Question

13．某化工厂的污水池中含有一种有害的、难以降解的有机化合物A，研究人员利用以下两种方法获得了能高效降解化合物A的细菌．
Ⅰ方法一：研究人员利用有机化合物A、磷酸盐、镁盐以及微量元素配制的培养基成功筛选到能高效降解化合物A的细菌．实验的主要步骤如图所示，请分析回答：

（1）培养基中加入化合物A的目的是筛选目的菌．
（2）“目的菌”生长所需的氮源和碳源是来自培养基中的化合物A．实验需要振荡培养，由此推测“目的菌”的代谢类型是异养需氧型．
（3）在上述实验操作过程中，获得纯净“目的菌”的关键是防止外来杂菌入侵．
（4）转为固体培养时，常采用平板划线的方法接种，获得单菌落后继续筛选．
（5）若研究“目的菌”的群体生长规律，将单个菌落进行液体培养，可采用显微直接计数法进行计数．若以一个大方格（体积为0.4mm³）有25个中方格的计数板为例进行计算，设五个中方格中总菌数为B，菌液稀释倍数为C，那么原菌液的菌群密度为12500B•C个/mL．
Ⅱ方法二：研究人员通过化学方法合成了高效降解化合物A的某种酶的基因，利用PCR扩增后，采用一定方法导入细菌细胞中，经筛选、培养获得高效降解化合物A的细菌．请分析回答：
（1）在利用PCR扩增该酶的基因时，在扩增缓冲液中添加4种脱氧核苷三磷酸作为原料而不是脱氧核苷酸，从而使反应体系不需要再加入ATP提供能量，请推测PCR反应合成DNA子链时能量来源于所用原料水解产生相应脱氧核苷酸时所释放的能量．
（2）假如PCR反应所用的引物含有放射性、模板不具有放射性，且引物不被切除，则经过n次循环，具有放射性的脱氧核苷酸链占总链数的比值为$\frac{{2}^{n}-1}{{2}^{n}}$．

Answer 1

分析 1、实验室中目的菌株的筛选的原理：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、微生物常见的接种的方法：
①平板划线法：将已经熔化的培养基倒入培养皿制成平板，接种，划线，在恒温箱里培养．在线的开始部分，微生物往往连在一起生长，随着线的延伸，菌数逐渐减少，最后可能形成单个菌落．
②稀释涂布平板法：将待分离的菌液经过大量稀释后，均匀涂布在培养皿表面，经培养后可形成单个菌落．

解答 解：Ⅰ（1）由题意可知，本实验是分离出能降解有机化合物A的菌种，所以培养基中加入化合物A的目的是筛选能降解有机化合物A的菌种．
（2）根据培养基成分可知，“化合物A、磷酸盐、镁盐以及微量元素”，其中磷酸盐、镁盐以及微量元素均属于无机盐，因此有机化合物A为目的菌提供了生长所需的氮和碳源．实验需要振荡培养，由此推测“目的菌”的代谢类型是异养需氧型．
（3）微生物的培养过程中，获得纯净“目的菌”的关键是防止外来杂菌入侵．
（4）转为固体培养时，常采用平板划线的方法接种，获得单菌落后继续筛选．
（5）由题意可知，一个大方格内的菌种数量是B÷5×25=5B，换算成每毫升的菌种数目应是5B÷0.4×1000×C=12500BC个/mL．
Ⅱ（1）根据题意可知，在利用PCR扩增该酶的基因时，在扩增缓冲液中添加4种脱氧核苷三磷酸，从而使反应体系不需要再加入ATP提供能量，由此可以推测PCR反应合成DNA子链时能量来源于脱氧核苷三磷酸水解产生相应脱氧核苷酸时所释放的能量．
（2）假如PCR反应所用的引物含有放射性、模板不具有放射性，且引物不被切除，则经过n次循环，产生2ⁿ个DNA分子，即脱氧核苷酸链有2ⁿ⁺¹条，其中只有两条母链不含有放射性，因此具有放射性的脱氧核苷酸链占总链数的比值=$\frac{{2}^{n+1}-2}{{2}^{n+1}}$=$\frac{{2}^{n}-1}{{2}^{n}}$．
故答案为：
Ⅰ（1）筛选目的菌  
（2）化合物A     异养需氧型
（3）防止外来杂菌入侵
（4）平板划线
（5）12500B•C
Ⅱ（1）所用原料水解产生相应脱氧核苷酸时所释放的能量
（2）$\frac{{2}^{n}-1}{{2}^{n}}$

点评 本题考查了微生物分离与培养和PCR技术的有关知识，要求考生能够识记培养基的成分和培养条件，掌握微生物分离与纯化的方法与步骤，掌握PCR技术的原理和方法，再结合所学知识准确答题．