高中生物 专题2 微生物的利用配套课件 新人教版选修1.ppt

专题2微生物的利用 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 的不同需求 配制出供其 的营养基质 2 营养构成 一般都含有水 和无机盐 此外还要满足微生物生长对ph 以及 的要求 3 种类 按照物理性质可分为 培养基和 培养基 营养物质 生长繁殖 碳源 氮源 特殊营养物质 氧气 液体 固体 2 无菌技术 1 含义 指在培养微生物的操作中 所有防止杂菌污染的方法 2 关键 巴氏消毒法 化学药剂消毒法 干热灭菌 消毒 3 方法 灭菌 煮沸消毒法 防止外来杂菌的入侵 紫外线消毒法 灼烧灭菌 高压蒸汽灭菌 3 大肠杆菌的纯化培养 1 制备牛肉膏蛋白胨固体培养基 最常用的细菌培养基 培养基 配制步骤 计算 溶化 倒平板 2 纯化大肠杆菌 纯化大肠杆菌 其关键的步骤是 纯化培养方法 法和 法 纯化培养原理 想方设法在培养基上得到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的 即可获得较纯的菌种 牛肉膏蛋白胨 称量 灭菌 接种 平板划线 稀释涂布平板 菌落 3 菌种的保存 对于频繁使用的菌种 可以采用 的方法 对于需要长期保存的菌种 可以采用 的方法 点拨 酒精消毒时 70 的酒精杀菌效果最好 原因是 浓度过高 使菌体表面蛋白质凝固成一层保护膜 乙醇分子不能渗入其中 浓度过低 杀菌力减弱 制备培养基过程中要进行调ph操作 必须在灭菌之前溶化之后进行 临时保藏 甘油管藏 二 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 是由于它们体内能合成 这种物质在把尿素分解成无机物的过程中起到 作用 2 统计菌落数目 统计样品中的活菌一般用 法3 实验流程土壤取样 微生物的培养与观察 细菌的 脲酶 催化 稀释涂布平板 样品的稀释 计数 点拨 培养后 由于细菌产生的脲酶向周围扩散 将培养基中的尿素分解 产生的氨使培养基呈碱性 酚红指示剂变红 这表明以尿素为氮源的细菌分泌了脲酶 并分解了尿素 圆形红色区域越大 表明这种细菌利用尿素的能力越强 脲酶活性越强 含量越多 三 分解纤维素的微生物的分离1 纤维素与纤维素酶 1 纤维素 纤维素是一种 在棉花 木材 作物秸秆中含量较高 2 纤维素酶 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 作用 纤维素葡萄糖 多糖 c1酶 cx酶和葡萄糖苷酶 纤维二糖 2 纤维素分解菌的筛选 1 原理 纤维素分解菌红色复合物红色消失 出现透明圈 2 培养基 以 为惟一碳源的选择培养基 刚果红纤维素 纤维素 3 实验流程 点拨 选择培养的目的是增加纤维素分解菌的浓度 确保能够从样品中分离到所需要的微生物 本实验涉及到的微生物技术主要有 培养基的配制 无菌操作技术 稀释涂布平板法 选择培养基的作用 样品稀释等 培养基的配制1 培养基的成分 1 碳源 含义 能提供碳元素的物质 作用 构成生物体的物质 异养生物的能源物质 主要来源 无机物 co2 nahco3 有机物 糖类 脂肪酸 石油 花生粉饼等 2 氮源 含义 能提供氮元素的物质 作用 合成蛋白质 核酸以及含氮代谢产物 主要来源 无机物 n2 nh3 铵盐 硝酸盐 有机物 尿素 牛肉膏 蛋白胨等 3 生长因子 含义 生长不可少的微量有机物 作用 酶和核酸的成分 主要包括 维生素 氨基酸 碱基等 4 水 含量 在生物体内含量很高 在低等生物体内含量更高 作用 不仅是优良的溶剂 而且可维持生物大分子结构的稳定 主要来源 培养基 大气 代谢产物等 5 无机盐 含义 为微生物提供除c h o以外的各种重要元素 包括大量元素和微量元素 作用 细胞内的组成成分 生理调节物质 某些化能自养菌的能源 酶的激活剂 主要来源 培养基 大气等 2 常见的消毒和灭菌方法 高考警示钟 自养微生物与异养微生物所需的营养物质不同 1 自养微生物所需的碳源 氮源来自含碳 含氮的无机物 而异养微生物需要的碳源 氮源来自含碳 含氮的有机物 因此可根据培养基中营养物质判断微生物的代谢类型 2 含氮无机物不但能给自养微生物提供氮源 也能作为能源物质 提供能量 如nh3既作为硝化细菌的氮源也作为能源 典例训练1 多选 下表表示某培养基的配方 下列有关叙述正确的是 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鉴别培养基b 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 该培养基调节到合适的ph后就可以接种菌种 解题指南 1 知识储备 1 凝固剂琼脂 伊红和美蓝的作用 2 培养基中提供碳源 氮源 生长因子的物质分析 3 制备培养基过程中的操作步骤 2 解题关键了解培养基成分 功能的分析及制备培养基的具体步骤 解析 选a b 培养基中没有凝固剂琼脂 为液体培养基 伊红 美蓝能使某些细菌着色 起鉴别作用 a项正确 糖类 尤其是葡萄糖 是最常用的碳源 蛋白胨主要用作氮源 但也提供生长因子 并作为异养型微生物的碳源 能源 b项正确 c项错误 培养基制备过程中调完ph后要进行灭菌处理 d项错误 互动探究 1 若在该培养基中加入青霉素 该培养基还能起到鉴别作用吗 提示 不能 分析 青霉素培养基往往是真菌选择培养基 在加青霉素的培养基中 细菌 包括大肠杆菌 生长被抑制 而伊红 美蓝的作用是鉴别培养基中大肠杆菌的存在 两者作用不相容 培养基起不到鉴别作用 2 细菌培养过程中分别采用了高压蒸汽 酒精 火焰灼烧等几种不同的处理方法 这些方法依次用于杀灭哪些部位的杂菌 提示 培养基 手 接种环 分析 高压蒸汽灭菌的设备 通常用于培养基的灭菌 用酒精擦拭双手是消毒的一种方法 火焰灼烧 可以迅速彻底地灭菌 适用于微生物的接种工具 如接种环 微生物的纯化培养技术1 原理 在培养基上将细菌稀释或分散成单个细胞 使其长成单个的菌落 这个菌落就是纯化的细菌菌落 2 微生物接种方法 1 平板划线法 平板划线法中细胞的分离和稀释过程发生在接种环在固体平板表面上的划线和移动过程中 在线的开始部分 微生物往往连在一起生长 随着线的延伸 菌数逐渐减少 最后可能形成纯种的单个菌落 如下图 2 稀释涂布平板法 10倍系列稀释操作 将分别盛有9ml水的6支试管灭菌 并按101 106的顺序编号 用移液管吸取1ml培养的菌液 注入101倍稀释的试管中 用手指轻压移液管上的橡皮头 吹吸3次 使菌液与水充分混匀 从101倍稀释的试管中吸取1ml稀释液 注入102倍稀释的试管中 重复 步混匀操作 依次类推 直到完成最后1支试管的稀释 高考警示钟 平板划线法纯化大肠杆菌时不同阶段灼烧接种环的目的不同 1 第一次操作 杀死接种环上原有的微生物 2 每次划线之前 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 3 划线结束后 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 典例训练2 2011 银川模拟 从自然界微生物中筛选某菌种的一般步骤是 采集菌样 富集培养 纯种分离 性能测定 1 不同微生物的生存环境不同 获得理想微生物的第一步是从适合的环境采集菌样 然后再按一定的方法分离 纯化 培养噬盐菌的菌样应从 环境中采集 2 富集培养指创设仅适合待分离微生物旺盛生长的特定环境条件 使其群落中的数量大大增加 从而分离出所需微生物的培养方法 对产耐高温淀粉酶微生物的富集培养应选择 的培养基 并在 条件下培养 3 接种前要对培养基进行 处理 在整个微生物的分离和培养中 一定要注意在 条件下进行 4 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 获得图a效果的接种方法是 图b效果的接种方法是 一同学在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 应当怎样操作才可避免此种现象 5 如果探究温度对纤维素酶活性的影响 自变量是 应该保持 等不变 至少答两项 解题指南 1 知识储备 1 菌种筛选的原理和方法 2 微生物纯化培养的具体方法和情境分析 2 解题关键了解选择培养基配制的一般规律和具体应用 并结合实验现象分析纯化培养的接种方法 解析 1 筛选菌种应从适于目的菌种生长 繁殖的环境中寻找 故培养噬盐菌应从高盐环境中采集 2 富集培养时培养基及培养条件应能促进目的菌的生长 繁殖 3 微生物的分离及培养中必须保证无菌 包括培养基的灭菌和操作过程的灭菌等 4 纯化培养中接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法 前一种方法形成的菌落分布较均匀 后一种方法形成的菌落分布不均匀 先划线的部分菌落密集甚至相连 后划线的部分菌落分布稀疏 5 探究温度对酶活性的影响时 温度为自变量 酶活性为因变量 其他变量如底物和酶的用量 ph 反应时间等均为无关变量 答案 1 海滩等高盐 2 以淀粉为惟一碳源高温 3 高压蒸汽灭菌无菌 4 稀释涂布平板法平板划线法菌液浓度过高增大稀释倍数 或培养过程被杂菌污染严格无菌操作 或用接种环划下一区域前接种环没有灭菌每划一个新区域前都要对接种环进行灭菌处理 原因与操作要对应 5 温度纤维素的量与浓度 反应时间 ph 变式训练 如图表示平板划线法分离纯化细菌示意图 根据所学生物学知识 完成下列问题 1 微生物所需的营养成分一般包括 水和无机盐 2 培养微生物时 除考虑微生物生长所需的营养外 还要考虑微生物生长所需的温度 以及是否需要o2等 3 对培养基进行灭菌时 多采用 法 而对接种环或涂布器灭菌时则用 法 4 平板划线时 为保证每次划线都从上次划线末端的微生物浓度开始 所以每次划线前都要 平板划线结束后 最后一次划的线不能与第一次划的线 5 脲酶可以将尿素分解为nh3 从而使尿素溶液ph升高 这可用 试剂来检验 用纤维素作惟一碳源的培养基培养微生物 得到的纤维素分解菌中可能还混有 解析 1 2 培养基中一般含有水 无机盐 碳源 氮源等物质 培养基中除含有营养物质外还需提供适宜的温度 ph o2等 3 培养基常采用高压蒸汽灭菌 玻璃器皿常采用干热灭菌 接种环等金属器具常采用灼烧灭菌 4 考查平板划线法的操作方法 如果划线相重合则不能分离出纯种 5 酚红可检验碱性溶液 用纤维素作惟一碳源的培养基培养微生物 得到纤维素分解菌 但自养微生物可以利用空气中的co2作为碳源 也能生存 需要进一步分离 答案 1 碳源氮源 2 ph 3 高压蒸汽灭菌灼烧灭菌 4 对接种环灼烧灭菌相交 相接 相连 交叉等 5 酚红自养微生物 硝化细菌 微生物的筛选与计数1 筛选菌株 1 原则 人为提供有利于目的菌生长的条件 同时抑制或阻止其他微生物的生长 2 菌株筛选原理的比较 2 统计菌落数目的方法 1 显微镜直接计数法 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 方法 用计数板计数 缺点 不能区分死菌与活菌 2 间接计数法 活菌计数法 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 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 操作 设置重复组 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 技巧点拨台 选择培养基的选择方法 1 在培养基中加入某种化学物质 例如 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 这里的加入是在主要营养成分完整的基础上加入 2 改变培养基中的营养成分 例如缺乏氮源时可以分离出固氮微生物 石油作为惟一碳源时 可以分离出消除石油污染的微生物 3 改变微生物的培养条件 例如 将培养基放在高温环境下培养 可以得到耐高温的微生物 典例训练3 下面是探究如何从土壤中分离自生固氮菌与计数的实验 完成下列问题 实验原理 农田的表层土壤中 自生固氮菌的含量比较多 将用表层土壤制成的稀泥浆 接种到无氮培养基上进行培养 在这种情况下 只有自生固氮菌才能生长繁殖 用这种方法 可以将自生固氮菌与其他细菌分离 材料用具 农田的表层土壤 无氮培养基 牛肉膏蛋白胨培养基 盛有9ml无菌水的试管 无菌吸管 无菌涂布器 无菌培养皿 盛有90ml无菌水的锥形瓶 恒温箱 1 方法步骤 倒平板 分别将无氮培养基 牛肉膏蛋白胨培养基倒平板 应在 操作 制备土壤稀释液 取土样10g加入盛有90ml无菌水的锥形瓶中 充分摇匀 用无菌吸管吸取上清液1ml 转至盛有9ml的无菌水的试管中 依次稀释到107稀释度 涂布 按照由107 103稀释度的顺序分别吸取0 1ml进行平板涂布 每个稀释度下 无氮培养基应至少涂布 个平板 牛肉膏蛋白胨培养基涂布 个 培养 放入恒温箱内 在28 30 下培养3d 4d 细菌的计数 当菌落数目稳定时 选取菌落数在 的平板进行计数 如果测定的平均值为50 则每克样品中的菌落数是 稀释度是105 2 预期结果 相同稀释度下 牛肉膏蛋白胨培养基上的菌落数 填 多于 或 少于 无氮培养基上的数目 原因是 解题指南 1 考查实质本题通过探究实验的过程考查微生物的培养 分离和计数等知识点 2 解题关键明确稀释涂布平板法的操作过程 学会根据计算结果得出相关的结论 解析 在酒精灯火焰旁倒平板 可以减少杂菌污染 为了保证结果准确 一般设置3 5个平板 选择菌落数在30 300的平板进行计数 并取平均值 则每克样品中的菌落数为 50 0 1 105 5 107 牛肉膏蛋白胨培养基作为对照 以消除无关变量对实验结果的影响 该培养基适合其他细菌生存 所以 它比无氮培养基上的菌落数目多 答案 1 酒精灯火焰旁 31 30 3005 107 2 多于无氮培养基上只有土壤中的自生固氮菌生存繁殖 而牛肉膏蛋白胨培养基上几乎允许土壤中所有菌类生存 互动探究 1 据上题可知 在稀释涂布平板法中 为何需涂布三个平板 提示 对照作用 减少实验误差等 分析 一是作为对照实验 判断实验操作的准确性 二是作为重复实验 统计时取平均值 以减少实验误差 2 用稀释涂布平板法来统计样品中活菌的数目 其结果与实际值相比如何 提示 比实际值低 分析 培养基上的一个菌落也可能由相连的两个或多个菌体繁殖而来 因此统计的活菌数要少于菌体实际值 1 下列说法正确的是 a 铵盐 硝酸盐可以作为自养微生物的氮源b 凡是碳源都能提供能量c 除水以外的无机物仅提供无机盐d 无机氮源不能提供能量 解析 选a 本题考查微生物生长所需要的营养物质及其功能 铵盐 硝酸盐是最常用的无机氮源 可以被自养微生物利用 co2是微生物的碳源 但不能提供能量 氨可为硝化细菌提供能量和氮源 2 2012 泰州模拟 关于制备牛肉膏蛋白胨固体培养基 下列叙述错误的是 a 操作顺序为计算 称量 溶化 倒平板 灭菌b 将称好的牛肉膏连同称量纸一同放入烧杯c 待培养基冷却至50 左右时进行倒平板d 待平板冷却凝固约5min 10min后将平板倒过来放置 解析 选a 制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的步骤是计算 称量 溶化 灭菌 倒平板 不能颠倒 牛肉膏容易吸潮 所以当牛肉膏溶化并与称量纸分离后 用玻璃棒取出称量纸 待培养基冷却至50 左右 用手触摸锥形瓶刚刚不烫手 并且培养基处于熔化状态 即可倒平板 平板冷却几分钟后还需倒置 3 分离纤维素分解菌的实验过程中操作有误的是 a 经选择培养后将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上b 富集培养这一步可省略 但培养纤维素分解菌少c 可通过定时测定葡萄糖产量的变化来衡量纤维素分解菌培养液中的纤维素酶产量d 对照组可用同样量的培养液涂布到不含纤维素的培养基上 解析 选a 本题考查对土壤中分解纤维素的微生物的分离过程 从实验的原理 基本流程入手来解答该题 经选择培养后 再经稀释 才能将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上 富集培养可省略 在纤维素酶的作用下 纤维素能被水解成葡萄糖 所以可通过定时测定葡萄糖产量的变化来衡量纤维素分解菌培养液中的纤维素酶产量 设置对照能证明经富集培养的确得到了欲分离的微生物 4 下面的资料表明在各种培养基中细菌的生长状况 s c m为简单培养基 u v x y z代表加入培养基的不同物质 据表推测细菌自身不能合成的物质是 说明 表示能正常生长 表示不能生长 a ub vc yd z 解析 选c 细菌只有在加入y的培养基上生长 而在加入u v x z的培养基上均不能生长 因此推测细菌自身不能合成物质y 5 多选 下列关于大肠杆菌的培养中叙述正确的是 a 在大肠杆菌培养过程中 除考虑营养条件外 还要考虑ph 温度和渗透压等条件b 在微生物培养操作过程中 为防止杂菌污染 需对培养基和培养皿进行消毒c 若用稀释涂布平板法测定大肠杆菌活菌的个数 要想使所得估计值更接近实际值 除应严格操作 多次重复外 还应保证待测样品稀释的稀释度d 使用过的培养基及其培养