学年高中生物专题2微生物的培养与应用课题1微生物的实验室培养练习新人教版选修1.docx
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学年高中生物专题2微生物的培养与应用课题1微生物的实验室培养练习新人教版选修1
1.培养基中含有水、无机盐、碳源、氮源和生长因子等营养物质。
2．实验室常用的灭菌方法有灼烧灭菌、干热灭菌和高压蒸汽灭菌等。
3．固体培养基的配制过程为：
计算―→称量―→溶化―→灭菌―→倒平板。
4．平板划线法和稀释涂布平板法是微生物接种的常用方法。
5．消毒的目的是杀死物体表面或内部一部分对人体有害的微生物；灭菌则是杀死物体内外所有的微生物，包括孢子和芽孢。
课题1微生物的实验室培养
培养基及无菌技术
[自读教材·夯基础]
1．培养基
（1）概念：
人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出的供其生长繁殖的营养物质。
（3）营养成分：
水、无机盐、碳源、氮源，此外还要满足微生物生长对pH、特殊营养物质及氧气的要求。
2．无菌技术
（1）目的：
获得纯净培养物。
（2）关键：
防止外来杂菌的入侵。
（3）不同对象的无菌操作方法[连线]：
1．下面是查氏培养基（培养霉菌所用）的主要成分，请根据下述培养基，回答下列问题：
蔗糖
15g
NaNO3
3g
K2HPO4
1g
KCl
0.5g
MgSO4·7H2O
0.5g
FeSO4
0.01g
琼脂
15～20g
水
定容至1000mL
（1）该培养基根据物理性质划分应是什么培养基？
为什么？
提示：
固体培养基。
因为该培养基加入了凝固剂琼脂。
（2）该培养基包含微生物生长和繁殖所需要的几类营养物质？
分别是什么？
提示：
4类物质。
分别是碳源、氮源、无机盐和水。
（3）蔗糖提供的是哪类营养物质？
NaNO3提供的是哪类营养物质？
提示：
蔗糖提供的是碳源。
NaNO3提供的是氮源和无机盐。
（4）在提供上述几种主要营养物质的基础上，培养基还需要满足微生物所需要的哪些条件？
提示：
满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的需要。
2．探讨培养基、培养皿、接种环、实验者的双手、空气和牛奶所采用的灭菌或消毒方法。
提示：
分别为高压蒸汽灭菌、干热灭菌、灼烧灭菌、化学消毒、紫外线灭菌、巴氏消毒法。
3．消毒与灭菌的相同点与区别分别是什么？
提示：
消毒是杀灭病原微生物和有害微生物，并不要求杀灭一切活的微生物；而灭菌则是杀死物体内外所有微生物，包括芽孢和孢子。
[跟随名师·解疑难]
1．培养基的成分
营养物质
定义
作用
主要来源
碳源
凡能提供所需碳元素的物质
构成生物体的细胞物质和一些代谢产物，有些是异养生物的能源物质
无机化合物：
CO2、NaHCO3等；有机化合物：
糖类、脂肪酸、花生粉饼、石油等
氮源
凡能提供所需氮元素的物质
合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物
无机化合物：
N2、NH3、铵盐、硝酸盐等；有机化合物：
尿素、牛肉膏、蛋白胨等
生长因子
生长必不可少的微量有机物
酶和核酸的组成成分
维生素、氨基酸、碱基等
水
在生物体内含量很高
不仅是优良的溶剂而且可维持生物大分子结构的稳定
外界摄入
无机盐
为微生物提供除碳、氮以外的各种重要元素，包括大量元素
细胞内的组成成分，生理调节物质，某些化能自养菌的能源，酶的激活剂
无机化合物
2.实验室常用的消毒和灭菌方法
项目
概念
常用方法
应用范围
消毒
使用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微生物（不包括芽孢和孢子）
煮沸消毒法：
在100℃煮沸5～6min
一般物品
巴氏消毒法：
在70～75℃煮30min
或在80℃煮15min
一些不耐高温的液体，如牛奶
化学药剂消毒法
如用酒精擦拭双手、用氯气消毒水源等
紫外线消毒法：
紫外灯照射30min
接种室、操作台
灭菌
使用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：
酒精灯火焰
接种工具的灭菌和试管口的灭菌
干热灭菌：
在160～170℃下灭菌1～2h
玻璃器皿、金属工具的灭菌
高压蒸汽灭菌：
在压力为100kPa，温度为121℃的条件下，灭菌15～30min
培养基及容器的灭菌
大肠杆菌的纯化培养
[自读教材·夯基础]
1．制备固体培养基
2．纯化大肠杆菌
（1）方法：
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，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。
②稀释涂布平板法：
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琼脂固体培养基的表面，进行培养。
（2）鉴定：
将接种后的培养基和一个未接种的培养基都放入37_℃恒温箱中，培养12h和24h后，分别记录观察。
（3）菌种保存：
对于频繁使用的菌种，可以采用临时保藏法；对于需要长期保存的菌种，可以采用甘油管藏法。
1．培养基灭菌后，需要冷却到50℃左右时，才能用来倒平板，你用什么办法来估计培养基的温度？
提示：
可以用手触摸，感觉上以刚不烫手为准。
2．如果需要调节培养基的pH，应在哪一步骤后进行？
提示：
溶化后，灭菌前。
3．在用平板划线法接种大肠杆菌时，第一次划线前、每次划线前及划线操作结束后，都要灼烧接种环，请分析其目的分别是什么。
提示：
第一次灼烧
每次划线前灼烧
划线结束灼烧
目
的
避免接种环上可能存在的微生物污染培养物
杀死上次划线结束后接种环上残留的微生物，使每次划线的微生物来自上次划线末端
杀死接种环上残留的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者
4．在纯化大肠杆菌操作中，如何验证培养基灭菌是否彻底？
提示：
将接种后的培养基和一个未接种的培养基，都放在37℃恒温箱中培养，观察并记录结果。
[跟随名师·解疑难]
1．微生物培养中有关实验操作的注意事项
（1）倒平板操作：
①培养基灭菌后，需冷却至50℃左右时才能倒平板，原因是琼脂在44℃以下凝固。
②培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，不要完全打开。
③整个操作过程要在酒精灯火焰旁进行，避免杂菌污染。
④平板冷凝后要倒置的原因：
防止皿盖上的冷凝水珠落入培养基，造成污染。
⑤若倒平板时，培养基溅在皿盖和皿底之间的部位，这个平板应丢弃。
（2）平板划线操作：
①第一次划线及每次划线之前都需灼烧接种环灭菌，划线操作结束仍需灼烧接种环。
②灼烧接种环之后，要等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划线用力要大小适当，防止用力过大将培养基划破。
2．稀释涂布平板操作
（1）稀释操作时：
每支试管及其中9mL水、移液管均需灭菌；操作时，试管口和移液管应在离火焰1～2cm处。
（2）涂布平板时：
稀释涂布平板的操作比较复杂，且各个细节均需保证“无菌”，应特别注意：
①酒精灯与培养皿的距离要合适。
②吸管头不要接触任何其他物体。
③吸管要在酒精灯火焰周围使用。
3．平板划线法和稀释涂布平板法的比较
项目
优点
缺点
适用范围
平板划线分离法
可以观察菌落特征，对混合菌进行分离
不能计数
适用于好氧菌
稀释涂布平板法
可以计数，可以观察菌落特征
吸收量较少、较麻烦，平板不干燥效果不好，容易蔓延
适用于厌氧菌和兼性厌氧菌
4.两种菌种保存方法的比较
项目
临时保藏法
甘油管藏法
适用对象
频繁使用的菌种
长期保存的菌种
培养基类型
固体斜面培养基
液体培养基
温度
4℃
－20℃
方法
菌落长成后于冰箱中保存，每3～6个月将菌种从旧的培养基转移到新鲜培养基上
将培养的菌液与等体积灭菌后的甘油混合均匀后于冷冻箱内保存
缺点
菌种易被污染或产生变异
培养基的成分
[例1]下列描述正确的是（ ）
A．同一种物质不可能既作碳源又作氮源
B．除水以外的无机物仅提供无机盐
C．凡是碳源都能提供能量
D．有些无机氮源也能提供能量
[解析] 对异养型微生物来说，含C、H、O、N的化合物既是碳源，又是氮源。
如蛋白胨既是碳源又是氮源和能源，葡萄糖是碳源同时又是能源。
除水以外的无机物种类繁多，如CO2和N2是无机物，但也是某些微生物的碳源和氮源。
CO2是光能自养细菌的碳源，但不能提供能量。
NaHCO3可作为自养型微生物的碳源和无机盐。
硝化细菌所利用的氮源是无机氮源氨，同时氨也为硝化细菌提供用于化能合成作用的能源。
[答案] D
归纳拓展
几种微生物的营养能量来源
微生物类型
碳源
氮源
能源
举例
化能异养型
糖类、蛋白
质等有机物
蛋白质等
有机物
大肠杆菌
化能自养型
CO2
NH3
NH3
硝化细菌
光能自养型
CO2
NH
、NO
等
光能
蓝藻
共生固氮微生物
糖类等有
机物
N2
有机物
根瘤菌
自生固氮微生物
CO2
N2
光能
固氮蓝藻
纯化大肠杆菌的方法
[例2] 下列有关平板划线的操作，正确的是（ ）
A．使用已灭菌的接种环、培养皿，操作过程中不再灭菌
B．打开含菌种的试管需通过火焰灭菌，取出菌种后需马上塞上棉塞
C．将沾有菌种的接种环迅速伸入平板内，划3～5条平行线即可
D．最后将平板倒置，放入培养箱中培养
[解析] 在培养基上接种时，一定要做到无菌操作，以防止杂菌污染影响实验或研究的结果。
微生物无处不在，包括空气中也充满了各种微生物，所以无菌操作显得很困难，但在酒精灯火焰附近约10cm的四周为无菌区，因而菌种试管和待接种试管管口不能离开火焰附近，接种环、棉塞也不能离开火焰附近。
接种完毕之后为了防止菌体污染，要在火焰上灼烧管口和接种环。
为防止皿盖上的水珠落入培养基造成污染，应将平板倒置。
[答案] D
易错提醒
要建立有菌观念，接种用具、器皿、空气中都充满了微生物，都有被污染的可能，必须严格地消毒灭菌。
同时，在实验室中，不可吃东西、喝水，离开时一定要洗手，以防被微生物感染。
使用过的培养基要经过高压蒸汽灭菌后才能丢弃，以免污染环境。
[随堂基础巩固]
1．下列叙述正确的是（ ）
A．培养基是为微生物的生长繁殖提供营养的基质
B．培养基只有两类：
液体培养基和固体培养基
C．固体培养基中加入少量水即可制成液体培养基
D．微生物在固体培养基上生长时，可以形成肉眼可见的单个细菌
解析：
选A 培养基是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。
培养基的种类根据划分依据的不同而不同，如根据化学成分可分为天然培养基和合成培养基。
固体培养基是液体培养基添加凝固剂形成的，其他成分均相同。
单个的微生物形体微小，肉眼无法看到，必须借助仪器才能看到，在固体培养基上用肉眼观察到的是一个菌落。
2．下列操作错误的是（ ）
A．用酒精擦拭双手
B．用氯气消毒水源
C．实验室用紫外线进行消毒
D．玻璃器皿（吸管、培养皿）用酒精直接擦拭即可达到彻底灭菌的目的
解析：
选D 玻璃器皿、金属用具等耐高温、需要保持干燥的物品，应采用干热灭菌法进行灭菌，而用酒精直接擦拭达不到彻底灭菌的目的。
3．下列关于牛肉膏蛋白胨固体培养基的制备，叙述错误的是（ ）
A．操作顺序为计算、称量、溶化、倒平板、灭菌
B．将称好的牛肉膏连同称量纸一同放入烧杯
C．待培养基冷却至50℃左右时进行倒平板
D．等平板冷却凝固约5～10min后将平板倒过来放置
解析：
选A 制备牛肉膏蛋白胨固体培养基时，其操作顺序为计算―→称量―→溶化―→灭菌―→倒平板；由于牛肉膏比较黏稠，称量时可连同称量纸一同放入烧杯；待培养基冷却至50℃左右时，在酒精灯火焰附近倒平板；平板冷凝后，应将平板倒过来放置，以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。
4．某研究小组从有机废水中分离微生物用于废水处理。
下列叙述正确的是（ ）
A．培养基分装到培养皿后进行灭菌
B．转换划线角度后需灼烧接种环再进行划线
C．接种后的培养皿须放在光照培养箱中培养
D．培养过程中每隔一周观察一次
解析：
选B 培养微生物过程中应先灭菌再倒平板；每一次划线前都要进行接种环的灼烧灭菌；接种后的培养皿应在恒温培养箱中进行培养，光照会影响温度等条件；培养过程中观察间隔的时间一般不超过24h。
[课时跟踪检测]
（满分50分 时间25分钟）
一、选择题（每小题3分，共24分）
1．下列关于平菇培养的操作程序，正确的是（ ）
A．配制牛肉膏蛋白胨培养基，接种，高压蒸汽灭菌，培养
B．配制牛肉膏蛋白胨培养基，高压蒸汽灭菌，接种，培养
C．配制棉子壳培养基，接种，高压蒸汽灭菌，培养
D．配制棉子壳培养基，高压蒸汽灭菌，接种，培养
解析：
选D 培养平菇常用的培养基有棉子壳、花生饼、玉米芯等，具体的操作程序是：
配制培养基，高压蒸汽灭菌，接种，培养。
2．下列有关一种以CO2为唯一碳源的自养微生物营养的描述错误的是（ ）
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
解析：
选B 该碳源是CO2，属于无机物，不能作为微生物的能源物质。
3．无菌技术包括以下几个方面的叙述，其中错误的是（ ）
A．对培养操作的空间、操作者的衣着和手进行灭菌
B．对培养器皿、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的污染，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物品相接触
解析：
选A 灭菌是采用强烈的理化因素对用于微生物培养的培养皿、接种用具和培养基进行处理，使物体内外一切微生物，包括芽孢和孢子都要被杀死；实验操作者的衣着和手以及操作空间只能进行消毒。
4．关于实验室培养和纯化大肠杆菌过程中的部分操作，下列说法正确的是（ ）
A．配制培养基、倒平板、接种需要在酒精灯火焰旁进行
B．倒平板时，倒入的培养基冷却后盖上培养皿的皿盖
C．划线接种时，灼烧接种环后立即进行再次划线
D．划线接种结束后，需将平板倒置后放入培养箱中培养
解析：
选D 倒平板、接种需要在酒精灯火焰旁进行，配制培养基不需要在酒精灯火焰旁进行，A错误；倒入培养基后应立即盖上培养皿的皿盖，冷却后将平板倒过来放置，B错误；划线接种时，灼烧接种环后要待其冷却后才能进行再次划线，C错误；划线接种结束后，需将平板倒置后放入培养箱中培养，D正确。
5．将接种后的培养基和一个未接种的培养基都放入37℃恒温箱的目的是（ ）
A．对比观察培养基有没有被微生物利用
B．对比分析培养基是否被杂菌污染
C．没必要放入未接种的培养基
D．为了下次接种时再使用
解析：
选B 放入未接种的培养基，起到对照作用，可确定培养基是否被杂菌污染。
6．为了保存菌种的纯净需要进行菌种的保藏，下列有关叙述错误的是（ ）
A．对于频繁使用的菌种，可以采用临时保藏的方法
B．临时保藏的菌种一般是接种到试管的斜面培养基上
C．临时保藏菌种容易被污染或发生变异
D．对于需要长期保存的菌种，可以采用低温－4℃保藏的方法
解析：
选D 对于需要长期保存的菌种，可采用甘油管藏法，即在3mL甘油瓶中加入1mL的甘油后灭菌，将1mL的菌液转移到甘油瓶中，放在－20℃的冷冻箱中保存。
7．平板划线法和稀释涂布平板法是接种微生物的两种常用方法，下列描述正确的是（ ）
A．都要将菌液进行一系列的梯度稀释
B．平板划线法是将不同稀释度的菌液通过接种环连续划在固体培养基表面
C．稀释涂布平板法是将不同稀释度的菌液倒入液体培养基上进行培养
D．都会在培养基表面形成单个的菌落
解析：
选D 平板划线法不需要进行梯度稀释，稀释涂布平板法需要将不同稀释度的菌液涂布到固体培养基的表面。
平板划线法和稀释涂布平板法都能在培养基表面形成单个的菌落。
8.右面是微生物平板划线示意图。
划线的顺序为①②③④⑤。
下列叙述正确的是（ ）
A．在五个区域中划线前后都要对接种环和培养基进行灭菌
B．划线操作时完全打开皿盖，划完立即盖上
C．接种时不能划破培养基，否则难以达到分离单菌落的目的
D．第①区和第⑤区的划线最终要连接起来，以便比较前后的菌落数
解析：
选C 在每次划线前后都要对接种环进行灭菌；进行划线操作时，左手将皿盖打开一条缝隙，右手将沾有菌种的接种环迅速伸入平板内，划三至五条平行线，盖上皿盖；注意接种时不能划破培养基，否则难以达到分离单菌落的目的；划线时第①区和第⑤区的划线不能相连。
二、非选择题（共26分）
9．（12分）回答下列微生物培养的问题：
（1）如表是某培养液的成分及含量，该培养液培养的微生物同化作用类型是________；若用此培养液培养固氮微生物，则应除去的成分是__________，应加入的物质是________。
编号
①
②
③
④
⑤
⑥
成分
（NH4）HCO3
KH2PO4
CaSO4
FeCl2
维生素
水
含量
0.5g
3.0g
0.5g
0.5g
少许
1000mL
（2）下表为牛肉膏蛋白胨培养基的成分列表，据此回答：
成分
牛肉膏
蛋白胨
NaCl
H2O
含量
0.5g
1g
0.5g
100mL
①牛肉膏、蛋白胨在培养基中的作用是提供__________、________、________等营养。
②要用表中所给材料配制观察细菌菌落状况的培养基，还需添加的成分是________。
③表中各成分含量确定的原则是________________________________________________________________________。
④培养基配制好后，分装前应进行的工作是__________。
⑤从配制培养基直到培养完成，所采用的预防杂菌感染的方法0是______________、______________、______________等。
（3）微生物接种的方法很多，最常用的是______________和________。
解析：
（1）培养基中不含有机碳源，可判断培养的生物同化作用类型为自养型；若用此培养液培养固氮微生物，则应除去氮源（NH4）HCO3，但需加入有机物提供碳源。
（2）根据所培养微生物对各营养成分的需要量配制培养基的成分，若要观察细菌菌落状况需用固体培养基，还需添加琼脂；微生物培养时需对培养基、接种工具进行无菌处理，并进行严格的无菌操作。
（3）常用的微生物接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法。
答案：
（1）自养型 （NH4）HCO3（或①） 有机物
（2）①碳源 氮源 维生素（或磷酸盐等） ②琼脂（凝固剂） ③所培养微生物对各营养成分的需要量 ④调整pH ⑤高压蒸汽灭菌 烧灼接种环 酒精棉擦手（或棉塞塞试管口、在火焰旁接种） （3）平板划线法 稀释涂布平板法
10．（14分）炭疽病是由炭疽杆菌引起的一种人畜共患传染病。
炭疽杆菌两端截平、呈竹节状排列，菌落呈卷发状。
对炭疽病疑似患者，可根据噬菌体的宿主专一性，通过实验确诊。
（1）细菌培养：
采集疑似患者的样本，分离培养，获得可疑菌落。
（2）细菌鉴定：
实验流程如图所示：
①对配制的液体培养基等需采取________方法灭菌；实验所用液体培养基的碳源为________（填“无机碳”或“有机碳”）。
②挑选可疑菌落制片后，用____________观察，可看到呈竹节状排列的杆菌。
③接种可疑菌后，35℃培养24h，液体培养基变浑浊，原因是________________。
对照组试管中应加入________，与实验组同时培养6h后，若实验组液体培养基的浑浊度比对照组________（填“高”或“低”），则可明确疑似患者被炭疽杆菌感染；反之则排除。
④对排除的疑似患者及易感人群，可接种炭疽杆菌疫苗，刺激机体产生相应抗体，与产生抗体相关的细胞除T细胞、B细胞外，还有________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：
①培养基应用高压蒸汽方法进行灭菌。
炭疽杆菌同化类型为异养型，应选有机碳作为其碳源。
②微生物个体小，肉眼观察不到，必须借助显微镜才能观察到菌体特征。
③在液体培养基中，细菌大量繁殖会导致培养液变浑浊；该实验中实验变量为是否加入噬菌体，所以对照组除不加噬菌体外，其他处理都应该和实验组保持一致（即应加入不含噬菌体的生理盐水）。
噬菌体可破坏细菌细胞，从而使培养液变清。
④在特异性免疫的感应阶段，吞噬细胞参与了对抗原的摄取、处理和呈递，效应B（浆）细胞是直接产生抗体的细胞。
答案：
（2）①高压蒸汽（98kPa蒸汽） 有机碳
②显微镜
③细菌大量繁殖 等量生理盐水 低
④吞噬细胞、效应B（浆）细胞
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