届高考生物一轮复习知识巩固学案第十一单元第37讲《微生物的利用》浙科版.docx

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届高考生物一轮复习知识巩固学案第十一单元第37讲《微生物的利用》浙科版

第37讲　微生物的利用

[考纲要求]　

1.大肠杆菌的培养和分离。

2.分离以尿素为氮源的微生物。

考点一　微生物的培养相关条件与技术

1．繁殖方式

以分裂的方式繁殖，分裂速度很快，约20_min分裂一次。

2．培养

人们在培养细菌时，需要将已有细菌的培养物转移到新的培养基中，一般用接种环转移带菌的培养物。

3．微生物的培养基

（1）概念：

培养基是根据细菌生长繁殖需要的各种营养物质人工配制而成的基质。

（2）类型

划分标准

种类

特点

用途

按物理性质分

固体培养基

在培养基中加入凝固剂，有琼脂、明胶、硅胶等

常用于微生物分离、鉴定、计数和菌种保存等方面

半固体培养基

在液体培养基中加入少量凝固剂而呈半固体状态

可用于观察细菌的运动、鉴定菌种和测定噬菌体的效价等方面

液体培养基

培养基中不加任何凝固剂

常用于发酵工业

按用途分

选择培养基

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

培养分离特定的微生物

鉴别培养基

加入某种试剂或化学药品，使培养后会发生某种变化的培养基

区别不同类型的微生物

（3）成分

包含水、无机盐、碳源、氮源、生长因子等，此外还要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。

4．无菌技术

（1）实验操作过程中，应从以下几个方面注意避免外来杂菌的污染：

①对实验操作的空间、操作者的衣着和手进行清洁、消毒。

②将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等器具进行灭菌。

③为避免周围环境中微生物的污染，实验操作应在酒精灯火焰附近进行。

④实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品相接触。

（2）消毒和灭菌比较

比较项目

理化因素的作用强度

消灭微生物的数量

芽孢和孢子能否被消灭

消毒

较为温和

部分生活状态的微生物

不能

灭菌

强烈

全部微生物

能

5．两种纯化细菌的方法

（1）划线分离法（方法简单易操作）：

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表面（也是分离纯化的方法）。

在第一次划线后都从上次划线末端开始，目的是获得由单个细菌形成的标准菌落。

（2）涂布分离法（操作复杂，单菌落更易分开）：

将菌液进行一系列梯度稀释，并将不同稀释度菌液分别涂布到琼脂固体培养基上进行培养。

当稀释倍数足够高时，即可获得单个细菌形成的标准菌落。

易错警示　关于微生物培养的几个易错点

（1）自养微生物与异养微生物所需的营养物质不同

①自养微生物所需的碳源、氮源来自含碳、含氮的无机物，而异养微生物需要的碳源、氮源来自含碳、含氮的有机物，因此可根据培养基中营养物质判断微生物的代谢类型。

②含氮无机物不但能给自养微生物提供氮源，也能作为能源物质提供能量，如NH3既作为硝化细菌的氮源也作为能源。

（2）配制牛肉膏蛋白胨固体培养基的注意事项

①倒平板的适宜温度是50℃左右，温度过高会烫手，过低培养基又会凝固。

②平板需倒置，这样既可使培养基表面的水分更好地挥发，又可防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。

（3）平板划线操作的注意事项

①第一次划线及每次划线之前都需要灼烧接种环。

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。

1．下表是用于从土壤中分离纯化土壤细菌的培养基的配方。

试剂

用量

试剂

用量

牛肉膏

5g

琼脂

20g

蛋白胨

10g

水

1000mL

NaCl

5g

请回答：

（1）培养基的类型很多，但培养基中一般都含有水、碳源、________、________________和无机盐。

（2）该培养基配制完成后，一般还需调节pH并对培养基进行________处理，实验过程中为避免周围环境中微生物的污染，实验操作应在________________附近操作。

（3）在土壤中分离纯化细菌最常用的方法是______________和________________。

在分离纯化前需将菌体放入液体培养基中________________，在固体培养基上划好线后须将培养皿倒置的原因是__________________________________________________________。

（4）实验结束后，使用过的培养基应进行灭菌处理才能倒掉，这样做的目的是

________________________。

答案　

（1）氮源　生长因子　

（2）灭菌　酒精灯火焰　（3）划线分离法　涂布分离法　扩大培养　防止皿盖上的水珠落入培养基中，造成污染　（4）防止造成环境污染

解析　

（1）各种培养基的具体配方不同，但一般都含有水、碳源、氮源、生长因子和无机盐。

（2）获得纯净培养物的关键是防止外来杂菌的污染，培养基配制完成后，需进行灭菌处理，在实验过程中，为避免周围环境中微生物的污染，实验操作应在酒精灯火焰附近进行。

（3）在土壤中分离纯化微生物最常用的方法是划线分离法和涂布分离法。

在分离纯化前需将菌体放入液体培养基中扩大培养。

划线后将培养皿倒置的原因是防止皿盖上的水珠落入培养基中，造成污染。

（4）用过的培养基不可随便丢弃，一定要进行灭菌处理，以免污染环境。

2．（2011·新课标全国卷，39）有些细菌可分解原油，从而消除由原油泄漏造成的土壤污染。

某同学欲从受原油污染的土壤中筛选出能高效降解原油的菌株。

回答问题：

（1）在筛选过程中，应将土壤样品稀释液接种于以________为唯一碳源的固体培养基上。

从功能上讲，该培养基属于________培养基。

（2）纯化菌种时，为了得到单菌落，常采用的接种方法有两种，即____________和____________。

（3）为了筛选出高效菌株，可比较单菌落周围分解圈的大小，分解圈大说明该菌株的降解能力________。

（4）通常情况下，在微生物培养过程中，实验室常用的灭菌方法有灼烧灭菌、________和____________。

无菌技术要求实验操作应在酒精灯________附近进行，以避免周围环境中微生物的污染。

答案　

（1）原油　选择　

（2）划线分离法　涂布分离法

（3）强　（4）干热灭菌　高压蒸汽灭菌　火焰

解析　

（1）可以将所需要的微生物从混杂的微生物群中分离出来的培养基为选择培养基。

欲筛选出能降解原油的菌株，则培养基中应只含有原油而无其他碳源，这样不能降解原油的细菌在此培养基上不能生存，能降解原油的细菌才能在只含原油这一碳源的培养基上生存。

（2）分离纯化菌种时，接种的方法有划线分离法和涂布分离法，其目的都是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菌落，以便于纯化菌种。

（3）降解原油能力越强的菌株，在菌落周围形成的分解圈越大。

（4）实验室常用的灭菌方法有灼烧灭菌（如接种环）、干热灭菌（如培养皿）和高压蒸汽灭菌（如培养基）等。

无菌技术要求整个实验操作都要在酒精灯火焰附近进行，以避免周围微生物的污染。

考点二　大肠杆菌的培养和分离

1．大肠杆菌

（1）特性：

革兰氏阴性、兼性厌氧的肠道杆菌。

（2）用途：

是基因工程技术中被广泛采用的工具。

2．培养

实验中用LB液体培养基扩大培养大肠杆菌。

3．分离

培养基灭菌

↓

倒平板

↓

接种

↓

划线分离

↓

培养观察

50mLLB液体培养基和50mLLB固体培养基及培养皿高压蒸汽灭菌

将培养基分别倒入4个灭菌后的培养皿中，水平放置，使之形成平面

在装有液体培养基的三角瓶中接种大肠杆菌，培养12h

用接种环在接种有大肠杆菌的三角瓶中蘸菌液一次，在固体培养基的平板上连续划线，盖好培养皿

培养皿倒置（盖在下面），放在37℃恒温培养箱中培养12～24h后，可看到划线的末端出现不连续的单个菌落

4．菌液划线分离的方法

5．保存菌种：

用接种环取出单个菌落，用划线法接种在斜面培养基上，37℃培养24h后，置于4℃冰箱中保存。

3．大肠杆菌是生活在人和高等动物体内的一种常见细菌，在饮用水的检测中常用它作为水源是否受到污染的指示菌，在遗传学上常作为实验材料，在基因工程中常用它作为受体细胞，为人类的健康和科学技术的发展做出了许多贡献。

请回答下列有关大肠杆菌的问题。

（1）在大肠杆菌培养过程中，除考虑营养条件外，还要考虑________、________和渗透压等条件。

由于该细菌具有体积小、结构简单、变异类型容易选择、易培养、________等优点，因此常作为遗传学研究的实验材料。

（2）在微生物培养操作过程中，为防止杂菌污染，需对培养基和培养皿进行________；操作者的双手需要进行清洗和消毒；静止空气中的细菌可用紫外线杀灭，其原因是紫外线能损伤DNA的结构，还能______________。

（3）培养大肠杆菌时，在接种前需要检测培养基是否被污染。

对于固体培养基应采用的检测方法是将未接种的培养基在适宜的温度下放置适当的时间，_______________________。

（4）若用稀释涂布平板法计数大肠杆菌活菌的个数，要想使所得估计值更接近实际值，下列对操作过程说法不妥的是________。

A．严格操作、多次重复

B．保证待测样品稀释的浓度比较合适

C．倒平板培养

D．计数所有菌落，取其平均值

（5）通常对获得的纯菌种还可以依据菌落的形状、大小、硬度和颜色等____________对细菌进行初步的鉴定（或分类）。

（6）若用大肠杆菌进行实验，使用过的培养基及其培养物必须经过________处理后才能丢弃，以防止培养物的扩散。

答案　

（1）温度　酸碱度（pH）　生活周期短（或繁殖快）　

（2）灭菌　使蛋白质变性　（3）观察培养基上是否有菌落产生　（4）D　（5）菌落特征　（6）灭菌

考点三　分离以尿素为氮源的微生物

1．菌种特点

含有脲酶，可以通过降解尿素作为其生长的氮源。

2．培养基

以尿素为唯一氮源的培养基培养，以LB全营养培养基为对照。

3．实验原理

（1）筛选以尿素为氮源的微生物，可使用以尿素为唯一氮源的选择培养基进行培养选择。

（2）细菌合成的脲酶能将尿素分解成NH3，致使pH升高，使酚红指示剂变红。

4．实验步骤

5．反应的鉴定

在配制培养基时，加入指示剂酚红，培养时细菌将尿素分解产生碱性的氨，使培养基上菌落周围出现着色的环带。

易错警示　实验分析

（1）样品稀释

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。

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。

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平板倒置的原因：

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。

③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．请回答微生物培养和分离的有关问题：

（1）在微生物培养操作过程、中，为防止杂菌污染，需对培养基和培养皿进行________（填“消毒”或“灭菌”）；操作者的双手需要进行清洗和________（填“消毒”或“灭菌”）。

若用大肠杆菌进行实验，使用过的培养基及其培养物必须经过________（填“消毒”或“灭菌”）处理后才能丢弃，以防止培养物的扩散。

（2）培养大肠杆菌时，在接种前需要检测培养基是否被污染。

对于固体培养基应采用的检测方法是________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）欲从土壤中分离出能利用尿素的细菌：

以________为唯一氮源且加入了________指示剂的培养基，用________法分离细菌。

若培养基平板上有菌落存活且颜色变________，则说明分离成功。

（4）分离以尿素为氮源的细菌和分离大肠杆菌都使用了LB培养基，其成分________。

A．前者含琼脂，后者不含琼脂和琼脂糖

B．两者都含有琼脂

C．前者含有琼脂糖，后者不含琼脂糖但含琼脂

D．两者都不含琼脂和琼脂糖

答案　

（1）灭菌　消毒　灭菌　

（2）将未接种的培养基在适宜的温度下放置适宜的时间，观察培养基上是否有菌落产生

（3）尿素　酚红　涂布分离（或涂布）　红　（4）C

解析　分离大肠杆菌和含脲酶的细菌用的都是固体培养基，因此都必须含有凝固剂：

琼脂或琼脂糖。

但是，由于琼脂为混合物，其中含一定量的含氮化合物，因此不能用于分离以尿素为氮源的细菌；琼脂糖为琼脂的纯化物，不含有含氮化合物，可用于分离以尿素为氮源的细菌。

5．（2011·山东改编，34）研究发现柚皮精油和乳酸菌素（小分子蛋白质）均有抑菌作用，两者的提取及应用如下图所示。

（1）筛选乳酸菌A时可选用平板划线法或______________接种。

对新配制的培养基灭菌时所用的设备是______________。

实验前需对超净工作台进行________处理。

（2）培养基中的尿素可为乳酸菌A生长提供________。

（3）抑菌实验时，在长满致病菌的平板上，会出现以抑菌物质为中心的透明圈。

可通过测定透明圈的________来比较柚皮精油和乳酸菌素的抑菌效果。

答案　

（1）涂布分离法　灭菌锅或高压锅　消毒　

（2）氮源

H（3）直径（或大小）

解析　

（1）筛选菌种通常采用平板划线法或涂布分离法；培养基灭菌通常采用高压蒸汽灭菌法，用到的设备是灭菌锅或高压锅；实验前对超净工作台要进行消毒处理。

（2）尿素是某些微生物生长所必需的氮源。

（3）抑菌实验时，透明圈越大，说明抑菌效果越明显。

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________，操作步骤B为________，25mL尿素固体培养基中蛋白胨含量约为________g。

（2）图中灭菌操作需使用的器具为____________________。

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________法接种到空白培养基上。

菌落周围红色环带的大小代表________活性的大小。

用这种方法测定得到的活菌可能比实际活菌数________。

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LB________培养基。

（3）制备LB固体培养基培养皿平板时，下列操作步骤的正确顺序是（　　）

A．融化、调pH、倒平板、灭菌

B．融化、调pH、灭菌、倒平板

C．灭菌、融化、倒平板、调pH

D．融化、灭菌、调pH、倒平板

答案　

（1）无菌水　稀释　0　

（2）高压蒸汽灭菌锅、G6玻璃砂漏斗和酒精灯　涂布分离　脲酶　少　液体　（3）B

解析　制备LB固体培养基培养皿平板时的步骤：

①称量：

准确称量各成分；②融化：

加热融化；③调pH：

用1mol/LNaOH溶液调节pH至偏碱性；④灭菌：

将培养皿用牛皮纸包好，放入灭菌锅内，灭菌15min；⑤倒平板：

灭菌后，待固体培养基冷却至60℃左右时在酒精灯火焰附近进行操作。

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利用并降解苯酚的细菌菌株，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________作为碳源，②中不同浓度碳源的培养基______（A.影响；B.不影响）细菌的数量，如果要测定②中活细菌数量，应采用______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________________________________________________________________________

________________________________________________________________________；

使用涂布分离法可以在⑥上获得单菌落，用此法分离时，需先将培养的菌液________。

（3）苯酚遇热在空气中易被氧化，对加苯酚的选择培养基灭菌需采用的方法是

__________________。

（4）苯酚显酸性，选择培养基初始pH相同，可采用______法比较不同菌株降解苯酚的能力。

（5）下列关于消毒和灭菌的说法中，正确的是________。

A．果酒制作中对葡萄可用蒸煮法消毒

B．泡菜腌制中加入白酒主要目的是灭菌

C．灭菌是用物理或化学的方法，杀死实验环境中一切微生物的方法

D．干热灭菌法适用于对金属或玻璃用具以及培养基灭菌

答案　

（1）苯酚　A　平板菌落计数（活菌计数或菌落计数）

（2）④的培养基没有加入苯酚作为碳源，⑤的培养基中加入苯酚作为碳源　稀释　（3）G6玻璃砂漏斗过滤　（4）检测培养基pH　（5）C

解析　灭菌是杀死环境中的一切微生物的方法，可以防止杂菌污染，防止影响实验结果。

3．请回答下列有关细菌的培养与分离问题。

（1）环卫部门要检测某地饮用水的大肠杆菌超标问题，通常采用__________法。

用此法分离时，需要将待测水样稀释若干倍，再取______mL稀释度不同的待测样品加在固体培养基上，用__________涂布在培养基平面上，盖好培养皿并将培养皿倒置，在37℃恒温培养箱中培养12～24h，可以得到相互分开的菌落。

计数时为了减小误差，每个水样

________________________________________________________________________。

（2）下图4支试管分别代表4种微生物在半固体培养基（琼脂含量3.5g/L）中的生长状态，最可能是大肠杆菌生长状态的是________。

（3）从土壤中分离出有脲酶的细菌时，在配制好尿素固体培养基后，加入尿素溶液往往要通过______________过滤，使之无菌。

由于脲酶能水解尿素，会使培养基中的酚红指示剂变为______________，从而在其菌落周围出现________。

答案　

（1）涂布分离　0.1　玻璃刮刀　至少要做三个（或要做多个）浓度的分离培养，取其平均值　

（2）D　（3）G6玻璃砂漏斗　红色　着色的环带

4．观察下列实验操作的流程，回答相关问题。

（1）如果A是取自野生植株的植物组织，接种前需对其进行灭菌消毒，可将植物样本先放入__________中浸泡，再放入适宜浓度的次氯酸钠溶液中浸泡并重复一次，最后用无菌水冲洗。

培养基除了含有必需的营养物质和凝固物质外还必需加入________________。

消毒后的植物样本先后培养在______培养基和______培养基中，在适宜条件下可培养得到幼苗。

幼苗在定植前需经过一段时间的锻炼，即逐渐降低幼苗生活环境中的______，以使幼苗能适应自然环境。

（2）如果A是大肠杆菌菌种，用于扩大培养菌种，配制的培养基为______。

（3）如果A是土壤稀释液，用于分离以尿素为氮源的微生物，通常将水样进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的水样用涂布器分别涂布到琼脂固体培养基的表面进行培养，记录菌落数量，这种方法称为____________。

如图所示的四种菌落分布图中，图______（从下图选项中选择）不是由该方法得到的是，而是利用______方法得到的。

答案　

（1）70%酒精　生长素和细胞分裂素　生芽　生根　湿度　

（2）LB液体培养基　（3）涂布分离法　D　划线分离法