题目

中国科学家运用合成生物学方法构建了一株嗜盐单胞菌 H ，以糖蜜（甘蔗榨糖后的废弃液，含较多蔗糖）为原料，在实验室发酵生产 PHA 等新型高附加值可降解材料，期望提高甘蔗的整体利用价值。工艺流程如图。 回答下列问题： （ 1 ）为提高菌株 H 对蔗糖的耐受能力和利用效率，可在液体培养基中将蔗糖作为 ___________ ，并不断提高其浓度，经多次传代培养（指培养一段时间后，将部分培养物转入新配的培养基中继续培养）以获得目标菌株。培养过程中定期取样并用 ___________ 的方法进行菌落计数，评估菌株增殖状况。此外，选育优良菌株的方法还有 ___________ 等。（答出两种方法即可） （ 2 ）基于菌株 H 嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，研究人员设计了一种不需要灭菌的发酵系统，其培养基盐浓度设为 60g/L ， pH 为 10 ，菌株 H 可正常持续发酵 60d 以上。该系统不需要灭菌的原因是 ___________ 。（答出两点即可） （ 3 ）研究人员在工厂进行扩大培养，在适宜的营养物浓度、温度、 pH 条件下发酵，结果发现发酵液中菌株 H 细胞增殖和 PHA 产量均未达到预期，并产生了少量乙醇等物质，说明发酵条件中 ___________ 可能是高密度培养的限制因素。 （ 4 ）菌株 H 还能通过分解餐厨垃圾（主要含蛋白质、淀粉、油脂等）来生产 PHA ，说明其能分泌 ___________ 。 答案： 唯一碳源 血细胞计数板计数 诱变育种、基因工程育种 盐浓度为 60g/L 的条件下，其他杂菌因失水过多而死亡； pH 为 10 的条件下，其他杂菌的酶变性失活，生长繁殖受抑制    氧气（ O 2 或溶解氧） 蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等 【分析】 微生物的筛选和计数方法： （ 1 ）实验室中微生物的筛选原理实验室筛选：人为提供有利于目的菌株生长的条件（包括营养、温度、 pH 等），同时抑制或阻止其他微生物生长。 （ 2 ）微生物常见的接种方法：稀释涂布平板法、平板划线法。 （ 3 ）测定微生物数量的方法： ① 直接计数法：常用显微镜直接技术法，一般适用于纯培养悬浮液中各种单细胞菌体的计数。 ② 间接计数法：常用稀释平板计数法，平板培养基上长出一个菌落就代表原待测样品中一个微生物个体。 【详解】 （ 1 ）根据题意分析，该实验的目的是提高菌株 H 对蔗糖的耐受能力和利用效率，结合微生物的代谢需求，其液体培养基应该以蔗糖作为唯一碳源 。并不断提高其浓度，经多次传代培养（指培养一段时间后，将部分培养物转入新配的培养基中继续培养）以获得目标菌株。培养过程中定期取样并用血细胞计数板计数的方法进行菌落计数，评估菌株增殖状况。 此外，选育优良菌株的方法还有诱变育种、基因工程育种等。 （ 2 ）已知，菌株 H 具有嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，因此当培养基盐浓度为 60g/L ， pH 为 10 时，菌株 H 可正常持续发酵 60d 以上，而盐浓度为 60g/L 的条件下，其他杂菌因失水过多而死亡； pH 为 10 的条件下，其他杂菌的酶变性失活，生长繁殖受抑制，故该系统不需要灭菌。 （ 3 ）分析题意，扩大培养时，营养物浓度、温度、 pH 等条件下适宜，而发酵液中菌株 H 细胞增殖和 PHA 产量均未达到预期，并产生了少量乙醇等物质，说明发酵条件中氧气不足，使菌种进行无氧呼吸产生乙醇，即氧气（ O 2 或溶解氧）是限制高密度培养的重要因素。 （ 4 ）根据酶的专一性可知，菌株 H 之所以能通过分解主要含蛋白质、淀粉、油脂等的餐厨垃圾来生产 PHA ，说明其能分泌蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等。 【点睛】 本题考查微生物的分离和计数的相关知识，意在考查考生运用所学知识解决实际问题的能力，难度适中。

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