2019秋 金版学案 生物·选修1（人教版）练习：专题2课题2土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 12页

专题 2 微生物的培养与应用 课题 2 土壤中分解尿素的细菌的分离 与计数 1．在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，培养细菌后， 指示剂将( ) A．变蓝色 B．变红色 C．变黑色 D．变棕色 解析：细菌合成的脲酶将尿素分解成了氨，氨会使培养基的碱性 增强，pH 升高，加入酚红指示剂将变红。 答案：B 2．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．用蒸馏水配制牛肉膏蛋白胨培养基，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：检测细菌总数，用蒸馏水配制培养基，常用高压蒸汽灭菌 法灭菌后，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，将实验组和对照组放置在适宜条件下培养，在确 定对照组无菌后，选择菌落在 30～300 的平板为代表进行计数，D 错 误；A 是培养基的灭菌方法，B 设置了一系列对照实验，C 是细菌的 培养方法。 答案：D 3．用稀释涂布平板法来统计样品中的活菌数时，通过统计平板上 的菌落数就能推测出样品中的活菌数。原因是( ) A．平板上的一个菌落就是一个细菌 B．菌落中的细菌数是固定的 C．此时的一个菌落一般来源于样品稀释液中的一个活菌 D．此方法统计的菌落数一定与活菌的实际数相同 解析：用稀释涂布平板法来统计样品中的活菌数时，平板上的一 个菌落一般来源于样品稀释液中的一个活菌，但偶尔也能来自两个细 菌，所以此方法统计的菌落数可能与活菌的实际数不相同。 答案：C 4．分离土壤中分解尿素的细菌，对培养基的要求是( ) ①加尿素 ②不加尿素 ③加琼脂 ④不加琼脂 ⑤加葡萄糖 ⑥不加葡萄糖 ⑦加硝酸盐 ⑧不加硝酸盐 A．①③⑤⑦ B．②④⑥⑧ C．①③⑤⑧ D．①④⑥⑦ 解析：要分离土壤中分解尿素的细菌，培养基中尿素应是唯一的 氮源，不能加硝酸盐；在固体培养基上形成菌落，要加琼脂作凝固剂； 分解尿素的细菌是异养生物，要加有机碳源(如葡萄糖)。 答案：C 5．(2016·四川卷)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；与血细胞计数板相比， 此计数方法测得的细菌数目较________。 (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 在图乙箭头所示的位置增加了 70 个核苷酸，使图乙序列出现终 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)关键信息：“筛选产脲酶细菌”“接种稀释倍数为 105 的 土壤样品溶液”，使“图乙序列”出现终止密码。 (2)解题关键：区别选择培养基与鉴别培养基，掌握细菌计数的方 法。 本题考查微生物的培养与分离方法及基因表达。 (1)脲酶能够催化尿素分解为氨，要从土壤中筛选出产脲酶的细 菌，需用以尿素作为唯一氮源的选择培养基。由于尿素被分解成了氨， 氨会使培养基的碱性增强，pH 升高，使酚红指示剂变红色。 (2)将稀释倍数为 105 的土壤样品溶液接种在细菌培养基平板上， 用于计数细菌菌落数的方法是稀释涂布平板法。统计的菌落数应介于 30～300 之间，选择细菌菌落数为 156、178 和 191 的平板计数，每克 土壤样品中细菌数量为(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，用此方法测 得的细菌数目偏低。 (3)密码子由 3 个相邻的碱基组成，箭头前面的碱基一共构成 91 个密码子；插入的 70 个核苷酸和后面 2 个碱基一共构成 24 个密码子， 后面是 UGA，是终止密码，翻译结束后，表达的蛋白质含有 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 [A 级 基础巩固] 1．产生标准形态菌落的细菌的最初数目和培养基分别是( ) A．一个细菌、液体培养基 B．许多细菌、液体培养基 C．一个细菌、固体培养基 D．许多细菌、固体培养基 解析：在液体培养基中生活的细菌，无论是一个还是许多，肉眼 都是看不见的。在固体培养基上的细菌，当数目较少时也是看不见的。 当固体培养基上有许多细菌并且集中在较小范围内时，肉眼可见。而 菌落是一个细菌或几个细菌的子细胞群体，形成于固体培养基上，有 一定的形态结构，所以肉眼可见。同种细菌形成的菌落，形态结构是 相同的。如果有许多细菌形成的菌落，就不可能有比较标准的形态， 因为许多细菌的话，第一很可能是不同种细菌，第二不可能在培养基 的同一个点上。 答案：C 2．下列能选择出分解尿素的细菌的培养基是( ) A．KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4·7H2O、葡萄糖、尿素、琼脂、 蒸馏水 B．KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4·7H2O、葡萄糖、琼脂、蒸馏水 C．KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4·7H2O、尿素、琼脂、蒸馏水 D．KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4·7H2O、牛肉膏、蛋白胨、琼脂、 蒸馏水 解析：在 A 项的培养基中既有尿素作为唯一氮源，又有其他各种 成分，可以选择出分解尿素的细菌；而 C 项中缺少碳源，B 项中无尿 素作氮源，D 项中有牛肉膏可提供氮源的成分。 答案：A 3．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 3 cm 左右，再取样 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 答案：C 4．下列关于微生物培养和利用的叙述不正确的是( ) A．利用稀释涂布平板法只能分离微生物不能对微生物进行计数 B．接种时连续划线的目的是将聚集的菌种逐步稀释获得单菌落 C．以尿素为唯一氮源且含酚红的培养基可选择和鉴别尿素分解菌 D．用大白菜腌制泡菜的过程中亚硝酸盐含量变化是先增加后减少 解析：用稀释涂布平板法可以分离微生物也可以对微生物进行计 数；接种划线可以将菌体分散，最后得到单个菌体细胞，经过培养可 以得到单个菌落；以尿素为唯一氮源且含酚红的培养基可选择和鉴别 尿素分解菌；在泡菜的腌制过程中，开始亚硝酸盐含量增加，10 天后 含量开始下降。 答案：A 5．在做分离分解尿素的细菌实验时，A 同学从对应 106 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。A 同学 的结果产生原因可能有( ) ①由于土样不同 ②由于培养基被污染 ③由于操作失误 ④没 有设置对照 A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④ 答案：A 6．下列关于统计菌落数目的方法的叙述，不正确的是( ) A．采用平板计数法获得的菌落数往往少于实际的活菌数 B．当样品的稀释度足够高时，一个活菌会形成一个菌落 C．为了保证结果准确，一般采用密度较大的平板进行计数 D．在某一浓度下涂布三个平板，若三个平板统计的菌落数差别不 大，则应以它们的平均值作为统计结果 解析：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，因此统计的菌落数往往比活菌的实际数目低。一般选择菌落数 在 30～300 的平板进行计数，密度过大会使计数结果偏小，影响结果 的准确性。涂布三个平板，作为重复组，取其平均值作为统计结果能 增强试验的说服力与准确性。 答案：C B 级 能力训练 7．某小组同学为了调查湖水中细菌的污染情况而进行了实验。实 验包括制备培养基、灭菌、接种及培养、菌落观察计数。请回答与此 实验相关的问题。 (1)培养基中含有的蛋白胨、淀粉分别为细菌培养提供了________ 和________。除此之外，培养基还必须含有的基本成分是________和 ________。 (2)对培养基进行灭菌，通常采用的方法是__________________ _____________________________________________________。 (3)为了尽快观察到细菌培养的实验结果，应将接种了湖水样品的 平板置于________中培养，培养的温度设定在 37 ℃。要使该实验所得 结果可靠，还应该同时在另一平板上接种________作为对照。 (4)培养 20 h 后，观察到平板上有形态和颜色不同的菌落，这说明 湖水样品中有________种细菌。一般说来，菌落总数越多，湖水遭受 细菌污染的程度越________。 (5)如果提高培养基中 NaCl 的浓度，可以用于筛选耐________细 菌，这种培养基被称为________。 解析：(1)蛋白胨来源于动物材料，含有维生素、糖和有机氮等营 养物质，主要是为微生物提供氮源。培养微生物的培养基一般都含有 水、碳源、氮源、无机盐。(2)实验室的灭菌方法一般有灼烧灭菌(适合 于接种工具的灭菌)、干热灭菌(适合于耐高温的、需要保持干燥的物品 的灭菌)、高压蒸汽灭菌(适合于培养基等物体的灭菌)。(3)要想使微生 物快速繁殖，就要将平板置于适宜的条件下，特别是温度要适宜，所 以要置于恒温培养箱中。对照组应接种等量的无菌水，以排除其他因 素的干扰。(4)不同的细菌形成的菌落具有不同的形态、颜色，细菌菌 落的特征是识别不同细菌的主要依据。菌落一般是由一个细菌细胞繁 殖而来的，菌落多则说明细菌的数目多。(5)加入了特定的物质，用于 筛选各种特定细菌的培养基就是选择培养基。例如加入了 NaCl 就可以 用于筛选耐盐细菌。 答案：(1)氮源(碳源，不作要求) 碳源 无机盐 水 (2)高压蒸 汽灭菌法 (3)恒温培养箱 等量的无菌水 (4)多 高 (5)盐(或 NaCl) 选择培养基 8．有机化工原料氯苯不易降解，会污染环境，现欲从土壤中分离 高效降解氯苯的微生物。回答下列问题： (1) 为了获得能降解氯苯的微生物菌种，可在被氯苯污染的土壤中 取样，并应选用以________为碳源的培养液进行选择培养。除含有碳 源外，培养液还应含有________、无机盐和蒸馏水等。 (2) 将获得的 3 种待选微生物甲、乙、丙分别接种在 1 L 含 20 mg 氯苯的相同培养液中培养(培养液中其他营养物质充裕、条件适宜)，观 测从实验开始到微生物停止生长所用的时间，甲、乙、丙分别为 33 h、 15 h、46 h，则应选择微生物乙作为菌种进行后续培养，理由是 _____________________________________________________。 (3) 若要测定培养液中选定菌种的菌体数，既可在显微镜下用 ________直接计数，也可选用________法统计活菌数目。 (4) 制备固体培养基，基本步骤是： 计算→称量→溶化→分装→________→包扎→高压蒸汽灭菌 →________。 (5) 接种时要对接种环进行灼烧，目的是________。 答案：(1) 氯苯 氮源 (2) 微生物乙分解氯苯的能力比甲、丙更 强 (3) 血细胞计数板 稀释涂布平板 (4) 加棉塞 倒平板 (5) 杀灭接种环上的微生物，避免感染杂菌 9．广东省是我国甘蔗生产区之一。甘蔗是一种高光效的 C4 植物， 单位面积产量很高，种植面积日益扩大，目前已成为南方地区燃料酒 精生产的重要原料。利用甘蔗生产燃料酒精的一般工艺流程为：甘蔗 →榨汁(蔗糖)→酵母发酵→蒸馏→成品(燃料酒精)。 (1)具有耐高糖和耐酸特性的酵母菌是理想的酒精发酵菌种，对野 生酵母菌进行诱变后通过筛选可以得到具有这些特性的突变菌，诱变 及筛选过程如下： 步骤 1：野生菌液体培养一段时间后接受紫外线照射诱变处理。 步骤 2：制备选择培养基。在基本培养基的基础上，注意________ 和________，加琼脂后灭菌，制成固体平板。 步骤 3：将紫外线照射后的菌液稀释涂布平板。 步骤 4：根据___________________________________________， 筛选出突变菌。 (2)上述步骤 2、3 和 4 的依据分别是________________________ ______________________________________________________。 解析：(1)要筛选耐高糖和耐酸的菌种，培养基中必须加入高浓度 蔗糖和调低 pH，能在选择培养基上生长的即为所需菌种。(2)步骤 2 是给其提供高糖或酸性的筛选环境；步骤 3 是为了获得单菌落；步骤 4 是根据能生长的菌株具有耐高糖和耐酸的特性筛选出突变菌。 答案：(1)添加高浓度蔗糖(葡萄糖) 调低 pH 是否能在选择培养 基上生长 (2)提供高糖和酸性的筛选环境；获得单菌落；能生长的菌 落具有耐高糖和耐酸的特性 10．(2017·全国卷Ⅰ)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)细菌分解尿素是由于细菌体内合成脲酶的结果，尿素是 有机物，分解尿素的细菌是分解者，而不是生产者，只有生产者才能 利用 CO2 作为碳源合成有机物。葡萄糖通常既作为碳源，也可作为能 源。 (2)筛选分解尿素的细菌，通常只能用尿素作为唯一氮源，对于 “NH4NO3”或“尿素＋NH4NO3”均含有无机氮源。 (3)KH2PO4 和 Na2HPO4 为微生物提供 P 元素和无机盐离子如钾离 子和钠离子，还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型生物，不能利用 CO2 来 合成有机物 为细胞生物生命活动提供能量，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 11．尿素是一种重要的农业肥料，但若不经细菌的分解，就不能 更好地被植物利用。生活在土壤中的微生物种类、数量繁多，某生物 小组试图探究土壤中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： KH2PO4 NaHPO4 MgSO4·7H2O 葡萄糖 尿素 琼脂 1.4 g 2.1 g 0.2 g 10 g 1 g 15 g (1)培养基中加入尿素的目的是筛选________，这种培养基属于 ________培养基。 (2)“目的菌”生长所需的氮源和碳源分别来自培养基中的________ 和________，实验中需要振荡培养，目的是 _____________________________________________________。 (3)转到固体培养基上时，常采用__________________________ 法接种，获得单个菌落后继续筛选。 (4)下列材料或用具中，需要灭菌的是_____________________； 需要消毒的是________。(填序号) ①培养细菌用的培养基与培养皿 ②玻璃棒、试管、锥形瓶和吸 管 ③实验操作者的双手 (5)简述土壤中可分解尿素细菌的鉴定方法及原理： _____________________________________________________。 解析：(1)培养基中加入尿素为唯一氮源能够筛选出能分解尿素的 细菌，此培养基属于选择培养基。(2)尿素为“目的菌”提供氮源，葡 萄糖为“目的菌”提供碳源。振荡培养基可融入氧气，为培养的目的 菌提供必需的氧气。(5)见答案。 答案：(1)目的菌 选择 (2)尿素 葡萄糖 为目的菌提供氧气 (3)稀释涂布平板(或平板划线) (4)①② ③ (5)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，使培养基的碱性增强，pH 增高， 使酚红指示剂变红