新人教版高考一轮复习第十单元生物技术实践第01讲微生物的利用教案生物.docx

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新人教版高考一轮复习第十单元生物技术实践第01讲微生物的利用教案生物

最新考纲

高频考点

核心素养

1.微生物的分离和培养

2．某种微生物数量的测定

3．培养基对微生物的选择作用

4．利用微生物进行发酵来生产特定的产物以及微生物在其他方面的应用

1.微生物的分离和培养

2．培养基对微生物的选择作用

科学思维——分析与综合：

分析培养基的成分及其作用；比较与分类：

平板划线法和稀释涂布平板法异同，选择培养基和鉴别培养基区别

科学探究——设计实验探究微生物培养的条件

社会责任——关注有害微生物的控制及宣传健康生活

考点一　微生物的实验室培养

1．培养基

（1）概念：

人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质。

（2）种类：

液体培养基和固体培养基，二者的区别是是否添加凝固剂。

（3）营养成分

①主要营养物质：

碳源、氮源、水和无机盐。

②其他条件：

pH、特殊营养和氧气。

2．无菌技术

（1）目的：

获得纯净的培养物。

（2）关键：

防止外来杂菌的入侵。

（3）常用方法：

灭菌和消毒。

（4）无菌技术的主要方法及适用对象（连一连）

答案　a—Ⅲ—⑤　a—V—④　a—Ⅵ—③　b—Ⅰ—⑥　b—Ⅱ—①　b—Ⅳ—②

3．制备牛肉膏蛋白胨固体培养基

（1）计算：

依据配方比例，计算配制100mL的培养基时，各种成分的用量。

（2）称量：

准确地称取各种成分。

（5）倒平板：

待培养基冷却至50℃左右时，在酒精灯火焰附近倒平板。

4．纯化大肠杆菌

（1）菌落：

由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体。

（2）主要方法及纯化原理

主要方法

平板划线法

稀释涂布平板法

纯化原理

通过接种环在琼脂固体培养基的表面连续划线操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基表面

将菌液进行一系列的梯度稀释，稀释度足够高时，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞

主要步骤

平板划线操作

系列稀释操作和涂布平板操作

接种工具

接种环

涂布器

平板示

意图

（3）平板划线操作中灼烧接种环的目的

灼烧时间

灼烧目的

第一次划线前

杀死接种环上原有的微生物，防止外来杂菌污染培养基

第二次及以后每次划线前

杀死上次划线后接种环上残留的菌种，使下次划线的菌种直接来源于上次划线的末端

最后一次划线后

杀死接种环上残存的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者

5.菌种的保藏方法

主要方法

临时保藏法

甘油管藏法

保藏对象

频繁使用的菌种

长期保藏的菌种

方法步骤

先接种到试管的固体斜面培养基上培养，然后放入4℃的冰箱中

转入灭菌后的甘油中，混匀后放在－20℃冷冻箱中保存

（选修1P18旁栏小资料改编）微生物的接种方法只有平板划线法和稀释涂布平板法吗？

微生物接种的核心是什么？

答案　不是。

微生物的接种方法还包括斜面接种、穿刺接种等，其核心是防止杂菌污染，保证培养物的纯度。

　诊断辨析

（1）培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐，有时还需要加入一些特殊的物质。

（√）

（2）倒平板时，应将打开的皿盖放到一边，以免培养基溅到皿盖上。

（×）

（3）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。

（√）

（4）为了防止污染，接种环经火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落。

（×）

（5）用稀释涂布平板法纯化大肠杆菌时，只要稀释度足够高，就能在培养基表面形成单个菌落。

（√）

1．（2018·全国卷Ⅱ）在生产、生活和科研实践中，经常通过消毒和灭菌来避免杂菌的污染。

回答下列问题：

（1）在实验室中，玻璃和金属材质的实验器具________（填“可以”或“不可以”）放入干热灭菌箱中进行干热灭菌。

（2）牛奶的消毒常采用巴氏消毒法或高温瞬时消毒法，与煮沸消毒法相比，这两种方法的优点是__________________________

__________________________。

（3）密闭空间内的空气可采用紫外线照射消毒，其原因是紫外线能________________。

在照射前，适量喷洒________，可强化消毒效果。

（4）水厂供应的自来水通常是经过________（填“氯气”“乙醇”或“高锰酸钾”）消毒的。

（5）某同学在使用高压蒸汽灭菌锅时，若压力达到设定要求，而锅内并没有达到相应温度，最可能的原因是

__________________________。

解析　

（1）能耐高温的、需要保持干燥的物品，如玻璃器皿（吸管、培养皿）和金属用具等可以放入干热灭菌箱中进行干热灭菌。

（2）煮沸消毒法即在100℃煮沸5～6min可以杀死微生物细胞和一部分芽孢；巴氏消毒法即在70～75℃煮30min或在80℃煮15min，可以杀死微生物，并且保证营养物质不被破坏。

因此，与煮沸消毒法相比，牛奶消毒常采用的巴氏消毒法或高温瞬时消毒法的优点是在达到消毒目的的同时，营养物质损失较少。

（3）因紫外线能破坏DNA结构，所以密闭空间内的空气可采用紫外线照射消毒。

在照射前，适量喷洒消毒液，可强化消毒效果。

（4）通常乙醇消毒是75%的酒精，有气味，影响水质，不适宜消毒自来水；高锰酸钾本身有颜色，消毒后溶液呈紫红色，无法使用；因此水厂供应的自来水通常是经过氯气消毒的。

（5）采用高压蒸汽灭菌时，锅内的水加热煮沸，将其中原有的冷空气彻底排除后才能将锅密闭。

如果未将锅内冷空气排尽，则会出现压力达到设定要求，而锅内并没有达到相应温度的现象。

答案　

（1）可以

（2）在达到消毒目的的同时，营养物质损失较少

（3）破坏DNA结构　消毒液

（4）氯气　（5）未将锅内冷空气排尽

2．（2019·广州一测）养殖池中存在的亚硝酸盐能被硝化细菌吸收利用。

图甲表示研究人员从养殖池沉积物中分离得到硝化细菌的流程。

图乙是选择培养时使用的培养基配方。

请回答：

（1）图甲中选择培养（步骤二）的作用是__________________。

在培养过程中对培养瓶进行振荡的目的是_____________。

分离纯化（步骤三）时，常采用的接种方法是________。

（2）制备培养液时，应先调节pH再进行灭菌，目的是____________________________。

制备用于分离纯化（步骤三）的培养基时，图乙所示的配方中还应添加适量________。

（3）临时保藏菌种时，可将菌种接种到________上，在合适的温度下培养，待菌落长成后，将试管放入温度为________的冰箱中保藏。

（4）研究发现硝化细菌吸收利用亚硝酸盐的效果与环境中亚硝酸盐含量有关，若要探究两者的关系，请简要写出实验思路____________________________________________________。

解析　

（1）进行选择培养的目的是增加目的菌的数量。

振荡的目的是增加溶氧量、使菌体与营养物质充分接触。

分离纯化常用的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法。

（2）先调pH后灭菌的目的是防止杂菌污染。

分离纯化目的菌需用固体培养基，因此培养基中需添加适量的琼脂。

（3）临时保存菌种，应将菌种接种在固体斜面培养基上，在合适的温度下培养，待菌落长出后，将试管放在4℃的冰箱中保存。

答案　

（1）筛选出硝化细菌，并增加硝化细菌的浓度　使细胞与培养液充分接触以利于充分吸收营养物质，增加溶解氧　平板划线法（或稀释涂布平板法）

（2）防止其他微生物污染　琼脂

（3）固体斜面培养基　4℃

（4）将等量的硝化细菌分别接种到等体积的含不同浓度梯度的亚硝酸盐的培养液中，在适宜条件下培养相同时间后，检测并比较亚硝酸盐的剩余量

1．微生物对主要营养物质的需求特点

不同种类的微生物代谢特点不同，因此对培养基中营养物质的需求也不同。

（1）自养型微生物所需的主要营养物质是无机物，碳源可来自大气中的CO2，氮源可由含氮无机盐提供。

（2）异养型微生物所需的营养物质主要是有机物，即碳源必须由含碳有机物提供，氮源也主要是由有机物提供，部分异养型微生物也可以利用无机氮源。

2．消毒和灭菌的辨析

3.两种纯化细菌方法的比较

项目

优点

缺点

适用范围

平板划

线法

可以观察菌落特征，对混合菌进行分离

不能计数

适用于

好氧菌

稀释涂

布平板

法　　

可以计数，可以观察菌落特征

吸收量较少，较麻烦，平板不干燥效果不好，容易蔓延

适用于

厌氧菌

和兼性

厌氧菌

4．稀释涂布平板法计数微生物的注意问题

用稀释涂布平板法计数微生物时，要求选择菌落数在30～300的平板进行计数。

解题时易出现以下误解：

（1）只得到1个菌落数在30～300的平板是错误的，错误的原因是不符合实验的重复原则，易受到偶发因素的影响。

（2）得到3个或3个以上菌落数在30～300的平板，也不一定正确，这可能有两种情况：

①不同平板间差异较大，如得到3个平板，菌落数分

别为230、34、240，虽然菌落数均在“30～300”之间，这也是不正确的，因为“34”与“230”“240”差异太大，应重新实验找出原因。

②不同平板之间差异不大，是符合要求的，用其平均值作为估算的最终结果。

可见，并不是只要得到3个“菌落数在30～300的平板”即可，而应该是涂布的同一稀释度的平板均符合“菌落数在30～300的平板”且无较大差异，说明实验操作合格，才能按照计算公式进行计算。

考点二　微生物的分离和计数

1．土壤中分解尿素的细菌的分离与计数

（1）分离原理：

土壤中的细菌之所以能分解尿素，是因为它们能合成脲酶，这种物质在把尿素分解成无机物的过程中起到催化作用。

（2）统计菌落数目一般用稀释涂布平板法。

①统计菌落数目时，培养基表面生长的1个菌落，来源于样品稀释液中1个活菌。

为了保证结果准确，一般选择菌落数在30～300的平板进行计数。

②从平板上的菌落数推测出每克样品中的菌落数的计算方法是（平均菌落数÷涂布的稀释液体积）×稀释倍数。

③利用稀释涂布平板法成功统计菌落数目的关键是恰当的稀释度。

走出误区　用稀释涂布平板法统计的菌落数往往比活菌的实际数目低，这是因为当两个或多个细胞在一起时，平板上观察到的只是一个菌落，而显微计数法中由于不能区分死菌与活菌，故所得数值可能“偏高”。

（3）实验流程：

土壤取样→样品的稀释→微生物的培养与观察→细菌的计数。

2．分解纤维素的微生物的分离

（1）纤维素酶

①组成：

纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括三种组分，即C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶。

②作用

纤维素

纤维二糖

葡萄糖

（2）纤维素分解菌的筛选

①原理

　　　　　　　纤维素分解菌

　　　　　　　　　↓

→红色复合物

红色消失，出现透明圈

②筛选方法：

刚果红染色法，即通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。

③培养基：

以纤维素为唯一碳源的选择培养基。

④实验流程

土壤取样：

富含纤维素的环境

↓

选择培养：

用选择培养基培养，以增加纤维素分解菌的浓度

↓

梯度稀释：

制备系列稀释液

↓

涂布平板：

将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上

↓

挑选产生透明圈的菌落

（3）分离纤维素分解菌所用的两种培养基比较

分离纤维素分解菌的实验中先用选择培养基，再用鉴别培养基。

①选择培养基为液体培养基，以纤维素作为碳源和能源的微生物可以正常生长，而其他绝大多数微生物不能正常生长。

②鉴别培养基含琼脂，为固体培养基，细菌可在培养基上形成肉眼可见的菌落。

刚果红染色法应用的就是鉴别培养基。

3．结果分析与评价

走出误区　辨析两种“对照组”与“重复组”

（1）两种对照组作用比较

①判断培养基中“是否有杂菌污染”，需将未接种的培养基同时进行培养。

②判断选择培养基“是否具有筛选作用”，需设立牛肉膏蛋白胨培养基进行接种后培养，观察两种培养基上菌落数目，进行对比得出结论。

（2）重复组的设置及作用

为排除偶然因素对实验结果的干扰，在每一稀释度下宜设置3个平板作重复组，选择菌落数均在30～300且数目相差不大的三个平板，用“平均值”代入计数公式予以计算菌落数。

　诊断辨析

（1）选择培养基可以鉴定某种微生物的种类。

（×）

（2）对细菌进行计数只能采用稀释涂布平板法，而不能用平板划线法。

（×）

（3）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。

（√）

（4）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。

（×）

（5）刚果红可以与纤维素形成透明复合物，所以可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。

（×）

考向一选择培养基的配制及应用

1．（2019·赣中南五校联考）回答下列有关微生物培养与运用的问题：

KH2PO4

1.4g

Na2HPO4

2.1g

MgSO4·7H2O

0.2g

FeCl3

0.1g

X

1g

维生素

微量

琼脂

15g

（1）如上表是筛选异养型细菌的培养基配方。

从物理性质上看该培养基属于________培养基，其中成分X除了为目的菌提供能源外，还能提供______________________。

制备该培养基的一般操作顺序是计算→称量→________→灭菌→________。

对培养基进行灭菌的常用方法是_____________________。

（2）如图A、B是纯化微生物培养的两种接种方法，C、D是接种后培养的效果。

某同学接种培养后获得图C所示效果，则其采用的接种方法是[　　]____________（[　　]填“A”或“B”）；接种时可能的失误操作是______________________________。

　A　　　　　　B　　　　C　　　　D

（3）微生物强化采油是利用某些微生物能降解石油、增大石油的乳化度、降低石油黏度的原理，通过向油井中注入含微生物的水来提高采油率的新技术。

为筛选和纯化该类微生物，应向培养基中添加________作为唯一碳源；培养一段时间后在培养基上形成降油圈，此时选取________就可获得高效菌株。

解析　

（1）题表中培养基的成分有凝固剂——琼脂，因此该培养基为固体培养基。

培养基除应含有水、无机盐、特殊营养物质（维生素等）外，还应有碳源和氮源。

制备固体培养基的一般操作顺序是计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。

（2）图A运用接种环接种，表示的是平板划线法，相应培养效果如图D所示；图B运用涂布器接种，表示的是稀释涂布平板法，相应培养效果如图C所示。

图C所示培养基上菌落分布不均匀，可能是接种过程中涂布不均匀所致。

（3）筛选和纯化能降解石油的微生物时，应以石油为唯一碳源。

降油圈越大，说明该处微生物降解石油的能力越强。

答案　

（1）固体　碳源和氮源　溶化　倒平板　高压蒸汽灭菌法

（2）B　稀释涂布平板法　涂布不均匀

（3）石油　降油圈大的菌落

选择培养基的制作方法

1．在培养基全部营养成分具备的前提下，加入物质：

依据某些微生物对某些物质的抗性，在培养基中加入某些物质，以抑制不需要的微生物生长，促进所需要的微生物生长，如培养基中加入高浓度食盐时可抑制多种细菌的生长，但不影响金黄色葡萄球菌的生长，从而可将该菌分离出来；而在培养基中加入青霉素时可抑制细菌、放线菌的生长，从而分离得到酵母菌和霉菌。

2．通过改变培养基的营养成分达到分离微生物的目的：

培养基中缺乏氮源时，可分离自生固氮微生物，非自生固氮微生物因缺乏氮源而无法生存；培养基中若缺乏有机碳源则异养微生物无法生存，而自养微生物可利用空气中的CO2制造有机物生存。

3．利用培养基的特定化学成分分离特定微生物：

如当石油是唯一碳源时，可抑制不能利用石油的微生物生长，使能够利用石油的微生物生长，从而分离出能消除石油污染的微生物。

4．通过某些特殊环境分离微生物：

如在高盐环境中可分离耐盐菌，其他菌在盐浓度高时易失水而不能生存；在高温环境中可分离得到耐高温的微生物，其他微生物在高温环境中因酶失活而无法生存。

考向二微生物的分离与计数

2.（2019·石家庄二检）资料一：

瘤胃是反刍动物的第一胃，不同品种的反刍动物瘤胃内微生物的种类和数量不同，含细菌多的氮利用率高，含真菌多的碳利用率高。

资料二：

经研究发现，A品种牛瘤胃内容物每毫升细菌数为7.30×1010、真菌数为1.36×105；B品种牛瘤胃内容物每毫升细菌数为3.78×1010、真菌数为1.6×105。

根据资料回答下列问题：

（1）华北地区每年6月份都会产生大量的小麦秸秆，要得到能分解秸秆的目的菌，最好选择________（填“A品种牛”或“B品种牛”）的瘤胃内容物，还需将培养基的pH调至________（填“酸性”“碱性”或“中性”）。

获得该类目的菌还需要选择培养，原因是________________________________。

（2）将得到的目的菌涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上，该培养基加入的________能与纤维素形成红色复合物。

科研人员分离得到了表中的4个菌株，其中最适合作为目的菌的是________号，判断依据是________最大。

菌株

透明圈直径R

菌株直径r

R/r

1号

0.4

0.3

1.3

2号

1.2

0.6

2.0

3号

2.2

0.7

3.1

4号

2.1

0.9

2.3

（3）现利用稀释涂布平板法测定该目的菌的数量，在同一稀释倍数下4个平板上均接种0.1mL样品溶液，菌落数分别为156、178、486、191，通过计算得知原样品溶液中每毫升含有目的菌1.75×108个，则稀释倍数是________。

（4）因有些微生物也能降解色素，为了确定筛选分离得到的微生物是产生纤维素酶的纤维素分解菌，还需要进一步测定，最好的方法是________。

A．对分解的纤维素进行定量测定

B．对纤维素酶分解纤维素后所产生的葡萄糖进行定量测定

C．对纤维素酶分解纤维素后所产生的纤维二糖进行定量测定

D．对纤维素分解菌进行定量测定

解析　

（1）秸秆的主要成分为纤维素，含碳较多，而题干信息显示，含真菌多的碳利用率高，故欲得到能分解秸秆的目的菌，最好选择瘤胃内容物中真菌数多的B品种牛。

胃内容物的pH为酸性，因此需将培养基的pH调至酸性。

B品种牛瘤胃内容物中虽然真菌数多，但能分解纤维素的目的菌不一定多，为确保能够从样品中分离得到目的菌，还需要选择培养。

（2）刚果红能与纤维素形成红色复合物，但并不和水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。

当纤维素被纤维素分解菌分解后，刚果红—纤维素的复合物就无法形成，培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。

透明圈直径R/菌株直径r的值越大，说明其分解纤维素的能力越强，最适合作为目的菌。

根据表格中的数据可知，3号最适合作为目的菌。

（3）为了保证结果准确，一般选择菌落数在30～300的平板进行计数，因此原样品溶液中每毫升含有的目的菌数1.75×108＝

×10×稀释倍数，计算可知稀释倍数为105。

（4）为了确定分离得到的微生物是产生纤维素酶的纤维素分解菌，还需对纤维素酶分解纤维素后所产生的葡萄糖进行定量测定。

答案　

（1）B品种牛　酸性　真菌的数量虽然多，但能分解纤维素的目的菌不一定多（答出目的菌少即可，或答“可以确保能够从样品中分离得到目的菌”也可）

（2）刚果红　3　R/r

（3）105　（4）B

3．（2018·全国卷Ⅰ）将马铃薯去皮切块，加水煮沸一定时间，过滤得到马铃薯浸出液。

在马铃薯浸出液中加入一定量蔗糖和琼脂，用水定容后灭菌，得到M培养基。

回答下列问题：

（1）M培养基若用于真菌的筛选，则培养基中应加入链霉素以抑制________的生长，加入了链霉素的培养基属于________培养基。

（2）M培养基中的马铃薯浸出液为微生物生长提供了多种营养物质，营养物质类型除氮源外还有______________（答出两点即可）。

氮源进入细胞后，可参与合成的生物大分子有____________________（答出两点即可）。

（3）若在M培养基中用淀粉取代蔗糖，接种土壤滤液并培养，平板上长出菌落后可通过加入显色剂筛选出能产淀粉酶的微生物。

加入的显色剂是________，该方法能筛选出产淀粉酶微生物的原理是____________________________。

（4）甲、乙两位同学用稀释涂布平板法测定某一土壤样品中微生物的数量，在同一稀释倍数下得到以下结果：

甲同学涂布了3个平板，统计的菌落数分别是110、140和149，取平均值133；

乙同学涂布了3个平板，统计的菌落数分别是27、169和176，取平均值124。

有人认为这两位同学的结果中，乙同学的结果可信度低，其原因是__________________________________。

解析　

（1）M培养基若用于真菌的筛选，说明M培养基能满足真菌的生长，而能抑制其他微生物的生长，链霉素是一种抗生素，可以抑制细菌的生长。

加入了链霉素的培养基能筛选出真菌，该培养基属于选择培养基。

（2）微生物生长需要多种营养物质除氮源外，还需要碳源、无机盐、水以及特殊营养物质等。

氮元素是蛋白质和核酸等生物大分子的组成元素，因此氮源进入细胞后，可参与合成的生物大分子有蛋白质和核酸。

（3）淀粉遇碘液会变成蓝色，筛选产淀粉酶的微生物，依据淀粉遇碘液显蓝色，产淀粉酶的菌落周围淀粉被水解，形成透明圈，再根据透明圈，来筛选产淀粉酶的微生物。

（4）乙同学结果不合理，因为1个平板的计数结果与另2个相差悬殊，结果的重复性差，不能简单地用其平均数作为最终结果。

答案　

（1）细菌　选择

（2）碳源、无机盐　蛋白质、核酸

（3）碘液　淀粉遇碘液显蓝色，产淀粉酶的菌落周围淀粉被水解，形成透明圈

（4）乙同学的结果中，1个平板的计数结果与另2个相差悬殊，结果的重复性差

1．（2018·江苏高考）酵母的蛋白质含量可达自身干重的一半，可作为饲料蛋白的来源。

有些酵母可以利用工业废甲醇作为碳源进行培养，这样既可减少污染又可降低生产成本。

研究人员拟从土壤样品中分离该类酵母，并进行大量培养。

如图所示为操作流程，请回答下列问题：

（1）配制培养基时，按照培养基配方准确称量各组分，将其溶解、定容后，调节培养基的________，及时对培养基进行分装，并进行________灭菌。

（2）取步骤②中不同梯度的稀释液加入标记好的无菌培养皿中，在步骤③中将温度约________（填“25℃”“50℃”或“80℃”）的培养基倒入培养皿混匀，冷凝后倒置培养。

（3）挑取分离平板中长出的单菌落，按步骤④所示进行划线。

下列叙述合理的有________。

a．为保证无菌操作，接种针、接种环使用前都必须灭菌

b．划线时应避免划破培养基表面，以免不能形成正常菌落

c．挑取菌落时，应挑取多个菌落，分别测定酵母细胞中甲醇的含量

d．可以通过逐步提高培养基中甲醇的浓度，获得甲醇高耐受株

（4）步骤⑤中，为使酵母数量迅速增加，培养过程中需保证充足的营养和________供应。

为监测酵母的活细胞密度，将发酵液稀释1000倍后，经等体积台盼蓝染液染色，用25×16型血细胞计数板计数5个中格中的细胞数，理论上________色细胞的个数应不少于________，才能达到每毫升3×109个活细胞的预期密度。

解析　

（1）配制培养基时，按照培养基配方准确称取各组分，之后溶解定容，再调节培养基的pH，一般情况下，采用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌。

（2）对培养基进行高压蒸汽灭菌后，需将温度降至50℃左右后倒入培养皿混匀，冷凝后倒置培养。

（3）在对酵母菌进行划线纯化时，为保证无菌操作，接种针、接种环使用前都必须灭菌；