2020-2021学年高中生物人教版选修1习题：专题2　课题2　土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 7页

课题 2 土壤中分解尿素的细菌的分离与计 数 课后篇巩固提升 基础知识巩固 1.下列关于土壤取样的叙述,错误的是( ) A.土壤取样,应选取肥沃、湿润的土壤 B.先铲去表层土,再取土壤 C.取样用的小铁铲和信封在使用前不用灭菌 D.应在火焰旁称取土壤 解析土壤取样过程中,为防止杂菌污染,取样用的小铁铲和信封在使用前必须灭菌。 答案 C 2.下表是微生物培养基的成分。下列有关说法错误的是( ) 编号① ② ③ ④ ⑤ 成分(NH4)2SO4 KH2PO4 FeSO4 CaCl2 H2O 含量 /g 0.4 4.0 0.5 0.5 100 mL A.此培养基可用来培养自养型微生物 B.此表中的营养成分共有三类,即水、无机盐、氮源 C.若除去①,此培养基可培养圆褐固氮菌 D.培养基中若加入氨基酸,则它可充当碳源、氮源 解析由题表可知,该培养基成分中含有水、无机盐、氮源,但不含含碳有机物,可用来培养自养型 微生物;氨基酸中既含有碳又含有氮,故可作为碳源,也可作为氮源;圆褐固氮菌同化类型为异养 型,培养基中必须存在含碳有机物,所以该培养基不能用来培养圆褐固氮菌。 答案 C 3.某同学在稀释倍数为 106 的培养基中测得平板上菌落数的平均值为 234,那么每克样品中的菌 落数是(涂布平板时所用稀释液的体积为 0.1 mL)( ) A.2.34×108 个 B.2.34×109 个 C.234 个 D.23.4 个 解析根据计算方法“每克样品中的菌落数=(C÷V)×M”,则题中每克样品中的菌落数为(234÷ 0.1)×106=2.34×109(个)。 答案 B 4.下列关于微生物分离和培养的叙述,错误的是( ) A.微生物培养前,需对培养基进行消毒 B.测定土壤样品中的细菌数目,常用菌落计数法 C.分离土壤中不同的微生物并计数,要采用不同的稀释度 D.分离能分解尿素的细菌,要以尿素作为培养基中唯一的氮源 解析微生物培养前,需对培养基进行灭菌,而不是消毒;测定土壤样品中的细菌数目,常用菌落计 数法而一般不用显微镜直接计数法;分离土壤中不同的微生物,要采用不同的稀释度以便能从 中选择出菌落数在 30~300 的平板进行计数;分离能分解尿素的细菌,要以尿素作为培养基中唯 一的氮源。 答案 A 5.下列是关于“检测土壤中细菌总数”实验操作的叙述,其中错误的是( ) A.配制牛肉膏蛋白胨固体培养基,经高温、高压灭菌后倒平板 B.取 104,105,106 倍的土壤稀释液和无菌水各 0.1 mL,分别涂布于各组平板上 C.将实验组和对照组平板倒置,37 ℃恒温培养 24~48 h D.确定对照组无菌后,选择菌落数在 300 以上的实验组平板进行计数 解析在细菌计数时,为保证结果准确,一般选择菌落数在 30~300 的平板进行计数。 答案 D 6.为了探究土壤中的微生物对尿素是否有分解作用,设计了以下实验,并成功筛选到能高效降解 尿素的细菌(目的菌)。培养基成分如下表所示,实验步骤如下图所示。请分析回答下列问题。 KH2PO4 Na2HPO4 MgSO4· 7H2O 葡萄 糖 尿 素 琼 脂 1.4 g 2.1 g 0.2 g 1 g 10 g 15 g 将上述物质溶解后,用蒸馏水定容到 1 000 mL (1)简述土壤中可分解尿素的细菌的鉴定方法及原 理。 。 (2)培养基中加入尿素的目的是筛选 ,这种培养基属于 培养基。 (3)“目的菌”生长所需的氮源和碳源分别是培养基中的 和 。 (4)实验结束后,使用过的培养基应该进行 处理后,才能倒掉。 解析尿素是该培养基中的唯一氮源,因此原则上只有能够利用尿素的微生物才能够在此培养基 上生长。由于细菌合成的脲酶将尿素分解为氨,pH 升高,故在以尿素为唯一氮源的培养基中加入 的酚红指示剂将变成红色;这种培养基属于选择培养基,可筛选目的菌。目的菌生长所需的氮源 和碳源分别来自培养基中的尿素和葡萄糖。倒掉培养基之前应对其进行灭菌处理。 答案(1)在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂,细菌合成的脲酶将尿素分解为氨,pH 升高,使酚红指示剂变为红色 (2)目的菌 选择 (3)尿素 葡萄糖 (4)灭菌 7.苯酚是工业生产排放的有毒污染物质,自然界中存在着能降解苯酚的微生物。某工厂产生的 废水中含有苯酚,为了降解废水中的苯酚,研究人员从土壤中筛选获得了能降解利用苯酚的细 菌菌株,筛选的主要步骤如下图所示,①为土壤样品。请回答下列问题。 (1)②中培养目的菌株的选择培养基中应加入 作为唯一碳源,②中不同浓度碳源的培养 基 (A.影响;B.不影响)细菌的数量,如果要测定②中活细菌数量,常采用 法。 (2)④为对照,④与⑤培养基的主要区别在于④的培养基没有加入任何碳源,⑤的培养基加入苯 酚作为碳源,微生物在 中不生长,在 中生长;使用 法可以在⑥上获得单菌落。采用固体平板培养细菌时进行倒置培养的原因 是 。 (3)实验过程中如何防止其他微生物的污染? 。 解析根据微生物对营养的需求,在培养基中加入或不加某些物质以达到促进目的菌生长,抑制 或阻止其他杂菌生长的目的,然后再用稀释涂布平板法、平板划线法或其他方法筛选出单个目 的菌落,再接种鉴别培养即可获得纯目的菌。固体平板培养细菌过程中,为防止培养基中水分蒸 发形成的水珠落入培养基中,造成污染,要将培养皿倒置。在设计实验时要注意单一变量原则和 对照原则,操作中要严格进行无菌操作。 答案(1)苯酚 A 稀释涂布平板 (2)④ ⑤ 稀释涂布平板(或平板划线) 防止冷凝后形成的水珠滴落在培养基上造成污 染 (3)培养基灭菌,接种环灭菌,接种过程进行无菌操作 能力素养提升 8.实验测定链霉素对 3 种细菌的抗生素效应,用 3 种细菌在事先准备好的琼脂平板上划 3 条等 长的平行线(3 条线均与图中的链霉素带接触),将平板置于 37 ℃条件下恒温培养 3 天,结果如下 图所示。从实验结果分析,以下叙述不正确的是( ) A.链霉素能阻止结核杆菌的生长 B.链霉素对结核杆菌比对霍乱菌更有效 C.链霉素对结核杆菌比对伤寒菌更有效 D.链霉素可以用于治疗伤寒病人 解析从图中可以看出,这是含有链霉素的选择培养基,接种的三种细菌中,霍乱菌和结核杆菌都 可以被杀灭,并且链霉素对结核杆菌杀灭的有效程度大于对霍乱菌的有效程度,而伤寒菌照常 生长不受影响,所以 D 项错误。 答案 D 9.给无氮培养基接种土壤稀泥浆的正确方法是( ) A.打开培养皿盖,取一根接种环沾取少许稀泥浆,轻轻地点接在培养基的表面上 B.取一根接种环在酒精灯的火焰上灭菌后沾取少许稀泥浆,略微打开培养皿盖,在培养基的表面 轻点 C.打开培养皿盖,取一根接种环在酒精灯的火焰上灭菌后沾取少许稀泥浆,在培养基的表面轻点 D.略微打开培养皿盖,取一根接种环在酒精灯的火焰上灭菌,冷却后沾取少许稀泥浆,在培养基 的表面轻点 解析接种过程中要防止外来杂菌的入侵,左手将培养皿打开一条缝隙,右手将接种环在火焰上 灭菌,冷却后沾取少许稀泥浆,在培养基的表面轻点。用未冷却的接种环沾取稀泥浆会杀灭菌 种。 答案 D 10.(多选)三个培养皿中分别加入 10 mL 不同的培养基,然后接种相同的大肠杆菌样液,培养 36 小时后,计算菌落数,结果如下表,下列选项错误的是( ) 培养 皿 培养基成分 菌落数/ 个 Ⅰ 琼脂、葡萄糖 35 Ⅱ 琼脂、葡萄糖、生长因 子 250 Ⅲ 琼脂、生长因子 0 A.该实验采用的是液体培养基 B.该实验采用平板划线法接种 C.Ⅰ和Ⅲ对照,说明大肠杆菌的生长不需要生长因子 D.Ⅱ和Ⅲ对照,说明大肠杆菌的生长需要碳源 解析该培养基加入了琼脂,故为固体培养基,A 项错误;对微生物进行计数,应采用稀释涂布平板 法接种,B 项错误;Ⅰ与Ⅲ对照,有两个变量,不能证明是否需要生长因子,C 项错误;Ⅱ和Ⅲ对照, 自变量是有无葡萄糖,说明大肠杆菌的生长需要碳源(葡萄糖),D 项正确。 答案 ABC 11.有些细菌可分解石油,从而消除由石油泄漏造成的土壤污染。某同学欲从受石油污染的土壤 中筛选出能高效降解石油的菌株。请回答下列问题。 (1)在筛选过程中,应将土壤样品稀释液接种于以 为唯一碳源的固体培养基上。从功 能上讲,该培养基属于 培养基。 (2)纯化菌种时,为了得到单菌落,常采用的接种方法有两种,即 和 。 (3)为了筛选出高效菌株,可比较单菌落周围分解圈的大小,分解圈大说明该菌株的降解能 力 。 (4)通常情况下,在微生物培养过程中,实验室常用的灭菌方法有灼烧灭菌、 和 。无菌技术要求实验操作应在酒精灯 附近进行,以避 免周围环境中微生物的污染。 解析(1)从受石油污染的土壤中筛选出能高效降解石油的菌株,使用的培养基应是以石油为唯 一碳源的选择培养基,保证能高效降解石油的菌株的生长,抑制其他微生物的生长。 (2)菌种纯化培养时,常采用平板划线法或稀释涂布平板法接种。 (3)当固体培养基上长出单菌落后,可通过比较菌落周围分解圈的大小,来判断菌株降解石 油能力的大小。一般来说,分解圈越大说明该菌株的降解能力越强,反之则越弱。 (4)实验室培养微生物的过程中,常用灼烧灭菌法对接种环、接种针等进行灭菌;用高压蒸汽 灭菌法对培养基、试管等进行灭菌;用干热灭菌法对玻璃器皿(吸管、培养皿)和金属用具等进行 灭菌。实验操作应在酒精灯火焰旁进行,因为酒精灯火焰旁可形成一个无菌环境,可防止微生物 的污染。 答案(1)石油 选择 (2)平板划线法 稀释涂布平板法 (3)强 (4)干热灭菌 高压蒸汽灭菌 火焰 12.下图是从土壤中分离能降解对羟基苯甲酸的微生物的实验过程。请分析回答下列问题。 (1)本实验所需培养基属于 ,唯一的碳源为 。 (2)①→③重复培养的目的是 。 (3)⑤的菌落中大部分是降解 的微生物。 (4)⑥为 组,⑦为 组,设置⑥的目的 是 。 (5)将单菌落接种到⑥的培养基中,在操作过程中为防止污染应注意的事项是 。 解析选择培养主要是利用不同微生物的生长繁殖对环境和培养基的特殊要求进行富集培养和 分离。要从土壤中分离能降解对羟基苯甲酸的微生物,必须根据该微生物的特点,采用以对羟基 苯甲酸为唯一碳源的培养基进行选择培养。设置对照实验的目的是说明通过选择培养的确得 到了欲分离的目标微生物。 答案(1)选择培养基 对羟基苯甲酸 (2)增大能分解对羟基苯甲酸的微生物的浓度 (3)对羟基苯甲酸 (4)对照 实验 说明通过选择培养的确得到了欲分离的目标微生物 (5)接种环在火焰上灼烧灭菌,烧红的接种环在火焰旁冷却,同时打开皿盖挑取菌落接种到 试管中,并塞好棉塞,接种环在火焰上灼烧,杀灭残留物 13.某些土壤细菌可将尿素分解成 CO2 和 NH3,供植物吸收和利用。回答下列问题。 (1)有些细菌能分解尿素,有些细菌则不能,原因是前者能产生 。能分解尿素的细菌不能 以尿素的分解产物 CO2 作为碳源,原因 是 。但可用葡萄糖作为碳源,进入 细菌体内的葡萄糖的主要作用是 (答出两点即可)。 (2)为了筛选可分解尿素的细菌,在配制培养基时,应选择 (填“尿 素”“NH4NO3”或“尿素+NH4NO3”)作为氮源,不选择其他两组的原因是 。 (3)用来筛选分解尿素细菌的培养基含有 KH2PO4 和 Na2HPO4,其作用有 (答出两点即可)。 解析(1)有些细菌能分解尿素是因为其能产生分解尿素的酶,即脲酶。能分解尿素的细菌是异养 生物,不能利用 CO2 来合成有机物。葡萄糖既能作为能源,为细胞的代谢提供能量,也能作为碳源, 为其他有机物的合成提供原料。 (2)利用尿素作为唯一氮源的选择培养基可筛选分解尿素的细菌。其他两组都含有 NH4NO3, 能分解尿素的细菌和不能分解尿素的细菌都能利用 NH4NO3,不能起到筛选作用。 (3)培养基中的 KH2PO4 和 Na2HPO4 既可为细菌生长提供无机营养,又可作为缓冲剂保持细 胞生长过程中 pH 稳定。 答案(1)脲酶 分解尿素的细菌是异养生物,不能利用 CO2 来合成有机物 为细胞生命活动提供 能量,为其他有机物的合成提供原料 (2)尿素 其他两组都含有 NH4NO3,能分解尿素的细菌和不能分解尿素的细菌都能利用 NH4NO3,不能起到筛选作用 (3)为细菌生长提供无机营养,作为缓冲剂保持细胞生长过程中 pH 稳定 14.图甲是从土壤中筛选产脲酶细菌的过程,图乙是脲酶基因转录的 mRNA 部分序列。 (1)图中选择培养基应以 为唯一氮源;鉴别培养基还需添加 作指示剂,产脲酶 细菌在该培养基上生长一段时间后,其菌落周围的指示剂将变成 色。 (2)在 5 个细菌培养基平板上,均接种稀释倍数为 105 的土壤样品溶液 0.1 mL,培养一段时间后, 平板上长出的细菌菌落数的数值分别为 13、156、462、178 和 191。该过程采取的接种方法 是 ,每克土壤样品中的细菌数量为 ×108 个;与血细胞计数板计 数法相比,此计数方法测得的细菌数较 。 (3)现有一菌株的脲酶由于基因突变而失活,突变后基因转录的 mRNA 在图乙箭头所示位置增 加了 70 个核苷酸,使图乙序列中出现终止密码(终止密码有 UAG、UGA 和 UAA)。突变基因转 录的 mRNA 中,终止密码为 ,突变基因表达的蛋白含 个氨基酸。 解析(1)脲酶能够催化尿素分解为氨,故图中选择培养基应以尿素作为唯一氮源。由于尿素被分 解成了氨,氨会使培养基的碱性增强,pH 升高,可使酚红指示剂变红色,故用酚红作为指示剂。 (2)本题用于计数细菌菌落数的接种方法是稀释涂布平板法,应统计菌落数介于 30~300 之 间的平板,故应选择细菌菌落数为 156、178 和 191 的平板计数,每克土壤样品中的细菌数量为 (156+178+191)/3÷0.1×105=1.75×108。由于两个或多个细菌连接在一起时,往往统计的是一个菌 落,故用此方法测得的细菌数偏低。 (3)密码子由信使 RNA 上三个相邻的碱基组成,271 个碱基和后面 2 个碱基一起共构成 91 个密码子,插入的 70 个核糖核苷酸和后面 2 个碱基一起共构成 24 个密码子,最后面是 UGA,是 终止密码,翻译产生的蛋白质含 115 个氨基酸。 答案(1)尿素 酚红 红 (2)稀释涂布平板法 1.75 少 (3)UGA 115 15.已知一种有机物 X(仅含有 C、H 两种元素)不易降解,会造成环境污染。某小组用三种培养 基筛选土壤中能高效降解 X 的细菌(目标菌)。 Ⅰ号培养基:在牛肉膏蛋白胨培养基中加入 X(5 g/L)。 Ⅱ号培养基:氯化钠(5 g/L),硝酸铵(3 g/L),其他无机盐(适量),X(15 g/L)。 Ⅲ号培养基:氯化钠(5 g/L),硝酸铵(3 g/L),其他无机盐(适量),X(45 g/L)。 回答下列问题。 (1)在Ⅰ号培养基中,为微生物提供氮源的是 。Ⅱ、Ⅲ号培养基中为微生物提供碳源 的有机物是 。 (2)若将土壤悬浮液接种在Ⅱ号液体培养基中,培养一段时间后,不能降解 X 的细菌比例 会 ,其原因是 。 (3)Ⅱ号培养基加入琼脂后可以制成固体培养基,若要以该固体培养基培养目标菌并对菌落进行 计数,接种时,应采用的方法是 。 (4)假设从Ⅲ号培养基中得到了能高效降解 X 的细菌,且该菌能将 X 代谢为丙酮酸,则在有氧条 件下,丙酮酸可为该菌的生长提供 和 。 解析本题考查培养基的成分与功能、微生物的分离和计数方法及细胞呼吸中间产物丙酮酸的 作用。 (1)牛肉膏蛋白胨培养基是一种应用十分广泛的天然培养基,其中的牛肉膏和蛋白胨均含氮 元素,可为细菌提供氮源。Ⅱ、Ⅲ号培养基中为微生物提供碳源的有机物是 X。 (2)将土壤悬浮液接种在Ⅱ号液体培养基中,因培养基中只有有机物 X 提供有机碳源,不能 降解 X 的细菌因缺乏碳源不能增殖,而能降解 X 的细菌能够增殖。 (3)若用固体培养基培养目标菌并对菌落进行计数,接种时应用稀释涂布平板法。 (4)丙酮酸是细胞代谢中重要的中间产物,既可以转化为其他有机物,又可以在有氧条件下 继续氧化为细胞供能。 答案(1)牛肉膏、蛋白胨 X (2)下降 不能降解 X 的细菌因缺乏碳源不能增殖,而能降解 X 的细菌能够增殖 (3)稀释涂布平板法 (4)能量 合成其他物质的原料