Question

13．某化工廠的污水池中含有一種有害的、難以降解的有機(jī)化合物A，研究人員利用以下兩種方法獲得了能高效降解化合物A的細(xì)菌．
Ⅰ方法一：研究人員利用有機(jī)化合物A、磷酸鹽、鎂鹽以及微量元素配制的培養(yǎng)基成功篩選到能高效降解化合物A的細(xì)菌．實(shí)驗(yàn)的主要步驟如圖所示，請(qǐng)分析回答：

（1）培養(yǎng)基中加入化合物A的目的是篩選目的菌．
（2）“目的菌”生長(zhǎng)所需的氮源和碳源是來自培養(yǎng)基中的化合物A．實(shí)驗(yàn)需要振蕩培養(yǎng)，由此推測(cè)“目的菌”的代謝類型是異養(yǎng)需氧型．
（3）在上述實(shí)驗(yàn)操作過程中，獲得純凈“目的菌”的關(guān)鍵是防止外來雜菌入侵．
（4）轉(zhuǎn)為固體培養(yǎng)時(shí)，常采用平板劃線的方法接種，獲得單菌落后繼續(xù)篩選．
（5）若研究“目的菌”的群體生長(zhǎng)規(guī)律，將單個(gè)菌落進(jìn)行液體培養(yǎng)，可采用顯微直接計(jì)數(shù)法進(jìn)行計(jì)數(shù)．若以一個(gè)大方格（體積為0.4mm³）有25個(gè)中方格的計(jì)數(shù)板為例進(jìn)行計(jì)算，設(shè)五個(gè)中方格中總菌數(shù)為B，菌液稀釋倍數(shù)為C，那么原菌液的菌群密度為12500B•C個(gè)/mL．
Ⅱ方法二：研究人員通過化學(xué)方法合成了高效降解化合物A的某種酶的基因，利用PCR擴(kuò)增后，采用一定方法導(dǎo)入細(xì)菌細(xì)胞中，經(jīng)篩選、培養(yǎng)獲得高效降解化合物A的細(xì)菌．請(qǐng)分析回答：
（1）在利用PCR擴(kuò)增該酶的基因時(shí)，在擴(kuò)增緩沖液中添加4種脫氧核苷三磷酸作為原料而不是脫氧核苷酸，從而使反應(yīng)體系不需要再加入ATP提供能量，請(qǐng)推測(cè)PCR反應(yīng)合成DNA子鏈時(shí)能量來源于所用原料水解產(chǎn)生相應(yīng)脫氧核苷酸時(shí)所釋放的能量．
（2）假如PCR反應(yīng)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，則經(jīng)過n次循環(huán)，具有放射性的脫氧核苷酸鏈占總鏈數(shù)的比值為$\frac{{2}^{n}-1}{{2}^{n}}$．

Answer 1

分析 1、實(shí)驗(yàn)室中目的菌株的篩選的原理：人為提供有利于目的菌株生長(zhǎng)的條件（包括營(yíng)養(yǎng)、溫度．pH等），同時(shí)抑制或阻止其他微生物生長(zhǎng)．
2、微生物常見的接種的方法：
①平板劃線法：將已經(jīng)熔化的培養(yǎng)基倒入培養(yǎng)皿制成平板，接種，劃線，在恒溫箱里培養(yǎng)．在線的開始部分，微生物往往連在一起生長(zhǎng)，隨著線的延伸，菌數(shù)逐漸減少，最后可能形成單個(gè)菌落．
②稀釋涂布平板法：將待分離的菌液經(jīng)過大量稀釋后，均勻涂布在培養(yǎng)皿表面，經(jīng)培養(yǎng)后可形成單個(gè)菌落．

解答 解：Ⅰ（1）由題意可知，本實(shí)驗(yàn)是分離出能降解有機(jī)化合物A的菌種，所以培養(yǎng)基中加入化合物A的目的是篩選能降解有機(jī)化合物A的菌種．
（2）根據(jù)培養(yǎng)基成分可知，“化合物A、磷酸鹽、鎂鹽以及微量元素”，其中磷酸鹽、鎂鹽以及微量元素均屬于無機(jī)鹽，因此有機(jī)化合物A為目的菌提供了生長(zhǎng)所需的氮和碳源．實(shí)驗(yàn)需要振蕩培養(yǎng)，由此推測(cè)“目的菌”的代謝類型是異養(yǎng)需氧型．
（3）微生物的培養(yǎng)過程中，獲得純凈“目的菌”的關(guān)鍵是防止外來雜菌入侵．
（4）轉(zhuǎn)為固體培養(yǎng)時(shí)，常采用平板劃線的方法接種，獲得單菌落后繼續(xù)篩選．
（5）由題意可知，一個(gè)大方格內(nèi)的菌種數(shù)量是B÷5×25=5B，換算成每毫升的菌種數(shù)目應(yīng)是5B÷0.4×1000×C=12500BC個(gè)/mL．
Ⅱ（1）根據(jù)題意可知，在利用PCR擴(kuò)增該酶的基因時(shí)，在擴(kuò)增緩沖液中添加4種脫氧核苷三磷酸，從而使反應(yīng)體系不需要再加入ATP提供能量，由此可以推測(cè)PCR反應(yīng)合成DNA子鏈時(shí)能量來源于脫氧核苷三磷酸水解產(chǎn)生相應(yīng)脫氧核苷酸時(shí)所釋放的能量．
（2）假如PCR反應(yīng)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，則經(jīng)過n次循環(huán)，產(chǎn)生2ⁿ個(gè)DNA分子，即脫氧核苷酸鏈有2ⁿ⁺¹條，其中只有兩條母鏈不含有放射性，因此具有放射性的脫氧核苷酸鏈占總鏈數(shù)的比值=$\frac{{2}^{n+1}-2}{{2}^{n+1}}$=$\frac{{2}^{n}-1}{{2}^{n}}$．
故答案為：
Ⅰ（1）篩選目的菌  
（2）化合物A     異養(yǎng)需氧型
（3）防止外來雜菌入侵
（4）平板劃線
（5）12500B•C
Ⅱ（1）所用原料水解產(chǎn)生相應(yīng)脫氧核苷酸時(shí)所釋放的能量
（2）$\frac{{2}^{n}-1}{{2}^{n}}$

點(diǎn)評(píng) 本題考查了微生物分離與培養(yǎng)和PCR技術(shù)的有關(guān)知識(shí)，要求考生能夠識(shí)記培養(yǎng)基的成分和培養(yǎng)條件，掌握微生物分離與純化的方法與步驟，掌握PCR技術(shù)的原理和方法，再結(jié)合所學(xué)知識(shí)準(zhǔn)確答題．