学年高中生物专题微生物的培养与应用专题整合提升同步备课教学案Word文档下载推荐.docx

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紫外线

30W紫外灯照射30min

接种室空间消毒

灼烧灭菌法

酒精灯火焰灼烧

微生物接种工具如接种环、接种针或其他金属用具等，接种过程中试管口或锥形瓶口等

干热灭菌法

干热灭菌箱160～170℃加热1～2h

玻璃器皿（如吸管、培养皿等）、金属用具等凡不适宜用其他方法灭菌而又能耐高温的物品

高压蒸汽

灭菌法

100kPa、121℃维持15～30min

培养基及多种器材、物品

例1

　下列有关微生物培养与应用的说法，正确的是（　　）

A.天然培养基是指直接取自自然界不需加工的培养基

B.接种前需对培养基、培养皿、接种环、实验操作者的双手等进行严格的灭菌处理

C.大肠杆菌的纯化培养过程包括培养基的配制和纯化大肠杆菌两个阶段

D.分离分解尿素的细菌时，尿素是培养基中唯一的氮源和碳源

答案　C

解析　天然培养基是成分不明确的培养基，并不是不需加工配制的培养基；

实验操作者的双手需进行消毒处理；

分离分解尿素的细菌时，尿素是唯一氮源但不是唯一的碳源。

例2

　微生物培养过程中，要十分重视无菌操作，现代生物学实验中的许多方面也要进行无菌操作，以防止杂菌污染，请分析下列操作，错误的是（　　）

①煮沸消毒可以杀死微生物的营养细胞和部分芽孢　②接种操作要在酒精灯火焰附近进行　③家庭制作葡萄酒时要将容器和葡萄进行灭菌　④培养基要进行高压蒸汽灭菌　⑤加入培养基中的指示剂和染料不需要灭菌

A.①B.②③C.③④D.③⑤

答案　D

解析　无菌操作包括消毒和灭菌。

需进行消毒处理的有操作人员的双手等，需进行灭菌的有器皿、培养基、添加剂（指示剂或染色剂）等。

煮沸可以杀死微生物的营养细胞和一部分芽孢，属于消毒；

为防止空气中的杂菌污染，接种时要在酒精灯火焰附近进行；

家庭制作葡萄酒时所利用的微生物是葡萄表面的酵母菌，故不能灭菌；

培养基常进行高压蒸汽灭菌。

故③⑤操作错误。

整合二　微生物的纯化培养技术

1.技术流程

2.流程解读

（1）无菌技术：

主要指消毒和灭菌，实验中对操作者和操作空间进行消毒，对实验用具和培养基进行灭菌。

实验过程中严格遵循无菌技术。

（2）倒平板：

待培养基冷却到50℃左右时，在酒精灯火焰附近倒平板。

（3）平板划线法：

通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基表面，培养后获得由单个菌体繁殖形成的菌落，从而实现菌种的纯化培养。

（4）稀释涂布平板法：

先将菌液进行系列梯度稀释后涂布平板，在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞，从而在培养基表面形成单个菌落，实现菌种的纯化培养。

易错易混　1自然界中多种微生物混杂在一起，研究菌种时需要将它们分离开来，微生物的纯化培养技术实现了菌种的分离。

2平板划线法操作简单，常用于微生物的分离；

稀释涂布平板法操作复杂，稀释度足够高时，培养基上生长的菌落大都是由单个细菌形成的，除用于微生物的分离外，还可进行细菌的计数。

例3

　1943年，曾获诺贝尔生理学或医学奖的美国科学家鲁里亚和德尔布吕克设计实验，研究大肠杆菌的抗噬菌体突变是发生在接触噬菌体之前还是之后。

请阅读以下资料回答下列问题：

培养皿中培养基的基本配方：

配方

蛋白胨

乳糖

KH2PO4

水

琼脂

20%伊红水溶液

0.325%美蓝水溶液

pH

含量

10g

2g

1000mL

25g

20mL

7.2～7.4

（1）在培养基中加噬菌体的作用是；

加伊红与美蓝的目的是。

（2）由于大肠杆菌的同化作用类型是，因此，在培养基中还加入了一些相应的物质，其中是大肠杆菌生长的主要碳源，是氮源。

（3）从生态学的角度看，噬菌体与大肠杆菌这两种生物之间的关系是。

（4）该实验有两个假设：

假设一：

大肠杆菌的抗噬菌体突变发生在大肠杆菌与噬菌体接触之前。

假设二：

大肠杆菌的抗噬菌体突变发生在大肠杆菌与噬菌体接触之后。

你认为图中的实验结果支持上述哪个假设：

，如果另一个假设成立的话，实验结果应该是：

。

（5）在这个实验设计中，研究者根据培养皿中菌落数的差异推断，从而证明假设的成立。

请你分析出现A4和A5实验结果的原因：

答案　

（1）选择具有抗噬菌体突变的大肠杆菌　便于识别大肠杆菌菌落　

（2）异养型　乳糖　蛋白胨　（3）寄生　（4）假设一　A、B两组所有培养基中菌落数没有显著差异　（5）抗噬菌体变异发生的时间A5比A4早，具有抗噬菌体突变的大肠杆菌数较多，培养皿中出现的菌落数就多

解析　噬菌体与大肠杆菌的关系为寄生，有些大肠杆菌对噬菌体具有抗性，利用加噬菌体的培养基将其筛选出来。

伊红美蓝培养基用于特异性鉴别大肠杆菌，其在此培养基上的菌落呈深紫色。

大肠杆菌的同化作用类型为异养型，所以培养基中加了乳糖等含碳有机物。

由于生物的变异具有不定向性，且通过图示可以看出，将A试管中10mL菌液先均分到50支试管中再培养24h以后涂布到50个含噬菌体的平板上，菌落数有了明显差异，说明抗性发生了差异；

B试管中10mL菌液先一起培养24h后再均分为50份分别涂布，结果各培养基菌落数相当，则说明假设一成立。

若假设二成立，则A、B两组所有培养基中菌落数应无显著差异。

通过培养基上菌落差异，可以推断出大肠杆菌抗噬菌体变异时间的早晚。

A5菌落数为103，A4为7，说明A5变异时间早，经过大量的繁殖，具有抗性的个体远远多于A4。

整合三　有关分解尿素的细菌和纤维素分解菌的比较

1.对比分析尿素分解菌和纤维素分解菌的分离和鉴定

尿素分解菌的分离

纤维素分解菌的分离

原理

提供有利于目的菌株生长的条件（如营养、温度、pH等），同时抑制其他微生物的生长，常用选择培养基筛选

过程

土壤取样→样品稀释→培养与观察

土壤取样→选择培养→梯度稀释→将样品涂布于含刚果红（CR）鉴别纤维素分解菌的培养基上→挑选产生透明圈的菌落→进一步鉴定

鉴定

酚红指示剂（变红）

刚果红（产生透明圈）

培养基

选择培养基：

固体培养基，尿素为唯一氮源

液体，富含纤维素

鉴别培养基：

固体，加入刚果红

2.分解尿素的细菌和纤维素分解菌的分离流程比较

分离流程

分解尿素的细菌

纤维素分解菌

土壤取样

选择富含有机质的土壤

选择富含纤维素的环境

选择培养

不进行选择培养

液体选择培养基，增加纤维素分解菌的浓度

梯度稀释

梯度稀释到104、105、106倍

梯度稀释101～106倍

涂布平板

涂布到选择培养基

涂布到鉴别培养基

菌种鉴定

培养基中加入酚红指示剂

培养基中加入刚果红染色剂

例4

　下列关于尿素分解菌和纤维素分解菌的分离的叙述中，错误的是（　　）

A.前者需要以尿素为唯一的氮源，后者需要以纤维素为唯一的碳源

B.尿素分解菌能产生脲酶，纤维素分解菌能产生纤维素酶

C.两个过程中都需要梯度稀释

D.刚果红染色法也可以用于鉴定尿素分解菌

解析　两种细菌的分离都用到选择培养基，分离尿素分解菌的培养基以尿素为唯一氮源，分离纤维素分解菌的培养基以纤维素为唯一碳源，A正确；

两种细菌分别产生脲酶和纤维素酶，B正确；

由于在样品中细菌的浓度较大，所以都要进行梯度稀释，C正确；

刚果红染色法仅能用于纤维素分解菌的鉴定，D错误。

热点考题集训

1.在培养基中加入青霉素可以抑制细菌和放线菌；

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10%NaCl溶液。

利用上述选择培养基依次能从混杂的微生物群体中分离出（　　）

A.金黄色葡萄球菌、硝化细菌、放线菌

B.固氮细菌、大肠杆菌、放线菌

C.霉菌、固氮细菌、金黄色葡萄球菌

D.固氮细菌、金黄色葡萄球菌、放线菌

解析　青霉素可以抑制细菌和放线菌，在添加青霉素的选择培养基上可以筛选分离真菌；

在缺乏氮源的培养基上可以筛选分离固氮微生物；

加入10%NaCl溶液的培养基可以筛选分离金黄色葡萄球菌，C项正确。

2.3个培养皿中分别加入10mL不同成分的培养基，然后接种相同的大肠杆菌样液。

培养36小时后，计数菌落数，结果如下表。

下列选项不正确的是（　　）

培养皿

培养基成分

菌落数

Ⅰ

琼脂、葡萄糖

35

Ⅱ

琼脂、葡萄糖、生长因子

250

Ⅲ

琼脂、生长因子

A.该实验采用的是固体平板培养基

B.该实验采用稀释涂布平板法接种

C.Ⅰ和Ⅱ对照，说明大肠杆菌的生长不需要生长因子

D.Ⅱ和Ⅲ对照，说明大肠杆菌的生长需要糖类

解析　培养基中添加了琼脂且能观察到菌落，因此本实验采用的是固体平板培养基，A项正确。

对大肠杆菌进行菌落计数用的是稀释涂布平板法，B项正确。

Ⅰ和Ⅱ对照，Ⅰ中菌落数比较少，说明生长因子能促进大肠杆菌的生长，C项不正确。

Ⅱ和Ⅲ对照，缺少葡萄糖的培养基中大肠杆菌不能生长，说明大肠杆菌的生长需要糖类，D项正确。

3.平板划线法和稀释涂布平板法是纯化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在固体培养基表面连续划线的操作

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进行培养

D.都会在培养基表面形成单个菌落

解析　平板划线法不需要进行梯度稀释，稀释涂布平板法是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菌落。

4.下列能选择出分解尿素的细菌的培养基是（　　）

A.KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4·

7H2O、葡萄糖、尿素、琼脂、蒸馏水

B.KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4·

7H2O、葡萄糖、琼脂、蒸馏水

C.KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4·

7H2O、尿素、琼脂、蒸馏水

D.KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4·

7H2O、牛肉膏、蛋白胨、琼脂、蒸馏水

答案　A

解析　要想分离尿素分解菌，应把尿素作为培养基中的唯一氮源。

而B项中无氮源，C项中无碳源，D项中牛肉膏、蛋白胨都可以作为氮源。

5.淀粉酶可通过微生物发酵生产获得，生产菌株在含有淀粉的固体培养基上可释放淀粉酶分解淀粉，在菌落周围形成透明圈。

为了提高酶的产量，研究人员欲利用诱变育种的方法获得能产生较多淀粉酶的菌株。

下列实验步骤中不正确的是（　　）

A.将生产菌株分为两组，实验组用一定剂量的诱变剂处理，对照组不处理

B.制备含水、淀粉、氮源和无机盐等成分的固体培养基，并进行灭菌处理

C.把实验组的菌株接种于多个配制好的培养基上，同时接种对照组，相同条件下培养

D.观察两组菌株的菌落周围是否出现透明圈，选出有透明圈的菌株即为所需菌株

解析　利用诱变育种的方法获得能产生较多淀粉酶的菌株，需要设置对照实验，实验组用诱变剂处理，对照组不处理，从而选出淀粉酶产量高的菌株，A项正确；

筛选菌株需要将菌种接种到固体培养基上，培养基需在接种前进行灭菌处理，B项正确；

为保证实验结果可靠、可信，要进行重复实验，即将菌种接种在多个培养基上，C项正确；

产淀粉酶的菌株在菌落周围都形成透明圈，而产量高的菌株形成的透明圈大，因此应选择透明圈大的菌株进行培养。

6.现有两种固体培养基，已知其配制时所加的成分和含量如下表，用这两种培养基分别去分离土壤中的两种微生物，你认为它们适于分离（　　）

成分

MgSO4·

7H2O

NaCl

CaSO4·

2H2O

CaCO3

葡萄糖

纯淀粉

甲培养基

0.02%

0.01%

0.5%

2%

乙培养基

－

A.甲培养基适于分离自养型自生固氮菌；

乙培养基适于分离异养型自生固氮菌

B.甲培养基适于分离异养型自生固氮菌；

乙培养基适于分离自养型自生固氮菌

C.甲培养基适于分离酵母菌；

乙培养基适于分离真菌

D.甲培养基适于分离自养型共生固氮菌；

乙培养基适于分离异养型共生固氮菌

答案　B

解析　固氮菌中能独立生存的是自生固氮菌。

甲培养基中含有有机碳源（葡萄糖和淀粉），无氮源，由此推出该培养基适于分离异养型的自生固氮菌；

乙培养基中不含碳源，也不含氮源，所以可用来分离自养型的自生固氮菌。

7.下图表示从土壤中分离能降解酚类化合物对羟基苯甲酸的微生物的实验过程。

下列与该实验相关的叙述中不正确的是（　　）

A.实验中所用的培养基①②③④均属于选择培养基

B.图中Ⅰ、Ⅱ过程实现了对目标微生物的稀释

C.统计⑤处培养基中的菌落数并不一定代表接种到④上的活菌数

D.在⑤处培养基上形成菌落的微生物同化作用类型为异养型

解析　该实验的目的是从土壤中分离能分解对羟基苯甲酸的微生物，所以使用的培养基为选择培养基，A项正确。

图中Ⅰ、Ⅱ过程为选择培养，目的是增大所分离的微生物的浓度，B项错误。

⑤处的菌落数往往比活菌的实际数目低，原因是一个或多个活菌繁殖后形成一个菌落，C项正确。

所分离的微生物利用现成的有机物生长繁殖，所以该微生物的同化作用类型为异养型，D项正确。

8.焦化厂活性污泥中富含难降解的有机物苯甲酰肼，是当前焦化行业环保治理的难题。

某同学通过查阅资料发现可通过细菌生物降解方法处理焦化厂污染物。

下列有关分析错误的是（　　）

A.配制以苯甲酰肼作为唯一碳源的选择培养基进行筛选

B.利用平板划线法可以对初步筛选出的目的菌进行纯化

C.逐步提高培养基中苯甲酰肼的浓度可以得到高效降解污染物的优质菌株

D.应该从农田土壤中筛选目的菌

9.有机农药苯磺隆是一种除草剂，长期使用会污染环境。

研究发现，苯磺隆能被土壤中某些微生物降解。

分离降解苯磺隆的菌株和探索其降解机制的实验过程如图甲、乙所示。

（1）微生物生长繁殖所需的主要营养物质有碳源、水、四类，该实验所用的选择培养基只能以苯磺隆作为唯一碳源，其目的是。

（2）纯化菌株时，通常使用的划线工具是。

划线的某个平板培养后，第一划线区域的划线上都不间断地长满了菌，第二划线区域所划的第一条线上无菌落，其他划线上有菌落。

造成划线无菌落可能的操作失误有。

（3）为探究苯磺隆的降解机制，将该菌种的培养液过滤离心，取上清液做图乙所示实验。

该实验的假设是，该实验设计是否合理？

为什么？

答案　

（1）氮源和无机盐　使能利用苯磺隆的微生物能正常生长繁殖　

（2）接种环　①接种环灼烧后未冷却；

②划线未从第一区域末端开始

（3）目的菌株能分泌降解苯磺隆的蛋白质　不合理，缺少空白对照

解析　

（1）微生物生长繁殖需要的主要营养物质包括碳源、氮源、水和无机盐四类。

根据题意可知，土壤中某些微生物有降解苯磺隆的能力，该实验的目的是探索其降解机制，因此，需要从土壤中分离出有降解苯磺隆能力的微生物，故选择培养时为了排除其他碳源的干扰，培养基中唯一碳源只能是苯磺隆。

（2）纯化菌株时，通常使用的划线工具是无菌接种环。

划线的平板培养后，发现第一划线区域的划线上不间断地长满了菌落，第二划线区域所划的第一条线上无菌落，而其他划线上有菌落。

造成此现象的原因可能有两个：

一是接种环灼烧后未冷却，菌种接触到高温的接种环而死亡；

二是划第二划线区域第一条线时未从第一区域末端开始。

（3）根据图乙所示实验中的上清液加入蛋白酶溶液推测，实验目的是探究目的菌株是否能分泌降解苯磺隆的蛋白质，实验设计不合理之处是缺少不加蛋白酶溶液、其他条件相同的空白对照。

10.2015年与我国女科学家屠呦呦平分诺贝尔生理学或医学奖的是爱尔兰科学家威廉·

坎贝尔和日本药物科学博士大村智，他们二人的贡献是发现了一种新的药物，名为阿维菌素，其衍生产品降低了河盲症和淋巴丝虫病的发病率，同时还能有效对抗其他寄生虫病，治疗效果显著。

大村智从土壤样品中分离链霉菌的新菌株，在实验室内通过成千上万链霉菌培养物筛选出一些较有发展前途的菌株，这就是阿维菌素的来源。

请回答下列问题：

（1）制备链霉菌培养基时，在各成分都溶化后和分装前，要进行的是和灭菌，对培养基进行灭菌的常用方法是。

倒平板时要待平板冷凝后，将平板倒置，其主要原因是。

（2）图①的接种方法是将聚集的菌种进行后，分散到培养基的表面。

在培养基上接种时接种环需通过灼烧灭菌，完成图中划线操作，共需要灼烧接种环次。

图②表示的是用法接种培养后得到的结果。

（3）在纯化过程中，在固体培养基上划线分离后，经培养，在划线的末端出现，表明目的菌已分离纯化。

（4）该小组将得到的菌株接种到液体培养基中并混匀，一部分进行静置培养，另一部分进行振荡培养。

结果发现：

振荡培养的细菌比静置培养的细菌生长速度快。

分析其原因是：

振荡培养能提高培养液的的含量，同时可以使菌体与培养液充分接触，提高的利用率。

答案　

（1）调节pH　高压蒸汽灭菌法　防止培养皿盖上的冷凝水珠落入培养基造成污染，并防止培养基水分过快地挥发

（2）逐步稀释　4　稀释涂布平板

（3）不连续单个菌落

（4）溶解氧　营养物质