高考生物人教湖北课件第十单元 第36讲.docx
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高考生物人教湖北课件第十单元第36讲
第36讲 微生物的利用
[目标要求] 1.进行微生物的分离和培养。
2.测定某种微生物的数量。
3.研究培养基对微生物的选择作用。
4.探究微生物的利用。
5.活动：
（1）用大肠杆菌为材料进行平面培养，分离菌落；
（2）分离土壤中分解尿素的细菌，并进行计数。
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）营养构成：
一般都含有水、碳源、氮源和无机盐。
此外，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）种类
①按照物理性质可分为液体培养基、固体培养基、半固体培养基。
②按照成分的来源可分为天然培养基和合成培养基。
③按照功能用途可分为选择培养基、鉴别培养基等。
类型
实例
选择
培养基
培养基中加入青霉素分离得到酵母菌和霉菌
培养基中加入高浓度的食盐用于分离得到金黄色葡萄球菌
以尿素作为唯一氮源的培养基用于分离分解尿素的细菌
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
培养基放在高温环境中培养只能得到耐高温的微生物
鉴别
培养基
伊红美蓝培养基可以鉴别大肠杆菌（菌落呈黑色）
（4）培养基的制备步骤：
计算→称量→溶化→调pH→灭菌→倒平板。
2．无菌技术
（1）目的：
获得纯净的培养物。
（2）关键：
防止外来杂菌的入侵。
（3）常用方法：
灭菌和消毒，二者的比较见下表。
项目
条件
结果
常用方法
应用举例
消毒
较为温和的物理或化学方法
杀死物体表面或内部的部分微生物（不包括芽孢和孢子）
煮沸消毒法
日常用品
巴氏消毒法
不耐高温的液体，如牛奶
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.大肠杆菌的纯化培养
（1）原理：
在培养基上将聚集的菌种稀释或分散成单个细胞，使其长成单个的菌落，这个菌落就是纯化的细菌菌落。
（2）两种微生物纯化培养的方法比较
项目
平板划线法
稀释涂布平板法
平板示意图
纯化原理
通过连续划线操作实现
将菌液进行一系列的梯度稀释和涂布平板操作实现
注意事项
每次划线前后均需灼烧接种环
稀释度要足够高
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
优点
可以根据菌落的菌落特征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
（3）菌种的保藏方法
①临时保藏法：
对于频繁使用的菌种，先将菌种接种到试管的固体斜面培养基上培养，然后将试管放入4℃的冰箱中保藏。
②甘油管藏法：
对于需要长期保存的菌种，先将菌液转入灭菌后的甘油中，充分混匀后放在－20℃冷冻箱中保存。
（1）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（ √ ）
（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）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（ √ ）
（4）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
（ √ ）
易错警示
（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）划线时最后一区的划线不要与第一区相连。
（3）划线时用力大小要适当，这是为了防止用力过大将培养基划破。
（4）用稀释涂布平板法统计的菌落数往往比活菌的实际数目低，这是因为当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。
考向一 微生物的培养和无菌技术分析
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．微生物的培养基
营养要素
来源
功能
碳源
无机碳源
CO2、NaHCO3、CaCO3等含碳无机物
①构成细胞物质和一些代谢产物；
②既是碳源又是能源（有机碳源）
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
NH3、铵盐、硝酸盐、N2等
合成蛋白质、核酸及含氮的代谢产物
有机氮源
牛肉膏、蛋白胨、核酸、尿素、氨基酸
特殊营养物质
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
3.稀释涂布平板的操作过程
（1）系列稀释：
移液管需要经过灭菌。
操作时，试管口和移液管应离火焰1～2cm处。
操作过程如下：
（2）涂布平板
序号
图示
操作
1
将涂布器浸在盛有酒精的烧杯中
2
取少量菌液（不超过0.1mL），滴加到培养基表面
3
将沾有少量酒精的涂布器在火焰上引燃，待酒精燃尽后，冷却8～10s
4
用涂布器将菌液均匀地涂布在培养基表面。
涂布时可转动培养皿，使菌液分布均匀
1．（2018·全国Ⅱ，37）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________________________________。
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
解析
（1）干热灭菌是指将灭菌物品放入干热灭菌箱内，在160～170℃加热1～2h。
耐高温的、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℃煮30min或在80℃煮15min，可以杀死牛奶中的微生物，并且使牛奶的营养成分不被破坏。
（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。
2．牛奶中富含蛋白质，长期饮用有助于增强体质，但牛奶同时也是多种疾病的传播载体。
国家标准是每毫升牛奶中细菌数小于30000个。
以下是牛奶消毒及细菌检测实验。
分析回答：
（1）图中步骤①称为__________消毒法。
步骤②是______________。
（2）培养基中的蛋白胨可以为微生物提供______________________。
进行步骤③操作时，应选用下列中的哪种工具？
___________。
为了避免杂菌污染，此步骤应在____________________附近进行。
（3）将接种后的培养基和作为对照的____________________同时放入37℃恒温培养箱中，培养36小时。
取出后统计各平板的菌落数，结果如下表所示。
应该选择其中稀释倍数为________的平板进行计数，经过消毒后的牛奶中，细菌数大约是____________/mL。
牛奶稀释倍数
102
103
104
平板1菌落数
87
10
1
平板2菌落数
83
12
1
平板3菌落数
85
10
0
答案
（1）巴氏 系列稀释（或梯度稀释）
（2）碳源、氮源（和维生素） B 酒精灯火焰 （3）一个未接种的培养基 102 85000个
解析
（1）80℃恒温水浴锅煮15min是巴氏消毒法，步骤②是进行系列稀释（或梯度稀释）。
（2）培养基中的蛋白胨可以为微生物提供碳源、氮源（和维生素），③是接种，因为需要计数，需用稀释涂布平板法，接种工具是涂布器；为了避免杂菌污染，此步骤应在酒精灯火焰附近进行。
（3）统计各平板的菌落数时，应选择菌落数在30～300的计数，经过消毒后的牛奶中，细菌数大约是（87＋83＋85）÷3÷0.1×102＝85000（个）。
考向二 微生物的纯化方法及过程分析
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 获得图A效果的接种方法为稀释涂布平板法，获得图B效果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酒精灯火焰附近进行？
提示 酒精灯火焰附近存在着无菌区域。
3．（2018·全国Ⅲ，37）回答下列与酵母菌有关的问题：
（1）分离培养酵母菌通常使用____________（填“牛肉膏蛋白胨”“MS”或“麦芽汁琼脂”）培养基，该培养基应采用________灭菌法灭菌。
若将酵母菌划线接种在平板上，培养一段时间后可观察到菌落，菌落的含义是__________________________________________。
（2）酵母菌液体培养时，若通入氧气，可促进________________（填“菌体快速增殖”“乙醇产生”或“乳酸产生”）；若进行厌氧培养，可促进____________（填“菌体快速增殖”“乙醇产生”或“乳酸产生”）。
（3）制作面包时，为使面包松软通常要在面粉中添加一定量的酵母菌，酵母菌引起面包松软的原因是________________________________。
答案
（1）麦芽汁琼脂 高压蒸汽 由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体
（2）菌体快速增殖 乙醇产生 （3）酵母菌分解葡萄糖会产生CO2，CO2使面包松软
解析
（1）牛肉膏蛋白胨培养基是一种应用广泛的细菌培养基；MS培养基是满足植物细胞的营养和生理需要的培养基；麦芽汁琼脂培养基通常用于酵母菌（真菌）的培养、鉴定及菌种保存。
培养基的灭菌方法为高压蒸汽灭菌法。
菌落是指由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体。
（2）酵母菌为兼性厌氧型微生物，在有氧条件下进行有氧呼吸为酵母菌的繁殖提供能量；在无氧条件下，酵母菌进行无氧呼吸产生乙醇。
（3）面包松软是因为制作过程中加入的酵母菌分解葡萄糖产生大量的CO2，CO2遇热膨胀，使得制作的面包松软多孔。
4．下表是某公司研发的一种培养大肠杆菌的培养基配方，请结合所学知识，回答下列相关问题。
成分
含量
蛋白胨
10.0g
乳糖
5.0g
蔗糖
5.0g
K2HPO4
2.0g
显色剂（伊红美蓝）
0.2g
琼脂
12.0g
将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1000mL
（1）根据用途划分，该培养基属于____________培养基，若要分离能分解尿素的细菌，需对培养基做出的最关键的调整是____________________，若还需鉴定分解尿素的细菌，需做出的调整是________________________。
（2）从培养基的成分上看，大肠杆菌的同化类型为____________。
（3）某同学尝试纯化大肠杆菌，其中一个平板的菌落分布如图，推测该同学接种时可能的操作失误是______________________________。
答案
（1）鉴别 将蛋白胨换成尿素 将伊红美蓝换成酚红指示剂
（2）异养型 （3）涂布不均匀
解析
（1）伊红美蓝是鉴定大肠杆菌的试剂，因此该培养基属于鉴别培养基；若要分离能分解尿素的细菌，则需要保证培养基中以尿素为唯一氮源，即将蛋白胨换成尿素；鉴定分解尿素的细菌，需要使用酚红指示剂。
（2）大肠杆菌需要从培养基中获得碳源，因此其同化作用类型是异养型。
（3）由题图可知，该同学接种时采用的是稀释涂布平板法，但菌落比较集中，没有很好地分散开来，可能是涂布不均匀导致的。
1．分离原理：
土壤中的细菌之所以能分解尿素，是因为它们能合成脲酶，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．统计菌落数目一般用稀释涂布平板法。
样品的稀释和稀释液的取样培养流程如下。
（1）统计菌落数目时，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。
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。
（2）从平板上的菌落数推测出每克样品中的菌落数的计算方法是（某一稀释度下平板上生长的平均菌落数÷涂布平板时所用的稀释液的体积）×稀释倍数。
（3）利用稀释涂布平板法成功统计菌落数目的关键是恰当的稀释度。
3．实验流程：
土壤取样→样品的稀释→微生物的培养与观察→细菌的计数。
（1）选择培养基可以鉴定某种微生物的种类（ × ）
（2）对细菌进行计数能采用稀释涂布平板法，也能用平板划线法（ × ）
（3）筛选能分解尿素的细菌所利用的培养基中，尿素是唯一的氮源（ √ ）
（4）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（ × ）
考向一 选择培养基成分及配制方法的分析
5．（2018·全国Ⅰ，37）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_______________________。
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
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，故所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分解成麦芽糖，淀粉遇碘变蓝，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多少。
（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。
6．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降解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。
请据图回答下列问题：
（1）②中培养目的菌株的选择培养基中应加入________作为碳源，②中不同浓度碳源的培养基____________（填“影响”或“不影响”）细菌的数量，如果要测定②中活细菌数量，常采用__________________________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___________。
采用固体平板培养细菌时进行倒置培养的原因是____________________________________。
（3）实验过程中如何防止其他微生物的污染？
______________________________________________________________________________。
答案
（1）苯酚 影响 稀释涂布平板
（2）④的培养基中没有加入苯酚作为碳源，⑤的培养基中加入了苯酚作为碳源 防止冷凝后形成的水珠滴落在培养基上污染培养基 （3）培养基灭菌，接种环境灭菌，接种过程进行无菌操作
解析
（1）选择只能降解利用苯酚的细菌的培养基是以苯酚为唯一碳源的培养基；苯酚是唯一的碳源，当苯酚消耗尽时，菌株因缺少碳源而不能继续繁殖，所以②中不同浓度的碳源会影响细菌数量；一般采用稀释涂布平板法来测定②中活菌数量。
（2）④与⑤培养基的主要区别在于④的培养基中没有加入苯酚作为碳源，⑤的培养基中加入了苯酚作为碳源；采用固体平板培养细菌时要倒置培养，以防止冷凝后形成的水珠滴落在培养基上污染培养基。
（3）从制备培养基到接种与培养等全部实验过程都要进行无菌操作。
无菌操作泛指在培养微生物的操作中，所有防止杂菌污染的方法。
获得纯净培养物的关键是防止外来杂菌的入侵：
a.对实验操作的空间、操作者的衣着和手，进行清洁和消毒；b.将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等进行灭菌；c.为避免周围环境中微生物污染，实验操作应在酒精灯火焰附近进行；d.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。
考向二 微生物分离与计数的实例分析
1．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，在显微镜下计数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而使计数结果偏大
（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，计算样品中的活菌数
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
缺点
当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落，因此统计结果可能偏小
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易于区分的特征，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
7．（2019·徐州考前模拟）莠去津是一种含氮的有机化合物，是一种广泛使用的除草剂，且在土壤中不易降解。
为修复被其污染的土壤，某研究小组按下图选育能降解莠去津的细菌（目的菌）。
已知莠去津在水中溶解度低，含过量莠去津的固体培养基不透明。
（1）为获取目的菌，图中A～C均为___________的选择培养基，A～C培养的目的是_________。
（2）若下图为所测得的A～C瓶中三类细菌的最大密度，则甲类细菌密度迅速降低的主要原因是________________________________________________________________________。
图中从C瓶将细菌接种到固体培养基常用的接种工具是__________，涂布前必须对其进行______________，涂布后需将培养皿倒置于______________中培养一段时间。
（3）固体培养基接种前是不透明的，原因是____________________，其中__________菌落即为目的菌落。
答案
（1）以莠去津为唯一氮源 选择并扩大培养目的菌
（2）培养液中缺少甲类细菌可利用的氮源 （玻璃）涂布器 灼烧（灭菌）并冷却 恒温培养箱 （3）培养基中含过量莠去津 有透明圈
解析
（1）据题图分析，从A瓶到C瓶液体培养的过程称为选择培养，目的是初步选择能降解莠去津的细菌（目的菌），并提高其密度，故为获取目的菌，图中A～C均为以莠去津为唯一氮源的选择培养基，A～C培养的目的是选择并扩大培养目的菌。
（2）若题图为所测得的A～C瓶中三类细菌的最大密度，则甲类细菌密度迅速降低的主要原因是培养液中缺少甲类细菌可利用的氮源。
图中从C瓶将细菌接种到固体培养基常用的接种工具是（玻璃）涂布器，为保证无菌操作，涂布前必须对其进行灼烧（灭菌）并冷却，涂布后需将培养皿倒置于恒温培养箱中培养一段时间。
（3）据题干“已知莠去津在水中溶解度低，含过量莠去津的固体培养基不透明”，固体培养基接种前是不透明的，原因是培养基中含过量莠去津，当莠去津被降解后，培养基会变透明，所以其中有透明圈菌落即为目的菌落。
8．水污染是全球性的环境问题，微生物降解是水污染治理的有效手段之一。
聚乙烯醇（PVA）是存在于化工污水中的一种难以降解的大分子有机物，PVA分解菌能产生PVA酶分解PVA，PVA与碘作用时能产生蓝绿色复合物，当PVA被分解时蓝绿色复合物消失，形成白色透明斑，请回答下列问题：
（1）要从土壤中筛选出能高效分解PVA的细菌，应采用以________________作为唯一碳源的选择培养基，实验中还应设置对照组。
将菌液稀释相同的倍数，对照组培养基上生长的菌落数目应明显__________（填“多于”或“少于”）选择培养基上的数目，从而说明选择培养基具有筛选作用。
（2）要测定土壤稀释液中微生物的数目，可在显微镜下用_______计数板直接计数。
若将100mL含有PVA分解菌的土壤样品溶液稀释104倍后，
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