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(yǎng)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(yǎng)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(yǎng)幾小時，把細菌細胞洗滌后涂布在基本培養(yǎng)基的固體平板上，發(fā)現(xiàn)長出了若干野生型菌落，對此實驗現(xiàn)象可作出三種假設(shè)：
①營養(yǎng)上發(fā)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(zhì)發(fā)生交換；
（2）為了證明上述假設(shè)①，有人設(shè)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(yǎng)液和營養(yǎng)物質(zhì)可通過，實驗如下．請你補充相關(guān)實驗內(nèi)容：
實驗步驟：①在U型管中加入液體基本培養(yǎng)基；
②U型管兩端各加入菌株A、菌株B，培養(yǎng)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(yǎng)基的固體平板，觀察其數(shù)量和存活狀態(tài)．
實驗結(jié)果：沒有任何新細菌或菌落產(chǎn)生．
實驗結(jié)論：菌株A與菌株B不可能通過營養(yǎng)互補產(chǎn)生菌落
（ 3）發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)H與青霉素組合使用對菌株生長的影響，實驗設(shè)計及結(jié)果如表．請補充組別2的相關(guān)信息．

組別	培養(yǎng)基中的添加物	野生型菌株
1	100μg/mL蛋白質(zhì)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(zhì)H	死亡

Answer 1

分析 根據(jù)題意可知：菌株A是met^- bio^-營養(yǎng)缺陷型的大腸桿菌菌株，菌株B是thr^- leu^- thi^-營養(yǎng)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(yǎng)長出野生型菌落的原因．營養(yǎng)缺陷型的菌株不能在基本培養(yǎng)基中生存，需要添加相應(yīng)的營養(yǎng)物質(zhì)．據(jù)此分析作答．

解答 解：（1）探究菌株A和B混合培養(yǎng)長出野生型菌落，可能的原因有：可能在營養(yǎng)上發(fā)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(fā)生基因突變出現(xiàn)野生型；可能不同缺陷型的細菌間遺傳物質(zhì)發(fā)生交換而出現(xiàn)野生型．
（2）實驗步驟：①根據(jù)題意U型管中間有過濾器隔開，細菌不能通過，但培養(yǎng)液和營養(yǎng)物質(zhì)可通過，目的是隔開兩種缺陷型的細菌，且培養(yǎng)液應(yīng)該為基本培養(yǎng)基．
③混合培養(yǎng)后應(yīng)該檢測是否有野生型菌株出現(xiàn)，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(yǎng)基的固體平板，觀察其數(shù)量和存活狀態(tài)．
 實驗結(jié)果：實驗的結(jié)果是沒有任何新細菌或菌落產(chǎn)生，說明菌株A與菌株B不可能通過營養(yǎng)互補產(chǎn)生菌落．
（3）根據(jù)題意，該實驗的目的是探究母乳中新發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)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(yǎng)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(yǎng)基中的添加物是2μg/mL 青霉素，可以推測，實驗結(jié)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(zhì)發(fā)生交換（發(fā)生細胞融合也可） 
（2）實驗步驟：①液體基本培養(yǎng)基    ③洗滌    分別涂布在基本培養(yǎng)基的固體平板    實驗結(jié)果：沒有任何新細菌或菌落產(chǎn)生 
（3）2μg/mL 青霉素  生長正常

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