】　(5)減少污染、節(jié)省原料、降低生產(chǎn)成本
【詳解】　(5)利用制糖廢液生產(chǎn)S可以實驗廢物利用,既有利于減少污染、節(jié)省原料,又能降低生產(chǎn)成本。
4.(2022·廣東卷)研究深海獨特的生態(tài)環(huán)境對于開發(fā)海洋資源具有重要意義。近期在“科學號”考察船對南中國海科考中,中國科學家采集了某海域1146米深海冷泉附近沉積物樣品,分離、鑒定得到新的微生物菌株并進一步研究了其生物學特性。

回答下列問題:
(1)研究者先制備富集培養(yǎng)基,然后采用　　　　法滅菌,冷卻后再接入沉積物樣品,28℃厭氧培養(yǎng)一段時間后,獲得了含擬桿菌的混合培養(yǎng)物,為了獲得純種培養(yǎng),除了稀釋涂布平板法,還可采用　　　　法。據(jù)圖分析,擬桿菌新菌株在以　　　　　　　為碳源時生長狀況最好。
【答案】　(1)高壓蒸汽滅菌　平板劃線　纖維素
【詳解】　(1)培養(yǎng)基通常采用高壓蒸汽滅菌法進行滅菌。可以采用稀釋涂布平板法或平板劃線法,將單個微生物分散在固體培養(yǎng)基上,經(jīng)過培養(yǎng)得到單菌落,從而獲得純凈培養(yǎng)物。分析題圖可知,在以纖維素為碳源的培養(yǎng)基中,細胞數(shù)量最多,可推知擬桿菌新菌株在以纖維素為碳源時生長狀況最好。
(2)研究發(fā)現(xiàn),將采集的樣品置于各種培養(yǎng)基中培養(yǎng),仍有很多微生物不能被分離篩選出來,推測其原因可能是　 。(答一點即可)
【答案】　(2)某些微生物只有利用深海冷泉中的特有物質(zhì)才能生存(或需要在深海冷泉的特定環(huán)境中才能存活)
【詳解】　(2)深海冷泉中可能存在某些微生物,只有利用冷泉中的特有物質(zhì)才能生存(或需要在深海冷泉的特定環(huán)境中才能存活),故將采集的樣品置于各種培養(yǎng)基中培養(yǎng),仍可能有很多微生物不能被分離篩選出來。
(3)藻類細胞解體后的難降解多糖物質(zhì),通常會聚集形成碎屑沉降到深海底部。從生態(tài)系統(tǒng)組成成分的角度考慮,擬桿菌對深海生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的作用可能是　 。
【答案】　(3)擬桿菌作為分解者,將沉降到深海底部的難降解多糖物質(zhì)分解為無機物,歸還到無機環(huán)境中,有利于碳循環(huán)的順利進行
【詳解】　(3)擬桿菌為異養(yǎng)生物,作為該生態(tài)系統(tǒng)的分解者,能將沉降到深海底部的難降解多糖物質(zhì)分解為無機物,歸還到無機環(huán)境中,有利于碳循環(huán)的順利進行。
(4)深海冷泉環(huán)境特殊,推測此環(huán)境下生存的擬桿菌所分泌物各種多糖降解酶,除具有酶的一般共性外,其特性可能還有　 。
【答案】　(4)耐低溫
【詳解】　(4)深海冷泉溫度較低,故生活在其中的擬桿菌所分泌的各種多糖降解酶,應具有耐低溫的特性,才能高效降解多糖,保證擬桿菌的正常生命活動所需。
5.(2022·全國甲卷)某同學從被石油污染的土壤中分離得到A和B兩株可以降解石油的細菌,在此基礎(chǔ)上采用平板培養(yǎng)法比較二者降解石油的能力,并分析兩個菌株的其他生理功能。
實驗所用的培養(yǎng)基成分如下。
培養(yǎng)基Ⅰ:K2HPO4,MgSO4,NH4NO3,石油。
培養(yǎng)基Ⅱ:K2HPO4,MgSO4,石油。
操作步驟:
①將A、B菌株分別接種在兩瓶液體培養(yǎng)基Ⅰ中培養(yǎng),得到A、B菌液;
②液體培養(yǎng)基Ⅰ、Ⅱ中添加瓊脂,分別制成平板Ⅰ、Ⅱ,并按圖中所示在平板上打甲、乙兩孔。
回答下列問題。
菌株 透明圈大小
平板Ⅰ 平板Ⅱ
A +++ ++
B ++ -
(1)實驗所用培養(yǎng)基中作為碳源的成分是　　　　　。培養(yǎng)基中NH4NO3的作用是為菌株的生長提供氮源,氮源在菌體內(nèi)可以參與合成　　　　　　　　　　　　　　　　(答出2種即可)等生物大分子。
【答案】　(1)石油　 DNA、RNA、蛋白質(zhì)
【詳解】　(1)培養(yǎng)基的成分有碳源、氮源、無機鹽和水等,從組成培養(yǎng)基的物質(zhì)所含化學元素可知,作為碳源的成分是石油。生物大分子DNA、RNA、蛋白質(zhì)都含有N元素,故氮源在菌體內(nèi)可以參與合成這些物質(zhì)。
(2)步驟①中,在資源和空間不受限制的階段,若最初接種N0個A細菌,繁殖n代后細菌的數(shù)量是　　　　　。
【答案】　(2)N0·2n
【詳解】　(2)由題意“資源和空間不受限制”可知,細菌的增殖呈J形曲線增長,由于DNA的半保留復制,細菌每繁殖一代就是上一代的2倍,根據(jù)公式Nt=N0·λt,λ=2,繁殖n代后細菌的數(shù)量是N0·2n。
(3)為了比較A、B降解石油的能力,某同學利用步驟②所得到的平板Ⅰ、Ⅱ進行實驗,結(jié)果如表所示(“+”表示有透明圈,“+”越多表示透明圈越大,“-”表示無透明圈),推測該同學的實驗思路是 　 。
【答案】　(3)在無菌條件下,將等量等濃度的A菌液和B菌液分別接種到平板Ⅰ的甲和乙兩孔處,平板Ⅱ也進行同樣的操作,在相同且適宜條件下培養(yǎng)一段時間,比較兩個平板的兩孔處的透明圈大小并作記錄,根據(jù)透明圈大降解能力強,透明圈小降解能力弱,進而比較A、B降解石油的能力
【詳解】　(3)分析表格數(shù)據(jù)可知,實驗的結(jié)果是:在平板Ⅰ上,A菌株降解石油的能力高于B菌株;在平板Ⅱ上,A菌株仍然能降解石油,而B菌株不能降解,根據(jù)實驗的單一變量和對照原則,推測該同學的思路是:在無菌條件下,將等量等濃度的A菌液和B菌液分別接種到平板Ⅰ的甲和乙兩孔處,平板Ⅱ也進行同樣的操作,在相同且適宜條件下培養(yǎng)一段時間,比較兩個平板的兩孔處的透明圈大小并作記錄,根據(jù)透明圈大降解能力強,透明圈小降解能力弱,進而比較A、B降解石油的能力。
(4)現(xiàn)有一貧氮且被石油污染的土壤,根據(jù)上表所示實驗結(jié)果,治理石油污染應選用的菌株是　　　　　,理由是　 。
【答案】　(4)A　A菌株降解石油的能力高于B菌株,并且在沒有添加氮源的培養(yǎng)基中也能生長
【詳解】　(4)由表格數(shù)據(jù)可知,在平板Ⅱ(無氮源的培養(yǎng)基)上,A菌株仍然能降解石油,而B菌株不能降解,所以要治理貧氮且被石油污染的土壤,應該選用A菌株,因為A菌株降解石油的能力高于B菌株,并且在沒有添加氮源的培養(yǎng)基中也能生長。
6.(2019·全國Ⅰ卷)已知一種有機物X(僅含有C、H兩種元素)不易降解,會造成環(huán)境污染。某小組用三種培養(yǎng)基篩選土壤中能高效降解X的細菌(目標菌)。
Ⅰ號培養(yǎng)基:在牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基中加入X(5 g/L)。
Ⅱ號培養(yǎng)基:氯化鈉(5 g/L),硝酸銨(3 g/L),其他無機鹽(適量),
X(15 g/L)。
Ⅲ號培養(yǎng)基:氯化鈉(5 g/L),硝酸銨(3 g/L),其他無機鹽(適量),
X(45 g/L)。
回答下列問題:
(1)在Ⅰ號培養(yǎng)基中,為微生物提供氮源的是　　　　　。Ⅱ、Ⅲ號培養(yǎng)基中為微生物提供碳源的有機物是　　　　　。
【答案】　(1)牛肉膏、蛋白胨　X
【詳解】　(1)Ⅰ號培養(yǎng)基為牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基,故提供氮源的是牛肉膏、蛋白胨,Ⅱ、Ⅲ號培養(yǎng)基是以有機物X為唯一碳源的選擇培養(yǎng)基。
6.(2019·全國Ⅰ卷)已知一種有機物X(僅含有C、H兩種元素)不易降解,會造成環(huán)境污染。某小組用三種培養(yǎng)基篩選土壤中能高效降解X的細菌(目標菌)。
Ⅰ號培養(yǎng)基:在牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基中加入X(5 g/L)。
Ⅱ號培養(yǎng)基:氯化鈉(5 g/L),硝酸銨(3 g/L),其他無機鹽(適量),
X(15 g/L)。
Ⅲ號培養(yǎng)基:氯化鈉(5 g/L),硝酸銨(3 g/L),其他無機鹽(適量),
X(45 g/L)。
回答下列問題:
(2)若將土壤懸浮液接種在Ⅱ號液體培養(yǎng)基中,培養(yǎng)一段時間后,不能降解X的細菌比例會　　　　　,其原因是　 　。
【答案】　(2)下降　不能降解X的細菌因缺少碳源而不能繁殖,而降解X的細菌能夠繁殖
【詳解】　(2)Ⅱ號培養(yǎng)基是以有機物X為唯一碳源的選擇培養(yǎng)基,故只有能利用有機物X的微生物才能存活,而其他不能降解X的細菌因缺少碳源而不能增殖。
6.(2019·全國Ⅰ卷)已知一種有機物X(僅含有C、H兩種元素)不易降解,會造成環(huán)境污染。某小組用三種培養(yǎng)基篩選土壤中能高效降解X的細菌(目標菌)。
Ⅰ號培養(yǎng)基:在牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基中加入X(5 g/L)。
Ⅱ號培養(yǎng)基:氯化鈉(5 g/L),硝酸銨(3 g/L),其他無機鹽(適量),
X(15 g/L)。
Ⅲ號培養(yǎng)基:氯化鈉(5 g/L),硝酸銨(3 g/L),其他無機鹽(適量),
X(45 g/L)。
回答下列問題:
(3)Ⅱ號培養(yǎng)基加入瓊脂后可以制成固體培養(yǎng)基,若要以該固體培養(yǎng)基培養(yǎng)目標菌并對菌落進行計數(shù),接種時,應采用的方法是　 。
【答案】　(3)稀釋涂布平板法
【詳解】　(3)要以該固體培養(yǎng)基培養(yǎng)目標菌并對菌落進行計數(shù),接種時,應采用的方法是稀釋涂布平板法。
6.(2019·全國Ⅰ卷)已知一種有機物X(僅含有C、H兩種元素)不易降解,會造成環(huán)境污染。某小組用三種培養(yǎng)基篩選土壤中能高效降解X的細菌(目標菌)。
Ⅰ號培養(yǎng)基:在牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基中加入X(5 g/L)。
Ⅱ號培養(yǎng)基:氯化鈉(5 g/L),硝酸銨(3 g/L),其他無機鹽(適量),
X(15 g/L)。
Ⅲ號培養(yǎng)基:氯化鈉(5 g/L),硝酸銨(3 g/L),其他無機鹽(適量),
X(45 g/L)。
回答下列問題:
(4)假設(shè)從Ⅲ號培養(yǎng)基中得到了能高效降解X的細菌,且該菌能將X代謝為丙酮酸,則在有氧條件下,丙酮酸可為該菌的生長提供
　　　　　和　　　　　。
【答案】　(4)能量　合成其他物質(zhì)的原料
【詳解】　(4)該菌能將X代謝為丙酮酸,則在有氧條件下,丙酮酸可為該菌的生長提供能量和合成其他物質(zhì)的原料。

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