《2026年高中必刷题高中生物选择性必修第三册人教版》

5. 教材变式 [广东江门新会一中 2024 高二月考]
研究者拟从堆肥中取样并筛选能高效降解羽毛、蹄角等废弃物中角蛋白的嗜热菌，研究发现堆肥温度随时间变化的曲线如图 1，从堆肥中筛选分离出能高效降解角蛋白的嗜热菌的流程如图 2。回答下列问题：
培养基Ⅰ：水、无机盐、碳源、物质 X……
培养基Ⅱ：水、无机盐、碳源、物质 X、物质 Y……
(1)培养基的成分中，物质 X 和物质 Y 分别是角蛋白和琼脂。培养基在接种前需要通过高压蒸汽灭菌法(或湿热灭菌法)进行灭菌。
(2)堆肥样品在图 1 中c(填“a”“b”或“c”)点取样，最可能筛选到目标菌。图 2 的接种方法为稀释涂布平板法。富集培养时，要将锥形瓶放入 25℃恒温摇床，以 100 r/min 的转速振荡培养，目的是使细菌与营养物质充分接触。
（3）经过图 2 操作后，挑取单菌落进行扩大培养。科研人员挑选出了 3 株能降解角蛋白的菌种 P1、P2 和 P3，并测得透明圈直径与菌落直径（如图 3 所示，白色部分表示角蛋白被降解）。应选用P1（填“P1”“P2”或“P3”）进行扩大培养，理由是P1的透明圈直径与菌落直径的比值最大，降解角蛋白的效果最佳。
(4)经过扩大培养后，还应多次筛选。科研人员在筛选过程中发现，当培养基中的角蛋白超过某一浓度时，某菌株对角蛋白的降解量反而下降，可能的原因是培养基中角蛋白浓度过高，导致细胞失水，进而抑制菌株的生长和繁殖。

答案： 5.
(1)角蛋白琼脂高压蒸汽灭菌法(或湿热灭菌法)
(2)c稀释涂布平板法使细菌与营养物质充分接触
(3)单菌落P1P1的透明圈直径与菌落直径的比值最大，降解角蛋白的效果最佳
(4)培养基中角蛋白浓度过高，导致细胞失水，进而抑制菌株的生长和繁殖
教材变式本题是教材P20练习与应用“拓展应用”T2的变式题。本题改变情境，通过透明圈和菌落的大小鉴定不同菌株的分解能力，在教材试题的基础上加大了难度，帮助学生进一步掌握菌种鉴定的方法和提升学生对实验结果的分析能力。
【解析】
(1)该研究的目的是从堆肥中筛选分离出能高效降解角蛋白的嗜热菌，所以使用以角蛋白为唯一氮源的培养基培养，物质X为角蛋白。由图2可知，培养基Ⅱ是固体培养基，故物质Y为琼脂。培养基在接种前要通过高压蒸汽灭菌法(湿热灭菌法)进行灭菌。
(2)筛选能高效降解羽毛、蹄角等废弃物中角蛋白的嗜热菌，即筛选的目标菌要满足两个条件，既要耐高温又要能够高效降解角蛋白，所以在图1中c点取样，最可能达到目的。在固体培养基表面接种微生物常采用平板划线法和稀释涂布平板法，图2中出现梯度稀释的步骤，接种的方法为稀释涂布平板法。富集培养时，要将锥形瓶放入25℃恒温摇床，以100r/min的转速振荡培养，目的是使细菌与营养物质充分接触，从而有利于微生物生长和繁殖。
(3)经过图2操作后，挑取单菌落进行扩大培养，培养基上透明圈意味着角蛋白被降解，透明圈直径与菌落直径的比值越大，说明该菌株对角蛋白的降解效果越好，由图3可知，应选用P1菌种。
(4)在筛选过程中，若培养基中角蛋白浓度过高，可能会导致细胞失水，进而抑制菌株的生长和繁殖。

6. [陕西西安 2025 高二期末]
养殖场粪便中的某些微生物可使氨氮化合物转化为尿素进而产生 NH₃，影响畜禽健康。为筛选粪便中能利用氨氮化合物且减少 NH₃ 产生的微生物，研究人员按图 1 过程进行了实验。其中 A 平板为牛肉膏蛋白胨培养基，图 2 为 A、B 两个平板的培养结果。
（1）根据图 2 中 A 平板的培养结果可知，过程①采用的接种方法为稀释涂布平板法，该结果不能（填“能”或“不能”）用来计数培养液中菌株的数量，理由是平板上的菌落数量过少，计数应选择某稀释度下菌落数量为30~300的平板。
(2)过程②是采用灭菌绒布在 A 平板的菌落上按一下，然后将绒布印在 B 平板上进行接种培养。与 A 平板相比，B 平板培养基在成分上的不同之处是以尿素为唯一氮源。根据培养结果，应筛选菌落c、e(填“a、b、d”或“c、e”)为目标菌株。
（3）为了降低粪便中 NH₃ 的浓度，改善畜禽的生长环境，养殖场的粪便中应添加菌株乙（填“甲”或“乙”），理由是乙自身代谢过程中不产生NH₃，而且能够分泌脲酶抑制剂抑制粪便中其他微生物产生NH₃。

答案： 6.（1）根据图 2 中 A 平板的培养结果可知，过程①采用的接种方法为稀释涂布平板法，该结果不能（填“能”或“不能”）用来计数培养液中菌株的数量，理由是平板上的菌落数量过少，计数应选择某稀释度下菌落数量为30~300的平板。
(2)过程②是采用灭菌绒布在 A 平板的菌落上按一下，然后将绒布印在 B 平板上进行接种培养。与 A 平板相比，B 平板培养基在成分上的不同之处是以尿素为唯一氮源。根据培养结果，应筛选菌落c、e(填“a、b、d”或“c、e”)为目标菌株。
（3）为了降低粪便中 NH₃ 的浓度，改善畜禽的生长环境，养殖场的粪便中应添加菌株乙（填“甲”或“乙”），理由是乙自身代谢过程中不产生NH₃，而且能够分泌脲酶抑制剂抑制粪便中其他微生物产生NH₃。
【解析】
(1)A平板上菌落均匀分布，因此可以判断过程①的接种方法为稀释涂布平板法。计数应选择某稀释度下菌落数量为30~300的平板，而A平板的菌落数量过少，因此该结果不能用来计数培养液中菌株的数量。
(2)过程②是采用灭菌绒布在A平板的菌落上按一下，然后将绒布印在B平板上进行接种培养，这种方法为影印法。与A平板(完全培养基)相比，B平板(选择培养基)培养基在成分上的不同之处是以尿素为唯一氮源，通常只有能利用尿素的微生物才能在该平板上生长。本实验是筛选不能利用尿素的菌株，根据图2中的结果，不能在以尿素为唯一氮源的培养基上生长，而能在牛肉膏蛋白胨培养基上生长的菌株c、e可用于后续的实验。
(3)养殖场的粪便中应添加菌株乙，理由是菌株乙自身代谢过程中不产生NH₃，而且能够分泌脲酶抑制剂抑制粪便中其他微生物产生NH₃。因此，添加菌株乙可以降低粪便中NH₃的浓度，从而改善畜禽的生长环境。