应用创新题组 A
应用 微生物在生产生活中的研究与应用
(2021广州一模,21 生活情境)乳酸菌中的谷氨酸脱羧酶(GAD)能消耗H+将谷氨酸转
化为γ-氨基丁酸(GABA),GABA在制药、食品等方面具有较大应用。研究人员从泡菜样
品中筛选高产GABA的乳酸菌株,并优化其发酵条件。回答下列问题:
(1)已知MRS固体培养基因含有碳酸钙而不透明,乳酸菌所产的酸可与碳酸钙发生反应,
从而在培养基上形成 。从功能上判断,MRS培养基可作为乳酸菌的
培养基。
(2)利用MRS培养基分离纯化乳酸菌时,首先需用 对泡菜滤液进行梯
度稀释,然后再结合其他方法筛选出具高产GABA特性的乳酸菌。进行梯度稀释的目的
是 。
(3)研究人员对高产菌株产GABA的发酵时间和温度分别进行了研究,结果显示,发酵时
间在48~60 h内,GABA的相对产量较高;发酵温度在35~39 ℃内,GABA的相对产量较
高。研究人员认为,要进一步提高GABA相对产量,以达到最佳生产效果,还需同时对发
酵时间和发酵温度进行优化。请为该优化实验设计一个实验结果记录表。
答案 (1)透明圈 鉴别 (2)无菌水 使聚集在一起的乳酸菌分散成单个细胞,从而能在
培养基表面形成单个菌落 (3)
不同发酵时间和发酵温度下GABA的相对含量
时间(h)温
48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60
度
35 ℃
36 ℃
37 ℃
38 ℃
39 ℃
创新 生长谱法等筛选、鉴定微生物
(2021珠海第一中学考前预测,21 知识新)将微生物接种在只缺少某种营养物质的基础
培养基中,再将所缺的营养物质点植于平板上,该营养物质便逐渐扩散于植点周围。该微生物若需要此种营养物质,便在这种营养物质扩散处生长繁殖,形成肉眼可见的菌落圈,这
种测定微生物营养需求的方法称为生长谱法。某兴趣小组尝试用生长谱法测定某种大
肠杆菌对糖类(碳源)的需求情况,操作流程如下:
Ⅰ.培养基的制备。该小组所用无碳培养基配方如下(加水定容至1 L):
成分 质量/g 成分 质量/g
NaCl 1 (NH ) SO 2
4 2 4
KH PO 0.5 MgSO ·7H O 0.2
2 4 4 2
K HPO 0.5 琼脂 20
2 4
同时配制质量分数为10%的葡萄糖、麦芽糖、蔗糖、乳糖溶液各50 mL
Ⅱ.将大肠杆菌悬液与溶化并冷却至50 ℃的固体培养基混匀,倒平板。
Ⅲ.将已凝固的平板背面用记号笔划分为四个区,并注明要点植的糖类名称。
Ⅳ.通过无菌操作分别加入蘸有不同糖类的无菌滤纸片,待平板吸收干燥后倒置培养24
小时。
结合所学知识,回答下列问题:
(1)无碳培养基配方中加入(NH ) SO 的目的是 。对培养基及糖溶液通常采用
4 2 4
的灭菌方法是 。倒平板后用 法进行接种。
(2)该小组发现最终在培养基的四个区内均有菌落圈产生,但大小不同,据此得到的初步结
论是 。
(3)生长谱法还可用于某些营养缺陷型菌株(失去合成某种生长因子能力的菌株)的筛选
和鉴定,例如大肠杆菌经紫外线诱变处理后会产生一些营养缺陷型突变个体,现已纯化并
制备出某营养缺陷型菌株的菌悬液,但不清楚其是氨基酸缺陷型、维生素缺陷型还是氨
基酸—维生素缺陷型,请简要写出用生长谱法进行鉴定的思路,并预期可能的结果及结论。
答案 (1)提供氮源(供微生物合成含氮有机物) 高压蒸汽灭菌 稀释涂布平板 (2)大
肠杆菌可以利用四种糖类(葡萄糖、麦芽糖、蔗糖、乳糖)作为碳源,但利用的程度不同
(3)将菌悬液与溶化并冷却至50 ℃的不含氨基酸和维生素的基础培养基混匀,倒平板;将
培养基划分成两个相等的区域A、B;A区点植氨基酸、B区点植维生素;在适宜温度下
培养,观察菌落产生的区域。若菌落只在A区产生,则为氨基酸缺陷型;若菌落只在B区
产生,则为维生素缺陷型;若菌落产生在AB交界处,则为氨基酸—维生素缺陷型解析 (1)无碳培养基配方中加入(NH ) SO 的目的是提供氮源(供微生物合成含氮有机
4 2 4
物)。对培养基及糖溶液通常采用的灭菌方法是高压蒸汽灭菌。倒平板后用稀释涂布平
板法进行接种。(2)培养基的四个区中含有不同的糖类(葡萄糖、麦芽糖、蔗糖、乳糖),
若在培养基的四个区内均有菌落圈产生,说明大肠杆菌可以利用四种糖类,但大小不同,说
明大肠杆菌对四种糖类的利用程度不同。(3)见答案。应用创新题组 B
应用 微生物在生产生活中的研究与应用
1.(2022届宁夏吴忠中学摸底,37 生活情境&实验情境)不同品牌的酸奶具有不同的口味。
某研究小组利用含碳酸钙的固体培养基探究甲、乙两品牌酸奶中乳酸菌的类型是否相
同(乳酸能够溶解碳酸钙,使培养基变得透明)。请回答下列问题:
(1)将甲、乙两品牌酸奶中的乳酸菌纯化,分别接种在含碳酸钙的固体培养基中培养,根据
菌落周围透明圈的大小,可确定酸奶中乳酸菌的类型。不同乳酸菌菌落透明圈大小不同
的原因是 。
(2)家庭制作酸奶时,在纯牛奶中加入少量酸奶相当于微生物培养技术中 的操作。
纯牛奶变成酸奶,改变了口味但含有的能量减少,原因是 。
(3)为长期保存纯化的优质乳酸菌,可将菌液与 充分混匀,置于-20 ℃的冷冻箱中
保存。
(4)该研究小组进一步探究甲品牌酸奶中乳酸菌数量,实验操作如图。接种微生物的方法
有很多,图中过程①②③所示的方法为 ,用该方法统计样本菌落数后,所得数据
需要乘以10n后,才可表示乳酸菌的数量(单位:个/mL),这里的n= ,用该方法统计
样本菌落数时,同时需要做A、B、C三个平板,目的是 。如果平板菌落数超过
300,一般还需进一步 。
答案 (1)(在相同时间内)不同类型的乳酸菌产生乳酸的量不同,不同量的乳酸能够溶解
碳酸钙的量不同,形成的透明圈大小不同 (2)接种 乳酸菌在发酵时使牛奶中的营养成
分发生改变,乳酸菌细胞呼吸消耗部分有机物,从而使能量减少 (3)灭菌的甘油 (4)稀
释涂布平板法 6 设置重复组,取平均值,使实验结果更加准确可靠 稀释
解析 (1)不同类型的乳酸菌产生乳酸的量不同,能够溶解碳酸钙的量不同,所以形成的透
明圈大小不同。(2)在纯牛奶中加入少量酸奶相当于微生物培养技术中的接种操作。乳
酸菌细胞呼吸消耗部分有机物,从而使能量减少。(3)将菌液与灭菌的甘油充分混匀,置
于-20 ℃的冷冻箱中可长期保存菌种。(4)要对微生物计数可以采用活菌计数法或显微镜直接计数法,题图采用的是活菌计数法中的稀释涂布平板法。由①②的操作可知这时
已对酸奶样品稀释了100倍,②重复3次又稀释了1 000倍,取0.1 mL样液进行涂布,因
此n=6,用稀释涂布平板法计数时,至少要涂布3个平板,目的是设置重复组,取平均值,使
实验结果更加准确可靠。为了保证结果准确可靠,一般选择菌落数在30~300的平板进行
计数,如果平板菌落数超过300,说明稀释倍数不够,一般还需进一步稀释。
2.(2022届成都毕业摸底,37 生活情境&实验情境)酸奶的营养价值丰富,深受各类人群
喜爱,以下是某同学在家利用酸奶机制作酸奶的流程:将约1升鲜奶倒进锅里加热至沸腾,
将酸奶机的内胆放在开水中煮5分钟;将冷却的鲜奶倒入酸奶机内胆内,然后加入酸奶约
100毫升;盖上酸奶机盖子,让内部处于密封状态,打开电源开关;8小时后打开酸奶机盖子。
回答下列问题:
(1)制作酸奶是利用乳酸菌在无氧条件下,将牛奶中葡萄糖、乳糖分解成乳酸,同时将奶酪
蛋白水解为 ,不仅易被人体吸收,也适用于乳糖不耐受人群。
(2)该同学在制作酸奶时对鲜奶采用的是煮沸消毒法,而工业生产中制作酸奶时对鲜奶常
采用巴氏消毒法,巴氏消毒法的优点是
。
(3)在制作酸奶时,该同学还会在鲜奶中加一定量的蔗糖,其目的是 。
(4)乳酸菌活菌数是衡量酸奶营养价值的一个重要指标,为检测该同学酸奶中乳酸菌的数
量,可采用稀释涂布平板法来对乳酸菌进行计数,请用文字和箭头概括出该实验的主要步
骤:酸奶取样→ 。
答案 (1)短肽(或小分子肽)和氨基酸 (2)可以杀死牛奶中的微生物,并且使营养成分不
被破坏 (3)为乳酸菌提供乳酸发酵所需的原料;改善口感 (4)稀释样液→涂布平板→适
宜条件下培养一段时间→计数(统计乳酸菌菌落数)→估算酸奶中乳酸菌的数量
解析 (1)乳酸菌在无氧条件下,将牛奶中葡萄糖、乳糖分解成乳酸,同时将奶酪蛋白水解
为短肽(或小分子肽)和氨基酸,不仅易被人体吸收,也适用于乳糖不耐受人群。(2)巴氏消
毒法与煮沸消毒法相比,其优点为可以杀死牛奶中的微生物,并且使营养成分不被破坏。
(3)制作酸奶时在鲜奶中加一定量的蔗糖,可为乳酸菌提供乳酸发酵所需的原料;改善口感。
(4)为检测该同学酸奶中乳酸菌的数量,可采用稀释涂布平板法来对乳酸菌进行计数,其大
致流程可以概括为酸奶取样→稀释样液→涂布平板→适宜条件下培养一段时间→计数
(统计乳酸菌菌落数)→估算酸奶中乳酸菌的数量。创新篇 守正出奇
创新 生长谱法等筛选、鉴定微生物
1.(2022届西工大附中摸底,37 素材新)营养缺陷型菌株就是在人工诱变或自发突变后,
微生物细胞代谢调节机制中的某些酶被破坏,使代谢过程中的某些合成反应不能进行的
菌株。这种菌株能积累正常菌株不能积累的某些代谢中间产物,为工业生产提供大量的
原料产物。如图是实验人员利用影印法初检氨基酸缺陷型菌株的过程。请回答下列问
题:
(1)过程①的接种方法为 。从培养基成分分析,基本培养基与完全培养基存在差
异的成分是 。
(2)进行②过程培养时,应先将丝绒布转印至基本培养基上,从 培养基上获得相应
的营养缺陷型菌株。
(3)统计菌落种类和数量时要每隔24 h观察统计一次,直到各类菌落数目稳定,以防止培
养时间不足导致 ,或培养时间太长导致 。
(4)为了进一步完成对初检的营养缺陷型菌株的鉴定,实验人员进行了如下操作:
①用接种针挑取 (填“菌落A”或“菌落B”)接种于盛有完全培养液的离心管
中,28 ℃振荡培养1~2天后,离心,取沉淀物用无菌水洗涤3次,并制成菌悬液。
②吸取1 mL菌悬液加入无菌培养皿中,倾注15 mL溶化并冷却至50 ℃左右的基本培
养基,待其冷凝后用记号笔在 (填“皿盖”或“皿底”)划分五个区域,标记A、
B、C、D、E。
③在划分的五个区域上放入少量分组的氨基酸粉末(如表所示),经培养后,观察生长圈出
现的区域,从而确定属于何种氨基酸缺陷型。
天冬
A 组氨酸 苏氨酸 谷氨酸 亮氨酸
氨酸甲硫 苯丙
B 精氨酸 苏氨酸 赖氨酸
氨酸 氨酸
C 酪氨酸 谷氨酸 赖氨酸 色氨酸 丙氨酸
天冬 甲硫
D 甘氨酸 色氨酸 丝氨酸
氨酸 氨酸
半胱 苯丙
E 亮氨酸 丙氨酸 丝氨酸
氨酸 氨酸
在上述鉴定实验中,发现在培养基A、D区域出现生长圈,说明该营养缺陷型菌株属于
。
答案 (1)稀释涂布平板法 氨基酸 (2)完全 (3)遗漏菌落的种类和数目 菌落黏连影
响计数、培养基表面干燥脱水、微生物衰败菌落特征不易观察 (4)①菌落A ②皿底
③天冬氨酸缺陷型
解析 (1)据待测培养皿上菌落的分布可判断,所采用的接种方法为稀释涂布平板法,图示
为利用影印法初检氨基酸缺陷型菌株的过程,与基本培养基(只含碳源、无机盐、水、氮
源)相比,完全培养基中特有的成分为氨基酸。(2)②过程中,先将丝绒布转印至基本培养
基上,再转印至完全培养基上,可防止将特定营养成分带入基本培养基。在完全培养基上
能生长,在基本培养上不能生长的即为相应的营养缺陷型菌株。(3)统计菌落种类和数量
时要统计到各类菌落数目稳定时,以防止因为培养时间不足遗漏菌落的种类和数目,或培
养时间太长导致菌落黏连影响计数、培养基表面干燥脱水、微生物衰败菌落特征不易
观察。(4)在基本培养基无而在完全培养基中有的菌落,应该为氨基酸缺陷型菌株,如菌落
A。应在皿底用记号笔划分区域。根据表中信息显示:A、D区域都含有、其他区域不含
有的氨基酸是天冬氨酸,而实验结果只有A、D区域出现生长圈,说明该营养缺陷型菌株
属于天冬氨酸缺陷型。
2.(2022届河南重点中学联考,37 题型新)一定浓度的抗生素会杀死细菌,但变异的细菌
可能产生耐药性。某学校生物兴趣小组为探究抗生素对细菌的选择作用,做了以下实验。
(1)为获取大肠杆菌,将一定体积的土壤浸出液过滤后,将滤液均匀涂布在含有 的
培养基上培养,挑选出呈 色的菌落即为大肠杆菌。
(2)获得大肠杆菌菌落后,需进行扩大培养,此时应选用 培养基。(3)将大肠杆菌菌液均匀涂布在固体培养基上,并将平板划分为三个大小一致的区域,各放
入一个经抗生素处理的相同圆纸片,在适宜条件下培养2天,观察结果(如图),统计透明圈
的直径。
①为使实验更具有说服力,平板需增加一个区域,在该区域应放入一个 。
②请说明圆纸片周围透明圈的大小与抗生素抑菌效果的关系: 。
③挑取该平板上 (填“靠近透明圈”“远离透明圈”或“任意位置”)的菌落,
制成菌液重复上述实验,培养多代。
结果与结论:随着培养代数的增加, ,说明抗生素能定向选择耐药菌。
(4)使用后的培养基、圆纸片丢弃前需进行 处理。
答案 (1)伊红美蓝 黑 (2)液体 (3)①未经抗生素处理的圆纸片 ②透明圈越大说明
抗生素抑菌效果越好 ③靠近透明圈 透明圈(抑菌圈)逐渐减小 (4)灭菌
解析 (1)在含伊红美蓝的培养基上生长的大肠杆菌菌落呈黑色。(2)因微生物在液体培
养基中与营养物质接触较充分,故用液体培养基可增大微生物的浓度。(3) ①增加空白
对照组,可使实验更具有说服力,对照实验的设置为在该区域放入一个未经抗生素处理的
圆纸片,以排除圆纸片对实验结果的干扰。②圆纸片周围透明圈越大说明抗生素抑菌效
果越好。③挑取该平板上靠近透明圈的菌落,制成菌液重复题述实验,培养多代。随着培
养代数的增加,透明圈(抑菌圈)逐渐减小,说明细菌的抗性在增强,即抗生素能定向选择耐
药菌。(4)使用后的培养基、圆纸片丢弃前需进行灭菌处理,防止污染环境。
