高考必考教材实验(十三)——探究培养液中酵母菌数量的动态变化
(地方卷：2018海南卷；2017江苏卷；2015广东、江苏卷)
【师说考问】
考问1 实验原理
(1)用液体培养基培养酵母菌，种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的影响。
(2)在理想的无限环境中，酵母菌种群的增长呈“J”型曲线；在有限的环境下，酵母菌种群的增长呈“S”型曲线。
考问2 实验流程
类型、条件(1)酵母菌培养――→液体培养基，无菌条件 ↓
目的(2)振荡培养基――→酵母菌均匀分布于培养基中 ↓
考问3 规避与该探究实验有关的5个失分点
(1)显微镜计数时，对于压在小方格边线上的酵母菌，应只计固定的相邻两个边及其顶角的酵母菌。
(2)从试管中吸出培养液进行计数前，需将试管轻轻振荡几次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减小误差。
(3)结果记录最好用记录表，如下： 时间/天 1 2 3 4 5 6 …… 数量/个 …… (4)每天计数酵母菌数量的时间要固定。 (5)培养和记录过程要尊重事实，不能主观臆造。
【题组跟进】 高考题组——研考向
考向一 实验操作及结果处理的考查
1．[2018·海南卷，25]将相等数量的硝化细菌和大肠杆菌分别接种到含铵盐的无机盐培养液中，在适宜温度下振荡培养。若用虚线表示大肠杆菌的生长趋势，实线表示硝化细菌的生长趋势，则下图中能正确表示两种菌体生长趋势的是( )
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解析：大肠杆菌为异养生物，在含铵盐的无机盐培养液中无法生存，硝化细菌为自养生物，可利用培养液中的铵盐合成有机物，呈“S”型增长，C正确。
答案：C
2．[2017·江苏卷，5]某小组开展酵母菌培养实验，如图是摇瓶培养中酵母种群变化曲线。下列相关叙述正确的是( )
A．培养初期，酵母因种内竞争强而生长缓慢
B．转速150 r/min时，预测种群增长曲线呈“S”型 C．该实验中酵母计数应采用稀释涂布平板法 D．培养后期，酵母的呼吸场所由胞外转为胞内
解析：培养初期，酵母菌数量少，种内竞争弱，由于起始数量少，则生长缓慢，A错误；由于培养液中营养物质有限，转速150 r/min时，可预测种群数量增大到一定程度后保持相对稳定，呈“S”型增长，B正确；培养液中酵母菌的计数应采取血细胞计数法，C错误；酵母菌的呼吸场所是细胞质基质和线粒体，D错误。
答案：B 3．[2015·广东卷，4]如图表示在一个10 mL封闭培养体系中酵母细胞数量的动态变化，下列关于酵母细胞数量的叙述，正确的是( )
A．种内斗争导致初始阶段增长缓慢
tB．可用数学模型Nt＝N0λ表示 C．可用取样器取样法计数 D．K值约为120 000个 解析：酵母菌种群在培养初期需经过一段时期的调整适应，故增长缓慢，在接近K值时，种内斗争加剧，增长速率变小，A错误；在封闭培养体系中培养的酵母菌数量呈“S”型增长，不适用“J”型增长的数学模型，B错误；酵母菌的计数方法是抽样检测法，C错误；由
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题图知，K值为12×1 000×10＝120 000(个)，D正确。
答案：D
4．[2015·江苏卷，13]血细胞计数板是对细胞进行计数的重要工具，下列叙述正确的是( )
A．每块血细胞计数板的正中央有1个计数室 B．计数室的容积为1 mm×1 mm×0.1 mm
C．盖盖玻片之前，应用吸管直接向计数室滴加样液 D．计数时，不应统计压在小方格角上的细胞 解析：每块血细胞计数板的正中央有2个计数室，A错误；每个计数室的容积为1 mm×1 mm×0.1 mm，B正确；向血细胞计数板中滴加样液前应先盖上盖玻片，然后用吸管吸取培养液，滴于盖玻片的边缘，让样液自行渗入计数室，多余的培养液用滤纸吸去；若先滴加样液，统计结果会偏大，C错误；计数时，需统计小方格内以及小方格相邻两边及其顶角的细胞，D错误。
答案：B [技法指导]
血细胞计数板计数法
(1)血细胞计数板常见规格
血细胞计数板有两种常见方格网，对于16×25的方格网而言，计四角的4个中方格共计100个小方格中的个体数量；而对于25×16的方格网而言，计四角和正中间的(共5个)中方格共计80个小方格中的个体数量，如图所示。
3
(2)计数方法：
小方格长、宽均为1 mm，高度为0.1 mm(即规格为1 mm×1 mm×0.1 mm)，则每个小方
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格的体积为0.1 mm(10 mL)，故1 mL培养液中细胞个数＝中方格中的细胞总数4()×400×10×稀释倍数。 中方格中小方格个数
考向二 酵母菌计数实验的综合考查
5．[江苏高考题改编]某生物兴趣小组开展探究实验，课题是“培养液中酵母菌种群数量与时间的变化关系”。
实验材料、用具：菌种和无菌培养液、试管、血细胞计数板(2 mm×2 mm方格)、滴管、显微镜等。
酵母菌的显微计数方法：
①血细胞计数板：带有微小方格刻度的玻璃片，用于在显微镜下对微生物的计数。 ②将含有酵母菌的培养液滴在计数板上，计数一个方格内的酵母菌数量，再以此为根据，估算试管中的酵母菌总数。连续观察7 d，并记录每天的数值。
根据以上叙述，回答下列问题：
(1)根据所学知识，该课题的实验假设是：开始一段时间酵母菌呈“J”型增长，随着时间的推移，____________________，酵母菌呈“S”型增长。
(2)本实验没有另设对照实验，原因是______________________。该实验是否需要重复实验？__________(填“需要”或“不需要”)，试解释原因：________________________________。
(3)在吸取培养液计数前，要轻轻振荡几次试管，原因是____________________。如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应当采取的措施是________________。
(4)请你设计表格处理实验数据。
(5)在用血细胞计数板(2 mm×2 mm方格)对某一稀释50倍样品进行计数时，发现在一个方格内(盖玻片下的培养液厚度为0.1 mm)酵母菌平均数为16，据此估算10 mL培养液中有酵母菌__________个。
(6)在该实验的基础上，根据你对影响酵母菌种群生长的因素的推测，进一步确定一个研究实验的课题。______________________________________。
(7)某小组进行“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”实验时，同样实验条件下分别在4个试管中进行培养(见下表)，均获得了“S”型增长曲线。根据实验结果判断，下列说法错误的是( ) 试管号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 培养液体积/mL 10 5 10 5 3起始酵母菌数/10个 10 5 5 10 A.4个试管内的种群初始阶段都经历了“J”型增长 B．4个试管内的种群同时达到K值 C．试管Ⅲ内种群的K值与试管Ⅱ不同
D．试管Ⅳ内的种群数量先于试管Ⅱ开始下降
解析：(1)(2)(3)解析略。(4)本题研究培养液中酵母菌种群数量与时间的关系，其自变量为时间，因变量为酵母菌种群数量。表格的设计应该体现这些关系。(5)该血细胞计数板
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内培养液体积＝2 mm×2 mm×0.1 mm＝0.4 mm＝4×10 mL，则10 mL培养液中酵母菌的数
4
目＝10×16×50÷(4×10)＝2×10(个)。(7)A项正确，开始时营养充分、条件适宜，4个试管内的种群初始阶段都经历了“J”型增长。B项错误，如就试管Ⅰ和Ⅲ而言，则是试管Ⅰ内的种群先达到K值。C项正确，试管Ⅲ内种群的K值比试管Ⅱ的要大。D项正确，试管Ⅳ内的种群数量先于试管Ⅱ达到K值，试管Ⅳ内的种群数量也先于试管Ⅱ开始下降。
答案：(1)环境中资源和空间相对减少 (2)该实验在时间上形成前后对照 需要 为了提高数据的准确性 (3)使酵母菌分布均匀 稀释含有酵母菌的培养液
(4)
时间/天 1 2 3 4 5 6 7 次数 1 2 3 平均值 7(5)2×10 (6)酵母菌的种群数量与营养物质(代谢废物或溶氧量)的变化关系 (7)B
题后反思
本探究实验应注意如下内容 1.显微镜计数时，对于压在小方格界线上的酵母菌，应遵循“计上不计下，计左不计右”的原则计数。
2.从试管中吸出培养液进行计数前，需将试管轻轻振荡几次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减小误差。
3.每天计数酵母菌数量的时间要固定。 4.溶液要进行定量稀释。
5.计算1 mL菌液的数量时必须搞清如下等量关系：
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1 mL＝1 cm＝1 000 mm
模拟题组——预趋势
预测一 实验的操作方法和注意事项分析
1．[2019·云南省曲靖一中高三试题]下列有关“探究培养液中酵母菌数量动态变化”的实验的叙述中，正确的叙述是( )
A．改变培养液的pH不影响K值(环量容纳量)大小 B．用样方法调查玻璃容器中酵母菌数量的变化
C．取适量培养液滴于普通载玻片后对酵母菌准确计数 D．营养条件并非影响酵母菌种群数量变化的唯一因素
解析：改变培养液的pH值会改变K值(环境容纳量)大小，故A错误；样方法是调查植物种群密度的方法，肉眼看不见的微生物应采用抽样检测法，故B错误；应用血球计数板对酵母菌数量进行计数，不能用普通载玻片，故C错误；养分、温度、pH、有害物质的积累等都是影响酵母菌种群数量变化的因素，故D正确。
答案：D
2．[经典模拟]下列关于“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验的相关操作，正确的是( )
A．培养用具必须经过严格的灭菌处理，培养液则不需灭菌 B．培养酵母菌时，必须去除培养液中的溶解氧
C．从瓶中吸出培养液进行计数之前，不必摇匀培养瓶中的培养液 D．为了方便对酵母菌计数，培养后期的培养液应先稀释后计数
解析：在该实验中培养用具必须经过严格的灭菌处理，培养液也需要灭菌；酵母菌为兼性厌氧型微生物，培养酵母菌时，需要提供氧气，让酵母菌有氧呼吸繁殖个体；从瓶中吸出培养液进行计数前需要将试管轻轻振荡几次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减小实验误差；为了方便酵母菌计数，培养后期酵母菌数量较多且难以数清，需要先稀释一定的倍数，再进行计数。
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答案：D
预测二 实验结果的分析与处理
3．[2019·辽宁省大连市模拟]下表表示在一个10 mL封闭培养体系中酵母菌细胞数量的动态变化，关于酵母菌细胞数量的叙述，正确的是( ) 培养时间(h) 0 10 20 30 40 50 60 70 酵母菌细胞数量 0.2 0.4 2 5 10 12 12 12 (×1000个/mL) tA.可用数学模型Nt＝N0λ表示种群数量 B．种内竞争导致初始阶段种群增长缓慢 C．可用抽样检测法估算酵母菌细胞总数 D．该酵母菌种群的K值约为12 000个 解析：根据表格数据分析，酵母菌种群数量先增加后维持稳定，表现为S型增长，而“种
t群的数量每年以一定的倍数增长，可用数学模型Nt＝N0λ表示”指的是J型曲线，A错误；初始阶段增长缓慢是由于酵母菌种群数量太少，且对环境有一个适应的过程，B错误；可用抽样检测法估算酵母菌细胞总数，C正确；该酵母菌种群的K值约为12×1 000个/mL×10 mL＝12 000个，D错误。
答案：C
课堂总结 网络建构 [网络建构]
[答题必备]
1．种群的数量特征包括种群密度、年龄组成、性别比例、出生率与死亡率以及迁入率与迁出率，其中种群密度是种群最基本的数量特征。
2．直接决定种群密度的是出生率与死亡率、迁入率与迁出率，年龄组成是预测种群数量变化趋势的依据。
3．“J”型增长曲线的形成条件：食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害。其特点
t是种群的数量每年以一定的倍数(λ倍)增长(数学模型：Nt＝N0·λ)。
4．“S”型增长曲线的成因：资源和空间条件有限，随种群密度增大，种内斗争加剧，天敌数量增多，从而使出生率降低、死亡率升高，直至平衡。
5．在自然界中，气候、食物、天敌、传染病等均会影响种群数量，故大多数种群数量总处于波动中。
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