2024年高中生物新教材同步选择性必修第三册 第1章 第2节 第2课时 微生物的选择培养和计数含答案

2024年高中生物新教材同步选择性必修第三册第1章第2节第2课时微生物的选择培养和计数第2课时微生物的选择培养和计数[学习目标]1.阐明微生物选择培养的原理。2.进行土壤中分解尿素的细菌的分离和计数。一、选择培养基、微生物的选择培养和数量测定1．选择培养基(1)自然界中目的菌的筛选①实例：聚合酶链式反应(PCR)中用到的耐高温的DNA聚合酶，就是从热泉中筛选出的水生栖热菌中提取出来的。(2)实验室中目的菌的筛选①原理：人为提供有利于目的菌生长的条件(包括营养、温度和pH等)，同时抑制或阻止其他微生物的生长。②方法：利用选择培养基分离。选择培养基：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。2．微生物的选择培养(1)方法：对样品进行充分稀释，然后将菌液涂布到制备好的选择培养基上。(2)稀释涂布平板法的操作过程①系列稀释操作a．编号为1×102～1×107试管中分别盛有9mL无菌水。b．将10g土样加入盛有90mL无菌水的锥形瓶中，充分摇匀。c．取1mL上清液加入盛有9mL无菌水的试管中，依次等比稀释。②涂布平板操作取菌液：取0.1mL菌液，滴加到培养基表面eq\o(|,|,|,\s\do8(↓))涂布器消毒：将涂布器浸在盛有酒精的烧杯中eq\o(|,|,|,\s\do8(↓))涂布器灭菌：将涂布器放在火焰上灼烧，待酒精燃尽、涂布器冷却后，再进行涂布eq\o(|,|,|,\s\do8(↓))涂布平板：用涂布器将菌液均匀地涂布在培养基表面。涂布时可转动培养皿，使涂布均匀(3)培养：待涂布的菌液被培养基吸收后，将平板倒置，放入30～37℃的恒温培养箱中培养1～2d。3．微生物的数量测定(1)稀释涂布平板法①原理：当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个单菌落，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。②计数原则：一般选择菌落数为30～300的平板进行计数。样品的稀释度将直接影响平板上的菌落数目，通常选用一定稀释范围的样品液进行培养。在同一稀释度下，应至少对3个平板进行重复计数，然后求出平均值。③计算公式每克样品中的菌株数＝eq\f(某一稀释度下平板上生长的平均菌落数,涂布平板时所用的稀释液的体积mL)×稀释倍数(2)显微镜直接计数法一种常用的、快速直观的测定微生物数量的方法。该方法利用特定的细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下观察、计数，然后再计算一定体积的样品中微生物的数量，统计的结果一般是活菌数和死菌数的总和。特别提醒显微镜直接计数法本身不能区分细菌的死活，因此一般用来统计总菌数。但是，通过一定的辅助处理，可以实现活菌计数，如在计数前用台盼蓝染液进行染色，可以通过统计无色细胞的个数来对活菌进行计数。判断正误(1)以尿素为唯一氮源的培养基是选择培养基()(2)脲酶能催化尿素分解产生N2，N2可作为细菌生长的氮源()(3)利用显微镜直接计数法统计的细菌数量就是活菌的数量()答案(1)√(2)×(3)×解析(2)分解尿素的细菌合成的脲酶将尿素分解成氨。(3)利用显微镜直接计数法统计的细菌数量无法区分死菌和活菌。任务一：微生物的选择培养和计数1．通常1g土壤中有几亿到几百亿个土壤微生物，其中，细菌的数量最多，能分解尿素的细菌是其中的一部分。如何设计培养基的配方，从而将土壤稀释液中能分解尿素的细菌分离出来？提示设计一种选择培养基，以尿素作为唯一氮源，可以将分解尿素的细菌分离出来。2.用平板划线法接种培养结果的图片如下图。请结合图片分析，平板划线法能否达到对细菌进行计数的目的？为什么？提示不能；平板划线法最开始的划线很可能菌类会长成一片，导致无法计数，此外灼烧接种环的时候也会杀死一部分菌类。3.当菌液稀释倍数足够高时，培养基表面生长的一个单菌落来源于一个活菌。用稀释涂布平板法接种培养的结果如图所示。与平板划线法相比，为什么稀释涂布平板法可以用于细菌的计数？提示稀释涂布平板法会进行等比稀释，在合适的稀释倍数下，均匀涂布得到的菌落互不接触，可以确定菌落的密度，再通过计算可以得知原液中的活细菌数。4．请计算：4号试管的结果表明每克土壤中的活菌数约为1.1×108个。5．通过稀释涂布平板法统计的细菌的数目与它的实际数目相同吗？为什么？提示不相同，统计的细菌数往往比活菌实际数目少。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。6．请完善表格中稀释涂布平板法和显微镜直接计数法的比较。项目稀释涂布平板法显微镜直接计数法主要用具培养基等显微镜、血细胞计数板或细菌计数板等计数依据培养基上的菌落数菌株本身优点计数的都是活菌计数方便、操作简单缺点操作复杂、有一定误差死菌、活菌都计数在内1．选择培养基的类型类型条件分离得到的菌种改变培养条件70～80℃的高温水生栖热菌添加某种化学物质加入青霉素酵母菌、霉菌等真菌高浓度食盐金黄色葡萄球菌特殊碳源、氮源石油是唯一碳源能消除石油污染的微生物营养缺陷不加碳源自养型微生物不加氮源固氮菌2.两种纯化方法的比较项目平板划线法稀释涂布平板法主要步骤接种环在固体培养基表面连续划线等比稀释操作和涂布平板操作接种工具接种环涂布器单菌落的获得从最后划线的区域挑取稀释度合适，整个平板上都可找到单菌落用途分离纯化菌种，获得单菌落①分离纯化菌种，获得单菌落；②用于计数菌落分布共同点都能将微生物分散到固体培养基表面，以获得单细胞菌落，达到分离纯化微生物的目的，也可用于观察菌落特征1．如图是研究人员从红棕壤中筛选高效分解尿素的细菌的过程示意图。下列有关叙述错误的是()A．在配制步骤②③的培养基时，应先调pH后湿热灭菌B．步骤③纯化分解尿素的细菌的原理是将聚集的细菌分散，以获得单菌落C．步骤③采用稀释涂布平板法接种，并需向牛肉膏蛋白胨培养基中加入尿素D．步骤④挑取③中不同种的菌落分别接种，比较不同种细菌分解尿素的能力答案C解析步骤③筛选分解尿素的细菌的培养基中，应以尿素为唯一氮源，不能再含有其他氮源，C错误。2．A．图甲三个平板中所用培养液的稀释倍数相同B．图甲、乙均适合分离微生物，但乙不适合对微生物进行计数C．图甲、图乙所用的接种工具分别是接种环和涂布器D．图乙每次划线应从同一起点开始以便使聚集的菌种逐步稀释获得单菌落答案B解析根据图甲中三个平板的菌落密度可知，三个平板中所用培养液的稀释倍数不同，A错误；图甲、乙中若均为选择培养基，均可用于分离微生物，图乙是平板划线法接种后的结果，不适合对微生物进行计数，B正确；稀释涂布平板法接种使用涂布器，平板划线法接种使用接种环，C错误；图乙每次划线应从上一次划线的末端开始，以便使聚集的菌种逐步稀释获得单菌落，D错误。二、探究·实践——土壤中分解尿素的细菌的分离与计数1．实验设计(1)土壤取样①土壤要求：酸碱度接近中性且潮湿。②取样部位：距地表约3～8cm的土壤层。(2)样品的稀释测定土壤中细菌的数量，一般选用1×104、1×105和1×106倍稀释的稀释液进行平板培养，当第一次做这个实验时可以将稀释的范围放宽一点。(3)微生物的培养与观察①培养：根据不同微生物的需要，控制适宜的培养温度和培养时间。细菌一般在30～37℃的温度下培养1～2d。②观察a．观察方法：每隔24h统计一次菌落数目，选取菌落数目稳定时的记录作为结果，这样可以防止因培养时间不足而遗漏部分菌落。b．记录菌落的特征：包括菌落的形状、大小和颜色等。2．操作提示(1)无菌操作：取土样的用具在使用前都需要灭菌。(2)做好标记：本实验使用的平板和试管较多，为了避免混淆，最好在使用前做好标记。例如，在标记培养皿时应该注明组别、培养日期和平板上培养样品的稀释度等。(3)制定计划：对于耗时较长的生物实验，需要事先规划时间，以便提高实验效率，在操作时有条不紊。判断正误(1)测定不同微生物数量时，接种的土壤稀释液的稀释度相同()(2)利用稀释涂布平板法统计菌落数目时，统计的菌落数就是活菌的实际数()(3)菌落特征是鉴别菌种的重要依据()答案(1)×(2)×(3)√解析(1)土壤中各种微生物的数量不同，因此分离不同的微生物要采用不同的稀释度。(2)当两个或多个菌落连在一起时，只能观察计为一个菌落，因此利用稀释涂布平板法统计的菌落数目往往比活菌的实际数目少。任务二：土壤中分解尿素的细菌的分离、计数与鉴定1．测定土壤中细菌的总量和能分解尿素的细菌的数量，选用的稀释范围相同吗？为什么？提示不相同；因为土壤中能分解尿素的细菌的数量比细菌的总量要少。2．甲、乙两位同学用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中的细菌数。在对应稀释倍数为106的培养基中，得到以下两种统计结果。(1)甲同学在该浓度下涂布了一个平板，统计的菌落数为230，该同学的统计结果不可靠(填“可靠”或“不可靠”)。若不可靠，应如何改进？提示为增加实验的说服力与准确性，应设置重复实验，在同一稀释度下至少涂布3个平板，统计结果后计算平均值。(2)乙同学在该浓度下涂布了3个平板，统计的菌落数分别为21、212、256，该同学将21舍去，然后取平均值。该同学对实验结果的处理不合理(填“合理”或“不合理”)。微生物计数时，如果实验中出现重复实验的结果差别很大的情况，应分析实验过程中可能的影响因素，从操作是否规范、培养基配制是否合理等方面查找原因。3．尝试完成下表中对微生物的分离与计数实验结果的分析。目的现象结论是否有杂菌污染的判断对照组的培养基中无菌落生长未被杂菌污染培养物中菌落形态多样，菌落数偏高培养物中混入其他杂菌选择培养基是否起筛选作用牛肉膏蛋白胨培养基上的菌落数目大于选择培养基上的数目选择培养基具有筛选作用4.提示不一定；因为有些微生物可以利用能分解尿素的细菌的代谢物进行生长繁殖。5．细菌合成的脲酶将尿素分解为氨，氨会使培养基的碱性增强，pH升高，因此可以通过检测培养基pH的变化来判断是否发生了该化学反应，进而判断该菌是否为尿素分解菌。依据以上原理，如何对分离得到的微生物是否是分解尿素的细菌作进一步鉴定？提示在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，接种并培养初步筛选的菌种，若菌落周围出现红色环带，则可说明该菌种能够分解尿素。选择培养基与鉴别培养基项目选择培养基鉴别培养基特殊成分加入某种化学物质加入某种指示剂或化学药品目的抑制或阻止其他微生物生长，促进目的微生物生长与微生物的代谢物或培养基中的成分发生特定反应用途培养、分离出特定微生物鉴别不同的微生物举例培养酵母菌和霉菌，可在培养基中加入青霉素，抑制细菌生长；用以尿素作为唯一氮源的培养基来培养尿素分解菌可用伊红—亚甲蓝琼脂培养基鉴定饮用水或乳制品中是否有大肠杆菌(若有，菌落呈深紫色，并有金属光泽)3．下列关于“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”实验操作的叙述，不正确的是()A．利用稀释涂布平板法准确估计菌落数目的关键是有恰当的稀释度B．若要判断选择培养基是否起到了选择作用，需要设置未接种的牛肉膏蛋白胨培养基作为对照C．该实验应采用稀释涂布平板法D．答案B解析利用稀释涂布平板法估算菌落数目的关键是有恰当的稀释度，若稀释倍数太低、菌落太多，会连在一起，稀释倍数太高，平板上菌落数目过少，都不宜进行计数，A正确；若要判断选择培养基是否起到了选择作用，需设置接种在没有选择作用的细菌通用的牛肉膏蛋白胨培养基上培养作为对照，B错误；分解尿素的细菌能合成脲酶，将尿素分解产生氨，使培养基的碱性增强，用以尿素为唯一氮源且添加了酸碱缓冲剂的培养基来培养该细菌，能维持pH稳定，不会使酚红指示剂变红，D正确。4．(2023·湖北黄石高二期末)在做“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”的实验时，甲同学从对应稀释倍数为106的培养基上筛选出大约150个菌落，而其他同学只筛选出大约50个菌落。下列有关叙述错误的是()A．甲同学出现这种结果的原因可能是土样不同，也可能是操作过程出了问题B．将甲同学配制的培养基在不加土样的情况下进行培养作为空白对照，可以证明培养基是否受到污染C．让其他同学用与甲同学一样的土壤进行实验，如果结果与甲同学一致，则可以证明甲同学无误D．B、C选项的实验思路都遵循了实验的对照原则答案D解析B选项的实验思路遵循了实验的对照原则，C选项的实验思路遵循了实验的重复原则，D错误。题组一选择培养基和微生物的选择培养1．(2023·四川成都高二月考)某些土壤细菌可将尿素分解成CO2和NH3供植物吸收和利用。以下说法错误的是()A．土壤中的细菌之所以能分解尿素，是因为它们能合成脲酶B．能分解尿素的细菌也能以尿素的分解产物CO2作为碳源C．为了筛选可分解尿素的细菌，在配制培养基时应选择尿素作为唯一氮源D．筛选分解尿素细菌的培养基含有KH2PO4的作用是提供无机盐和维持pH答案B解析能分解尿素的细菌是一种分解者，属于异养型生物，不能以尿素的分解产物CO2作为碳源，B错误。2．平板划线法和稀释涂布平板法是接种微生物的两种常用方法，下列叙述正确的是()A．采用稀释涂布平板法获得的菌落数往往多于实际的活菌数B．平板划线法是将不同稀释度的菌液通过接种环连续划在固体培养基表面C．稀释涂布平板法是将不同稀释度的菌液倒入液体培养基中进行培养D．与平板划线法相比，稀释涂布平板法形成单菌落的效果更好答案D解析由于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，所以利用稀释涂布平板法获得的菌落数往往少于实际的活菌数，A错误；平板划线法不需要稀释菌液，是将菌液通过接种环连续划在固体培养基表面，B错误；稀释涂布平板法是将不同稀释度的菌液涂布到固体培养基中进行培养，C错误。3．油烟污染由多种有害物质组成，不易降解。某同学从长期受到油烟污染的环境中分离出油烟降解菌，其筛选分离过程如图所示。下列叙述正确的是()A．图中①～③的过程为梯度稀释B．在培养基中加入油烟污染物，其作用是为微生物提供碳源和能源C．④使用的是固体培养基，需加入琼脂作为微生物生长繁殖的营养物质D．过程④可采用稀释涂布平板法或平板划线法分离菌种并进行计数答案B解析图中①～③的过程中加入油烟污染物作为唯一碳源，能够初步筛选出能分解油烟的微生物，故该过程称为选择培养，A错误；配制固体培养基时加入琼脂，其作用是作为凝固剂，而不是为微生物生长提供碳源，C错误；分离菌种常用的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法，但对活菌进行计数时常用稀释涂布平板法而不能用平板划线法，D错误。4．(2023·黑龙江哈尔滨高二期中)原油中含有大量有害的、致癌的多环芳烃。土壤中有些细菌可以利用原油中的多环芳烃为碳源，在培养基中形成分解圈。为筛选出能高效降解原油的菌株并投入除污，某小组同学设计了相关实验。下列有关实验的叙述，不正确的是()A．应配制来源于被原油污染土壤的土壤稀释液备用B．配制以多环芳烃为唯一碳源的选择培养基C．将土壤稀释液灭菌后接种到选择培养基上D．在选择培养基上能形成分解圈的即为所需菌种答案C解析若将土壤稀释液进行灭菌，则不能筛选出能高效降解原油的菌株，C错误。5．如图为选育高产β­胡萝卜素的布拉霉菌的过程。随β­胡萝卜素含量增加，菌体颜色从黄A．过程①属于诱变育种B．过程②可采用平板划线法接种C．过程③应选择黄色菌株进行富集培养D．培养基中添加β­紫罗酮起选择作用答案C解析过程①表示利用紫外线诱导基因突变，故过程①属于诱变育种，A正确；过程②可采用平板划线法或稀释涂布平板法接种，B正确；菌体随β­胡萝卜素含量增加从黄色加深至橙红色，所以进行过程③时，应选取橙红色的菌落接种至液体培养基进行富集培养，C错误；结合题意“未突变菌不能在含有β­紫罗酮的培养基上生长”可知，只有突变菌株可以在添加了一定浓度的β­紫罗酮的培养基上生长菌落，因此该培养基具有选择功能，D正确。题组二微生物的数量测定6．(2023·江苏无锡高二质检)养殖池中存在的有毒物质主要是氨及亚硝酸，这两种物质可由硝A．需要配制添加一定浓度铵盐的牛肉膏蛋白胨培养基，以筛选硝化细菌B．应对采集底泥使用的工具进行灭菌，全部接种过程均需在酒精灯火焰旁进行C．采用平板划线法进行分离和计数时，还需与未接种的空白培养基同时培养D．若空白对照组上长出了菌落，需要在实验组数据的基础上减去空白对照组的菌落数答案B解析要分离硝化细菌，应该用以铵盐为唯一氮源的培养基，培养基中不能加入牛肉膏蛋白胨，A错误；平板划线法不能用于菌落计数，C错误；若空白对照组上长出了菌落，则说明培养基被污染了，实验数据无效，需重新实验，D错误。7．下列有关稀释涂布平板法计数和显微镜直接计数法的叙述，不正确的是()A．利用血细胞计数板计数属于显微镜直接计数法，其缺点是不能区分死菌与活菌B．两种计数方法，其统计值与实际值相比，均有差异，但产生差异的原因不同C．两种计数方法均能在计数的同时观察到所研究微生物的形态特征D．当菌落数目稳定时，一般选取菌落数在30～300的且差异不大的平板进行计数答案C解析显微镜直接计数法无法区分死菌和活菌，A正确；稀释涂布平板法计数时，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，故而统计值比实际值小；显微镜直接计数法计数时不能区分死菌和活菌，故测定的微生物数量往往大于实际的活菌数，因此两种计数方法其统计值与实际值相比，均有差异，但产生差异的原因不同，B正确；稀释涂布平板法观察到的是菌落的形态特征，而不是微生物的形态特征，显微镜直接计数法观察到的是微生物的形态特征，C错误。8．某研究小组为了探究覆盖保鲜膜对西瓜表面微生物的种类和数量的影响，他们将覆盖保鲜膜保存了三天的西瓜的瓜瓤制备成浸出液，再将浸出液接种到培养基平板上进行观察。下列说法正确的是()A．应用液体培养基接种浸出液进行培养B．应采用平板划线法对浸出液进行计数C．每组至少设置三个平板，确保实验结果的准确性D．只需要设置未接种瓜瓤浸出液的空白平板作对照答案C解析要探究微生物种类和数量的变化，应采用固体培养基，用稀释涂布平板法进行接种，液体培养基无法观察到菌落，不便区分微生物种类，平板划线法不能对微生物进行计数，A、B错误；每组至少设置三个平板，避免偶然性，确保实验结果的准确性，C正确；对照组还需要设置接种没有覆盖保鲜膜的西瓜的瓜瓤浸出液的平板，D错误。9．(2021·山东，14)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答案B解析根据题干信息“甲菌菌落周围呈现深蓝色”，说明甲菌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。10．(2023·河北衡水高二期中)精氨酸依赖型菌株不能在缺少精氨酸的培养基上正常生长，但可作为鸟氨酸发酵的优良菌种。如图为野生型谷氨酸棒状杆菌经诱变获得精氨酸依赖型菌并进行筛选的过程示意图。下列相关叙述不正确的是()A．野生型菌液的培养皿中不会出现菌落B．乙培养基与甲相比可能缺少了精氨酸C．紫外线照射可导致谷氨酸棒状杆菌发生可遗传变异D．乙中的菌落A为鸟氨酸发酵的优良菌种答案D解析由图观察可知，乙中的菌落A是野生型菌种，菌落B为精氨酸依赖型菌株，B可作为鸟氨酸发酵的优良菌种，D错误。11．图甲所示是稀释涂布平板法中的部分操作，图乙所示是平板划线法的操作结果。下列相关叙述不正确的是()A．图甲中涂布前要将涂布器灼烧，冷却后才能涂布菌液B．对于浓度较高的菌液，若图甲中的最高稀释倍数仅为102，则所得到的菌落不一定是由单一的细胞繁殖而成的C．图乙所示培养皿中每个划线区域都可得到符合要求的菌落D．图乙中连续划线的起点是上一次划线的末端(除第一次划线外)答案C解析平板划线法中多次划线的目的是降低菌种浓度，经过连续划线才有可能得到由单一的细胞繁殖而成的菌落，这种菌落才符合要求，C错误。12．(2022·上海长宁区高二阶段练习)筛选是分离和培养微生物新类型常用的手段，下列有关技术中不能筛选成功的是()A．在全营养的LB培养基(普通培养基)中，筛选大肠杆菌B．在尿素固体培养基中，筛选能够分解尿素的微生物C．用以纤维素为唯一碳源的培养基，筛选能分解纤维素的微生物D．在培养基中加入不同浓度的氯化钠，筛选抗盐突变体的微生物答案A解析在全营养的LB培养基(普通培养基)中，几乎所有细菌都能生长，不能筛选大肠杆菌，A符合题意；在尿素固体培养基中，只有能分解尿素的微生物才能生长，不能分解尿素的微生物因缺乏氮源不能生长，能够筛选分解尿素的微生物，B不符合题意；在以纤维素为唯一碳源的培养基中，只有能分解纤维素的微生物才能生长，不能分解纤维素的微生物因缺乏碳源不能生长，能够筛选分解纤维素的微生物，C不符合题意；在培养基中加入不同浓度的氯化钠，只有抗盐的微生物才能生长，故可用于筛选抗盐突变体的微生物，D不符合题意。13．某生物兴趣小组试图探究山羊瘤胃中的微生物对尿素是否有分解作用，设计了以下实验，并成功筛选到能降解尿素的细菌(目的菌)。实验步骤如图所示。请回答下列问题：稀释倍数103104105106107菌落数5003672483618(1)该实验中所用培养基在成分上的特殊要求是；培养基中的KH2PO4和Na2HPO4的作用有。(2)实验中采用的分离纯化细菌的方法是。实验过程中，除了需将接种后的平板放在适宜的环境中培养一段时间后观察，还需要设置在相同条件下培养的，作为对照实验，其目的是_______________________________________________________________________________。(3)为了计数细菌，将取自瘤胃中的液体进行稀释，接种在培养基上，放置在37℃恒温培养箱中培养24～48h，统计菌落数，结果如上表。其中倍的稀释倍数比较适合计数。有同学认为，该计数方法统计的细菌数目会比实际数目，他的理由是。答案(1)以尿素为唯一氮源为细菌生长提供无机盐、作为缓冲液维持培养液的pH(2)稀释涂布平板法未接种的空白培养基检测培养基是否被污染(3)105或106偏小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14．(2023·天津河西区高二期末)某种在田间广泛使用的除草剂(含氮有机化合物)在土壤中不易降解，长期使用会污染土壤。为修复被该除草剂污染的土壤，可按下面程序选育能有效降解该除草剂的细菌(已知该除草剂在水中溶解度一定，该除草剂的培养基不透明，培养皿中会残留少量无菌空气)。回答下列问题：(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)要从长期使用该除草剂的土壤中分离目的菌，从物理性质、营养成分的角度要求上述培养基具备的特点是。若需要调节培养基pH，应在灭菌(填“前”或“后”)进行。对培养基进行灭菌，常采用法。(3)图中形成的菌落中，无透明带菌落利用的氮源可能是，有透明带菌落利用的氮源主要是，据此可筛选出目的菌。(4)若对活菌进行计数，常用的接种方法为。为了测定微生物的数量，一位同学在4个平板培养基上分别接种稀释倍数为106的土壤样液0.1mL，培养后菌落数目分别为155、160、176、149，则每毫升原土壤样液中上述微生物数量为个。答案(1)稀释(2)以除草剂为唯一氮源的固体培养基前湿热灭菌(3)N2该除草剂(4)稀释涂布平板法1.6×109解析(3)根据题中信息“该除草剂的培养基不透明”，则可知无透明带菌落利用的氮源并不是除草剂，而是空气中的N2，有透明带菌落利用的氮源为该除草剂。(4)接种微生物常用平板划线法和稀释涂布平板法，其中稀释涂布平板法还可用于对微生物进行计数。在4个平板培养基上分别接种稀释倍数为106的土壤样液0.1mL，培养后菌落数目分别为155、160、176、149，则每毫升原土壤样液中上述微生物数量为(155＋160＋176＋149)÷4÷0.1×106＝1.6×109(个)。第3节发酵工程及其应用[学习目标]1.掌握发酵工程的基本环节。2.理解发酵工程在农业、食品工业、医药工业及其他工业生产上有重要的应用价值。1．发酵工程的基本环节2．发酵罐3．发酵工程的应用(1)在食品工业上的应用①生产传统的发酵产品a．以大豆为主要原料，利用产生蛋白酶的霉菌生产酱油。b．以谷物或水果等为原料，利用酿酒酵母发酵生产各种酒类。②生产各种各样的食品添加剂食品添加剂不仅可以增加食品的营养，改善食品的口味、色泽和品质，有时还可以延长食品的保存期。a．柠檬酸可以通过黑曲霉的发酵制得。b．由谷氨酸棒状杆菌发酵可以得到谷氨酸，谷氨酸经过一系列处理就能制成味精。③生产酶制剂常用酶制剂有α­淀粉酶、β­淀粉酶、果胶酶、氨基肽酶和脂肪酶等。目前，已有50多种酶制剂成功用于食品的直接生产、改进生产工艺、简化生产过程、改善产品的品质和口味、延长食品储存期和提高产品产量等方面。(2)在医药工业上的应用①发酵工程可以生产抗生素、氨基酸、激素和免疫调节剂等。②基因工程、蛋白质工程等的广泛应用给发酵工程制药领域的发展注入了强劲动力。③应用实例a．生长激素释放抑制激素最初从羊脑中提取，远远不能满足需要，利用经过基因改造的微生物进行发酵生产，产量大幅提升，价格降为原来的几百分之一。b．将乙型肝炎病毒的抗原基因转入酵母菌，再通过发酵生产乙型肝炎疫苗。c．(3)在农牧业上的应用①生产微生物肥料a．作用：利用微生物在代谢过程中产生的有机酸、生物活性物质等来增进土壤肥力，改良土壤结构，促进植株生长。有的微生物肥料还可以抑制土壤中病原微生物的生长，从而减少病害的发生。b．类型：常见的有根瘤菌肥和固氮菌肥等。②生产微生物农药a．原理：微生物农药利用微生物或其代谢物来防治病虫害。b．实例：苏云金杆菌可以用来防治80多种农林虫害；利用白僵菌可以防治玉米螟、松毛虫等虫害；一种放线菌产生的抗生素——井冈霉素可以用于防治水稻枯纹病。③生产微生物饲料a．单细胞蛋白：以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得了大量的微生物菌体。b．(4)在其他方面的应用①利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质。②极端微生物的利用，如嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产洗涤剂，嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量。判断正误(1)发酵工程的中心环节是对微生物细胞本身或其代谢物进行分离、提纯()(2)谷氨酸的发酵生产在酸性条件下容易形成谷氨酰胺和N－乙酰谷氨酰胺()(3)现代发酵工程中所用的菌种大多是复合菌种以提高生产效率()(4)发酵工程生产条件温和、原料来源丰富，但废弃物对环境污染很大，不易处理()(5)生产柠檬酸需要筛选产酸量高的乳酸菌()答案(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×解析(1)发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节。(3)发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种。(4)发酵工程生产条件温和、原料来源丰富，且废弃物对环境污染小，容易处理。(5)生产柠檬酸需要筛选产酸量高的黑曲霉，而不是乳酸菌。任务：发酵工程基本环节分析及应用1．微生物菌种资源丰富，选择发酵工程用的菌种时需要考虑的因素：能在低成本的培养基上生长，且大量高效地合成产物；发酵条件如温度、pH、溶解氧等易控制；遗传性能稳定；抗噬菌体及杂菌污染能力强等。2．怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要？提示在发酵过程中，要随时取样检测培养液中的微生物数目、产物浓度等，以了解发酵进程。及时添加必需的营养组分，以满足菌种的营养需要。同时，要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。3．在产物分离和提纯方面，发酵工程与传统发酵技术相比有哪些改进之处？提示传统发酵技术获得的产物一般不是单一组分，而是成分复杂的混合物，很多时候不会再对产物进行分离和提纯处理。在发酵工程中，如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体从发酵液中分离出来。如果产品是代谢物，可采用蒸馏、萃取、离子交换等方法进行提取。4．在进行发酵生产时，排出的气体和废弃培养液等能直接排放到外界环境中吗？为什么？提示不能；因为发酵过程可能产生一些有害物质，会污染环境。5．与传统的手工发酵相比，在啤酒的工厂化生产中，哪些工程手段使啤酒的产量和质量明显提高？提示菌种的选育、对原材料的处理、发酵过程的控制、产品的消毒等，都有助于提高啤酒的产量和品质。1.(2023·安徽安庆高二期末)发酵工程在工业生产上得到广泛应用，其生产流程如图所示。结合赖氨酸或谷氨酸的生产实际，下列说法不正确的是()A．①为诱变育种，②为萃取(或蒸馏或离子交换等)B．赖氨酸或谷氨酸的生产过程中为使产物源源不断地产生，可采用连续培养的发酵方式C．由于赖氨酸或谷氨酸的发酵菌种为好氧菌，在生产过程中常需增加通氧量D．人工控制微生物代谢的唯一措施是控制生产过程中的各种条件答案D解析人工控制微生物代谢的措施包括改变微生物的遗传特性、控制生产过程中的各种条件(即发酵条件)等，D错误。2．下列有关发酵工程的叙述，正确的是()A．单细胞蛋白就是从人工培养的微生物菌体中提取的蛋白质B．可通过诱变育种、基因工程等方法选育出性状优良的菌种进行扩大培养C．发酵工程与传统发酵技术最大的区别是前者可以用微生物进行发酵D．通常所指的发酵条件包括温度、溶解氧、pH和酶的控制等答案B解析单细胞蛋白是指利用淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得的大量的微生物菌体，A错误；工程菌多为原核生物，可通过诱变育种、基因工程等方法，选育出性状优良的工程菌并进行扩大培养，B正确；传统发酵技术和现代发酵工程最大的相同之处是利用各种微生物的代谢来实现相关产品的生产，C错误；通常所指的发酵条件包括温度、溶解氧、pH等的控制，D错误。题组一发酵工程的基本环节1．下列关于发酵工程的菌种的说法，错误的是()A．发酵工程的菌种可以从自然界中筛选出来B．发酵工程可以利用原材料中含有的菌种C．发酵工程的菌种可以来自基因工程D．发酵工程的菌种可以来自诱变育种答案B解析发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种，一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降，因此，培养基和发酵设备都必须经过严格灭菌，故发酵工程的菌种不可以利用原材料中含有的菌种；发酵工程的性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来，也可以通过诱变育种和基因工程育种获得。2．下列关于微生物发酵过程的说法，正确的是()A．菌种选育是发酵工程的中心环节B．只要不断地向发酵罐中通入液体培养基，就能保证发酵的正常进行C．在发酵过程中，要严格控制温度、pH、溶解氧、通气量与转速等发酵条件，否则会影响菌种代谢物的形成D．在发酵工程的发酵环节中，发酵条件会影响微生物的生长繁殖，但是不影响微生物的代谢途径答案C解析发酵工程的基本环节包括菌种选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产品的分离、提纯等方面，其中发酵是发酵工程的中心环节，A错误；发酵过程中应随时检测培养液中的细菌数目、产物浓度等，同时应对发酵过程中的一些条件进行控制才能保证发酵的正常进行，B错误；在发酵工程的发酵环节中，发酵条件不仅影响微生物的生长繁殖，也会影响微生物的代谢途径，D错误。3．(2023·河北沧州高二检测)通过发酵罐发酵可大规模生产谷氨酸，生产中常用的菌种是好氧的谷氨酸棒状杆菌。下列有关谷氨酸发酵过程的叙述，正确的是()A．配制高浓度营养物质的培养基，会使谷氨酸棒状杆菌大量繁殖B．用一般的过滤、沉淀等方法无法将谷氨酸从培养液中分离提取出来C．排出发酵罐中的谷氨酸，不利于谷氨酸的合成和产量的提高D．发酵液pH呈碱性时，谷氨酸棒状杆菌易形成谷氨酰胺答案B解析谷氨酸棒状杆菌在扩大培养时，培养基中营养物质的浓度要合适，若浓度过高，不利于谷氨酸棒状杆菌的大量繁殖，A错误；谷氨酸是小分子物质，单纯的过滤、沉淀等方法不能将谷氨酸从培养液中分离提取出来，B正确；谷氨酸发酵过程中，当谷氨酸合成量过多时，就会抑制谷氨酸脱氢酶的活性，从而使谷氨酸的合成过程中断，因此需要及时地排出谷氨酸，才可以解除此抑制作用，有利于谷氨酸的合成和产量的提高，C错误；谷氨酸发酵过程中，当发酵液的pH为酸性时，谷氨酸棒状杆菌易形成谷氨酰胺和N­乙酰谷氨酰胺，D错误。4．(2023·江苏苏州高二月考)下列有关发酵工程基本环节的叙述中，不合理的是()A．由于工业发酵罐所需接入的菌种总体积一般都比较大，所以，在发酵之前还需要对菌种进行扩大培养B．在菌种确定之前，要先制备好培养基C．发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种D．如果发酵产品是代谢物，可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品答案B解析培养基要在菌种确定之后，再选择原料制备。而且在生产实践中，培养基的配方要经过反复试验才能确定。题组二发酵工程的应用5．与传统发酵技术相比，发酵工程的产品种类更加丰富，产量和质量明显提高。下列叙述错误的是()A．传统发酵技术多是混合菌种发酵，发酵工程一般为纯种发酵B．通过发酵工程可以从微生物细胞中提取单细胞蛋白C．发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身D．发酵工程通常可以采用连续培养的方法以最大限度地获得人类所需的产品答案B解析单细胞蛋白是指以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废料等为原料，通过发酵获得的大量的微生物菌体，而并非微生物的代谢物，B错误。6．下列关于发酵工程在食品工业上的应用的叙述，错误的是()A．生产传统发酵产品，如利用产生蛋白酶的霉菌酿造酱油B．生产各种各样的食品添加剂，可以改善食品的口味但不能增加食品的营养C．生产食品酸度调节剂，如柠檬酸可以通过黑曲霉的发酵制得D．生产酶制剂，少数酶制剂由动植物生产，绝大多数通过发酵工程生产答案B7．(2023·山西太原高二期末)高酒精度啤酒(酒精浓度≥7.5%vol)由于其高酒精度、高发酵度、低残糖等特点，受到越来越多消费者的青睐，其酿造工艺如图所示。下列叙述错误的是()A．生产啤酒用的发酵罐和大麦汁等原料都需要经过灭菌消毒B．多次分批补加葡萄糖可以减少发酵初期的高渗透压对酵母菌细胞代谢的影响C．主发酵过程中还原糖主要用于有氧呼吸，其产生的CO2会使pH下降D．发酵过程中要适时往外排气，后发酵时期可以延长排气时间间隔答案C解析主发酵过程中还原糖主要用于无氧呼吸产酒精，同时无氧呼吸产生的CO2会使pH下降，C错误；发酵过程中要适时往外排气，后发酵时期由于糖类物质不充足，产生的气体变少，可以延长排气时间间隔，D正确。8．近年来，在农牧业生产上微生物肥料、微生物农药和微生物饲料得到广泛应用。下列相关叙述错误的是()A．微生物肥料是利用微生物代谢产生的有机酸、生物活性物质等发挥作用B．微生物农药指的是微生物的代谢物，而不是微生物本身C．微生物饲料主要是利用微生物大量繁殖产生的高蛋白菌体来生产饲料的D．单细胞蛋白被作为饲料使用，是因为微生物的蛋白质含量高，繁殖快答案B解析微生物农药是利用微生物或其代谢物来防治病虫害的，B错误。9．(2022·山东，14)青霉菌处在葡萄糖浓度不足的环境中时，会通过分泌青霉素杀死细菌，以保证自身生存所需的能量供应。目前已实现青霉素的工业化生产，关于该生产过程，下列说法错误的是()A．发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖B．可用深层通气液体发酵技术提高产量C．选育出的高产菌株经扩大培养后才可接种到发酵罐中D．青霉素具有杀菌作用，因此发酵罐不需严格灭菌答案D解析青霉菌处于葡萄糖浓度不足的环境中会通过分泌青霉素杀死细菌；提供相同含量的碳源，葡萄糖溶液单位体积中溶质微粒较多，会导致细胞失水，发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖，乳糖是二糖，可被水解为半乳糖和葡萄糖，是青霉菌生长的最佳碳源，可以被青霉菌缓慢利用而维持青霉素分泌的有利条件，A正确；青霉菌的代谢类型为异养需氧型，可用深层通气液体发酵技术提高产量，B正确；选育出的高产青霉素菌株经扩大培养纯化后，才可接种到发酵罐中进行工业化生产，C正确；为了防止细菌、其他真菌等微生物的污染，获得纯净的青霉素，发酵罐仍需严格灭菌，D错误。10．A．夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理B．乙醇为挥发性物质，故发酵过程中空气的进气量不宜太大C．正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压D．可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵答案B解析果酒发酵的适宜温度为18～30℃，因此夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理，A正确；乙醇是酵母菌无氧呼吸的产物，因此分解过程中不需要通入空气，B错误；无氧呼吸产生了二氧化碳，但是没有消耗氧气，因此发酵罐中的气压不会低于大气压，C正确；葡萄酒发酵的原料是糖类，因此可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵，D正确。11．下列关于发酵工程在其他方