Question

20．大腸桿菌有許多菌株，菌株A：met^- bio^- thr⁺ leu⁺ thi⁺（需要在基本培養基中補充甲硫氨酸、生物素），菌株B：met⁺ bio⁺ thr^- leu^- thi^-（需要在基本培養基中補充蘇氨酸、亮氨酸和硫胺）．科學家Lederberg和Tatum曾做了如下實驗，請分析回答：

（1）菌株A和B混合培養幾小時，把細菌細胞洗滌后涂布在基本培養基的固體平板上，發現長出了若干野生型菌落，對此實驗現象可作出三種假設：
①營養上發生了互補，即菌株A所需的met^- bio^-從菌株B泄漏得到，菌株B所需的thr^- leu^- thi^-從菌株A泄漏得到．
②基因突變；
③不同細菌間遺傳物質發生交換；
（2）為了證明上述假設①，有人設計了一種U型管（如圖2），中間有過濾器隔開，細菌不能通過，但培養液和營養物質可通過，實驗如下．請你補充相關實驗內容：
實驗步驟：①在U型管中加入液體基本培養基；
②U型管兩端各加入菌株A、菌株B，培養幾小時；
③將U型管兩端的細菌各自取出洗滌后，分別涂布在基本培養基的固體平板，觀察其數量和存活狀態．
實驗結果：沒有任何新細菌或菌落產生．
實驗結論：菌株A與菌株B不可能通過營養互補產生菌落
（ 3）發現大腸桿菌野生型菌株對青霉素有抗性．某興趣小組為探究母乳中新發現的蛋白質H與青霉素組合使用對菌株生長的影響，實驗設計及結果如表．請補充組別2的相關信息．

組別	培養基中的添加物	野生型菌株
1	100μg/mL蛋白質H	生長正常
2	2μg/mL青霉素	生長正常
3	2μg/mL 青霉素+100μg/mL蛋白質H	死亡

Answer 1

分析 根據題意可知：菌株A是met^- bio^-營養缺陷型的大腸桿菌菌株，菌株B是thr^- leu^- thi^-營養缺陷型的大腸桿菌菌株．該實驗的目的是探究菌株A和B混合培養長出野生型菌落的原因．營養缺陷型的菌株不能在基本培養基中生存，需要添加相應的營養物質．據此分析作答．

解答 解：（1）探究菌株A和B混合培養長出野生型菌落，可能的原因有：可能在營養上發生了互補，即菌株A所需的met^- bio^-從菌株B泄漏得到，菌株B所需的thr^- leu^- thi^-從菌株A泄漏得到；可能發生基因突變出現野生型；可能不同缺陷型的細菌間遺傳物質發生交換而出現野生型．
（2）實驗步驟：①根據題意U型管中間有過濾器隔開，細菌不能通過，但培養液和營養物質可通過，目的是隔開兩種缺陷型的細菌，且培養液應該為基本培養基．
③混合培養后應該檢測是否有野生型菌株出現，所以需要將U型管兩端的細菌各自取出洗滌后，分別涂布在基本培養基的固體平板，觀察其數量和存活狀態．
 實驗結果：實驗的結果是沒有任何新細菌或菌落產生，說明菌株A與菌株B不可能通過營養互補產生菌落．
（3）根據題意，該實驗的目的是探究母乳中新發現的蛋白質H與青霉素組合使用對菌株生長的影響，所以自變量為培養基中的添加物，因變量為野生型菌株生長情況．所以第2組培養基中的添加物是2μg/mL 青霉素，可以推測，實驗結果是野生型菌株生長正常．
故答案為：
（1）②基因突變   ③不同細菌間遺傳物質發生交換（發生細胞融合也可） 
（2）實驗步驟：①液體基本培養基    ③洗滌    分別涂布在基本培養基的固體平板    實驗結果：沒有任何新細菌或菌落產生 
（3）2μg/mL 青霉素  生長正常

點評 本題主要考查微生物培養的相關實驗，意在強化學生對微生物培養的過程的相關知識的理解與運用，試題有一定的難度．