专题二微生物的培养与应用
【学习导航】
本专题包含三个方面的内容：课题1.微生物的实验室培养；课题2.土壤中分解尿素的细菌的分离与计数；课题3分解纤维素的微生物的分离。课题1介绍了最基本的微生物技术，是开展其他两个课题的基础。课题2和课题3要求分离某种特定的微生物，难度较大，探究性也更强。此外，本专题中所强调的无菌操作技术，将有助于“专题3植物组织培养技术”的顺利完成。
学生通过本专题的学习，应当掌握培养基、消毒灭菌等有关微生物培养的基础知识，应当掌握培养基的制备、高压蒸汽灭菌和平板划线法等基本操作技术，并可以运用相关技术解决生产生活中有关微生物计数、微生物分离与培养等实际问题。
课题1 微生物的实验室培养
【导学诱思】
1．培养基的配制原则是。培养基可以分为
和。
2．培养基一般都含有、、、四类营养物质，另外还需要满足微生物生长对、以及的要求。
思考：为什么大多数培养基都需要含有四类营养物质？
3．获得纯净培养物的关键是。
4．避免杂菌污染的方法主要包括以下四个内容：
5．消毒是指
灭菌是指
思考：消毒与灭菌的相同点与区别分别是什么？
6．实验室常用的消毒方法是，此外，人们也常使用化学药剂进行消毒，如用、等。常用的灭菌方法有、、，此外，实验室里还用
或进行消毒。
7．制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的方法步骤是⑴，⑵，⑶，⑷，⑸。
思考：
⑴培养基灭菌后，需要冷却到50左右，才能用来倒平板。你用什么方法来估计培养基的温度？
⑵为什么需要使锥形瓶的瓶口通过火焰？
⑶平板冷凝后，为什么要将平板倒置？
⑷在倒平板的过程中，如果不小心瘵培养基溅在皿盖与皿底之间的部位，这个平板还能用来培
养微生物吗？为什么？
8．微生物接种的方法中最常用的是和。平板划线法是指
。稀释涂布平板法是指
。
9．平板划线的操作步骤如下：
⑴
⑵
⑶
⑷
⑸
⑹
⑺
思考：
⑴为什么在操作的第一步以及每次划线之前都要灼烧接种环？在划线操作结束时，仍然需要灼烧接种环吗？为什么？
⑵在灼烧接种环之后，为什么要等其冷却后再进行划线？
⑶在作第二次以及其后的划线操作是赤什么总是从上一次划线的末端开始划线？
10．系列稀释操作步骤：
⑴
⑵
⑶
11．涂布平板操作步骤：
⑴
⑵
⑶
⑷
【疑难点拨】
1．生物的营养
营养是指生物摄取、利用营养物质的过程。营养物质是指维持机体生命活动，保证发育、生殖所需的外源物质。
在人及动物，营养物质包括水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质、维生素六类；在植物，营养物质包括矿质元素、水、二氧化碳等三类；在微生物，则有水、无机盐、碳源、氮源及特殊营养物质五类。
2．培养基的制作是否合格
如果未接种的培养基在恒温箱中保温1～2天后无菌落生长，说明培养基的制备是成功的，否则需要重新制备。
3．无菌技术除了用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染外，还有什么目的？
无菌技术还能有效避免操作者自身被微生物感染。
4．平板冷凝后，为什么要将平板倒置？
平板冷凝后，皿盖上会凝结水珠，凝固后的培养基表面的湿度也比较高，将平板倒置，既可以
使培养基表面的水分更好地挥发，又可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。
5．为什么在操作的第一步以及每次划线之前都要灼烧接种环？在划线操作结束时，仍然需要灼
烧接种环吗？为什么？
操作的第一步灼烧接种环是为了避免接种环上可能存在的微生物污染培养物；每次划线前灼烧
接种环是为了杀死上次划线结束后，接种环上残留的菌种，使下一次划线时，接种环上的菌种直接
来源于上次划线的末端，从而通过划线次数的增加，使每次划线时菌种的数目逐渐减少，以便得到
菌落。划线结束后灼烧接种环，能及时杀死接种环上残留的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者。
【典例解析】
例1．关微生物营养物质的叙述中，正确的是
A.是碳源的物质不可能同时是氮源
B.凡碳源都提供能量
C.除水以外的无机物只提供无机盐
D.无机氮源也能提供能量
解析：不同的微生物，所需营养物质有较大差别，要针对微生物的具体情况分析。对于A、B
选项，它的表达是不完整的。有的碳源只能是碳源，如二氧化碳；有的碳源可同时是氮源，如
NH4HCO3；有的碳源同时是能源，如葡萄糖；有的碳源同时是氮源，也是能源，如蛋白胨。对于C 选项，除水以外的无机物种类繁多，功能也多样。如二氧化碳，可作为自养型微生物的碳源；NaHC
O3，可作为自养型微生物的碳源和无机盐；而NaCl则只能提供无机盐。对于D选项，无机氮源提供能量的情况还是存在的，如NH3可为硝化细菌提供能量和氮源。
答案：D
例2．下面对发酵工程中灭菌的理解不正确的是
A.防止杂菌污染
B.消灭杂菌
C.培养基和发酵设备都必须灭菌
D.灭菌必须在接种前
解析：灭菌是微生物发酵过程的一个重要环节。A说的是灭菌的目的，因为发酵所用的菌种大
多是单一的纯种，整个发酵过程不能混入其他微生物（杂菌），所以是正确的；B是错误的，因为灭
菌的目的是防止杂菌污染，但实际操作中不可能只消灭杂菌，而是消灭全部微生物。C是正确的，
因为与发酵有关的所有设备和物质都要灭菌；发酵所用的微生物是灭菌后专门接种的，灭菌必须在
接种前，如果接种后再灭菌就会把所接菌种也杀死。
答案：B
例3．右表是某微生物培养基成分，请据此回答：
是。
（2）若不慎将过量NaCl加入培养基中。
如不想浪费此培养基，可再加入，
用于培养。
（3）若除去成分②，加入（CH2O），该培
养基可用于培养。
（4）表中营养成分共有类。
（5）不论何种培养基，在各种成分都溶化
后分装前，要进行的是。
（6）右表中各成分重量确定的原则是。
（7）若右表培养基用于菌种鉴定，应该增加的成分是。
解析：对于一个培养基，它能培养何种微生物，要看它的化学成分。当然这只适用于合成培养
基，如果是一个天然培养基就不能从培养基的成分上区分它是培养何种微生物的。分析化学成分要
从营养物质的类型出发。右表中的营养物质有水、无机盐、氮源三类，缺乏碳源和特殊营养物质。
对特殊营养物质，有的微生物是不需要的，但没有微生物是不需要碳源的。该培养基中没有碳源，说明培养的微生物是从空气中获得碳源的，即可培养的微生物就是自养型微生物了。该培养基中加入了过量食盐，就可以成为金黄色葡萄球菌鉴别培养基，但金黄色葡萄球菌是异养型微生物，这个培养基就还需要加入有机碳源。该培养基若加入（CH2O），培养基中就有了碳源，但除去成分②，却使培养基中没有了氮源，这时就只能用于培养固氮微生物了。对于菌种鉴定，往往用的是固体培养基，而表中没有凝固剂，需要加入常见的凝固剂——琼脂。
答案：⑴自养型微生物⑵含碳有机物金黄色葡萄球菌⑶固氮微生物⑷3 ⑸调整pH ⑹依微生物的生长需要确定⑺琼脂（或凝固剂）
【课堂演练】
一、选择题﹙﹚
1．有可能作为异养微生物碳源的是
A．牛肉膏 B．含碳有机物 C．石油 D．含碳无机物
2．根瘤菌能利用的营养物质的组别是
A．NH3，（CH2O），NaCl B．N2，（CH2O），CaCl2
C．铵盐，CO2，NaCl D．NO2，CO2，CaCl2
3．配制培养基的叙述中正确的是
A．制作固体培养基必须加入琼脂 B．加入青霉素可得到放线菌
C．培养自生固氮菌不需氮源 D．发酵工程一般用半固体培养基
4．自养型微生物与异养型微生物的培养基的主要差别是
A．碳源 B．氮源 C．无机盐 D．特殊营养物质
5
A．根瘤菌、谷氨酸棒状杆菌 B．硝化细菌、酵母菌
C．酵母菌、谷氨酸棒状杆菌 D．硝化细菌、根瘤菌
6．甲、乙、丙是三种微生物，下表Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是用来培养微生物的三种培养基。甲、乙、丙都能在Ⅲ种正常生长繁殖；甲能在Ⅰ中正常生长繁殖，而乙和丙都不能；乙能在Ⅱ中正常生长繁殖，
A、甲、乙、丙都是异养微生物
B、甲、乙、丙都是自养微生物、丙是异养微生物
C、甲是固氮微生物、乙是自养微生物、丙是异养微生物
D、甲是异养微生物、乙是固氮微生物、丙是自养微生物
7．微生物（除病毒外）需要从外界吸收营养物质并通过代谢来维持正常的生长和繁殖。下列有
关微生物营养的说法正确的是
A．乳酸菌与硝化细菌所利用的碳源物质是相同的
B．微生物生长中不可缺少的一些微量的无机物称为生长因子
C．培养基中的营养物质浓度越高对微生物的增殖越有利
D．生长因子一般是酶或核酸的组成成分，微生物本身合成这些生长因子的能力往往不足。
8．某一种细菌株要从环境中提取现成的亮氨酸（20种氨基酸中的一种）才能生长，此菌株对链霉素敏感。实验者用诱变剂处理此菌株，想筛选出表中细菌菌株类型。根据实验年目的，选用的培养基类型是（）
注：Ｌ—亮氨酸Ｓ—链霉素“＋”—加入“—”—不加入B
9．要将从土壤中提取的自生固氮菌与其他的细菌分离出来，应将它们接种在
A．加入氮源和杀菌剂的培养基上 B．不加入氮源和不加杀菌剂的培养基上
C．加入氮源，不加杀菌剂的培养基上 D．不含氮源和杀菌剂的培养基上
10．酵母菌培养液中常含有一定浓度的葡萄糖，但当葡萄糖浓度过高时，反而抑制微生物的生长，原因是
A．碳源供应太充足 B．细胞会发生质壁分离
C．改变了酵母菌的pH值 D．葡萄糖不是酵母菌的原料
11．含C、H、O、N的某大分子化合物可以作为
A.异养微生物的氮源、能源
B.异养微生物的碳源、能源
C.自养微生物的碳源、氮源、能源
D.异养微生物的碳源、氮源、能源
二、非选择题
12．培养蘑菇时常使用的原料为棉花壳、花生粉饼、朽木等，再喷洒适量的水，加入一定量的尿素等。请回答下列问题：
（1）按化学成分分类，该培养基为培养基，按物理性质分类该培养基为培养基。
（2）培养过程中发现培养基上长出了其他杂菌，经鉴定为细菌，细菌与蘑菇的关系为，在培养基上施用适量的即可抑制细菌生长。
（3）蘑菇的代谢类型为在生态系统的成分中属于。
12．（1）天然固体（2）竞争青霉素（3）异养需氧型分解者
13．（22
请据表中内容回答：
（1）该配方若用于培养微生物，则该生物的同化作用类型是___________________；
若用该配方来培养圆褐固氮菌，则应加入___________和_____________，并可以除去的成分是_____________。在培养圆褐固氮菌之前需对培养基进行灭菌，否则会有其他杂菌生长，圆褐固氮菌与其他杂菌的关系为__________________。
（2）若从自然界分离得到的样品中含有谷氨酸棒状杆菌、圆褐固氮菌、金黄色葡萄球菌、酵母菌等，现欲筛选出金黄色葡萄球菌，则简便的方案是_________________________。
（3）将大肠杆菌的质粒取出，连接上人生长激素的基因以后，重新置入大肠杆菌细胞内，然后，用这种带有人生长激素基因的工程菌进行发酵，就能得到大量的人生长激素。在大规模生产中，需要将选育的工程菌菌种经过多次扩大培养，再进行接种，扩大培养选用_________期的细菌，并通入无菌空气；若把大肠杆菌接种到葡萄糖和乳糖的培养基中，只有葡萄糖全被消耗后才合成半乳糖苷酶来利用乳糖。这一事实说明半乳糖苷酶属于___________，该调节方式的意义是_________________________，增强了大肠杆菌对环境的适应能力。
13. （共22分）
（1）（每空2分，共10分）自养型有机碳化合物（或碳源）生长因子氮源（NH4HCO3）竞争
（2）（4分）配制普遍培养基后加入高浓度食盐
（3）对数期诱导酶（各2分）既保证微生物代谢的需要，又不浪费物质和能量（4分）
14．谷氨酸是生物体内一种重要的有机小分子，谷氨酸钠是它的钠盐，是味精等调味品的主要成分。目前利用微生物发酵生产的氨基酸中，谷氨酸是产量最大的种类之一。
（1）谷氨酸的R基为—CH2—CH2－COOH，其结构式为_____________。
（2）如果在蛋白质合成过程中，携带谷氨酸的转运RNA为GAG，可知谷氨酸的密码子为____________。
（3）我国微生物发酵工程生产谷氨酸常用的菌种有北京棒状杆菌、谷氨酸棒状杆菌和黄色短杆菌等，下列生物中与这些菌种在结构上存在明显区别的有_____________。
A．噬菌体 B．人类免疫缺陷病毒（HIV） C．禽流感病毒 D．肺炎双球菌
E．酵母菌 G．硝化细菌 H．乳酸菌
（4）谷氨酸发酵的培养基成分，主要有葡萄糖、氨水、磷酸盐、生物素等，发酵装置如图所示。可以判断谷氨酸棒状杆菌的新陈代谢类型是_____________型。某厂用谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸，结果代谢产物中出现了大量的乳酸，其原因很可能是_______________________________________。
（5）谷氨酸发酵生产过程中，需要添加氨水，它不仅是细菌
生长所需的_____________，而且起到调节培养液_____________
的作用，所以应该分次加入。
（6）某厂的发酵液曾不慎被噬菌体污染，菌群死亡殆尽，但
人们却侥幸从中获得了少数可抵抗噬菌体的新菌种，细菌这种新
性状的产生来自于_____________。
（7）如图所示连续培养的方法，以一定的速度不断添加新的
培养基，同时又以同样的速度放出旧的培养基，此工艺流程可以
大大提高生产效率，试阐述其原因_______________________。
14．（22分）
NH HOOC C CH CH COOH H
2
221()|
|————（2分） （2）GAG （2分）
（3）ABCE （2分）
（4）异养、需氧 通气量不足（4分）
（5）氮源 pH （4分）
（6）基因突变（或突变）（2分）
（7）①保证微生物对营养物质的需求 ②排出部分代谢产物 ③使微生物保持较长时间的快速生
长。（6分）
课题2 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
【导学诱思】
1．尿素只有被 分解成 之后，才能被植物吸收利用。
2．以土壤中能分解尿素的细菌为研究对象，要达到的两个主要目的是：
⑴ ；⑵ 。
3．PCR （ ）是一种在体外将 。此项技术的自
动化，要求使用耐高温的DNA 聚合酶。
思考：怎样找耐高温的酶呢？
4．实验室中微生物的筛选应用的原理是：人为提供有利于 生长的条件（包括 等），同时抑制或阻止其他微生物生长。
5．选择培养基是指 。
6．常用来统计样品中活菌数目的方法是 。即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 。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。为了保证结果准确，一般选择菌落数在
的平板进行计数。另外， 也是测定微生物数量的常用方法。
7．比较教材中两位同学的操作方法，哪位同学的结果接近真实值？你认为这两位同学的实验需
要改进呢？如需要，如何改进？
8．一般来说，统计的菌落数往往比活菌的实际数目 。这是因为
。因此，统计结果一般用 而不是活菌数来表示。
9．设置对照实验的主要目的是 ，提高实验结果的可信度。
10．对照实验是
。
11．实验设计包括的内容有： 、 、 和 ，具体的实验
步骤以及时间安排等的综合考虑和安排。
12．不同种类的微生物，往往需要不同的培养 和培养 。在实验过程中，
一般每隔24小时统计一次菌落数目，选取菌落数目稳定时的记录作为结果，这样可以
。
13．无菌操作应注意什么问题？
⑴
⑵
⑶
14．在进行多组实验过程中，应注意做好标记，其目的是。
思考：应标记哪些内容？怎样操作更有利于实验的进行？
15．对所需的微生物进行初步筛选，只是分离纯化菌种的第一步，要对分离的菌种进行一步的鉴定，还需要借助的方法。
思考：有哪些方法可以对菌种进行鉴定？
【疑难点拨】
1．选择培养基
选择培养基的含义是：在培养基中加入某种化学物质，以抑制不需要的微生物的生长，促进需要的微生物的生长。目的是从众多微生物中分离所需要的微生物。
在培养基中加入某种化学物质可以做到这一点，如加入青霉素可以分离出酵母菌和霉菌。加入高浓度的食盐可得到金黄色葡萄球菌。这里的加入是在培养的培养成分的基础上加入的。
培养基中的营养成分的改变也可达到分离微生物的目的。如培养基中缺乏氮源时，可以分离固氮微生物，因为非固氮微生物不能在此培养基上生存。当培养基的某种营养成分为特定化学成分时，也具有分离效果。如石油是唯一碳源时，可以抑制不能利用石油的微生物的生长，使能够利用石油的微生物生存，达到分离能消除石油污染的微生物的目的。改变微生物的培养条件，也可以达到分离微生物的目的，如将培养基放在高温环境中培养只能得到耐高温的微生物。
2．如何从平板上的菌落数推测出每克样品中的菌落数？
统计某一稀释度下平板上的菌落数，最好能统计3个平板，计算出平板菌落数的平均值，然后按课本旁栏的公式进行计算。
3．为什么分离不同的微生物要采用不同的稀释度？测定土壤中细菌的总量和测定土壤中能分解尿素的细菌的数量，选用的稀释范围相同吗？
这是因为土壤中各类微生物的数量（单位：株/Kg）是不同的，例如在干旱土壤中的上层样本中：好氧及兼性厌氧型细菌数约为2185万，放线菌数约为477万，霉菌数约为23.1万。因此，为获得不同类型的微生物，就需要按不同的稀释度进行分离，同时还应当有针对性地提供选择培养的条件。
【典例解析】
例1．对细菌群体生长规律测定的正确的表述是
A．在液体培养基上进行B．至少接种一种细菌
C．接种一个细菌D．及时补充消耗的营养物质
解析：细菌群体生长规律的测定是人们在一定条件下进行的。这些条件是：一种细菌、恒定容积的培养基，液体培养基、定时测定细菌总数。在这些条件下，才能测定出细菌的生长规律。测定时只能用一种细菌的子细胞群体的变化规律表达微生物的生长；恒定容积是给微生物提供一定的生存环境；液体培养基才能通过样品推测细菌总数。若接种多种细菌，则会发生种间斗争而不能测定一种微生物的生长规律。在接种时，要保证一定的接种量。
答案：A
例2．在微生物群体生长规律的测定中，种内斗争最显著最激烈的时期是
A．调整期B．对数期C．稳定期D．衰亡期
解析：种内斗争是一种生态因素。种内斗争反应了种内生物对生存空间和生活资源的争夺。在生活空间充裕，营养充足的时候，种内斗争的程度是比较低的。随着微生物个体数目的增加，每个个体的生存空间越来越少，营养物质也越来越少，每个个体对生存空间和资源的争夺也越来越激烈，种内斗争就越来越激烈。由此可知，在稳定期的种内斗争最激烈。在衰亡期，微生物的数目已经开始减少，pH已经极度不适于微生物的生存，次级代谢产物积累到很高的程度，这时的微生物的生存斗争主要是与无机环境的斗争。
答案：C
例3．（2005年江苏）抗生素作为治疗细菌感染的药物，其高效性和巨大的经济价值使抗生素工业经久不衰。其中青霉素的发现和应用具有划时代的意义。
⑴青霉素发酵产生青霉素。青霉菌的新陈代谢类型是，青霉素是青霉菌的代谢产
物。
⑵在生产和科研中，常选用处于期的青霉菌作为菌种或研究材料，因为此时的青霉菌代谢旺盛，和比较稳定。
⑶对青霉菌菌体生长情况的测定：取一定体积的发酵液，经离心分离、反复洗涤后，，再计算发酵罐中菌体的总重量。
解析：青霉菌属于真菌，其代谢类型应为异养需氧型，而青霉素作为它的代谢产物，并不是它生长、繁殖所必需的，所以青霉素应属于次级代谢产物。在测定培养基上青霉菌菌体的生长情况时，常用的方法有两种：一种是测量青霉菌的细胞数目，另一种是测重量，取一定体积的发酵液，经离心分离、反复洗涤后，称菌体的湿重，或烘干后称干重，再由此计算出其中的细胞总重量。在细菌生长的四个主要时期中，因为处于对数期的细菌代谢旺盛，个体的形态和生理特性比较稳定，常作为生产用的菌种和科研的材料。
答案：⑴异养需氧型次级⑵对数个体的形态生理特性⑶称菌体的湿重（称烘干后的重量）
【课堂演练】
一、选择题
1．在一个“淀粉—琼脂”培养基的5个圆点位置，分别用不同方法处理，将此实验装置放在37℃恒温箱中，保温处理24h后，将碘液滴在培养基的5个圆点上，其实验结果记录于下表：（C）
请指出④和⑤所发生的颜色反应，以及③接种的面包霉的分泌物分别是
A．棕黄色、棕黄色、淀粉酶 B.蓝黑色、棕黄色、麦芽糖酶
C．棕黄色、蓝黑色、淀粉酶 D.棕黄色、蓝黑色、麦芽糖酶
2．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块平板上画3条等长的平行线（3条线均与下图中的链霉素带接触），将平板置于37℃条件下恒温培养3天，结果如图所示。从实验结果分析以下叙述，不正确的是（D）
A．链霉素能阻止结核菌的生长B．链霉素对结核菌比对霍乱菌更有效
C．链霉素对结核菌比对伤寒菌更有效 D．链霉素可以用于治疗伤寒病人
3.利用生物工程生产啤酒、味精、胰岛素、酸奶的常用菌种分别是
A．酵母菌、枯草杆菌、大肠杆菌、乳酸菌
B．酵母菌、大肠杆菌、青霉菌、乳酸菌
C．酵母菌、谷氨酸棒状杆菌、大肠杆菌、乳酸菌
D．黄色短杆菌、酵母菌、大肠杆菌、乳酸菌
4．下列操作不属于微生物的分离步骤的是
A．稀释 B．划线或涂布 C．接斜面 D．培养
5．影响微生物生长的主要环境因素是
A．阳光、温度、水分 B．温度、水分、PH C．水分、PH、氧 D．温度、PH、氧
6.下列微生物的产物中没有菌种特异性的一组是
A．氨基酸、核苷酸、多糖、色素 B. 多糖、脂类、维生素、抗生素、氨基酸
C．核苷酸、多糖、维生素、毒素、抗生素 D．核苷酸、维生素、多糖、脂类、氨基酸
7．微生物代谢的人工控制是指
A.改变微生物的遗传特性
B.控制发酵时的温度
C.调节发酵过程中的pH，氧气通入量
D.包括A、B、C三项
8．在微生物群体生长规律的测定中，不可能发生的是
A.繁殖
B.生存斗争
C.种间斗争
D.种内斗争
9．与调整期长短有关的因素中，可缩短调整期的一组是
①用与菌种相同的培养基②营养丰富的培养基③稳定期获得的菌种④对数期获得的菌种⑤接种时间提前⑥接种量加大⑦接种量减小⑧接种种类加大
A、①③⑤⑦
B、②③⑤⑦
C、①④⑥
D、②④⑤⑥⑧
10．微生物群体生长善的测定方法可以是
①测定样品的细胞数目②测定次级代谢产物的总产量
③测定培养基中细菌的体积④测定样品的细胞重量
⑤测定初级代谢产物的总产量
A.②④
B.①④
C.①③⑤
D.②③④
二、非选择题
11．下图示酵母菌细胞的结构模式和生长曲线图，据图回答：
(1)从细胞核的构造看，酵母菌属于生物，如果发现一种酵母菌细胞核中17条染色体，该酵母菌是倍体。
(2)图中(1)的结构名称为。
(3)酵母菌细胞分裂的意义是( )
A. 产生新个体
B. 增加生产力
C. 增加变异性
D. 改变遗传性
(4)用酵母菌制啤酒时，为保证发酵罐中有较多的酵母菌，必须先通入氧气，达到一定数量后，则应该密闭，以获得大量的酒精，这充分说明酵母菌的异化作用类型是。
(5)研究发酵罐中酵母菌的生长状况，常用取样统计分析，判断取样先后顺序的最简单的方法是测定发酵罐中的。
A. 氧气量
B. 葡萄糖量
C. 酒精量
D. pH值
(6)欲收获酵母菌或其代谢产物，应选择曲线中的段。
(7)自然环境中的酵母菌属于生态系统中的成分。
12． (15分)(1)在锥形瓶内装入一定量液体培养基，接人N0个乳酸菌之后密封，放在250C温箱中连续培养若干小时，其间每30min测定一次菌数，测得数量变化曲线如下图所示。请分析并回答问题：
①乳酸菌以方式生殖，这代表类生物普遍具有的生殖方式。
②用N表示总菌数，N0表示初始菌数，t表示增殖世代数，乳酸菌数量增长的数学表达式为N=N02t(假设生长条件理想稳定)。当在理想条件下乳酸菌每30min繁殖一代，按上式计算，当N0=1000时，连续培养5h，总菌数可达个。
③在实际培养条件下，乳酸菌增长速度与理想条件下乳酸菌增长速度不同，如果5h前的总菌数等于活菌数，请在上面的图中将5h后活菌数的变化趋势用曲线表示出来。造成菌群密度变化的外界因素是。
④培养基中不断产生的乳酸来自乳酸菌的作用。
⑤实验过程中，为什么要在25℃的条件下进行? 。
(2)某同学进行了温度对酶活性影响的研究，设计了如下实验：
实验步骤：
①取三支试管，分别加入质量分数为3％的可溶性淀粉溶液。
②将试管分别放人25℃、60℃的水中和冰块中，在三支试管中分别加入质量
分数为2％的淀粉酶溶液，两支试管中的pH=6.8，第三支试管中的pH=4，摇匀后维持各自温度5min。
③在三支试管中各滴1滴碘液，并摇匀。观察并记录：(略)
结论：温度过高或过低都影响酶的活性。
请回答：
[1]该实验能否得出上述实验结论?
。
[2]指出步骤中不正确之处并在此基础上加以纠正或补充相应的内容。
。
请回答：
⑴该实验的假设是。
⑵以上实验还不足以论证以上结论，请在以上实验的基础上，补充相应的实验方法。
答案：
1—5 CDCCD 6—10 DDCCB
11．(1)真核；单 (2)芽体 (3)A (4)兼性厌氧型
(5)D (6)EF (7)分解者
12．(1)分裂生殖(或无性生殖) 原核(或单细胞) ②1024000 ③如下图
(会绘曲线呈下降趋势给分) 营养物质减少
④无氧呼吸(或乳酸发酵)
⑤25℃时有利于酶的催化功能(或25o C 时酶的催化效率高)
(2)[1]按此实验步骤不能得出以上实验结论
[2]
①试管上没有做标记，应用字母(或数字)标记，如三支试管分别标A、B、C
②步骤①、②中加入试管中的两种溶液应有量的描述，如步骤①应补充3％的可溶性淀粉溶液2mL．
③实验组与对照组未遵循单一变量原则，两组中存在酸碱度和温度两个变量，应只有温度一个变量，酸碱度应一致pH都为6.8。
13．⑴青霉菌可能阻止了其他细菌的生长和繁殖。
⑵增加对照实验。具体方法为：将另一组相同的细菌放在未培养过青霉菌的，其他成分完成相同的培养液中，在完全相同的环境中进行培养，观察其生长繁殖情况。
课题3 分解纤维素的微生物的分离
【导学诱思】
1．纤维素是类物质，是自然界中纤维素含量最高的天然产物，此外，木材、作物秸秆等也富含纤维素。
2．纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括三种组分，即、和，前两种酶使纤维素分解成纤维二糖，第三种酶将纤维二糖分解成。正是在这三种酶的协同作用下，纤维素最终被水解成葡萄糖，为微生物的生长提供营养，同样，也可以为人类所利用。
3．在做纤维素酶分解纤维素的实验过程中，如果没有摇床，可以采用何种方法代替？
4．筛选纤维素分解菌可以用法，这种方法能够通过直接对微生物进行筛选。
5．在土壤中取样的方法有：①；②
。
5．刚果红是一种，它可以与像纤维素这样的多糖物质形成红色复合物，但并不和水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。
思考：
①怎样利用刚果红的这一特点来筛选纤维素分解菌？
②利用刚果红染色的方法有几种？各自的优缺点是什么？
6．分离分解纤维素的微生物的实验流程图如下：→→梯度稀释→→。
思考：⑴此流程图与样品的稀释和稀释液的取样培养流程图有何异同？
⑵为什么要在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌？
⑶将滤纸埋在土壤中有什么作用？你认为滤纸应该埋进土壤多深？
【疑难点拨】
1．分离分解纤维素的微生物的实验流程与稀释液的取样培养流程图有何异同？
它们的区别是：稀释液的取样流程图是将土样制成的菌悬液直接涂布在以尿素为唯一氮源的选择性培养基上，直接分离得到菌落。分离分解纤维素的微生物的实验流程通过选择培养，使纤维素分解菌得到增殖后，再将菌液涂布在选择培养基上。其他步骤基本相同。
2．将滤纸埋在土壤中有什么作用？你认为滤纸应该埋进土壤多深？
将滤纸埋在土壤中能使纤维素分解菌相对聚集，实际上是人工设置纤维素分解菌的生存的适宜环境。一般应将纸埋于深约10cm左右腐殖土壤中。
3．两种刚果红染色法的比较
刚果红在筛选纤维素分解菌上的应用已经有超过20年的历史，在本课题中我们给出了两种方法。方法一是传统的方法，缺点是操作繁琐，加入刚果红溶液会使菌落之间发生混杂；其优点是这样显示出的颜色反应基本上纤维素分解菌的作用。方法二的优点是操作简便，不存在菌落混杂的问题，缺点是由于纤维素和琼脂、土豆汁中都含有淀粉类物质，可以使能够产生淀粉酶的微生物出现假阳性反应。但这种只产生淀粉酶的微生物产生的透明圈较为模糊，因为培养基中纤维素占主要地位，因此可以与纤维素酶产生的透明圈相区分。方法二的另一缺点是：有些微生物具有降解色素的
能力，它们在长时间培养过程中会降解刚果红形成明显的透明圈，与纤维素分解菌不易区分。
4．为什么选择培养能够“浓缩”所需的微生物？
在选择培养的条件下，可以使那些能够适应这种营养条件的微生物得到迅速繁殖，而那些不适应这种营养条件的微生物的繁殖被抑制，因此可以起到“浓缩”的作用。
【典例解析】
例1．有关谷氨酸发酵的叙述中正确的是
A．发酵中要不断通入空气B．培养条件不当将不能得到产品
C．搅拌的唯一目的是使空气成为小泡D．冷却水可使酶活性下降
解析：进行谷氨酸发酵的菌种是异养需氧型微生物，所以要在培养过程中不断通入空气，但是必须通入的是无菌空气，普通空气是不行的，容易造成杂菌污染。搅拌不但使空气成为小气泡以增加培养基中的溶氧量，还能使培养基与菌种充分接触，提高原料的利用率。在培养过程中，由于微生物的代谢产热和机械磨擦生热，会使培养基的温度升高，高到一定程度，就会使酶的结构和核酸的结构遭到破坏，培养会因此而受到影响。降低温度，是保证酶正常活性的条件之一而不会使酶的活性下降。当培养条件不恰当时，不能得到谷氨酸。如pH降低时将得到乙酰谷氨酰胺，溶氧低时将得到乳酸或琥珀酸。
答案：B
例2．温度对发酵过程的影响，不正确的是
A．温度过高，发酵周期缩短，产量降低B．温度不影响生物合成的途径
C．温度能影响菌种对营养物质的吸收
D．菌体生长和产物合成所需的最适温度不一定相同
解析：解答此题需要从以下几方面入手分析：第一，发酵过程需要适宜的温度，如果温度过高，酶很快失活，菌体衰老，发酵周期就会缩短，产量也会降低；第二，温度能影响生物合成的途径，这是因为生物合成过程需要酶，酶的活性与温度高低有关；第三，菌种吸收营养物质一部分是通过主动运输来完成的，需呼吸作用提供能量，这与温度有关；第四，菌体生长和产物合成需体内旺盛的代谢作基础，而用于生长繁殖和代谢产物生成的酶不同，因此所需的最适宜的温度也不一定相同。
答案：B
例3．（2005年北京卷）某化工厂的污水池中，含有一种有害的、难于降解的有机化合物A，研究人员用化合物A、磷酸盐、镁盐以及微量元素配制的培养基，成功地筛选到能高效降解化合物A 的细菌（目的菌）。实验的主要步骤如下图所示。请分析回答问题：
⑴培养基中加入化合物A的目的是筛选，这种培养基属于培养基。
⑵“目的菌”生长所需的氮源和碳源是来自培养基中的，实验需要振荡培养，由此推测“目的菌”的代谢类型是。
⑶培养若干天后，应选择培养瓶中化合物A含量的培养液，接入新的培养液中连续培养，使“目的菌”的数量。
⑷转为固体培养时，常采用的方法接种，获得单菌落后继续筛选。
⑸若研究“目的菌”的生长规律，将单个菌落进行液体培养，可采用的方法进行计数，以时间为横坐标，以为纵坐标，绘制生长曲线。
⑹实验结束时，使用过的培养基应该进行处理后，才能倒掉。
解析：题干中首先说明了A是有机物，后来在培养基中双增加了磷酸盐、镁盐以及微量元素，通过比较各培养瓶中A的多少，选出“目的菌”，由此还可推断出“目的菌”所需碳源和氮源来自A，是异养型。获得“目的菌”种后，选进行扩大培养，培养过程中及培养结束后注意灭菌。
答案：
⑴目的菌选择⑵化合物 A 异养需氧型⑶减少增加⑷划线⑸定期取样“目的菌”数目的对数⑹灭菌
【课堂演练】
1．下面是弗来明对青霉素的早期研究过程：
发现问题：在培养细菌的器具中发现一种青霉菌，在这种青霉菌的周围有没有其它细菌生存?为什么会产生这种现象?
提出假设：
设计实验：在液体中培养青霉菌后，考察这种液体对细菌增殖的影响。
实验结果：培养液使细菌的增殖停止。
结论：下面几项最适合作为该实验假设的是
A．青霉菌与细菌之间是共生关系 B．青霉菌污染了细菌生存的环境
C．青霉菌产生了对人体有益的物质D．青霉菌能产生抑制细菌增殖的物质2．培养流感病毒时，应选用
A．固体培养基 B．含有多种无机盐的培养液
C．活的鸡胚 D．无菌的牛肉汤
3．以下关于微生物对氧的需求的叙述中正确的是
A．产甲烷杆菌属厌氧呼吸，但氧的存在不影响其生存
B．链球菌进行厌氧呼吸，不能接触空气
C．黄色短杆菌在氧气充足时才能产生谷氨酸
D．谷氨酸棒培育杆菌是厌氧呼吸
4．可以使微生物细胞内蛋白质、核酸发生不可逆破坏的环境加素是
A．高温 B.营养成分的变化 C.氧含量 D.温度、pH、氧的共同作用
5．微生物（除病毒外）需要从外界吸收营养物质并通过代谢来维持正常的生长和繁殖。下列有关微生物营养的说法正确的是
A．乳酸菌与硝化细菌所利用的碳源物质是相同的
B．微生物生长中不可缺少的一些微量的无机物称为生长因子
C．培养基中的营养物质浓度越高对微生物的增殖越有利
D．生长因子一般是酶或核酸的组成成分，微生物本身合成这些生长因子的能力往往不足
6．下列有关味精生产的一些措施的叙述，正确的是
A．常用的菌种是谷氨酸棒状杆菌和金黄色葡萄球菌
B．培养基是含有五种营养成分的合成培养基
C．在发酵中要控制的只是温度、pH、通气量
D．味精是谷氨酸经Na2CO3中和后，再经过过滤、浓缩、离心分离而成
7．菌落形成的根本原因是
A．细菌有鞭毛B．细菌能运动
C．培养基有琼脂D．子细胞成为群体
8．在接种操作的过程中，不正确的是
A．要将接种环灼烧灭菌B．取下棉塞后要将试管口灼烧灭菌
C．将接种环伸入试管内，先接触长菌多的部位D．接种后还要将管口灭菌加塞
9．高压蒸气灭菌的原理是
A．高压使细菌DNA变性B．高压使细菌蛋白质凝固变性
C．高温烫死细菌D．高温使细菌DNA变性
10．某种细菌每30分钟分裂一次，开始接种时为3个细胞，在对数生长期培养5个小时后，问此时有多少细胞？
A．15 B．48 C．1024 D．3072
11．（10分）某同学在做微生物实验时，不小心把圆褐固氮菌和酵菌混在一起。该同学设计下面的实验，分离得纯度较高的圆褐固氮菌和酵母菌。
(1)实验原理：圆褐固氮菌是自生固氮菌，能在无氮培养条件下生长繁殖而酵母菌则不能；青霉素不影响酵母菌的生长繁殖，而会抑制圆褐固氮菌的生长繁殖。
(2)材料用具：（略）
(3)主要步骤：
①制备两种培养基，一种是培养基，另一种是培养基，将两种培养基各自分成两份，依次标上A、a和B、b。
②分别向A、B培养基中接种混合菌，适宜条件培养了3—4天。
③分别从A、B培养基的菌落中挑取生长良好的菌并分别接种到a、b培养基中，适宜条件下培养3—4天。
(4)请同答：
①将题中的空处填充完整：培养基和培养基。
②本实验中，根据上述原理配制的培养基的类型属于培养基。
③根据所需目的配制上述培养基时除营养要协调外还应注意。
④实验步骤中第③步的目的是。
⑤圆褐固氮菌与酵母菌在结构上的主要差异为。
⑥青霉素抑制圆褐固氮菌的生长繁殖，其作用机理是破坏或抑制其细胞壁的形成。请据此推测不影响酵母菌等真菌生长繁殖的原因是。
12．(7分)为了研究细菌对青霉素抗药性形成的机理，有人设计了如下实验方案：
步骤1 取培养皿A若干(A1、A2、A3……)，加人普通细菌培养基；取培养皿B若干(B1、B2、B3……)，加入含青霉素的细菌培养基。
步骤2 将适量细菌培养液涂抹在培养皿A1的培养基表面，放在适宜的条件下培养一段时间，培养基的表面会出现一些细菌菌落。
步骤3 用灭菌后的丝绒包上棉花制成的一枚“印章”，在A1上轻轻盖一下，再在B1上轻轻盖一下，这样A1中的细胞就按一定的位置准确的“复制”到了B1之中。将B1培养一段时间
后，B1中一定部位出现了少量菌落。
步骤4 根据B1中菌落出现的方位，将A1中对应位置的菌落取出，均匀涂抹在A2表面，培养一段时间后，培养基表面又会出现许多菌落。
反复重复步骤3、4，在B2、B3……中保留下来的菌落越来越多。直到最后，所有“复制”到B 中的菌落全都保留下来，都具有对青霉素的抗药性。
(1)普通培养基中的营养要素物质有
。根据培养基的用途，加人青霉素的培养基属
于。实验过程中为了缩短时间，最好在细菌生长的哪一个时期接种?
(2)细菌抗药性的产生是细胞出现的结果。根据现代进化理论，青霉素在细菌抗药性
形成过程中起的作用。实验中所用的细菌的代谢类型属于。
(3)如果B1中没有菌落保留下来，实验就无法进行下去。若要使实验进行下去，可以采用的方法有。
13．（9分）根据实验原理和材料用具，设计实验确定细菌质粒的抗菌素基因所抗的抗菌素的类别。
实验原理：作为运载体的质粒，需有标记基因，这一标记基因是抗菌素抗性基因。有抗性基因的
质粒可用做运载体。
材料用具：青霉素、四环素各10万单位溶液、菌种试管、灭菌的含细菌培养基的培养皿、酒精灯、接种环、一次性注射器、无菌水、恒温箱
方法步骤：
第一步
第二步
第三步
预期：
1—5 DC C AD 6—10 DDCBD
11．(4)①无氮含青霉素的②选择③pH要适宜④分离得到纯度较高的圆褐固氮菌和酵
母菌⑤圆褐固氮菌无成形的细胞核⑥圆褐固氮菌为原核生物，其细胞壁主要为糖类和蛋白质，而
酵母菌则不同
12．(1)碳源、氮源、生长因子、无机盐和水选择培养基对数期
(2)基因突变选择异养需氧型
(3)用适量紫外线照射一段时间(其它引起基因突变的方法也行)
13．共9分第一步：取3个含培养基的培养皿，分别编为1、2、3号，用三只注射器分别向3
个培养基中注入1毫升无菌水、青霉素液、四环素液，并使之均匀分布在整个培养基表面。
第二步：将接种环在酒精灯上灼烧，并在酒精灯旁取菌种接种于3个培养基
第三步：将接种后的培养基放在37的恒温箱中培养24小时。
预期：1号培养皿中的细菌正常生长，2、3号培养皿的细菌能正常生长的说明有抗性基因。仅
在2号存活的说明有青霉素抗性基因，仅在3号存活的说明有四环素抗性基因，在2、3号中都能存
活的，说明该质粒上有两种抗性基因。（前两空各2分，后1空3分）
专题知识归纳
微生物的培养与应用
微生物的实
验室培养
土壤中分
解尿素的
细菌的分
离与计数
培养基
培养基的类型
培养基的营养物质
无菌技术
避免杂菌污染的方法
实验室常用的消毒方法
实验室常用的灭菌方法
制备牛肉膏蛋白
胨固体培养基
计算
称量
溶化
灭菌
倒平板
纯化大肠杆菌
平板划线法
称释涂布法
课题延伸
结果分析与评价
筛选菌株
PCR技术
实验室中筛选微生物的原理
选择培养基
统计菌落数目
稀释涂布平板法
显微镜直接计数法
设置对照
设置对照的目的
对照实验的概念
实验设计
土壤取样
样品的稀释
微生物的培养与观
无菌操作
做好标记
规划时间
操作提示
结果分析与评价
课题延伸
分解纤维
素的微生
物的分离
纤维素与纤维素酶
纤维素酶的组成成分
纤维素酶分解纤维素的实验
纤维素分解菌的筛选
刚果红染料
筛选纤维素分解菌的依据
实验设计
土壤取样
选择培养
刚果红染色法
操作提示
复习微生物技术
选择培养的操作方法
结果分析与评价
专题知识检测
一、选择题﹙25个，分值50分﹚
1．将接种了红色细菌的培养皿置于紫外线下几天，结果培养皿中除长了一个白色菌落外，其余菌落都是红色的，据此，实验者应该
A.暂不作结论
B.断定是紫外线产生了白色菌落的变异
C. 如果不继续用紫外线照射，预期那个白色菌落将转变为红色
D. 断定白色菌落是一种可遗传的变异
2.在光亮处用同一种培养液分别培养单细胞绿藻和单细胞的酵母菌，其结果如下图所示（甲为绿
藻，乙为酵母菌）。造成这种结果的原因是培养液中
A．缺少无机盐
B．氧气含量太高
C．缺少有机养分
D．不含二氧化碳
3．下列关于细菌代谢的叙述中，正确的是
A．细菌没有细胞器，只能进行无氧呼吸
B．细菌的蛋白质合成在自身的核糖体上进行
C．细菌的代谢终产物也是CO2和H2O
D．细菌的储藏颗粒是蛋白质、淀粉、脂肪等
4．发酵工程的第一个重要工作是从混杂的微生物群体中选择优良的单一纯种，获得纯种的方法不包括：
A．根据微生物对碳源需要的差别，使用含不同碳源的培养基
B．根据微生物缺乏生长因子的种类，在培养基中增减不同的生长因子
C．利用高温高压消灭不需要的杂菌
D．根据微生物对抗生素敏感性的差异，在培养基中加入不同的抗生素
5．要将从土壤中提取的自生固氮菌与其他细菌分离开来，应将它们接种在
A．含五大类营养物质的培养基上B．加入某种指示剂的鉴别培养基上
C．含蛋白胨等营养物质的培养基上D．无氮的选择培养基上
6．将圆褐固氮菌接种到彻底灭菌的固体培养基上，经过一段时间培养，就能够得到
A．菌丝B．无一定形态的群体C．单个细菌D．菌落
7．在实验室里，从土壤里分离出自生固氮菌所需的培养基属于
A．天然培养基B．鉴别培养基C．选择培养基D．液体培养基
8．在土壤中含有自生固氮微生物比较多的是
A．表层土壤B．中层土壤C．底层土壤D．所有的土层都是一样的
9．下列操作与灭菌无关的是
A．接种前用火焰烧灼接种环B．接种前用酒精擦拭双手
C．培养基在50℃时搁置斜面D．接种在酒精灯的火焰旁完成
10.某人利用乳酸菌制和泡菜因操作不当泡菜腐烂。下列原因中正确的是
①罐口密闭缺氧，抑制了乳酸菌的生长繁殖②罐口封闭不严，氧气抑制了乳酸菌的生长繁殖③罐口封闭不严，氧气抑制了其他腐生菌的生长和繁殖④罐口封闭不严促进了需氧腐生菌的生长和繁殖
A．①③B．②④C．②③D．①④
11．某药厂用谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸，结果代谢产物没有谷氨酸而产生乳酸及琥珀酸，其原因是
A．温度控制不适B．通气量过多C．pH呈酸性D．溶氧不足