浙江选考届高三生物二轮专题复习专题十生物技术实践考点1微生物的利用与酶的应用学案新人教版.docx
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浙江选考届高三生物二轮专题复习专题十生物技术实践考点1微生物的利用与酶的应用学案新人教版
专题十生物技术实践考点1微生物的利用与酶的应用
1．大肠杆菌的培养和分离（加试）。
2．分离以尿素为氮源的微生物（加试）。
3．果汁中的果胶和果胶酶（加试）。
4．α－淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测（加试）。
5．果酒及果醋的制作（加试）。
6．泡菜的腌制和亚硝酸的测定（加试）。
7．植物的组织培养（加试）。
考点1 微生物的利用与酶的应用
1．微生物利用的正误判断
（1）从有机废水中分离分解有机物的微生物时，接种后的培养皿须放在光照培养箱中培养（ × ）
提示 异养微生物不需要光照。
（2）消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害（ √ ）
（3）下图中甲为划线分离法中最重要的环节，乙为操作的结果：
①每一次划线后都要将接种环灼烧（ √ ）
②除第一次划线外，每一次划线的起点都是第一次划线的末端（ × ）
提示 划线分离时除第一次划线外，每一次划线的起点都是上一次划线的末端，而不是第一次。
（4）筛选能分解尿素的细菌所利用的培养基中，尿素是唯一的氮源（ √ ）
（5）可分解尿素的细菌在分解尿素时，可以将尿素转化为氨，使得培养基的酸碱度降低（ × ）
提示 培养基的酸碱度应为升高。
2．酶应用的正误判断
（1）将果胶酶用于果胶生产，既能提高果肉的出汁率又能提高果汁的澄清度（ √ ）
（2）酶的活性受温度、pH和酶用量等因素的影响（ × ）
提示 酶用量不影响酶的活性。
（3）果胶起着将植物细胞粘合在一起的作用，它溶于乙醇（ × ）
提示 果胶不溶于乙醇。
（4）用固定化α－淀粉酶进行淀粉水解实验时不需考虑温度（ × ）
提示 温度影响酶的活性。
（5）固定化α－淀粉酶可永久使用（ × ）
提示 固定化酶能够连续使用，但不是永久使用。
（6）α－淀粉酶固定化实验结束后，将固定化柱放在常温下即可（ × ）
提示 固定化柱应低温保存。
一、微生物分离的两种常用方法的比较
项目
划线分离法
涂布分离法
操作原理
连续划线。
由于划线后，线条末端细菌的数目比线条起始处要少，每次从上一次划线的末端开始，能使细菌的数目随着划线次数的增加而逐渐减少，最终能得到由单个细菌繁殖而来的菌落
将菌液进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面，进行培养。
在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞，从而能在培养皿表面形成单个菌落
操作工具
接种环
玻璃刮刀
使用要求
用时需灼烧
放置在70%酒精中，用时需灼烧
分离特点
操作简单，不易分离获得单菌落
操作复杂，易分离获得单菌落
分离结果（图示）
相同点
使聚集在一起的微生物分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个的菌落，以便于纯化菌种
易错警示 划线分离操作的注意事项
（1）第一次划线、每次划线之前及最后一次划线之后都需要灼烧接种环。
（2）灼烧接种环，待其冷却后才能伸入菌液，以免温度太高杀死菌种。
（3）划线时最后一区域不要与第一区域相连。
（4）划线用力大小要适当，防止用力过大将培养基划破。
二、大肠杆菌的培养与分离操作
1．原理
（1）接种在LB液体培养基中使其快速分裂增殖。
（2）将待检测微生物样品通过划线分离法或涂布分离法接种在LB固体培养基上，样品中的每一个细胞或孢子都可以生长繁殖形成单个菌落。
2．流程
三、分离以尿素为氮源的微生物
1．实验原理
（1）筛选以尿素为氮源的微生物，使用以尿素为唯一氮源的选择培养基进行培养。
（2）有些细菌合成的脲酶能通过降解尿素作为其生长的氮源。
（3）细菌合成脲酶能将尿素分解成氨，使培养基的碱性增强，pH升高，从而使加入酚红指示剂的培养基变红。
2．操作步骤
四、酶的应用
1．果胶及果胶酶
关于果胶的两点说明：
（1）果胶的作用：
粘合细胞；
（2）果胶的鉴别方式：
果胶不溶于乙醇，滴加95%乙醇出现沉淀。
2．探究酶活性最适条件和用量的实验设计
（1）探究影响果胶酶活性因素实验的分析
①实验原则：
遵循单一变量原则、对照原则，严格控制变量，尽量减少无关变量的影响。
②实验原理：
果胶酶活性受温度、pH或酶抑制剂的影响，在最适温度或pH时，其活性最高，果肉的出汁率、果汁的澄清度都与果胶酶的活性大小呈正相关。
（2）三个实验的变量分析
实验名称（目的）
自变量
因变量
注意事项
探究温度对果胶酶
活性的影响
温度
果汁量（澄清度）
①底物和酶在混合时的温度是相同的
②温度梯度越小，实验结果越精确
③苹果泥和果胶酶的用量在各个试管中应相同
④pH应为最适pH
探究pH对果胶酶
活性的影响
pH
果汁量（澄清度）
①温度应为最适温度
②pH梯度可用NaOH和盐酸调节
③用玻璃棒搅拌使反应充分进行
探究果胶酶的用量
果胶酶的用量
果汁量（澄清度）
①制备苹果匀浆后迅速加热，使苹果匀浆中的果胶酶变性
②温度、pH应为最适且保持不变
3.固定化酶的制作原理和方法
4．α－淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测
易错警示 实验过程中两次洗涤的目的
α－淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测实验过程中，涉及两次对固定化酶柱的洗涤。
第一次是α－淀粉酶固定时，目的是用于洗去未吸附的游离α－淀粉酶；第二次洗涤是实验结束时，对未反应的淀粉和产物的洗涤，目的是清除上述物质，以便于下次固定化酶柱的继续使用。
两次洗涤过程，都使用10倍柱体积的蒸馏水对固定化酶柱进行洗涤。
题型一 微生物的培养与分离
1．（2016·江苏，25）漆酶属于木质降解酶类，在环境修复、农业生产等领域有着广泛用途。
下图是分离、纯化和保存漆酶菌株的过程，下列相关叙述正确的是（多选）（ ）
A．生活污水中含有大量微生物，是分离产漆酶菌株的首选样品
B．筛选培养基中需要加入漆酶的底物，通过菌落特征挑出产漆酶的菌落
C．在涂布平板上长出的菌落，再通过划线进一步纯化
D．斜面培养基中含有大量营养物，可在常温下长期保存菌株
答案 BC
解析 漆酶降解“木质”，则漆酶菌株多存在于“木质”丰富的场所，生活污水中含有大量微生物，但不一定含有产漆酶的菌株，A错误；产漆酶菌株可降解木质素，在筛选培养基中加入木质素可筛选产漆酶的菌株，筛选时可通过菌落特征挑出产漆酶的菌落，B正确；在涂布平板上长出的菌落，再通过划线进一步纯化，C正确；斜面培养基中含有大量营养物，可在低温下长期保存菌株，D错误。
2．下图为“大肠杆菌的培养和分离”实验的基本流程，请回答下列问题。
A．配制培养基―→B.灭菌―→C.扩大培养（液体培养基）―→D.划线分离和培养（固体培养基）―→E.菌种保存
（1）A过程配制的是通用细菌培养基，称为________培养基。
配制时除了加入特定的营养物质以外，还要加入一定量的氯化钠，以维持______________。
对培养基酸碱度的调节，应该在B过程的______（填“前面”或“后面”）。
（2）D过程与C过程相比，培养基中增加的物质是________________，E过程所需的温度是________。
（3）D过程后，一个菌体便会形成一个______________，这种分离方法是____________的通用方法，也是筛选特定菌株的最简便方法之一。
（4）植物组织培养和微生物培养都需要无菌操作，下列不适宜用高压蒸汽灭菌的是（ ）
A．接种环和镊子
B．三角瓶和广口瓶
C．发芽培养基和生根培养基
D．用于培养的幼茎和幼芽
答案
（1）LB液体 渗透压 前面
（2）琼脂 4℃ （3）（单）菌落 消除污染杂菌（或纯化菌种） （4）D
解析
（1）LB液体培养基是通用的细菌培养基，LB固体平面培养基则用于划线分离形成单菌落。
氯化钠的作用是维持培养基的渗透压。
调节好酸碱度后才能进行灭菌，若灭菌后再进行酸碱度调节，又会产生新的污染。
（2）在液体培养基的基础上加入一定量的琼脂可形成固体培养基。
菌种应置于4°C冰箱中保存。
（3）通过划线分离后，一个菌体就会繁殖出一个菌落。
（4）高压蒸汽灭菌常用于培养基、培养器材等的灭菌，而用于培养的幼茎和幼芽则不能进行任何灭菌操作，否则会导致细胞死亡。
题型二 分离以尿素为氮源的微生物
3．现从土壤中分离以尿素为氮源的细菌，实验过程如下图所示：
→
→
→
→
请回答：
（1）欲从土壤中分离出能分解尿素的细菌，将土壤用________________进行一系列的梯度稀释，同一浓度的土壤稀释液应至少涂布________个平板，通常以每个培养皿中有________个以内的单菌落的那一组稀释倍数为最合适。
（2）接种后的培养皿________于37℃的恒温箱中培养。
若培养基中存在含脲酶的细菌，其菌落周围会出现____________，这是由于尿素被分解产生氨气，与该培养基中的___________产生的颜色变化，从而证明这一菌株能以尿素为氮源。
（3）分离能利用尿素的细菌时所用的培养基在成分上最主要的特点是____________。
（4）下列操作需要在酒精灯火焰旁进行的是（多选）（ ）
A．称取葡萄糖、琼脂糖等培养基成分
B．倒平板
C．涂布平板
D．微生物的培养
（5）与LB全营养培养基上的菌落数相比，尿素培养基上只有少数菌落的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
（1）无菌水 3 20
（2）倒置 红色环带 酚红指示剂 （3）以尿素作为唯一氮源 （4）BC （5）土壤中能利用尿素的细菌在土壤菌群中只占极少数量
解析
（1）涂布分离法必须先用无菌水对土样进行一系列的梯度稀释，通常以每个培养皿中有20个以内的单菌落的那一组稀释倍数为最合适。
（2）接种后需倒置培养皿恒温培养。
含有脲酶的细菌能够将尿素分解，产生的氨气使培养基呈碱性，导致培养基中的酚红指示剂呈红色。
（3）分离能利用尿素的细菌时所用的培养基应以尿素为唯一氮源。
（4）进行微生物培养和分离时，倒平板、涂布平板均需要在酒精灯火焰旁进行，以防杂菌污染。
（5）尿素培养基只以尿素为氮源，在尿素培养基上生长繁殖的只能是少数能够合成脲酶可利用尿素的细菌。
4．要获得能够分泌脲酶的细菌菌种，某生物兴趣小组的同学设计了以下培养和筛选的途径：
（1）获得菌种：
要获得较多的能够分泌脲酶的细菌，最好取5～25cm处的浅层土样，说明这类细菌的细胞呼吸方式为______________，在生态系统中属于__________________（成分）。
（2）将土样加入无菌水中配制成悬液，并配制如图所示的培养基，其中尿素在培养基中必须是作为保证微生物生长的唯一________________。
向培养基中添加尿素的方法是待其他成分灭菌冷却后，加入尿素溶液，而该尿素溶液要事先用________________过滤，使之无菌。
从物理性质看，该培养基属于____________。
葡萄糖：
0.05g
NaCl：
0.24g
K2HPO4：
0.24g
琼脂糖：
1.0g
酚红：
0.5g
水：
30mL
尿素：
20m
（含2g脲）
（3）利用酚红指示剂可检测出细菌是否能分泌脲酶，原理是脲酶能使_______________，结果菌落周围培养基呈红色。
（4）为获取能分泌脲酶的单菌落，必须将土壤样液进行稀释，并取少量稀释土壤液用____________接种于培养基上，培养皿在培养箱中培养时必须倒置，原因是______________。
（5）若要分离土壤中的尿素分解菌，对于采集和处理土壤样品，下列叙述错误的是（ ）
A．最好选择在肥沃湿润、动物排泄物多的土壤中取样
B．采集的土样需经高温灭菌后，才可以用于制取土壤稀释液
C．制备土壤稀释液时，要用无菌水
D．用于制备土壤稀释液的各种器具要经过灭菌
答案
（1）需氧呼吸 分解者
（2）氮源 G6玻璃砂漏斗 固体培养基 （3）培养基中的尿素分解为NH3，使周围的pH升高 （4）涂布分离法 防止冷凝后的水珠从皿盖上落入培养基，造成污染 （5）B
分离以尿素为氮源的微生物的注意事项
（1）培养基中的酸碱指示剂产生颜色变化（变红），标志着存在脲酶分解尿素的作用，从而证明这一菌株能以尿素为氮源。
红色环状区域的大小代表脲酶活性的强弱和含量的多少。
红色区域越大，表明菌株利用尿素的能力越强。
（2）本实验中配制固体培养基时应选用琼脂糖而不能选用琼脂作凝固剂。
这是由于琼脂是未被纯化的混合物，内含一定量的含氮化合物。
如果用琼脂固体培养基，会为细菌提供一定量的非尿素类氮源，这样会在尿素固体培养基上产生大量以非尿素为氮源的细菌，不利于以尿素为氮源的细菌的筛选。
（3）由于尿素在高温下会分解，所以对尿素溶液的灭菌要采用G6玻璃砂漏斗过滤的方法。
并且应在基本培养基经高压蒸汽灭菌后，冷却至60℃时再加入。
（4）土样应从有哺乳动物排泄物的地方取得，这是由于动物排泄物中有一定量的尿素，在这些土壤中一般含有较多的分解尿素的细菌。
题型三 探究酶活性最适条件和用量的实验设计
5．（2016·温州中学检测）果胶酶能够催化果胶分解，瓦解植物的细胞壁及胞间层，使榨取果汁更容易，也使得浑浊的果汁变得澄清。
请回答下列有关果胶酶的问题：
（1）探究温度对果胶酶活性影响的实验步骤：
a．用搅拌器制苹果泥；
b．取6个烧杯编号1、2、3、4、5、6，依次注入适量的30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃的水，恒温水浴；
c．每一烧杯中放入两支试管，分别装有等量苹果泥和果胶酶，保温3min；
d．向每组烧杯中的苹果泥试管中加入相应的等量的果胶酶，振荡试管，反应一段时间；
e．过滤，比较获得苹果汁的体积。
①c过程中将苹果泥和果胶酶分别装在不同试管中，用相同温度恒温处理然后再混合，这样处理的目的是____________________________________________________。
②有人认为该实验缺乏对照，应补充一组果汁和蒸馏水相混合的实验，你认为有没有必要？
________。
原因是___________________________________________________________。
③若继续探究果胶酶的最适用量，则在实验过程中温度、__________________________等因素应保持不变（列举两例）。
（2）有关果胶酶和纤维素酶的叙述，错误的是________。
A．二者都是蛋白质
B．催化果胶水解的酶是淀粉酶
C．二者都是在核糖体上合成的
D．构成纤维素酶的基本单位是葡萄糖
答案
（1）①保证底物和酶在混合时的温度是相同的 ②没有必要 实验的不同温度梯度之间可形成相互对照 ③pH、果胶酶浓度、果泥量
（2）BD
解析
（1）①苹果泥和果胶酶分别恒温处理再混合，目的是保证底物和酶混合时的温度是相同的，不会发生温度的变化。
②实验的不同温度梯度之间可形成相互对照，无需补充果汁和蒸馏水混合实验。
③若探究果胶酶的最适用量，果胶酶的量是自变量，其他是无关变量，应加以控制，如pH、温度、果泥量、果胶酶浓度等。
（2）果胶酶和纤维素酶的本质均为蛋白质，二者都是在核糖体上合成的，催化果胶水解的酶是果胶酶，构成纤维素酶的基本单位是氨基酸。
题型四 固定化酶的应用
6．（2017·舟山中学测试）某校学生尝试用琼脂作载体，用包埋法固定α－淀粉酶来探究固定化酶的催化效果。
实验结果见下表（假设加入试管中的固定化淀粉酶量与普通α－淀粉酶量相同）。
实验表明1号试管中淀粉未被水解，最可能的原因是（ ）
项目
1号试管
2号试管
固定化淀粉酶
√
－
普通α－淀粉酶
－
√
淀粉溶液
√
√
60℃保温5min，取出冷却至室温，滴加碘－碘化钾溶液
现象
变蓝
不变蓝
A.实验中的温度过高，导致固定化淀粉酶失去活性
B．淀粉是大分子物质，难以通过琼脂与淀粉酶接触
C．水浴保温时间过短，固定化淀粉酶未将淀粉水解
D．实验程序出现错误，试管中应先加入碘－碘化钾溶液后保温
答案 B
解析 由于固定化酶是用包埋法固定的，而淀粉是大分子物质，它不能通过琼脂与酶充分接触，导致淀粉不能被水解而遇碘－碘化钾溶液呈现蓝色。
7．如图1所示为利用苹果制备果汁、果酒、果醋的流程图。
（1）果胶酶可以通过苹果青霉来生产，______________是筛选高表达菌株的最简便方法之一。
筛选出的菌株在发酵生产之前还需利用_________培养基进行扩大培养。
（2）酶在水溶液中很不稳定，且不利于工业化使用，常用固定化技术使之成为_____________而又有酶活性的制剂。
如图2所示是澄清苹果汁生产实验示意图，下列相关叙述中，正确的是（ ）
A．实验中所用的固定化果胶酶吸附后可永久使用
B．为防止杂菌污染，图示装置制作完毕后需瞬间高温灭菌
C．通过控制阀调节苹果汁流出的速率，保证反应充分进行
D．固定化果胶酶不可重复使用，每次生产前需重新装填反应柱
（3）图1中①过程也可利用附着在苹果皮上的_____________做菌种。
为获得高纯度、糖含量高的苹果酒，需向果汁中添加__________。
（4）由图1中①转变为②，除改变温度、调节pH外，还需调整的发酵条件是__________。
答案
（1）单菌落的分离 液体
（2）不溶于水 C（3）野生酵母菌 蔗糖 （4）通入无菌空气
解析
（1）单菌落的分离是筛选高表达菌株的最简便方法之一。
筛选出的菌株在发酵生产之前还需利用液体培养基进行扩大培养。
（2）酶在水溶液中很不稳定，且不利于工业化使用，常用固定化技术使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂。
实验中所用的固定化果胶酶吸附后可重复使用，但酶活性也受影响，不能永久利用，A错误；图示装置制作完毕后瞬间高温灭菌会使酶失活，B错误；通过控制阀调节苹果汁流出的速率，保证反应充分进行，C正确；固定化果胶酶可重复使用，D错误。
（3）图1中①过程可利用附着在苹果皮上的野生酵母菌做菌种。
为获得高纯度、糖含量高的苹果酒，需向果汁中添加蔗糖。
（4）由图1中①（果酒制备）转变为②（果醋制备），除改变温度、调节pH外，还需调整的发酵条件是通入无菌空气，因为醋酸菌是好氧菌。
专题强化练
一、选择题
1.下图是微生物平板划线示意图。
划线的顺序为1、2、3、4、5。
下列操作方法正确的是（ ）
A．操作前要将接种环放在火焰旁灭菌
B．划线操作须在火焰上进行
C．在5区域中才能得到所需菌落
D．在1、2、3、4、5区域中划线前后都要对接种环进行灭菌
答案 D
解析 操作前要将接种环放在火焰上灼烧灭菌，A项错误；划线操作须在火焰旁进行，B项错误；在5区域中最有可能得到所需菌落，C项错误；在1、2、3、4、5区域中划线前后都要对接种环进行灭菌，D项正确。
2．下列关于“探究果胶酶最适用量的实验”的叙述，错误的是（ ）
A．配制不同浓度的果胶酶溶液，并在各组中加入等量的该溶液
B．实验温度为无关变量，要在相同的适宜温度条件下进行实验
C．用玻璃棒搅拌加酶的果泥，搅拌时间可以不相同
D．调节pH，使各组中的pH相同而且处于适宜状态
答案 C
解析 在探究果胶酶最适用量的实验中，果胶酶量为自变量，通过配制不同浓度的果胶酶溶液来控制；实验温度、搅拌时间、pH为无关变量，需要控制等量、适宜，A、B、D项正确，C项错误。
3．从土壤中分离以尿素为氮源的细菌，下列实验操作不正确的是（ ）
A．将土壤用无菌水稀释，制备10－3～10－5土壤稀释液
B．将不同浓度的土壤稀释液涂布于不同平板上
C．用加入刚果红指示剂的选择培养基筛选分解尿素的细菌
D．从周围出现红色环带的菌落中挑取能够分泌脲酶的菌株
答案 C
解析 将土壤用无菌水稀释，然后经过系列稀释，制备10－3～10－5土壤稀释液，A正确；将不同浓度的土壤稀释液涂布于不同平板上，B正确；用加入酚红指示剂的选择培养基筛选分解尿素的细菌，刚果红指示剂是用于分离水解纤维素的微生物，C错误；分解尿素的细菌在分解尿素时产生氨气，氨气能使酚红指示剂显红色，从周围出现红色环带的菌落中挑取能够分泌脲酶的菌株，D正确。
4．（2017·南通模拟）固定化酶具有易与反应物产物分离，可反复利用，有利于产物的纯化等优点，因此在生产中得到广泛应用。
酶在固定化过程中其活性会受时间和温度影响，如图所示。
据此分析错误的是（ ）
A．固定化酶更适合采用化学结合法和包埋法
B．固定时间段相对活性较低的原因可能是酶未完全足量地被固定
C．固定温度为50℃时，相对活性低的原因可能是高温使酶变性失活
D．酶的最佳固定条件为固定时间3h左右，温度45℃左右
答案 A
解析 酶分子较小，容易从包埋材料中漏出，因此固定化酶更适合采用化学结合法和物理吸附法，A错误；固定时间段相对活性较低的原因可能是酶未完全足量地被固定，B正确；酶活性易受温度影响，固定温度为50℃时，相对活性低的原因可能是高温使酶变性失活，C正确；根据曲线图可知，酶的最佳固定条件为固定时间3h左右，温度45℃左右，D正确。
5．某工程人员在适宜的温度和pH下，利用苹果泥和一定浓度的果胶酶溶液探究果胶酶的最适用量，实验结果如图。
对实验失误可能的原因分析及改进方法都合理的是（ ）
A．酶促反应时间不合理；延长反应时间
B．苹果泥的用量不合理；减少苹果泥用量
C．果胶酶用量不合理；减少果胶酶溶液用量
D．果胶酶溶液体积梯度不合理；增大体积梯度
答案 C
解析 随着果胶酶溶液体积的增大，实验组果汁体积不发生改变，说明实验失误的原因不是酶促反应时间，A错误；从图中无法看出苹果泥的用量对实验结果的影响，B错误；提高果胶酶溶液体积，果汁体积并没有增加，说明果胶酶用量不合理，应该减少用量，C正确；从图中无法看出果胶酶体积梯度对实验结果的影响，D错误。
二、非选择题
6．（2017·浙江模拟）脲酶是催化尿素分解的特异性水解酶。
该酶主要从刀豆等豆科植物提取，现被广泛应用于尿素废水的净化过程。
请分析回答以下问题：
（1）脲酶可以催化尿素分解为______________，其中碱性物质可使酚红指示剂变为____________________。
（2）为了提高脲酶的利用效率，可以采用固定化酶技术将其固定。
酶的固定化方法有：
吸附法、共价偶联法、包埋法和____________。
（3）实验室中可以采用吸附法将该酶制成固定化酶柱，让尿素废水过柱前，先用10倍体积的蒸馏水洗涤酶柱，目的是_________________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）脲酶除了从植物获取外，还可以来源于土壤中的微生物。
为了从土壤中分离得到以尿素为氮源的微生物，采用的分离方法操作最简便的是____________。
下列有关该分离方法的操作叙述错误的是________。
A．必须使用固体培养基
B．必须在酒精灯火焰旁接种
C．必须将接种后的培养皿倒置培养
D．必须将接种前的培养皿、培养基、土壤悬
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