1、学年高考生物大一轮复习学案 第十一单元 生物技术实践 第37讲 微生物的利用学案第37讲微生物的利用考纲要求1.微生物的分离和培养。2.某种微生物数量的测定。3.培养基对微生物的选择作用。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、特殊营养物质以及氧气的要求。(3)种类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。按照成分的来源可分为天然培养基和合成培养基。按照功能用途可分为选择培养基、鉴别培养基等。归纳提升选择培养基与鉴别培养基的比较
2、种类原理用途举例选择培养基依据某些微生物对某些物质或环境条件的嗜好、抗性而设计从众多微生物中分离所需的微生物加入青霉素分离得到酵母菌和霉菌鉴别培养基依据微生物产生的某种代谢产物与培养基中的特定试剂或化学药品反应，产生明显的特征变化而设计鉴别不同种类的微生物伊红美蓝培养基可以鉴别大肠杆菌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)常用方法归纳提升消毒和灭菌的辨析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
3、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。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)菌种的保存方法对于频繁使用的菌种，可以采用临时保藏的方法。对于需要长期保存的菌种，可以采用甘油管藏的方法。判断关于微生物培养技术的叙述(1)培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐，有时还
4、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()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
5、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。命题点一微生物的培养和无菌技术分析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10 g10 g2 g0.4 g0.065 g1 000 mLA.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
6、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(2018柳州模拟)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()煮沸消毒可以杀死微生物的营养细胞和部分芽孢接种操作要在酒精灯火焰附近进行无菌繁殖脱毒苗
7、时，植物的外植体要进行消毒家庭制作葡萄酒时要将容器和葡萄进行灭菌培养基要进行高压蒸汽灭菌加入培养基中的指示剂和染料不需要灭菌A B C D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，接种操作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。故操作错误。3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
8、示。请据图回答下列问题：(1)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)配制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)过程是_，过程所使用的接种方法是_法。(5)部分嗜热菌在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，接种到号培养基进一步分离纯化后，再对菌种进行_培养。答
9、案(1)琼脂淀粉 (2)C (3)搅拌高压蒸汽灭菌 (4)稀释涂布平板 (5)淀粉酶扩大解析(1)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。(2)配制固体培养基的基本步骤是计算、称量、溶化、灭菌、倒平板。(3)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。对培养基的灭菌一般采用高压蒸汽灭菌法。(4)仔细观察题图可知过程，是菌液稀释过程，是采用涂布平板法接种。(5)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，以后可以对菌种进行扩大培养用于生产。1培养基
10、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6.57.5，放线菌为7.58.5，真菌为5.06.0，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。命题点二大肠杆菌的纯化方法及过程分析4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
11、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项正确；稀释倍数过低会导致多个菌体聚集在一起繁殖成菌落，B项正确；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项错误；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
12、由单一的细胞或孢子繁殖而成的，D项正确。5牛奶是微生物培养的良好培养基，牛奶在饮用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1所示操作。用无菌吸管从锥形瓶中吸取1 mL生牛奶稀释液至盛有9 mL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0.1 mL滴在培养基上进行涂布，应选择的涂布工具是图2中的_。(3)图1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、
13、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7075 煮30 min(或在80 煮15 min)牛奶的营养成分不被破坏(2)B(3)3.4106偏小个别菌落可能是由2个或多个细菌形成的(4)减少稀释次数(5)伊红美蓝(金属光泽的紫)黑色解析(1)巴氏消毒的方法是在70
14、75 煮30 min或在80 煮15 min，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。(2)涂布使用的工具是涂布器，图B正确。(3)菌落的平均数是34个，生牛奶中每毫升含细菌数菌落平均数/涂布量稀释倍数34个/0.1mL1043.4106个/mL。在统计菌落时，当两个或多个菌落连在一起时，平板上观察到的只是单个菌落，所以运用这种方法统计的结果往往比实际值偏小。(4)由于消毒后牛奶中绝大部分细菌被杀死，所以可减少稀释次数。(5)大肠杆菌的代谢产物会使伊红美蓝鉴别培养基出现金属光泽的紫黑色。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
15、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。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30300的平板进行计数。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。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。知识拓展用显微镜直接计数法计数：血细胞计数板法结构：常用的是1 mm1 mm0.1 mm方格的计数板(如图)。每个计数板上有两个计数室，
16、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1 mm，深度为0.1 mm，其容积为0.1 mm3；大方格内分为25个中方格，每一中方格又分为16个小方格，即大方格是由400个小方格组成的。操作：在清洁干燥的血细胞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。计数：在显微镜下计数45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方格平均细菌数400104原液被稀释倍数。2分解纤维素的微生物的分离(1)纤维素酶组成：纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包
17、括三种组分，即C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶。作用纤维素纤维二糖葡萄糖(2)纤维素分解菌的筛选原理 纤维素分解菌 红色复合物红色消失，出现透明圈。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。培养基：以纤维素为唯一碳源的选择培养基。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)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()(
18、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()研究人员在刚果红培养基平板上，筛选到了几株有透明降解圈的菌落如图1所示，将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如图2，请分析：(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哪种？
19、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。(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
20、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过程所释放的能量，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硝化细菌的选择培养。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，为土壤样品。请据图回答下列问题：(1)中培养目的菌株的选择培养基中应加入_作为碳源，中不同浓度碳源的培养基_(填“影响”或“不影响”)细菌的数量，如果要测定中活细菌数量，常采用
21、_法。(2)为对照，微生物在中不生长，在中生长，与培养基的主要区别在于_；使用_法可以在上获得单菌落。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)的培养基中没有加入苯酚作为碳源，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(1)选择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
22、来测定中活菌数目。(2)与培养基的主要区别在于的培养基中没有加入苯酚作为碳源，的培养基中加入了苯酚作为碳源；使用稀释涂布平板法或平板划线法可以在上获得单菌落。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要无菌操作：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.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
23、的材料用具与周围的物品相接触。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的生长，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
24、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(2014新课标，39)植物秸秆中的纤维素可被某些微生物分解。回答下列问题：(1)分解秸秆中纤维素的微生物能分泌纤维素酶，该酶是由3种组分组成的复合酶，其中的葡萄糖苷酶可将_分解成_。(2)在含纤维素的培养基中加入刚果红(C
25、R)时，CR可与纤维素形成_色复合物。用含有CR的该种培养基培养纤维素分解菌时，培养基上会出现以该菌的菌落为中心的_。(3)为从富含纤维素的土壤中分离获得纤维素分解菌的单菌落，某同学设计了甲、乙两种培养基(成分见下表)：酵母膏无机盐淀粉纤维素粉琼脂CR溶液水培养基甲培养基乙注：“”表示有，“”表示无。据表判断，培养基甲_(填“能”或“不能”)用于分离和鉴别纤维素分解菌，原因是_；培养基乙_(填“能”或“不能”)用于分离和鉴别纤维素分解菌，原因是_。答案(1)纤维二糖葡萄糖(2)红透明圈(3)不能液体培养基不能用于分离单菌落不能培养基中没有纤维素，不会形成CR纤维素红色复合物，即使出现单菌落也不
26、能确定其为纤维素分解菌解析(1)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，前两种酶能使纤维素分解成纤维二糖，第三种酶能将纤维二糖分解成葡萄糖。(2)刚果红是一种染料，可以与培养基中的纤维素形成红色复合物，当纤维素被纤维素酶分解后，红色复合物就无法形成，培养基中就会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，我们可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。(3)纤维素分解菌的选择培养基为液体培养基，而用于分离和鉴别纤维素分解菌的培养基为固体培养基，并且培养基中需含有纤维素，才能与CR形成红色复合物，有纤维素分解菌时才能形成以纤维素分解菌为中心的透明圈。4为了调查某河流的
27、水质状况，某研究小组测定了该河流水样中的细菌含量，并进行了细菌分离等工作。回答下列问题：(1)该小组采用稀释涂布平板法检测水样中细菌的含量。在涂布接种前，随机取若干灭菌后的空白平板先行培养了一段时间，这样做的目的是_；(2)该小组采用平板划线法分离水样中的细菌。操作时，接种环需通过_灭菌，在第二次及以后的划线时，总是从上一次划线的末端开始划线，这样做的目的是_。(3)示意图A和B中，_表示的是用稀释涂布平板法接种培养后得到的结果。(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中_的含量，同时可使菌体与培养液充分接触，提高_的利用率。答案(1)检测培养基平板灭菌是否合格(2)灼烧将聚集的菌体逐步稀释以便获得单个菌落(3)B(4)溶解氧营养物质解析(
