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文档介绍
【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 【考纲解读】 最新考纲 细解考点 核心素养 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 1.说出微生物的实验室培养及无菌技术 2.举例说明微生物的选择培养 3.举例说明某种微生物的分离与计数 1.科学思维——分析与综合:分析培养基的成分及其作用;比较与分类:平板划线法和稀释涂布平板法异同;选择培养基和鉴别培养基的区别 2.科学探究——设计实验探究微生物培养的条件及如何分离某种微生物等 3.社会责任——关注有害微生物的控制及宣传健康生活方式等 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)营养构成: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)种类及实例 ①种类:按照物理性质可分为液体培养基和固体培养基。 ②实例:下表为某微生物培养基的成分 KH2PO4 Na2HPO4 MgSO4· 7H2O 葡萄糖 尿素 琼脂 H2O 1.4 g 2.1 g 0.2 g 10.0 g 1.0 g 15.0 g 1 000 mL 该培养基中可以为微生物提供碳源的是葡萄糖,因为此培养基中加入了琼脂,故该培养基为固体培养基。 2.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)无菌技术的主要方法及适用对象[连线] 3.大肠杆菌的纯化培养 (1)制备牛肉膏蛋白胨固体培养基 ①操作步骤 计算→称量→溶化→灭菌→倒平板 ②倒平板的方法及注意事项 a.请用文字和箭头写出正确的倒平板操作流程:丙→乙→甲→丁。 b.乙中的灭菌方法是灼烧灭菌。 (2)纯化大肠杆菌的方法 ①纯化培养原理:在培养基上得到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的菌落,即可获得较纯的菌种。 ②纯化大肠杆菌的关键步骤:接种。 ③常用的微生物接种方法有两种。 a.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。 b.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。 4.菌种的保藏方法 (1)临时保藏法:对于频繁使用的菌种,先接种到试管的固体斜面培养基上培养,然后放入4℃的冰箱中保藏。 (2)甘油管藏法:对于需要长期保存的菌种,先将菌液转入灭菌后的甘油中,混匀后放在-20℃冷冻箱中保存。 【深挖教材】 请从接种操作是否符合无菌要求的角度判断接种操作是否合格? 提示:若培养基上生长的菌落的颜色、形状、大小基本一致,并符合接种菌菌落的特征,说明接种操作符合要求。 1.选择无菌技术的原则是什么? 提示:(1)考虑无菌技术的效果: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,而不能灭菌。 2.两种接种方法的比较。 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,请分析接种的具体方法。 (1)获得图A效果的接种方法是 ,图B效果的接种方法是 。 (2)某同学在用A方法纯化土壤中的细菌时,发现培养基上的菌落连成一片,最可能的原因是 。为了防止杂菌污染,有同学建议加入抗生素,你觉得可以吗? 。并说明理由: 。 提示:(1)稀释涂布平板法 平板划线法 (2)菌液浓度过高(土壤溶液稀释不够) 不可以 因为抗生素不但杀灭杂菌,而且也可以杀灭土壤细菌,所以在培养基上不可以加入抗 生素 比较项目 平板划线法 稀释涂布平板法 关键 操作 接种环在固体平板培养基表面连续划线 ①一系列的梯度稀释 ②涂布平板法操作 注意 事项 每次划线前后均需灼烧接种环 稀释度要足够高,为确保实验成功可以增加稀释度的范围 菌体 获取 在具有显著的菌落特征的区域菌落中挑取菌体 从适宜的稀释度的平板上的菌落中挑取菌体 适用 范围 适用于好氧菌 适用于厌氧菌和兼性厌氧菌 题型一 考查无菌技术 1.(2018·全国Ⅱ卷)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 (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 。 (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 ,在照射前,适量喷洒 ,可强化消毒效果。 (4)水厂供应的自来水通常是经过 (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 。 解析:(1)干热灭菌是指将物品放入干热灭菌箱内,在 160~170 ℃条件下加热1~2 h。耐高温、需要保持干燥的物品,如玻璃器皿(吸管、培养皿)和金属用具等,可采用干热灭菌的方法。 (2)巴氏消毒法是在70~75 ℃条件下煮30 min或在 80 ℃ 条件下煮15 min,可以杀死牛奶中的微生物,并且使牛奶的营养物质损失 较少。 (3)接种室、接种箱或超净工作台在使用前,可以用紫外线照射30 min,紫外线能破坏微生物的DNA结构,以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,可以强化消毒效果。 (4)自来水通常是用氯气进行消毒的。 (5)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,最可能的原因是锅内原有的冷空气没有排尽。 答案:(1)可以 (2)在达到消毒目的的同时,营养物质损失较少 (3)破坏DNA结构 消毒液 (4)氯气 (5)未将锅内冷空气排尽 消毒和灭菌的比较 条件 结果 常用方法 应用范围 消 日常用品 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 煮沸消毒法 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 紫外线消毒 接种室、接种箱、超净工作台等 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 接种工具等 干热灭菌法 玻璃器皿、金属工具等 高压蒸汽 灭菌法 培养基、容器等 题型二 考查微生物的纯化技术 2.(2014·全国Ⅱ卷)为了调查某河流的水质状况,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的细菌含量。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 ; 然后,将1 mL水样稀释100倍,在3个平板上用涂布法分别接入0.1 mL稀释液;经适当培养后,3个平板上的菌落数分别为39、38和37。据此可得出每升水样中的活菌数为 。 (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。 解析:(1)为了检测培养基平板灭菌是否合格,可在涂布接种前,随机取若干灭菌后的空白平板先行培养一段时间。0.1 mL稀释液中平均有38个活菌,可推测每升水样中的活菌数=38×10×100×1 000= 3.8×107(个)。(2)接种环、接种针或其他金属用具直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧,可以迅速彻底地灭菌。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,其目的是将聚集的菌体逐步稀释以便获得单个菌落。(3)比较两图可以看出,A是用平板划线法接种培养后得到的结果,B是用稀释涂布平板法接种培养后得到的结果。(4)由于振荡培养可以提高培养液中溶解氧的含量,还可以使菌体与培养液充分接触,提高营养物质的利用率,因此振荡培养的细菌比静置培养的细菌生长速度快。 答案:(1)检测培养基平板灭菌是否合格 3.8×107个 (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 两种纯化细菌方法的优缺点的比较 项目 优点 缺点 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 稀释涂布 可以计数,可以观察菌落特征 吸收量较小,较麻烦,平板不干燥效果不好,容易蔓延 平板法 考点二 微生物的分离和计数 1.统计菌落数目的方法 (1)显微镜直接计数法 ①原理:利用特定细菌计数板或血细胞计数板,在显微镜下计算一定容积的样品中微生物的数量。 ②方法:用计数板计数。 ③缺点:不能区分死菌与活菌。 (2)间接计数法(活菌计数法) ①原理:当样品的稀释度足够高时,培养基表面生长的一个菌落,来源于样品稀释液中的一个活菌,通过统计平板上的菌落数,就能推测出样品中大约含有多少活菌。 ②计算公式:每克样品中的菌株数=(C÷V)×M,其中,C代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数,V代表涂布平板时所用的稀释液的体积(mL),M代表稀释倍数。 ③操作:设置对照和重复,增强实验的说服力与准确性。同时为了保证结果准确,一般选择菌落数在30~300的平板进行计数。 2.土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 (1)分离原理 土壤中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)实验流程 ①土壤取样:富含有机质的土壤表层土。 ②样品的稀释:通常选用一定稀释范围的样品液进行培养,以保证获得菌落数在30~300之间、适于计数的平板。 ③接种:用稀释涂布平板法接种。 ④培养:30~37℃培养。 ⑤观察:根据菌落的特征区分微生物。 ⑥计数计算:统计菌落的数目,根据公式计算单位体积中的菌体数。 (3)分解尿素的细菌的鉴别 ①方法:在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂培养分解尿素的细菌。 ②实验现象及结论: a.培养基变红:该种细菌能分解尿素。 b.培养基不变红:该种细菌不能分解尿素。 3.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: 纤维素纤维二糖葡萄糖 (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 【深挖教材】 (1)如何判断某培养基是否具有筛选作用? 提示:需要设立基础培养基进行接种后培养,观察两种培养基上的菌落数,进行对比得出结论。 (2)选择菌落数时,若得到3个或3个以上菌落数在 30~300的平板是否一定正确?并说明理由。 提示:不一定。如得到3个平板,菌落数分别为200、34、240,虽然菌落数均在“30~300”,但由于34与另外两个平板上的菌落数差异较大,应找出原因并重新实验。 1.如图是从土壤中筛选产脲酶细菌的过程,据图回答以下问题: (1)图中选择培养基应以何种物质作为唯一氮源?说明理由。 提示:尿素。产脲酶的细菌能分泌脲酶,脲酶催化尿素分解为氨,故应以尿素为唯一氮源。 (2)在3个细菌培养基平板上,均接种稀释倍数为105的土壤样品溶液0.1 mL,培养一段时间后,平板上长出的细菌菌落数分别为156、178和191。 ①该过程采取的接种方法是什么?每克土壤样品中的细菌数量为多少个? 提示:稀释涂布平板法 1.75×108个 ②与血细胞计数板计数法相比,此计数方法测得的细菌数较多还是较少?说明原因。 提示:较少。由于两个或多个细菌连接在一起时,往往统计的是一个菌落,故用此方法测得的细菌数较少。 2.研究人员用含有刚果红的培养基培养纤维素分解菌时,筛选到了几株有透明降解圈的菌落如图所示。据图回答以下问题: (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)推测与图中透明圈大小有关因素主要是什么?降解纤维素能力最强的菌种是哪种? 提示:纤维素酶的产量和活性。菌落①对应的菌种。 3.测定活菌的数量时不用平板划线法,请说出其中的原因。 提示:用平板划线法接种时,一般只有最后一次划线的末端才会形成只由一个活菌形成的菌落,而其他一些菌落往往由两个或多个活菌繁殖而成,还有一些不能形成菌落,而在计数时一个菌落对应着一个活菌,这样在划线所得的平板中,菌落数目低于活菌的实际数值,所以不能用平板划线法测定活菌的数量。 题型一 微生物的选择培养 1.(2017·全国Ⅰ卷)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 。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 ,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 (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 (填“尿素”“NH4NO3”或“尿素+NH4NO3”)作为氮源,不选择其他两组的原因是 。 (3)用来筛选分解尿素细菌的培养基含有KH2PO4和Na2HPO4,其作用有 (答出两点即可)。 解析:(1)有些细菌能产生脲酶,脲酶可分解尿素;分解尿素的细菌为异养生物,其不能利用CO2来制造有机物,只能获取现成的有机物为碳源;葡萄糖作为碳源,其可氧化分解,为细菌生命活动提供能量,同时其也可为其他有机物合成提供原料。 (2)为筛选分解尿素的细菌,培养基中应以尿素作为唯一氮源;由于能分解尿素的细菌和不能分解尿素的细菌都能利用NH4NO3作为氮源,故其他两组达不到筛选的作用。 (3)KH2PO4和Na2HPO4均为无机盐,二者可为细菌生长提供无机营养,同时H2P/HP可以使培养基中pH保持相对稳定。 答案:(1)脲酶 分解尿素的细菌是异养生物,不能利用CO2来合成有机物 为细菌生命活动提供能量,为其他有机物合成提供原料 (2)尿素 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)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 选择培养的作用原理 人为提供有利于目的菌株生长的条件(包括营养、温度、pH等),同时抑制或阻止其他微生物的生长。 (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,在高盐环境中培养可分离得到耐盐菌。 题型二 微生物的分离与计数 2.(2018·全国Ⅰ卷)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 的生长,加入了链霉素的培养基属于 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 (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 (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 ,该方法能筛选出产淀粉酶微生物的原理是 。 (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 。 解析:(1)链霉素是抗生素,可抑制细菌生长,故在M培养基中加入链霉素作为选择培养基,可筛选出真菌。 (2)培养基中的营养成分一般包括碳源、氮源、水和无机盐等。细胞中含有氮元素的生物大分子有蛋白质、核酸等,故所加入的氮源可参与以上物质的合成。 (3)能产生淀粉酶的微生物可将淀粉分解成麦芽糖,淀粉遇碘变蓝,向加有淀粉的培养基中加入碘液后培养基呈现蓝色,而产淀粉酶的菌落周围的淀粉被水解,会形成透明圈,可根据透明圈的大小判断产生淀粉酶的多少。 (4)统计菌落数时一般选择菌落数在30~300个的平板,甲同学统计的3个平板中的菌落数在正常范围内且差距不大,比较准确;乙同学统计的3个平板中,1个平板的计数结果与另2个相差悬殊,结果的重复性差。 答案:(1)细菌 选择 (2)碳源、无机盐 蛋白质、核酸 (3)碘液 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)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 3.高浓度酒精会抑制酵母菌活性,因而在米酒制作中,要筛选耐酒精能力较强和发酵性能优良的酵母菌。某实验小组进行了如下实验: (1)准备:①酵母菌在-20 ℃长期保存,菌液中常需要加入一定量的 (填“氯化钙”“蒸馏水”或“甘油”)。 ②为了解发酵液中酵母菌的数量,可采用 法接种。若1 mL发酵液稀释105倍,在三个平板上分别接入0.2 mL稀释液,经适当培养后,三个平板上的菌落数分别为33、38、37,则1 mL发酵液中有 个酵母菌。 (2)原理:由于酵母菌在酒精发酵中产生 ,随着发酵时间的延续,瓶重逐渐减轻。 (3)步骤:①将等量的三种品系酵母菌分别接种在 浓度为6%、8%、10%、12%的等量液体培养基中。 ②在相同且适宜条件下密闭发酵。 ③每天相同时间,轻轻摇晃瓶子后, ,并称重发酵瓶。 (4)结果分析:在某浓度下,小组测定实验结果如图所示。 根据图示,则Y1比Y3更适合作为生产米酒的菌种。理由是 。 解析:(1)长期保藏菌种的试管内应加甘油,一方面防止外来杂菌干扰,另一方面隔绝空气。 (2)分离计数培养液中菌体数量,应选用稀释涂布平板法接种。根据题意,1 mL发酵液中有(33+38+37)÷3÷0.2×105=1.8×107(个)酵母菌。 (3)为了筛选耐酒精能力较强和发酵性能优良的酵母菌,依据的原理是酵母菌在酒精发酵中产生CO2逐步释放,所以随着发酵时间的延续,瓶重逐渐减轻。 (4)本实验的思路:将等量的三种品系酵母菌分别接种在不同酒精浓度的等量液体培养基中,放在相同且适宜条件下密闭发酵,每天相同时间,轻轻摇晃瓶子后,拧松瓶盖释放CO2气体,并称重发酵瓶。分析实验结果,Y1菌在1~4天(前期/初期)的失重量(产生CO2的量/发酵速率/发酵能力)大于Y3(Y3前期发酵能力不如Y1),因此Y1比Y3更适合作为生产米酒的菌种。 答案:(1)①甘油 ②稀释涂布平板 1.8×107 (2)CO2 (3)①酒精 ③拧松瓶盖(或放气) (4)Y1菌在1~4天(前期/初期)的失重量(产生CO2的量/发酵速率/发酵能力)大于Y3(或者Y3前期发酵能力不如Y1),所以Y1耐酒精能力强 【构建知识网络】 【记忆核心要点】 1.两种无菌操作技术 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。 2.两种纯化方法 大肠杆菌的纯化方法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。 3.一个计数 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 个菌落的方可作为计数依据。 4.两个筛选实例 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。查看更多