2023版高三一轮总复习生物（苏教版）选择性必修三生物技术与工程教案

7发酵工程利用微生物的特定功能规模化生产对人类有用的产品结合生活或生产实例，举例说出发酵工程的基本原理，尝试运用传统发酵技术制作发酵食品，认同它促进了饮食文化的形成。理清发酵工程与传统发酵技术内在联系，并掌握发酵工程的基本环节。1．(2021·江苏苏锡常镇四市高三调研)生活中我们经常会接触到发酵食品，如果酒、果醋、泡菜等。下列关于传统发酵食品制作的叙述，正确的是()A．家庭制作果酒和泡菜时，主要是利用植物体表面天然的菌种B．制作果酒和泡菜时，为利于无氧发酵，发酵装置需装满溶液C．泡菜坛内的白色菌膜、变酸的果酒表面的菌膜所含菌种完全相同D．制成的果醋和泡菜都需要经高压蒸汽灭菌，目的是延长产品保质期A[果酒发酵时前期需氧后期不需氧，所以发酵装置需要留有大约1/3的空间，有利于前期酵母菌有氧呼吸大量繁殖。另外，发酵装置需要留有大约1/3的空间可以防止发酵旺盛时汁液溢出，B错误；泡菜坛内出现白色菌膜的主体为酵母菌，而变酸的果酒表面菌膜的主体为醋酸菌，故所含菌种不同，C错误；制成的果醋和泡菜不能使用高压蒸汽灭菌，会影响产品的口感和品质，D错误。]2．(2021·广州高三模拟)20世纪40年代，利用发酵工程大规模生产青霉素成为研究的主攻方向。由于青霉素产生菌是需氧型的，科学家在厌氧发酵技术的基础上，建立了深层通气液体发酵技术使青霉素的生产实现了产业化，下列关于青霉素生产的叙述，正确的是()A．青霉素是青霉菌生长代谢中产生的生命活动所必需的重要的代谢产物B．用紫外线、激光、化学诱变剂处理青霉菌再经筛选的方法可以选育高产菌种C．发酵罐接种后必须进行灭菌处理D．在青霉菌生长的稳定期，活菌数不再增加，青霉素产量也不再增加B[青霉素是青霉菌生长代谢中产生的但不是生命活动必需的代谢产物，属于青霉菌的次级代谢产物，A错误；用紫外线、激光、化学诱变剂处理青霉菌再经筛选的方法可以选育高产菌种，这是诱变育种的方法，B正确；发酵罐接种前必须进行灭菌处理，接种后灭菌会杀死菌种，C错误；在青霉菌生长的稳定期，活菌数不再增加，由于青霉菌的代谢活动，青霉素产量还在增加，D错误。]3．(2021·石景山区高三模拟)土壤中的磷大部分以难被植物吸收利用的无效态(如磷酸钙等难溶态，在水中呈白色沉淀)存在，溶磷菌能够把无效态的磷转化为可被直接利用的可溶性磷。(1)磷是植物生长发育的必需元素，可组成________(填出2种即可)等化合物。(2)从土壤中筛选溶磷菌的一般步骤如下：溶磷菌的分离：依次配备浓度为10－3、10－4、10－5的土壤稀释液，分别取0.1mL均匀涂布于含难溶磷的固体培养基上培养2d。待菌落长出后挑取________的菌落，于基础培养基上采用________法进行多次纯化。溶磷菌的筛选：将分离获得的溶磷菌分别配制成菌悬液，接入已灭菌的含难溶磷液体培养基中，对照组的培养基接入________菌悬液，5d后测定培养液中可溶性磷含量。若接菌培养液可溶性磷含量为a，对照组可溶性磷含量为b，则菌株溶磷量为________。选择溶磷量最大的菌种为目的菌。(3)将适量目的菌接入已灭菌的含难溶磷的液体培养基中培养，每天取样测定溶磷量和pH变化情况，结果如下图所示。①结果表明目的菌分解难溶磷的能力呈现__________________的趋势。②根据培养液的pH变化情况，可对目的菌的解磷原理作出的推测是_________________________________________。(4)请预期该溶磷菌在农业生产方面可能的应用：________________________________________________________________________________________。[解析](1)土壤中的磷元素被植物直接吸收后，可用于组成核酸、磷脂、ATP、NADPH等化合物。(2)溶磷菌的分离：土壤中的磷大部分以磷酸钙等难溶态存在，在水中呈白色沉淀，故加入含难溶磷的固体培养基浑浊不透明，而溶磷菌能够把无效态的磷转化为可被直接利用的可溶性磷，故一段时间后，可挑选平板上形成透明溶磷圈的菌落，即为筛选出的溶磷菌。纯化常用平板划线法和稀释涂布平板法，如平板划线法将挑选出的菌落于基础培养基上采用连续划线法进行多次纯化。溶磷菌的筛选：对照组的培养基接入等量灭活的菌悬液，以作比较。若5d后接菌培养液可溶性磷含量为a，对照组可溶性磷含量为b，则菌株溶磷量为a－b。差值越大，说明菌体溶磷量越大，选择溶磷量最大的菌种为目的菌。(3)①在1～4天内溶磷量随时间增加而增多，即分解能力升高，第4天后，溶磷量开始减少，即分解能力降低，但比最开始仍更强。②在加入溶磷菌后溶液pH迅速降低，溶磷量开始增加，随着pH回升，溶磷量就开始降低，据此推测溶磷菌可能通过产生酸性代谢产物分解难溶性磷。(4)土壤中的磷大部分以难被植物吸收利用的无效态如磷酸钙等难溶态存在，而溶磷菌可将难溶态磷分解为可被植物直接利用的可溶性磷，故可将其制成微生物菌肥促进植物对磷元素的吸收。[答案](1)核酸(DNA、RNA)、ATP、磷脂、NADPH(2)具有透明解磷圈平板划线等量灭活a－b(3)①先升高后降低②溶磷菌通过产生酸性代谢产物分解难溶性磷(4)制成微生物菌肥促进植物对磷元素的吸收

8细胞工程通过细胞水平上的操作，获得有用的生物体或其产品尝试运用植物组织培养技术培养菊花或其他植物幼苗，能够运用生物学基本概念和原理，科学分析和研判与干细胞、克隆动物和胚胎分割等相关的议题。认同细胞工程在农业生产、医疗卫生等方面的作用。1．早期胚胎细胞异常凋亡是目前克隆猪成功率低的主要原因。用实时荧光逆转录PCR技术(RT­qPCR)检测细胞凋亡抑制基因Bcl­2的表达水平，有助于了解胚胎发育不同时期Bcl­2表达水平与细胞凋亡的关系。下列说法错误的是()A．对重组细胞进行培养时需加入血清、血浆等天然成分B．卵母细胞采集后，要在体外培养成熟再去核作为受体细胞C．根据RT­qPCR荧光强度可计算出基因Bcl­2在相应细胞中的翻译水平D．胚胎在受体子宫发育过程中，其遗传特性不受影响C[动物细胞培养液的成分是葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清等，A正确；卵母细胞采集后，要在体外培养到减数分裂Ⅱ中期，进行核移植有助于细胞核全能性的表达，B正确；根据RT­qPCR最终的荧光强度不可能计算出基因Bcl­2在相应细胞中的翻译水平，只有在荧光信号指数扩增阶段，PCR产物量的对数值与起始模板量之间存在线性关系，可以选择在这个阶段进行定量分析，C错误；产生新个体的性别、绝大多数性状与供核亲本一致，D正确。]2．(多选)与血清抗体相比，单克隆抗体具有更多优势。右图是制备埃博拉病毒(抗原)单克隆抗体的流程图，下列相关叙述正确的是()A．单克隆抗体的特异性、灵敏度和产量都超过了血清抗体的B．细胞①、细胞②、细胞③都既能增殖又能分泌抗体C．细胞融合率低，融合细胞不都是杂交瘤细胞，故需要进行筛选(Ⅰ)D．利用单克隆抗体与抗原特异性结合的特点可诊断出病毒感染者ACD[单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高、可大量制备的特点，其特异性、灵敏度和产量都超过了血清抗体的，A正确；细胞①是可产生抗体的B细胞，即浆细胞，浆细胞不具有增殖能力，B错误；融合细胞可能还包括B细胞与B细胞融合、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合而成的细胞，所以需要进行筛选，C正确；利用该单克隆抗体与病毒抗原特异性结合的特点，可诊断出病毒感染者，D正确。]3．甜樱桃品种A是三倍体，果实营养丰富，可通过植物组织培养技术进行繁殖。根据以下甜樱桃品种A的组织培养过程回答下列问题。外植体→初代培养→增殖培养→生根培养→移栽(1)甜樱桃品种A通过植物组织培养繁殖与扦插繁殖相比，优点是_______________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)培养外植体的培养基中需加入一定量的蔗糖，作用是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)为使外植体在培养基中经初代培养、增殖培养后得到一定量无根苗，培养过程中需使用一定浓度的激素进行诱导，其中6­BA用量与IBA用量的比值应保持________(填“较高”“适中”或“较低”)的原因是_____________________________________________________________________________________。(4)下表是不同生根培养基对组培苗生根率的影响(生根率＝生根株数/诱导株数×100%)。培养基序号IAA(mg·L－1)NAA(mg·L－1)IBA(mg·L－1)生根率(%)10.5000.6061.5420.5000.9092.3030.5001.2088.8840.5001.5069.23500.500.2018.75600.500.4025.00700.500.8043.75800.501.6081.25当IAA浓度为0.50mg·L－1时，如果将IBA的浓度从1.50mg·L－1提高到1.80mg·L－1，对组培苗生根率的影响是_______________，原因是__________________________。当NAA浓度为0.50mg·L－1时，________(填“能”或“不能”)确定1.60mg·L－1的IBA是促进组培苗生根的最适浓度。[解析](1)传统的无性繁殖容易积累病毒，导致产量和品质下降，植物组织培养技术可利用植物的芽尖等新生组织(无病毒)大量培养获得无病毒植株，故甜樱桃品种A通过植物组织培养繁殖与扦插繁殖相比，优点是可获得甜樱桃品种A的脱毒苗，并大量繁殖(脱毒苗)。(2)培养外植体的培养基中需加入大量元素、微量元素、有机物(如氨基酸、维生素、蔗糖等)及植物激素。蔗糖的作用是提供碳源，维持细胞的渗透压。(3)植物激素的用量比例会影响植物细胞的发育方向，当细胞分裂素用量与生长素用量比值低时，有利于根的分化，抑制芽的形成；比值高时，有利于芽的分化，抑制根的形成；比值适中时，促进愈伤组织的形成。故为使外植体在培养基中经初代培养、增殖培养后得到一定量无根苗，6­BA(细胞分裂素类调节剂)用量与IBA(生长素类调节剂)用量的比值应保持较高，以有利于芽的分化，抑制根的形成，获得无根苗。(4)分析表格中数据可知，当IAA浓度为0.50mg·L－1时，促进生根的IBA的最适浓度在0.90mg·L－1左右，超过此浓度，随IBA浓度的升高，生根率逐渐降低。故当IAA浓度为0.50mg·L－1时，如果将IBA的浓度从1.50mg·L－1提高到1.80mg·L－1，对组培苗生根率的影响是降低生根率。原因是当IAA浓度为0.50mg·L－1，所用IBA浓度大于促进组培苗生根的最适浓度，随IBA浓度升高，组培苗生根率逐渐下降。表格中数据表明，当NAA浓度为0.50mg·L－1时，随IBA浓度的增大，生根率逐渐上升，没有出现峰值，故不能确定1.60mg·L－1的IBA是促进组培苗生根的最适浓度。[答案](1)可获得甜樱桃品种A的脱毒苗，并大量繁殖(脱毒苗)(2)提供碳源，维持细胞的渗透压(3)较高有利于芽的分化，抑制根的形成(4)降低生根率IAA浓度为0.50mg·L－1，当IBA浓度大于促进组培苗生根的最适浓度时，随IBA浓度升高，组培苗生根率逐渐下降不能

9基因工程赋予生物新的遗传特性结合生活或生产实例，熟练说出基因工程的基本原理，并运用其基本原理，参与有关推广和应用基因工程产品等社会行为的讨论，理性做出个人决策。认同基因工程给现代农牧业、食品及医药等产生的巨大的社会效益和经济效益。1．(2021·南通高三模拟)受伤的双子叶植物产生的酚类化合物可诱导毒力效应蛋白(Vir)基因表达产生Vir蛋白，其中VirD1/D2蛋白复合体可将Ti质粒上的一段T­DNA单链(T链)切下并形成VirD2­T链复合物。转移至植物细胞中的VirD2­T链复合物结合VirE2等蛋白形成T复合体进入细胞核，将T链随机整合到植物染色体上。相关叙述错误的是()A．农杆菌转化法将目的基因导入水稻细胞，可用酚类化合物处理提高转化效率B．VirD2­T链复合物结合VirE2等蛋白形成T复合体可避免T­DNA的胞内降解C．T­DNA的整合具有随机性，需经过筛选(抗性、荧光等)获得符合要求的转化苗D．T­DNA整合至植物细胞染色体上的过程不需要DNA聚合酶和DNA连接酶D[农杆菌易感染双子叶植物，对单子叶植物没有感染力，因为多数单子叶植物不能合成酚类化合物，可以通过在伤口施加相关酚类化合物而使单子叶植物成为农杆菌易感染的植物，从而提高转化效率，A正确；VirD2­T链复合物结合VirE2等蛋白形成T复合体进入细胞核，将T链随机整合到植物染色体上，可避免T­DNA在细胞内被降解，B正确；经过转化的植物不一定都得到目的表型，因为T­DNA的整合是随机的，还需经过筛选(抗性、荧光等)才能获得符合要求的转化苗，C正确；Ti质粒上的Vir基因区段在宿主细胞内表达产物能诱导Ti质粒产生一条新的T­DNA单链分子，而合成新的T­DNA单链不需要限制酶，需要的是DNA聚合酶和DNA连接酶，D错误。]2．(2021·武汉高三质检)乙型肝炎病毒和戊型肝炎病毒分别是乙型肝炎、戊型肝炎的病原体，病毒结构见下图。研究人员用基因工程技术获得了两种含肝炎病毒抗原基因(DNA序列)的细胞，用转基因细胞来生产病毒表面蛋白抗原，然后制备成疫苗，用于肝炎的预防。下列说法正确的是()乙型肝炎病毒结构模式图戊型肝炎病毒结构模式图A．获得的两种肝炎疫苗在人体内都不能复制，需多次接种B．获取两种肝炎病毒的抗原基因都必须要用到逆转录酶C．获取的两种肝炎病毒抗原基因都可以直接转入受体细胞中进行表达D．用抗原—抗体杂交法可确定肝炎病毒抗原基因是否插入到受体细胞DNA上A[据题意可知，获得的两种肝炎疫苗的化学本质均为病毒表面蛋白抗原，在人体内都不能复制，需多次接种，A正确；图中显示乙型肝炎病毒的遗传物质是DNA，而戊型肝炎病毒的遗传物质是RNA，因此，只有后者的抗原基因的获取需要用到逆转录酶，B错误；获取的两种肝炎病毒抗原基因都需要与相应的载体结合才可以转入受体细胞中进行表达，而不能直接导入受体细胞，C错误；用抗原—抗体杂交法可确定肝炎病毒抗原基因是否成功表达，D错误。]3．为满足对SARS­CoV­2(新冠病毒)和COVID­19(新冠肺炎)研究等方面的需要，我国科学家制备了多种新冠肺炎模型小鼠。(1)新冠病毒与人体细胞表面的血管紧张素转化酶2(hACE2)结合后，进入细胞引起新冠肺炎。由于鼠源ACE2(mACE2)与hACE2空间结构不同，使新冠病毒不易感染小鼠。构成mACE2与hACE2的氨基酸的____________________不同，都可能导致其空间结构不同。(2)利用CRISPR/Cas9技术将hACE2基因插入小鼠受精卵mACE2基因中(图1)，获得表达hACE2的模型小鼠。图1①IRES序列可在mRNA内部介导核糖体与mRNA结合。为使hACE2基因和荧光蛋白基因(报告基因)在小鼠mACE2基因启动子驱动下共转录，且合成两种独立的蛋白，请选择外源序列应包含的组件并从上游到下游进行排序________。A．启动子B．终止子C．hACE2的逆转录DNAD．荧光蛋白基因的逆转录DNAE．IRES序列②获得F0代小鼠后，还需要通过________检测目的基因是否导入。③模型小鼠机体中荧光的分布和强度可反映hACE2基因_________________________________________________________________________________。(3)为寻找有效的抗原来研发新冠疫苗，用新冠病毒蛋白(S、N、M、E)分别免疫小鼠，一段时间后提取免疫血清并注射给模型小鼠，而后用等量的新冠病毒感染模型小鼠，检测肺部组织中病毒含量，结果如图2所示。图2①应选择________蛋白来制备疫苗，依据是____________________________________________________________________________________________。②从感染后1天到3天，注射S免疫血清组小鼠病毒含量下降的原因可能有_____________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析](1)新冠病毒与人体细胞表面的血管紧张素转化酶2(hACE2)结合后，进入细胞引起新冠肺炎。而新冠病毒不易感染小鼠，原因是构成mACE2与hACE2的氨基酸的种类、数目和排列顺序不同，都会导致其空间结构不同，因此对新冠病毒的识别有差异。(2)利用CRISPR/Cas9技术将hACE2基因插入小鼠受精卵mACE2基因中，获得表达hACE2基因的模型小鼠。①IRES序列可在mRNA内部介导核糖体与mRNA结合。为使hACE2基因和荧光蛋白基因(报告基因)在小鼠mACE2基因启动子驱动下共转录，且合成两种独立的蛋白，则外源序列应包含的组件并从上游到下游的序列依次为启动子、hACE2的cDNA、IRES序列、荧光蛋白基因的cDNA、终止子，即CEDB依次排列构建成目的基因表达载体的序列，其中IRES序列可在mRNA内部介导核糖体与mRNA结合，因此需要插入到重组DNA中间。②检测目的基因的方法通常采用DNA分子杂交技术，据此，获得F0代小鼠后，还需要通过DNA分子杂交技术检测目的基因是否导入。③根据目的基因表达载体中各个组件的排列顺序可知，荧光蛋白的表达意味着hACE2基因成功表达，因此模型小鼠机体中荧光的分布和强度可反映hACE2基因表达情况。(3)①为寻找有效的抗原来研发新冠疫苗，用新冠病毒蛋白(S、N、M、E)分别免疫小鼠，一段时间后提取免疫血清并注射给模型小鼠，而后用等量的新冠病毒感染模型小鼠，图中结果显示，只有用S蛋白免疫小鼠之后获得的血清能使模型小鼠体内的病毒含量明显下降，即S蛋白免疫血清中抗体对病毒的防卫功能最强，因此，应选择S蛋白来制备疫苗。②实验结果中，从感染后1天到3天，注射S免疫血清组小鼠病毒含量继续下降，其原因可能是第三天小鼠自身体内通过免疫反应产生了病毒抗体等物质，从而使病毒含量下降。[答案](1)种类、数目、排列顺序(2)CED(B)核酸分子杂交/PCR在机体中表达的部位和强度(3)S感染后1天和3天，只有注射S免疫血清组病毒含量明显低于对照组模型小鼠的免疫系统清除一部分病毒，S免疫血清中抗体与病毒S抗原结合抑制病毒侵染与增殖

10生物技术在造福人类社会的同时也可能会带来安全与伦理问题理解并掌握转基因的基础知识，关注转基因产品的安全性。比较生殖性克隆与治疗性克隆的异同，以及试管婴儿与设计试管婴儿的异同。掌握生物武器的危害及我国政府的立场和观点。1．(2021·顺义区高三统考)现代生物技术造福人类的同时，也可能引起一系列的安全和伦理问题，下列说法不恰当的是()A．我国政府不支持任何生殖性克隆人实验B．我国主张全面禁止和彻底销毁生物武器C．只要有证据表明转基因产品有害，就应禁止该技术的应用D．我国已经对转基因食品和转基因农产品实施产品标识制度C[我国政府禁止生殖性克隆人，坚持四不原则(不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验)，但不反对治疗性克隆，A正确；我国主张全面禁止和彻底销毁生物武器，B正确；对于转基因产品，我们应该客观公正地看待它，有益的推广，有害的禁止，但不能禁止该技术的应用，C错误；我国已经对转基因食品和转基因农产品实施产品标识制度，以尊重人们的知情权，D正确。]2．基因工程产物可能存在着一些安全性问题，但不必担心的是()A．三倍体转基因鲤鱼与正常鲤鱼杂交，进而导致自然种群被淘汰B．载体的标记基因(如抗生素抗性基因)可能指导合成有利于抗性进化的产物C．目的基因(如杀虫基因)本身编码的产物可能会对人体产生毒性D．目的基因被应用于生物武器A[三倍体转基因鲤鱼不能产生可育配子，不能与正常鲤鱼杂交，A符合题意；载体标记基因(如抗生素基因)多为抗生素抗性基因，可能指导合成有利于抗性进化的产物，B不符合题意；目的基因如杀虫基因，本身编码的产物可能会对人体产生毒性，C不符合题意；生物武器的类型包括致病菌、病毒、生物毒剂及基因重组的致病菌等，转基因生物有可能被用于制造生物武器，D不符合题意。]

第1讲发酵工程的培养基和无菌技术[课标要求]1．阐明在发酵工程中灭菌是获得纯净的微生物培养物的前提2．阐明无菌技术是在操作过程中，保持无菌物品与无菌区域不被微生物污染的技术3．举例说明通过调整培养基的配方可有目的地培养某种微生物4．概述平板划线法和稀释涂布平板法是实验室中进行微生物分离和纯化的常用方法5．概述稀释涂布平板法和显微镜计数法是测定微生物数量的常用方法[核心素养](教师用书独具)1．分析培养基的成分及其作用；平板划线法和稀释涂布平板法的异同；选择培养基和鉴别培养基的区别。(科学思维)2．设计实验探究微生物培养的条件及如何分离某种微生物等。(科学探究)3．关注有害微生物的控制及宣传健康生活方式等。(社会责任)考点1发酵工程的培养基1．培养基的类型(1)培养基：主要是指为人工培养微生物等而制备的，适合微生物等生长、繁殖或积累代谢产物的营养基质。(2)类型2．基础培养基(1)概念：各种培养基的配方虽然不同，但其成分一般都含有水、碳源、氮源和无机盐等最基本的物质，这些最基本的物质是大多数微生物对营养条件的基本需求，提供这些基本需求的培养基就是基础培养基。(2)培养基的成分3．特殊培养基(1)概念：以基础培养基为基础，可进一步配制具有特殊用途的培养基。(2)类型4．培养基的配制——马铃薯葡萄糖琼脂培养基(1)实验原理：酵母菌的生长繁殖需要的营养物质有水、碳源、氮源和无机盐等。马铃薯葡萄糖琼脂培养基具有酵母菌生长所需的碳元素、氮元素和其他营养物质。(2)实验步骤：1．所有的培养基中都要加入琼脂。 (×)提示：固体培养基中的琼脂仅作为凝固剂，液体培养基不加入琼脂。2．培养不同微生物的培养基成分完全一样。 (×)提示：培养基中含有水、无机盐、碳源、氮源等营养物质，还需要满足不同微生物生长对pH、特殊营养物质以及O2的需求。3．固体培养基中加入少量水即可形成液体培养基。 (×)提示：固体培养基和液体培养基的区别在于是否加入凝固剂(如琼脂)。4．在选择培养基中添加数滴质量分数为10%的酚溶液可以抑制细菌和霉菌的生长。 (√)5．以尿素为唯一氮源的培养基属于选择培养基。 (√)试从碳源和氮源的角度分析不同类型的微生物所需的培养基成分的特点：(选择性必修3P3～5“正文”)项目自养型微生物异养型微生物碳源CO2、NaHCO3等无机物糖类等有机物氮源铵盐、硝酸盐等无机物牛肉膏、蛋白胨、酵母粉等有机物1．琼脂是从某些藻类细胞中提取出来的物质，主要包括琼脂糖(一种多糖)和小分子果胶两种成分，那么琼脂可以为微生物提供能源吗？为什么？选择琼脂作为凝固剂利用了它的什么特点？提示：绝大多数生物包括微生物都不能利用琼脂，因此琼脂不能为微生物生长提供能量和碳源。琼脂具有加热熔化和冷却凝固的特点，是一种常用的凝固剂。2．你能简要说明选择培养基与鉴别培养基的主要区别吗？提示：选择培养基用于抑制成杀死其他微生物，或者造成有利于该菌生长的环境，一段时间培养后使得该菌成为优势菌。鉴别培养基用于鉴定分离或筛选不同微生物。1．培养基的种类分类标准培养基种类培养基特点作用物理性质固体培养基外观呈固态微生物的分离、计数等半固体培养基容器放倒不致流出，剧烈振动则破散观察微生物的运动、鉴定菌种等液体培养基呈液态常用于工业生产用途基础培养基含水、碳源、氮源、无机盐等最基本物质提供基本需求特殊培养基选择培养基允许特定种类的微生物生长；抑制或杀死其他微生物选择、分离鉴别培养基根据微生物的代谢特点，在培养基中加入某种指示剂或化学药品鉴定、分离和筛选加富培养基加入有利于某些微生物生长和繁殖所需的特殊物质增加所需分离的微生物的数量成分来源天然培养基含化学成分还不明确的天然物质适用于工业化生产合成培养基化学成分及其含量明确多用于研究和育种2．几种选择培养基的设计特性主要用途设计原理加入青霉素、四环素分离酵母菌或霉菌等真菌青霉素能抑制细菌和放线菌生长，对真菌无作用不加氮源分离固氮微生物固氮微生物能利用空气中的氮气不加碳源分离自养型微生物自养型微生物能利用无机碳源3．几种常用的鉴别培养基名称主要用途主要化学物质特征性变化伊红—亚甲蓝琼脂培养基鉴别大肠杆菌伊红、亚甲蓝出现带金属光泽的深紫色菌落刚果红培养基鉴别纤维素分解菌刚果红、纤维素纤维素被分解后出现透明圈油脂培养基鉴别产脂肪酶菌株食用油、吐温、中性红指示剂由淡红色变成深红色淀粉培养基鉴别产淀粉酶菌株可溶性淀粉淀粉被水解后出现淀粉水解圈溴甲酚紫培养基鉴别产酸微生物溴甲酚紫培养基颜色由紫色转为黄色1．微生物的培养离不开培养基，根据下面某微生物培养基的配方回答下列问题：成分含量NaNO33gK2HPO41gKCl0.5gMgSO4·7H2O0.5gFeSO40.01gC6H12O630gH2O1000mL青霉素0.1万单位(1)该培养基的碳源、氮源分别是什么？(2)依据物理性质、用途划分，该培养基分别属于什么培养基？(3)用该培养基培养的微生物可能是什么？提示：(1)碳源：C6H12O6；氮源：NaNO3。(2)依据物理性质划分，该培养基属于液体培养基；依据用途划分，则属于选择培养基。(3)根据培养基的原料分析，所培养微生物的同化作用的类型是异养型，且培养基成分中有青霉素，所以培养的微生物可能是酵母菌或霉菌。2．大肠杆菌的代谢产物(有机酸)能与伊红—亚甲蓝结合，从而形成深紫色，并带有金属光泽的菌落，据此配制的伊红—亚甲蓝培养基应为________培养基。提示：鉴别考查培养基的类型1．下列关于微生物培养基种类划分的叙述，错误的是()A．培养基按其物理性质可以分为液体培养基、固体培养基和半固体培养基B．培养基按其化学成分可以分为天然培养基、合成培养基C．培养基按其用途可以分为基础培养基和特殊培养基D．培养基按其营养构成可以分为含水培养基和无水培养基D[水是微生物必需的营养要素之一，培养基中必须含有水，D错误。]2．(多选)下列关于微生物培养的叙述，正确的是()A．将只允许特定种类的微生物生长的培养基称作选择培养基B．利用加入刚果红的含纤维素的培养基培养细菌，根据是否产生透明圈来鉴别分解纤维素的细菌C．加富培养基和选择培养基作用原理完全相同D．用加入酚红指示剂且以尿素为唯一氮源的培养基培养细菌，若培养基变红，则该细菌能够分解尿素ABD[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称为选择培养基，A正确；鉴别分解纤维素的细菌的依据是是否产生透明圈，B正确；加富培养基往往是增加所需微生物数量，而选择培养基是通过抑制杂菌来分离所需微生物，C错误；鉴定尿素分解菌的试剂是酚红指示剂，D正确。]考查培养基的配制3．下列关于配制马铃薯葡萄糖琼脂培养基的叙述，错误的是()A．分装时注意不要污染试管口B．配制培养基时，待其中琼脂溶化后需补足水至1000mLC．制作斜面培养基时，倒入试管中的培养基高度约为试管高度的1/2D．应采用高压蒸汽灭菌锅对培养基进行灭菌C[制作斜面培养基时，倒入试管中的培养基高度约为试管高度的1/5，C错误。]4．(多选)下列关于制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的叙述，正确的是()A．在熔化琼脂时，需要控制火力并不断用玻棒搅拌，以免发生焦糊B．牛肉膏、蛋白胨容易吸潮，称取时动作要迅速，并及时盖上瓶盖C．将配制好的培养基转移到锥形瓶中，加棉塞，包上牛皮纸，并用皮筋勒紧，放入干热灭菌箱内灭菌D．培养基应先调pH再灭菌后分装到培养皿ABD[在熔化琼脂时，需要控制火力并不断用玻棒搅拌，以免发生焦糊，A正确；牛肉膏、蛋白胨容易吸潮，称取时动作要迅速，并及时盖上瓶盖，B正确；将配制好的培养基转移到锥形瓶中，加棉塞，包上牛皮纸，并用皮筋勒紧，放入高压蒸汽灭菌锅内灭菌，而不是干热灭菌箱，C错误；培养基应先调pH再灭菌后分装到培养皿，D正确。]考点2发酵工程的无菌技术一、发酵工程的灭菌方法和设备二、无菌技术1．菌种的保存2．穿刺接种和斜面接种(1)厌氧微生物接触氧气会受到抑制、损伤甚至死亡，常采用穿刺接种。(2)斜面接种是常用的菌种传代和低温下保存菌种的方法。3．斜面接种和培养酵母菌准备接种→接种环灭菌→试管口灭菌→挑取菌体→接种→培养4．菌种保存(1)步骤：挑选典型菌落→接种在斜面培养基上→培养使其充分生长→试管用牛皮纸包扎→置于4℃左右的冰箱中保藏(目的：减缓培养基的水分蒸发，延长保存时间)。(2)每隔2～3个月重新接种一次，再继续保存。5．平板划线法分离和纯化微生物(1)平板划线法的含义：把含有多种微生物的杂菌样品，通过在特定的琼脂平板表面划线稀释，从而获得单个菌落的方法。(2)纯化微生物的含义：由单个微生物增殖形成的菌落，就是这种微生物的纯种菌落。(3)平板划线法的实验步骤①培养基和培养皿灭菌。②倒平板。③划线和培养。6．稀释涂布平板法分离和纯化微生物(1)稀释涂布平板法①具体做法：将待分离的材料做一系列的梯度稀释；再取一定量的某一稀释度的菌液涂布平板，然后用无菌的涂布器将菌液均匀地涂布在整个平板表面，使其中的微生物充分分散，培养后在平板培养基表面形成多个单菌落。②应用：既可用于菌种的分离和纯化，也可以用于微生物计数。③混合平板法：将稀释的少量菌悬液与50℃左右的培养基混合均匀后倒入无菌培养皿中，再将培养皿置于合适温度下培养，这样在培养基表面和内部均可长出单个菌落。④平板划线法的缺点是不能计数，而稀释涂布平板法则能用于微生物的计数。⑤计数依据：如果经稀释涂布平板法培养出的都是单个细胞增殖形成的菌落，那么统计这些菌落的数目，即可计算出单位体积样品中的微生物数量。(2)分离土壤中分解尿素的细菌并进行计数①实验目的a．学会配制选择培养基，以分离出能分解尿素的细菌。b．学会采用稀释涂布平板法分离和培养分解尿素的细菌，并进行计数。②实验原理a．利用选择培养基可以筛选和分离某种微生物。b．在高度稀释的条件下，于固体培养基上培养该微生物，形成单个菌落。单个菌落即为纯化培养物，通过对菌落数量的统计，可以计算出样品中的含菌数。③实验器材和试剂a．土壤样品。b．灭菌处理过的各种工具。c．配制以尿素为氮源的1000mL选择培养基的试剂以及调节pH的相关试剂。④实验步骤⑤结果与分析：菌落数目在30～300的一组平板上一般可以获得单个分解尿素的细菌菌落。1．低温、干燥、高氧是菌种保存的重要条件。 (×)提示：低温、干燥、真空是菌种保存的重要条件。2．厌氧微生物常采用穿刺接种的方法将其保护在培养基中。 (√)3．平板划线法接种时，每一次划线前都要挑取菌种。 (×)提示：平板划线法中，仅第一次划线前需要挑取菌种。4．酵母菌的纯培养接种方法只有平板划线法。 (×)提示：还有稀释涂布平板法等方法。5．稀释涂布平板法能分离细菌，也能计数。 (√)6．平板划线法不仅能纯化细菌，也能计数。 (×)提示：平板划线法不能计数。7．平板划线操作中，划完一个区域后要将接种环灼烧，再划下一个区域。 (√)8．混合平板法分离和纯化微生物时可在培养基表面和内部都长出单个菌落。 (√)1．无菌技术除用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染外，还有什么作用？(选择性必修3P7“正文”)提示：无菌技术还能有效避免操作者自身被微生物感染。2．操作时，接种环通过灭菌，在第二次及以后划线时，总是从上一次的末端开始划线。这样做的目的是什么？(选择性必修3P12“图1­8”“图1­9”)提示：将聚集的菌体逐步稀释以便获得不连续的单个菌落。1．倒平板操作中，平板冷凝后，要将平板倒置，其主要原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________。提示：防止冷凝后形成的水珠滴落在培养基上(污染培养基和破坏菌落)和防止培养基水分过快蒸发2．利用稀释涂布平板法进行微生物数量测定时，统计的菌落数往往比活菌的实际数目要少，这是因为_______________________________________________________________________________________________________________。提示：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1．两种纯化细菌的方法的比较项目平板划线法稀释涂布平板法纯化原理通过接种环在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表面将菌液进行一系列的梯度稀释，稀释度足够高时，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞主要步骤平板划线操作系列稀释操作和涂布平板操作接种工具接种环涂布器平板示意图2．平板划线操作中灼烧接种环的目的灼烧时间灼烧目的第一次划线前杀死接种环上原有的微生物，防止外来杂菌污染培养基第二次及以后每次划线前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最后一次划线后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3．统计菌落时所用两种计数方法的比较比较项目活菌计数法(稀释涂布平板法)显微镜直接计数法原理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利用特定细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定容积的样品中微生物的数量公式每克样品中的菌落数＝(C÷V)×MC：某稀释度下平板上生长的平均菌落数；V：涂布平板时所用的稀释液的体积(mL)；M：稀释倍数每毫升原液所含细菌数：每小格平均细菌数×400×104×稀释倍数缺点当两个或多个菌体连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落不能区分细胞的死活结果比实际值小比实际值大4．微生物的分离与计数实验中对照组和重复组的设置及作用(1)两种对照组的设置及作用①判断培养基中“是否有杂菌污染”，需将未接种的培养基同时进行培养。②判断选择培养基“是否具有筛选作用”，需设置牛肉膏蛋白胨培养基进行接种后培养，观察两种培养基上菌落数目，进行对比得出结论。(2)重复组的设置及作用：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至少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。1．某同学为探究已纯化的菌株能否分解纤维素，他将此菌株接种在纤维素分解菌选择培养基上，一段时间后，培养基上出现了菌落，该同学认为此菌株能分解纤维素，但其他的同学并不认同他的观点，你认为他们的理由是什么？提示：实验缺少空白对照；操作不规范。2．某同学在利用稀释涂布平板法纯化土壤中的细菌时，发现培养基上的菌落连成一片，最可能的原因是什么？为了防止杂菌污染，有同学建议加入抗生素，你觉得可以吗？并说明理由。提示：最可能的原因是菌液浓度过高(土壤溶液稀释不够)。不可以，因为抗生素不但能杀灭杂菌，而且也可以杀灭目的菌，因此在培养基上不可以加入抗生素。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。提示：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。考查无菌技术1．(2021·南通高三模拟)巴氏杀菌乳是以生牛(羊)乳为原料，经巴氏杀菌等工序制得的液体产品，杀灭了牛奶中有害菌群的同时也保存了营养物质和纯正口感。据国家标准每毫升合格巴氏杀菌乳中细菌总数不得超过50000个。某兴趣小组进行了新鲜牛奶合适的消毒温度的探究，相关实验操作不合理的是()A．配制牛肉膏蛋白胨培养基并在121℃、100kPa条件下处理15～30minB．将等量的新鲜牛奶分别置于60℃、70℃、80℃、90℃恒温水浴锅中处理30minC．对处理后的牛奶进行梯度稀释后，利用涂布法接种平板并在37℃下培养24hD．统计培养基上全部菌落数，以菌落数最少组的处理温度作为牛奶最适消毒温度D[配制的牛肉膏蛋白胨培养基需使用高压蒸汽灭菌法灭菌，即在121℃、100kPa条件下处理15～30min，将培养基彻底灭菌，以避免培养基上的微生物影响实验结果，A正确；新鲜牛奶应使用巴氏消毒法消毒，为了探究新鲜牛奶合适的消毒温度，可将等量的新鲜牛奶分别置于60℃、70℃、80℃、90℃恒温水浴锅中处理30min，并检测不同温度处理下的牛奶中微生物的数量进行比较，B正确；若要统计消毒后的牛奶中微生物的数量，可用稀释涂布平板法接种，即可对处理后的牛奶进行梯度稀释后，利用涂布法接种平板并在37℃下培养24h，C正确；由于温度过高会破坏牛奶中的营养成分，所以菌落数最少的组对应的温度不一定是最适的消毒温度，因为还需要考虑牛奶的营养价值不被破坏，D错误。]2．(2021·南充高三模拟)“掌心对掌心，手心压手背，十指交叉摩，手握关节搓，拇指围轴转，指尖掌心揉，手腕别放过。”七步洗手法可以清除手部的污物和微生物，是预防新冠病毒感染的有效措施之一。某生物实验小组设计了“比较洗手前后手上细菌分布情况”的探究活动：各小组成员分别将拇指在甲组培养基上轻轻按一下，然后用肥皂将该手洗干净，再将洗净后的拇指在乙组培养基上轻轻按一下。将这两组培养基放入恒温培养箱中，在适宜温度下培养24小时后，统计两组培养基中菌落数目。(1)该实验中用到的培养基中加入了牛肉膏、蛋白胨、NaCl和水，蛋白胨可以为微生物的生长提供____________________________等营养物质，为了使配制的溶液呈固体状态，还需要加入________。为了防止外来杂菌的入侵，可以将培养基放入盛有适量________的高压灭菌锅内灭菌15～30min。(2)实验中“将拇指在培养基上轻轻按一下”相当于微生物培养操作中的________，该操作应该在酒精灯火焰附近进行，原因是______________________________________________________________________________________。(3)统计甲乙两组培养皿中的菌落，乙组中菌落数比甲少得多，实验结果说明肥皂洗手不能彻底清除手上的微生物。为避免手上微生物在无菌操作中污染培养基，洗过的手还应进行________________________________________________等方法处理(答出1种即可)。(4)有同学认为乙中也有菌落产生，是因为培养过程受到杂菌污染，请你在本实验的基础上设计一个简单的方案验证他的猜想是否正确，并预期结果和结论。__________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析](1)该实验中用到的培养基中加入了牛肉膏、蛋白胨、NaCl和水，蛋白胨来源于动物原料，含有糖、维生素和有机氮等营养物质，故蛋白胨可以为微生物的生长提供碳源、氮源和维生素等营养物质，为了使配制的溶液呈固体状态，还需要加入琼脂。为了防止外来杂菌的入侵，可以将培养基放入盛有适量水的高压灭菌锅内灭菌15～30min。(2)实验中“将拇指在培养基上轻轻按一下”相当于微生物培养操作中的接种，该操作应该在酒精灯火焰附近进行，这样能够保证接种时处于一个无菌的环境，防止周围环境中的微生物污染培养基。(3)为避免手上微生物在无菌操作中污染培养基，洗过的手还应用酒精棉球擦拭双手、戴消毒手套等方法处理。(4)有同学认为乙中也有菌落产生，是因为培养过程受到杂菌污染，若要验证乙培养基是否被污染，需要再加一个不接种的相同培养基作为对照，与甲乙在相同条件下培养，若该培养基上没有生长菌落，说明培养过程中未被杂菌污染，故猜想错误；若该培养基上生长菌落，则说明猜想正确。[答案](1)碳源、氮源和维生素琼脂水(2)接种避免周围环境中的微生物污染培养基(3)酒精棉球擦拭双手、戴消毒手套(4)再加一个不接种的相同培养基(空白培养基)，与甲乙在相同条件下培养，若该培养基上没有生长菌落，说明培养过程未被杂菌污染，猜想错误；若该培养基上生长菌落，说明培养基中被杂菌污染，猜想正确考查微生物的纯培养3．(多选)(2021·江苏七市高三调研)为了探究从重组大肠杆菌中提取质粒的适宜培养时间，科研人员通过培养大肠杆菌并抽样计数、提取质粒进行电泳分析，得到如下结果。相关叙述正确的是()A．培养大肠杆菌时需设置空白对照，以检测实验过程是否有杂菌污染B．培养大肠杆菌过程中，摇床培养可防止大肠杆菌聚沉、减少菌体间的质粒转化C．涂布平板培养大肠杆菌时，倒置培养有利于减少水分蒸发，减少杂菌污染D．在0～28h培养液中大肠杆菌种群数量呈“S”形增长，16h左右提取质粒较为适宜ACD[为了检测实验过程中是否有杂菌污染，需设置空白对照组，即不接种大肠杆菌的培养液，A正确；培养大肠杆菌过程中，摇床培养的目的是提供充足氧气，并使细菌与营养物质充分接触，扩大培养，B错误；涂布平板培养大肠杆菌时，倒置培养既可以防止培养基表面的水分更快地挥发，又可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染，C正确；由曲线图分析可知，在0～28h培养液中大肠杆菌种群数量呈“S”形增长，其中在16h时菌体数量的相对值最高；而观察电泳图可知，培养时间在10h后才能够看到明显的电泳带，其中16h时的电泳带亮度最高，由此推测16h左右提取质粒较为适宜，D正确。]4．(多选)(2021·潍坊高三模拟)营养缺陷型菌株就是在人工诱变或自发突变后，微生物细胞代谢调节机制中的某些酶被破坏，使代谢过程中的某些合成反应不能进行的菌株。这种菌株能积累正常菌株不能积累的某些代谢中间产物，为工业生产提供大量的原料产物。以下是实验人员利用影印法初检氨基酸缺陷型菌株的过程。下列说法不合理的是()A．过程①的接种方法为稀释涂布平板法，过程②两种培养基的成分相同B．进行过程②培养时必须先将丝绒布转印至基本培养基上，顺序不能颠倒C．统计菌落种类和数量时要每隔24h观察统计一次，直到各类菌落数目稳定，以防止培养时间不足导致菌落数目偏大D．营养缺陷型菌株细胞代谢调节机制中的某些酶被破坏，可能与核孔复合体的蛋白质空间结构发生改变有关ACD[过程①得到的菌落均匀分布，接种方法为稀释涂布平板法，过程②两种培养基的成分不同，基本培养基中缺乏某种氨基酸，A错误；进行过程②培养时先将丝绒布转印至完全培养基上，可能会携带某种氨基酸进入基本培养基，因此顺序不能颠倒，B正确；统计菌落种类和数量时要每隔24h观察统计一次，直到各类菌落数目稳定，以防止培养时间不足导致菌落数目偏小，C错误；若该菌株为原核细胞，则不存在核孔复合体，营养缺陷型菌株细胞代谢调节机制中的某些酶被破坏，应是控制该酶合成的基因发生突变，D错误。]微生物的选择培养5．(2021·山东等级考)解脂菌能利用分泌的脂肪酶将脂肪分解成甘油和脂肪酸并吸收利用。脂肪酸会使醇溶青琼脂平板变为深蓝色。将不能直接吸收脂肪的甲、乙两种菌分别等量接种在醇溶青琼脂平板上培养。甲菌菌落周围呈现深蓝色，乙菌菌落周围不变色，下列说法错误的是()A．甲菌属于解脂菌B．实验中所用培养基以脂肪为唯一碳源C．可将两种菌分别接种在同一平板的不同区域进行对比D．该平板可用来比较解脂菌分泌脂肪酶的能力B[根据题干信息“甲菌菌落周围呈现深蓝色”，说明甲可以分泌脂肪酶将脂肪分解成甘油和脂肪酸，脂肪酸会使醇溶青琼脂平板变为深蓝色，因此甲菌属于解脂菌，A正确；乙菌落周围没有出现深蓝色，说明乙菌落不能产生脂肪酶，不能利用脂肪为其供能，但乙菌落也可以在培养基上生存，说明该培养基不是以脂肪为唯一碳源，B错误；可将两种菌分别接种在同一平板的不同区域进行对比，更加直观，C正确；可以利用该平板来比较解脂菌分泌脂肪酶的能力，观察指标可以是菌落周围深蓝色圈的大小，D正确。故选B。]6．(2021·广东选择考适应性测试)几丁质广泛存在于甲壳类动物的外壳、昆虫的外骨骼和真菌的细胞壁中。某些微生物能合成几丁质酶(胞外酶)，使几丁质降解为N­乙酰氨基葡萄糖，然后进一步转化利用。科研人员试图从土壤中筛选出能高效降解几丁质的菌株，通过微生物培养获得几丁质酶，用于生物防治。回答下列问题：eq\a\vs4\al(a.花生白,绢病菌)eq\a\vs4\al(b.辣椒疫,霉病菌)eq\a\vs4\al(c.尖孢镰,刀菌)eq\a\vs4\al(d.拟盘多毛,孢属菌)(1)在筛选过程中，应将土壤样品稀释液接种于以______________为唯一碳源的固体选择性培养基上筛选目标菌株。(2)培养所筛选出的目标菌株，计算各单菌落周围的“水解圈直径/菌落直径”的比值，比值大小反映了____________________________________________________________________________________________________________。(3)科研人员筛选出了产几丁质酶的菌株A。将菌株A发酵产生的几丁质酶粗提液加入盛有马铃薯培养基的培养皿中，涂布均匀后分别接种4种病原真菌，以____________________代替几丁质酶粗提液作为对照，结果见图，几丁质酶粗提液对________(填病原菌编号)的抑菌效果最强。推测几丁质酶的抑菌机理是___________________________________________________________________。[解析](1)筛选过程中，将土壤样品稀释液接种于以几丁质为唯一碳源的选择培养基上，在该培养基上只有可以利用几丁质的微生物可以生存，其他不能利用几丁质的微生物被淘汰而达到筛选的作用。(2)水解圈直径/菌落直径的值可以反映水解能力的大小，水解圈直径/菌落直径的值越大，说明该菌降解几丁质的能力越强，反之越弱。(3)对照组实验应满足单一变量原则，实验组添加几丁质酶，对照组加入不含几丁质酶粗提液的等量的无菌水，对4组实验进行观察比较，d组水解圈直径/菌落直径最大，即抑制效果最强，几丁质是真菌细胞壁的组成成分，几丁质酶水解了几丁质导致真菌细胞壁不能合成，抑制了真菌的繁殖。[答案](1)几丁质(2)微生物的降解能力(3)等量的无菌水d几丁质是真菌细胞壁的组成成分，几丁质酶水解了几丁质导致真菌细胞壁不能合成，抑制了真菌的繁殖微生物的计数7．(多选)(2021·滨州高三二模)一次性口罩的主要成分为聚丙烯纤维(PP)，某科研团队准备从土壤中筛选出高效降解一次性口罩的细菌。图甲表示PP分解菌分离与计数的过程，6号试管涂布的三个平板的菌落数为550、601、688；7号试管涂布的三个平板的菌落数为58、73、97；8号试管涂布的三个平板的菌落数为8、15、28。图乙表示在培养基中加入能与PP结合而显色的染色剂，目的菌落周围出现透明圈的情况。下列说法正确的是()图甲图乙A．图甲、图乙所用培养基分别为选择培养基和鉴别培养基，都以PP作为唯一碳源B．图甲、图乙所用接种方法分别为稀释涂布平板法和平板划线法，都需在酒精灯火焰旁进行C．1g土壤样品中含有PP分解菌的估算数目是7.6×1010个，此数值一般偏小D．可选择图乙培养基中d/D比值大的PP分解菌作为目的菌种推广使用AC[甲是筛选PP分解菌的过程，培养基为选择培养基，图乙表示在培养基中加入能与PP结合而显色的染色剂，鉴别PP分解菌的过程，所以图乙所用培养基为鉴别培养基，都以PP作为唯一碳源，A正确；图甲、图乙所用接种方法都是稀释涂布平板法，都需在酒精灯火焰旁进行，B错误；由于平板计数范围为30～300，故取7号试管中的数量，7号试管的稀释倍数为108，则[(58＋73＋97)÷3]÷0.1×108＝7.6×1010，即1g土壤样品中含有PP分解菌的估算数目是7.6×1010个，此数值一般偏小，因为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，C正确；可选择图乙培养基中D/d较大的菌株(降解圈直径D、菌落直径d)，因为这一指标越大说明单个菌株分解PP的能力强，所以可作为目的菌种推广使用，D错误。]8．(2021·十堰高三模拟)自生固氮菌是土壤中能独立固定空气中N2的细菌，将玉米种子用自生固氮菌拌种后播种，可显著提高产量并降低化肥的使用量。科研人员进行了土壤中自生固氮菌的分离和固氮能力测定的研究，部分实验流程如下图。回答下列问题：(1)步骤①土样应取自当地表层土壤的原因是_____________________________________________________________________________________________；步骤②需充分振荡的主要目的是______________________________________________________________________________________________________。(2)下表为两种培养基的配方，步骤④应选其中的________培养基，原因是________________________________________________。培养基类型培养基组分Ashby培养基甘露醇(C6H14O6)、KH2PO4、MgSO4·7H2O、NaCl、K2SO4、CaCO3、蒸馏水、琼脂LB培养基蛋白胨、酵母提取物、NaCl、蒸馏水、琼脂(3)步骤④所用的接种工具是________，若在④的平板上统计的菌落的平均数量为126个，则每克土壤中含有的固氮菌为________个。(4)将纯化的固氮菌置于完全培养液中扩大培养48小时，经离心后收集下层细胞并转移至特定培养基中进行固氮能力的测定，筛选出固氮能力最强的菌种CM12，为进一步鉴定其固氮能力，科研人员选用发芽一致的玉米种子进行3组盆栽实验，30天后测定土壤微生物有机氮含量，结果如图。注：CK：对照处理组；N：尿素处理组(每盆土壤浇50mL有氮全营养液：成分为在1000mL无氮植物营养液中加入0.12g尿素)；CM12：自生固氮菌CM12处理组(每盆土壤浇50mL，接种自生固氮菌的无氮植物营养液)。①对照组(CK)的处理为_________________________________。②实验结果表明：施用尿素处理和接种固氮菌CM12处理均能显著增加土壤微生物有机氮含量。与尿素处理组相比，CM12处理组土壤微生物有机氮含量增加了约__________%(保留1位小数)。③自生固氮菌较共生固氮菌(如根瘤菌)的应用范围更广，原因是____________________________________________________________________________。[解析](1)土壤中含有丰富微生物，同其他生活环境相比，土壤中的微生物数量最大、种类最多。在富含有机质的土壤表层，有更多的固氮菌生长，故步骤①土样取自当地表层土壤；步骤②需充分振荡20min，主要目的是使土壤中的微生物充分释放到无菌水中。(2)步骤④应选其中的Ashby培养基，原因是该培养基不含氮源，具有选择作用，自生固氮菌可以利用空气中的氮气作为氮源，LB培养基中的蛋白胨可以提供氮源，不具有选择作用。(3)实验采用的是稀释涂布平板法，所以步骤④中所用的接种工具是涂布器。若在④的平板上统计的菌落的平均数量为126个，则每克土壤中含有的固氮菌为126÷0.1×104＝1.26×107。(4)①对照组的目的是排除无关变量对实验的影响，故对照组(CK)的处理为每盆土壤浇50mL无氮植物营养液。②由柱状图可知，空白对照组中土壤微生物有机氮含量为10，尿素处理组的土壤微生物有机氮含量为12，而CM12处理组土壤微生物有机氮含量为22，故与尿素处理组相比，CM12处理组土壤微生物有机氮含量增加值大概为(22－12)÷12×100%≈83.3%。③自生固氮菌较共生固氮菌(如根瘤菌)的应用范围更广，原因是自生固氮菌能在土壤中独立固氮，不受宿主的限制。[答案](1)在富含有机质的土壤表层，有更多的固氮菌生长使土壤中的微生物充分释放到无菌水中(2)Ashby该培养基不含氮源，具有选择作用，自生固氮菌可以利用空气中的氮气作为氮源，LB培养基中的蛋白胨可以提供氮源，不具有选择作用(3)涂布器1.26×107(4)①每盆土壤浇50mL无氮植物营养液②83.3③自生固氮菌能在土壤中独立固氮，不受宿主的限制1．核心概念(1)选择培养基是一种能将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中分离出来的特殊培养基。(2)鉴别培养基是用于快速分类鉴定不同类型微生物的特殊培养基，也可用于分离和筛选产生某种代谢产物的微生物菌种。2．结论语句(1)培养基用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢产物。(2)培养基中含有水、无机盐、碳源、氮源等营养物质，还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及O2的需求。(3)对培养基进行灭菌是获得纯净的微生物培养物的前提，实验室一般用高压蒸汽灭菌锅进行灭菌。(4)实验室常用的灭菌方法有化学试剂灭菌法、射线灭菌法、干热灭菌法、湿热灭菌法、过滤除菌法等。(5)消毒的目的是杀死物体表面或内部一部分微生物，灭菌则是杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。(6)平板划线法的缺点是不能对微生物计数，而稀释涂布平板法则能用于微生物的计数。1．(2021·北京等级考)人体皮肤表面存在着多种微生物，某同学拟从中分离出葡萄球菌。下述操作不正确的是()A．对配制的培养基进行高压蒸汽灭菌B．使用无菌棉拭子从皮肤表面取样C．用取样后的棉拭子在固体培养基上涂布D．观察菌落的形态和颜色等进行初步判断C[为避免杂菌污染干扰，需对配制的培养基进行高压蒸汽灭菌，A正确；葡萄球菌需从人体皮肤的微生物中分离，为避免杂菌污染，故需要使用无菌棉拭子从皮肤表面取样，B正确；棉拭子上的微生物需要用平板划线法在培养基上进行接种，C错误；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，D正确。]2．(2021·山东等级考)含硫蛋白质在某些微生物的作用下产生硫化氢导致生活污水发臭。硫化氢可以与硫酸亚铁铵结合形成黑色沉淀。为探究发臭水体中甲、乙菌是否产生硫化氢及两种菌的运动能力，用穿刺接种的方法，分别将两种菌接种在含有硫酸亚铁铵的培养基上进行培养，如图所示。若两种菌繁殖速度相等，下列说法错误的是()A．乙菌的运动能力比甲菌强B．为不影响菌的运动需选用液体培养基C．该实验不能比较出两种菌产生硫化氢的量D．穿刺接种等接种技术的核心是防止杂菌的污染B[从图中可以看出甲菌在试管中分布范围小于乙菌，说明了乙菌的运动能力比甲菌强，A正确；为不影响菌的运动需选用半固体培养基，B错误；该实验可以根据黑色沉淀的多少初步比较细菌产生硫化氢的能力，但不能测定产生硫化氢的量，C正确；微生物接种技术的核心是防止杂菌的污染，D正确。故选B。]3．(2020·江苏高考)为纯化菌种，在鉴别培养基上划线接种纤维素分解菌，培养结果如图所示。下列叙述正确的是()A．倒平板后需间歇晃动，以保证表面平整B．图中Ⅰ、Ⅱ区的细菌数量均太多，应从Ⅲ区挑取单菌落C．该实验结果因单菌落太多，不能达到菌种纯化的目的D．菌落周围的纤维素被降解后，可被刚果红染成红色B[倒平板后无须间歇晃动，A错误；图中Ⅰ区、Ⅱ区的细菌数量太多，Ⅲ区的细菌数量较少，可从Ⅲ区挑取单菌落，B正确；Ⅲ区中存在单菌落，该实验结果能达到菌种纯化的目的，C错误；刚果红能与纤维素形成红色复合物，但不能和纤维素水解后的纤维二糖和葡萄糖形成红色复合物，因此菌落周围的纤维素被降解后，不能被刚果红染成红色，D错误。]4．(2020·全国卷Ⅰ)某种物质S(一种含有C、H、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S。研究人员按照如图所示流程从淤泥中分离得到能高效降解S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S，乙的组分为无机盐、水、S和Y。无菌水甲乙甲请回答下列问题：(1)实验时，盛有水或培养基的摇瓶通常采用________的方法进行灭菌。乙培养基中的Y物质是________。甲、乙培养基均属于________培养基。(2)实验中初步估测摇瓶M中细菌细胞数为2×107个/mL，若要在每个平板上涂布100μL稀释后的菌液，且保证每个平板上长出的菌落数不超过200个，则至少应将摇瓶M中的菌液稀释________倍。(3)在步骤⑤的筛选过程中，发现当培养基中的S超过某一浓度时，某菌株对S的降解量反而下降，其原因可能是________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出1点即可)。(4)若要测定淤泥中能降解S的细菌细胞数，请写出主要实验步骤：_______________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)上述实验中，甲、乙两种培养基所含有的组分虽然不同，但都能为细菌的生长提供4类营养物质，即________________。[解析](1)实验过程中，对盛有水或培养基的摇瓶进行灭菌时，常采用高压蒸汽灭菌法。据题图分析可知，乙培养基为固体培养基，与甲培养基相比，其特有的组分Y物质应是凝固剂琼脂。甲、乙培养基均只允许能利用物质S作为氮源和碳源的微生物生长，因此均为选择培养基。(2)据题意，假设至少将摇瓶M中的菌液稀释X倍，才能保证稀释后的100μL菌液中细菌细胞数不超过200个，初步估测摇瓶M中细菌细胞数为2×107个/mL，则稀释之前100μL菌液中有2×106个细菌，可得2×106×(1/X)＝200，则X＝104，因此至少应将摇瓶M中的菌液稀释104倍。(3)在筛选过程中，若培养基中S浓度过高，可能会导致细胞失水，进而抑制菌株的生长。(4)将含有能降解S的细菌的淤泥加入无菌水中，进行适当稀释后，利用稀释涂布平板法，取适量的菌液涂布到乙培养基上，在适宜条件下进行培养，一段时间后，统计菌落数，即可估算出淤泥中能降解S的细菌细胞数。(5)本实验中，甲、乙两种培养基所含有的组分虽然不同，但都能为细菌的生长提供的营养物质是水、碳源、氮源和无机盐。[答案](1)高压蒸汽灭菌琼脂选择(2)104(3)S的浓度超过某一值时会抑制菌株的生长(4)取淤泥加入无菌水中，涂布(或稀释涂布)到乙培养基上，培养后计数(5)水、碳源、氮源和无机盐

第2讲传统发酵技术和产品、发酵工程及其应用[课标要求]1．举例说明日常生活中的某些食品是运用传统发酵技术生产的2．阐明发酵工程利用现代工程技术及微生物的特定功能，工业化生产人类所需产品3．举例说明发酵工程在医药、食品及其他农业生产上有重要的应用价值[核心素养](教师用书独具)1．发酵菌种的结构与功能的关系。(生命观念)2．比较制作果酒、果醋、腐乳、泡菜的原理、流程、发酵条件等的异同。(科学思维)3．设计实验探究理想的发酵条件。(科学探究)4．关注食品安全，倡导健康的生活方式。(社会责任)考点1传统发酵技术的本质是微生物的天然发酵1．微生物2．传统发酵技术源远流长3．泡菜的制作1．腐乳的制作仅是毛霉参与了豆腐的发酵。 (×)提示：多种微生物参与了豆腐的发酵，如酵母、曲霉和毛霉。2．传统发酵以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主。 (√)3．制作传统泡菜是利用植物体表面天然的乳酸菌来进行发酵的。 (√)4．制作泡菜时泡菜坛一般只装九成满。 (×)提示：泡菜发酵时易膨胀等，制作泡菜时泡菜坛一般只装八成满。5．泡菜制作过程中，有机物的干重和种类将减少。 (×)提示：泡菜制作过程中，有机物的干重将减少，而有机物的种类将增加。6．泡菜坛的选择、发酵过程中坛沿要注满水，有利于泡菜的无氧发酵。 (√)1．制作传统泡菜的盐水需煮沸并冷却后才可使用，原因是什么？(选择性必修3P29～30“活动”)提示：加热煮沸是为了杀灭杂菌，冷却之后使用是为了保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响。2．制作传统泡菜时无须严格灭菌，但随着发酵的进行，乳酸菌逐渐成为优势菌种，试分析其原因。(选择性必修3P29～30“活动”)提示：泡菜坛内形成了缺氧、酸性的环境，不利于大多数微生物生长。1．从开始制作到泡菜质量最佳这段时间内，泡菜液逐渐变酸，这段时间内泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是___________，原因是________________________________________________。提示：乳酸菌数量增加，杂菌数量减少乳酸菌比杂菌更为耐酸2．泡菜的制作方法不当，很容易造成泡菜变质，甚至发霉变味，试分析可能的原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________。提示：泡菜坛子密封不严实(或盐和水的比例不适当)引起杂菌滋生、泡菜变质1．泡菜制作中的注意事项(1)材料的选择及用量①蔬菜应新鲜，若放置时间过长，蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐。②用清水和食盐配制质量百分比为5%～20%的盐水。盐的浓度过高，乳酸发酵受抑制，泡菜风味差；用量过低，杂菌易繁殖，导致泡菜变质。(2)防止杂菌污染①每次取样用具要洗净，要迅速封口。②盐水要煮沸后冷却，煮沸的作用一是除去水中的氧，二是杀灭盐水中的杂菌。(3)氧气需求①泡菜坛要选择火候好、无裂纹、无砂眼、坛沿深、盖子吻合好的，目的是创造无氧环境，有利于乳酸菌发酵，防止蔬菜腐烂。②泡菜坛坛盖边沿的水槽内注满水，以保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境，注意在发酵过程中经常补水。(4)控制适宜的温度若温度偏高则有害菌活动能力强；若温度偏低则不利于乳酸发酵，导致发酵时间延长。2．泡菜发酵过程中乳酸菌、乳酸的变化项目乳酸菌乳酸亚硝酸盐发酵初期少(有O2、乳酸菌活动受抑制)少增加(硝酸盐还原菌的作用)发酵中期最多(乳酸抑制其他菌活动)积累、增多、pH下降下降(硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解)发酵后期减少(乳酸继续积累，pH继续下降，抑制其活动)继续增多，pH继续下降，直至稳定下降至相对稳定(硝酸盐还原菌被完全抑制)1．市场上购买的真空包装酸菜，在没有漏气的状态下发生了“胀袋”现象，同学A怀疑是杂菌污染导致的，同学B怀疑是乳酸菌大量繁殖导致的，你支持谁的观点并说明理由。提示：支持A的观点，乳酸菌代谢过程中不产生气体。2．请尝试绘制出泡菜制作过程中乳酸菌、亚硝酸盐及乳酸随发酵时间的变化曲线。提示：如图3．制作泡菜时，同样的材料和腌制条件，不同坛中各时期测得的亚硝酸盐含量不同，分析最可能的原因。提示：泡菜制作过程中使用的菌种为天然菌种，由于各坛中微生物的种类和数量不同，尽管不同坛中使用了同样的材料和腌制条件，但在各时期测得的亚硝酸盐含量仍会不同。考查发酵与传统发酵技术的概念1．