【生物】2020届 一轮复习 人教版 微生物的培养与应用 学案

【生物】2020届 一轮复习 人教版 微生物的培养与应用 学案

‎2020届 一轮复习 人教版 微生物的培养与应用 学案 考纲要求 ‎1.微生物的分离和培养(实验与探究能力)。2.某种微生物数量的测定(实验与探究能力)。‎ ‎3．培养基对微生物的选择作用(实验与探究能力)。4.微生物在其他方面的应用(实验与探究能力)。‎ 考点一　培养基及微生物的纯化培养技术 ‎1.　消毒和灭菌的区别 ‎ ‎2.　两种纯化细菌的方法的比较 ‎ ‎3.　平板划线操作3个易错点 ‎ ‎(1)灼烧接种环之后，要冷却后再进行接种，以免温度太高杀死菌种。‎ ‎(2)划线时最后一区域不要与第一区域相连。‎ ‎(3)划线用力要大小适当，防止用力过大将培养基划破。‎ ‎1．(2019·揭阳模拟)炭疽杆菌能引起人畜患炭疽病。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，可根据噬菌体的寄主专一性，通过实验进行确诊。‎ ‎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：实验流程图如图所示。‎ ‎(1)对配制的液体培养基要采用高压蒸汽灭菌法灭菌。培养基配制和灭菌时，灭菌与调节pH的先后顺序是先调节pH，后灭菌。‎ ‎(2)挑选可疑菌落制片后，用显微镜观察，可看到呈竹节状排列的炭疽杆菌。‎ ‎(3)接种可疑菌后，35 ℃培养24小时，液体培养基变浑浊，原因是细菌大量繁殖。图中的对照组试管中应加入等量生理盐水。两组试管同时培养6小时后，进行比较，若实验组液体培养基的浑浊度降低(填“提高”“降低”或“不变”)，则可明确炭疽病疑似患者被炭疽杆菌感染。此实验依据的原理是实验组中的噬菌体能特异性地侵染炭疽杆菌，使其死亡，溶液变澄清。‎ 解析：(1)培养基一般采用高压蒸汽灭菌法灭菌。在配制培养基时，需要先调节pH，后灭菌。‎ ‎(2)菌落可以通过肉眼观察，而单个细菌无法通过肉眼观察，需要借助显微镜观察。‎ ‎(3)接种可疑菌后，35 ℃培养24小时，液体培养基变浑浊，原因是细菌大量繁殖；对照组试管中应加入等量的生理盐水，与实验组同时培养6小时后，若实验组液体培养基的浑浊度比对照组低，则可明确炭疽病疑似患者被炭疽杆菌感染。噬菌体的宿主具有专一性，实验组加入的噬菌体会侵染炭疽杆菌，使炭疽杆菌裂解，细菌数量减少，溶液浑浊度降低。‎ ‎2．(2019·福州模拟)高温淀粉酶在大规模工业生产中有很大的实用性。研究者从热泉嗜热菌样品中筛选了高效产生高温淀粉酶的嗜热菌，其筛选过程如下图所示：‎ ‎(1)进行①过程的目的是稀释，②过程所使用的接种方法是稀释涂布平板法。‎ ‎(2)从用途上来说，Ⅰ号培养基属于选择培养基，配制时仅以淀粉作为唯一碳源；从物理状态上来说，Ⅱ号培养基属于固体培养基，配制时应加入琼脂作为凝固剂。‎ ‎(3)Ⅰ、Ⅱ号培养基配制和灭菌时，灭菌与调节pH的先后顺序是先调节pH，后灭菌。‎ ‎(4)培养一段时间后，应从Ⅰ号培养基上挑出透明圈大的菌落，接种到Ⅱ号培养基上。‎ 解析：(1)分析题图可知，①过程是梯度稀释；②过程是用稀释涂布平板法进行接种。‎ ‎(2)本题实验的目的是筛选高效产生高温淀粉酶的嗜热菌，从用途上来说，Ⅰ号培养基属于选择培养基；本培养基以淀粉为唯一碳源；从物理状态上来说，Ⅱ号培养基属于固体培养基，配制时应加入琼脂作为凝固剂。‎ ‎(3)培养基配制和灭菌时应先调节pH，然后再进行灭菌；如果先灭菌再调节pH，容易污染培养基。‎ ‎(4)能分解淀粉的嗜热菌在Ⅰ号培养基上生长时可释放淀粉酶，分解培养基中的淀粉，在菌落周围形成透明圈，透明圈越大，淀粉酶的活性越强，所以要从中挑出透明圈大的菌落，接种到Ⅱ号培养基上。‎ 考点二　微生物的筛选与计数 ‎1.　选择培养基的作用原理 ‎ ‎(1)在培养基中加入某种化学物质，如加入青霉素可以分离出酵母菌和霉菌；加入高浓度的食盐可以得到金黄色葡萄球菌。这里的加入是在满足基本所需培养成分的基础上加入。‎ ‎(2)改变培养基中的营养成分，如缺乏氮源时可以分离出固氮微生物；以石油作为唯一碳源时，可以分离出能消除石油污染的微生物。‎ ‎(3)改变微生物的培养条件，如将培养基放在高温环境中培养可以得到耐高温的微生物。‎ ‎(4)通过某些特殊环境分离微生物，如在高盐环境中可分离出耐盐菌；在高温环境中可分离得到耐高温的微生物。‎ ‎2.　培养基的种类与应用 ‎ ‎3.　两种计数方法的比较 ‎ ‎4.　分离纤维素分解菌所用的两种培养基比较 ‎ 分离纤维素分解菌的实验中先用选择培养基，再用鉴别培养基。‎ ‎(1)选择培养基为液体培养基，以纤维素为碳源和能源的微生物可以正常生长，而其他绝大多数微生物不能正常生长；因培养基中无凝固剂，故其为液体培养基，利用液体培养基能使营养成分被充分消耗，以增加纤维素分解菌的浓度。‎ ‎(2)鉴别培养基含琼脂，为固体培养基，细菌可在培养基上形成肉眼可见的菌落。刚果红染色法应用的就是鉴别培养基。‎ ‎5.　筛选微生物的两个实例比较 ‎ ‎1．(2019·武汉模拟)纤维素酶在生物燃料制作、布料处理中起重要作用。目前，利用微生物提高纤维素酶产量是主要发展方向。如图甲，用紫外线照射含有纤维素分解菌的土样，分离、培养，再检测各菌株的纤维素酶的产生量。回答下列相关问题：‎ ‎(1)紫外线照射的目的是诱发基因突变，提高突变频率，获得纤维素酶高产菌，A0组未经紫外线处理，其作用是作为对照。‎ ‎(2)经高压灭菌锅灭菌的培养基，需要冷却后才能用来倒平板。常用于估计培养基已冷却到50 ℃左右的简便方法为用手触摸盛有培养基的锥形瓶刚刚不烫手。‎ ‎(3)上述培养皿中的培养基除含有水和无机盐、酵母膏、水解酪素、琼脂等外，还应有纤维素，目的是选择纤维素分解菌。‎ ‎(4)上述检测结果如图乙所示。由图可知，A5组酶含量与A0组相同，最可能的原因是没有发生基因突变。‎ 解析：(1)紫外线属于诱发基因突变的物理因素，通过紫外线照射，细菌突变频率大大提高，从而可能筛选出人类需要的高产菌株；A0组未经紫外线处理，为对照组。‎ ‎(2)用手触摸盛有培养基的锥形瓶刚刚不烫手时的温度是50 ℃左右。‎ ‎(3)在富含纤维素的培养基上，只有产纤维素酶的细菌才能大量繁殖。‎ ‎(4)据图乙可知A5组纤维素酶的含量与对照组相同，根据基因突变具有低频性的特点，推测该组可能没有发生基因突变。‎ ‎2．(2019·石家庄高三摸底考试)‎ 牛奶富含矿物质和满足人体生长发育所需的全部氨基酸，消化率高达98%。长期饮用牛奶有利于增强体质，但牛奶也是多种病菌的传播载体。如图是牛奶消毒及细菌检测实验的过程。请回答下列相关问题：‎ ‎(1)培养基中的蛋白胨为细菌的生长提供的营养物质主要有碳源、氮源(和维生素)(填两个)，对培养基常采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。‎ ‎(2)步骤①称为巴氏消毒法，步骤②是梯度稀释。‎ ‎(3)步骤③的接种方法是稀释涂布平板法。‎ 微生物培养过程中，为防止冷凝水影响细菌的生长，需将培养皿倒置培养。‎ ‎(4)将接种后的培养基放入恒温培养箱中培养，36 h后取出，统计3个平板上的菌落数分别是87、83和85。经过消毒后的牛奶中，细菌数大约是8.5×104个/mL。‎ 解析：(1)培养基中的蛋白胨为细菌的生长提供的营养物质主要有碳源、氮源和维生素；常采用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌。(2)图中步骤①把牛奶放在80 ℃恒温水浴锅中煮15 min，采用的是巴氏消毒法，步骤②是梯度稀释。(3)接种微生物常用平板划线法和稀释涂布平板法，其中只有稀释涂布平板法可以用于微生物计数。微生物培养过程中，为防止冷凝水影响细菌的生长，需将培养皿倒置培养。(4)将接种后的培养基放入恒温培养箱中，培养36 h后，统计3个平板上的菌落数分别是87、83和85，由图可知稀释倍数为103，因此，经过消毒后的牛奶中，细菌数大约是(87＋83＋85)/3×103＝8.5×104(个/mL)。‎ ‎1．无菌操作技术包括消毒和灭菌，消毒包括煮沸消毒、巴氏消毒、化学药剂消毒和紫外线消毒等；灭菌包括灼烧灭菌、干热灭菌和高压蒸汽灭菌。‎ ‎2．培养基的制备包括计算、称量、溶化、灭菌、倒平板等步骤，倒置平板的目的是防止培养皿盖上的水滴滴入培养基造成污染。‎ ‎3．大肠杆菌的纯化包括平板划线法和稀释涂布平板法。平板划线法要求多次划线，稀释涂布平板法要求菌液要充分地稀释。‎ ‎4．微生物的计数要求制作多个平板，且每个平板上能长出30～300个菌落。‎ ‎5．尿素分解菌和纤维素分解菌的分离都运用了选择培养基，前者所用的培养基中尿素是唯一的氮源，后者所用的培养基中纤维素是唯一的碳源。‎ ‎ ‎ 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。‎ ‎ ‎ 划线时最后一区不要与第一区相连。‎ ‎ ‎ 划线用力大小要适当，防止用力过大将培养基划破。‎ ‎ ‎ 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连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。‎ ‎ ‎ 尿素分解菌和纤维素分解菌的分离都运用了选择培养基，前者所用的培养基中尿素是唯一的氮源，后者所用的培养基中纤维素是唯一的碳源。‎ ‎　　　　　　　　　　　　　‎ ‎1．(2018·全国卷Ⅰ)将马铃薯去皮切块，加水煮沸一定时间，过滤得到马铃薯浸出液。在马铃薯浸出液中加入一定量蔗糖和琼脂，用水定容后灭菌，得到M培养基。回答下列问题：‎ ‎(1)M培养基若用于真菌的筛选，则培养基中应加入链霉素以抑制细菌的生长，加入了链霉素的培养基属于选择培养基。‎ ‎(2)M培养基中的马铃薯浸出液为微生物生长提供了多种营养物质，营养物质类型除氮源外还有碳源、无机盐(答出两点即可)。氮源进入细胞后，可参与合成的生物大分子有蛋白质、核酸(答出两点即可)。‎ ‎(3)若在M培养基中用淀粉取代蔗糖，接种土壤滤液并培养，平板上长出菌落后可通过加入显色剂筛选出能产淀粉酶的微生物。加入的显色剂是碘液，该方法能筛选出产淀粉酶微生物的原理是淀粉遇碘液显蓝色，产淀粉酶的菌落周围淀粉被水解，形成透明圈。‎ ‎(4)甲、乙两位同学用稀释涂布平板法测定某一土壤样品中微生物的数量，在同一稀释倍数下得到以下结果：‎ 甲同学涂布了3个平板，统计的菌落数分别是110、140和149，取平均值133：‎ 乙同学涂布了3个平板，统计的菌落数分别是27、169和176，取平均值124。‎ 有人认为这两位同学的结果中，乙同学的结果可信度低，其原因是乙同学的结果中，1个平板的计数结果与另2个相差悬殊，结果的重复性差。‎ 解析：‎ 本题主要考查微生物的培养与应用。(1)链霉素可抑制细菌生长，从功能上看，添加链霉素的培养基属于选择培养基。(2)微生物正常生长需要的营养物质有无机盐、氮源、碳源等。氮源进入细胞后，可以用于合成含氮大分子物质，如核酸、蛋白质等。(3)淀粉遇碘液显蓝色，若淀粉被水解，则产淀粉酶的菌落周围的淀粉被水解，形成以菌落为中心的透明圈。(4)用稀释涂布平板法统计菌落数目时，为保证统计结果的准确性，一般选择菌落数在30～300的平板进行计数，取结果差别不大组别的平均值，进而得出计数结果。而乙同学的结果中，1个平板的计数结果与另2个相差悬殊，即乙同学的结果可信度低。‎ ‎2．(2018·全国卷Ⅱ)在生产、生活和科研实践中，经常通过消毒和灭菌来避免杂菌的污染。回答下列问题：‎ ‎(1)在实验室中，玻璃和金属材质的实验器具可以(填“可以”或“不可以”)放入干热灭菌箱中进行干热灭菌。‎ ‎(2)牛奶的消毒常采用巴氏消毒法或高温瞬时消毒法，与煮沸消毒法相比，这两种方法的优点是在达到消毒目的的同时，营养物质损失较少。‎ ‎(3)密闭空间内的空气可采用紫外线照射消毒，其原因是紫外线能破坏DNA结构。在照射前，适量喷洒消毒液，可强化消毒效果。‎ ‎(4)水厂供应的自来水通常是经过氯气(填“氯气”“乙醇”或“高锰酸钾”)消毒的。‎ ‎(5)某同学在使用高压蒸汽灭菌锅时，若压力达到设定要求，而锅内并没有达到相应温度，最可能的原因是未将锅内冷空气排尽。‎ 解析：(1)能耐高温的、需要保持干燥的物品，如玻璃器皿和金属用具可以采用干热灭菌法灭菌。(2)用巴氏消毒法或高温瞬时消毒法对牛奶消毒，可以杀死牛奶中的微生物，并且使牛奶的营养成分损失较少，而煮沸消毒法会破坏牛奶的营养成分。(3)紫外线照射可以破坏DNA结构，杀死物体表面或空气中的微生物；在照射前，适量喷洒石炭酸或煤酚皂溶液等消毒液，可以加强消毒效果。(4)水厂供应的自来水通常是经过氯气消毒的。(5)高压蒸汽灭菌时，若不排尽锅内的冷空气，会使锅内温度不达标。‎ ‎3．(2018·全国卷Ⅲ)回答下列与酵母菌有关的问题：‎ ‎(1)分离培养酵母菌通常使用麦芽汁琼脂(填“牛肉膏蛋白胨”“MS”或“麦芽汁琼脂”)培养基，该培养基应采用高压蒸汽 灭菌法灭菌。若将酵母菌划线接种在平板上，培养一段时间后可观察到菌落，菌落的含义是由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体。‎ ‎(2)酵母菌液体培养时，若通入氧气，可促进菌体快速增殖(填“菌体快速增殖”“乙醇产生”或“乳酸产生”)；若进行厌氧培养，可促进乙醇产生(填“菌体快速增殖”“乙醇产生”或“乳酸产生”)。‎ ‎(3)制作面包时，为使面包松软通常要在面粉中添加一定量的酵母菌，酵母菌引起面包松软的原因是酵母菌分解葡萄糖会产生CO2，CO2使面包松软。‎ 解析：(1)常用含葡萄糖较多的麦芽汁琼脂培养基分离培养酵母菌。培养基常采用高压蒸汽灭菌法灭菌。菌落是由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体。(2)有氧气存在时，酵母菌有氧呼吸产生的大量能量可用于快速增殖；无氧气存在时，酵母菌进行无氧呼吸产生乙醇和CO2。(3)酵母菌进行细胞呼吸可产生CO2，故用酵母菌制作的面包会变得松软。‎ ‎4．(2017·全国卷Ⅰ)某些土壤细菌可将尿素分解成CO2和NH3，供植物吸收和利用。回答下列问题：‎ ‎(1)有些细菌能分解尿素，有些细菌则不能，原因是前者能产生脲酶。能分解尿素的细菌不能以尿素的分解产物CO2作为碳源，原因是分解尿素的细菌是异养生物，不能利用CO2来合成有机物。但可用葡萄糖作为碳源，进入细菌体内的葡萄糖的主要作用是为细胞生命活动提供能量，为其他有机物的合成提供原料(答出两点即可)。‎ ‎(2)为了筛选可分解尿素的细菌，在配制培养基时，应选择尿素(填“尿素”“NH4NO3”或“尿素＋NH4NO3”)作为氮源，不选择其他两组的原因是其他两组都含有NH4NO3，能分解尿素的细菌和不能分解尿素的细菌都能利用NH4NO3，不能起到筛选作用。‎ ‎(3)用来筛选分解尿素细菌的培养基含有KH2PO4和Na2HPO4，其作用有为细菌生长提供无机营养，作为缓冲剂保持细胞生长过程中pH稳定(答出两点即可)。‎ 解析：‎ 此题考查微生物的培养与利用。(1)尿素不能直接被植物吸收，但土壤中某些细菌可以产生脲酶将尿素分解成氨和CO2，进而被植物吸收。土壤中能分解尿素的细菌是异养型细菌，它们不能直接利用CO2合成有机物，只能以现成的葡萄糖等有机物为碳源。构成微生物培养基的成分主要是水、无机盐、碳源和氮源，葡萄糖在微生物培养基中既可作为碳源，也可作为能源。(2)不同微生物对营养物质的需求不同，在培养基中加入特定的某种化学物质以抑制其他微生物的生长或促进所需微生物的生长，这样的培养基就可以起选择作用。为获得分解尿素的细菌，可以把尿素作为唯一氮源。(3)微生物培养基中应包括水、无机盐、碳源和氮源等，另外，不同的微生物对pH的要求不同。培养基中的KH2PO4和Na2HPO4既可为细菌生长提供无机营养，又可保持培养基的特定pH。‎ ‎5．(2016·全国卷Ⅰ)空气中的微生物在重力等作用下，可以一定程度地沉降。某研究小组欲用平板收集教室空气中的微生物，以了解教室内不同高度空气中微生物的分布情况。实验步骤如下：‎ ‎①配制培养基(成分：牛肉膏、蛋白胨、NaCl、X、H2O)；‎ ‎②制作无菌平板；‎ ‎③设置空白对照组和若干实验组，进行相关操作；‎ ‎④将各组平板置于37 ℃恒温箱中培养一段时间，统计各组平板上菌落的平均数。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)该培养基中微生物所需的氮来源于牛肉膏、蛋白胨。若要完成步骤②，该培养基中的成分X通常是琼脂。‎ ‎(2)步骤③中，实验组的操作是将各实验组平板分别放置在教室不同高度的位置上，开盖暴露一段时间。‎ ‎(3)若在某次调查中，某一实验组平板上菌落平均数为36个/平板，而空白对照组的一个平板上出现了6个菌落，这种结果说明在此次调查中出现了污染现象。若将30(即36－6)个/平板作为本组菌落数的平均值，该做法不正确(填“正确”或“不正确”)。‎ 解析：‎ ‎(1)培养基中的牛肉膏和蛋白胨可为培养基中的微生物提供氮源；制备固体培养基需加入琼脂。(2)该实验的目的是了解教室内不同高度空气中微生物的分布情况，所以需在教室不同高度的位置分别用平板收集微生物即开盖暴露一段时间。(3)该实验中空白对照组不应出现菌落，若空白对照组出现了菌落，则说明此次调查中出现了污染现象，实验组的污染情况不能确定，故不能用实验组与空白对照组菌落数的差值作为实验结果，而应重新进行实验。‎ ‎6．(2016·全国卷Ⅲ)某同学用新鲜的泡菜滤液为实验材料分离纯化乳酸菌。分离纯化所用固体培养基中因含有碳酸钙而不透明，乳酸菌产生的乳酸能溶解培养基中的碳酸钙。回答下列问题：‎ ‎(1)分离纯化乳酸菌时，首先需要用无菌水对泡菜滤液进行梯度稀释，进行梯度稀释的理由是泡菜滤液中菌的浓度高，直接培养很难分离得到单菌落。‎ ‎(2)推测在分离纯化所用的培养基中加入碳酸钙的作用有鉴别乳酸菌和中和产生的乳酸(或酸)。分离纯化时应挑选出具有透明圈的菌落作为候选菌。‎ ‎(3)乳酸菌在－20 ℃长期保存时，菌液中常需要加入一定量的甘油(填“蒸馏水”“甘油”或“碳酸钙”)。‎ 解析：(1)分离纯化乳酸菌时，由于泡菜滤液中菌的浓度高，因此需要用无菌水对泡菜滤液进行梯度稀释，其目的是将聚集在一起的乳酸菌分散成单个细胞，以便在培养基表面形成单菌落。(2)乳酸菌代谢过程中可产生乳酸，若在培养基中加入碳酸钙，则碳酸钙既可以中和乳酸，又可以在乳酸菌菌落的周围出现明显透明圈，据此可以用于乳酸菌的鉴别。(3)乳酸菌在－20 ℃长期保存时，为了避免水结冰产生冰晶损伤细胞，在菌液中常需要加入一定量的甘油。‎ 学习至此，请完成课时作业35‎