课题2　土壤中分解尿素的细菌的分离与计数教案公开课一等奖

人教版高中生物选修一专题二

课题二

土壤中分解尿素的细菌的分离与计数

同步测试

一、单选题（共10题；共20分）

1.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0.1mL，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小时

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

2.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，而其他同学只选择出大约50个菌落。产生A同学结果的原因可能有( )

①土样不同 ②培养基污染 ③操作失误 ④没有设置对照

A. ①②③ B. ②③④ C. ①③④ D. ①②③④

3.细菌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．下列与此有关的说法正确的是( )

A. 乳酸菌与硝化细菌所利用的碳源物质是相同的

B. 氮源不可能作为细菌的能源物质

C. 琼脂是细菌生长和繁殖中不可缺少的一种物质

D. 以尿素为唯一氮源的培养基上长出的不都是尿素分解菌

4.下列能选择出分解尿素的细菌的培养基是（ ）

A. KH2PO4、Na2 HPO4、MgSO4•7H2O、葡萄糖、尿素、琼脂、水

B. KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4•7H2 O、葡萄糖、琼脂、水

C. KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4•7H2O、尿素、琼脂、水

D. KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4•7H2O、牛肉膏、蛋白胨、琼脂、水

5.下列关于分离技术或方法的叙述，错误的是（

）

A. 将细胞匀浆放入离心管中进行差速离心可分离各种细胞器

B. 用含有刚果红的培养基可分离出能分解尿素的微生物

C. 利用DNA和其它杂质在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同的特性分离出DNA D. 使用凝胶色谱法可以分离不同相对分子质量的蛋白质

6.对尿素分解菌进行初步鉴定，可在培养基中加入（ ）

A. 重铬酸钾 B. 酚红指示剂 C. CR D. 结晶紫

7.下列有关生物技术实践的叙述，不正确的是( )

A. 制作果醋时应不断通入无菌空气

B. 在土壤中分解尿素的细菌的分离和计数实验中，应采用平板划线法

C. 通过比色法来检测亚硝酸盐含量需要制备标准显色液

D. 饥饿时，胰高血糖素分泌量上升，促进肝糖原和肌糖原分解

8.下列培养基成分中能用于分离分解尿素的细菌的是（

）

A. KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4•7H2O、牛肉膏、尿素、琼脂、水

B. KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4•7H2O、葡萄糖、琼脂、水

C. KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4•7H2O、尿素、琼脂、水

D. KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4•7H2O、葡萄糖、尿素、琼脂、水

9.从土壤中分离以尿素为氮源的细菌,下列实验操作不正确的是( )

A. 将土壤用无菌水稀释,制备103~105稀释倍数的土壤稀释液

B. 将不同浓度的土壤稀释液涂布于不同平板上

C. 用加入刚果红指示剂的选择培养基筛选分解尿素的细菌

D. 从周围出现红色环带的菌落中挑取能够分泌脲酶的菌株

10.欲从土壤中分离出能分解尿素的细菌，下列实验操作中不正确的是( )

A. 将土壤用无菌水进行一系列的梯度稀释

B. 用加入刚果红指示剂的培养基可筛选出分解尿素的细菌

C. 同一浓度的土壤稀释液应至少涂布三个平板

D. 可将未接种的培养基在相同条件下培养作为对照

二、填空题（共1题；共9分）

11.（1）分析下面培养基的配方：NaNO3、KH2PO4、NaH2PO4、MgSO4•7H2O、KCl、H2O．

若此培养基用于培养分解尿素的细菌，则应除去上述________ 成分，并加入________ 物质．该培养基能

否培养月季花药，为什么？________ ．

（2）

材料一：人类可利用转基因番茄作为生物反应器生产人胰岛素．所用的人胰岛素基因是依据植物“偏爱”的密码子来设计所含的密码子，通过人工合成若干DNA片

段，拼接而成，并且在胰岛素﹣COOH端加上KDEL内质网滞留序列，避免胰岛素在植物细胞中的降解．将该基因置于果实专一性启动子的驱动之下通过农杆菌

介导的方法转入番茄中，在番茄的果实中表达人胰岛素．

材料一中基因工程操作是采用________方法获得目的基因的．获得的人胰岛素基因与人体细胞中胰岛素基因中编码氨基酸的碱基序列不同，但两者所编码的蛋白质中氨基酸序列相同，这是因为________ ．

要想在体外获得大量该目的基因的片段，可以采用________ 技术．

（3）材料二：T4溶菌酶在温度较高时易失去活性，科学家对编码T4溶菌酶的基因进行改造，使其表达的T4溶菌酶的第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，提高了T4溶菌酶的耐热性．

材料二属于________ 工程范畴．该工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对________ 进行改造，或制造一种________ 的技术．

三、综合题（共2题；共16分）

12.尿素是一种高浓度氮肥且长期施用没有不良影响，但尿素只有通过土壤中某些细菌的分解作用，才能被植物吸收利用．某同学要分离出土壤中能分解尿素的细菌，并尝试进行计数，培养基配方如下：

K2HPO4 NaCl H2O 葡萄糖

尿素

酚红

琼脂

0.12g 0.12g 15mL 0.025g 2.0g 0.25mg 0.5g （1）分解尿素的细菌都能合成________，该种细菌在生态平衡中起到什么作用？________．写出细菌分解尿素的方程式________．

（2）根据培养基的成分判断，该同学能否分离出土壤中分解尿素的细菌？________（能/不能），原因是________．

（3）分离得到分解尿素的细菌后，如果要扩大培养，则应选择

培养基进行培养．培养一段时间后，使用

对微生物细胞进行计数．计数过程中，下列哪种行为会影响计数的准确性

A. 计数时直接从静置培养的试管底部取培养液进行计数

B. 如果方格内微生物细胞数量多于300个，培养液先稀释后再计数

C. 如果微生物细胞有粘连，要数出团块中的每一个细胞

D. 压在方格线上的细胞只计左线和上线上的细胞数

（4）为了提高尿素肥效，可以将分解尿素的酶和尿素混合，制成“加酶尿素”．为了提高“加酶尿素”中酶的利用率，可采用________技术．

13.尿素是一种重要的农业肥料，但若不经细菌的分解，就不能很好地被植物利用．生活在土壤中的微生物种类和数量繁多，同学们设计了以下实验来探究土壤中微生物对尿素的分解作用，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．

KH2PO4

1.4g Na2HPO4

2.1g MgSO4•7H2O 0.2g 葡萄糖

10g 尿素

1g 琼脂

15g 将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1000mL 回答问题

（1）“目的菌”生长所需的碳源和氮源分别来自培养基中的________和________ ．

（2）为说明上表所示培养基具有选择作用，应配置含有________ （填物质名称）的培养基作为实验对照，如果对照培养基上的菌落数明显________ （选填“多于”或“少于”）表中培养基中的菌落数目，说明表中培养基已筛选出一些目的菌．

（3）此培养基________ （选填“能”或者“不能”）用于植物组织培养，理由是该培养基中________ ．

（4）一般通过稀释涂布平板法统计菌落数来推算细菌数量，但统计的菌落数往往比活菌的实际数目________ （选填“少”或“多”），原因是________ ．

答案解析部分

一、单选题

1.【答案】D

【解析】【解答】首先要进行培养基的制备、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，A正确；然后对土壤稀释液进行涂布于各组平板上，B正确；将实验组和对照组平板倒置，37℃恒温培养24～48小时，C正确；确定对照组无菌后，选择菌落数在30～300的进行记数，求其平均值，再通过计算得出土壤中细菌总数，D错误。【分析】本题主要考查微生物的分离和计数的相关知识，意在考查考生对所学知识的理解把握知识间内在联系的能力。

2.【答案】A

【解析】【解答】A同学获得的菌落远大于其他同学，可能是由于所取的土样不同，也可能操作过程被污染（培养基灭菌不彻底或操作过程没有保证无菌操作都会导致菌落数偏多），还可能是操作失误，比如培养基的稀释倍数搞错了，或培养基中混入了其他含氮物质等，但与是否设置对照无关，故A项正确，B、C、D项错误。【分析】本题考查分离分解尿素的细菌的相关实验，意在考查考生具备验证简单生物学事实的能力，并对实验现象和结果进行解释、分析和处理的能力。

3.【答案】D

【解析】【解答】本题是微生物的代谢类型与培养基的成分，根据选项涉及的具体内容梳理相关知识点，然后分析综合进行判断．【解答】A、乳酸菌是异养菌，硝化细菌是自养菌，二者利用的碳源不同；A错误．B、氮源也可能作为细菌的能源物质；B错误．C、琼脂不是细菌生长和繁殖中不可缺少的一种物质，是凝固剂，是液体培养基转变成固体培养基所需要的物质；C错误．D、以尿素为唯一氮源的培养基上长出的不都是尿素分解菌，还有可能是自生固氮菌；D正确．

故应选D．

【分析】本题的知识点是乳酸菌与硝化细菌的同化作用与培养基的特点，氮源对微生物的选择作用，琼脂在培养基中的作用，主要考查学生对培养基配制原则的理解与应用．

4.【答案】A

【解析】【解答】解：A、该配方中尿素是唯一氮源，A正确；

B、该配方缺少尿素为唯一氮源，B错误；C、该配方缺少碳源，C错误；

D、该配方不是选择培养基，不能筛选尿素分解菌，D错误．

故选：A．

【分析】1、微生物的培养基中的营养成分主要有碳源、氮源、水和无机盐等．2、微生物筛选的关键是选择培养基的使用，通过选择培养混合的微生物，仅得到或筛选出所需要的微生物，其他不需要的种类在这种培养基上是不能生存的．筛选尿素分解菌的培养基中必须使用以尿素为唯一氮源的选择培养基，用酚红指示剂进行鉴定．

5.【答案】B

【解析】【解答】解：A、由于各种细胞器的比重不同，分离细胞中的各种细胞器常用差速离心法，A正确；

B、用含有刚果红的培养基可分离出能分解纤维素的微生物，B错误；

C、DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同，所以可利用DNA的溶解性来提取DNA，C正确；

D、凝胶色潜法的原理是根据蛋白质的相对分子质量的大小来分离蛋白质，D正确．

故选：B．

【分析】1、纤维素分解菌可以产生纤维素酶将纤维素分解为葡萄糖，在加入刚果红染液的培养基中，刚果红可以与纤维素结合形成红色的复合物，而在纤维素分解菌的菌落周围，由于缺少纤维素而出现透明圈，这是刚果红染液可以鉴别纤维素分解菌的原理．

2、凝胶色潜法的原理是根据蛋白质的相对分子质量的大小来分离蛋白质．

6.【答案】B

【解析】【解答】解：A、重铬酸钾用于检测酒精，A错误；

B、酚红指示剂可用于检测分解尿素的细菌，B正确；

C、CR是一种刺激性化学毒剂，不能用于分解尿素的细菌的鉴定，C错误；

D、结晶紫是一种组织或细胞染色时常用的可以把细胞核染成深紫色的染色液，D错误．

故选：B．

【分析】分解尿素的细菌的鉴定细菌合成的脲酶将尿素分解成氨，氨会使培养基的碱性增强．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，若指示剂变红，可确定该种细菌能够分解尿素．

7.【答案】B

【解析】【解答】土壤中分解尿素的细菌分离实验中，采用稀释涂布平板法接种，故B错误。【分析】本题主要考查微生物分离，意在考查考生能理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系的能力。

8.【答案】C

【解析】【解答】解：根据题意分析可知，分解尿素的细菌需要KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4•7H2O等无机盐，还要水、碳源和氮源，葡萄糖可以为其提供碳源，但是其氮源只能是尿素．

故选：C．

【分析】微生物培养的营养物质包括水、无机盐、碳源、氮源和生长因子．

培养基选择分解尿素的微生物的原理：培养基的氮源为尿素，只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素．

9.【答案】C

【解析】【解答】从土壤中分离以尿素为氮源的细菌时,将土壤用无菌水稀释,制备土壤稀释液,将不同浓度的土壤稀释液涂布于不同平板上,用加入酚红指示剂的鉴别培养基可以鉴别分解尿素的细菌。从周围出现红色环带的菌落中挑取能够分泌脲酶的菌株。【分析】本题主要考查从土壤中分离以尿素为氮源的细菌生物学实验的相关知识，意在考查考生对所学知识的理解，把握知识间的内在联系的能力。

10.【答案】B

【解析】【解答】从土壤中分离分解尿素的细菌时，由于土壤浸出液的微生物种类和数量较多，因此需要用无菌水进行一系列梯度稀释，故A正确；用尿素为唯一氮源的培养基可以筛选出分解尿素的细菌，加入刚果红指示剂只能鉴定出分解尿素的细菌，而不能筛选，故B错误；同一浓度的土壤浸出液至少涂布三个平板，防止偶然因素对实验结果的影响，故C正确；未接种的培养基在相同条件下培养为对照组，可以判断培养基是否灭菌彻底，故D正确。【分析】本题考查微生物的实验室培养的有关知识，意在考查考生识记能力和理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系的能力。

二、填空题

11.【答案】NaNO3；尿素；不能，缺乏组织培养的植物激素、无机物，有机物（或不是MS培养基）；人工合成；密码子具有简并性（或一种氨基酸有多个密码子），基因序列不同，蛋白质可以相同 ；PCR；蛋白质；现有蛋白质

；新蛋白质

【解析】【解答】解：（1）题干所给的培养基配方中缺少碳源，氮源是NaNO3

，

若此培养基用于培养分解尿素的细菌，则应该使用以尿素为唯一氮源的选择培养基，故要去除NaNO3

．

该培养基不能否培养月季花药，因缺乏组织培养的植物激素、无机物，有机物．

（2）根据题干信息可知材料一中基因工程操作是采用人工合成方法获得目的基因的．虽然获得的人胰岛素基因与人体细胞中胰岛素基因中编码氨基酸的碱基序列不同，密码子具有简并性（或一种氨基酸有多个密码子），基因序列不同，蛋白质可以相同，所以但两者所编码的蛋白质中氨基酸序列相同．目的基因可

以采用PCR技术扩增产生大量的目的基因．

（3）材料二中的技术属于蛋白质工程的范畴，该工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过对基因修饰或基因合成，对现有的蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质的技术．

故答案为：

（1）NaNO3 尿素 不能，缺乏组织培养的植物激素、无机物，有机物（或不是MS培养基）

（2）人工合成 密码子具有简并性（或一种氨基酸有多个密码子），基因序列不同，蛋白质可以相同 PCR （3）蛋白质 现有蛋白质 新蛋白质

【分析】1、微生物的接种方法主要有稀释涂布平板法和平板划线法．筛选目的微生物应该使用选择培养基．培养基中应该有满足目的微生物生活的碳源、氮源水和无机盐等物质；

2、

①材料一中利用转基因番茄生产胰岛素的方法，可见该专利采用的基因工程技术，目的基因是人胰岛素基因，且所用的人胰岛素基因是人工合成的，将该基因置于

CaMV35S启动子和果实专一性启动子2A12的驱动之下通过农杆菌介导的方法转入番茄中，在番茄的果实中表达人胰岛素；

②材料二对编码T4溶菌酶的基因进行改造，从而改造了T4溶菌酶的结构，属于蛋白质工程

三、综合题

12.【答案】（1）脲酶；参与了氮循环（或维持氮平衡）；

（2）不能；琼脂是未被纯化的混合物，内含一定的含氮化合物，尿素不是唯一氮源，不能选择出只以尿素为氮源的微生物

（3）A （4）固定化酶

【解析】【解答】解：（1）含有脲酶的细菌通过降解尿素为氨作为其生长的氮源，从而也起到维持生物圈氮元素的平衡作用．（2）从培养基的成分看因为含有琼脂，所以不能分离出分解尿素的细菌，因为琼脂是一种未被纯化的混合物，内含一定量的含氮化合物，不利于以尿素为氮源的细菌的筛选．（3）扩大培养需要使用液体培养基，对微生物或者酵母菌等进行计数时常用血细胞计数板进行计数，再通过计数得到比较准确的数量．计数过程需要注意操作规范，如A选项所述的操作会影响计数的准确性，应该把试管上下倒转数次，使细菌分布均匀．（4）固定化酶技术可以提高酶的利用率．

故答案为：（1）脲酶 参与了氮循环（或维持氮平衡）

（2）不能 琼脂是未被纯化的混合物，内含一定的含氮化合物，尿素不是唯一氮源，不能选择出只以尿素为氮源的微生物（3）液体 血球计数板 A（4）固定化酶

【分析】分解尿素的细菌都能合成脲酶，因此可以选用以尿素为唯一氮源的培养基来分离细菌，并且本实

验用琼脂糖来代替琼脂作为微生物培养基的固化剂，这样就尽可能使培养基中只含有尿素这一种含氮化合物，有利于对这种细菌的筛选．

13.【答案】（1）葡萄糖 ；尿素

（2）牛肉膏蛋白胨 ；多于

（3）不能

；没有相关的植物激素

（4）少

；产生的菌落可能是由两个或多个细胞形成的

【解析】【解答】解：（1）据表分析，“目的菌”生长所需的碳源和氮源分别来自培养基中的葡萄糖和尿素．（2）题表中的培养基是选择培养基，为说明上表所示培养基具有选择作用，应配置含有牛肉膏蛋白胨的培养基作为对照试验，对照组的培养基没有选择作用，几乎大多数的微生物当生长，故如果对照培养基上的菌落数明显多于表中培养基中的菌落数目，说明表中培养基已筛选出一些目的菌．

（3）此培养基不能用于植物组织培养，因为缺少植物激素，植物激素的用量及使用顺序影响植物组织培养．

（4）用稀释涂布平板法进行微生物计数时，由于所产生的菌落可能是由两个或多个细胞形成的，所以统计的菌落数往往比活菌的实际数目偏少．

故答案为：

（1）葡萄糖 尿素

（2）牛肉膏蛋白胨 多于

（3）不能 没有相关的植物激素

（4）少 产生的菌落可能是由两个或多个细胞形成的

【分析】微生物的培养基含有较多的有机物，培养基的主要营养物质包括碳源、氮源水和无机盐等．用于植物组织培养的MS培养基含有较多的大量元素和微量元素及植物激素．选择培养基的目的是筛选目的菌，在固体培养基上接种的方法通常是稀释涂布平板法和平板划线法．接种过程中培养基、接种器具要灭菌，操作者的双手和环境要消毒．