2023学年完整公开课版选修

专题2

微生物的利用【知识梳理】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_________的不同需求，配制出供其生长繁殖的_________。营养物质营养基质(2)营养构成：培养基组分含量牛肉膏5.0g蛋白胨10.0gNaCl5.0gH2O定容至1000mL上表为牛肉膏蛋白胨培养基的配方，分析并填写以下空白。①该培养基中的牛肉膏可以提供的主要营养有____________________________。②该培养基中的蛋白胨可以提供的主要营养有______________。碳源、氮源、磷酸盐和维生素氮源和维生素③该培养基中NaCl提供_______。④若要制备牛肉膏蛋白胨固体平板培养基，还应加入的物质是_____________。无机盐凝固剂(琼脂)2.无菌技术：(1)目的：获得_____________。(2)关键：防止_________的入侵。纯净的培养物外来杂菌(3)无菌技术的主要方法及适用对象(连一连)：3.制备牛肉膏蛋白胨固体培养基：计算→_____→溶化→_____→_______。4.纯化大肠杆菌：称量灭菌倒平板(1)上图A可表示用___________接种获得的平板，菌体的分离是通过_________操作实现的。(2)上图B可表示用_______________接种获得的平板，菌体的分散是通过一系列的_________操作实现的。平板划线法连续划线稀释涂布平板法梯度稀释5.菌种的保存方法：(1)对于频繁使用的菌种，可以采用_________的方法。(2)对于需要长期保存的菌种，可以采用_________的方法。临时保藏甘油管藏二、土壤中分解尿素的细菌的分离与计数1.筛选菌株：(1)寻找目的菌株的原则：根据它对_________的要求，到相应的环境中去寻找。(2)实验室筛选尿素分解菌的方法：使用以_____为唯一氮源的_____培养基进行培养。生存环境尿素选择(3)选择培养基：在微生物学中，将允许_________的微生物生长，同时___________其他种类微生物生长的培养基。2.微生物的计数：常用的方法有显微计数法和________________。特定种类抑制或阻止稀释涂布平板法3.实验流程：(1)土壤取样：富含有机质的土壤_____土。(2)样品的稀释：通常选用_____________的样品液进行培养，以保证获得菌落数在________、适于计数的平板。(3)微生物的培养与观察：根据_____的特征区分微生物。表层一定稀释范围30～300菌落(4)细菌的计数：统计_____的数目，根据公式“每克样品中的菌落数=__________[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]”进行计算。菌落(C÷V)×M4.分解尿素的细菌的鉴定：(1)方法：在以尿素为唯一氮源的培养基中加入_____指示剂培养分解尿素的细菌。酚红(2)原理：脲酶2NH3三、分解纤维素的微生物的分离1.纤维素酶：(1)组成：纤维素酶是一种_______，一般认为它至少包括三种组分，即______________________。复合酶C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶(2)作用：纤维二糖葡萄糖2.纤维素分解菌的筛选：红色复合物透明圈(2)筛选方法：挑选菌落周围出现_______的菌落。(3)培养基：___________的选择培养基。透明圈富含纤维素(4)实验流程。①土壤取样：富含_______的环境。②选择培养：用___________培养，以增加纤维素分解菌的浓度。③_________：制备系列稀释液。④涂布平板：将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上。⑤挑选产生_______的菌落。纤维素选择培养基梯度稀释透明圈【速记卡片】1.培养基：(1)培养基的概念：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)培养基的营养成分：培养基可为微生物提供碳源、氮源、无机盐和水等主要营养物质。2.无菌技术：(1)措施：无菌技术的主要措施包括消毒和灭菌。(2)常用方法：培养基灭菌常采用高压蒸汽灭菌法，接种环灭菌常采用灼烧灭菌法。3.微生物的纯化与计数：(1)纯化微生物的方法：常用平板划线法和稀释涂布平板法。(2)微生物的计数方法：常用显微计数法和稀释涂布平板法。4.微生物的筛选：(1)尿素分解菌的筛选：以尿素为唯一氮源的选择培养基可以筛选分解尿素的细菌。(2)尿素分解菌的鉴别：在以尿素为唯一氮源的选择培养基中添加酚红，指示剂可以鉴别分解尿素的细菌。(3)纤维素分解菌的筛选：利用富含纤维素的选择培养基可以选择培养分解纤维素的微生物。(4)纤维素分解菌的鉴别：在富含纤维素的培养基中添加刚果红，可以从周围存在不变红的透明圈的菌落中挑选分解纤维素的微生物。考点一微生物的纯化与计数1.纯化大肠杆菌：(1)原理：在培养基上将细菌稀释或分散成单个细胞，使其长成单个的菌落，这个菌落就是纯化的细菌菌落。(2)纯化微生物的接种方法：比较项目平板划线法稀释涂布平板法关键操作接种环在固体平板培养基表面连续划线①一系列的梯度稀释②涂布平板法操作注意事项每次划线先后均需灼烧接种环稀释度要足够高，为确保实验成功可以增加稀释度的范围比较项目平板划线法稀释涂布平板法菌体获取在具有显著的菌落特征的区域菌落中挑取菌体从适宜的稀释度的平板上的菌落中挑取菌体优点可以根据菌落的特点获得某种微生物的单细胞菌落既可以获得单细胞菌落，又能对微生物计数缺点不能对微生物计数操作复杂，需要涂布多个平板2.微生物的计数：(1)两种计数方法的比较：比较项目间接计数法(稀释涂布平板法)直接计数法(显微计数法)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比较项目间接计数法(稀释涂布平板法)直接计数法(显微计数法)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×400×10000×稀释倍数比较项目间接计数法(稀释涂布平板法)直接计数法(显微计数法)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死活结果比实际值偏小比实际值偏大(2)设置对照和重复：比较项目对照重复目的排除非测试因素对实验结果的影响排除偶然因素对实验结果的影响实例空白对照：确定培养基制作是否合格同一稀释度涂布至少3个平板【高考警示】“选择菌落数在30～300的平板”的两个提醒用稀释涂布平板法计数微生物时，要求选择菌落数在30～300的平板进行计数。解题时易出现以下误解：(1)只得到1个菌落数在30～300的平板是错误的。错误的原因是不符合实验的重复原则，易受到偶然因素的影响。(2)得到3个或3个以上菌落数在30～300的平板，也不一定正确，这可能有两种情况：①不同平板间差异较大，如得到3个平板，菌落数分别为230、34、240，虽然菌落数均在“30～300”，这也是不正确的，因为“34”与“230”“240”差异太大，应重新实验找出原因。②不同平板之间差异不大，是符合要求的，用其平均值作为估算的最终结果。可见，并不是只要得到3个“菌落数在30～300的平板”即可，而应该是涂布的同一稀释度的平板均符合“菌落数在30～300的平板”且无较大差异，说明实验操作合格，才能按照计算公式进行计算。【典题例证】1.(2016·全国卷Ⅰ)空气中的微生物在重力等作用下，可以一定程度地沉降。某研究小组欲用平板收集教室空气中的微生物，以了解教室内不同高度空气中微生物的分布情况。实验步骤如下：①配制培养基(成分：牛肉膏、蛋白胨、NaCl、X、H2O)；②制作无菌平板；③设置空白对照组和若干实验组，进行相关操作；④将各组平板置于37℃恒温箱中培养一段时间，统计各组平板上菌落的平均数。回答下列问题：(1)该培养基中微生物所需的氮来源于___________________。若要完成步骤②，该培养基中的成分X通常是________。(2)步骤③中，实验组的操作是______________________________________________________________。(3)若在某次调查中，某一实验组平板上菌落平均数为36个/平板，而空白对照组的一个平板上出现了6个菌落，这种结果说明在此次调查中出现了________现象。若将30(即36-6)个/平板作为本组菌落数的平均值，该做法________(填“正确”或“不正确”)。【解题指南】解答本题需要注意两点：

(1)明确培养基中营养成分的来源。

(2)理解实验目的与实验操作的对应关系。【解析】本题主要考查微生物培养。(1)微生物的生长需要碳源、氮源等营养物质，培养基中的牛肉膏、蛋白胨为微生物的生长既提供了碳源，也提供了氮源。微生物培养通常采用的培养基是固体培养基，故题中X应是琼脂，在培养基中起凝固剂的作用。(2)本实验的目的是了解教室内不同高度空气中微生物的分布情况，应选择不同的高度放置平板，使之暴露在空气中一段时间，以利于空气中微生物的沉降。(3)空白对照实验的设计是不接触空气，不应出现菌落。产生了菌落说明在此次实验中平板被污染。用实验组获取的菌落数的平均值减去污染产生的菌落数作为实验的结果，这种做法不正确，应在防止污染的情况下重新实验，以获得较准确的数据。答案：(1)牛肉膏、蛋白胨琼脂(2)将各实验组平板分别放置在教室不同高度的位置上，开盖暴露一段时间(3)污染不正确2.(2014·新课标全国卷Ⅱ)为了调查某河流的水质状况，某研究小组测定了该河流水样中的细菌含量，并进行了细菌分离等工作。回答下列问题：(1)该小组采用稀释涂布平板法检测水样中细菌含量。在涂布接种前，随机取若干灭菌后的空白平板先行培养了一段时间，这样做的目的是______________；然后，将1mL水样稀释100倍，在3个平板上用涂布法分别接入0.1mL稀释液；经适当培养后，3个平板上的菌落数分别为39、38和37，据此可得出每升水样中的活菌数为__________________________。(2)该小组采用平板划线法分离水样中的细菌。操作时，接种环通过__________灭菌，在第二次及以后的划线时，总是从上一次划线的末端开始划线，这样做的目的是_____________________________。(3)示意图A和B中，________表示的是用稀释涂布平板法接种培养后得到的结果。(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：振荡培养能提高培养液中____________的含量，同时可使菌体与培养液充分接触，提高__________的利用率。【解题指南】(1)题干关键词：“先行培养”“振荡培养”。(2)隐含信息：A图中菌落是采用平板划线法培养的结果，B图中菌落分布相对均匀，为稀释涂布平板法接种培养的结果。(3)关键知识：稀释涂布平板法检测细菌含量、平板划线法分离细菌。【解析】本题考查微生物培养、细菌分离的相关知识。(1)为了确定培养基的灭菌是否合格，微生物学实验一般会设置空白对照：随机取若干灭菌后的空白平板培养一段时间，观察培养基上是否有菌落生成；利用平板菌落计数法的计算公式估算水样中的活菌数：=3.8×107/L(2)接种时接种环需要灼烧灭菌；在第二次及以后划线时，总是从上一次划线的末端开始划线，这样做的目的是通过划线次数的增加，使每次划线时菌体的数目逐渐减少，以便得到单个菌落。(3)根据示意图A和B中生长出的菌落形态，判定B图中为稀释涂布平板法接种培养的结果(菌落分布相对均匀)。(4)振荡培养可以增加液体培养基溶解氧的含量，促进好氧型微生物的生长；另外振荡培养还可以使菌体与培养液充分接触，提高营养物质的利用率。答案：(1)检测培养基平板灭菌是否合格3.8×107(2)灼烧将聚集的菌体逐步稀释以便获得单个菌落(3)B

(4)溶解氧营养物质【易错提醒】本题第(1)题第2空易错答为3.8×104。出错原因是忽视了单位，课本计算公式是每克样品中的细菌数，而本题要计算每升水样中的活菌数，应再乘以103。3.(2016·玉溪模拟)炭疽病是由炭疽杆菌引起的一种人畜共患传染病，炭疽杆菌两端截平、呈竹节状排列，菌落呈卷发状，对炭疽病疑似患者，可根据噬菌体的宿主专一性，通过实验确诊。①细菌培养：采集疑似患者的样本，分离培养，获得可疑菌落。②细菌鉴定：实验流程如图所示。(1)挑选可疑菌落制片后，用____________观察，可看到呈竹节状排列的杆菌。(2)对配制的液体培养基等需采取____________灭菌；实验所用液体培养基的碳源为________(填“无机碳”或“有机碳”)。(3)接种可疑菌落后，35℃培养24h，液体培养基变浑浊，原因是________________，对照组试管中应加入__________，与实验组同时培养6h后，若实验组液体培养基的浑浊度比对照组____________(填“高”或“低”)，则可明确疑似患者被炭疽杆菌感染；反之则排除。(4)对排除的疑似患者及易感人群，可接种炭疽杆菌疫苗，刺激机体产生相应抗体。与产生抗体相关的细胞除T细胞、B细胞外，还有________________和________________。【解题指南】(1)图示关键信息：噬菌体液用生理盐水配制。(2)题干关键信息：由“炭疽杆菌引起的一种人畜共患传染病”可知，炭疽杆菌营寄生生活，为异养型生物。【解析】(1)炭疽杆菌是原核生物，为单细胞生物，观察它的结构应借助显微镜。(2)微生物培养基需采用高压蒸汽灭菌。实验所用培养基的碳源应为有机碳，因为炭疽杆菌为异养型微生物。(3)35℃培养24h，细菌大量繁殖会导致液体培养基变浑浊，对照组不能含有细菌，根据等量原则故应该加入等量的生理盐水，实验组加入噬菌体液后，由于噬菌体能够使炭疽杆菌死亡，故实验组液体培养基的浑浊度比对照组低。(4)抗体是由体液免疫过程产生，参与体液免疫的细胞有T细胞、B细胞、吞噬细胞、浆细胞等。答案：(1)显微镜(2)高压蒸汽有机碳(3)细菌大量繁殖等量生理盐水低(4)吞噬细胞浆细胞【加固训练】1.下面是探究如何从土壤中分离自生固氮菌与计数的实验，完成下列问题：实验原理：农田的表层土壤中，自生固氮菌的含量比较多。将用表层土壤制成的稀泥浆，接种到无氮培养基上进行培养。在这种情况下，只有自生固氮菌才能生长繁殖。用这种方法，可以将自生固氮菌与其他细菌分离。材料用具：农田的表层土壤、无氮培养基、牛肉膏蛋白胨培养基、盛有9mL无菌水的试管、无菌吸管、无菌涂布器、无菌培养皿、盛有90mL无菌水的锥形瓶、恒温箱。(1)方法步骤：①倒平板：分别将无氮培养基、牛肉膏蛋白胨培养基倒平板，应在__________旁操作。②制备土壤稀释液：取土样10g加入盛有90mL无菌水的锥形瓶中，充分摇匀。用无菌吸管吸取上清液1mL，转至盛有9mL的无菌水的试管中，依次稀释到107稀释度。③涂布：按照由107～103稀释度的顺序分别吸取0.1mL进行平板涂布，每个稀释度下，无氮培养基应至少涂布________个平板，牛肉膏蛋白胨培养基涂布________个。④培养：放入恒温箱内，在28～30℃下培养3～4d。⑤细菌的计数：当菌落数目稳定时，选取菌落数在__________的平板进行计数。如果测定的平均值为50，则每克样品中的菌株数是__________。(稀释度是105)(2)预期结果：相同稀释度下，牛肉膏蛋白胨培养基上的菌落数________(选填“多于”或“少于”)无氮培养基上的数目。原因是________。【解题指南】(1)题干关键词：“分离自生固氮菌”“计数”。(2)隐含信息：无氮培养基为选择培养基；牛肉膏蛋白胨培养基无选择功能。(3)必备知识：①为增强实验说服力，要设置重复和对照。②稀释涂布平板法计数微生物的计算公式。【解析】(1)在酒精灯火焰旁倒平板，可以减少杂菌的污染。为了保证结果准确，一般设置3～5个平板，选择菌落数在30～300的平板进行计数，并取平均值，则每克样品中的菌株数为(50÷0.1)×105=5.0×107。(2)牛肉膏蛋白胨培养基作为对照，以消除无关变量对实验结果的影响，该培养基适合土壤中几乎所有细菌生存，所以，它比无氮培养基上的菌落数目多。答案：(1)①酒精灯火焰③3

1⑤30～3005.0×107(2)多于无氮培养基上只有土壤中的自生固氮菌能生长繁殖，而牛肉膏蛋白胨培养基上几乎允许土壤中所有菌类生存【延伸探究】用稀释涂布平板法来统计样品中活菌的数目，其结果与实际值相比如何？并说明原因。提示：比实际值低。培养基上的一个菌落也可能是相连的两个或多个细菌繁殖形成的，而统计结果一般用菌落数来表示，因此统计的菌落数要少于样品中活菌的实际值。2.(2016·西城模拟)赤霉病是由雪腐镰刀菌等真菌感染引起的，广泛发生在小麦等粮食作物上。雪腐镰刀菌代谢产生的脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON，分子式为C15H20O6)严重影响禽畜生产和人体健康。请分析回答下列问题：(1)下列微生物与雪腐镰刀菌的细胞结构类似的是______________(选填选项前的符号)。A.酵母菌B.醋酸菌C.毛霉D.乳酸菌E.大肠杆菌(2)某同学为筛选专一降解DON的菌，配制了下列培养基，在适宜条件下培养：实验步骤取样培养基培养结果Ⅰ土壤样品葡萄糖，(NH4)2SO4，K2HPO4·3H2O，KH2PO4，NaCl，CaCl2，MgSO4·7H2O，加水定容培养液aⅡ1mL培养液a同上菌落Ⅲ挑取单菌落真菌培养基培养液b①为实现筛选目的，步骤Ⅰ所使用的培养基配方中，应去除________并加入________。该培养的目的是__________________。②为实现目的菌的分离和计数，步骤Ⅱ所使用的培养基中还应加入________制成平板，采用的接种方法是_____________。③步骤Ⅲ的目的是__________________。【解题指南】(1)题干关键信息：①雪腐镰刀菌为真菌；②DON只含有C、H、O三种元素。(2)必备知识：①筛选专一降解DON的菌，培养基应以DON为唯一碳源。②目的菌的分离和计数应用固体平板培养基。【解析】(1)雪腐镰刀菌是真菌，选项中酵母菌和毛霉均为真菌，其细胞为真核细胞。而醋酸菌、乳酸菌和大肠杆菌均为细菌，其细胞为原核细胞。(2)①为筛选专一降解DON的菌，因DON只含有C、H、O三种元素，可以作为微生物的碳源，因此利用以DON为唯一碳源的选择培养基进行选择培养，故培养基中应去掉葡萄糖并添加DON。步骤Ⅰ用液体培养基，主要目的是增加专一降解DON的微生物的浓度。②步骤Ⅱ培养的结果为菌落，因此要在固体培养基上进行培养，因此培养基中应加入凝固剂——琼脂，利用菌落进行微生物的计数时，要用稀释涂布平板法进行接种，根据平板上的菌落数计算微生物的数目。③步骤Ⅲ用液体培养基，接种的是纯化的专一降解DON的真菌，目的是快速增加目的菌的种群数量(扩大培养)。答案：(1)A、C(2)①葡萄糖DON增加专一降解DON的微生物的浓度②琼脂稀释涂布平板法③快速增加目的菌的种群数量(扩大培养)考点二微生物的筛选与鉴别1.筛选微生物的两个实例比较：比较项目土壤中分解尿素的细菌的分离分解纤维素的微生物的分离方法利用以尿素为唯一氮源的选择培养基进行选择培养利用富含纤维素的选择培养基进行选择培养比较项目土壤中分解尿素的细菌的分离分解纤维素的微生物的分离原理只有分解尿素的细菌能够合成脲酶，才能在以尿素为唯一氮源的培养基上生长因为培养基中含有丰富的纤维素，因此能够分解纤维素的微生物具有更多的生存机会而大量繁殖比较项目土壤中分解尿素的细菌的分离分解纤维素的微生物的分离鉴定在培养基中加入酚红指示剂，指示剂变红说明菌落中的菌体为分解尿素的细菌刚果红染色法，菌落周围出现不变红的透明圈的菌落为分解纤维素的微生物的菌落2.微生物的鉴别方法：(1)菌落特征鉴别法：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。(2)指示剂鉴别法：如培养基中加入酚红指示剂，培养某种微生物后，培养基变红说明该种微生物能够分解尿素。(3)染色鉴别法：如利用刚果红染色法，根据培养基中出现以纤维素分解菌为中心的透明圈来筛选分解纤维素的微生物。【提分技法】筛选微生物的三种方法(1)单菌落挑取法：利用平板划线法或稀释涂布平板法接种到固体平板培养基表面，直接根据微生物菌落的特征利用单菌落挑取的方法获得目的微生物。(2)选择培养法：利用选择培养基对微生物进行选择培养，直接获得目的微生物。(3)鉴定培养法：利用鉴别培养基使目的微生物菌落呈现特有的特征，然后筛选目的微生物。【典题例证】1.(2015·江苏高考)人工瘤胃模仿了牛羊等反刍动物的胃，可用来发酵处理秸秆，提高秸秆的营养价值。为了增强发酵效果，研究人员从牛胃中筛选纤维素酶高产菌株，并对其降解纤维素能力进行了研究。请回答下列问题：(1)在样品稀释和涂布平板步骤中，下列选项不需要的是__________(填序号)。①酒精灯②培养皿③显微镜④无菌水(2)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______________________________。(3)向试管内分装含琼脂的培养基时，若试管口粘附有培养基，需要用酒精棉球擦净的原因是______________________。(4)刚果红可以与纤维素形成红色复合物，但并不与纤维素降解产物纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。研究人员在刚果红培养基平板上，筛选到了几株有透明降解圈的菌落(见右图)。图中降解圈大小与纤维素酶的__________有关。图中降解纤维素能力最强的菌株是__________(填图中序号)。(5)研究人员用筛选到的纤维素酶高产菌株J1和J4，在不同温度和pH条件下进行发酵，测得发酵液中酶活性的结果见下图，推测菌株__________更适合用于人工瘤胃发酵，理由是________________________。【解析】本题主要考查微生物的分离和培养。(1)样品稀释和涂布平板的操作过程不需要显微镜。(2)涂布平板时，若培养基表面的菌悬液过多会出现积液，造成菌体堆积，影响分离效果。(3)试管口粘附的培养基，需要用酒精棉球擦净，避免培养基污染棉塞。(4)菌株产生的降解纤维素酶的量越多、活性越高，会使降解圈越大。降解纤维素能力最强的菌株是①，因其菌株菌落小，但降解圈大。(5)分析图中曲线可知，J4菌株在较高温度和酸性环境下酶的活性更高，而发酵过程会产热和产酸，所以J4菌株更适合用于人工瘤胃发酵。答案：(1)③

(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)避免培养基污染棉塞(4)量与活性①(5)J4发酵过程会产热和产酸，J4菌株在较高温度和酸性环境下酶的活性更高2.(2014·新课标全国卷Ⅰ改编)植物秸秆中的纤维素可被某些微生物分解。回答下列问题：(1)分解秸秆中纤维素的微生物能分泌纤维素酶，该酶是由3种组分组成的复合酶，其中的葡萄糖苷酶可将__________分解成__________。(2)用含有刚果红(CR)的该种培养基培养纤维素分解菌时，培养基上会出现以该菌的菌落为中心的_______。(3)为从富含纤维素的土壤中分离获得纤维素分解菌的单菌落，某同学设计了甲、乙两种培养基(成分见下表)：酵母膏无机盐淀粉纤维素粉琼脂CR溶液水培养基甲++++-++培养基乙+++-+++注：“+”表示有，“-”表示无。据表判断，培养基甲________(填“能”或“不能”)用于分离和鉴别纤维素分解菌，原因是______________________________；培养基乙________(填“能”或“不能”)用于分离和鉴别纤维素分解菌，原因是____________。【解题指南】(1)题干关键词：“纤维素酶”“刚果红”。(2)隐含信息：两种培养基中有琼脂的为固体培养基，无琼脂的为液体培养基；淀粉是微生物的碳源，不含纤维素粉不能作为分离和鉴别纤维素分解菌实验的选择培养基。(3)关键知识：土壤中某些微生物的分解作用和筛选纤维素分解菌的方法。【解析】本题主要考查纤维素酶的作用、刚果红染色法、分离和鉴别纤维素分解菌的方法。(1)纤维素是一种由葡萄糖首尾相连而成的高分子化合物，是含量最丰富的多糖类物质。纤维素能被纤维素酶分解为葡萄糖，如图：纤维素纤维二糖葡萄糖(2)刚果红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，可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。(3)分离和鉴别纤维素分解菌的培养基为固体培养基，且需要以纤维素为唯一碳源。答案：(1)纤维二糖葡萄糖(2)透明圈(3)不能液体培养基不能分离单菌落不能培养基乙中没有纤维素，不会形成CR-纤维素红色复合物，即使出现单菌落也不能确定其为纤维素分解菌【加固训练】1.研究人员成功地从土壤中筛选到能产生纤维素酶的微生物。请就“如何从土壤中获得纤维素分解菌”回答以下问题：(1)纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括三种组分，即C1酶、Cx酶和________酶。(2)若获得纯净的菌株，常采用平板划线的方法进行接种，此过程所用的接种工具是__________，操作时采用________灭菌的方法。(3)刚果红可以与纤维素等多糖形成红色复合物，但并不与________和________发生这种反应。常用的刚果红染色法有两种：第一种是先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应；第二种是在________时就加入刚果红。________(选填“第一种”或“第二种”)方法会使菌落之间发生混杂。(4)如果观察到产生________的菌落，说明可能获得了纤维素分解菌。为了确定是纤维素分解菌，还需要进行__________________________________的实验。纤维素酶的测定方法一般是采用对纤维素酶分解滤纸等纤维素后所产生的________进行定量的测定。【解析】(1)纤维素酶包括三种组分，分别是C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶。(2)平板划线法接种微生物的接种工具是接种环，用火焰灼烧法灭菌。(3)刚果红可以与纤维素等多糖形成红色复合物，但并不与纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。刚果红染色法有两种，第一种是先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应；第二种是在倒平板时就加入刚果红。第一种方法由于加刚果红时已经形成菌落，因此会使菌落之间发生混杂。(4)纤维素分解菌能够分解培养基中的纤维素，因此菌落周围会出现不变红的透明圈。为了确定是纤维素分解菌，还需要进行发酵产纤维素酶的实验。纤维素酶的测定方法一般是采用对纤维素酶分解滤纸等纤维素后所产生的葡萄糖进行定量的测定。答案：(1)葡萄糖苷(2)接种环灼烧(3)纤维二糖葡萄糖倒平板第一种(4)透明圈发酵产纤维素酶葡萄糖2.(2012·浙江高考改编)幽门螺杆菌(Hp)感染是急慢性胃炎和消化性溃疡的主要致病因素。在患者体内采集样本并制成菌液后，进行分离培养。实验基本步骤如下：请回答：(1)在配制培养基时，要加入尿素和酚红指示剂，这是因为Hp含有________，它能以尿素作为氮源；若有Hp，则菌落周围会出现________色环带。(2)步骤X表示________。在无菌条件下操作时，先将菌液稀释，然后将菌液________到培养基平面上。菌液稀释的目的是获得________菌落。(3)在培养时，需将培养皿倒置并放在____________中。若不倒置培养，将导致____________________。(4)临床上用14C呼气实验检测人体是否感染Hp，其基本原理是Hp能将14C标记的________分解为NH3和14CO2。【解析】(1)脲酶能特异性地催化尿素水解释放NH3和CO2。所以加入尿素作为氮源，加入酚红指示剂(高pH时呈现红色)能指示以尿素为氮源的细菌的存在。(2)本题运用的是稀释涂布分离法，该方法能更容易获得单菌落，但操作较复杂。(3)在倒平板和培养过程中，会产生水蒸气，如果正置，那么水蒸气在皿盖上凝结成水珠后会滴在培养基上，会污染细菌，导致不能分离出单菌落。(4)该题中Hp含有脲酶，能把尿素分解成NH3和CO2。患者通过服用被14C标记的尿素并检测呼气中的被14C标记的CO2的含量来判断人体是否感染Hp。答案：(1)脲酶红(2)接种涂布单(3)恒温培养箱无法形成单菌落(4)尿素【备选考点】培养基的制备1.培养基的成分：2.培养基的分类：种类特点应用化学成分天然培养基含化学成分不明的天然物质工业生产合成培养基培养基成分明确或用一定化学物质配制分类、鉴定用途选择培养基添加某物质，抑制杂菌生长，促进所需微生物生长培养分离出特定微生物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鉴别微生物3.无菌技术：(1)常用方法：灭菌和消毒。(2)选择无菌技术的原则。①考虑无菌技术的效果：灭菌的效果比消毒要好。②考虑操作对象的承受能力：活体生物材料、操作者的手等只能采用消毒，而不能用灭菌。4.牛肉膏蛋白胨固体培养基的制备流程：计算：依据配方比例，计算配制一定体积的培养基时，各种成分的用量↓称量：准确称取各种成分。牛肉膏要放在称量纸上称量。牛肉膏和蛋白胨都易吸潮，称取时动作要迅速，称取后及时盖上瓶盖↓溶化：将称好的牛肉膏和称量纸一同放入烧杯，加入少量水，加热，取出称量纸，加入称量好的蛋白胨和氯化钠，加琼脂。在此过程中要不断地用玻璃棒搅拌，防止琼脂糊底而导致烧杯破裂，最后加蒸馏水定容↓灭菌：灭菌前，调节pH；高压蒸汽灭菌↓倒平板：待培养基冷却至50℃左右时，在酒精灯火焰附近倒平板【提分技法】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。(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。【典题例证】1.(2016·洛阳模拟)据报道，从部分企业生产的速冻食品中检出葡萄球菌超标，“细菌门”事件引起公众普遍关注。葡萄球菌能分解卵黄中的卵磷脂，在含卵黄的固体培养基上形成的菌落周围会出现特有的乳白色的乳浊环。请回答下列问题：(1)某兴趣小组欲检测某果汁类食品中是否含有葡萄球菌，请帮他们完善下列步骤。①配制培养基：称取适量的牛肉膏、蛋白胨、NaCl、琼脂等，加入蒸馏水，搅拌加热至完全溶解后调节pH，分装到锥形瓶后进行________，在无菌状态下加入卵黄液(100mL10%灭菌NaCl溶液中加一个鸡蛋黄，振荡均匀)摇匀后立即倒平板。②接种：取待检测果汁2.5mL加入22.5mL灭菌生理盐水中，制成接种样液。实验组：将接种样液用________法接种在含卵黄的固体培养基上。对照组：将__________________用平板划线法接种在含卵黄的固体培养基上或不接种作为________对照。将上述接种后的培养皿同时放在36℃的恒温箱中培养48h。③观察：观察培养基表面___________________。(2)培养基中的牛肉膏和蛋白胨为葡萄球菌生长和繁殖提供________________________________。葡萄球菌能耐受高浓度的NaCl溶液，所以在配制培养基时加入高浓度的NaCl溶液可以将它分离出来，此培养基属于________培养基。(3)若要统计某土壤样品中该活菌数目，宜采用________________法。【解题指南】(1)关键信息：①葡萄球菌能分解卵黄中的卵磷脂，在含卵黄的固体培养基上形成的菌落周围会出现特有的乳白色的乳浊环。②接种样液是用灭菌生理盐水稀释的。③对照组用平板划线法接种。(2)必备知识：①对照实验除自变量不同，其他均相同。②要统计土壤中的活菌数目宜用稀释涂布平板法。【解析】(1)①培养基的制备流程：计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。②比较实验组和对照组可知，实验的自变量为是否接种接种样液，接种方法为无关变量，因此实验组的接种方法应与对照组相同，也应用平板划线法。对照组不接种，或接种接种样液的溶剂，为空白对照。③根据题干关键信息“葡萄球菌能分解卵黄中的卵磷脂，在含卵黄的固体培养基上形成的菌落周围会出现特有的乳白色的乳浊环”可知，存在葡萄球菌时，培养基上会出现周围有乳浊环的菌落，因此可以根据是否出现周围有乳浊环的菌落判断是否存在葡萄球菌。(2)培养基中的牛肉膏可以为葡萄球菌生长和繁殖提供碳源、氮源、磷酸盐和维生素，蛋白胨可以为葡萄球菌生长和繁殖提供氮源和维生素。加入高浓度的NaCl溶液的培养基可以抑制大多数微生物的生长繁殖，因此该培养基属于选择培养基。(3)统计某土壤样品中葡萄球菌的活菌数目应采用稀释涂布平板法。答案：(1)①灭菌(高压蒸汽灭菌)②平板划线无菌生理盐水空白③是否出现周围有乳浊环的菌落(2)碳源、氮源、磷酸盐和维生素选择(3)稀释涂布平板2.(2016·济南模拟)下表是某微生物培养基的配方。请分析回答下列问题：编号①②③④⑤成分(NH4)2SO4KH2PO4FeSO4CaCl2H2O含量0.4g4.0g0.5g0.5g100mL(1)从培养基的营养成分看，此培养基可用来培养的微生物同化作用类型是________。利用该培养基培养微生物时，微生物所需要的碳源来自______________。(2)此表中含有的微生物的营养成分包括__________。(3)若除去该培养基中的①后再加入不含氮元素的有机物，则此培养基可培养的微生物种类是__________。(4)培养基若加入氨基酸，则它可充当的营养成分是___________________________。(5)若要观察微生物的菌落的特点，培养基中还应添加的成分是________________________。【解题指南】(1)隐含信息：①表格中的成分均为无机物。②表格中的成分中不含凝固剂。(2)必备知识：①不含有机物的培养基只能培养自养型微生物。②无氮培养基可以培养自生固氮微生物。③观察菌落的特点需用固体平板培养基。【解析】(1)从培养基的成分看，该培养基无有机物，因此可以培养自养型微生物，微生物所需的碳源只能由空气中的CO2提供。(2)培养基中的成分包括微生物需要的氮源、无机盐和水。(3)培养基中的①是该培养基中唯一的氮源，去掉后则成为无氮培养基，可用于培养自生固氮微生物，因为自生固氮微生物可以利用大气中的N2作为氮源。但是自生固氮微生物是异养型生物，因此自生固氮微生物的培养基除不含氮源外，还应含有有机物。(4)在培养基中加入氨基酸，可以为微生物提供碳源、氮源和特殊营养。(5)微生物的菌落需要在固体培养基的表面生长，因此培养基中需要添加凝固剂(琼脂)，使液体培养基凝固成固体培养基。答案：(1)自养型空气中的CO2(2)水、无机盐、氮源(3)自生固氮微生物(4)碳源、氮源和特殊营养(5)凝固剂(琼脂)【延伸探究】(1)本题(3)中所涉及的微生物和自养型微生物相同吗？为什么？提示：不同。自养型微生物可以利用空气中的二氧化碳作为碳源，培养基中则可以不含碳源；自生固氮微生物则可以利用空气中的氮气作为氮源，培养基中可以不含氮源。(2)添加到培养基中的一种化合物只能作为培养基的一种营养成分吗？举例说明。提示：不一定，如本题中的(NH4)2SO4既可以作为氮源，又可以作为无机盐。【加固训练】1.回答下列有关微生物的问题：(1)19世纪中期，关系到法国经济命脉的酿造业曾一度遭受毁灭性的打击。在生产过程中，发现葡萄酒变酸，表面观察到菌膜，造成该现象的生物是_______。腐乳外部有一层致密的皮，这是_____