第23届国际生物学奥林匹克竞赛试题实验2·微生物学和生物化学.pdf

生物学通报 2 0 1 4年 第 4 9卷 第 7期 第 2 3 届国际生物学奥林匹克竞赛试题丰 实验 2 微生物学和生物化学 梁前进 王 健 李俊 红 范六 民 ( 1北京 师范 大学 生命科 学学 院 北 京 1 0 0 8 7 5 2中 国科学 院动物 研 究所 北京 1 0 0 1 0 1 3北京 大学 生命 科学 学 院 北 京 1 0 0 8 7 1 ) 中 国 图 书分 类 号 ： g6 3 4 9 1 5 文 献 标 识 码 ： e 总 分 ： 1 0 0分时 间 ： 9 0 m i n 本 次 测 试 共 2个 任 务 ： 任务 1 噬菌体 ： 致 病菌 的一种 有效杀菌 剂 。 ( 5 0分 ) a部分 噬菌体和抗生素对 抗生素抗性 大肠 杆菌 的效应 ( 3 1分 ) b部分噬菌体效 价( 滴 度 ) 和感染 的倍 增性 ( 1 9分 ) 任务 2一种氨基酸的滴定 。( 5 0分 ) 材 料 和 用 具 用 于 任 务 l 材料和用具 数量 单位 l 0 l微量移 液管头 ( “ 枪头 ” ) 1 盒 2 0 0 u l微量移液管 头 1 盒 1 0 0 0 l微量移液管头 1 盒 1 - 1 0 l微量移液管头 1 支 2 2 0 l微量移液管头 1 支 2 0 - 2 0 0 l微量移液管头 1 支 1 0 0 1 0 0 0 l l l微量移液管头 1 支 微量离心管架 1 支 比色管架 1 支 微量离心管 ( 在 1个烧杯中) 许 多 管 大肠杆菌贮液( 1 1 0 7 个细胞 m l) ( 在 l b液体培养基 中) 1 管 液体培养基 ( 在 1个 5 0mll e o n管中) l 管 蒸馏去离子水( 在微量离心管内) 1 管 氨苄青霉素贮液( 1 m m l) 溶于去离子水中 1 管 噬菌体贮液 ( 1 0 p f m l) 1 管 比色杯 ( 在一烧杯中 ) 4 个 秒表 1 个 浮漂架 ( 标有 国家号 ) 1 个 3 7 水浴 1 uv v 1 s分光光度计 1 大肠杆菌平板的照片( a h) 1 套 材料和用具 数量 单位 2 5 ml的滴定管 1 个 2 5 ml的移液管 1 个 l 0 0ml的烧杯 3 个 磁力搅拌器 1 个 磁力搅拌器 1 口 有 电极 的 p h仪 l 吸耳球 1 个 纸巾 l 盒 带夹子 的反应 同定架 l 套 0 3 0 2 4m标准化 n a oh溶 液 1 o o m1 未知浓 度的 z氨基酸溶液 8 0 m l 任务 1 噬菌体 ： 致病菌的有效杀灭剂 ( 5 0分) a部分 噬菌 体和抗生素对 于抗生素抗 性大 肠 杆 菌 的效 应 ( 3 1 分 ) 简介 噬菌体 是一种感染细菌 的病毒 ，某些 噬菌体能通过裂解杀死细菌细胞 ，现认 为是致病 菌 的有 效 杀 灭 剂 。这 提 供 了一 种 很 好 的 备 选 抗 生 剂 ，用 于应对可能对传统抗生素有抗 性的致病细 菌 。请 设 计 一 种 简 单 实 验 ( 要 有 正 确 的 对 照 ) ， 来 检查 抗氨 苄青 霉 素大 肠杆 菌 的 噬菌 体 的杀 菌效 果 。 回答 下列 问题 q1 1 将 大 肠 杆 菌 的 培 养 物 从 l 1 0 细 胞 m l稀 释 到 2 l 0 s 细 胞 m l， 需 要 多 大 的稀 释 度 ? ( 1分 ) q1 2 对 于 细 胞 密 度 为 2 1 0 细 胞 m l的 1 m l大 肠 杆 菌 培 养 物 ， 氨 苄 青 霉 素 的 终 浓 度 应 该 用 1 0 g ml 。氨苄青霉 素贮液 ( 1 mg ml ) 的体积 应 该 是 多 少 ? ( 1分 ) q1 3 对 于 细 胞 密 度 为 2 1 0 细 胞 m l的 1 ml大 肠杆菌培养物 ， 噬菌体的终浓度应该用 1 0 p f u ml 。 噬菌体贮液 ( 1 0 p f u ml ) 的体积应该是多少? ( 1分) q1 4 根 据上述 计算 的稀释 度 ， 在 答题 卡上填 表 基金项 目： 北京 师范 大学教 学建 设与 改革 项 目( 1 2 1 0 1 5 ) 2 0 1 4 年 第 4 9卷 第 7期 生物学通报 6 1 ( 按你 的实验方 案 ) 。下表是 管 1给定 的填 表结 果 ， 所有单位都 是 l 。通过 3 7 ( 用分 配给你 的 水 浴 锅 ) 温 育 4个 小 管 ( 在 标 记 的 漂 浮 架 上 ) 4 0 m i n ( 有秒表 可用 ) 进行你 打算做 的实验 。将漂 浮架交给在水浴锅处的技术人员。 管 1 管 2 管 3 管 4 大肠 杆菌 存 液 ( 1 x 1 0 细 胞 m l) 0 ( 于 l b液体 培养基 ) 噬 菌体 液 ( 1 0 p ml) 0 ( 于去离 子水 中 ) 氨 苄青霉 素贮 液 ( 1 m g ml ) 0 ( 于去 离子水 中 ) 去 离子水 1 0 l b液体 培养 基 9 9 0 总量 ( l ) 1 0 0 0 l 0 0 0 l 0 0 0 1 o o o 温育结束后，将你 的样品转移至标记 1 4的比 色 杯 里 。为 了观 察 细 菌 细胞 被 杀 死 的情 形 ， 在 5 9 5 n m波长下测量吸光度值 。 带着你的样品到指定 给 你 的分 光 光度 计那 里 ， 将 样 品递 交 给技 术 员 。在 样品测量时请记住你 自己的读数。 ( 1 分 1 5 = 1 5分 ) q1 5 填 写 反 应 的不 同小 管 的 5 9 5 n m 吸 光 度读 数 到下表内。若 1 个 5 9 5 n m吸光度的大肠杆菌细胞 相 当于 1 1 0 7 细胞 ml ， 在各个反应管中的大肠杆菌 的细胞密度各是多少? f 0 7 5分x 2 + 1 5分x 6 = 1 0 5分 ) 【 波 长 5 9 5 n m 下的 波长 5 9 5 n m 下 的 细胞 密度 管 吸 光度 校正 吸光 度 ( 细胞 m l) 1 2 3 4 q1 6 下 列 选 项 哪 一 个 正 确 ?用 打勾 ( x ) 方 式 指 出 正 确 答 案 ， 用 打 叉 ( ) 方 式 指 出 错 误 答 案 。 ( 0 5分x 5 = 2 5分) a 由于抗 氨苄青 霉 素 ， 抗 生素 不 易透 过细 菌 细胞 壁 。 但 噬菌体可侵入并造成大肠杆菌裂解 b 氨 苄 青 霉 素 在 大 肠 杆 菌 内 的抗 性 不 妨 碍 噬 菌 体 吸 附 到 细 菌 细胞 的能 力 c 噬 菌 体 可 能 具 有 大 约 2 0 3 0 mi n的 裂 解 周 期 因此 大肠 杆 菌 的 裂解 可 以 在 短 时 间 的 实 验 中 观 察 到 d 对 于 用氨 苄青 霉素 杀死 大肠 杆 菌 ， 3 7 o 【 = 温 度不是正确温度 e 噬 菌体 与大肠 杆菌竞 争 l b液体 培养 基 中 的 营养 细 菌 细 胞 因缺 足 够 营 养 而 裂解 。 b部 分 细 菌 体 的 效 价 ( 滴 度 ) 和 感 染 倍 增 ( 1 9分 ) 下表是大肠杆菌菌苔 照片的数据描述 ，其 中 大肠杆 菌没有被 处理 ， 也没 有被噬菌 体感染 所 用 的大 肠 杆 菌 培 养 物 具 有 的起 始 细 胞 密 度 是 0 5 x 1 0 细胞 ml 。使用 的感 染大肠杆菌细胞 的噬 菌体的量是 0 5 ml 。利用指定 的方式进行噬菌体 的 系 列稀 释 ， 用 于感 染 细 菌 。 ( 标 记 a h 的照 片将 被 提供 于实 验 测 试 任 务 的一 部 分 材 料 ) a = i o 稀 释 b = 1 0 稀 释 c = l o 稀释 d = 1 0 稀释 e = 1 0 稀释 f = 1 0 稀释 g = 纯噬菌体 h= 未被噬菌体感染的大肠杆菌菌苔 q1 7 基于在照片 中观察到的噬菌斑 的数 目， 计算 如果用原始未稀释的培养 物能观察到 的噬菌斑 的 数 目。( 2分x 4 = 8分 ) 观察 的噬菌斑 原始 噬菌体培养物 中计算 的 平板 稀 释度 数 目 噬菌斑数 a l o - 6 0 b 1 0 一 2 c 1 0 4 1 5 d 1 0 1 5 3 e l 0 - 2 1 5 6 0 q1 8 为 了估计 噬菌体 培养 物的滴 度 ， 如 照片所 示 ， 正 常进 行 了 系 列稀 释 ( a h) 。 基 于所 示 的 噬菌 斑 的数 目，请指 出进行噬菌体滴度确定 时的最佳 稀释度( 打、 ) 。( 3 分) 1 o 1 0 l 0 - 4 1 0 - 3 1 0 2 q1 9 用 所 给 的信 息 和 你 上 述 的 答 案 ， 确 定 ： ( 4分 x 2 = 8分 ) a 所 用 噬 菌 体 培 养 物 的 噬 菌 斑 形 成 单 位 ( p f u m l ) b 在 o1 8中确 定 的最佳 稀 释度 时感 染 的倍 增 量 ( 即噬 菌 体 与 细 菌 的 比率 ) 任 务 2氨 基 酸 的滴 定 ( 5 0分 ) 引 言氨 基 酸 是 既 有 羰 基 又 有 氨