高考生物一轮复习第十一单元 第40讲.docx

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高考生物一轮复习第十一单元第40讲

[考纲要求]　1.微生物的分离和培养。

2.培养基对微生物的选择作用。

3.某种微生物数量的测定。

4.微生物在其他方面的应用。

考点一　微生物的实验室培养

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）营养组成：

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、氧气以及特殊营养物质的要求。

（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。

2．无菌技术

（1）含义：

在培养微生物的操作中，所有防止杂菌污染的方法。

（2）常用方法

3．大肠杆菌的纯化培养

（1）制备牛肉膏蛋白胨固体培养基

→

→

→

→

（2）纯化大肠杆菌的方法

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。

特别提醒　a．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，避免细菌污染环境和感染操作者

b.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。

c．第二次及其以后的划线操作总是从上一次划线末端开始，能使细菌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。

d．划线时最后一区不要与第一区相连。

e．划线用力大小要适当，防止用力过大将培养基划破。

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。

（3）菌种的保存方法

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。

1．判断常考语句，澄清易混易错

（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）为了防止污染，接种环经火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落（　×　）

（5）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．分析命题热图，明确答题要点

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，请思考：

（1）获得图A效果和图B效果的接种方法分别是什么？

提示　获得效果A的接种方法为稀释涂布平板法，获得效果B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火焰附近进行？

提示　火焰附近存在着无菌区域。

命题点一　培养基及其制备方法分析

1．下表为某培养基的配方，下列叙述正确的是（　　）

成分

蛋白胨

葡萄糖

K2HPO4

伊红

美蓝

蒸馏水

含量

10g

10g

2g

0.4g

0.065g

1000mL

A.从物理性质看该培养基属于液体培养基，从用途看该培养基属于选择培养基

B．该培养基中属于碳源的物质主要是葡萄糖，属于氮源的物质是蛋白胨

C．该培养基缺少提供生长因子的物质

D．该培养基调节合适的pH后就可以接种使用

答案　B

解析　分析表中成分可知，该培养基中没有凝固剂，为液体培养基，该培养基的营养成分齐全，但存在伊红、美蓝等鉴别物质，属于鉴别培养基，A项错误；该培养基中的蛋白胨既是唯一的氮源，也是碳源，而葡萄糖是绝大多数生物最常利用的碳源，B项正确；该培养基中存在的无机盐和蛋白胨中的某些物质可以看作是生长因子，C项错误；培养基调节完pH还要进行灭菌等操作后才能使用，D项错误。

2．高温淀粉酶在大规模工业生产中有很大的实用性。

研究者从热泉中筛选出了能高效生产高温淀粉酶的嗜热菌，其筛选过程如下图所示。

请据图回答：

（1）Ⅰ号培养基从物理状态来看，属于固体培养基，配制时要加入________作为凝固剂，从用途来看属于选择培养基，应以________作为唯一碳源。

（2）配置固体培养基的基本步骤是（　　）

A．计算、称量、倒平板、溶化、灭菌

B．计算、称量、溶化、倒平板、灭菌

C．计算、称量、溶化、灭菌、倒平板

D．计算、称量、灭菌、溶化、倒平板

（3）溶化时，烧杯中加入琼脂后要不停地________，防止琼脂糊底引起烧杯破裂。

对培养基灭菌的方法一般为____________________。

（4）①过程是__________，②过程所使用的接种方法是________________法。

（5）部分嗜热菌在Ⅰ号培养基上生长时可释放________分解培养基中的淀粉，在菌落周围形成透明圈，挑选相应的菌落，接种到Ⅱ号培养基进一步分离纯化后，再对菌种进行________培养。

答案　

（1）琼脂　淀粉　

（2）C　（3）搅拌　高压蒸汽灭菌

（4）稀释　涂布分离　（5）淀粉酶　扩大

解析　固体培养基通常加入琼脂作为凝固剂。

本实验的目的是获得产生高温淀粉酶的嗜热菌，故其选择培养基中应以淀粉作为唯一碳源。

配制固体培养基的基本步骤是计算、称量、溶化、灭菌、倒平板。

配制培养基加热溶化时，要注意加入琼脂后要不断搅拌，防止琼脂糊底和溢出。

对培养基的灭菌一般采用高压蒸汽灭菌。

仔细观察题图可知过程，①是菌液稀释过程，②是采用涂布法接种。

能产生淀粉酶的部分细菌能分解利用淀粉，其菌落周围会出现透明圈，取这样的菌落再分离纯化可获得相应菌种，以后可以扩大培养用于生产。

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．微生物对主要营养物质的需求特点

（1）自养型微生物所需的主要营养物质是无机盐，碳源可来自大气中的CO2，氮源可由含氮无机盐提供。

（2）异养型微生物所需的营养物质主要是有机物，即碳源必须由含碳有机物提供，氮源也主要是由有机物提供，部分异养型微生物也可以利用无机氮源。

命题点二　无菌技术的操作

3．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，防止杂菌污染。

请分析下列操作中错误的是（　　）

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无菌繁殖脱毒苗时，植物的外植体要进行消毒

④家庭制作葡萄酒时要将容器和葡萄进行灭菌

⑤培养基要进行高压蒸汽灭菌

⑥加入培养基中的指示剂和染料不需要灭菌

A．①③B．②④C．③⑤D．④⑥

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植物的外植体及操作人员的双手等，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④⑥操作错误。

4．牛奶是微生物培养的良好培养基，牛奶在饮前都要经过巴氏消毒，以杀死有害微生物，为检测消毒前后牛奶中细菌含量变化情况，做如图所示操作。

用无菌吸管从锥形瓶中吸取1mL生牛奶稀释液至盛有9mL无菌水的试管中，混合均匀，如此再重复2次。

请回答下列有关问题：

（1）巴氏消毒的方法是________________，使用这种方法对生鲜牛奶进行消毒的好处是________________。

（2）取最终的牛奶稀释液0.1mL滴在培养基上进行涂布，应选择的涂布工具是图中的________。

（3）图中所示方法为稀释涂布平板法，理想情况下，培养一段时间后可在培养基表面形成菌落。

若用该方法培养设置了3个培养皿，菌落数分别为35个、33个、34个，则可以推测生牛奶中每毫升含细菌数为________个，运用这种方法统计的结果往往较实际值________（填“偏大”或“偏小”），原因是_________________________________________________________。

（4）消毒后的牛奶中绝大部分细菌被杀死，若继续用该方法检测消毒后的牛奶中细菌的数量，则在操作步骤上应做什么改动？

________________。

（5）从生牛奶取样培养得到的菌落中混有各种杂菌，从中检测出大肠杆菌的方法是在培养基中加入________________，菌落具有________________特征的可以认定为大肠杆菌。

答案　

（1）在70～75℃煮30min（在80℃煮15min）　牛奶的营养成分不被破坏　

（2）B　（3）3.4×106　偏小　个别菌落可能是由2个或多个细菌形成的　（4）稀释次数减少　（5）伊红美蓝　（金属光泽的紫）黑色

消毒和灭菌

项目

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对人体有害的微生物

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、

金属工具

高压蒸汽

灭菌法

培养基及容

器的灭菌

命题点三　大肠杆菌的纯化方法及过程分析

5．下图中甲是稀释涂布平板法中的部分操作，乙是平板划线法的操作结果。

下列叙述中错误的是（　　）

A．甲中涂布前要将涂布器灼烧，冷却后才能取菌液

B．对于浓度较高的菌液，如甲中的稀释倍数仅为102，则所得的菌落不一定是由单一的细胞或孢子繁殖而成

C．乙培养皿中所得的菌落都符合要求

D．乙中的连续划线的起点是上一次划线的末端

答案　C

解析　灼烧后的涂布器如果没有冷却就接触菌种，会将菌体杀死，A正确；稀释倍数过低会导致多个菌体聚集在一起繁殖成菌落，B正确；平板划线法中最后一次划线的末端处形成的菌落才是由单一的细胞或孢子繁殖而成，这种菌落才符合要求，C错误；连续划线中，除了第一次划线外，每一次划线的起点是上一次划线的末端，目的是使得菌体的密度越来越小，保证最后划线末端处的菌落是由单一的细胞或孢子繁殖而成，D正确。

6．下图甲、乙是微生物接种常用的两种方法，请回答相关问题：

（1）图甲是利用________法进行微生物接种，图乙是利用__________________法进行微生物接种。

这两种方法所用的接种工具分别是________和________；对这两种接种工具进行灭菌和消毒的方法依次是________和酒精消毒。

（2）接种操作为什么一定要在火焰附近进行？

________________________________________________________________________。

（3）接种后，在固体培养基上培养细菌时为什么进行倒置培养？

________________________________________________________________________。

（4）下图是采用上述接种方法接种后培养的效果图解，其接种方法是________（填“图甲”或“图乙”）。

答案　

（1）平板划线　稀释涂布平板　接种环　涂布器　灼烧灭菌

（2）火焰附近存在着无菌区域

（3）防止冷凝后形成的水珠滴落在培养基上污染培养基

（4）图乙

解析　图甲和图乙分别是平板划线法和稀释涂布平板法，这两种方法所用的接种工具分别是接种环和涂布器。

由于酒精灯火焰附近存在着无菌区域，因此接种常在火焰附近进行。

在微生物培养过程中为防止培养基中水分蒸发形成水珠落入培养基中影响菌体生长，故需要倒置培养。

两种纯化细菌方法的比较

项目

优点

缺点

适用范围

平板划线法

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

考点二　微生物的筛选和计数

1．土壤中分解尿素的细菌的分离与计数

（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。

①统计菌落数目时，培养基表面生长的1个菌落，来源于样品稀释液中1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（平均菌落数÷涂布的稀释液体积）×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_。

特别提醒　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在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。

（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。

知识拓展　用显微镜直接计数法计数：

血细胞计数板法

①结构：

常用的是1mm×1mm×0.1mm方格的计数板（如图）。

每个计数板上有两个计数室，每个计数室上刻有9个大方格，其中只有中间的大方格为计数室，大方格的长和宽各为1mm，深度为0.1mm，其容积为0.1mm3；大方格内分为25中格，每一中格又分为16小格，即大方格是由400个小方格组成。

②操作：

将清洁干燥的血球计数板的计数室上加盖专用的盖玻片，用吸管吸取稀释后的菌液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行缓缓渗入，充满计数室。

③计数：

在显微镜下计数4～5个中方格内的菌体数，求出每个小方格所含有的细菌的平均数，按照以下公式计算：

每毫升原液含有的菌数＝每小格平均细菌数×400×104×原液被稀释倍数。

2．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，一般认为它至少包括三种组分，即C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶。

②作用

（2）纤维素分解菌的筛选

①原理

②筛选方法：

刚果红染色法，即通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。

③培养基：

以纤维素为唯一碳源的选择培养基。

④实验流程

土壤取样：

富含纤维素的环境

　↓

选择培养：

用选择培养基培养，以增加纤维素分解菌的浓度

　↓

梯度稀释：

制备系列稀释液

　↓

涂布平板：

将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上

　↓

挑选产生透明圈的菌落

1．判断常考语句，澄清易混易错

（1）选择培养基可以鉴定某种微生物的种类（　×　）

（2）对细菌进行计数只能采用稀释涂布平板法，而不能用平板划线法（　×　）

（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（　×　）

（5）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（　×　）

2．分析命题热图，明确答题要点

研究人员在刚果红培养基平板上，筛到了几株有透明降解圈的菌落如图1所示，并用筛选到的纤维素酶高产菌株J1和J4，在不同的温度和pH条件下进行发酵，测得发酵液中酶活性的结果见图2，请分析：

图1

图2

（1）透明圈是如何形成的？

提示　刚果红可以与纤维素形成红色复合物，但并不与纤维素降解产物纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。

细菌分泌的纤维素酶能将培养基中的纤维素降解成纤维二糖和葡萄糖，形成透明圈。

（2）图中透明圈大小代表什么？

降解纤维素能力最强的菌株是那种？

提示　透明圈大小与纤维素酶的量和活性有关，降解纤维素能力最强的是菌株①。

（3）结合图2推测哪种菌株更适合用于人工瘤胃发酵？

提示　J4菌株在较高温度和酸性环境下酶的活性更高，更适合用于人工瘤胃发酵。

命题点一　选择培养基成分及配制方法的分析

1．选择培养基是根据某一种或某一类微生物的特殊营养要求或对一些物理、化学抗性而设计的培养基。

利用这种培养基可以将所需要的微生物从混杂的微生物中分离出来。

为选择酵母菌和硝化细菌，应选用的培养基分别为（　　）

A．伊红美蓝培养基、含青霉素的培养基

B．含青霉素的培养基、含氨的无机培养基

C．含氨的无机培养基、含青霉素的培养基

D．含青霉素的培养基、伊红美蓝培养基

答案　B

解析　酵母菌是真菌，通常可以用含青霉素的培养基进行选择培养，因为青霉素抑制细菌生长，但不能抑制真菌生长。

硝化细菌为自养型生物，能够利用氨转变为亚硝酸和硝酸所释放的能量，把无机物转变为有机物以维持自身生命活动，利用含氨的无机培养基可进行选择培养。

2．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________________________________________________________________________

________________________________________________________________________；

使用______________________________法可以在⑥上获得单菌落。

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　稀释涂布平板法或平板划线　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　根据微生物对营养的需求，在培养基中加入或不加某些物质以达到促进目的菌生长，抑制或阻止其他杂菌生长的目的，然后再用稀释涂布平板法、平板划线法或其他方法筛选出单个目的菌落，再进行接种培养即可获得纯目的菌。

为防止培养基中水分蒸发形成的水珠落入培养基中影响菌体生长，所以要将培养皿倒置。

在设计实验时要注意单一变量原则和对照原则，操作中要严格进行无菌操作。

选择培养基的制作方法

（1）在培养基全部营养成分具备的前提下，加入物质：

依据某些微生物对某些物质的抗性，在培养基中加入某些物质，以抑制不需要的微生物生长，促进所需要的微生物生长，如培养基中加入高浓度食盐时可抑制多种细菌的生长，但不影响金黄色葡萄球菌的生长，从而可将该菌分离出来；而在培养基中加入青霉素时可抑制细菌、放线菌的生长，从而分离得到酵母菌和霉菌。

（2）通过改变培养基的营养成分达到分离微生物的目的：

培养基中缺乏氮源时，可分离自生固氮微生物，非自生固氮微生物因缺乏氮源而无法生存；培养基中若缺乏有机碳源则异养微生物无法生存，而自养微生物可利用空气中的CO2制造有机物生存。

（3）利用培养基的特定化学成分分离特定微生物：

如当石油是唯一碳源时，可抑制不能利用石油的微生物生长，使能够利用石油的微生物生长，从而分离出能消除石油污染的微生物。

（4）通过某些特殊环境分离微生物：

如在高盐环境中可分离耐盐菌，其他菌在盐浓度高时易失水而不能生存；在高温环境中可分离得到耐高温的微生物，其他微生物在高温环境中因酶失活而无法生存。

命题点二　微生物的分离与计数

3．下表是某同学列出的分离土壤中微生物的培养基配方，据此回答下列问题：

培养基配方

KH2PO4

1.4g

Na2HPO4

2.1g

MgSO4·7H2O

0.2g

葡萄糖

10.0g

尿素

1.0g

琼脂

15.0g

将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1000mL

（1）从作用上看，该培养基属于________培养基，提供氮源的物质是________，细菌能利用该氮源是由于体内能合成________酶。

（2）在对分离的能分解尿素的细菌进行鉴定时，还需在培养基中加入________指示剂，若指示剂变________，说明有目的菌株存在。

（3）为了测定微生物的数量，接种时应采用__________________法，某同学在4个培养基上分别接种稀释倍数为106的土壤样液0.1mL，培养后菌落数分别为180、155、176、129个，则每毫升原土壤样液中上述微生物的数量为________个，测定的活菌数比实际活菌数________（填“低”、“高”或“基本一致”）。

答案　

（1）选择　尿素　脲（催化尿素分解的）

（2）酚红　红

（3）稀释涂布平板　1.6×109　低

解析　

（1）题干指出表中是分离土壤中微生物的培养基配方，其中尿素是唯一氮源，能生长的菌落说明能利用尿素中的氮源，以尿素为唯一氮源的培养基可以选择尿素分解菌，所以从用途上属于选择培养基。

（2）在对分离的能分解尿素的细菌进行鉴定时，还需在培养基中加入酚红指示剂，若指示剂变红，说明有目的菌株存在。

（3）纯化微生物可以用稀释涂布平板法和平板划线法，其中稀释涂布平板法能用于微生物的计数。

1mL原土壤样液中上述微生物数量＝（180＋155＋176＋129）÷4×106×10＝1.6×109个；稀释涂布平板法计数，统计的数量比实际数量会偏少，原因是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。

4．（2016·天水一中期末）某实验小组欲从豆油污染的土壤中筛选出高效降解脂肪的菌株。

请回答：

（1）在筛选过程中，应将土壤样品稀释液接种于以______________为唯一碳源的固体培养基上，从功能上讲，该培养基属于________培养基。

（2）为避免培养基污染，需将培养皿呈________状态放置。

为避免培养液中菌体浓度过高，需将培养液进行________处理。

为了排除________________________，需设置接种等量无菌水的培养基作为空白对照。

（3）为了筛选出菌株，可将适量的________试剂滴加在平板中的菌落周围，洗去浮色后，如果菌落周围的现象是______