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2019-2020年高中生物 微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用課件 新課標(biāo)人教版選修1 【學(xué)習(xí)導(dǎo)航】 本專題包含三個方面的內(nèi)容：課題1.微生物的實驗室培養(yǎng)；課題2.土壤中分解尿素的細菌的分離與計數(shù)；課題3分解纖維素的微生物的分離。課題1介紹了最基本的微生物技術(shù)，是開展其他兩個課題的基礎(chǔ)。課題2和課題3要求分離某種特定的微生物，難度較大，探究性也更強。此外，本專題中所強調(diào)的無菌操作技術(shù)，將有助于“專題3植物組織培養(yǎng)技術(shù)”的順利完成。 學(xué)生通過本專題的學(xué)習(xí)，應(yīng)當(dāng)掌握培養(yǎng)基、消毒滅菌等有關(guān)微生物培養(yǎng)的基礎(chǔ)知識，應(yīng)當(dāng)掌握培養(yǎng)基的制備、高壓蒸汽滅菌和平板劃線法等基本操作技術(shù)，并可以運用相關(guān)技術(shù)解決生產(chǎn)生活中有關(guān)微生物計數(shù)、微生物分離與培養(yǎng)等實際問題。 課題1 微生物的實驗室培養(yǎng) 【導(dǎo)學(xué)誘思】 1．培養(yǎng)基的配制原則是 。培養(yǎng)基可以分為 和 。 2．培養(yǎng)基一般都含有 、 、 、 四類營養(yǎng)物質(zhì)，另外還需要滿足微生物生長對 、 以及 的要求。 思考：為什么大多數(shù)培養(yǎng)基都需要含有四類營養(yǎng)物質(zhì)？ 3．獲得純凈培養(yǎng)物的關(guān)鍵是 。 4．避免雜菌污染的方法主要包括以下四個內(nèi)容： 5．消毒是指 滅菌是指 思考：消毒與滅菌的相同點與區(qū)別分別是什么？ 6．實驗室常用的消毒方法是 ，此外，人們也常使用化學(xué)藥劑進行消毒，如用 、 等。常用的滅菌方法有 、 、 ，此外，實驗室里還用 或 進行消毒。 7．制備牛肉膏蛋白胨固體培養(yǎng)基的方法步驟是⑴ ，⑵ ，⑶ ，⑷ ，⑸ 。 思考： ⑴培養(yǎng)基滅菌后，需要冷卻到50左右，才能用來倒平板。你用什么方法來估計培養(yǎng)基的溫度？ ⑵為什么需要使錐形瓶的瓶口通過火焰？ ⑶平板冷凝后，為什么要將平板倒置？ ⑷在倒平板的過程中，如果不小心瘵培養(yǎng)基濺在皿蓋與皿底之間的部位，這個平板還能用來培養(yǎng)微生物嗎？為什么？ 8．微生物接種的方法中最常用的是 和 。平板劃線法是指 。稀釋涂布平板法是指 。 9．平板劃線的操作步驟如下： ⑴ ⑵ ⑶ ⑷ ⑸ ⑹ ⑺ 思考： ⑴為什么在操作的第一步以及每次劃線之前都要灼燒接種環(huán)？在劃線操作結(jié)束時，仍然需要灼燒接種環(huán)嗎？為什么？ ⑵在灼燒接種環(huán)之后，為什么要等其冷卻后再進行劃線？ ⑶在作第二次以及其后的劃線操作是赤什么總是從上一次劃線的末端開始劃線？ 10．系列稀釋操作步驟： ⑴ ⑵ ⑶ 11．涂布平板操作步驟： ⑴ ⑵ ⑶ ⑷ 【疑難點撥】 1．生物的營養(yǎng) 營養(yǎng)是指生物攝取、利用營養(yǎng)物質(zhì)的過程。營養(yǎng)物質(zhì)是指維持機體生命活動，保證發(fā)育、生殖所需的外源物質(zhì)。 在人及動物，營養(yǎng)物質(zhì)包括水、無機鹽、糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、維生素六類；在植物，營養(yǎng)物質(zhì)包括礦質(zhì)元素、水、二氧化碳等三類；在微生物，則有水、無機鹽、碳源、氮源及特殊營養(yǎng)物質(zhì)五類。 2．培養(yǎng)基的制作是否合格 如果未接種的培養(yǎng)基在恒溫箱中保溫1~2天后無菌落生長，說明培養(yǎng)基的制備是成功的，否則需要重新制備。 3．無菌技術(shù)除了用來防止實驗室的培養(yǎng)物被其他外來微生物污染外，還有什么目的？ 無菌技術(shù)還能有效避免操作者自身被微生物感染。 4．平板冷凝后，為什么要將平板倒置？ 平板冷凝后，皿蓋上會凝結(jié)水珠，凝固后的培養(yǎng)基表面的濕度也比較高，將平板倒置，既可以使培養(yǎng)基表面的水分更好地揮發(fā)，又可以防止皿蓋上的水珠落入培養(yǎng)基，造成污染。 5．為什么在操作的第一步以及每次劃線之前都要灼燒接種環(huán)？在劃線操作結(jié)束時，仍然需要灼燒接種環(huán)嗎？為什么？ 操作的第一步灼燒接種環(huán)是為了避免接種環(huán)上可能存在的微生物污染培養(yǎng)物；每次劃線前灼燒接種環(huán)是為了殺死上次劃線結(jié)束后，接種環(huán)上殘留的菌種，使下一次劃線時，接種環(huán)上的菌種直接來源于上次劃線的末端，從而通過劃線次數(shù)的增加，使每次劃線時菌種的數(shù)目逐漸減少，以便得到菌落。劃線結(jié)束后灼燒接種環(huán)，能及時殺死接種環(huán)上殘留的菌種，避免細菌污染環(huán)境和感染操作者。 【典例解析】 例1．關(guān)微生物營養(yǎng)物質(zhì)的敘述中，正確的是 A.是碳源的物質(zhì)不可能同時是氮源 B.凡碳源都提供能量 C.除水以外的無機物只提供無機鹽 D.無機氮源也能提供能量 解析：不同的微生物，所需營養(yǎng)物質(zhì)有較大差別，要針對微生物的具體情況分析。對于A、B選項，它的表達是不完整的。有的碳源只能是碳源，如二氧化碳；有的碳源可同時是氮源，如NH4HCO3；有的碳源同時是能源，如葡萄糖；有的碳源同時是氮源，也是能源，如蛋白胨。對于C選項，除水以外的無機物種類繁多，功能也多樣。如二氧化碳，可作為自養(yǎng)型微生物的碳源；NaHC O3，可作為自養(yǎng)型微生物的碳源和無機鹽；而NaCl則只能提供無機鹽。對于D選項，無機氮源提供能量的情況還是存在的，如NH3可為硝化細菌提供能量和氮源。 答案：D 例2．下面對發(fā)酵工程中滅菌的理解不正確的是 A.防止雜菌污染 B.消滅雜菌 C.培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備都必須滅菌 D.滅菌必須在接種前 解析：滅菌是微生物發(fā)酵過程的一個重要環(huán)節(jié)。A說的是滅菌的目的，因為發(fā)酵所用的菌種大多是單一的純種，整個發(fā)酵過程不能混入其他微生物（雜菌），所以是正確的；B是錯誤的，因為滅菌的目的是防止雜菌污染，但實際操作中不可能只消滅雜菌，而是消滅全部微生物。C是正確的，因為與發(fā)酵有關(guān)的所有設(shè)備和物質(zhì)都要滅菌；發(fā)酵所用的微生物是滅菌后專門接種的，滅菌必須在接種前，如果接種后再滅菌就會把所接菌種也殺死。 答案：B 例3．右表是某微生物培養(yǎng)基成分，請據(jù)此回答： 編號 成分 含量 ① 粉狀硫 10g ② （NH4）2SO4 0.4g ③ K2HPO4 4.0g ④ MgSO4 9.25g ⑤ FeSO4 0.5g ⑥ CaCl2 0.5g ⑦ H2O 100ml （1）右表培養(yǎng)基可培養(yǎng)的微生物類型 是 。 （2）若不慎將過量NaCl加入培養(yǎng)基中。 如不想浪費此培養(yǎng)基，可再加入 ， 用于培養(yǎng) 。 （3）若除去成分②，加入（CH2O），該培 養(yǎng)基可用于培養(yǎng) 。 （4）表中營養(yǎng)成分共有 類。 （5）不論何種培養(yǎng)基，在各種成分都溶化 后分裝前，要進行的是 。 （6）右表中各成分重量確定的原則是 。 （7）若右表培養(yǎng)基用于菌種鑒定，應(yīng)該增加的成分是 。 解析：對于一個培養(yǎng)基，它能培養(yǎng)何種微生物，要看它的化學(xué)成分。當(dāng)然這只適用于合成培養(yǎng)基，如果是一個天然培養(yǎng)基就不能從培養(yǎng)基的成分上區(qū)分它是培養(yǎng)何種微生物的。分析化學(xué)成分要從營養(yǎng)物質(zhì)的類型出發(fā)。右表中的營養(yǎng)物質(zhì)有水、無機鹽、氮源三類，缺乏碳源和特殊營養(yǎng)物質(zhì)。對特殊營養(yǎng)物質(zhì)，有的微生物是不需要的，但沒有微生物是不需要碳源的。該培養(yǎng)基中沒有碳源，說明培養(yǎng)的微生物是從空氣中獲得碳源的，即可培養(yǎng)的微生物就是自養(yǎng)型微生物了。該培養(yǎng)基中加入了過量食鹽，就可以成為金黃色葡萄球菌鑒別培養(yǎng)基，但金黃色葡萄球菌是異養(yǎng)型微生物，這個培養(yǎng)基就還需要加入有機碳源。該培養(yǎng)基若加入（CH2O），培養(yǎng)基中就有了碳源，但除去成分②，卻使培養(yǎng)基中沒有了氮源，這時就只能用于培養(yǎng)固氮微生物了。對于菌種鑒定，往往用的是固體培養(yǎng)基，而表中沒有凝固劑，需要加入常見的凝固劑——瓊脂。 答案：⑴自養(yǎng)型微生物 ⑵含碳有機物 金黃色葡萄球菌 ⑶固氮微生物 ⑷3 ⑸調(diào)整pH ⑹依微生物的生長需要確定 ⑺瓊脂（或凝固劑） 【課堂演練】 一、選擇題 ﹙﹚ 1．有可能作為異養(yǎng)微生物碳源的是 A．牛肉膏 B．含碳有機物 C．石油 D．含碳無機物 2．根瘤菌能利用的營養(yǎng)物質(zhì)的組別是 A．NH3，（CH2O），NaCl B．N2，（CH2O），CaCl2 C．銨鹽，CO2，NaCl D．NO2，CO2，CaCl2 3．配制培養(yǎng)基的敘述中正確的是 A．制作固體培養(yǎng)基必須加入瓊脂 B．加入青霉素可得到放線菌 C．培養(yǎng)自生固氮菌不需氮源 D．發(fā)酵工程一般用半固體培養(yǎng)基 4．自養(yǎng)型微生物與異養(yǎng)型微生物的培養(yǎng)基的主要差別是 A．碳源 B．氮源 C．無機鹽 D．特殊營養(yǎng)物質(zhì) 5．下表是有關(guān)4種生物的能源、碳源、氮源和代謝類型的概述。其中正確的是(C) 生 物 硝化細菌 根瘤菌 酵母菌 谷氨酸棒狀桿菌 能 源 氧化NH3 N2的固定 分解糖類等有機物 光 能 碳 源 C02 糖類 糖類 糖類 氮 源 NH3 N2 NH4+、NO3- 尿 素 代謝類型 自養(yǎng)需氧型 異養(yǎng)需氧型 異養(yǎng)兼性厭氧型 自養(yǎng)需氧型 A．根瘤菌、谷氨酸棒狀桿菌 B．硝化細菌、酵母菌 C．酵母菌、谷氨酸棒狀桿菌 D．硝化細菌、根瘤菌 6．甲、乙、丙是三種微生物，下表Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是用來培養(yǎng)微生物的三種培養(yǎng)基。甲、乙、丙都能在Ⅲ種正常生長繁殖；甲能在Ⅰ中正常生長繁殖，而乙和丙都不能；乙能在Ⅱ中正常生長繁殖，甲、丙都不能。下列說法正確的是 （C ） 粉狀硫 10g K2HPO4 4g FeSO4 0.5g 蔗糖 10g （NH4）2SO4 0.4g H2O 100ml MgSO4 9.25g CaCl2 0.5g Ⅰ + + + + - + + + Ⅱ + + + - + + + + Ⅲ + + + + + + + + A、甲、乙、丙都是異養(yǎng)微生物 B、甲、乙、丙都是自養(yǎng)微生物、丙是異養(yǎng)微生物 C、甲是固氮微生物、乙是自養(yǎng)微生物、丙是異養(yǎng)微生物 D、甲是異養(yǎng)微生物、乙是固氮微生物、丙是自養(yǎng)微生物 7．微生物（除病毒外）需要從外界吸收營養(yǎng)物質(zhì)并通過代謝來維持正常的生長和繁殖。下列有關(guān)微生物營養(yǎng)的說法正確的是 A．乳酸菌與硝化細菌所利用的碳源物質(zhì)是相同的 B．微生物生長中不可缺少的一些微量的無機物稱為生長因子 C．培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)濃度越高對微生物的增殖越有利 D．生長因子一般是酶或核酸的組成成分，微生物本身合成這些生長因子的能力往往不足。 8．某一種細菌株要從環(huán)境中提取現(xiàn)成的亮氨酸（20種氨基酸中的一種）才能生長，此菌株對鏈霉素敏感。實驗者用誘變劑處理此菌株，想篩選出表中細菌菌株類型。根據(jù)實驗?zāi)昴康?，選用的培養(yǎng)基類型是（　　） 　注：Ｌ—亮氨酸　?。印溍顾亍　　埃薄尤搿　　啊薄患尤隑 　如：Ｌ—：不加亮氨酸　?。樱杭尤腈溍顾? 選項 篩選出不需要亮氨酸的菌株 篩選出抗鏈霉素的菌株 篩選出不需要亮氨酸的抗鏈霉素的菌株 Ａ Ｌ＋　?。樱? Ｌ—　　Ｓ— Ｌ＋　?。樱? Ｂ Ｌ－　?。印? Ｌ＋　　Ｓ＋ Ｌ—　?。樱? Ｃ Ｌ—　　Ｓ＋ Ｌ＋　?。樱? Ｌ—　?。印? Ｄ Ｌ＋　?。印? ｌ—　?。印? Ｌ＋　?。樱? 9．要將從土壤中提取的自生固氮菌與其他的細菌分離出來，應(yīng)將它們接種在 A．加入氮源和殺菌劑的培養(yǎng)基上 B．不加入氮源和不加殺菌劑的培養(yǎng)基上 C．加入氮源，不加殺菌劑的培養(yǎng)基上 D．不含氮源和殺菌劑的培養(yǎng)基上 10．酵母菌培養(yǎng)液中常含有一定濃度的葡萄糖，但當(dāng)葡萄糖濃度過高時，反而抑制微生物的生長，原因是 A．碳源供應(yīng)太充足 B．細胞會發(fā)生質(zhì)壁分離 C．改變了酵母菌的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為 A.異養(yǎng)微生物的氮源、能源 B.異養(yǎng)微生物的碳源、能源 C.自養(yǎng)微生物的碳源、氮源、能源 D.異養(yǎng)微生物的碳源、氮源、能源 二、非選擇題 12．培養(yǎng)蘑菇時常使用的原料為棉花殼、花生粉餅、朽木等，再噴灑適量的水，加入一定量的尿素等。請回答下列問題： （1）按化學(xué)成分分類，該培養(yǎng)基為 培養(yǎng)基，按物理性質(zhì)分類該培養(yǎng)基為 培養(yǎng)基。 （2）培養(yǎng)過程中發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)基上長出了其他雜菌，經(jīng)鑒定為細菌，細菌與蘑菇的關(guān)系為 ，在培養(yǎng)基上施用適量的 即可抑制細菌生長。 （3）蘑菇的代謝類型為 在生態(tài)系統(tǒng)的成分中屬于 。 12．（1）天然 固體 （2）競爭 青霉素 （3）異養(yǎng)需氧型 分解者 13．（22分）下表為一種培養(yǎng)液的配方。 成分 含量 NH4HCO3 0.5g KH2PO4 3.0g CaSO4 0.5g FeCl2 0.5g 維生素 少許 H2O 1000mL 請據(jù)表中內(nèi)容回答： （1）該配方若用于培養(yǎng)微生物，則該生物的同化作用類型是___________________； 若用該配方來培養(yǎng)圓褐固氮菌，則應(yīng)加入___________和_____________，并可以除去的成分是_____________。在培養(yǎng)圓褐固氮菌之前需對培養(yǎng)基進行滅菌，否則會有其他雜菌生長，圓褐固氮菌與其他雜菌的關(guān)系為__________________。 （2）若從自然界分離得到的樣品中含有谷氨酸棒狀桿菌、圓褐固氮菌、金黃色葡萄球菌、酵母菌等，現(xiàn)欲篩選出金黃色葡萄球菌，則簡便的方案是_________________________。 （3）將大腸桿菌的質(zhì)粒取出，連接上人生長激素的基因以后，重新置入大腸桿菌細胞內(nèi)，然后，用這種帶有人生長激素基因的工程菌進行發(fā)酵，就能得到大量的人生長激素。在大規(guī)模生產(chǎn)中，需要將選育的工程菌菌種經(jīng)過多次擴大培養(yǎng)，再進行接種，擴大培養(yǎng)選用_________期的細菌，并通入無菌空氣；若把大腸桿菌接種到葡萄糖和乳糖的培養(yǎng)基中，只有葡萄糖全被消耗后才合成半乳糖苷酶來利用乳糖。這一事實說明半乳糖苷酶屬于___________，該調(diào)節(jié)方式的意義是_________________________，增強了大腸桿菌對環(huán)境的適應(yīng)能力。 13. （共22分） （1） （每空2分，共10分）自養(yǎng)型 有機碳化合物（或碳源） 生長因子 氮源（NH4HCO3） 競爭 （2）（4分）配制普遍培養(yǎng)基后加入高濃度食鹽 （3）對數(shù)期 誘導(dǎo)酶（各2分）既保證微生物代謝的需要，又不浪費物質(zhì)和能量（4分） 14．谷氨酸是生物體內(nèi)一種重要的有機小分子，谷氨酸鈉是它的鈉鹽，是味精等調(diào)味品的主要成分。目前利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)的氨基酸中，谷氨酸是產(chǎn)量最大的種類之一。 （1）谷氨酸的R基為—CH2—CH2－COOH，其結(jié)構(gòu)式為_____________。 （2）如果在蛋白質(zhì)合成過程中，攜帶谷氨酸的轉(zhuǎn)運RNA為GAG，可知谷氨酸的密碼子為____________。 （3）我國微生物發(fā)酵工程生產(chǎn)谷氨酸常用的菌種有北京棒狀桿菌、谷氨酸棒狀桿菌和黃色短桿菌等，下列生物中與這些菌種在結(jié)構(gòu)上存在明顯區(qū)別的有_____________。 A． 噬菌體 B． 人類免疫缺陷病毒（HIV） C． 禽流感病毒 D．肺炎雙球菌 E．酵母菌 G． 硝化細菌 H． 乳酸菌 （4）谷氨酸發(fā)酵的培養(yǎng)基成分，主要有葡萄糖、氨水、磷酸鹽、生物素等，發(fā)酵裝置如圖所示?？梢耘袛喙劝彼岚魻顥U菌的新陳代謝類型是_____________型。某廠用谷氨酸棒狀桿菌發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸，結(jié)果代謝產(chǎn)物中出現(xiàn)了大量的乳酸，其原因很可能是_______________________________________。 （5）谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)過程中，需要添加氨水，它不僅是細菌生長所需的_____________，而且起到調(diào)節(jié)培養(yǎng)液_____________的作用，所以應(yīng)該分次加入。 （6）某廠的發(fā)酵液曾不慎被噬菌體污染，菌群死亡殆盡，但人們卻僥幸從中獲得了少數(shù)可抵抗噬菌體的新菌種，細菌這種新性狀的產(chǎn)生來自于_____________。 （7）如圖所示連續(xù)培養(yǎng)的方法，以一定的速度不斷添加新的培養(yǎng)基，同時又以同樣的速度放出舊的培養(yǎng)基，此工藝流程可以大大提高生產(chǎn)效率，試闡述其原因_______________________。 14．（22分） （2分） （2）GAG（2分） （3）ABCE（2分） （4）異養(yǎng)、需氧 通氣量不足（4分） （5）氮源 pH（4分） （6）基因突變（或突變）（2分） （7）①保證微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的需求 ②排出部分代謝產(chǎn)物 ③使微生物保持較長時間的快速生長。（6分） 課題2 土壤中分解尿素的細菌的分離與計數(shù) 【導(dǎo)學(xué)誘思】 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細菌為研究對象，要達到的兩個主要目的是： ⑴ ；⑵ 。 3．PCR（ ）是一種在體外將 。此項技術(shù)的自動化，要求使用耐高溫的DNA聚合酶。 思考：怎樣找耐高溫的酶呢？ 4．實驗室中微生物的篩選應(yīng)用的原理是：人為提供有利于 生長的條件（包括 等），同時抑制或阻止其他微生物生長。 5．選擇培養(yǎng)基是指 。 6．常用來統(tǒng)計樣品中活菌數(shù)目的方法是 。即當(dāng)樣品的稀釋度足夠高時，培養(yǎng)基表面生長的一個菌落，來源于樣品稀釋液中的 。通過統(tǒng)計平板上的菌落數(shù)，就能推測出樣品中大約含有多少活菌。為了保證結(jié)果準(zhǔn)確，一般選擇菌落數(shù)在 的平板進行計數(shù)。另外， 也是測定微生物數(shù)量的常用方法。 7．比較教材中兩位同學(xué)的操作方法，哪位同學(xué)的結(jié)果接近真實值？你認(rèn)為這兩位同學(xué)的實驗需要改進呢？如需要，如何改進？ 8．一般來說，統(tǒng)計的菌落數(shù)往往比活菌的實際數(shù)目 。這是因為 。因此，統(tǒng)計結(jié)果一般用 而不是活菌數(shù)來表示。 9．設(shè)置對照實驗的主要目的是 ，提高實驗結(jié)果的可信度。 10．對照實驗是 。 11．實驗設(shè)計包括的內(nèi)容有： 、 、 和 ，具體的實驗步驟以及時間安排等的綜合考慮和安排。 12．不同種類的微生物，往往需要不同的培養(yǎng) 和培養(yǎng) 。在實驗過程中，一般每隔24小時統(tǒng)計一次菌落數(shù)目，選取菌落數(shù)目穩(wěn)定時的記錄作為結(jié)果，這樣可以 。 13．無菌操作應(yīng)注意什么問題？ ⑴ ⑵ ⑶ 14．在進行多組實驗過程中，應(yīng)注意做好標(biāo)記，其目的是 。 思考：應(yīng)標(biāo)記哪些內(nèi)容？怎樣操作更有利于實驗的進行？ 15．對所需的微生物進行初步篩選，只是分離純化菌種的第一步，要對分離的菌種進行一步的鑒定，還需要借助 的方法。 思考：有哪些方法可以對菌種進行鑒定？ 【疑難點撥】 1．選擇培養(yǎng)基 選擇培養(yǎng)基的含義是：在培養(yǎng)基中加入某種化學(xué)物質(zhì)，以抑制不需要的微生物的生長，促進需要的微生物的生長。目的是從眾多微生物中分離所需要的微生物。 在培養(yǎng)基中加入某種化學(xué)物質(zhì)可以做到這一點，如加入青霉素可以分離出酵母菌和霉菌。加入高濃度的食鹽可得到金黃色葡萄球菌。這里的加入是在培養(yǎng)的培養(yǎng)成分的基礎(chǔ)上加入的。 培養(yǎng)基中的營養(yǎng)成分的改變也可達到分離微生物的目的。如培養(yǎng)基中缺乏氮源時，可以分離固氮微生物，因為非固氮微生物不能在此培養(yǎng)基上生存。當(dāng)培養(yǎng)基的某種營養(yǎng)成分為特定化學(xué)成分時，也具有分離效果。如石油是唯一碳源時，可以抑制不能利用石油的微生物的生長，使能夠利用石油的微生物生存，達到分離能消除石油污染的微生物的目的。改變微生物的培養(yǎng)條件， 也可以達到分離微生物的目的，如將培養(yǎng)基放在高溫環(huán)境中培養(yǎng)只能得到耐高溫的微生物。 2．如何從平板上的菌落數(shù)推測出每克樣品中的菌落數(shù)？ 統(tǒng)計某一稀釋度下平板上的菌落數(shù)，最好能統(tǒng)計3個平板，計算出平板菌落數(shù)的平均值，然后按課本旁欄的公式進行計算。 3．為什么分離不同的微生物要采用不同的稀釋度？測定土壤中細菌的總量和測定土壤中能分解尿素的細菌的數(shù)量，選用的稀釋范圍相同嗎？ 這是因為土壤中各類微生物的數(shù)量（單位：株/Kg）是不同的，例如在干旱土壤中的上層樣本中：好氧及兼性厭氧型細菌數(shù)約為2185萬，放線菌數(shù)約為477萬，霉菌數(shù)約為23.1萬。因此，為獲得不同類型的微生物，就需要按不同的稀釋度進行分離，同時還應(yīng)當(dāng)有針對性地提供選擇培養(yǎng)的條件。 【典例解析】 例1．對細菌群體生長規(guī)律測定的正確的表述是 A．在液體培養(yǎng)基上進行 B．至少接種一種細菌 C．接種一個細菌 D．及時補充消耗的營養(yǎng)物質(zhì) 解析：細菌群體生長規(guī)律的測定是人們在一定條件下進行的。這些條件是：一種細菌、恒定容積的培養(yǎng)基，液體培養(yǎng)基、定時測定細菌總數(shù)。在這些條件下，才能測定出細菌的生長規(guī)律。測定時只能用一種細菌的子細胞群體的變化規(guī)律表達微生物的生長；恒定容積是給微生物提供一定的生存環(huán)境；液體培養(yǎng)基才能通過樣品推測細菌總數(shù)。若接種多種細菌，則會發(fā)生種間斗爭而不能測定一種微生物的生長規(guī)律。在接種時，要保證一定的接種量。 答案：A 例2．在微生物群體生長規(guī)律的測定中，種內(nèi)斗爭最顯著最激烈的時期是 A．調(diào)整期 B．對數(shù)期 C．穩(wěn)定期 D．衰亡期 解析：種內(nèi)斗爭是一種生態(tài)因素。種內(nèi)斗爭反應(yīng)了種內(nèi)生物對生存空間和生活資源的爭奪。在生活空間充裕，營養(yǎng)充足的時候，種內(nèi)斗爭的程度是比較低的。隨著微生物個體數(shù)目的增加，每個個體的生存空間越來越少，營養(yǎng)物質(zhì)也越來越少，每個個體對生存空間和資源的爭奪也越來越激烈，種內(nèi)斗爭就越來越激烈。由此可知，在穩(wěn)定期的種內(nèi)斗爭最激烈。在衰亡期，微生物的數(shù)目已經(jīng)開始減少，pH已經(jīng)極度不適于微生物的生存，次級代謝產(chǎn)物積累到很高的程度，這時的微生物的生存斗爭主要是與無機環(huán)境的斗爭。 答案：C 例3．（xx年江蘇）抗生素作為治療細菌感染的藥物，其高效性和巨大的經(jīng)濟價值使抗生素工業(yè)經(jīng)久不衰。其中青霉素的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用具有劃時代的意義。 ⑴青霉素發(fā)酵產(chǎn)生青霉素。青霉菌的新陳代謝類型是 ，青霉素是青霉菌的 代謝產(chǎn)物。 ⑵在生產(chǎn)和科研中，常選用處于 期的青霉菌作為菌種或研究材料，因為此時的青霉菌代謝旺盛， 和 比較穩(wěn)定。 ⑶對青霉菌菌體生長情況的測定：取一定體積的發(fā)酵液，經(jīng)離心分離、反復(fù)洗滌后， ，再計算發(fā)酵罐中菌體的總重量。 解析：青霉菌屬于真菌，其代謝類型應(yīng)為異養(yǎng)需氧型，而青霉素作為它的代謝產(chǎn)物，并不是它生長、繁殖所必需的，所以青霉素應(yīng)屬于次級代謝產(chǎn)物。在測定培養(yǎng)基上青霉菌菌體的生長情況時，常用的方法有兩種：一種是測量青霉菌的細胞數(shù)目，另一種是測重量，取一定體積的發(fā)酵液，經(jīng)離心分離、反復(fù)洗滌后，稱菌體的濕重，或烘干后稱干重，再由此計算出其中的細胞總重量。在細菌生長的四個主要時期中，因為處于對數(shù)期的細菌代謝旺盛，個體的形態(tài)和生理特性比較穩(wěn)定，常作為生產(chǎn)用的菌種和科研的材料。 答案：⑴異養(yǎng)需氧型 次級 ⑵對數(shù) 個體的形態(tài)生理特性 ⑶稱菌體的濕重（稱烘干后的重量） 【課堂演練】 一、 選擇題 1．在一個“淀粉—瓊脂”培養(yǎng)基的5個圓點位置，分別用不同方法處理，將此實驗裝置放在37℃恒溫箱中，保溫處理24h后，將碘液滴在培養(yǎng)基的5個圓點上，其實驗結(jié)果記錄于下表：（C） 淀粉圓點 實驗處理方法 碘液處理后的顏色反應(yīng) ① 新鮮唾液與鹽酸混合 藍黑色 ② 經(jīng)過煮沸的新鮮唾液 藍黑色 ③ 接種面包霉 棕黃色 ④ 只有新鮮的唾液 ？ ⑤ 只有一定濃度的蔗糖溶液 ？ 請指出④和⑤所發(fā)生的顏色反應(yīng)，以及③接種的面包霉的分泌物分別是 A．棕黃色、棕黃色、淀粉酶 B.藍黑色、棕黃色、麥芽糖酶 C．棕黃色、藍黑色、淀粉酶 D.棕黃色、藍黑色、麥芽糖酶 2．實驗測定鏈霉素對3種細菌的抗生素效應(yīng)，用3種細菌在事先準(zhǔn)備好的瓊脂塊平板上畫3條等長的平行線（3條線均與下圖中的鏈霉素帶接觸），將平板置于37℃條件下恒溫培養(yǎng)3天，結(jié)果如圖所示。從實驗結(jié)果分析以下敘述，不正確的是 （D） A．鏈霉素能阻止結(jié)核菌的生長 B．鏈霉素對結(jié)核菌比對霍亂菌更有效 C．鏈霉素對結(jié)核菌比對傷寒菌更有效 D．鏈霉素可以用于治療傷寒病人 3.利用生物工程生產(chǎn)啤酒、味精、胰島素、酸奶的常用菌種分別是 A．酵母菌、枯草桿菌、大腸桿菌、乳酸菌 B．酵母菌、大腸桿菌、青霉菌、乳酸菌 C．酵母菌、谷氨酸棒狀桿菌、大腸桿菌、乳酸菌 D．黃色短桿菌、酵母菌、大腸桿菌、乳酸菌 4．下列操作不屬于微生物的分離步驟的是 A． 稀釋 B．劃線或涂布 C．接斜面 D．培養(yǎng) 5．影響微生物生長的主要環(huán)境因素是 A．陽光、溫度、水分 B．溫度、水分、PH C．水分、PH、氧 D．溫度、PH、氧 6.下列微生物的產(chǎn)物中沒有菌種特異性的一組是 A．氨基酸、核苷酸、多糖、色素 B. 多糖、脂類、維生素、抗生素、氨基酸 C．核苷酸、多糖、維生素、毒素、抗生素 D．核苷酸、維生素、多糖、脂類、氨基酸 7．微生物代謝的人工控制是指 A.改變微生物的遺傳特性 B.控制發(fā)酵時的溫度 C.調(diào)節(jié)發(fā)酵過程中的pH，氧氣通入量 D.包括A、B、C三項 8．在微生物群體生長規(guī)律的測定中，不可能發(fā)生的是 A.繁殖 B.生存斗爭 C.種間斗爭 D.種內(nèi)斗爭 9．與調(diào)整期長短有關(guān)的因素中，可縮短調(diào)整期的一組是 ①用與菌種相同的培養(yǎng)基 ②營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基 ③穩(wěn)定期獲得的菌種 ④對數(shù)期獲得的菌種 ⑤接種時間提前 ⑥接種量加大 ⑦接種量減小 ⑧接種種類加大 A、①③⑤⑦ B、②③⑤⑦ C、①④⑥ D、②④⑤⑥⑧ 10．微生物群體生長善的測定方法可以是 ①測定樣品的細胞數(shù)目 ②測定次級代謝產(chǎn)物的總產(chǎn)量 ③測定培養(yǎng)基中細菌的體積 ④測定樣品的細胞重量 ⑤測定初級代謝產(chǎn)物的總產(chǎn)量 A.②④ B.①④ C.①③⑤ D.②③④ 二、非選擇題 11．下圖示酵母菌細胞的結(jié)構(gòu)模式和生長曲線圖，據(jù)圖回答： (1)從細胞核的構(gòu)造看，酵母菌屬于 生物，如果發(fā)現(xiàn)一種酵母菌細胞核中17條染色體，該酵母菌是 倍體。 (2)圖中(1)的結(jié)構(gòu)名稱為 。 (3)酵母菌細胞分裂的意義是( ) A. 產(chǎn)生新個體 B. 增加生產(chǎn)力 C. 增加變異性 D. 改變遺傳性 (4)用酵母菌制啤酒時，為保證發(fā)酵罐中有較多的酵母菌，必須先通入氧氣，達到一定數(shù)量后，則應(yīng)該密閉，以獲得大量的酒精，這充分說明酵母菌的異化作用類型是 。 (5)研究發(fā)酵罐中酵母菌的生長狀況，常用取樣統(tǒng)計分析，判斷取樣先后順序的最簡單的方法是測定發(fā)酵罐中的 。 A. 氧氣量 B. 葡萄糖量 C. 酒精量 D. pH值 (6)欲收獲酵母菌或其代謝產(chǎn)物，應(yīng)選擇曲線中的 段。 (7)自然環(huán)境中的酵母菌屬于生態(tài)系統(tǒng)中的 成分。 12． (15分)(1)在錐形瓶內(nèi)裝入一定量液體培養(yǎng)基，接人N0個乳酸菌之后密封，放在250C溫箱中連續(xù)培養(yǎng)若干小時，其間每30min測定一次菌數(shù)，測得數(shù)量變化曲線如下圖所示。請分析并回答問題： ①乳酸菌以 方式生殖，這代表 類生物普遍具有的生殖方式。 ②用N表示總菌數(shù)，N0表示初始菌數(shù)，t表示增殖世代數(shù)，乳酸菌數(shù)量增長的數(shù)學(xué)表達式為N=N02t(假設(shè)生長條件理想穩(wěn)定)。當(dāng)在理想條件下乳酸菌每30min繁殖一代，按上式計算，當(dāng)N0=1000時，連續(xù)培養(yǎng)5h，總菌數(shù)可達 個。 ③在實際培養(yǎng)條件下，乳酸菌增長速度與理想條件下乳酸菌增長速度不同，如果5h前的總菌數(shù)等于活菌數(shù)，請在上面的圖中將5h后活菌數(shù)的變化趨勢用曲線表示出來。造成菌群密度變化的外界因素是 。 ④培養(yǎng)基中不斷產(chǎn)生的乳酸來自乳酸菌的 作用。 ⑤實驗過程中，為什么要在25℃的條件下進行? 。 (2)某同學(xué)進行了溫度對酶活性影響的研究，設(shè)計了如下實驗： 實驗步驟： ①取三支試管，分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％的可溶性淀粉溶液。 ②將試管分別放人25℃、60℃的水中和冰塊中，在三支試管中分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％的淀粉酶溶液，兩支試管中的pH=6.8，第三支試管中的pH=4，搖勻后維持各自溫度5min。 ③在三支試管中各滴1滴碘液，并搖勻。觀察并記錄：(略) 結(jié)論：溫度過高或過低都影響酶的活性。 請回答： [1]該實驗?zāi)芊竦贸錾鲜鰧嶒灲Y(jié)論? 。 [2]指出步驟中不正確之處并在此基礎(chǔ)上加以糾正或補充相應(yīng)的內(nèi)容。 。 13．下面是發(fā)現(xiàn)和研究青霉素的過程： 問題：在培養(yǎng)細菌的培養(yǎng)基中，發(fā)現(xiàn)青霉菌，在其周圍沒有細菌生長。沒有青霉菌的培養(yǎng)基內(nèi)布滿了細菌。 假設(shè)： 實驗：把青霉菌放入培養(yǎng)液內(nèi)培養(yǎng)，一段時間后除去青霉菌，并用這種培養(yǎng)液培養(yǎng)細菌，觀察細菌的生長情況。 結(jié)果：這種培養(yǎng)液阻止了細菌的生長和繁殖。 結(jié)論：青霉菌可產(chǎn)生一種阻止細菌生長繁殖的物質(zhì)。 請回答： ⑴該實驗的假設(shè)是 。 ⑵以上實驗還不足以論證以上結(jié)論，請在以上實驗的基礎(chǔ)上，補充相應(yīng)的實驗方法。 答案： 1—5 CDCCD 6—10 DDCCB 11．(1)真核；單 (2)芽體 (3)A (4)兼性厭氧型 (5)D (6)EF (7)分解者 12．(1)分裂生殖(或無性生殖) 原核(或單細胞) ②1024000 ③如下圖 (會繪曲線呈下降趨勢給分) 營養(yǎng)物質(zhì)減少 ④無氧呼吸(或乳酸發(fā)酵) ⑤25℃時有利于酶的催化功能(或25oC 時酶的催化效率高) (2)[1]按此實驗步驟不能得出以上實驗結(jié)論 [2] ①試管上沒有做標(biāo)記，應(yīng)用字母(或數(shù)字)標(biāo)記，如三支試管分別標(biāo)A、B、C ②步驟①、②中加入試管中的兩種溶液應(yīng)有量的描述，如步驟①應(yīng)補充3％的可溶性淀粉溶液2mL． ③實驗組與對照組未遵循單一變量原則，兩組中存在酸堿度和溫度兩個變量，應(yīng)只有溫度一個變量，酸堿度應(yīng)一致pH都為6.8。 13．⑴青霉菌可能阻止了其他細菌的生長和繁殖。 ⑵增加對照實驗。具體方法為：將另一組相同的細菌放在未培養(yǎng)過青霉菌的，其他成分完成相同的培養(yǎng)液中，在完全相同的環(huán)境中進行培養(yǎng)，觀察其生長繁殖情況。 課題3 分解纖維素的微生物的分離 【導(dǎo)學(xué)誘思】 1．纖維素是 類物質(zhì)， 是自然界中纖維素含量最高的天然產(chǎn)物，此外，木材、作物秸稈等也富含纖維素。 2．纖維素酶是一種復(fù)合酶，一般認(rèn)為它至少包括三種組分，即 、 和 ，前兩種酶使纖維素分解成纖維二糖，第三種酶將纖維二糖分解成 。正是在這三種酶的協(xié)同作用下，纖維素最終被水解成葡萄糖，為微生物的生長提供營養(yǎng)，同樣，也可以為人類所利用。 3．在做纖維素酶分解纖維素的實驗過程中，如果沒有搖床，可以采用何種方法代替？ 4．篩選纖維素分解菌可以用 法，這種方法能夠通過 直接對微生物進行篩選。 5．在土壤中取樣的方法有：① ；② 。 5．剛果紅是一種 ，它可以與像纖維素這樣的多糖物質(zhì)形成紅色復(fù)合物，但并不和水解后的纖維二糖和葡萄糖發(fā)生這種反應(yīng)。 思考： ①怎樣利用剛果紅的這一特點來篩選纖維素分解菌？ ②利用剛果紅染色的方法有幾種？各自的優(yōu)缺點是什么？ 6．分離分解纖維素的微生物的實驗流程圖如下： → →梯度稀釋→ → 。 思考：⑴此流程圖與樣品的稀釋和稀釋液的取樣培養(yǎng)流程圖有何異同？ ⑵為什么要在富含纖維素的環(huán)境中尋找纖維素分解菌？ ⑶將濾紙埋在土壤中有什么作用？你認(rèn)為濾紙應(yīng)該埋進土壤多深？ 【疑難點撥】 1．分離分解纖維素的微生物的實驗流程與稀釋液的取樣培養(yǎng)流程圖有何異同？ 它們的區(qū)別是：稀釋液的取樣流程圖是將土樣制成的菌懸液直接涂布在以尿素為唯一氮源的選擇性培養(yǎng)基上，直接分離得到菌落。分離分解纖維素的微生物的實驗流程通過選擇培養(yǎng)，使纖維素分解菌得到增殖后，再將菌液涂布在選擇培養(yǎng)基上。其他步驟基本相同。 2．將濾紙埋在土壤中有什么作用？你認(rèn)為濾紙應(yīng)該埋進土壤多深？ 將濾紙埋在土壤中能使纖維素分解菌相對聚集，實際上是人工設(shè)置纖維素分解菌的生存的適宜環(huán)境。一般應(yīng)將紙埋于深約10cm左右腐殖土壤中。 3．兩種剛果紅染色法的比較 剛果紅在篩選纖維素分解菌上的應(yīng)用已經(jīng)有超過20年的歷史，在本課題中我們給出了兩種方法。方法一是傳統(tǒng)的方法，缺點是操作繁瑣，加入剛果紅溶液會使菌落之間發(fā)生混雜；其優(yōu)點是這樣顯示出的顏色反應(yīng)基本上纖維素分解菌的作用。方法二的優(yōu)點是操作簡便，不存在菌落混雜的問題，缺點是由于纖維素和瓊脂、土豆汁中都含有淀粉類物質(zhì)，可以使能夠產(chǎn)生淀粉酶的微生物出現(xiàn)假陽性反應(yīng)。但這種只產(chǎn)生淀粉酶的微生物產(chǎn)生的透明圈較為模糊，因為培養(yǎng)基中纖維素占主要地位，因此可以與纖維素酶產(chǎn)生的透明圈相區(qū)分。方法二的另一缺點是：有些微生物具有降解色素的能力，它們在長時間培養(yǎng)過程中會降解剛果紅形成明顯的透明圈，與纖維素分解菌不易區(qū)分。 4．為什么選擇培養(yǎng)能夠“濃縮”所需的微生物？ 在選擇培養(yǎng)的條件下，可以使那些能夠適應(yīng)這種營養(yǎng)條件的微生物得到迅速繁殖，而那些不適應(yīng)這種營養(yǎng)條件的微生物的繁殖被抑制，因此可以起到“濃縮”的作用。 【典例解析】 例1．有關(guān)谷氨酸發(fā)酵的敘述中正確的是 A．發(fā)酵中要不斷通入空氣 B．培養(yǎng)條件不當(dāng)將不能得到產(chǎn)品 C．?dāng)嚢璧奈ㄒ荒康氖鞘箍諝獬蔀樾∨? D．冷卻水可使酶活性下降 解析：進行谷氨酸發(fā)酵的菌種是異養(yǎng)需氧型微生物，所以要在培養(yǎng)過程中不斷通入空氣，但是必須通入的是無菌空氣，普通空氣是不行的，容易造成雜菌污染。攪拌不但使空氣成為小氣泡以增加培養(yǎng)基中的溶氧量，還能使培養(yǎng)基與菌種充分接觸，提高原料的利用率。在培養(yǎng)過程中，由于微生物的代謝產(chǎn)熱和機械磨擦生熱，會使培養(yǎng)基的溫度升高，高到一定程度，就會使酶的結(jié)構(gòu)和核酸的結(jié)構(gòu)遭到破壞，培養(yǎng)會因此而受到影響。降低溫度，是保證酶正?；钚缘臈l件之一而不會使酶的活性下降。當(dāng)培養(yǎng)條件不恰當(dāng)時，不能得到谷氨酸。如pH降低時將得到乙酰谷氨酰胺，溶氧低時將得到乳酸或琥珀酸。 答案：B 例2．溫度對發(fā)酵過程的影響，不正確的是 A．溫度過高，發(fā)酵周期縮短，產(chǎn)量降低 B．溫度不影響生物合成的途徑 C．溫度能影響菌種對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收 D．菌體生長和產(chǎn)物合成所需的最適溫度不一定相同 解析：解答此題需要從以下幾方面入手分析：第一，發(fā)酵過程需要適宜的溫度，如果溫度過高，酶很快失活，菌體衰老，發(fā)酵周期就會縮短，產(chǎn)量也會降低；第二，溫度能影響生物合成的途徑，這是因為生物合成過程需要酶，酶的活性與溫度高低有關(guān)；第三，菌種吸收營養(yǎng)物質(zhì)一部分是通過主動運輸來完成的，需呼吸作用提供能量，這與溫度有關(guān)；第四，菌體生長和產(chǎn)物合成需體內(nèi)旺盛的代謝作基礎(chǔ)，而用于生長繁殖和代謝產(chǎn)物生成的酶不同，因此所需的最適宜的溫度也不一定相同。 答案：B 例3．（xx年北京卷）某化工廠的污水池中，含有一種有害的、難于降解的有機化合物A，研究人員用化合物A、磷酸鹽、鎂鹽以及微量元素配制的培養(yǎng)基，成功地篩選到能高效降解化合物A的細菌（目的菌）。實驗的主要步驟如下圖所示。請分析回答問題： ⑴培養(yǎng)基中加入化合物A的目的是篩選 ，這種培養(yǎng)基屬于 培養(yǎng)基。 ⑵“目的菌”生長所需的氮源和碳源是來自培養(yǎng)基中的 ，實驗需要振蕩培養(yǎng)，由此推測“目的菌”的代謝類型是 。 ⑶培養(yǎng)若干天后，應(yīng)選擇培養(yǎng)瓶中化合物A含量 的培養(yǎng)液，接入新的培養(yǎng)液中連續(xù)培養(yǎng)，使“目的菌”的數(shù)量 。 ⑷轉(zhuǎn)為固體培養(yǎng)時，常采用 的方法接種，獲得單菌落后繼續(xù)篩選。 ⑸若研究“目的菌”的生長規(guī)律，將單個菌落進行液體培養(yǎng)，可采用 的方法進行計數(shù)，以時間為橫坐標(biāo)，以 為縱坐標(biāo)，繪制生長曲線。 ⑹實驗結(jié)束時，使用過的培養(yǎng)基應(yīng)該進行 處理后，才能倒掉。 解析：題干中首先說明了A是有機物，后來在培養(yǎng)基中雙增加了磷酸鹽、鎂鹽以及微量元素，通過比較各培養(yǎng)瓶中A的多少，選出“目的菌”，由此還可推斷出“目的菌”所需碳源和氮源來自A，是異養(yǎng)型。獲得“目的菌”種后，選進行擴大培養(yǎng)，培養(yǎng)過程中及培養(yǎng)結(jié)束后注意滅菌。 答案： ⑴目的菌 選擇 ⑵化合物A 異養(yǎng)需氧型 ⑶減少 增加 ⑷劃線 ⑸定期取樣“目的菌”數(shù)目的對數(shù) ⑹滅菌 【課堂演練】 1．下面是弗來明對青霉素的早期研究過程： 發(fā)現(xiàn)問題：在培養(yǎng)細菌的器具中發(fā)現(xiàn)一種青霉菌，在這種青霉菌的周圍有沒有其它細菌生存?為什么會產(chǎn)生這種現(xiàn)象? 提出假設(shè)： 設(shè)計實驗：在液體中培養(yǎng)青霉菌后，考察這種液體對細菌增殖的影響。 實驗結(jié)果：培養(yǎng)液使細菌的增殖停止。 結(jié)論：下面幾項最適合作為該實驗假設(shè)的是 A．青霉菌與細菌之間是共生關(guān)系 B．青霉菌污染了細菌生存的環(huán)境 C．青霉菌產(chǎn)生了對人體有益的物質(zhì) D．青霉菌能產(chǎn)生抑制細菌增殖的物質(zhì) 2．培養(yǎng)流感病毒時，應(yīng)選用 A．固體培養(yǎng)基 B．含有多種無機鹽的培養(yǎng)液 C．活的雞胚 D．無菌的牛肉湯 3．以下關(guān)于微生物對氧的需求的敘述中正確的是 A．產(chǎn)甲烷桿菌屬厭氧呼吸，但氧的存在不影響其生存 B．鏈球菌進行厭氧呼吸，不能接觸空氣 C．黃色短桿菌在氧氣充足時