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
考点一 培养基及微生物的纯化培养技术
一、培养基
1．概念：
人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出的供其生长繁殖的营养基质。
2．种类
（1）按物理状态可分为液体培养基和固体培养基。
（2）按功能可分为选择培养基和鉴别培养基。
3．成分：
各种培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐，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。
二、无菌技术
1．关键：
防止外来杂菌的入侵。
2．常用方法
项目
理化因素的作用强度
能否消灭芽孢和孢子
常用方法
消毒
较为温和
不能
煮沸消毒法、巴氏消毒法、化学药剂消毒法
灭菌
强烈
能
灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌
三、大肠杆菌的纯化培养
1．制备固体培养基的步骤
→
→
→
→
2．纯化大肠杆菌：
最常用的接种方法是平板划线法和稀释涂布平板法。
3．菌种的保存
（1）对于频繁使用的菌种，可以采用临时保藏的方法。
（2）对于需要长期保存的菌种，可以采用甘油管藏的方法。
[基础自测]
1．判断下列叙述的正误
（1）斜面培养基中含有大量营养物，可在常温下长期保存菌株（×）
（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）为了防止污染，接种环经火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落（×）
（4）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（√）
（5）由于物理状态的不同，培养基只有液体培养基和固体培养基两种类型（×）
（6）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（√）
（7）无菌操作的对象只要是没有生物活性的材料（如培养基、接种环等）都可采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌（×）
（8）配制培养基时应先灭菌再调pH（×）
（9）平板划线法中每一次划线后要将接种环灼烧（√）
（10）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（√）
2．连线无菌技术的常用方法及适用对象
3．据某微生物培养基的配方表回答下列问题
编号
①
②
③
④
⑤
成分
（NH4）2SO4
KH2PO4
FeSO4
CaCl2
H2O
含量
0.4g
4.0g
0.5g
0.5g
100mL
（1）此培养基按物理性质划分属于液体培养基，因为没有凝固剂（如琼脂）；按功能划分属于选择培养基，因为没有碳源，只有自养型微生物才能生长（利用空气中的CO2）。
（2）此培养基含有的微生物的营养成分包括水、无机盐和氮源三类，若加入氨基酸，则它可充当的营养成分包括碳源、氮源和生长因子。
（3）若要观察微生物的菌落特征，培养基中应添加的成分是凝固剂（琼脂）。
（4）若用该培养基来分离尿素分解菌，应除去表中
成分（填表中序号），加入尿素和不含氮元素的有机物。
4．下图是倒平板的操作，请据图填空
（1）请用文字和箭头写出正确的倒平板操作流程：
丙→乙→甲→丁。
（2）甲、乙、丙中的灭菌方法是灼烧灭菌。
（3）丁中的操作需要等待平板冷却凝固后才能进行。
5．学透教材、理清原因、规范答题用语专练
（1）获得图A效果和图B效果的接种方法分别是________________、______________。
（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。
____________________________________________
______________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：
（1）稀释涂布平板法 平板划线法
（2）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灭菌
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．消毒与灭菌的比较
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
干热灭菌法
玻璃器皿、金属用具
高压蒸汽
灭菌法
培养基及容器
3．平板划线法和稀释涂布平板法的区别
比较项目
平板划线法
稀释涂布平板法
关键
操作
接种环在固体培养基表面连续划线
①一系列的梯度稀释
②涂布平板操作
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
4．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。
（5）操作第一步即取菌种之前及每次划线之前都需要进行火焰灼烧灭菌，划线操作结束时，仍需灼烧接种环，每次灼烧的目的如下表：
第一次操作
每次划线之前
划线结束
目的
杀死接种环上原有的微生物
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，使每次划线菌种数目减少
杀死接种环上残存的菌种，避免微生物污染环境和感染操作者
[对点落实]
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）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。
能耐高温、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；高温瞬时消毒也能起到同样的效果。
（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，从而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．大肠杆菌是寄生于人和动物肠道中的细菌，其代谢产物能与染料伊红美蓝反应，使菌落呈黑色。
如表是其培养基配方：
成分
蛋白胨
乳糖
磷酸
二氢钾
琼脂
蒸馏水
2%伊红水溶液
0.5%美
蓝水溶液
含量
10g
10g
2g
20～30g
1000mL
20mL
13mL
回答下列问题：
（1）该培养基中，蛋白胨为大肠杆菌提供的主要营养有____________和维生素。
从物理性质来看，该培养基属于____________培养基。
（2）对该培养基进行灭菌时，可采用____________法。
在接种大肠杆菌前，需先将灭菌后的空白培养基放在恒温箱中培养一段时间，观察是否有菌落生成，其目的是________________________________。
（3）为检测严重污染水体中大肠杆菌数量，将水样适当稀释后，取样涂布在上述平板培养基中，应选择颜色为________的菌落进行计数。
该方法是通过统计平板上的菌落数来推测样品中的活菌数，其原理是________________________________________。
解析：
（1）该培养基中，蛋白胨为大肠杆菌提供的主要营养有碳源、氮源和维生素。
从物理性质来看，该培养基加入了琼脂作为凝固剂，因此属于固体培养基。
（2）对该培养基进行灭菌时，可采用高压蒸汽灭菌法。
在接种大肠杆菌前，需先将灭菌后的空白培养基放在恒温箱中培养一段时间，观察是否有菌落生成，其目的是检测培养基制备是否合格（灭菌是否彻底）。
（3）大肠杆菌的代谢产物能与染料伊红美蓝反应，使菌落呈现黑色。
为检测严重污染水体中大肠杆菌数量，将水样适当稀释后，取样涂布在上述平板培养基中，应选择颜色为黑色的菌落进行计数。
通过统计平板上的菌落数来推测样品中的活菌数的原理是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。
答案：
（1）碳源、氮源 固体
（2）高压蒸汽灭菌 检测培养基制备是否合格（灭菌是否彻底） （3）黑色 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
3．（2017·江苏高考）苯酚及其衍生物广泛存在于工业废水中，对环境有严重危害。
小明同学准备依据如图操作步骤，从处理废水的活性污泥中分离筛选酚降解高效菌株。
请回答下列问题：
（1）酚降解菌富集培养基含有蛋白胨、K2HPO4、MgSO4、苯酚和水，其中可作为碳源的有____________。
（2）将采集到的样品接种培养，苯酚用量应随转接次数增加而逐渐________，以达到富集酚降解菌的目的。
若上图平板中菌落过于密集，应进一步____________，以便于菌落计数与分离。
制备平板培养基时除了需要水、营养物质外，还必须添加________。
（3）右图为连续划线法示意图，在图中____________（填图中序号）区域更易获得单菌落。
（4）采用比色测定法（使用苯酚显色剂）检测降解后的废水中苯酚残留量。
先制作系列浓度梯度并进行显色反应，下表中1～5号比色管的苯酚浓度应分别为________________________。
管号
1
2
3
4
5
6
苯酚浓度（mg/L）
1
如果废水为50mg/L苯酚溶液，降解后约有21%的苯酚残留，则需将残留液稀释______
（填序号：
①5 ②10 ③20）倍后，再进行比色。
解析：
（1）富集培养基中蛋白胨、苯酚都是含碳的有机物，可作为碳源。
（2）欲富集酚降解菌，随转接次数的增加，应逐渐增加培养基中苯酚的含量；若接种培养后平板上菌落过于密集，则应进一步稀释后再进行涂布，以降低平板上菌落密度，便于菌落计数与分离；平板培养基是固体培养基，除含有水、营养物质（碳源、氮源、无机盐等）外，还需添加琼脂作为凝固剂。
（3）利用连续划线法接种时，最后的划线区域（③）中，菌体的密度较小，容易获得单菌落。
（4）因系列浓度梯度中6号比色管中苯酚浓度为1mg/L，故1～5号比色管中的苯酚浓度应分别为0mg/L、0.2mg/L、0.4mg/L、0.6mg/L、0.8mg/L；根据题意，废水为50mg/L苯酚溶液，降解后约有21%的苯酚残留，要使稀释后的苯酚残留液浓度介于0～1mg/L，需将残留液稀释20倍左右。
答案：
（1）蛋白胨、苯酚
（2）增加 稀释涂布 凝固剂 （3）③ （4）0、0.2、0.4、0.6、0.8 ③
考点二 微生物的筛选与计数
一、土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
1．筛选菌株的原理：
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的生长。
2．统计菌落数目的方法：
稀释涂布平板法和显微镜直接计数法。
3．实验流程
―→
―→
―→
―→
4．尿素分解菌的鉴定
（1）原理：
分解尿素的细菌合成的脲酶将尿素分解为
，使培养基的碱性增强。
（2）方法：
在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，培养某种细菌，若指示剂变
，可初步鉴定该种细菌能够分解尿素。
二、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，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
纤维二糖葡萄糖苷酶,葡萄糖
2．纤维素分解菌的筛选
（1）原理：
（2）方法：
刚果红染色法
3．实验流程
[基础自测]
1．判断下列叙述的正误
（1）纤维素酶只包括三种组分：
C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶（×）
（2）选择培养基可以鉴定某种微生物的种类（×）
（3）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（×）
（4）只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素（√）
（5）筛选分解尿素的细菌应以尿素作为培养基中的唯一氮源（√）
（6）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（×）
（7）在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，若指示剂变蓝，则说明筛选到分解尿素的细菌（×）
（8）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（×）
（9）刚果红染色法只能在培养微生物的时候加入刚果红（×）
（10）在筛选能分解纤维素的细菌的实验中，选择培养的目的是增大样品中目的菌株的浓度（√）
2．学透教材、理清原因、规范答题用语专练
据某微生物培养基的配方表回答下列问题
成分
纤维素粉
NaNO3
Na2HPO4·7H2O
KH2PO4
含量
5g
1g
1.2g
0.9g
成分
MgSO4·7H2O
KCl
酵母膏
水解酪素
含量
0.5g
0.5g
0.5g
0.5g
将上述成分溶解后，用蒸馏水定容到1000mL
（1）该培养基对微生物是否具有选择作用？
如果具有，又是如何进行选择的？
提示：
具有选择作用。
纤维素为唯一碳源，只有能分解纤维素的微生物才能生长繁殖，而不能分解纤维素的微生物被抑制。
（2）你能否设计一个对照实验，说明选择培养的作用？
提示：
用接种了的完全培养基（牛肉膏蛋白胨培养基）作为对照。
（3）如果用该培养基来鉴别纤维素分解菌，需要加入的成分有哪些？
提示：
需要加入的成分有凝固剂（琼脂）和染色剂（刚果红）。
1．两种微生物计数方法的比较
间接计数法
（稀释涂布平板法）
直接计数法
（显微计数法）
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
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
公式
每克样品中的菌落数＝
×MC：
某稀释度下平板上生长的平均菌落数；V：
涂布平板时所用的稀释液的体积（mL）；M：
稀释倍数
每毫升原液所含细菌数：
每小格内平均细菌数×400×104×稀释倍数
缺点
当两个或多个菌体连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落
不能区分细胞死活
结果
比实际值偏小
比实际值偏大
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
[对点落实]
1．（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）链霉素是抗生素，可抑制细菌生长，故在M培养基中加入链霉素作为选择培养基，可筛选出真菌。
（2）培养基中的营养成分一般包括碳源、氮源、水和无机盐等。
细胞中含有氮元素的生物大分子有蛋白质、核酸等，故加入的氮源可参与以上物质的合成。
（3）能产生淀粉酶的微生物可将淀粉水解成麦芽糖，淀粉遇碘液变蓝，向加有淀粉的培养基中加入碘液后培养基呈现蓝色，产淀粉酶的菌落周围的淀粉被水解，形成透明圈，可根据透明圈的大小判断产生淀粉酶的量及活力。
（4）统计菌落数时，一般选择菌落数在30～300的平板进行计数，甲同学统计的3个平板中的菌落数在正常范围内且差距不大，比较准确；乙同学统计的3个平板中，1个平板的计数结果与另2个相差悬殊，结果的重复性差。
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
2．在白酒发酵的窖池中，当培养液的pH≤4.5时，酵母菌的代谢活动逐渐受到抑制，甚至停止。
耐酸性酵母菌能在pH≤3.5的环境下继续表现出较强发酵能力，适宜作白酒发酵生产用菌种，为选育适合白酒生产的耐酸性强的酵母菌，研究者进行了相关实验，请回答下列有关问题：
（1）在发酵过程中，窖池中培养液的pH会逐渐下降，原因是
________________________________________________________________________。
（2）通过如图所示________________法进行菌种纯化培养，取最终的酵母菌稀释液0.1mL滴在培养基上进行涂布，要将涂布器________________后才能进行操作。
在恒温培养箱中培养一段时间后，其中某组的3个平板上菌落数分别为99个、92个、94个，则可以推测酵母菌液中每毫升含菌数为________个。
运用这种方法统计的结果往往较实际值偏小，原因是________________________________________________________________。
（3）实验获得了三个耐酸性较强的酵母菌菌株，特点如表。
菌株
A
B
C
特点
pH≤3.5时，生长代谢正常、优于其他常规菌种
pH≤3.5时，生长代谢正常，pH为4～6时不正常
pH为2.5～6时，生长代谢正常、优于其他常规菌种
依据菌株特点，研究者认为________菌株更适合作为白酒发酵菌株，做出这一判断的理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：
（1）酵母菌呼吸作用产生的二氧化碳溶于水，使溶液的pH降低。
（2）图示纯化培养的方法为稀释涂布平板法；在培养基上进行涂布时，要将涂布器灼烧冷却后才能进行操作；根据图解可知菌液被稀释了106倍（M），该稀释度下平板上生长的平均菌落数C＝（99＋92＋94）÷3＝95（个），涂布平板时所用的稀释液的体积V＝0.1mL，根据公式可知，酵母菌液中每毫升含菌数为（C÷V）×M＝（95÷0.1）×106＝9.5×108（个）；由于有的菌落可能是由两个或多个菌体形成的，所以运用这种方法统计的结果往往较实际值偏小。
（3）根据表格分析可知，C菌对pH的耐受范围更大，发酵初期pH近中性，C菌
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