高中生物第一章实验二分离以尿素为氮源的微生物教学案浙科版选修1Word文件下载.docx

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B．地表土壤中含有一定量的脲

C．以尿素为氮源的细菌含有脲酶

D．脲是一种有机化合物，含有氮元素

选A　根据反应式：

（NH2）2C＝O＋H2O

2NH3＋CO2，在尿素固体培养基上培养含有脲酶的微生物会产生NH3，从而导致培养基呈碱性。

4．用以尿素为唯一氮源加入酚红指示剂的培养基，培养尿素分解菌后，指示剂将（　　）

A．变蓝色B．变红色

C．变黑色D．变棕色

选B　尿素分解菌合成的脲酶将尿素分解成了氨，会使培养基的碱性增强，pH升高，加入酚红指示剂将变红色。

5．在细菌分解尿素的化学反应中，生成物中除CO2外还有（　　）

A．N2B．NO

C．NO

D．NH3

选D　以尿素为氮源的微生物中含有脲酶，它能降解尿素并产生NH3，为其生长提供氮源，其反应如下：

（NH2）2C===O＋H2O

2NH3＋CO2。

1．筛选菌株的原理

（1）原理：

根据不同微生物的特殊营养要求或其对某化学、物理因素的抗性不同而制备培养基。

（2）方法：

①在培养基中加入某种化学物质。

例如，加入青霉素可以分离出酵母菌和霉菌；

加入高浓度的食盐可以得到金黄色葡萄球菌。

②改变培养基中的营养成分。

例如，缺乏氮源时可以分离固氮微生物；

石油作为唯一碳源时，可以分离出能消除石油污染的微生物；

用含无机碳源的培养基分离自养型微生物。

③改变微生物的培养条件。

例如，将培养基放在高温环境中培养可以得到耐高温的微生物；

用普通培养基在无氧条件下分离厌氧型和兼性厌氧型微生物。

[特别提醒]　能在选择培养基上生长的不一定是目的菌

原则上选择培养基只能允许特定种类的微生物生长，但实际上，微生物的培养是一个非常复杂的问题，有些微生物可以利用其他微生物的代谢产物生长繁殖，因此能在选择培养基上生长的微生物不一定都是所需的微生物，还需进一步的鉴定。

2．统计菌落数目的方法

微生物生长量的测定有计数法、重量法、生理指标法等方法，但是一般使用计数法，计数法可分为直接计数法和间接计数法。

二者的比较如下表所示：

项目

直接计数法

间接计数法

原理

利用特定细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定容积的样品中微生物的数量

当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌。

通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌

主要用具

显微镜、细菌计数板

培养基

计数数据

菌体本身

培养基上菌落数

优点

计数方便、操作简单

计数的是活菌

缺点

死菌、活菌都计算在内

操作较复杂，有一定误差

[题组冲关]

1．下列有关尿素培养基的叙述，错误的是（　　）

A．根据物理性质划分，该培养基属于固体培养基

B．培养基中的唯一氮源为尿素，用以筛选以尿素为氮源的微生物

C．培养基中的酚红，用以鉴别以尿素为氮源的微生物

D．培养基中加入G6玻璃漏斗过滤的尿素后，要用500g/cm2压力（90℃以上）灭菌30min

选D　因为尿素加热会分解，所以应先将培养基经500g/cm2压力灭菌30min（为防止葡萄糖分解碳化），再添加经过G6玻璃漏斗过滤后的尿素。

2．下列关于微生物培养和利用的叙述，错误的是（　　）

A．利用涂布分离法既能分离微生物也能对微生物进行计数

B．接种时连续划线的目的是将聚集的菌种逐步分散获得单个菌落

C．以尿素为唯一氮源且含酚红的培养基可选择和鉴别尿素分解菌

D．选择培养基作用的原理都是显现某微生物的特征，以区别于其他微生物

选D　涂布分离法能分离纯化微生物也能对微生物进行计数；

连续划线是将聚集的菌种逐步分散，以获得单个菌落；

尿素分解菌的分离和鉴别可以选用以尿素为唯一氮源，且含酚红的培养基；

选择培养基是在培养基中加入某一化学物质或改变某一理化性质，使某一微生物正常生长，而其他微生物则被杀灭或生长受到抑制，从而选出所需要的微生物。

3．土壤中有些微生物能利用尿素是因为（　　）

A．其体内含有脲酶

B．其体内含有氨（NH3）酶

C．它能将CO2合成为有机物

D．它们不需要氮源

选A　能利用尿素的微生物就是因为体内含有脲酶，可降解尿素为其生长繁殖提供氮源。

1．样品稀释的问题

（1）稀释原因：

样品的稀释程度直接影响平板上生长的菌落数目。

因此，恰当的稀释度是成功地统计菌落数目的关键。

（2）稀释标准：

选用一定稀释范围的样品液进行培养，保证获得菌落数在30～300之间，便于计数。

2．与涂布平板有关的问题

（1）防止培养基外溅：

在倒平板的过程中，不能将培养基溅在皿盖与皿底之间的部位，因为空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生。

（2）涂布器的灭菌：

玻璃刮刀用70%酒精消毒，取出时，多余酒精在烧杯中滴尽，沾有少量酒精的玻璃刮刀在酒精灯火焰上引燃。

（3）设置对照：

可排除实验中非测试因素对实验结果的影响，提高实验结果的可信度。

4．（2012·

浙江高考）幽门螺杆菌（Hp）感染是急慢性胃炎和消化性溃疡的主要致病因素。

在患者体内采集样本并制成菌液后，进行分离培养。

实验基本步骤如下：

配制培养基→灭菌、倒平板→X→培养→观察

请回答：

（1）在配制培养基时，要加入尿素和酚红指示剂，这是因为Hp含有________，它能以尿素作为氮源；

若有Hp，则菌落周围会出现________色环带。

（2）下列对尿素溶液进行灭菌的最适方法是____灭菌。

A．高压蒸汽　　　　　　　B．紫外灯照射

C．70%酒精浸泡D．过滤

（3）步骤X表示__________。

在无菌条件下操作时，先将菌液稀释，然后将菌液________到培养基平面上。

菌液稀释的目的是为了获得__________菌落。

（4）在培养时，需将培养皿倒置并放在____________中。

若不倒置培养，将导致______________________。

（5）临床上用14C呼气实验检测人体是否感染Hp，其基本原理是Hp能将14C标记的__________分解为NH3和14CO2。

（1）幽门螺杆菌中含有脲酶，能将尿素分解成为NH3和CO2，故尿素为氮源。

NH3为碱性，能使酚红呈红色，故菌落周围会出现红色环带。

（2）尿素在高温下分解，故不能用高温灭菌法，只能采取过滤的方法。

（3）由细菌和真菌培养操作步骤可知，X为接种。

接种时，应将菌种均匀涂布在培养基上。

为了获得单菌落，接种前应该稀释菌液。

（4）为了形成单菌落还应该将培养皿倒置在恒温箱中。

（5）用14C标记尿素，分解后标记物全部在CO2中。

答案：

（1）脲酶　红　

（2）D　（3）接种　涂布　单

（4）恒温培养箱　无法形成单菌落　（5）尿素

[随堂基础巩固]

1．筛选、鉴别尿素分解菌的培养基氮源为（　　）

A．蛋白胨　　　　　　　　B．尿素

C．酚红D．硝酸盐

选B　分离尿素分解菌的培养基应以尿素为唯一氮源。

2．要从多种细菌中分离某种细菌，培养基要用（　　）

A．加入青霉素的培养基

B．固体培养基

C．液体培养基

D．加入高浓度食盐的培养基

选B　将聚集的菌种逐步稀释分散到固体培养基的表面，经过培养，可以分离到由一个细菌繁殖而来的肉眼可见的一定形态的菌落，即分离出某种细菌。

3．产生每个标准菌落的细菌的最初数目和培养基分别是（　　）

A．一个细菌，液体培养基

B．许多细菌，液体培养基

C．一个细菌，固体培养基

D．许多细菌，固体培养基

选C　在微生物的培养中产生每个标准菌落的细菌的最初数目是一个细菌，使用的培养基为固体培养基。

4．平板冷凝后，要将平板倒置，其原因是（　　）

A．接种时拿起来方便

B．防止皿盖上的冷凝水落入培养基造成污染

C．正着放置容易破碎

D．方便在皿底上标记日期等内容

选B　平板倒置主要是防止皿盖上的水珠落入培养基造成污染。

5．用涂布分离法来统计样品中的活菌数时，通过统计平板上的菌落数就能推测出样品中的活菌数。

原因是（　　）

A．平板上的一个菌落就是一个细菌

B．菌落中的细菌数是固定的

C．此时的一个菌落一般来源于样品稀释液中的一个活菌

D．此方法统计的菌落数一定与活菌的实际数相同

选C　当稀释倍数适宜时，培养基上的一个菌落一般来源于样品稀释液中的一个活菌，但也可能由两个或两个以上活菌生长而成，因此菌落数往往比活菌的实际数低。

6．能产生脲酶的细菌菌落周围出现着色环带的原因是（　　）

A．外泌的脲酶将尿素水解成氨，氨为碱性，使酚红变为红色

B．外泌的脲酶呈碱性使酚红变为红色

C．外泌的脲酶将酚红分解成呈红色的物质

D．酚红与脲酶反应后生成了呈红色的物质

选A　能产生脲酶的细菌将脲酶分泌到细菌外，随后脲酶将培养基中的尿素水解成氨，氨为碱性，遇酚红变红色。

7．分离以尿素为氮源的微生物的土样最好取自（　　）

A．有大量植物生长的地方

B．临水的地方

C．有哺乳动物排泄物的地方

D．干燥、空旷的地方

选C　由于人和其他哺乳动物如家畜的尿中都含有尿素，因此含有哺乳动物排泄物的土壤中就可能存在以尿素为氮源的微生物。

[课时跟踪检测]

1．从土壤中分离以尿素为氮源的细菌，实验过程如图所示：

（1）图中物质A为________________，若要统计每克土壤样品中以尿素为氮源的细菌的活菌数目，宜采用________________法接种到尿素培养基上，对照组配制的培养基为____________培养基，若用同浓度的土壤稀释液接种，实验组培养皿中菌落数____________（填“大于”“等于”或“小于”）对照组。

在能利用尿素的细菌菌落周围，有红色环带出现的原因是_______________________________________________。

（2）下列培养基中，能分离出分解尿素的细菌的是（　　）

A．葡萄糖、NaCl、K2HPO4、酚红、琼脂糖、水

B．葡萄糖、NaCl、K2HPO4、酚红、琼脂糖、水、尿素

C．NaCl、琼脂糖、水、蛋白胨、酵母提取物、尿素

D．葡萄糖、NaCl、K2HPO4、酚红、琼脂糖、水、蛋白胨、酵母提取物

（3）欲将分离得到的以尿素为氮源的细菌进行扩大培养，应使用________培养基。

（1）无菌水　涂布分离　LB全营养　小于　能利用尿素的细菌产生的脲酶，将培养基中的尿素分解，产生的氨使指示剂呈红色　

（2）B　（3）LB液体

2．苯酚是工业生产排放的有毒污染物质，自然界中存在着降解苯酚的微生物。

某工厂产生的废水中含有苯酚，为了降解废水中的苯酚，研究人员从土壤中筛选获得了只能降解利用苯酚的细菌菌株，筛选的主要步骤如图所示，①为土壤样品。

请回答下列问题：

（1）②中培养目的菌株的选择培养基中应加入______作为碳源，②中不同浓度碳源的培养基________（填“影响”或“不影响”）细菌的数量，如果要测定②中活细菌数量，常采用____________________法。

（2）④为对照，微生物在④中不生长，在⑤中生长，④与⑤培养基的主要区别在于__________________________________；

使用________________________________法可以在⑥上获得单菌落。

（3）实验过程中如何防止其他微生物的污染？

___________________________________

____________________________________________________________________________。

根据微生物对营养的需求，在培养基中加入或不加某些物质以达到促进目的菌生长，抑制或阻止其他杂菌生长的目的，然后再用涂布分离法、划线分离法或其他方法筛选出单个目的菌落，再接种培养即可获得纯目的菌。

在设计实验中要注意单一变量原则和对照原则，操作中要严格进行无菌操作。

（1）苯酚　影响　涂布分离　

（2）④的培养基没有加入苯酚作为碳源，⑤的培养基加入了苯酚作为碳源　涂布分离法或划线分离　（3）培养基灭菌，接种环境灭菌，接种过程进行无菌操作

3．图甲是从土壤中筛选产脲酶细菌的过程，图乙是脲酶基因转录的mRNA部分序列。

（1）图中选择培养基应以__________为唯一氮源；

鉴别培养基还需添加__________作指示剂，产脲酶细菌在该培养基上生长一段时间后，其菌落周围的指示剂将变成________色。

（2）在5个细菌培养基平板上，均接种稀释倍数为105的土壤样品溶液0.1mL，培养一段时间后，平板上长出的细菌菌落数分别为13、156、462、178和191。

该过程采取的接种方法是________________，每克土壤样品中的细菌数量为________×

108个；

与血细胞计数板计数法相比，此计数方法测得的细菌数较________。

（3）现有一菌株的脲酶由于基因突变而失活，突变后基因转录的mRNA在图乙箭头所示位置增加了70个核苷酸，使图乙序列中出现终止密码（终止密码有UAG、UGA和UAA）。

突变基因转录的mRNA中，终止密码为______________，突变基因表达的蛋白含________个氨基酸。

（1）脲酶能够催化尿素水解释放出氨和二氧化碳，因此选择培养基中应以尿素为唯一氮源。

挑取单菌落接种到加有酚红指示剂的鉴别培养基中，培养一段时间后，菌落周围的氨增加，pH升高，酚红指示剂将变红色。

（2）该过程采取的接种方法为涂布分离法。

利用涂布分离法对细菌进行计数时，应选择菌落数在30～300的平板，因此平板上长出的细菌菌落平均数为（156＋178＋191）÷

3＝175个。

每克土壤样品中的细菌数为175÷

0.1×

105＝1.75×

108个。

血细胞计数板计数法会将死细胞计算在内，而稀释涂布平板计数法只能计数活细胞（只有活细胞才能在平板上生长），故一般血细胞计数板计数法所得结果要比涂布分离法所得结果大。

（3）箭头处插入70个核苷酸，箭头后密码子的解读方式为*AG，UGA，GAA……对比3种终止密码可发现，此处的终止密码为UGA。

从起始密码到终止密码之前共有273＋72个碱基，因此突变基因表达的蛋白含115个氨基酸。

（1）尿素　酚红　红　

（2）涂布分离法　1.75　少　（3）UGA　115

4．生活在土壤中的微生物种类和数量繁多，某同学为探究土壤中微生物对尿素是否具有分解作用，设计了以下实验，并成功筛选到能高效降解尿素的细菌（目的菌）。

培养基成分如表所示，实验步骤如图所示。

请分析回答问题：

KH2PO4

1.4g

Na2HPO4

2.1g

MgSO4·

7H2O

0.2g

葡萄糖

10g

尿素

1g

琼脂糖

15g

将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1000mL

（1）培养基中加入尿素的目的是筛选________，因此这种培养基属于________培养基。

（2）目的菌生长所需的氮源和碳源分别来自培养基中的________，实验过程中振荡培养的主要目的是________________________________。

（3）转到固体培养基上时，常采用________的方法接种，获得单菌落后继续筛选。

（4）下列材料或用具：

①培养细菌用的培养基与培养皿，②玻璃棒、试管、三角瓶和移液管，③实验操作者的双手。

其中需要灭菌的是________；

需要消毒的是________。

（填序号）

（5）简述土壤中可分解尿素的细菌的鉴定方法及原理：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（1）加入尿素的培养基能够筛选出降解尿素的细菌，该培养基属于选择培养基。

（2）目的菌生长所需的碳源和氮源来源于培养基中的含碳和含氮物质，目的菌的生长过程需要氧，培养时补充氧气常用振荡方法。

（3）在固体培养基上筛选细菌时，常用划线分离法或涂布分离法进行接种。

（4）实验中培养基及器具需灭菌处理，操作者的双手则需消毒处理。

（5）在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，细菌合成的脲酶催化尿素分解为氨，pH升高，使酚红指示剂变红，从而选择出能降解尿素的细菌。

（1）目的菌（分解尿素的细菌）　选择

（2）尿素、葡萄糖　为目的菌提供氧气

（3）涂布分离　（4）①②　③

（5）在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂；

细菌合成的脲酶催化尿素分解为氨，pH升高，使酚红指示剂变红

5．（2016·

浙江10月选考，32题节选）请回答从土壤中分离产脲酶细菌实验的有关问题：

（1）LB固体培养基：

取适量的蛋白胨、酵母提取物、NaCl，加入一定量的蒸馏水溶解，再加________，灭菌备用。

（2）尿素固体培养基：

先将适宜浓度的尿素溶液用____________灭菌过的G6玻璃砂漏斗过滤，因为G6玻璃砂漏斗________________，故用于过滤除菌。

然后将尿素溶液加入到已经灭菌的含有酚红的培养基中，备用。

（3）取适量含产脲酶细菌的10－4,10－5两种土壤稀释液，分别涂布接种到LB固体培养基和尿素固体培养基上，培养48h，推测固体培养基上生长的菌落数量最少的是_____________

（A.10－5稀释液＋尿素固体培养基B.10－5稀释液＋LB固体培养基　C．10－4稀释液＋尿素固体培养基　D．10－4稀释液＋LB固体培养基）。

在尿素固体培养基上产脲酶细菌菌落周围出现________________，其原因是细菌产生的脲酶催化尿素分解产生________________所致。

（1）本实验中的LB培养基是要与尿素培养基作对比的，所以要用琼脂糖替换琼脂。

（2）尿素培养基的灭菌要分开进行，除尿素外的其他成分仍用高压蒸汽灭菌，尿素溶液用G6玻璃砂漏斗过滤除菌，再将除菌的尿素加到已灭菌的其他成分中。

G6玻璃砂漏斗由于孔径小，细菌不能滤过，可用于过滤除菌，但需要在使用前进行高压蒸汽灭菌。

（3）由于在土壤中产脲酶的细菌远少于普通细菌，所以在尿素培养基上的菌落数相对少得多，另外稀释倍数高的土壤稀释液中细菌数量更少，在培养基上菌落数也更少。

在尿素固体培养基上产脲酶细菌菌落周围出现红色环带，这是因为脲酶催化尿素分解产生氨，使培养基呈碱性，酚红指示剂在碱性下呈红色。

（1）琼脂糖　

（2）高压蒸汽　孔径小、细菌不能滤过　（3）A　红色环带　氨（或NH3）