学案58 微生物的培养与应用.docx
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学案58微生物的培养与应用
第十一单元生物技术实践
学案58微生物的培养与应用
考纲要求
1.微生物的分离和培养实验与探究
2.某种微生物数量的测定实验与探究
3.培养基对微生物的选择作用实验与探究
4.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实验与探究
复习要求
1.理解培养基对微生物的选择利用并能利用选择培养基分离微生物
2.掌握培养微生物的过程、条件和方法
3.掌握测量微生物数量的方法、统计菌落数量的方法
4.能利用选择培养基分离微生物的方法
基础自查
一、微生物的实验室培养
1．培养基
（1）概念：
。
（2）成分：
2．无菌技术
3．实验操作
（1）牛肉膏蛋白胨固体培养基的制备
（2）微生物的分离方法
二、土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
1．分离原理：
2．统计菌落数目：
3．实验流程：
三、分解纤维素的微生物的分离
1．纤维素酶
2．纤维素分解菌的筛选原理
3．土壤中纤维素分解菌的筛选实验流程
课堂深化探究
一．微生物的培养与应用
1．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分类和应用
划分标准
培养基种类
特 点
用 途
物理
性质
液体培养基
不加凝固剂
工业生产
半固体培养基
加凝固剂，如琼脂
观察微生物的运动、分类、鉴定
固体培养基
微生物分离、鉴定、活菌计数、保藏菌种
化学
成分
天然培养基
含化学成分不明确的天然物质
工业生产
合成培养基
培养基成分明确（用化学成分已知的化学物质配成）
分类、鉴定
用途
选择培养基
培养基中加入某种化学物质，以抑制不需要的微生物的生长，促进所需要的微生物的生长
培养、分离出特定微生物（如培养酵母菌和霉菌，可在培养基中加入青霉素；培养金黄色葡萄球菌，可在培养基中加入高浓度食盐）
鉴别培养基
根据微生物的代谢特点，在培养基中加入某种指示剂或化学药品
鉴别不同种类的微生物，如可用伊红—美蓝培养基鉴别饮用水或乳制品中是否有大肠杆菌（若有，菌落呈深紫色，并带有金属光泽）
③培养基配方及营养要素
基本营养要素：
营养要素
来源
功能
碳源
无机氮源
CO2、NaHCO3、CaCO3等含碳无机物
①构成细胞中的物质和一些代谢产物；②既是碳源又是能源
有机碳源
糖类、脂质、蛋白质、有机酸、石油、花生粉饼等
氮源
无机氮源
无机氮：
NH3、铵盐、硝酸盐、N2等
将无机氮合成含氮的代谢产物
有机碳源
牛肉膏、蛋白胨、核酸、尿素、氨基酸
合成蛋白质、核酸及含氮的代谢产物
生长因子
维生素、氨基酸、碱基
①酶和核酸的组成成分；②参与代谢过程中的酶促反应
特别提醒 ①微生物最常用的碳源是糖类，尤其是葡萄糖；最常利用的氮源是铵盐、硝酸盐。
②对异养微生物来说，含C、H、O、N的有机化合物既是碳源，又是氮源、能源。
③有些培养基不需要添加特殊营养物质，生物自己能合成，如大肠杆菌能合成某些维生素，作为特殊营养物质。
④制备：
计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。
（2）微生物培养的无菌技术
①消毒和灭菌的区别
使用方法
结果
常用的方法
消毒
较为温和的物理或化学方法
仅杀死物体表面或内部一部分对人体有害的微生物（不包括芽孢和孢子）
煮沸消毒法、巴氏消毒法、化学药剂消毒法、紫外线消毒法等
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、干热灭菌、高压蒸汽灭菌
②三种常用灭菌方法的比较
灭菌方法
适用材料或用具
灭菌条件
灭菌时间
灼烧灭菌
接种环、接种针或其他金属工具
酒精灯火焰的充分燃烧层
直至烧红
干热灭菌
玻璃器皿（吸管、培养皿）和金属用具等
干热灭菌箱内，160℃～170℃
1h～2h
高压蒸汽灭菌
培养基等
高压蒸汽灭菌锅内100kPa，121℃
15min～30min
2.微生物的纯化培养及菌种的保藏
（1）原理：
在培养基上将细菌稀释或分散成单个细胞，使其长成单个的菌落，这个菌落就是一个纯化的细菌菌落。
（2）方法：
平板划线法、稀释涂布平板法。
方法
平板划线法
稀释涂布平板法
注意
事项
（1）接种环的灼烧
①第一次划线前：
②每次划线前：
③划线结束后：
（2）灼烧接种环之后
（3）划线时最后一区域不要与第一区域相连
（4）划线用力要大小适当，防止
（1）稀释操作时：
每支试管及其中的9mL水、移液管等均需灭菌；操作时，试管口和移液管应在离火焰1cm～2cm处
（2）涂布平板时
①涂布器用体积分数为70%酒精消毒，取出时，让多余酒精在烧杯中滴尽，然后将沾有少量酒精的涂布器在酒精灯火焰上引燃
②不要将过热的涂布器放在盛放酒精的烧杯中，以免引燃其中的酒精
③酒精灯与培养皿距离要合适，移液管管头不要接触任何物体
目的
培养
二、特定微生物的数量的测定
1．测定微生物数量的方法
（1）直接计数法：
常用的是。
（2）间接计数法：
常用的是。
2．测定微生物数量方法的实际应用
（1）土壤中好氧型细菌的计数
（2）检测天然水源中细菌总数和大肠杆菌菌落数
细菌总数通常是。
大肠杆菌菌落数通常是指
。
（3）检测某种食品中的细菌总数和大肠杆菌菌落数
一般说来，大肠杆菌菌落总数越多，说明。
（4）土壤中分解尿素细菌的计数
某些细菌中含有尿素分解酶，能。
3．制备系列稀释液的方法
将1g土样放入99mL无菌水中，制成102倍的稀释液，用1mL无菌移液管吸取上述浓度的溶液0.5mL，移入装有4.5mL无菌水的试管中，即配制成103倍的稀释液，用同样的方法可以配制成104、105、106倍的稀释液。
将待测样品进行稀释的目的是使微生物细胞分散开，使实验结果更接近真实值
三、培养基对微生物的选择分析
1．分离微生物的方法
从混合样品中获得某种微生物的方法通常有哪两种？
2．选择培养基及应用实例
（1）选择培养基：
（2）选择培养基应用举例
对应训练
1.不同的微生物对营养物质的需要各不相同。
下列有关一种以CO2为唯一碳源的自养微生物营养的描述中，不正确的是（ ）。
A．氮源物质为该微生物提供必要的氮素
B．碳源物质也是该微生物的能源物质
C．无机盐是该微生物不可缺少的营养物质
D．水是该微生物的营养要素之一
2.如右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区域中才可以得到所需菌落
D．在1、2、3、4、5区域中划线前后都要对接种环灭菌
3.用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中的细菌数，在对应稀释倍数为106的培养基中，得到以下几种统计结果，正确的是（ ）。
A．涂布了一个平板，统计的菌落数是230
B．涂布了两个平板，统计的菌落数是215和260，取平均值238
C．涂布了三个平板，统计的菌落数分别是21、212和256，取平均值163
D．涂布了三个平板，统计的菌落数分别是210、240和250，取平均值233
4.（2011·烟台模拟）可以鉴定出分解尿素的细菌的方法是（ ）。
A．以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂
B．以尿素为唯一氮源的培养基中加入二苯胺试剂
C．以尿素为唯一氮源的培养基中加入苏丹Ⅲ试剂
D．以尿素为唯一氮源的培养基中加入双缩脲试剂
5.通过选择培养基可以从混杂的微生物群体中分离出所需的微生物。
在缺乏氮源的培养基上大部分微生物无法生长；在培养基中加入青霉素可以抑制细菌和放线菌；在培养基中加入10%的酚可以抑制细菌和霉菌。
利用上述方法能从混杂的微生物群体中分别分离出（ ）。
①大肠杆菌 ②霉菌 ③放线菌 ④固氮细菌
A．④②③B．①②③C．①③④D．③④
实验探究
尿素是一种重要的农业肥料，但若不经细菌的分解，就不能更好地被植物利用。
生活在土壤中的微生物种类和数量繁多，同学们试图探究土壤中微生物对尿素是否有分解作用，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）。
培养基成分如下表所示，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
15g
将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1000mL
（1）此培养基能否用于植物组织培养？
________，理由是________________________。
（2）培养基中加入尿素的目的是筛选________，这种培养基属于________培养基。
（3）“目的菌”生长所需的氮源和碳源分别来自培养基中的________和________，实验需要振荡培养，原因是________________。
（4）转为固体培养时，常采用________的方法接种，获得单菌落后继续筛选。
（5）下列材料或用具中：
①培养细菌用的培养基与培养皿；②玻棒、试管、锥形瓶和吸管；③实验操作者的双手。
需要灭菌的是：
________；需要消毒的是：
________（填序号）。
（6）在进行分离分解尿素的细菌的实验时，A同学从培养基上筛选出大约150个菌落，而其他同学只选择出大约50个菌落。
A同学的实验结果产生的原因可能有_____（填序号）。
①由于土样不同 ②由于培养基污染 ③由于操作失误 ④没有设置对照
（7）简述土壤中可分解尿素的细菌的鉴定方法及原理：
____________________________
限时训练
题组一微生物的培养与应用
1.培养基、培养皿、接种环、实验操作者的双手、空气、牛奶所采用的灭菌或消毒方法依次是（ ）
①化学消毒 ②灼烧灭菌 ③干热灭菌 ④紫外线消毒 ⑤高压蒸汽灭菌 ⑥巴氏消毒法
A．⑤③②①④⑥B．①②③④⑤⑥
C．⑥②③④①⑤D．③④②①⑥⑤
2.（2012·河北唐山摸底）请回答下列关于微生物的相关问题
（1）微生物接种的方法很多，最常用的是平板划线法和______________，平板划线前要对接种环进行灼烧，原因是为了________。
（2）用培养基培养微生物时，培养基中应有_________、________、________和_________等营养，同时还必须满足微生物生长对_______________、________、________的要求。
（3）用唯一碳源培养基分离微生物的主要操作步骤为①原料称量、溶解②________③分装、包扎④灭菌⑤倒平板⑥________⑦培养。
题组二特定微生物的数量的测定
3.下列关于微生物分离和培养的有关叙述，错误的是（）
A.微生物培养前，需对培养基进行消毒
B.测定土壤样品中的细菌数目，常用菌落计数法
C.分离土壤中不同的微生物，要采用不同的稀释度
D.分离能分解尿素的细菌，要以尿素作为培养基中唯一的氮源
4.用平板划线法或稀释涂布平板法纯化大肠杆菌时（）
①可以用相同的培养基②都需要使用接种针进行接种
③都需要在火焰旁进行接种④都可以用来计数活菌
A．①②B．③④C．①③D．②④
题组三培养基对微生物的选择分析
5.（2012·上海虹口期末）“筛选”是分离和培养生物新类型常用的手段，下列有关技术中不能筛选成功的是（ ）
A．在全营养的LB培养基（普通培养基）中，筛选大肠杆菌
B．在尿素固体培养基中，筛选能够分解尿素的微生物
C．用纤维素为唯一碳源的培养基，筛选能分解纤维素的微生物
D．在培养基中加入不同浓度的氯化钠，筛选抗盐突变体植物
6.可以鉴定出分解尿素的细菌的方法是（ ）
A．以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂
B．以尿素为唯一氮源的培养基中加入二苯胺试剂
C．以尿素为唯一氮源的培养基中加入苏丹Ⅲ试剂
D．以尿素为唯一氮源的培养基中加入双缩脲试剂
7.下图为分离并统计分解纤维素的微生物的实验流程，据此回答有关问题：
（ ）
（1）要从富含纤维素的环境中分离纤维素分解菌，从高温热泉中寻找耐热菌，这说________。
（2）某同学根据需要，配制了纤维素分解菌的培养基如下，整个实验过程严格执行无菌操作。
如果将其中的纤维素粉换成________，菌落数_____________，即可说明选择培养基的作用。
（3）接种微生物最常用的是平板划线法和稀释涂布平板法，本实验宜采用________法，原因是____________________________,
题组四综合应用
8.某实验小组欲从土壤中筛选出能分泌淀粉酶的芽孢杆菌，设计实验步骤如下，请给予合理的补充。
（1）采样与培养：
将采集的土样混匀后称取1g，置于经过法灭菌处理的（填“固体”或“液体”）培养基中，28℃振荡培养。
（2）接种与选择：
为避免培养液中菌体浓度过高，需将培养液进行处理。
之后，将菌液涂布接种于以为唯一碳源的固体培养基上，30℃条件下培养。
为避免污染，需将培养皿呈状态放置。
此外，为排除其他因素的影响，提高实验可信度，本步骤需设计作为空白对照。
（3）筛选与纯化：
将适量的碘液滴加在平板中的菌落周围，如果菌落周围的现象是，则说明此种菌能够。
从平板中挑取实验效果明显的目的菌株，采用法接种于新的培养基平板，可对菌株进行进一步的纯化。
学案58微生物的培养与应用
答案与解析
基础自查
一、微生物的实验室培养
1．培养基
（1）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）一般都含有碳源、氮源、水和无机盐，还需满足不同微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。
2．无菌技术
常用的消毒方法有煮沸消毒法、化学试剂消毒和紫外线消毒；常用的灭菌方法有灼烧灭菌、干热灭菌和高压蒸汽灭菌。
3．实验操作
（1）计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。
（2）①平板划线法：
通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步分散开来。
②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表面，进行培养。
二、土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
1．土壤中细菌之所以能分解尿素，是由于它们体内能合成脲酶，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．统计样品中的活菌一般用稀释涂布平板法。
3．土壤取样→制备培养基→微生物的培养与观察→细菌的计数。
三、分解纤维素的微生物的分离
1．一种复合酶，它包括酶、Cx酶和葡萄糖苷酶，前两种酶使纤维素分解成纤维二糖，第三种酶将纤维二糖分解成葡萄糖。
2．
（1）刚果红可以与纤维素形成红色复合物，但并不和二糖和葡萄糖发生这种反应。
（2）纤维素分解菌能产生纤维素酶分解纤维素，从而使菌落周围形成透明圈。
3．土壤取样→选择培养→梯度稀释→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。
课堂深化探究
一．微生物的培养与应用
1．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分类和应用
③培养基配方及营养要素
基本营养要素：
各种培养基一般都含有水、碳源、氮源、无机盐。
此外还要满足不同微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的需求。
（2）微生物培养的无菌技术
进行无菌操作主要是为了防止外来杂菌的入侵，重点是消毒和灭菌。
①消毒和灭菌的区别
②三种常用灭菌方法的比较
2.微生物的纯化培养及菌种的保藏
（1）原理：
在培养基上将细菌稀释或分散成单个细胞，使其长成单个的菌落，这个菌落就是一个纯化的细菌菌落。
（2）方法：
平板划线法、稀释涂布平板法。
方法
平板划线法
注意
事项
（1）接种环的灼烧
①第一次划线前：
杀死接种环上的微生物，避免污染培养物
②每次划线前：
杀死残留菌种，保证每次划线菌种来自上次划线末端
③划线结束后：
杀死残留菌种，避免污染环境和感染操作者
（2）灼烧接种环之后，要冷却后再进行操作，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）划线用力要大小适当，防止用力过大将培养基划破
目的
在培养基上形成由单个菌种繁殖而来的子细胞群体——菌落
培养
平板冷凝后倒置培养，使培养基表面的水分更好地挥发，防止皿盖上水珠落入培养基造成污染
二、特定微生物的数量的测定
1．测定微生物数量的方法
（1）常用的是显微镜直接计数法。
（2）常用的是稀释平板计数法。
2．测定微生物数量方法的实际应用
（1）土壤中好氧型细菌的计数
①制备土壤稀释液：
取土壤表层3～5cm处的土样；制备系列稀释液。
②取样及倒平板：
该实验的接种方法是稀释涂布平板法。
③培养。
④观察记录结果：
每克土壤样品菌数＝某稀释倍数的菌落平均数×
。
（2）检测天然水源中细菌总数和大肠杆菌菌落数
细菌总数通常是指1g或1mL检测样品中所含细菌菌落的总数。
大肠杆菌菌落数通常是指每100g或100mL检测样品中所含细菌的实际数值。
（3）检测某种食品中的细菌总数和大肠杆菌菌落数
一般说来，大肠杆菌菌落总数越多，说明食品的卫生质量越差。
（4）土壤中分解尿素细菌的计数
某些细菌中含有尿素分解酶，能将培养基中的尿素分解成氨，该物质的水溶液会使酚酞指示剂呈现红色。
三、培养基对微生物的选择分析
1．分离微生物的方法
（1）利用该分离对象对某一营养物质有“嗜好”的原理，专门在培养基中加入该营养物质，从而使它成为一种加富培养基。
（2）利用该分离对象对某种抑菌物质的抗性，在混合培养物中加入该抑制物，经培养后，原来占优势的微生物生长受抑制，而分离对象却可乘机大大增殖，在数量上占优势。
2．选择培养基及应用实例
（1）选择培养基：
在培养基中加入某种化学物质，以抑制不需要的微生物的生长，促进需要的微生物的生长，目的是从众多微生物中分离所需要的微生物。
（2）选择培养基应用实例
①培养基中加入青霉素可以分离出酵母菌和霉菌。
②培养基中加入高浓度的食盐可得到金黄色葡萄球菌。
③培养基中缺乏氮源时，可以分离固氮微生物，因为非固氮微生物不能在此培养基上生存。
④当培养基的某种营养成分为特定化学成分时，也具有分离效果。
如石油是唯一碳源时，可以抑制不能利用石油的微生物的生长，使能够利用石油的微生物生存，达到分离能消除石油污染的微生物的目的。
⑤改变微生物的培养条件，也可以达到分离微生物的目的，如将培养基放在高温环境中培养只能得到耐高温的微生物。
对应训练
1. B
2.D
3D
4.A
5A
实验探究
[答案]
（1）不能 缺少多种必需的矿质元素和生长素、细胞分裂素
（2）目的菌 选择
（3）尿素 葡萄糖 为目的菌提供氧气 （4）平板划线法（或稀释涂布平板法） （5）①和②③ （6）①②③ （7）在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，细菌合成的脲酶将尿素分解为氨，pH增高，使酚红指示剂变红
限时训练
题组一微生物的培养与应用
1.A、
2.【答案】
（1）稀释涂布平板法灭菌
（2）碳源 氮源 水 无机盐 特殊营养物质pH氧气
（3）调节pH接种
3.A4.C5.A6.A
7.【答案】
（1）根据目的菌株对生存环境的要求，到相应的环境中去寻找
（2）葡萄糖 明显多于选择培养基上的菌落数（3）稀释涂布平板 平板划线法难以根据稀释体积计算每克样品中的细菌
题组四综合应用
8.答案：
（1）高压蒸汽灭菌；液体
（2）系列稀释（或“梯度稀释”）淀粉倒置
未接种的空白培养基（或“接种等量无菌水的培养基”）（3）出现透明圈分泌淀粉酶使淀粉发生水解（平板）划线
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