高考 一轮复习 人教版 微生物的培养与应用 学案doc.docx

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高考一轮复习人教版微生物的培养与应用学案doc

2020届一轮复习人教版微生物的培养与应用学案　

　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。

考点一　微生物的实验室培养

1．培养基

2．无菌技术

3．大肠杆菌的纯化培养

[归纳整合]

1．全面比较消毒和灭菌

条件

结果

常用方法

应用范围

消毒

较为温和的物理或化学方法

仅杀死物体表面或内部的部分微生物

煮沸消毒法

日常用品

巴氏消毒法

不耐高温的液体

化学药剂

消毒法

用酒精擦拭双手，用氯气消毒水源

灭菌

强烈的

理化因素

杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子

灼烧灭菌法

接种工具

2．平板划线法和稀释涂布平板法的比较

比较项目

平板划线法

稀释涂布平板法

关键操作

接种环在固体平板培养基表面连续划线

①一系列的梯度稀释

②涂布平板法操作

注意事项

每次划线前后均需灼烧接种环

稀释度要足够高，为确保实验成功可以增加稀释度的范围

菌体获取

在具有显著的菌落特征的区域菌落中挑取菌体

从适宜稀释度的平板上的菌落中挑取菌体

适用范围

适用于好氧菌

适用于厌氧菌和兼性厌氧菌

优点

可以根据菌落的特点获得某种微生物的单细胞菌落

既可以获得单细胞菌落，又能对微生物计数

缺点

不能对微生物计数

操作复杂，需要涂布多个平板

[思维探究]

如图是采用纯化微生物培养的两种接种方法接种后培养的效果图，请分析：

（1）获得图A效果和图B效果的接种方法分别是什么？

提示：

获得效果A的接种方法为稀释涂布平板法，获得效果B的接种方法为平板划线法。

（2）某同学在纯化土壤中的细菌时，发现培养基上的菌落连成了一片，最可能的原因是什么？

应当怎样操作才可避免此种现象？

提示：

最可能的原因是菌液浓度过高或划线时在划下一区域前未将接种环灼烧灭菌；采取的措施是增大稀释倍数或每次划新区域前先将接种环灼烧灭菌。

（3）接种操作为什么一定要在火焰附近进行？

提示：

火焰附近存在着无菌区域。

[教材深挖]

1．教材选修1P17“倒平板操作讨论”：

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．教材选修1P18“旁栏小资料”：

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？

提示：

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。

命题点一　微生物的培养基及无菌技术

1．（2018·全国卷Ⅱ，T37）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）干热灭菌是指将物品放入干热灭菌箱内，在160～170℃条件下加热1～2h。

耐高温、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，可采用干热灭菌的方法。

（2）巴氏消毒法是在70～75℃条件下煮30min或在80℃条件下煮15min，可以杀死牛奶中的微生物，并且使牛奶的营养物质损失较少。

（3）接种室、接种箱或超净工作台在使用前，可以用紫外线照射30min，紫外线能破坏微生物的DNA结构，以杀死物体表面或空气中的微生物。

在照射前，适量喷洒石炭酸或煤酚皂溶液等消毒液，可以强化消毒效果。

（4）自来水通常是用氯气进行消毒的。

（5）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，最可能的原因是锅内原有的冷空气没有排尽。

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·安徽宣城调研）高温淀粉酶在大规模工业生产中有很大的实用性。

研究者从热泉中筛选出了能高效生产高温淀粉酶的嗜热菌，其筛选过程如下图所示。

请据图回答下列问题：

（1）Ⅰ号培养基从物理状态来看，属于固体培养基，配制时要加入________作为凝固剂，从用途来看属于选择培养基，应以________________作为唯一碳源。

（2）配制固体培养基的基本步骤是（　　）

A．计算、称量、倒平板、溶化、灭菌

B．计算、称量、溶化、倒平板、灭菌

C．计算、称量、溶化、灭菌、倒平板

D．计算、称量、灭菌、溶化、倒平板

（3）溶化时，烧杯中加入琼脂后要不停地____________，防止琼脂糊底引起烧杯破裂。

对培养基灭菌的方法一般为____________________。

（4）①过程是________________，②过程所使用的接种方法是________________法。

（5）部分嗜热菌在Ⅰ号培养基上生长时可释放________分解培养基中的淀粉，在菌落周围形成透明圈，挑选相应的菌落，接种到Ⅱ号培养基进一步分离纯化后，再对菌种进行________________培养。

解析　

（1）固体培养基通常加入琼脂作为凝固剂。

本实验的目的是获得产生高温淀粉酶的嗜热菌，故其选择培养基中应以淀粉作为唯一碳源。

（2）配制固体培养基的基本步骤是计算、称量、溶化、灭菌、倒平板。

（3）配制培养基加热溶化时，要注意加入琼脂后要不断搅拌，防止琼脂糊底。

对培养基的灭菌一般采用高压蒸汽灭菌法。

（4）仔细观察题图可知过程①是菌液稀释过程，过程②是采用涂布平板法接种。

（5）能产生淀粉酶的部分细菌能分解利用淀粉，其菌落周围会出现透明圈，取这样的菌落再分离纯化可获得相应菌种，以后可以对菌种进行扩大培养用于生产。

答案　

（1）琼脂　淀粉　

（2）C　（3）搅拌　高压蒸汽灭菌　（4）稀释　涂布平板　（5）淀粉酶　扩大

命题点二　微生物的培养与纯化

3．为了调查某河流的水质状况，某研究小组测定了该河流水样中的细菌含量，并进行了细菌分离等工作。

回答下列问题：

（1）该小组采用稀释涂布平板法检测水样中细菌含量。

在涂布接种前，随机取若干灭菌后的空白平板先行培养了一段时间，这样做的目的是__________________；然后，将1mL水样稀释100倍，在3个平板上用涂布法分别接入0.1mL稀释液；经适当培养后，3个平板上的菌落数分别为39、38和37，据此可得出每升水样中的活菌数为___________。

（2）该小组采用平板划线法分离水样中的细菌，操作时，接种环通过___________灭菌，在第二次及以后的划线时，总是从上一次划线的末端开始划线，这样做的目的是________________________。

（3）示意图A和B中，________表示的是用稀释涂布平板法接种培养后得到的结果。

（4）该小组将得到的菌株接种到液体培养基中并混匀，一部分进行静置培养，另一部分进行振荡培养，结果发现：

振荡培养的细菌比静置培养的细菌生长速度快。

分析其原因是：

振荡培养能提高培养液中________的含量，同时可使菌体与培养液充分接触，提高________的利用率。

解析　

（1）为了确定培养基的灭菌是否合格，通过随机取若干灭菌后的空平板培养一段时间，观察培养基上是否有菌落生成，用来进行对照。

三个培养基上平均数为38，所以每升水样中活菌数为38×10×100×1000＝3.8×107。

（2）接种环用灼烧进行灭菌。

在第二次及以后划线时，总是从上一次的末端开始划线，这样做的目的是：

通过划线次数的增加，使每次划线时菌体的数目逐渐减少，以便得到菌落。

（3）A是平板划线法，B是稀释涂布平板法。

（4）震荡培养可以增加液体培养基的氧气含量，促进好氧型微生物的生长；同时还能使菌体与培养液充分接触，提高营养物质的利用率。

答案　

（1）检测培养基平板无菌是否合格　3.8×107　

（2）灼烧　将聚集的菌体逐步稀释以便获得单个菌落　（3）B　（4）溶解氧　营养物质

4．（2019·湖南永州模拟）某研究小组为了调查湘江永州段河流的水质状况，测定了该河流水样中的细菌含量，并进行了细菌分离等工作。

回答下列问题：

（1）在样品稀释和涂布平板步骤中，下列选项不需要的是__________（填序号）。

①酒精灯　②培养皿　③显微镜　④无菌水

（2）在涂布平板时，滴加到培养基表面的菌悬液量不宜过多的原因是___________________________________________________________________________。

（3）向试管内分装含琼脂的培养基时，若试管口粘附有培养基，需要用酒精棉球擦净的原因是________________________________________。

（4）该小组采用稀释涂布平板法检测水样中细菌含量。

在涂布接种前，随机取若干灭菌后的空白平板先行培养了一段时间，这样做的目的是__________。

（5）该小组采用平板划线法分离水样中的细菌。

操作时，接种环通过__________灭菌，在微生物的培养中，一般要对配制的培养基采用高压蒸汽灭菌，其中“高压”是为了

________________________________________。

（6）该小组将得到的菌株接种到液体培养基中并混匀，一部分进行静置培养，另一部分进行振荡培养。

结果发现：

振荡培养的细菌比静置培养的细菌生长速度快，原因是

________________________________________。

解析　

（1）在样品稀释和涂布平板步骤中，需要使用①酒精灯、②培养皿、移液管、④无菌水等，但不需要③显微镜。

（2）在涂布平板时，若滴加到培养基表面的菌液量过多，则会导致菌体堆积，影响分离效果，因此在涂布平板时，滴加到培养基表面的菌悬液量不宜过多。

（3）试管内分装含琼脂的培养基时，若试管口粘附有培养基，为了防止培养基污染棉塞，应该用酒精棉球将其擦净。

（4）微生物培养过程应该进行无菌操作，配制的培养基需要进行高压蒸汽灭菌，可以将灭菌后的空白平板进行培养以检测培养基灭菌是否彻底。

（5）利用平板划线法分离细菌时，接种环应该灼烧灭菌，培养基应该利用高压蒸汽灭菌法灭菌，其中高压是为了杀死培养基中的细菌芽孢。

（6）振荡培养能提高培养液中溶解氧的含量，同时可使菌体与培养液充分接触，提高营养物质的利用率，所以振荡培养的细菌比静置培养的细菌生长速度快。

答案　

（1）③　

（2）培养基表面的菌悬液会出现积液，导致菌体堆积，影响分离效果　（3）避免培养基污染棉塞　（4）检测培养基平板灭菌是否合格　（5）灼烧　杀死培养基中的细菌芽孢（微生物的芽孢耐受性强，高压可以杀死培养基中的细菌芽孢）　（6）振荡培养能提高培养液中溶解氧的含量，同时可使菌体与培养液充分接触，提高营养物质的利用率

考点二　微生物的筛选和计数

1．土壤中分解尿素的细菌的分离与计数

2．分解纤维素的微生物的分离

（1）实验原理

（2）实验流程

—

↓

—

↓

↓

—

↓

—

[归纳整合]

1．菌株筛选原理的比较

土壤中分解尿素的细菌

分解纤维素的微生物

①选择培养基的成分：

尿素作为唯一的氮源

②鉴定方法：

在培养基中加入酚红指示剂，若pH升高，指示剂变红，说明细菌能分解尿素

①选择培养基的成分：

纤维素作为唯一的碳源

②鉴定方法：

刚果红染色法，即刚果红与纤维素形成红色复合物，当纤维素被分解后，培养基出现以纤维素分解菌为中心的透明圈

2．微生物的筛选与鉴别方法

（1）微生物的筛选方法：

单菌落挑取法

利用平板划线法或稀释涂布平板法接种到固体平板培养基表面，直接根据微生物菌落的特征利用单菌落挑取的方法获得目的微生物

选择培养法

利用选择培养基对微生物进行选择培养，直接获得目的微生物

鉴定培养法

利用鉴别培养基使目的微生物菌落呈现特有的特征，然后筛选目的微生物

（2）微生物的鉴别方法：

菌落特征

鉴别法

根据微生物在固体平板培养基表面形成的菌落的形状、大小、隆起程度和颜色等特征进行鉴别

指示剂鉴

别法

如培养基中加入酚红指示剂，培养某种微生物后，培养基变红说明该种微生物能够分解尿素

染色鉴

别法

如利用刚果红染色法，根据培养基中出现以纤维素分解菌为中心的透明圈来筛选分解纤维素的微生物

3．统计菌落数目的两种方法

（1）显微镜直接计数法：

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

方法

用计数板计数

缺点

不能区分死菌与活菌

（2）间接计数法（活菌计数法）：

原理

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

计算

公式

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

操作

设置重复组，增强实验的说服力与准确性。

同时为了保证结果准确，一般选择菌落数在30～300的平板进行计数

[思维探究]

研究人员在刚果红培养基平板上，筛选到了几株有透明降解圈的菌落如图1所示，将筛选到的纤维素酶高产菌株J1和J4在不同的温度和pH条件下进行发酵，测得发酵液中酶活性的结果如图2，请分析：

图1

图2

（1）透明圈是如何形成的？

提示：

刚果红可以与纤维素形成红色复合物，但并不与纤维素降解产物纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。

细菌分泌的纤维素酶能将培养基中的纤维素降解成纤维二糖和葡萄糖，形成透明圈。

（2）图中透明圈大小代表什么？

降解纤维素能力最强的菌株是哪种？

提示：

透明圈大小与纤维素酶的量和活性有关，降解纤维素能力最强的是菌株①。

（3）结合图2推测哪种菌株更适合用于人工瘤胃发酵？

提示：

J4菌株在较高温度和酸性环境下酶的活性更高，更适合用于人工瘤胃发酵。

[思维探究]

教材选修1P22：

得到3个或3个以上菌落数在30～300的平板一定正确吗？

提示：

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”，但由于34与另外两个平板上的菌落数差异较大，应找出原因并重新实验。

命题点一　土壤中分解尿素细菌的分离与计数

1．（2017·全国卷Ⅰ，T37）某些土壤细菌可将尿素分解成CO2和NH3，供植物吸收和利用。

回答下列问题：

（1）有些细菌能分解尿素，有些细菌则不能，原因是前者能产生________。

能分解尿素的细菌不能以尿素的分解产物CO2作为碳源，原因是________________________________。

但可用葡萄糖作为碳源，进入细菌体内的葡萄糖的主要作用是_________________________________（答出两点即可）。

（2）为了筛选可分解尿素的细菌，在配制培养基时，应选择________（填“尿素”“NH4NO3”或“尿素＋NH4NO3”）作为氮源，不选择其他两组的原因是________________________________________________________________________________。

（3）用来筛选分解尿素细菌的培养基含有KH2PO4和Na2HPO4，其作用有___________________________________________________________（答出两点即可）。

解析　

（1）有些细菌能分解尿素是因为这些细菌能产生脲酶，将尿素分解成CO2和NH3。

能分解尿素的细菌是异养生物，不能利用CO2作为碳源合成有机物，但这些细菌可用葡萄糖作为碳源，进入细菌体内的葡萄糖的主要作用是：

作为能源物质氧化分解为细胞生命活动提供能量，为其他有机物的合成提供原料。

（2）为了筛选可分解尿素的细菌，在配制培养基时，应选择尿素作为唯一氮源，这样只有能分解尿素的细菌才能在培养基上生存。

若选择“NH4NO3”或“尿素＋NH4NO3”作为氮源，能分解尿素的细菌和不能分解尿素的细菌都能利用NH4NO3，不能起到筛选作用。

（3）用来筛选分解尿素细菌的培养基含有KH2PO4和Na2HPO4，它们可以为细菌生长提供无机营养；同时，KH2PO4和Na2HPO4还可以作为缓冲剂保持细胞生长过程中pH稳定。

答案　

（1）脲酶　分解尿素的细菌是异养生物，不能利用CO2来合成有机物　为细胞生命活动提供能量，为其他有机物的合成提供原料　

（2）尿素　其他两组都含有NH4NO3，能分解尿素的细菌和不能分解尿素的细菌都能利用NH4NO3，不能起到筛选作用　（3）为细菌生长提供无机营养，作为缓冲剂保持细胞生长过程中pH稳定

2．（2019·湖南怀化市一模）请回答下列有关尿素分解菌的筛选和计数的问题：

（1）从土壤中分离尿素分解菌时，所用培养基应以____________作为唯一氮源。

该培养基中含有KH2PO4和Na2HPO4，其作用有_____________________________（答出两点即可）。

对该培养基进行灭菌的常用方法为____________。

（2）在培养基中加入____________指示剂可用来鉴定尿素分解菌，原理是尿素分解菌能合成和分泌____________，将尿素分解成氨而使周围环境的pH上升，从而使该指示剂变色。

（3）若要检测土样中的尿素分解菌含量，应采用________法接种。

若实验时取0.1mL稀释液接种，发现稀释倍数为104的5个平板上，长出的菌落数分别为9、147、150、153和360，则每升土壤样液中的细菌数量为________个。

解析　

（1）要从土壤中分离分解尿素的细菌，应该用以尿素为唯一氮源的培养基，这种培养基只允许能合成脲酶的微生物生长，其他微生物均不能生长。

该培养基中含有KH2PO4和Na2HPO4，可以为细菌的生长提供无机营养（无机盐），还能作为缓冲剂保持细胞生长过程中pH稳定；微生物培养基常用的灭菌方法是高压蒸汽灭菌法。

（2）在细菌分解尿素的反应中，细菌产生的脲酶可将尿素分解成为氨，使得周围环境的pH上升，进而使酚红指示剂变色。

因此，为证明分离得到的细菌是否可以分解尿素，可在培养基中加入酚红指示剂，若该指示剂变红，则可初步鉴定该细菌可以分解尿素。

（3）微生物常用的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法，其中后者可以用于尿素分解菌的计数；计数时应该选择菌落数为30～300的平板进行计算，因此符合要求的平板的平均值＝（147＋150＋153）÷3＝150个，则每升土壤样液中的细菌数量约为150÷0.1×104×1000＝1.5×l010个。

答案　

（1）尿素　为细菌生长提供无机营养，作为缓冲剂保持细胞生长过程中pH稳定　高压蒸汽灭菌法　

（2）酚红　脲酶　（3）稀释涂布平板　1.5×l010

命题点二　分解纤维素的微生物的分离

3.植物秸秆中的纤维素可被某些微生物分解，回答下列问题：

（1）分解秸秆中纤维素的微生物能分泌纤维素酶，该酶是由3种组分组成的复合酶，其中葡萄糖苷酶可将___________分解成____________。

（2）在含纤维素的培养基中加入刚果红（CR）时，CR可与纤维素形成________色复合物。

用含有CR的该种培养基培养纤维素分解菌时，培养基上会出现以该菌的菌落为中心的_______。

（3）为从富含纤维素的土壤中分离获得纤维素分解菌的单菌落，某同学设计了甲、乙两种培养基（成分见下表）：

酵母膏

无机盐

淀粉

纤维素粉

琼脂

CR溶液

水

培养基甲

＋

＋

＋

＋

－

＋

＋

培养基乙

＋

＋

＋

－

＋

＋

＋

据表判断，培养基甲_______（填“能”或“不能”）用于分离和鉴别纤维素分解菌，原因是__________________；培养基乙_________（填“能”或“不能”）用于分离和鉴别纤维素分解菌，原因是____________________________________________。

解析　

（1）葡萄糖苷酶可将纤维二糖分解成葡萄糖，

（2）刚果红与纤维素形成红色复合物，当纤维素被纤维素酶分解后，红色复合物无法形成，出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。

（3）维素分解菌分离和鉴别培养基属于固体培养基，而培养基甲中没有琼脂，是液体培养基，要分离和鉴别纤维素分解菌，需要以纤维素为主要碳源的培养基，培养基乙不具有选择的作用。

答案　

（1）纤维二糖　葡萄糖　

（2）红　透明圈　（3）不能　液体培养基不能用于分离单菌落　不能　培养基中没有纤维素，不会形成CR－纤维素红色复合物，即使出现单菌落也不能确定其为纤维素分解菌

4．（2019·山西太原一模）农作物秸秆中的纤维素阻碍了堆肥技术在处理有机固体废物领域的发展。

为提高堆肥品质，科研人员探究了温度对纤维素分解菌分解能力的影响，实验步骤如下：

①纤维素分解菌的筛选、分离及纯化→②纤维素分解菌株数量测定→③纤维素酶活力测定和降解滤纸能力的检测。

请回答下列问题：

（1）步骤①中，若用稀释涂布平板法接种，则必须将菌液进行一系列的________。

已知纤维素酶的最适温度在45～65℃之间，欲从45～65℃的恒温箱中筛选出能高效分解纤维素的细菌，请写出测定纤维素酶的最适温度的实验思路。

________________________________________

________________________________________

________________________________________

________________________________________

（2）步骤②中，在条件适宜的环境下培养细菌10d后，用_________（填一种实验用具）在显微镜下可计算细菌数量。

此方法中的“条件”至少包括：

适宜温度、以_________作为唯一碳源的________（填“固态”“半固态”或“液态”）培养基等。

可用台盼蓝染液鉴定视野中细菌是否死亡，原理是_______________________________________________。

（3）步骤③中，酶活力可用培养基上菌落直径及__________来表示。

解析　

（1）若用稀释涂布平板法接种，则必须将菌液进行一系列的梯度稀释。

要在45～65℃的恒温箱中筛选出能高效分解纤维素的细菌，需要设置一系列温度梯度，实验思路：

取若干以纤维素为唯一碳源的刚果红培养基，在其上接种等量的纤维素分解菌，分别置于45～65℃的不同温度的恒温箱中培养，一段时间后，分别测定各培养基上菌落周围的透明圈大小。

（2）对于细菌的计数，可用血细胞计数板在显微镜下可计算细菌数量。

对于纤维素分解菌的培养条件包括：

适宜温度、以纤维素作为唯一碳源的液态培养基等。

由于活细菌的细胞