全国版版高考生物一轮复习第40讲微生物的培养与应用培优学案.docx

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全国版版高考生物一轮复习第40讲微生物的培养与应用培优学案

第40讲　微生物的培养与应用

[考纲明细]　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.利用微生物发酵来生产特定的产物以及微生物在其他方面的应用

板块一　知识·自主梳理

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）营养成分：

水、碳源、氮源、无机盐四类营养物质，另外还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。

（3）培养基的分类

①按物理状态分类

②按功能分类

2．无菌技术

3．纯化大肠杆菌及菌种的保藏

（1）制备牛肉膏蛋白胨固体培养基

①步骤：

计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。

②倒平板的过程

a．在火焰旁右手拿锥形瓶，左手拔出棉塞。

b．右手拿锥形瓶，使锥形瓶的瓶口迅速通过火焰。

c．左手将培养皿打开一条缝隙，右手将培养基倒入培养皿，左手立刻盖上培养皿的皿盖。

d．待平板冷却凝固后，将平板倒过来放置，使皿盖在下、皿底在上。

（2）纯化大肠杆菌

①平板划线法（图中A）：

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

②稀释涂布平板法（图中B）：

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。

当稀释倍数足够高时，即可获得单个细菌形成的菌落。

（3）菌种的保藏

①对于频繁使用的菌种，可以采用临时保藏法。

②对于需要长期保存的菌种，可以采用甘油管藏法。

二、土壤中分解尿素的细菌的分离与计数

1．筛选菌株

（1）自然界中目的菌株筛选的依据：

根据它对生存环境的要求，到相应的环境中去寻找。

（2）实验室中微生物筛选的原理：

人为提供有利于目的菌株生长的条件（包括营养、温度、pH等），同时抑制或阻止其他微生物生长。

（3）选择培养基：

允许特定种类的微生物生长，同时抑制和阻止其他种类微生物生长的培养基。

2．统计菌落数目

（1）常用方法：

稀释涂布平板法。

（2）统计依据

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。

（3）活菌计算方法：

每克样品中的菌株数＝（C÷V）×M[其中C代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数，V代表涂布平板时所用的稀释液的体积（mL），M代表稀释倍数]。

（4）其他方法：

还可利用显微镜直接计数。

3．设置对照

设置对照的主要目的是排除实验组中非测试因素对实验结果的影响，提高实验结果的可信度，例如为了排除培养基被杂菌污染的可能性，需以未接种细菌的培养基培养作为空白对照。

4．实验设计

三、分解纤维素的微生物的分离

1．纤维素酶

（1）纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶三种组分。

2．纤维素分解菌的筛选

（1）方法：

刚果红染色法。

（3）培养基：

以纤维素为唯一碳源的选择培养基。

（4）实验流程

◆　深入思考

1．配制培养基时平板冷凝后，为什么要将平板倒置？

提示　平板冷凝后，皿盖上会凝结水珠，凝固后的培养基表面的湿度也比较高，将平板倒置，既可以使培养基表面的水分更好地挥发，又可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。

2．为什么选择培养能够“浓缩”所需的微生物？

提示　在选择培养的条件下，可以使那些能够适应这种营养条件的微生物得到迅速繁殖，而那些不适应这种营养条件的微生物的繁殖被抑制，因此可以起到“浓缩”的作用。

◆　自查诊断

1．培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐。

（　　）

答案　√

2．为了防止污染，接种环经火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落。

（　　）

答案　×

3．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。

（　　）

答案　√

4．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。

（　　）

答案　×

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

（　　）

答案　×

板块二　考点·题型突破

考点1

培养基及微生物的纯化培养技术

题型一　培养基　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

1．下表为某培养基的配方，下列叙述正确的是（　　）

A．从物理性质看该培养基属于液体培养基，从用途看该培养基属于选择培养基

B．该培养基中属于碳源的物质主要是葡萄糖，属于氮源的物质是蛋白胨

C．该培养基缺少提供生长因子的物质

D．该培养基调节合适的pH后就可以接种使用

答案　B

解析　从用途看该培养基属于鉴别培养基，A错误；微生物的营养物质主要包括氮源、碳源、水和无机盐等，培养基中属于碳源的物质主要是葡萄糖，属于氮源的物质是蛋白胨，B正确；生长因子主要包括维生素、氨基酸和碱基等，它们一般是酶和核酸的组成成分，蛋白胨可以提供生长因子，C错误；该培养基调节合适的pH后经灭菌后才可以接种使用，D错误。

2．关于制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的叙述错误的是（　　）

A．操作顺序为计算、称量、溶化、倒平板、灭菌

B．将称好的牛肉膏连同称量纸一同放入烧杯

C．等培养基冷却至50℃左右时进行倒平板

D．待平板冷却凝固5～10min后将平板倒过来放置

答案　A

解析　操作顺序为先灭菌再倒平板，A错误；应该将称好的牛肉膏连同称量纸一同放入烧杯，B正确；培养基冷却至50℃左右既没有凝固，同时又不烫手，可以进行倒平板，C正确；为了防止冷却过程中培养皿盖上凝集的水珠对平板的污染，培养基冷却凝固后就要将平板倒过来放置，D正确。

技法提升

　1.培养基的配制原则

（1）目的要明确：

配制时应根据微生物的种类、培养目的等确定配制的培养基种类。

（2）营养要协调：

注意各种营养物质的浓度和比例。

（3）pH要适宜：

细菌为6.5～7.5，放线菌为7.5～8.5，真菌为5.0～6.0，培养不同微生物所需的pH不同。

2.培养基中营养物质的确定方法

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。

如：

（1）自养型微生物所需的主要营养物质是无机盐，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。

题型二　无菌技术

3．消毒和灭菌是两个不同的概念，灭菌是指彻底杀灭微生物使其永远丧失生长繁殖的能力。

消毒仅指杀死一部分对人体有害的病原菌而对被消毒的物体基本无害。

下列哪些事物适用于消毒处理（　　）

①皮肤　②饮用水　③牛奶　④注射器　⑤培养皿

⑥接种环　⑦培养基　⑧果汁　⑨酱油　⑩手术刀

A．①②③⑧⑨B．④⑤⑥⑦⑩

C．①②④⑤⑥⑧D．以上全部

答案　A

解析　消毒指用比较温和的方法杀死微生物的营养细胞，适用于那些不耐高温的液体，如③牛奶、⑧果汁、⑨酱油，这样可以使其中的营养成分不被破坏。

另外对要求不是很严格的①皮肤、②饮用水也用消毒的方法处理。

而对于严格要求的④注射器、⑤培养皿、⑥接种环、⑦培养基、⑩手术刀等必须进行灭菌处理。

所以，①②③⑧⑨应该用消毒的方法处理。

4．在微生物的实验室培养中，下列操作不需要在无菌条件下进行的是（　　）

A．配制培养基B．倒平板

C．接种D．菌液稀释

答案　A

解析　配制培养基时不需要无菌操作，因为配制后的培养基需要进行高压蒸汽灭菌，而其他三项为防止杂菌的污染，均需要进行无菌操作。

故选A。

题型三　微生物的纯化技术

5．平板划线法和稀释涂布平板法是纯化微生物的两种常用方法，下列描述正确的是（　　）

A．都要将菌液进行一系列的梯度稀释

B．平板划线法是将不同稀释度的菌液通过接种环在固体培养基表面连续划线的操作

C．稀释涂布平板法是将不同稀释度的菌液倒入液体培养基进行培养

D．都会在培养基表面形成单个的菌落

答案　D

解析　平板划线法不需要进行梯度稀释，A错误；稀释涂布平板法是将不同稀释度的菌液滴加到固体培养基的表面，B、C错误；平板划线法和稀释涂布平板法都能在培养基表面形成单个菌落，D正确。

6．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区域中才有可能得到所需菌落

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　接种环灭菌时应放在火焰上，而不是火焰旁，A错误；划线操作应在火焰旁，而不是火焰上，否则接种微生物会全部死亡，B错误；如果菌种密度低，则在5区域前面就有可能得到所需单菌落，C错误。

技法提升

1.两种纯化细菌的方法的比较

2.平板划线操作的注意事项

（1）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。

（2）第二次及其以后的划线操作总是从上一次划线末端开始，能使微生物的数目随着划线次数的增加而逐渐减少，最终得到由单个细菌繁殖而来的菌落。

（3）划线时最后一区不要与第一区相连。

（4）划线用力大小要适当，防止用力过大将培养基划破。

考点2

微生物的筛选与计数　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

题型一　选择培养基的成分及配制

1．选择培养基是根据某一种或某一类微生物的特殊营养要求或对一些物理、化学抗性而设计的培养基。

利用这种培养基可以将所需要的微生物从混杂的微生物中分离出来。

为选择酵母菌和硝化细菌，应选用的培养基分别为（　　）

A．伊红美蓝培养基、含青霉素的培养基

B．含青霉素的培养基、含氨的无机培养基

C．含氨的无机培养基、含青霉素的培养基

D．含青霉素的培养基、伊红美蓝培养基

答案　B

解析　酵母菌是真菌，通常可以用含青霉素的培养基进行选择培养，因为青霉素能抑制细菌生长，但不能抑制真菌生长；硝化细菌为自养型生物，能够利用氨转变为亚硝酸和硝酸所释放的能量，把无机物转变为有机物以维持自身生命活动，利用含氨的无机培养基可进行选择培养。

2．原油中含有大量有害的、致癌的多环芳烃。

土壤中有些细菌可以利用原油中的多环芳烃为碳源，在培养基中形成分解圈。

为筛选出能高效降解原油的菌株并投入除污，某小组同学设计了相关实验。

下列有关实验的叙述，不正确的是（　　）

A．应配制来源于被原油污染土壤的土壤稀释液备用

B．配制以多环芳烃为唯一碳源的选择性培养基

C．将土壤稀释液灭菌后接种到选择性培养基上

D．在选择性培养基上能形成分解圈的即为所需菌种

答案　C

解析　被原油污染的土壤中含有较多的能够利用多环芳烃为碳源的细菌，A正确；在以多环芳烃为唯一碳源的选择性培养基上只有能利用多环芳烃的微生物才能生长繁殖，B正确；将土壤稀释液灭菌后会导致土壤中所需要的微生物死亡，C错误；在选择性培养基上能形成分解圈说明该菌落中的微生物能利用多环芳烃，D正确。

技法提升

　选择培养基的作用原理

（1）在培养基中加入某种化学物质，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。

这里的加入是在满足基本所需培养成分的基础上加入。

（2）改变培养基中的营养成分，如缺乏氮源时可以分离出固氮微生物；以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。

（3）改变微生物的培养条件，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。

题型二　微生物的筛选与计数

3．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只能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。

下列相关叙述错误的是（　　）