精品高中生物专题2微生物的培养与应用第4课时微生物的实验室培养一同步备课教学案新人教版选修1.docx

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精品高中生物专题2微生物的培养与应用第4课时微生物的实验室培养一同步备课教学案新人教版选修1.docx

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精品高中生物专题2微生物的培养与应用第4课时微生物的实验室培养一同步备课教学案新人教版选修1

第4课时　微生物的实验室培养

（一）

[学习导航]　1.阅读教材P14“

（一）培养基”，掌握培养基的作用、分类及营养成分。

2.阅读教材P15“

（二）无菌技术”，区分消毒和灭菌，掌握不同物品的灭菌方法。

[重难点击]　1.了解培养基的基本知识。

2.学会无菌操作的基本知识。

一、培养基

1.概念：

人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质。

2.种类

3.成分

（1）主要成分：

水、碳源、氮源、无机盐。

（2）其他成分：

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）填表完成牛肉膏蛋白胨培养基的营养构成

培养基组分

提供的主要营养

牛肉膏

碳源、氮源、磷酸盐和维生素

蛋白胨

碳源、氮源和维生素

NaCl

无机盐

H2O

氢元素、氧元素

（4）某些微生物生长还需要特殊的条件，填表完成培养下列微生物时所需要的特殊条件

培养的微生物

需要满足的其他要求

乳酸杆菌

培养基中添加维生素

霉菌

将pH调至酸性

细菌

将pH调至中性或微碱性

厌氧微生物

需要提供无氧条件

1.培养基的成分与作用

（1）试根据微生物的同化作用类型将微生物进行分类。

答案　分为自养型微生物和异养型微生物。

（2）试从碳源和氮源的角度分析不同类型的微生物所需的培养基成分的特点。

自养型微生物

异养型微生物

碳源

CO2、NaHCO3等无机物

糖类等有机物

氮源

NH3、硝酸盐等无机物

尿素、蛋白质等有机物

2.牛肉膏蛋白胨培养基

（1）牛肉膏蛋白胨培养基中提供碳源和氮源的物质各是什么？

答案　牛肉膏和蛋白胨都可以为微生物提供碳源和氮源。

（2）牛肉膏蛋白胨培养基中主要提供碳源和主要提供氮源的物质各是什么？

答案　主要提供碳源的是牛肉膏，主要提供氮源的是蛋白胨。

归纳总结　培养基的成分及功能

营养要素

含义

作用

主要来源

碳源

凡能提供所需碳元素的物质

构成生物体细胞的物质和一些代谢产物，有些是异养生物的能源物质

无机碳源：

CO2、NaHCO3等；

有机碳源：

糖类、脂肪酸、花生饼粉、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

无机氮源：

NH3、铵盐、硝酸盐等；

有机氮源：

尿素、牛肉膏、蛋白胨等

生长因子（特殊营养物质）

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，在低等生物体内含量更高

不仅是优良的溶剂，而且可维持生物大分子结构的稳定

培养基、大气、代谢产物等

无机盐

为微生物提供除碳、氮元素以外的各种重要元素，包括某些大量元素

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

培养基、大气等环境

1.下列关于培养基的说法正确的是（　　）

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.除水以外的无机物只能提供无机盐

D.无机氮源不可能提供能量

答案　A

解析　根据培养基的物理性质，可分为液体培养基、半固体培养基和固体培养基，在液体培养基中加入不同量的凝固剂如琼脂可形成半固体或固体培养基；除水以外的无机物如NH4HCO3，既可以是碳源，也可以是氮源，不仅仅提供无机盐；无机氮源有时也能提供能量，如NH3可以为硝化细菌提供能量。

方法链接

　培养基的种类

分类标准

培养基种类

培养基特点

作用

物理性质

固体培养基

外观固态

微生物的分离、计数等

半固体培养基

容器放倒不致流出，剧烈振动则破散

观察微生物的运动、鉴定菌种等

液体培养基

呈液态

常用于工业生产

功能

选择培养基

允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他微生物生长

选择、分离

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

鉴定

成分

天然培养基

化学成分还不清楚

工业上大规模的微生物发酵生产

来源

合成培养基

化学成分完全了解

在实验室用来对微生物分析

2.下列培养基配方中能作为选择培养基、鉴别培养基的依次是（　　）

原料

①

②

③

④

蛋白胨/g

乳糖/g

蔗糖/g

KH2PO4/g

伊红/g

0.4

美蓝/g

0.065

琼脂/g

NaCl/g

蒸馏水/mL

1000

A.①③B.②①C.②④D.③①

答案　D

解析　在培养基中加入伊红和美蓝，可以用来鉴别是否存在大肠杆菌，有伊红和美蓝的培养基为鉴别培养基。

高浓度的食盐可以抑制多种细菌的生长，但不影响金黄色葡萄球菌的生长，从而可以将金黄色葡萄球菌分离出来，有高浓度食盐的培养基为选择培养基。

一题多变

（1）表格中的蛋白胨主要为微生物提供何种营养成分？

答案　主要为微生物提供碳源、氮源和维生素。

（2）乳糖和蔗糖在培养基中的作用是什么？

答案　可以为微生物提供碳源和能源。

（3）如果用培养基培养某种自养微生物，则该配方中的哪种物质可以去除？

答案　乳糖和蔗糖。

题后总结

　有关培养基营养物质的四点提醒

（1）培养不同的微生物所需要的营养物质可能不同。

①自养型微生物的培养基主要以无机营养为主。

②异养型微生物的培养基主要以有机营养为主。

（2）对异养微生物来说，含C、H、O、N的化合物既是碳源，又是氮源、能源。

（3）微生物需要补充生长因子，是由于缺乏合成这些物质所需要的酶或合成能力有限。

（4）微生物需要量最大的是碳源。

能合成含碳有机物的是自养型，反之则为异养型。

二、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。

3.两种无菌技术的比较

比较项目

消　毒

灭　菌

作用强度

较为温和的理化因素

强烈的理化因素

作用程度

杀死物体表面或内部的部分微生物

杀死物体内外的所有的微生物

芽孢和孢子

一般不能杀灭

能杀灭

适用对象

操作空间、活体生物材料、操作者衣着和双手

操作工具、玻璃器皿、培养基等

常用方法

煮沸消毒法、巴氏消毒法、化学药剂消毒法、紫外线消毒法

灼烧灭菌法、干热灭菌法、高压蒸汽灭菌法

1.“无菌操作”与人们的生活休戚相关，无时无处不在。

在日常生活、生产实践、自身健康防护中，有哪些“无菌操作”的例子？

答案　日常生活、生产实践、自身健康防护中“无菌操作”的例子分别有：

（1）被褥、鞋袜要常晒；肉制品储存时用盐腌等。

（2）家畜阉割后，要在其伤口处涂抹一些酒精或白酒；初冬杨树树干涂刷生石灰水等。

（3）打针时，注射部位要用酒精棉球擦洗，一般要在其伤口处涂抹一些碘酒。

2.消毒和灭菌的原理是什么？

消毒和灭菌都能杀死所有的微生物吗？

是否适用于所有的生物和物品？

答案　

（1）都是使微生物的蛋白质变性，借此杀死微生物。

（2）灭菌可杀死处理材料中的全部微生物（包括芽孢和孢子），而消毒仅能杀死物体表面或内部的部分微生物（一般不包括芽孢和孢子）。

（3）不是，无菌技术既要考虑效果，又要考虑操作对象的承受能力。

例如，活体生物材料、操作者的双手等只能消毒，而不能灭菌。

3.无菌技术除了用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染外，还有什么目的？

答案　还能有效避免污染环境以及操作者自身被微生物感染。

4.无论是接种微生物还是制备培养基中的倒平板，都要在酒精灯火焰附近进行，请简述理由。

答案　在酒精灯火焰附近进行接种或倒平板，目的是造成一个无菌环境，避免操作过程中受到杂菌的污染。

3.高温灭菌的原理是（　　）

A.每种微生物生长的最适温度是一定的

B.微生物对于高温环境不适应

C.高温破坏了微生物细胞内的蛋白质、核酸，影响其生命活动

D.高温降低了环境中氧的浓度

答案　C

解析　高温的致死作用主要是使微生物的蛋白质和核酸等重要生物大分子物质发生不可逆转的变性。

4.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

答案　A

解析　培养基用高压蒸汽灭菌；培养皿能耐高温，需用干热灭菌；接种环可用灼烧灭菌达到迅速彻底的灭菌效果；实验操作者的双手可用化学药剂进行消毒，如用酒精擦拭双手；对空气可用紫外线消毒；为了不破坏牛奶的营养成分，可采用巴氏消毒法对其进行消毒。

一题多变

（1）接种环灼烧灭菌后为什么不能立即接触菌液？

答案　因为刚刚灼烧后的接种环温度较高，马上接触菌液会将菌种杀死。

（2）选择无菌操作方法的依据除了无菌操作的目的外还有什么？

答案　还要依据无菌操作的对象。

特别提醒

（1）酒精消毒液中酒精浓度对效果的影响：

70%的酒精杀菌效果最好。

原因是浓度过高，菌体表面蛋白质变性过快而凝固成一层保护膜，酒精不能渗入其中；浓度过低，杀菌能力减弱。

（2）无菌技术措施的选择原则

①考虑效果：

灭菌的效果比消毒要好。

②考虑操作对象的承受能力：

活体生物材料、操作者的手等只能采用消毒的方法，而不能采用灭菌的方法。

1.不同的微生物对营养物质的需求各不相同。

下列对一种以CO2为唯一碳源的自养型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元素

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

答案　B

解析　该微生物以CO2为唯一碳源，但CO2不能为微生物提供能量，不属于能源物质。

2.自养微生物与异养微生物的培养基的主要差别是（　　）

A.碳源B.氮源C.无机盐D.生长因子

答案　A

解析　自养微生物能够利用二氧化碳和水合成有机物，不利用现成的含碳有机物；而异养微生物只能利用现成的含碳有机物，所以它们的主要区别是碳源不同。

3.下列关于灭菌和消毒的理解，不正确的是（　　）

A.灭菌是指杀灭环境中的一切微生物的细胞、芽孢和孢子

B.消毒和灭菌实质是相同的

C.接种环用灼烧法灭菌

D.常用的灭菌方法有加热法、过滤法、紫外线法、化学药品法

答案　B

解析　灭菌与消毒是两个概念。

灭菌的原理是使蛋白质凝固变性，含水分较多者，其凝固所需温度较低。

灭菌时要根据不同的材料选用不同的灭菌方法，如接种环用火焰灼烧法，培养基用高压蒸汽灭菌法，还有加热法、过滤法、紫外线法、化学药品法等。

消毒是指使用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）。

4.不同的微生物对营养物质的需求各不相同，但一般都需要水、碳源、氮源和无机盐。

下列有关微生物所需营养物质的描述，正确的是（　　）

A.氮源物质只能为该微生物提供必要的氮元素

B.有些碳源也可以给微生物的生长提供能源

C.无机盐是微生物不可缺少的营养物质，所以无机盐越多越好

D.固体培养基中不含水分

答案　B

解析　含氮的有机物既可给微生物提供氮元素，也可给微生物提供能源。

含碳的有机物既可给微生物提供碳元素，也可给微生物提供能源。

微生物生长需要无机盐，但不是越多越好，过多会导致培养基渗透压过高，使微生物因失水过多而不能生存。

固体培养基中也含有水分，因为含有凝固剂琼脂，所以呈固态。

5.下列实验材料和用具的无菌操作中，适合使用消毒方法的是，适合使用灭菌方法的是。

①培养基　②外植体　③操作者双手　④锥形瓶　⑤接种环　⑥牛奶　⑦工作台　⑧培养皿

答案　②③⑥⑦　①④⑤⑧

课时作业

[学考达标]

1.关于微生物的营养，下列说法正确的是（　　）

A.同一种物质不可能既作碳源又作氮源

B.凡是碳源都能提供能量

C.除水以外的无机物仅提供无机盐

D.无机氮源也可能提供能量

答案　D

解析　对一些微生物来说，含C、H、O、N的化合物既是碳源，又是氮源。

CO2是光能自养细菌的碳源，但不能提供能量。

CO2和N2是无机物，也是微生物的碳源和氮源。

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以化能合成作用的能源。

2.下列关于培养基的说法，正确的是（　　）

A.为微生物的生长繁殖提供营养基质的是固体培养基

B.培养基只有两类：

液体培养基和半固体培养基

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菌落

答案　D

解析　培养基是微生物生长繁殖的营养基质，根据培养基的物理性质不同，可将培养基分成固体培养基、液体培养基和半固体培养基；液体培养基不加凝固剂。

3.下表是对四种生物的能源、碳源、氮源、新陈代谢类型的描述，正确的一组是（　　）

选项

项目

硝化细菌

乳酸菌

根瘤菌

衣藻

能源

NH3

乳酸

光能

碳源

CO2

糖类等

CO2

氮源

NH3

代谢类型

自养需氧型

异养厌氧型

自养需氧型

答案　B

解析　从能源来看，乳酸菌需糖类等有机物供能；从氮源来看，乳酸菌需要NH

、NO

；从代谢类型来看，根瘤菌为异养需氧型；从碳源来看，硝化细菌与衣藻需CO2，乳酸菌和根瘤菌需糖类等有机物。

4.下列选项中不含有微生物的是（　　）

A.洗干净的脸上B.洗完澡后的皮肤

C.刷完牙后的口腔D.灼烧之后的接种环

答案　D

解析　用清水洗脸、洗澡、刷牙只是起清洁作用，达不到灭菌效果，只有灼烧过的接种环才是真正无菌的。

5.将配制好的培养基进行灭菌，应用的是（　　）

A.灼烧灭菌B.高压蒸汽灭菌C.干热灭菌D.煮沸灭菌

答案　B

6.细菌培养过程中分别采用了高压蒸汽灭菌、酒精擦拭、火焰灼烧等几种不同的处理方法，这些方法依次用于杀死哪些部位的杂菌（　　）

A.接种环、手、培养基B.高压锅、手、接种环

C.培养基、手、接种环D.接种环、手、高压锅

答案　C

解析　高压蒸汽灭菌锅是灭菌的一个设备，通常用于培养基的灭菌；用酒精擦拭双手是消毒的一种方法；火焰灼烧，可以迅速彻底地灭菌，适用于微生物的接种工具，如接种环。

[高考提能]

7.在微生物的实验室培养中，下列各项操作不需要在无菌条件下进行的是（　　）

A.配制培养基B.倒平板C.接种D.培养

答案　A

解析　配制培养基时不需要无菌操作，因为配制好的培养基需要进行高压蒸汽灭菌。

8.甲、乙、丙为三种微生物，下表中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是用来培养微生物的三种培养基。

甲、乙、丙都能在Ⅲ中正常生长繁殖；甲能在Ⅰ中正常生长繁殖，而乙和丙都不能；乙能在Ⅱ中正常生长繁殖，甲、丙都不能。

下列说法正确的是（　　）

培养基

粉状硫10g

K2HPO44g

FeSO40.5g

蔗糖10g

（NH4）2SO40.4g

H2O

100mL

MgSO49.25g

CaCl20.5g

Ⅰ

＋

－

＋

Ⅱ

＋

－

＋

Ⅲ

＋

注：

“＋”表示培养基中加入了这种物质，“－”表示培养基中没有加入这种物质。

A.甲、乙、丙都是异养微生物

B.甲、乙都是自养微生物，丙是异养微生物

C.甲是异养微生物，乙是固氮微生物，丙是自养微生物

D.甲是固氮微生物，乙是自养微生物，丙是异养微生物

答案　D

解析　Ⅰ是无氮培养基，只有能固氮的微生物才能在其上繁殖；Ⅱ是不含有机碳源的培养基，只有自养微生物才能在其上繁殖。

9.牛肉膏蛋白胨培养基中加入琼脂这一理想的凝固剂，下列关于琼脂的说法不正确的是（　　）

A.不被所培养的微生物分解利用，对所培养的微生物无毒害作用

B.在微生物生长温度范围内保持固体状态

C.琼脂凝固点低，利于微生物的生长

D.琼脂在灭菌过程中不会被破坏，透明度好，凝固力强

答案　C

解析　琼脂作为一种理想的凝固剂，是由其性质决定的，琼脂不会被微生物利用且对微生物无毒害作用，在灭菌过程中不会被破坏，透明度好，凝固力强。

琼脂在98℃以上可溶解于水，在45℃以下凝固，所以在微生物生长温度范围内保持固体状态。

10.下列关于无菌操作的叙述，错误的是（　　）

A.对实验操作的空间、操作者的衣着和手进行灭菌

B.将用于微生物培养的培养器皿、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

答案　A

解析　对实验操作的空间、操作者的衣着和手进行清洁和消毒而不是灭菌。

11.请你判断以下材料或用具是否需要消毒或灭菌。

如果需要，请选择合适的方法：

（1）培养细菌用的培养基；

（2）玻璃棒、试管、烧瓶和吸管；

（3）实验操作者的双手。

判断：

（1）；

（2）；

（3）。

答案　

（1）需要灭菌；用高压蒸汽灭菌锅灭菌　

（2）需要灭菌；干热灭菌箱灭菌　（3）需要消毒；用75%酒精擦拭双手

12.为了检测饮用水中是否含有某种细菌，配制的培养基的配方如下，请分析回答下列问题：

蛋白胨

乳糖

蔗糖

K2HPO4

伊红

美蓝

蒸馏水

10g

0.4g

0.065g

1000mL

将培养基pH调至7.2

（1）该培养基所含碳源有，其功能是。

（2）该培养基所含氮源有，其功能是。

（3）该培养基除含碳源、氮源外，还有微生物需要的营养物质是。

（4）该细菌在同化作用上的代谢类型是型。

（5）该培养基可用来鉴别哪种细菌（　　）

A.霉菌B.酵母菌C.大肠杆菌D.乳酸菌

答案　

（1）乳糖、蔗糖、蛋白胨　主要用于构成微生物的细胞物质和一些代谢产物

（2）蛋白胨　主要用于合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物

（3）水、无机盐（或K2HPO4）

（4）异养　（5）C

解析　根据培养基的配方，该培养基培养异养微生物，含C、H、O、N的蛋白胨既是碳源，又是氮源。

培养微生物需碳源、氮源、水、无机盐、生长因子等营养物质。

伊红美蓝培养基可用来鉴定是否含有大肠杆菌。

13.分析有关微生物的资料，回答下列问题。

1982年澳大利亚学者从胃活检组织中分离出幽门螺杆菌。

（1）幽门螺杆菌的遗传物质集中分布的区域称为。

（2）上图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，其中②号试管代表幽门螺杆菌的生长状态，由图判断，该菌在的条件下不能生长。

产甲烷细菌的生长状态最可能由试管代表。

（3）下表是某培养基的配方。

成分

葡萄糖

KH2PO4

MgSO4

NaCl

CaSO4

CaCO3

琼脂

蒸馏水

含量

10g

0.2g

3.5g

将幽门螺杆菌接种到pH适宜的该培养基中，置于37℃下培养一段时间后，在该培养基中幽门螺杆菌的数目比刚接种时，主要原因是。

（4）幽门螺杆菌形态如下图所示，该菌在人体中可引起胃溃疡等胃部疾病。

幽门螺杆菌生长的最适pH为6～7，人体胃腔内pH在1～2之间，但胃黏膜的黏液层靠近上皮细胞侧pH为7.4左右。

若幽门螺杆菌随食物进入胃腔，结合其结构特点以及能导致胃溃疡的特性，推测该菌在胃内如何存活？

。

答案　

（1）拟核（核区）　

（2）氧气浓度过高或过低　③

（3）少　缺少氮源（缺少氮源和生长因子）

（4）幽门螺杆菌进入胃腔后，首先依靠鞭毛运动到pH较高处缓冲，然后分泌蛋白中和胃酸，提高pH，以便继续生存和繁殖

解析　

（1）幽门螺杆菌为原核生物，没有以核膜为界限的细胞核，遗传物质集中在拟核。

（2）幽门螺杆菌生活在半固体培养基的中部，说明它不能生活在氧气浓度过高或过低的地方；产甲烷菌为厌氧型细菌，应生活在半固体培养基的底部。

（3）培养基中缺乏氮源，幽门螺杆菌不能正常生活，数量会减少。

（4）幽门螺杆菌进入胃腔后，可以先依靠鞭毛运动到pH较高处缓冲，然后分泌蛋白中和胃酸，提高pH，以便继续生存和繁殖。

[真题体验]

14.（2014·大纲，4）某同学在①、②、③三种条件下培养大肠杆菌，这三种条件是：

①以葡萄糖为碳源的培养基，不断补充培养基，及时去除代谢产物　②以葡萄糖为碳源的培养基，不补充培养基，不去除代谢产物　③以葡萄糖和乳糖为碳源的培养基，不补充培养基，不去除代谢产物

根据培养结果绘制的一段时间内菌体数的对数随时间变化的趋势图如下：

假设三种培养基中初始总糖量相等，则①、②、③三种条件依次对应的趋势图是（　　）

A.甲、乙、丙B.乙、丙、甲

C.丙、甲、乙D.丙、乙、甲

答案　C

解析　①以葡萄糖为碳源的培养基，不断补充培养基，及时去除代谢产物，随着时间的延长、菌体数不断增加，对应图丙。

②以葡萄糖为碳源的培养基，不补充培养

基，不去除代谢产物，随着营养物质的消耗和次级代谢产物的积累，大肠杆菌的生长环境不断恶化，生存阻力增大，因此种群增长到达稳定期后会进入衰亡期，对应图甲。

③培养基中含有葡萄糖和乳糖，大肠杆菌先利用葡萄糖，葡萄糖消耗完后，大肠杆菌会经过短期的调整，诱导合成β半乳糖苷酶等，分解利用乳糖，随着时间的延长，营养物质消耗完，生存阻力增大，最终衰亡，对应图乙。

15.（经典高考题）在自制酸奶的过程中，除了高温加热以外，其他灭菌方法还有（　　）

A.紫外线照射B.真空包装

C.用保鲜膜密闭D.添加防腐剂

答案　A

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