【高考突破方案】选择性必修三 专题10 第2讲 微生物的培养技术及应用 -讲义（教师版） 高考生物一轮复习
文档属性
| 名称 | 【高考突破方案】选择性必修三 专题10 第2讲 微生物的培养技术及应用 -讲义（教师版） 高考生物一轮复习 |
|
|
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 3.7MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2025-12-08 16:12:28 | ||
图片预览
文档简介
第2讲 微生物的培养技术及应用、
发酵工程及其应用
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 6.举例说明发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值 7.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 8.通过配制培养基、灭菌、接种和培养等实验操作获得纯化的酵母菌菌落 9.分离土壤中分解尿素的细菌，并进行计数 生命观念 分析培养基的成分及其作用，建立起生命的物质性观点
科学思维 比较平板划线法和稀释涂布平板法的异同
科学探究 掌握无菌技术及微生物的纯培养技术；设计实验探究微生物培养的条件，利用选择培养基分离细菌，运用相关技术解决生产生活中有关微生物的问题
社会责任 关注发酵工程的应用和有毒微生物的控制
一、微生物的培养技术及应用
1.培养基的配制
(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)作用：用以__培养__、__分离__、__鉴定__、保存微生物或积累其代谢产物。
(3)种类
①按物理状态分类
培养基种类 特点 用途
__液体__培养基 不加凝固剂 工业上扩大生产
固体培养基 加凝固剂(如琼脂) 微生物的分离、鉴定和计数
②按功能分类可分为__选择培养基__和鉴别培养基。
(4)营养组成：
①一般都含有__水__、__碳源__、__氮源__和无机盐。
②还需要满足微生物生长对__pH__、__特殊营养物质__以及O2的需求。
微生物 对培养基的需求
乳酸杆菌 添加__维生素__
霉菌 将培养基调至__酸__性
细菌 将培养基调至__中性或弱碱__性
厌氧微生物 提供__无氧__的条件
(5)培养基营养成分的含义、作用、主要来源分析
2.无菌技术
(1)目的：获得__纯净的微生物培养物__。
(2)关键：防止__杂菌__污染。
(3)常用方法：__灭菌__和__消毒__。
比较项目 条件 结果
消毒 较为温和的__物理、化学__方法 仅杀死物体表面或内部一部分微生物
灭菌 强烈的理化方法 杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子
消毒和灭菌后的注意事项：
①避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品接触。
②实验操作都应在超净工作台上并在酒精灯火焰附近进行。
(4)常见物品的消毒或者灭菌方法
①消毒方法及适用对象
②灭菌方法及适用对象
3.微生物的纯培养
(1)概念辨析
(2)方法：平板划线法和__稀释涂布平板法__。
(3)实例——酵母菌的纯培养
①接种和分离酵母菌
操作步骤 操作内容
接种 环灭菌 将接种环放在__酒精灯火焰__上灼烧直至烧红
取菌种 a 在酒精灯火焰旁冷却接种环，并打开盛有菌液的试管的棉塞
b 将试管口通过火焰，以防止__试管口杂菌污染__
c 将已冷却的接种环伸入菌液中，蘸取一环菌液
d 将试管口通过__火焰__，并塞上棉塞
平板 划线 a 左手将培养皿打开一条缝隙，右手把接种环迅速伸入平板内，划三至五条平行线，盖上皿盖。注意不要__划破培养基__
b 灼烧接种环，冷却后从第一次划线的末端开始作第二次划线。重复上述操作，作第三、四、五次划线。注意__不要将最后一次的划线与第一次的划线相连__
②培养酵母菌：待菌液被培养基吸收，将接种后的平板和一个未接种的平板倒置，放入28 ℃左右的恒温培养箱中培养24～48 h。
【易错易混自纠】
(1)培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐，有时还需要加入一些特殊的物质。( √ )
(2)无菌操作的对象只要是没有生物活性的材料(如培养基、接种环等)都可采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。( × )
提示：无菌操作的对象可以是有生物活性的材料，如操作者的双手；灭菌的方法有高压蒸汽灭菌、干热灭菌和灼烧灭菌。
(3)配制培养基时应先灭菌再调pH。( × )
提示：配制培养基时应先调pH再灭菌。
(4)平板划线法中每一次划线后要将接种环灼烧。( √ )
(5)在培养霉菌时，一般需要将培养基调至中性或弱碱性。( × )
提示：在培养细菌时，一般需要将培养基调至中性或弱碱性。
二、微生物的选择培养和计数
1.选择培养基
(1)选择培养基的概念：在微生物学中，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)举例：筛选土壤中分解尿素的细菌的选择培养基是以__尿素__为唯一氮源的。
2.稀释涂布平板法步骤
(1)系列稀释操作：该操作常用在将细胞接种到培养基之前，通过液体稀释的方法分散细胞，随着稀释程度的增大，单位体积中的微生物细胞数量减少，细胞得以分散。
操作步骤(在酒精灯火焰旁进行)：
(2)涂布平板操作步骤
(3)培养、观察：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1～2 d。在涂布有合适浓度菌液的平板上观察分离的单菌落。
3.微生物的数量测定
(1)利用稀释涂布平板法计数
①为了保证结果准确，一般选择菌落数在__30～300__的平板计数，并且在同一稀释度下，应至少对__3__个平板进行计数，并求__平均值__。
②统计结果往往比实际值__少__。
(2)利用显微镜直接计数
①需用细菌计数板或血细胞计数板。
②统计结果是__活菌数和死菌数__的总和。
4.土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
(1)分离原理：土壤中的细菌之所以能分解尿素，是因为它们能合成__脲酶__。利用尿素作为唯一__氮源__的选择培养基，可以从土壤中分离出分解尿素的细菌。
(2)操作步骤
①土壤取样：土壤中的细菌绝大部分分布在距地表__3～8_cm__的较潮湿土壤层(酸碱度接近中性)。
②样品的稀释：为保证获得菌落数为__30～300__的平板进行计数，可将细菌稀释倍数为1×103～1×107的稀释液分别涂布到平板上培养。
③微生物的培养与观察：不同种类的微生物，往往需要不同的培养温度和培养时间。细菌一般在__30～37_℃__的温度下培养1～2 d。在菌落计数时，每隔24 h统计一次菌落数目，选取__菌落数目稳定__时的记录作为结果。
【易错易混自纠】
(1)选择培养基可以鉴定某种微生物的种类。( × )
提示：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选择培养基，可以分离出某种微生物。
(2)能分解尿素的细菌在分解尿素时，可以将尿素转化为氨，使得培养基的pH降低。( × )
提示：氨呈碱性，使得培养基的pH升高。
(3)筛选能分解尿素的细菌所利用的培养基中，尿素是唯一的氮源。( √ )
(4)细菌计数板常用于相对较大的酵母菌细胞、霉菌孢子等的计数。( × )
提示：血细胞计数板比细菌计数板厚，常用于相对较大的酵母菌细胞、霉菌孢子等的计数。
(5)用稀释涂布平板法纯化大肠杆菌时，只要稀释度足够高，就能在培养基表面形成单个菌落。( √ )
三、发酵工程及其应用
1.发酵工程的基本环节
2.啤酒发酵的工业化生产流程及操作目的
(1)啤酒发酵的工业化生产流程及操作目的
(2)啤酒发酵的过程及内容
3.发酵工程的特点
4.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__；②生产各种各样的食品添加剂；③生产酶制剂。
(2)在医药工业上的应用：①获得具有__某种药物__生产能力的微生物；②直接对__菌种__进行改造，再通过发酵技术大量生产所需要的产品；③利用基因工程，将病原体的__某个或某几个抗原__基因转入适当的微生物细胞，获得的表达产物可以作为疫苗使用。
(3)在农牧业上的应用：①生产微生物肥料；②生产微生物农药；③生产微生物饲料。
(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极端微生物的应用——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。
【易错易混自纠】
(1)应用于工业化生产的发酵罐内的培养基是固体培养基。( × )
提示：应用于工业化生产的发酵罐内的培养基是液体培养基。
(2)性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来，也可以通过杂交育种或基因工程育种获得。( × )
提示：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或基因工程育种获得。
(3)发酵工程具有生产条件温和、原料丰富且价格低廉、产物专一、废弃物对环境的污染小、容易处理等特点。( √ )
(4)发酵工程的中心环节是选育菌种。( × )
提示：发酵工程的中心环节是发酵罐内的发酵。
(5)单细胞蛋白是从微生物细胞中提取出来的。( × )
提示：单细胞蛋白是发酵获得的大量微生物菌体。
1.(选择性必修3 P12～13探究·实践)平板冷凝后，要将平板倒置，原因是__可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染；避免培养基水分过快挥发__。
2.(选择性必修3 P18探究·实践)利用稀释涂布平板法纯化分解尿素的细菌时，经培养后发现培养基上出现多种菌落，可能的原因有哪些？
__培养基制备过程中被杂菌污染；接种过程中，无菌操作不符合要求；系列稀释时，无菌操作不符合要求等__。
3.(选择性必修3 P12～13)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？请说明理由。
__最可能的原因是菌液浓度过高(土壤溶液稀释度不够)。不可以，因为抗生素不但能杀灭杂菌，也可以杀灭目标菌种，因此不可以在培养基上加入抗生素__。
4.(选择性必修3 P23思考·讨论)微生物菌种资源丰富，选择发酵工程的菌种时需要考虑的因素包括：__在低成本的培养基上能迅速生长繁殖；生产所需代谢物的产量高；发酵条件容易控制；菌种不易变异、退化等__。
教材拾遗
1.(选择性必修3 P10相关信息)生物消毒法是指__利用生物或其代谢物除去环境中的部分微生物__的方法。
2.(选择性必修3 P10旁栏思考)为什么培养基需要氮源？因为__N是微生物合成蛋白质、核酸等物质所必需的__。
3.(选择性必修3 P20拓展应用第2题)应在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌的原因是__生物与环境有相互依存关系，在富含纤维素的环境中，纤维素分解菌的含量相对较高，从这种土样中获得目的微生物的概率要高于普通环境__。
考点1 微生物的基本培养技术
1.选择培养基与鉴别培养基的区别
种类 制备方法 原理 用途 举例
选择培养基 培养基中加入某些化学物质 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 从众多微生物中分离所需的微生物 加入青霉素，分离得到酵母菌和霉菌
鉴别培养基 培养基中加入某种指示剂或化学药品 依据微生物产生的某种代谢产物与培养基中的特定指示剂或化学药品反应，产生明显的特征变化而设计 鉴别不同种类的微生物 可以用伊红—亚甲蓝培养基鉴别大肠杆菌
2.选择培养基四种常见制备方法或实例
(1)加入某些特定的物质(前提是培养基具备全部营养成分)
(2)改变培养基的成分
(3)利用培养基中的“特定化学成分”进行分离
(4)通过某些“特殊环境”进行分离
3.平板划线法和稀释涂布平板法的比较
方法 平板划线法 稀释涂布平板法
平板示意图
纯化原理 通过连续划线操作实现 将菌液进行一系列的梯度稀释和涂布平板操作实现
注意事项 每次划线前后均需灼烧接种环 稀释度要足够高
菌体获取 在具有显著的菌落特征的区域菌落中挑取菌体 从适宜稀释度的平板上的菌落中挑取菌体
优点 操作较简单，可以根据菌落的特征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
结合培养基及微生物的筛选，考查科学思维
1.(2024·江苏模拟预测)大蜡螟幼虫肠道内存在降解塑料(由聚苯乙烯制成)的细菌，可有效加快塑料的降解。使用生活中常见的聚苯乙烯(PS)包装盒作为唯一食物来源喂食大蜡螟幼虫12天，经解剖、培养、分离，最终获得4株菌株。关于微生物培养的相关叙述，错误的是( )
A.聚苯乙烯为唯一食物来源喂食大蜡螟幼虫12天的目的是富集大蜡螟幼虫肠道内的PS降解菌
B.图中平板划线的操作排序正确的是②③①④①⑤⑥②
C.涂布时需要设置一个未接种的牛肉膏蛋白胨培养基平板以检验是否发生污染
D.Ⅱ号培养基中含有琼脂，接种后应立即将平板倒置，统计平板上菌落的数目可以准确计算活菌的数量
【解析】D 从肠道内容物中分离目的微生物时，聚苯乙烯为唯一食物来源，进行富集培养的目的是增加目的微生物的浓度，以确保能够从样品中分离到所需微生物，A正确；平板划线操作的基本步骤是：右手持接种环，经火焰灭菌，待冷却后，在火焰旁打开盛有菌液的试管棉塞，并将试管口通过火焰，将已冷却的接种环伸入菌液，蘸取一环菌液，将试管口通过火焰并塞上棉塞；左手斜持琼脂平板，培养皿打开一条缝，右手于火焰近处将接种环迅速伸入平板内，划三至五条平行线，盖上皿盖，接种环不应划破培养基表面；烧灼接种环，杀灭环上残留菌液，待冷却(是否冷却，可先在培养基边缘处试触，若琼脂溶化，表示未凉，稍等再试)，从第一区域划线的末端开始往第二区内划线，重复以上操作，在第三、四、五区内划线，注意不要将最后一区的划线与第一区相连；将平板倒置，放入培养箱中培养为分离纯化优良酵母菌品种。所以正确的顺序是②③①④①⑤⑥②，B正确；对涂布的平板进行培养时，需要将接种的培养基和一个同批次未接种的培养基都放入恒温箱中培养，这样操作的目的是作为对照，可以检测培养基平板是否灭菌彻底(或是否被污染)，C正确；Ⅱ号培养基中含有琼脂，接种后应灼烧皿盖周围进行灭菌，再将平板倒置，统计平板上菌落的数目可以估算活菌的数量，D错误。
2.(2024·湖南一模)L－天冬酰胺酶由细菌和真菌合成，可分解天冬酰胺释放出氨，然后与奈斯勒试剂反应呈棕色。为筛选获得L－天冬酰胺酶高产菌株，设计了如下固体培养基。固体培养基主要成分有牛肉膏、蛋白胨、水、NaCl、琼脂、奈斯勒试剂。实验结果如下图。下列叙述错误的是( )
A.根据实验结果可知，接种时采用的是稀释涂布平板法
B.应选择菌落C作为高产L－天冬酰胺酶菌株进行大量培养
C.该培养基从功能来看属于选择培养基，其中充当氮源的成分是牛肉膏
D.无菌技术还可以避免操作者被有害微生物感染，实验结束后的培养基不能直接丢弃
【解析】C 从接种结果来看，菌落分布较为均匀，应该采用的是稀释涂布平板法，A正确；菌落B和菌落C周围棕色圈的直径相同，但C的菌落直径更小，因此菌落C的单个细胞产生的L－天冬酰胺酶更多，应选择菌落C作为高产L－天冬酰胺酶菌株进行大量培养，B正确；培养基中有奈斯勒试剂，若微生物能产生L－天冬酰胺酶则菌落周围会出现棕色圈，因此该培养基从功能来看属于鉴别培养基，其中充当氮源的成分是牛肉膏和蛋白胨，C错误；无菌技术可用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染，还可以避免操作者被有害微生物感染，实验结束后为避免环境污染，培养基在丢弃前要进行灭菌处理，D正确。
结合微生物的纯培养，考查科学探究
3.(2024·长沙新高考适应性考试)研究者从某种海洋微生物中分离了一种新的抗真菌药物，为治疗真菌感染提供新思路。下列有关药物研制或生产的叙述，错误的是( )
A.按海水的成分和浓度添加相应的无机盐配置的培养基具有选择作用
B.用接种环在培养基表面对样品连续划线、逐步稀释，纯化海洋微生物
C.用固体培养基培养物微生物获得次级代谢产物，用于抗真菌活性检测
D.获得目的微生物后，可进一步利用基因工程方法调节代谢途径提高生产量
【解析】C 按海水的成分和浓度添加相应的无机盐配置的培养基具有选择作用，目的是选择海洋微生物，A正确；分离和纯化最常用固体培养基，固体培养基上接种的方法通常是平板划线法和稀释涂布平板法，即用接种环在培养基表面对样品连续划线、逐步稀释，可得到海洋微生物的单菌落，B正确；获得代谢产物需要借助液体培养基，即用液体培养基培养微生物可从培养液汇总获得次级代谢产物，用于抗真菌活性检测，C错误；利用基因工程的手段可以定向改造生物获得符合人类需要的产品，因此，获得目的微生物后，可进一步利用基因工程方法调节代谢途径提高生产量，D正确。
4.(2024·长沙雅礼中学一模)某企业通过发酵制作酱油的流程示意图如下。米曲霉为异养好氧型生物，能产生制作酱油过程所需的酶类，能将发酵池中的蛋白质和脂肪分解成易于吸收、风味独特的成分。乳酸菌是促进其风味物质形成的重要微生物，它可以生成乳酸等小分子有机酸，进而与酵母菌产生的醇类生成酯类呈香物质，增加酱油香气。下列叙述正确的是( )
A.大豆中的蛋白质可为米曲霉的生长提供碳源，小麦中的淀粉可为米曲霉的生长提供氮源
B.实验室制备米曲霉分离纯化培养平板时，先进行干热灭菌，再调节pH最后分装到培养皿
C.实验室纯化培养米曲霉时应用涂布器从盛有菌液的试管中蘸取菌液均匀涂布于平板
D.发酵池发酵阶段应密封发酵，该阶段可以抑制杂菌生长的物质有乳酸、酒精和食盐
【答案】D
考点2 微生物的选择培养和计数
1.微生物的筛选与鉴别方法
(1)微生物的筛选方法
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
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
鉴别 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
(2)微生物的鉴别方法
菌落特征 鉴别法 根据微生物在固体培养基表面形成的菌落的形状、大小和颜色等特征进行鉴别
指示剂 鉴别法 如在以尿素为唯一氮源的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
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
2.两种微生物计数方法的比较
方法 间接计数法 (稀释涂布平板法) 直接计数法 (显微镜计数法)
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 利用特定的细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定体积的样品中微生物的数量
缺点 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 不能区分细胞死活
结果 比实际值偏小 比实际值偏大
围绕微生物的选择培养，考查科学思维
1.(2024·湖南新高考教学教研联盟第一次)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，可按下图程序选育能降解该除草剂的细菌。下列说法错误的是( )
A.分离目的菌所用的培养基应该是添加该除草剂的无氮固体培养基
B.步骤C第1次划线前、第5次划线后都要对接种环进行灼烧灭菌
C.将未接种的平板在相同条件下培养，可以判断培养基是否灭菌合格
D.步骤D的两种菌落氮源相同，应该选择透明圈大的菌落进行扩大培养
【解析】D 由图可知，该过程用的是固体选择培养基，所用培养基应以该除草剂为唯一氮源，A正确；平板划线法第1次划线前和最后1次划线后都要对接种环进行灼烧灭菌，B正确；将未接种的平板在相同条件下培养，可以判断培养基是否灭菌合格，C正确；无透明圈的菌落以空气中的氮气作为氮源，有透明圈的菌落以该除草剂作为氮源，两者氮源不同，应该选择透明圈半径与菌落半径比值大的菌落进行扩大培养，D错误。
2.(2024·山东二模)研究人员拟从新鲜蚯蚓粪中分离筛选出对番茄枯萎病有良好抑制效果的拮抗细菌。将蚯蚓粪加入无菌水中制成悬浮液，利用甲培养基进行筛选纯化后，将获得的不同菌株分别接种至乙培养基扩大培养，48 h后进行“平板对峙实验”：在丙培养基的空白平板一侧放置一直径为5 mm的番茄枯萎病菌的菌块，在平行另一侧放置相同大小的滤纸片，实验流程如下图。下列说法错误的是 ( )
A.Ⅰ过程使用的接种方法是平板划线法，Ⅰ～Ⅲ过程均需要无菌操作
B.对照组滤纸片用无菌水处理，实验组滤纸片用拮抗菌菌液处理
C.应培养至对照组病菌菌落长满丙培养基时开始测量并计算抑制率
D.选择丙培养基上直径大的病菌菌落对应的拮抗菌作为目的菌
【解析】D 由于对照组没有用拮抗菌菌液处理，故培养至对照组枯萎病菌菌落长满时，通过对滴加拮抗菌菌液处理组的统计后，开始测量并计算抑制率，C正确；为达到目的，应选择“平板对峙实验”培养后番茄枯萎病菌菌落直径小的细菌，因为番茄枯萎病菌菌落直径越小，说明抑制效果越好，D错误。
通过微生物的数量测定，考查科学思维
3.(2024·湖南北师联盟一模)双层平板法是对噬菌体进行计数的常用方法。具体做法是在无菌培养皿中倒入琼脂含量为2%的培养基凝固成底层平板后，将琼脂含量为1%的培养基熔化并冷却至45～48 ℃，然后加入敏感指示菌和待测噬菌体稀释悬液的混合液，充分混匀后立即倒入底层平板上形成双层平板(见下图)。培养一段时间后，在双层培养基的上层会出现透亮的无菌圆形空斑——噬菌斑，下列有关说法正确的是( )
A.实验用到的培养基和培养皿常用干热法进行灭菌
B.若利用双层平板法对 T2噬菌体进行计数，可选用农杆菌作敏感指示菌
C.上层平板上出现的透亮无菌圆形空斑是噬菌体单独在培养基上繁殖形成的噬菌斑
D.倒上层平板时需将培养基冷却至45～48 ℃时进行接种，目的是防止培养基温度过高引起敏感指示菌和待测噬菌体死亡
【解析】D 实验用到的培养皿常用干热法进行灭菌，培养基常用高压蒸汽灭菌法进行灭菌，A错误；T2噬菌体专门寄生在大肠杆菌体内，所以不可选用农杆菌作敏感指示菌，B错误；噬菌体无法单独在培养基上繁殖，上层平板上出现的透亮无菌圆形空斑是敏感菌裂解后形成的，C错误；倒上层平板时需将培养基冷却至45～48 ℃时进行接种，目的是防止培养基温度过高引起敏感指示菌和待测噬菌体死亡，D正确。
4.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。
请回答下列问题：
(1)实验时，盛有无菌水或培养基的锥形瓶通常采用________________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)实验中初步估测锥形瓶M中细菌细胞数为2×107个/mL，若要在每个平板上涂布100 μL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：___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
【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)取含有能降解S的细菌的淤泥加入无菌水中，涂布(或稀释涂布)到乙培养基上，培养后计数
【解析】(1)实验过程中，对盛有无菌水或培养基的锥形瓶进行灭菌时，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物质应该是凝固剂琼脂。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)据题意可知，假设至少将锥形瓶M中的菌液稀释X倍，才能保证稀释后的100 μL菌液中菌落数不超过200个，初步估测锥形瓶M中菌落数为2×107个/mL，则稀释之前100 μL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。
考点3 发酵工程及其应用
1.传统发酵技术与发酵工程
方法 传统发酵技术 发酵工程
概念 直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术 利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品。涉及菌种的选育和培养、产物的分离和提纯等方面
实例 以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主，通常是家庭式和作坊式的，如利用酵母、曲霉和毛霉(起主要作用)发酵制作腐乳 啤酒、味精乃至胰岛素等药物的工业化生产
2.发酵工程操作中的几个注意事项
(1)发酵工程所用菌种分为已有的常规菌种和改造菌种。一般都是使用保存于冷冻管或冰箱中的斜面菌种，正式使用前先转接到新鲜斜面培养基上活化后，再用于扩大培养。
(2)发酵过程监控和发酵条件控制会直接影响产品的质量和产量。一方面要随时检测培养液中微生物数量、产物浓度以了解发酵进程；另一方面要及时添加必需的营养组分来延长菌体生长稳定期的时间，以便得到更多的发酵产物；同时要严格控制温度、pH、溶解氧等发酵条件，来保证产品的产量和质量。
(3)发酵产品的分离、提纯要根据产品类型选择不同方法，若发酵产品是菌体本身，可采用过滤、沉淀等方法；若发酵产品是代谢物，需要根据代谢物的性质采用蒸馏、萃取、离子交换等方法来获得。
结合发酵工程及其应用，考查科学思维和科学探究
1.(2024·湖南“一起考”)(不定项)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。下列相关表述正确的是( )
A.通过发酵工程可以从微生物细胞中提取单细胞蛋白
B.发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身
C.发酵工程与传统发酵技术最大的区别就是前者可以利用微生物来进行发酵
D.在发酵工程的发酵环节中，发酵条件变化不仅会影响微生物的生长繁殖，也会影响微生物的代谢途径
【答案】BD
2.(2024·山东一模)下图为啤酒生产的主要流程，下列相关叙述错误的是( )
A.粉碎的目的是利于麦芽中的淀粉与α－淀粉酶充分接触，缩短糖化过程时间
B.麦汁煮沸的主要目的是抑制糖化过程后残留酶的活性同时杀死麦汁中的微生物
C.加入酒花的主要目的是提供酵母菌菌种有利于主发酵进行并产生大量酒精
D.主发酵结束后发酵液还要在低温密闭的环境下储存一段时间才能形成成熟啤酒
【解析】C “糖化的目的是将麦芽中的淀粉等有机物水解为小分子物质”，故过程粉碎有利于淀粉与α－淀粉酶充分接触，缩短糖化过程所用的时间，A正确；麦汁煮沸的主要目的是使淀粉酶失活，终止酶的进一步作用，并对糖浆杀菌，B正确；加入酒花的主要目的是赋予啤酒特殊的香味，赋予啤酒爽快的苦味，增加防腐能力，提高啤酒的非生物稳定性，防止煮沸时窜沫，C错误；主发酵结束后，发酵液还不适合饮用，要在低温、密闭的环境下储存一段时间进行后发酵，这样才能形成澄清、成熟的啤酒，D正确。
1.(2024·吉林卷)(不定项)某些香蕉植株组织中存在的内生菌可防治香蕉枯萎病，其筛选流程及抗性检测如图。下列操作正确的是( )
A.在大量感染香蕉枯萎病的香蕉种植园内，从感病植株上采集样品
B.将采集的样品充分消毒后，用蒸馏水冲洗，收集冲洗液进行无菌检测
C.将无菌检测合格的样品研磨，经稀释涂布平板法分离得到内生菌的单菌落
D.判断内生菌的抗性效果需比较有无接种内生菌的平板上的病原菌菌斑大小
【解析】CD 据题干信息：某些香蕉植株组织中存在的内生菌可防治香蕉枯萎病，故在大量感染香蕉枯萎病的香蕉种植园内，从未感病植株上采集样品，A错误。获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染；将采集的样品充分消毒后，用无菌水冲洗，收集冲洗液进行无菌检测，B错误。由题图可知，样品研磨后进行了稀释涂布，可知将无菌检测合格的样品研磨，经稀释涂布平板法分离得到内生菌的单菌落，C正确；由题图抗性检测可知，判断内生菌的抗性效果需设置对照组和实验组，对照组不接种内生菌得到病原菌菌斑，实验组接种内生菌得到病原菌菌斑，然后比较对照组和实验组的菌斑大小，实验组病原菌菌斑越小表明内生菌抗性效果越好，D正确。
2.(2024·湖南卷)微生物平板划线和培养的具体操作如图所示，下列操作正确的是( )
A.①②⑤⑥ B.③④⑥⑦
C.①②⑦⑧ D.①③④⑤
【解析】D 由图可知，②中拔出棉塞后应握住棉塞上部；⑥中划线时不能将培养皿的皿盖完全揭开，应只打开一条缝隙；⑦中划线时第5次的划线不能与第1次的划线相连；⑧中平板应倒置培养。
3.(2024·安徽卷)丁二醇广泛应用于化妆品和食品等领域。兴趣小组在已改造的大肠杆菌中引入合成丁二醇的关键基因X，以提高丁二醇的产量。回答下列问题：
(1)扩增X基因时，PCR反应中需要使用Taq DNA聚合酶，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)使用BamH Ⅰ和Sal Ⅰ限制酶处理质粒和X基因，连接后转化大肠杆菌，并涂布在无抗生素平板上(如图)。在此基础上，进一步筛选含目的基因菌株的实验思路是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)研究表明，碳源和氮源的种类、浓度及其比例会影响微生物生长和发酵产物积累。如果培养基中碳源相对过多，容易使其氧化不彻底，形成较多的____________________，引起发酵液pH下降。兴趣小组通过单因子实验确定了木薯淀粉和酵母粉的最适浓度分别为100 g·L-1和15 g·L-1。在此基础上，设置不同浓度的木薯淀粉(90 g·L-1、100 g·L-1、110 g·L-1)和酵母粉(12 g·L-1、15 g·L-1、18 g·L-1)筛选碳源和氮源浓度的最佳组合，以获得较高发酵产量，理论上应设置__________(填数字)组实验(重复组不计算在内)。
(4)大肠杆菌在发酵罐内进行高密度发酵时，温度会升高，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(5)发酵工业中通过菌种选育、扩大培养和发酵后，再经________________________，最终获得发酵产品。
【答案】(1)在PCR反应中，需要利用高温使DNA双链解旋，普通的DNA聚合酶在高温下会变性失活，而Taq DNA聚合酶能够耐高温，在高温条件下依然具有活性 (2)在平板中添加氯霉素，再将在含氯霉素的培养基中生长的菌落利用影印法影印到添加四环素的培养基中，在含有四环素的培养基中不能正常生长的菌落由导入目的基因的菌株形成
(3)乳酸或有机酸 9 (4)大肠杆菌进行细胞呼吸时会释放大量热量 (5)提取、分离、纯化
4.(2024·全国甲卷)合理使用消毒液有助于减少传染病的传播。某同学比较了3款消毒液A、B、C杀灭细菌的效果，结果如图所示。回答下列问题：
(1)该同学采用显微镜直接计数法和菌落计数法分别测定同一样品的细菌数量，发现测得的细菌数量前者大于后者，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)该同学从100 mL细菌原液中取1 mL加入无菌水中得到10 mL稀释菌液，再从稀释菌液中取200 μL涂布平板，菌落计数的结果为100，据此推算细菌原液中细菌浓度为________个/mL。
(3)菌落计数过程中，涂布器应先在酒精灯上灼烧，冷却后再涂布。灼烧的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________，
冷却的目的是________________________________________________________________________。
(4)据图可知杀菌效果最好的消毒液是________，判断依据是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(答出2点即可)。
(5)鉴别培养基可用于反映消毒液杀灭大肠杆菌的效果。大肠杆菌在伊红美蓝培养基上生长的菌落呈________色。
【答案】(1)前者活菌和死菌一起计数，后者存在多个活菌形成一个菌落的情况且只计数活菌 (2)5 000 (3)杀死涂布器上可能存在的微生物，防止涂布器上可能存在的微生物污染 防止温度过高杀死菌种 (4)A A消毒液活菌数减少量最多，且相同时间内活菌的减少速率大于B、C组 (5)深紫
【解析】(2)从100 mL细菌原液中取1 mL加入无菌水中得到10 mL稀释菌液，即稀释了10倍，1 mL细菌原液中细菌浓度＝(菌落数÷菌液体积)×稀释倍数＝(100÷0.2)×10＝5 000(个)。
(2024·北京期末)T－2毒素是真菌产生的有毒代谢物，污染谷物和动物饲料，危害人畜健康。T－2毒素的微生物脱毒法是利用微生物产酶(或代谢物)降解毒素和物理吸附毒素。科研人员对微生物降解T－2毒素的机制进行了相关研究。回答下列问题：
(1)通过观察在固体培养基上形成的__________，对筛选出的T－2毒素脱毒菌株AFJ－2和AFJ－3进行初步的鉴定。两类菌株需要的营养除碳源、氮源外还应有__________。
(2)将两类菌株的活细胞和灭活细胞与T－2毒素共培养，检测培养液中T－2毒素的含量。依据图1结果，推测两类菌株对T－2毒素的脱毒方式最可能是____________________，且AFJ－2菌株脱毒效率优于AFJ－3。
(3)科研人员为进一步研究两类菌株对T－2毒素的脱毒方式，进行如下实验。
①将胞外上清液和细胞内容物分别与T－2毒素反应2 h后检测T－2毒素含量，结果显示，两类菌株均出现与细胞内容物混合的T－2毒素含量显著降低，与胞外上清液混合的T－2毒素含量无显著变化，说明________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②利用下列材料设计实验，其中对照组是______(填字母)。
注：灭活、蛋白酶K、SDS和PMSF均能破坏蛋白质的结构。
a.细胞内容物
b.T－2毒素
c.灭活细胞内容物
d.细胞内容物＋蛋白酶K
e.细胞内容物＋SDS
f.细胞内容物＋PMSF
(4)为探究这两类菌株在降解T－2毒素过程中的产物变化及其相对含量，利用相关技术方法获得峰面积，用来代表物质的相对含量，结果如图2所示。
下列相关分析正确的是________(多选)。
A.AFJ－3能以HT－2为底物
B.AFJ－2能以NEO为底物
C.推测产物X是由HT－2和NEO转化的产物
D.先加AFJ－3比先加AFJ－2的脱毒效果更好
【答案】(1)菌落 水和无机盐(特殊营养物质) (2)利用微生物产酶(或代谢物)降解(而不是物理吸附) (3)①两类菌株降解T－2毒素的活性物质均位于胞内 ②ab (4)ABC
【解析】(1)通过观察在固体培养基上形成的菌落，对筛选出的T－2毒素脱毒菌株AFJ－2和AFJ－3进行初步的鉴定。培养基里面的基本营养成分有碳源、氮源、水和无机盐(特殊营养物质)，所以两类菌株需要的营养除碳源、氮源外还应有水和无机盐(特殊营养物质)。(2)由图可以看出，有活细胞的共同培养的T－2毒素的含量要低于其他组，所以推测两类菌株对T－2毒素的脱毒方式最可能是利用微生物产酶(或代谢物)降解，而不是物理吸附。(3)上清液中含有细胞的代谢物，将胞外上清液和细胞内容物分别与T－2毒素反应2 h后检测T－2毒素含量，结果显示，两类菌株均出现与细胞内容物混合的T－2毒素含量显著降低，与胞外上清液混合的T－2毒素含量无显著变化，说明两类菌株降解T－2毒素的活性物质均位于胞内；如果设计实验，实验的自变量应为细胞内容物的有无，因为①已经做过一组实验，所以再做实验，其中对照组应为细胞内容物＋T－2毒素，所以选ab。(4)由图可知，AFJ－2将T－2毒素完全降解后加入AFJ－3，HT－2组下降，而不加AFJ－3的HT－2组基本不发生改变，所以AFJ－3能以HT－2为底物，A正确；同上，AFJ－3将T－2毒素完全降解后加入AFJ－2，NEO组下降，而不加AFJ－2的NEO组基本不发生改变，所以AFJ－2能以NEO为底物，B正确；由图可知，AFJ－2将T－2毒素完全降解后加入AFJ－3，HT－2组下降的同时，AFJ－3＋产物X组上升，且上升的量与下降的量基本相同，下图同理，所以推测产物X是由HT－2和NEO转化的产物，C正确。
发酵工程及其应用
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 6.举例说明发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值 7.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 8.通过配制培养基、灭菌、接种和培养等实验操作获得纯化的酵母菌菌落 9.分离土壤中分解尿素的细菌，并进行计数 生命观念 分析培养基的成分及其作用，建立起生命的物质性观点
科学思维 比较平板划线法和稀释涂布平板法的异同
科学探究 掌握无菌技术及微生物的纯培养技术；设计实验探究微生物培养的条件，利用选择培养基分离细菌，运用相关技术解决生产生活中有关微生物的问题
社会责任 关注发酵工程的应用和有毒微生物的控制
一、微生物的培养技术及应用
1.培养基的配制
(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)作用：用以__培养__、__分离__、__鉴定__、保存微生物或积累其代谢产物。
(3)种类
①按物理状态分类
培养基种类 特点 用途
__液体__培养基 不加凝固剂 工业上扩大生产
固体培养基 加凝固剂(如琼脂) 微生物的分离、鉴定和计数
②按功能分类可分为__选择培养基__和鉴别培养基。
(4)营养组成：
①一般都含有__水__、__碳源__、__氮源__和无机盐。
②还需要满足微生物生长对__pH__、__特殊营养物质__以及O2的需求。
微生物 对培养基的需求
乳酸杆菌 添加__维生素__
霉菌 将培养基调至__酸__性
细菌 将培养基调至__中性或弱碱__性
厌氧微生物 提供__无氧__的条件
(5)培养基营养成分的含义、作用、主要来源分析
2.无菌技术
(1)目的：获得__纯净的微生物培养物__。
(2)关键：防止__杂菌__污染。
(3)常用方法：__灭菌__和__消毒__。
比较项目 条件 结果
消毒 较为温和的__物理、化学__方法 仅杀死物体表面或内部一部分微生物
灭菌 强烈的理化方法 杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子
消毒和灭菌后的注意事项：
①避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品接触。
②实验操作都应在超净工作台上并在酒精灯火焰附近进行。
(4)常见物品的消毒或者灭菌方法
①消毒方法及适用对象
②灭菌方法及适用对象
3.微生物的纯培养
(1)概念辨析
(2)方法：平板划线法和__稀释涂布平板法__。
(3)实例——酵母菌的纯培养
①接种和分离酵母菌
操作步骤 操作内容
接种 环灭菌 将接种环放在__酒精灯火焰__上灼烧直至烧红
取菌种 a 在酒精灯火焰旁冷却接种环，并打开盛有菌液的试管的棉塞
b 将试管口通过火焰，以防止__试管口杂菌污染__
c 将已冷却的接种环伸入菌液中，蘸取一环菌液
d 将试管口通过__火焰__，并塞上棉塞
平板 划线 a 左手将培养皿打开一条缝隙，右手把接种环迅速伸入平板内，划三至五条平行线，盖上皿盖。注意不要__划破培养基__
b 灼烧接种环，冷却后从第一次划线的末端开始作第二次划线。重复上述操作，作第三、四、五次划线。注意__不要将最后一次的划线与第一次的划线相连__
②培养酵母菌：待菌液被培养基吸收，将接种后的平板和一个未接种的平板倒置，放入28 ℃左右的恒温培养箱中培养24～48 h。
【易错易混自纠】
(1)培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐，有时还需要加入一些特殊的物质。( √ )
(2)无菌操作的对象只要是没有生物活性的材料(如培养基、接种环等)都可采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。( × )
提示：无菌操作的对象可以是有生物活性的材料，如操作者的双手；灭菌的方法有高压蒸汽灭菌、干热灭菌和灼烧灭菌。
(3)配制培养基时应先灭菌再调pH。( × )
提示：配制培养基时应先调pH再灭菌。
(4)平板划线法中每一次划线后要将接种环灼烧。( √ )
(5)在培养霉菌时，一般需要将培养基调至中性或弱碱性。( × )
提示：在培养细菌时，一般需要将培养基调至中性或弱碱性。
二、微生物的选择培养和计数
1.选择培养基
(1)选择培养基的概念：在微生物学中，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)举例：筛选土壤中分解尿素的细菌的选择培养基是以__尿素__为唯一氮源的。
2.稀释涂布平板法步骤
(1)系列稀释操作：该操作常用在将细胞接种到培养基之前，通过液体稀释的方法分散细胞，随着稀释程度的增大，单位体积中的微生物细胞数量减少，细胞得以分散。
操作步骤(在酒精灯火焰旁进行)：
(2)涂布平板操作步骤
(3)培养、观察：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1～2 d。在涂布有合适浓度菌液的平板上观察分离的单菌落。
3.微生物的数量测定
(1)利用稀释涂布平板法计数
①为了保证结果准确，一般选择菌落数在__30～300__的平板计数，并且在同一稀释度下，应至少对__3__个平板进行计数，并求__平均值__。
②统计结果往往比实际值__少__。
(2)利用显微镜直接计数
①需用细菌计数板或血细胞计数板。
②统计结果是__活菌数和死菌数__的总和。
4.土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
(1)分离原理：土壤中的细菌之所以能分解尿素，是因为它们能合成__脲酶__。利用尿素作为唯一__氮源__的选择培养基，可以从土壤中分离出分解尿素的细菌。
(2)操作步骤
①土壤取样：土壤中的细菌绝大部分分布在距地表__3～8_cm__的较潮湿土壤层(酸碱度接近中性)。
②样品的稀释：为保证获得菌落数为__30～300__的平板进行计数，可将细菌稀释倍数为1×103～1×107的稀释液分别涂布到平板上培养。
③微生物的培养与观察：不同种类的微生物，往往需要不同的培养温度和培养时间。细菌一般在__30～37_℃__的温度下培养1～2 d。在菌落计数时，每隔24 h统计一次菌落数目，选取__菌落数目稳定__时的记录作为结果。
【易错易混自纠】
(1)选择培养基可以鉴定某种微生物的种类。( × )
提示：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选择培养基，可以分离出某种微生物。
(2)能分解尿素的细菌在分解尿素时，可以将尿素转化为氨，使得培养基的pH降低。( × )
提示：氨呈碱性，使得培养基的pH升高。
(3)筛选能分解尿素的细菌所利用的培养基中，尿素是唯一的氮源。( √ )
(4)细菌计数板常用于相对较大的酵母菌细胞、霉菌孢子等的计数。( × )
提示：血细胞计数板比细菌计数板厚，常用于相对较大的酵母菌细胞、霉菌孢子等的计数。
(5)用稀释涂布平板法纯化大肠杆菌时，只要稀释度足够高，就能在培养基表面形成单个菌落。( √ )
三、发酵工程及其应用
1.发酵工程的基本环节
2.啤酒发酵的工业化生产流程及操作目的
(1)啤酒发酵的工业化生产流程及操作目的
(2)啤酒发酵的过程及内容
3.发酵工程的特点
4.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__；②生产各种各样的食品添加剂；③生产酶制剂。
(2)在医药工业上的应用：①获得具有__某种药物__生产能力的微生物；②直接对__菌种__进行改造，再通过发酵技术大量生产所需要的产品；③利用基因工程，将病原体的__某个或某几个抗原__基因转入适当的微生物细胞，获得的表达产物可以作为疫苗使用。
(3)在农牧业上的应用：①生产微生物肥料；②生产微生物农药；③生产微生物饲料。
(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极端微生物的应用——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。
【易错易混自纠】
(1)应用于工业化生产的发酵罐内的培养基是固体培养基。( × )
提示：应用于工业化生产的发酵罐内的培养基是液体培养基。
(2)性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来，也可以通过杂交育种或基因工程育种获得。( × )
提示：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或基因工程育种获得。
(3)发酵工程具有生产条件温和、原料丰富且价格低廉、产物专一、废弃物对环境的污染小、容易处理等特点。( √ )
(4)发酵工程的中心环节是选育菌种。( × )
提示：发酵工程的中心环节是发酵罐内的发酵。
(5)单细胞蛋白是从微生物细胞中提取出来的。( × )
提示：单细胞蛋白是发酵获得的大量微生物菌体。
1.(选择性必修3 P12～13探究·实践)平板冷凝后，要将平板倒置，原因是__可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染；避免培养基水分过快挥发__。
2.(选择性必修3 P18探究·实践)利用稀释涂布平板法纯化分解尿素的细菌时，经培养后发现培养基上出现多种菌落，可能的原因有哪些？
__培养基制备过程中被杂菌污染；接种过程中，无菌操作不符合要求；系列稀释时，无菌操作不符合要求等__。
3.(选择性必修3 P12～13)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？请说明理由。
__最可能的原因是菌液浓度过高(土壤溶液稀释度不够)。不可以，因为抗生素不但能杀灭杂菌，也可以杀灭目标菌种，因此不可以在培养基上加入抗生素__。
4.(选择性必修3 P23思考·讨论)微生物菌种资源丰富，选择发酵工程的菌种时需要考虑的因素包括：__在低成本的培养基上能迅速生长繁殖；生产所需代谢物的产量高；发酵条件容易控制；菌种不易变异、退化等__。
教材拾遗
1.(选择性必修3 P10相关信息)生物消毒法是指__利用生物或其代谢物除去环境中的部分微生物__的方法。
2.(选择性必修3 P10旁栏思考)为什么培养基需要氮源？因为__N是微生物合成蛋白质、核酸等物质所必需的__。
3.(选择性必修3 P20拓展应用第2题)应在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌的原因是__生物与环境有相互依存关系，在富含纤维素的环境中，纤维素分解菌的含量相对较高，从这种土样中获得目的微生物的概率要高于普通环境__。
考点1 微生物的基本培养技术
1.选择培养基与鉴别培养基的区别
种类 制备方法 原理 用途 举例
选择培养基 培养基中加入某些化学物质 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 从众多微生物中分离所需的微生物 加入青霉素，分离得到酵母菌和霉菌
鉴别培养基 培养基中加入某种指示剂或化学药品 依据微生物产生的某种代谢产物与培养基中的特定指示剂或化学药品反应，产生明显的特征变化而设计 鉴别不同种类的微生物 可以用伊红—亚甲蓝培养基鉴别大肠杆菌
2.选择培养基四种常见制备方法或实例
(1)加入某些特定的物质(前提是培养基具备全部营养成分)
(2)改变培养基的成分
(3)利用培养基中的“特定化学成分”进行分离
(4)通过某些“特殊环境”进行分离
3.平板划线法和稀释涂布平板法的比较
方法 平板划线法 稀释涂布平板法
平板示意图
纯化原理 通过连续划线操作实现 将菌液进行一系列的梯度稀释和涂布平板操作实现
注意事项 每次划线前后均需灼烧接种环 稀释度要足够高
菌体获取 在具有显著的菌落特征的区域菌落中挑取菌体 从适宜稀释度的平板上的菌落中挑取菌体
优点 操作较简单，可以根据菌落的特征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
结合培养基及微生物的筛选，考查科学思维
1.(2024·江苏模拟预测)大蜡螟幼虫肠道内存在降解塑料(由聚苯乙烯制成)的细菌，可有效加快塑料的降解。使用生活中常见的聚苯乙烯(PS)包装盒作为唯一食物来源喂食大蜡螟幼虫12天，经解剖、培养、分离，最终获得4株菌株。关于微生物培养的相关叙述，错误的是( )
A.聚苯乙烯为唯一食物来源喂食大蜡螟幼虫12天的目的是富集大蜡螟幼虫肠道内的PS降解菌
B.图中平板划线的操作排序正确的是②③①④①⑤⑥②
C.涂布时需要设置一个未接种的牛肉膏蛋白胨培养基平板以检验是否发生污染
D.Ⅱ号培养基中含有琼脂，接种后应立即将平板倒置，统计平板上菌落的数目可以准确计算活菌的数量
【解析】D 从肠道内容物中分离目的微生物时，聚苯乙烯为唯一食物来源，进行富集培养的目的是增加目的微生物的浓度，以确保能够从样品中分离到所需微生物，A正确；平板划线操作的基本步骤是：右手持接种环，经火焰灭菌，待冷却后，在火焰旁打开盛有菌液的试管棉塞，并将试管口通过火焰，将已冷却的接种环伸入菌液，蘸取一环菌液，将试管口通过火焰并塞上棉塞；左手斜持琼脂平板，培养皿打开一条缝，右手于火焰近处将接种环迅速伸入平板内，划三至五条平行线，盖上皿盖，接种环不应划破培养基表面；烧灼接种环，杀灭环上残留菌液，待冷却(是否冷却，可先在培养基边缘处试触，若琼脂溶化，表示未凉，稍等再试)，从第一区域划线的末端开始往第二区内划线，重复以上操作，在第三、四、五区内划线，注意不要将最后一区的划线与第一区相连；将平板倒置，放入培养箱中培养为分离纯化优良酵母菌品种。所以正确的顺序是②③①④①⑤⑥②，B正确；对涂布的平板进行培养时，需要将接种的培养基和一个同批次未接种的培养基都放入恒温箱中培养，这样操作的目的是作为对照，可以检测培养基平板是否灭菌彻底(或是否被污染)，C正确；Ⅱ号培养基中含有琼脂，接种后应灼烧皿盖周围进行灭菌，再将平板倒置，统计平板上菌落的数目可以估算活菌的数量，D错误。
2.(2024·湖南一模)L－天冬酰胺酶由细菌和真菌合成，可分解天冬酰胺释放出氨，然后与奈斯勒试剂反应呈棕色。为筛选获得L－天冬酰胺酶高产菌株，设计了如下固体培养基。固体培养基主要成分有牛肉膏、蛋白胨、水、NaCl、琼脂、奈斯勒试剂。实验结果如下图。下列叙述错误的是( )
A.根据实验结果可知，接种时采用的是稀释涂布平板法
B.应选择菌落C作为高产L－天冬酰胺酶菌株进行大量培养
C.该培养基从功能来看属于选择培养基，其中充当氮源的成分是牛肉膏
D.无菌技术还可以避免操作者被有害微生物感染，实验结束后的培养基不能直接丢弃
【解析】C 从接种结果来看，菌落分布较为均匀，应该采用的是稀释涂布平板法，A正确；菌落B和菌落C周围棕色圈的直径相同，但C的菌落直径更小，因此菌落C的单个细胞产生的L－天冬酰胺酶更多，应选择菌落C作为高产L－天冬酰胺酶菌株进行大量培养，B正确；培养基中有奈斯勒试剂，若微生物能产生L－天冬酰胺酶则菌落周围会出现棕色圈，因此该培养基从功能来看属于鉴别培养基，其中充当氮源的成分是牛肉膏和蛋白胨，C错误；无菌技术可用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染，还可以避免操作者被有害微生物感染，实验结束后为避免环境污染，培养基在丢弃前要进行灭菌处理，D正确。
结合微生物的纯培养，考查科学探究
3.(2024·长沙新高考适应性考试)研究者从某种海洋微生物中分离了一种新的抗真菌药物，为治疗真菌感染提供新思路。下列有关药物研制或生产的叙述，错误的是( )
A.按海水的成分和浓度添加相应的无机盐配置的培养基具有选择作用
B.用接种环在培养基表面对样品连续划线、逐步稀释，纯化海洋微生物
C.用固体培养基培养物微生物获得次级代谢产物，用于抗真菌活性检测
D.获得目的微生物后，可进一步利用基因工程方法调节代谢途径提高生产量
【解析】C 按海水的成分和浓度添加相应的无机盐配置的培养基具有选择作用，目的是选择海洋微生物，A正确；分离和纯化最常用固体培养基，固体培养基上接种的方法通常是平板划线法和稀释涂布平板法，即用接种环在培养基表面对样品连续划线、逐步稀释，可得到海洋微生物的单菌落，B正确；获得代谢产物需要借助液体培养基，即用液体培养基培养微生物可从培养液汇总获得次级代谢产物，用于抗真菌活性检测，C错误；利用基因工程的手段可以定向改造生物获得符合人类需要的产品，因此，获得目的微生物后，可进一步利用基因工程方法调节代谢途径提高生产量，D正确。
4.(2024·长沙雅礼中学一模)某企业通过发酵制作酱油的流程示意图如下。米曲霉为异养好氧型生物，能产生制作酱油过程所需的酶类，能将发酵池中的蛋白质和脂肪分解成易于吸收、风味独特的成分。乳酸菌是促进其风味物质形成的重要微生物，它可以生成乳酸等小分子有机酸，进而与酵母菌产生的醇类生成酯类呈香物质，增加酱油香气。下列叙述正确的是( )
A.大豆中的蛋白质可为米曲霉的生长提供碳源，小麦中的淀粉可为米曲霉的生长提供氮源
B.实验室制备米曲霉分离纯化培养平板时，先进行干热灭菌，再调节pH最后分装到培养皿
C.实验室纯化培养米曲霉时应用涂布器从盛有菌液的试管中蘸取菌液均匀涂布于平板
D.发酵池发酵阶段应密封发酵，该阶段可以抑制杂菌生长的物质有乳酸、酒精和食盐
【答案】D
考点2 微生物的选择培养和计数
1.微生物的筛选与鉴别方法
(1)微生物的筛选方法
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
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
鉴别 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
(2)微生物的鉴别方法
菌落特征 鉴别法 根据微生物在固体培养基表面形成的菌落的形状、大小和颜色等特征进行鉴别
指示剂 鉴别法 如在以尿素为唯一氮源的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
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
2.两种微生物计数方法的比较
方法 间接计数法 (稀释涂布平板法) 直接计数法 (显微镜计数法)
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 利用特定的细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定体积的样品中微生物的数量
缺点 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 不能区分细胞死活
结果 比实际值偏小 比实际值偏大
围绕微生物的选择培养，考查科学思维
1.(2024·湖南新高考教学教研联盟第一次)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，可按下图程序选育能降解该除草剂的细菌。下列说法错误的是( )
A.分离目的菌所用的培养基应该是添加该除草剂的无氮固体培养基
B.步骤C第1次划线前、第5次划线后都要对接种环进行灼烧灭菌
C.将未接种的平板在相同条件下培养，可以判断培养基是否灭菌合格
D.步骤D的两种菌落氮源相同，应该选择透明圈大的菌落进行扩大培养
【解析】D 由图可知，该过程用的是固体选择培养基，所用培养基应以该除草剂为唯一氮源，A正确；平板划线法第1次划线前和最后1次划线后都要对接种环进行灼烧灭菌，B正确；将未接种的平板在相同条件下培养，可以判断培养基是否灭菌合格，C正确；无透明圈的菌落以空气中的氮气作为氮源，有透明圈的菌落以该除草剂作为氮源，两者氮源不同，应该选择透明圈半径与菌落半径比值大的菌落进行扩大培养，D错误。
2.(2024·山东二模)研究人员拟从新鲜蚯蚓粪中分离筛选出对番茄枯萎病有良好抑制效果的拮抗细菌。将蚯蚓粪加入无菌水中制成悬浮液，利用甲培养基进行筛选纯化后，将获得的不同菌株分别接种至乙培养基扩大培养，48 h后进行“平板对峙实验”：在丙培养基的空白平板一侧放置一直径为5 mm的番茄枯萎病菌的菌块，在平行另一侧放置相同大小的滤纸片，实验流程如下图。下列说法错误的是 ( )
A.Ⅰ过程使用的接种方法是平板划线法，Ⅰ～Ⅲ过程均需要无菌操作
B.对照组滤纸片用无菌水处理，实验组滤纸片用拮抗菌菌液处理
C.应培养至对照组病菌菌落长满丙培养基时开始测量并计算抑制率
D.选择丙培养基上直径大的病菌菌落对应的拮抗菌作为目的菌
【解析】D 由于对照组没有用拮抗菌菌液处理，故培养至对照组枯萎病菌菌落长满时，通过对滴加拮抗菌菌液处理组的统计后，开始测量并计算抑制率，C正确；为达到目的，应选择“平板对峙实验”培养后番茄枯萎病菌菌落直径小的细菌，因为番茄枯萎病菌菌落直径越小，说明抑制效果越好，D错误。
通过微生物的数量测定，考查科学思维
3.(2024·湖南北师联盟一模)双层平板法是对噬菌体进行计数的常用方法。具体做法是在无菌培养皿中倒入琼脂含量为2%的培养基凝固成底层平板后，将琼脂含量为1%的培养基熔化并冷却至45～48 ℃，然后加入敏感指示菌和待测噬菌体稀释悬液的混合液，充分混匀后立即倒入底层平板上形成双层平板(见下图)。培养一段时间后，在双层培养基的上层会出现透亮的无菌圆形空斑——噬菌斑，下列有关说法正确的是( )
A.实验用到的培养基和培养皿常用干热法进行灭菌
B.若利用双层平板法对 T2噬菌体进行计数，可选用农杆菌作敏感指示菌
C.上层平板上出现的透亮无菌圆形空斑是噬菌体单独在培养基上繁殖形成的噬菌斑
D.倒上层平板时需将培养基冷却至45～48 ℃时进行接种，目的是防止培养基温度过高引起敏感指示菌和待测噬菌体死亡
【解析】D 实验用到的培养皿常用干热法进行灭菌，培养基常用高压蒸汽灭菌法进行灭菌，A错误；T2噬菌体专门寄生在大肠杆菌体内，所以不可选用农杆菌作敏感指示菌，B错误；噬菌体无法单独在培养基上繁殖，上层平板上出现的透亮无菌圆形空斑是敏感菌裂解后形成的，C错误；倒上层平板时需将培养基冷却至45～48 ℃时进行接种，目的是防止培养基温度过高引起敏感指示菌和待测噬菌体死亡，D正确。
4.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。
请回答下列问题：
(1)实验时，盛有无菌水或培养基的锥形瓶通常采用________________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)实验中初步估测锥形瓶M中细菌细胞数为2×107个/mL，若要在每个平板上涂布100 μL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：___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
【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)取含有能降解S的细菌的淤泥加入无菌水中，涂布(或稀释涂布)到乙培养基上，培养后计数
【解析】(1)实验过程中，对盛有无菌水或培养基的锥形瓶进行灭菌时，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物质应该是凝固剂琼脂。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)据题意可知，假设至少将锥形瓶M中的菌液稀释X倍，才能保证稀释后的100 μL菌液中菌落数不超过200个，初步估测锥形瓶M中菌落数为2×107个/mL，则稀释之前100 μL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。
考点3 发酵工程及其应用
1.传统发酵技术与发酵工程
方法 传统发酵技术 发酵工程
概念 直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术 利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品。涉及菌种的选育和培养、产物的分离和提纯等方面
实例 以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主，通常是家庭式和作坊式的，如利用酵母、曲霉和毛霉(起主要作用)发酵制作腐乳 啤酒、味精乃至胰岛素等药物的工业化生产
2.发酵工程操作中的几个注意事项
(1)发酵工程所用菌种分为已有的常规菌种和改造菌种。一般都是使用保存于冷冻管或冰箱中的斜面菌种，正式使用前先转接到新鲜斜面培养基上活化后，再用于扩大培养。
(2)发酵过程监控和发酵条件控制会直接影响产品的质量和产量。一方面要随时检测培养液中微生物数量、产物浓度以了解发酵进程；另一方面要及时添加必需的营养组分来延长菌体生长稳定期的时间，以便得到更多的发酵产物；同时要严格控制温度、pH、溶解氧等发酵条件，来保证产品的产量和质量。
(3)发酵产品的分离、提纯要根据产品类型选择不同方法，若发酵产品是菌体本身，可采用过滤、沉淀等方法；若发酵产品是代谢物，需要根据代谢物的性质采用蒸馏、萃取、离子交换等方法来获得。
结合发酵工程及其应用，考查科学思维和科学探究
1.(2024·湖南“一起考”)(不定项)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。下列相关表述正确的是( )
A.通过发酵工程可以从微生物细胞中提取单细胞蛋白
B.发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身
C.发酵工程与传统发酵技术最大的区别就是前者可以利用微生物来进行发酵
D.在发酵工程的发酵环节中，发酵条件变化不仅会影响微生物的生长繁殖，也会影响微生物的代谢途径
【答案】BD
2.(2024·山东一模)下图为啤酒生产的主要流程，下列相关叙述错误的是( )
A.粉碎的目的是利于麦芽中的淀粉与α－淀粉酶充分接触，缩短糖化过程时间
B.麦汁煮沸的主要目的是抑制糖化过程后残留酶的活性同时杀死麦汁中的微生物
C.加入酒花的主要目的是提供酵母菌菌种有利于主发酵进行并产生大量酒精
D.主发酵结束后发酵液还要在低温密闭的环境下储存一段时间才能形成成熟啤酒
【解析】C “糖化的目的是将麦芽中的淀粉等有机物水解为小分子物质”，故过程粉碎有利于淀粉与α－淀粉酶充分接触，缩短糖化过程所用的时间，A正确；麦汁煮沸的主要目的是使淀粉酶失活，终止酶的进一步作用，并对糖浆杀菌，B正确；加入酒花的主要目的是赋予啤酒特殊的香味，赋予啤酒爽快的苦味，增加防腐能力，提高啤酒的非生物稳定性，防止煮沸时窜沫，C错误；主发酵结束后，发酵液还不适合饮用，要在低温、密闭的环境下储存一段时间进行后发酵，这样才能形成澄清、成熟的啤酒，D正确。
1.(2024·吉林卷)(不定项)某些香蕉植株组织中存在的内生菌可防治香蕉枯萎病，其筛选流程及抗性检测如图。下列操作正确的是( )
A.在大量感染香蕉枯萎病的香蕉种植园内，从感病植株上采集样品
B.将采集的样品充分消毒后，用蒸馏水冲洗，收集冲洗液进行无菌检测
C.将无菌检测合格的样品研磨，经稀释涂布平板法分离得到内生菌的单菌落
D.判断内生菌的抗性效果需比较有无接种内生菌的平板上的病原菌菌斑大小
【解析】CD 据题干信息：某些香蕉植株组织中存在的内生菌可防治香蕉枯萎病，故在大量感染香蕉枯萎病的香蕉种植园内，从未感病植株上采集样品，A错误。获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染；将采集的样品充分消毒后，用无菌水冲洗，收集冲洗液进行无菌检测，B错误。由题图可知，样品研磨后进行了稀释涂布，可知将无菌检测合格的样品研磨，经稀释涂布平板法分离得到内生菌的单菌落，C正确；由题图抗性检测可知，判断内生菌的抗性效果需设置对照组和实验组，对照组不接种内生菌得到病原菌菌斑，实验组接种内生菌得到病原菌菌斑，然后比较对照组和实验组的菌斑大小，实验组病原菌菌斑越小表明内生菌抗性效果越好，D正确。
2.(2024·湖南卷)微生物平板划线和培养的具体操作如图所示，下列操作正确的是( )
A.①②⑤⑥ B.③④⑥⑦
C.①②⑦⑧ D.①③④⑤
【解析】D 由图可知，②中拔出棉塞后应握住棉塞上部；⑥中划线时不能将培养皿的皿盖完全揭开，应只打开一条缝隙；⑦中划线时第5次的划线不能与第1次的划线相连；⑧中平板应倒置培养。
3.(2024·安徽卷)丁二醇广泛应用于化妆品和食品等领域。兴趣小组在已改造的大肠杆菌中引入合成丁二醇的关键基因X，以提高丁二醇的产量。回答下列问题：
(1)扩增X基因时，PCR反应中需要使用Taq DNA聚合酶，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)使用BamH Ⅰ和Sal Ⅰ限制酶处理质粒和X基因，连接后转化大肠杆菌，并涂布在无抗生素平板上(如图)。在此基础上，进一步筛选含目的基因菌株的实验思路是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)研究表明，碳源和氮源的种类、浓度及其比例会影响微生物生长和发酵产物积累。如果培养基中碳源相对过多，容易使其氧化不彻底，形成较多的____________________，引起发酵液pH下降。兴趣小组通过单因子实验确定了木薯淀粉和酵母粉的最适浓度分别为100 g·L-1和15 g·L-1。在此基础上，设置不同浓度的木薯淀粉(90 g·L-1、100 g·L-1、110 g·L-1)和酵母粉(12 g·L-1、15 g·L-1、18 g·L-1)筛选碳源和氮源浓度的最佳组合，以获得较高发酵产量，理论上应设置__________(填数字)组实验(重复组不计算在内)。
(4)大肠杆菌在发酵罐内进行高密度发酵时，温度会升高，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(5)发酵工业中通过菌种选育、扩大培养和发酵后，再经________________________，最终获得发酵产品。
【答案】(1)在PCR反应中，需要利用高温使DNA双链解旋，普通的DNA聚合酶在高温下会变性失活，而Taq DNA聚合酶能够耐高温，在高温条件下依然具有活性 (2)在平板中添加氯霉素，再将在含氯霉素的培养基中生长的菌落利用影印法影印到添加四环素的培养基中，在含有四环素的培养基中不能正常生长的菌落由导入目的基因的菌株形成
(3)乳酸或有机酸 9 (4)大肠杆菌进行细胞呼吸时会释放大量热量 (5)提取、分离、纯化
4.(2024·全国甲卷)合理使用消毒液有助于减少传染病的传播。某同学比较了3款消毒液A、B、C杀灭细菌的效果，结果如图所示。回答下列问题：
(1)该同学采用显微镜直接计数法和菌落计数法分别测定同一样品的细菌数量，发现测得的细菌数量前者大于后者，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)该同学从100 mL细菌原液中取1 mL加入无菌水中得到10 mL稀释菌液，再从稀释菌液中取200 μL涂布平板，菌落计数的结果为100，据此推算细菌原液中细菌浓度为________个/mL。
(3)菌落计数过程中，涂布器应先在酒精灯上灼烧，冷却后再涂布。灼烧的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________，
冷却的目的是________________________________________________________________________。
(4)据图可知杀菌效果最好的消毒液是________，判断依据是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(答出2点即可)。
(5)鉴别培养基可用于反映消毒液杀灭大肠杆菌的效果。大肠杆菌在伊红美蓝培养基上生长的菌落呈________色。
【答案】(1)前者活菌和死菌一起计数，后者存在多个活菌形成一个菌落的情况且只计数活菌 (2)5 000 (3)杀死涂布器上可能存在的微生物，防止涂布器上可能存在的微生物污染 防止温度过高杀死菌种 (4)A A消毒液活菌数减少量最多，且相同时间内活菌的减少速率大于B、C组 (5)深紫
【解析】(2)从100 mL细菌原液中取1 mL加入无菌水中得到10 mL稀释菌液，即稀释了10倍，1 mL细菌原液中细菌浓度＝(菌落数÷菌液体积)×稀释倍数＝(100÷0.2)×10＝5 000(个)。
(2024·北京期末)T－2毒素是真菌产生的有毒代谢物，污染谷物和动物饲料，危害人畜健康。T－2毒素的微生物脱毒法是利用微生物产酶(或代谢物)降解毒素和物理吸附毒素。科研人员对微生物降解T－2毒素的机制进行了相关研究。回答下列问题：
(1)通过观察在固体培养基上形成的__________，对筛选出的T－2毒素脱毒菌株AFJ－2和AFJ－3进行初步的鉴定。两类菌株需要的营养除碳源、氮源外还应有__________。
(2)将两类菌株的活细胞和灭活细胞与T－2毒素共培养，检测培养液中T－2毒素的含量。依据图1结果，推测两类菌株对T－2毒素的脱毒方式最可能是____________________，且AFJ－2菌株脱毒效率优于AFJ－3。
(3)科研人员为进一步研究两类菌株对T－2毒素的脱毒方式，进行如下实验。
①将胞外上清液和细胞内容物分别与T－2毒素反应2 h后检测T－2毒素含量，结果显示，两类菌株均出现与细胞内容物混合的T－2毒素含量显著降低，与胞外上清液混合的T－2毒素含量无显著变化，说明________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②利用下列材料设计实验，其中对照组是______(填字母)。
注：灭活、蛋白酶K、SDS和PMSF均能破坏蛋白质的结构。
a.细胞内容物
b.T－2毒素
c.灭活细胞内容物
d.细胞内容物＋蛋白酶K
e.细胞内容物＋SDS
f.细胞内容物＋PMSF
(4)为探究这两类菌株在降解T－2毒素过程中的产物变化及其相对含量，利用相关技术方法获得峰面积，用来代表物质的相对含量，结果如图2所示。
下列相关分析正确的是________(多选)。
A.AFJ－3能以HT－2为底物
B.AFJ－2能以NEO为底物
C.推测产物X是由HT－2和NEO转化的产物
D.先加AFJ－3比先加AFJ－2的脱毒效果更好
【答案】(1)菌落 水和无机盐(特殊营养物质) (2)利用微生物产酶(或代谢物)降解(而不是物理吸附) (3)①两类菌株降解T－2毒素的活性物质均位于胞内 ②ab (4)ABC
【解析】(1)通过观察在固体培养基上形成的菌落，对筛选出的T－2毒素脱毒菌株AFJ－2和AFJ－3进行初步的鉴定。培养基里面的基本营养成分有碳源、氮源、水和无机盐(特殊营养物质)，所以两类菌株需要的营养除碳源、氮源外还应有水和无机盐(特殊营养物质)。(2)由图可以看出，有活细胞的共同培养的T－2毒素的含量要低于其他组，所以推测两类菌株对T－2毒素的脱毒方式最可能是利用微生物产酶(或代谢物)降解，而不是物理吸附。(3)上清液中含有细胞的代谢物，将胞外上清液和细胞内容物分别与T－2毒素反应2 h后检测T－2毒素含量，结果显示，两类菌株均出现与细胞内容物混合的T－2毒素含量显著降低，与胞外上清液混合的T－2毒素含量无显著变化，说明两类菌株降解T－2毒素的活性物质均位于胞内；如果设计实验，实验的自变量应为细胞内容物的有无，因为①已经做过一组实验，所以再做实验，其中对照组应为细胞内容物＋T－2毒素，所以选ab。(4)由图可知，AFJ－2将T－2毒素完全降解后加入AFJ－3，HT－2组下降，而不加AFJ－3的HT－2组基本不发生改变，所以AFJ－3能以HT－2为底物，A正确；同上，AFJ－3将T－2毒素完全降解后加入AFJ－2，NEO组下降，而不加AFJ－2的NEO组基本不发生改变，所以AFJ－2能以NEO为底物，B正确；由图可知，AFJ－2将T－2毒素完全降解后加入AFJ－3，HT－2组下降的同时，AFJ－3＋产物X组上升，且上升的量与下降的量基本相同，下图同理，所以推测产物X是由HT－2和NEO转化的产物，C正确。
同课章节目录