浙科版选修1 第一章 分离以尿素为氮源的微生物 学案.doc

实验二分离以尿素为氮源的微生物1.有一些细菌含有脲酶，它们可以通过降解尿素作为其生长的氮源。利用以尿素作为唯一氮源的培养基即可分离出此类微生物。2在微生物学中，将允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基，称作选择培养基。3以尿素为氮源的微生物能分解尿素产生氨，氨为碱性，酚红指示剂在碱性下为红色，红色区域大小代表脲酶活性强弱和含量的多少。1尿素又称脲，是蛋白质降解的产物。在人和其他哺乳动物如家畜的尿中都含有尿素，大量尿素的存在会对环境造成污染。2以尿素为氮源的微生物的特点含有脲酶，通过降解尿素作为其生长的氮源。其利用尿素的反应式为：(nh2)2coh2o脲酶,2nh3co2。3分离以尿素为氮源的微生物(1)实验原理：在以尿素为唯一氮源的选择培养基上生存的微生物能以尿素为氮源。细菌合成的脲酶能将尿素分解成nh3，致使ph升高，使酚红指示剂变红。(2)培养基的对照：制备lb全营养培养基和尿素为唯一氮源的培养基，分别培养土壤中的微生物，并对菌落观察并计数。(3)实验步骤：1分离以尿素为氮源的微生物所采用的分离方法是()a涂布分离法b划线分离法c稀释分离法 d选择分离法解析：选a微生物的分离方法多种多样，本实验使用了涂布分离法。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()a比实际值高 b比实际值低c和实际值一致 d比实际值可能高也可能低解析：选b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，并且该方法测得的是活菌的菌落数目，未包括死菌数，因此统计的活菌数要少于菌体实际值。3下列有关叙述，错误的是()a在尿素固体培养基上培养含有脲酶的微生物会导致培养基呈酸性b地表土壤中含有一定量的脲c以尿素为氮源的细菌含有脲酶d脲是一种有机化合物，含有氮元素解析：选a根据反应式：(nh2)2coh2o2nh3co2，在尿素固体培养基上培养含有脲酶的微生物会产生nh3，从而导致培养基呈碱性。4用以尿素为唯一氮源加入酚红指示剂的培养基，培养尿素分解菌后，指示剂将()a变蓝色 b变红色c变黑色 d变棕色解析：选b尿素分解菌合成的脲酶将尿素分解成了氨，会使培养基的碱性增强，ph升高，加入酚红指示剂将变红色。5在细菌分解尿素的化学反应中，生成物中除co2外还有()an2 bnocno dnh3解析：选d以尿素为氮源的微生物中含有脲酶，它能降解尿素并产生nh3，为其生长提供氮源，其反应如下：(nh2)2c=oh2o2nh3co2。1筛选菌株的原理(1)原理：根据不同微生物的特殊营养要求或其对某化学、物理因素的抗性不同而制备培养基。(2)方法：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。改变培养基中的营养成分。例如，缺乏氮源时可以分离固氮微生物；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；用含无机碳源的培养基分离自养型微生物。改变微生物的培养条件。例如，将培养基放在高温环境中培养可以得到耐高温的微生物；用普通培养基在无氧条件下分离厌氧型和兼性厌氧型微生物。特别提醒能在选择培养基上生长的不一定是目的菌原则上选择培养基只能允许特定种类的微生物生长，但实际上，微生物的培养是一个非常复杂的问题，有些微生物可以利用其他微生物的代谢产物生长繁殖，因此能在选择培养基上生长的微生物不一定都是所需的微生物，还需进一步的鉴定。2统计菌落数目的方法微生物生长量的测定有计数法、重量法、生理指标法等方法，但是一般使用计数法，计数法可分为直接计数法和间接计数法。二者的比较如下表所示：项目直接计数法间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主要用具显微镜、细菌计数板培养基计数数据菌体本身培养基上菌落数优点计数方便、操作简单计数的是活菌缺点死菌、活菌都计算在内操作较复杂，有一定误差题组冲关1下列有关尿素培养基的叙述，错误的是()a根据物理性质划分，该培养基属于固体培养基b培养基中的唯一氮源为尿素，用以筛选以尿素为氮源的微生物c培养基中的酚红，用以鉴别以尿素为氮源的微生物d培养基中加入g6玻璃漏斗过滤的尿素后，要用500 g/cm2压力(90以上)灭菌30 min解析：选d因为尿素加热会分解，所以应先将培养基经500 g/cm2压力灭菌30 min(为防止葡萄糖分解碳化)，再添加经过g6玻璃漏斗过滤后的尿素。2下列关于微生物培养和利用的叙述，错误的是()a利用涂布分离法既能分离微生物也能对微生物进行计数b接种时连续划线的目的是将聚集的菌种逐步分散获得单个菌落c以尿素为唯一氮源且含酚红的培养基可选择和鉴别尿素分解菌d选择培养基作用的原理都是显现某微生物的特征，以区别于其他微生物解析：选d涂布分离法能分离纯化微生物也能对微生物进行计数；连续划线是将聚集的菌种逐步分散，以获得单个菌落；尿素分解菌的分离和鉴别可以选用以尿素为唯一氮源，且含酚红的培养基；选择培养基是在培养基中加入某一化学物质或改变某一理化性质，使某一微生物正常生长，而其他微生物则被杀灭或生长受到抑制，从而选出所需要的微生物。3土壤中有些微生物能利用尿素是因为()a其体内含有脲酶b其体内含有氨(nh3)酶c它能将co2合成为有机物d它们不需要氮源解析：选a能利用尿素的微生物就是因为体内含有脲酶，可降解尿素为其生长繁殖提供氮源。1样品稀释的问题(1)稀释原因：样品的稀释程度直接影响平板上生长的菌落数目。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。因此，恰当的稀释度是成功地统计菌落数目的关键。(2)稀释标准：选用一定稀释范围的样品液进行培养，保证获得菌落数在30300之间，便于计数。2与涂布平板有关的问题(1)防止培养基外溅：在倒平板的过程中，不能将培养基溅在皿盖与皿底之间的部位，因为空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生。(2)涂布器的灭菌：玻璃刮刀用70%酒精消毒，取出时，多余酒精在烧杯中滴尽，沾有少量酒精的玻璃刮刀在酒精灯火焰上引燃。(3)设置对照：可排除实验中非测试因素对实验结果的影响，提高实验结果的可信度。题组冲关4(2012浙江高考)幽门螺杆菌(hp)感染是急慢性胃炎和消化性溃疡的主要致病因素。在患者体内采集样本并制成菌液后，进行分离培养。实验基本步骤如下：配制培养基灭菌、倒平板x培养观察请回答：(1)在配制培养基时，要加入尿素和酚红指示剂，这是因为hp含有_，它能以尿素作为氮源；若有hp，则菌落周围会出现_色环带。(2)下列对尿素溶液进行灭菌的最适方法是_灭菌。a高压蒸汽b紫外灯照射c70%酒精浸泡 d过滤(3)步骤x表示_。在无菌条件下操作时，先将菌液稀释，然后将菌液_到培养基平面上。菌液稀释的目的是为了获得_菌落。(4)在培养时，需将培养皿倒置并放在_中。若不倒置培养，将导致_。(5)临床上用14c呼气实验检测人体是否感染hp，其基本原理是hp能将14c标记的_分解为nh3和14co2。解析：(1)幽门螺杆菌中含有脲酶，能将尿素分解成为nh3和co2，故尿素为氮源。nh3为碱性，能使酚红呈红色，故菌落周围会出现红色环带。(2)尿素在高温下分解，故不能用高温灭菌法，只能采取过滤的方法。(3)由细菌和真菌培养操作步骤可知，x为接种。接种时，应将菌种均匀涂布在培养基上。为了获得单菌落，接种前应该稀释菌液。(4)为了形成单菌落还应该将培养皿倒置在恒温箱中。(5)用14c标记尿素，分解后标记物全部在co2中。答案：(1)脲酶红(2)d(3)接种涂布单(4)恒温培养箱无法形成单菌落(5)尿素随堂基础巩固1筛选、鉴别尿素分解菌的培养基氮源为()a蛋白胨b尿素c酚红 d硝酸盐解析：选b分离尿素分解菌的培养基应以尿素为唯一氮源。2要从多种细菌中分离某种细菌，培养基要用()a加入青霉素的培养基b固体培养基c液体培养基d加入高浓度食盐的培养基解析：选b将聚集的菌种逐步稀释分散到固体培养基的表面，经过培养，可以分离到由一个细菌繁殖而来的肉眼可见的一定形态的菌落，即分离出某种细菌。3产生每个标准菌落的细菌的最初数目和培养基分别是()a一个细菌，液体培养基b许多细菌，液体培养基c一个细菌，固体培养基d许多细菌，固体培养基解析：选c在微生物的培养中产生每个标准菌落的细菌的最初数目是一个细菌，使用的培养基为固体培养基。4平板冷凝后，要将平板倒置，其原因是()a接种时拿起来方便b防止皿盖上的冷凝水落入培养基造成污染c正着放置容易破碎d方便在皿底上标记日期等内容解析：选b平板倒置主要是防止皿盖上的水珠落入培养基造成污染。5用涂布分离法来统计样品中的活菌数时，通过统计平板上的菌落数就能推测出样品中的活菌数。原因是()a平板上的一个菌落就是一个细菌b菌落中的细菌数是固定的c此时的一个菌落一般来源于样品稀释液中的一个活菌d此方法统计的菌落数一定与活菌的实际数相同解析：选c当稀释倍数适宜时，培养基上的一个菌落一般来源于样品稀释液中的一个活菌，但也可能由两个或两个以上活菌生长而成，因此菌落数往往比活菌的实际数低。6能产生脲酶的细菌菌落周围出现着色环带的原因是()a外泌的脲酶将尿素水解成氨，氨为碱性，使酚红变为红色b外泌的脲酶呈碱性使酚红变为红色c外泌的脲酶将酚红分解成呈红色的物质d酚红与脲酶反应后生成了呈红色的物质解析：选a能产生脲酶的细菌将脲酶分泌到细菌外，随后脲酶将培养基中的尿素水解成氨，氨为碱性，遇酚红变红色。7分离以尿素为氮源的微生物的土样最好取自()a有大量植物生长的地方b临水的地方c有哺乳动物排泄物的地方d干燥、空旷的地方解析：选c由于人和其他哺乳动物如家畜的尿中都含有尿素，因此含有哺乳动物排泄物的土壤中就可能存在以尿素为氮源的微生物。课时跟踪检测1从土壤中分离以尿素为氮源的细菌，实验过程如图所示：(1)图中物质a为_，若要统计每克土壤样品中以尿素为氮源的细菌的活菌数目，宜采用_法接种到尿素培养基上，对照组配制的培养基为_培养基，若用同浓度的土壤稀释液接种，实验组培养皿中菌落数_(填“大于”“等于”或“小于”)对照组。在能利用尿素的细菌菌落周围，有红色环带出现的原因是_。(2)下列培养基中，能分离出分解尿素的细菌的是()a葡萄糖、nacl、k2hpo4、酚红、琼脂糖、水b葡萄糖、nacl、k2hpo4、酚红、琼脂糖、水、尿素cnacl、琼脂糖、水、蛋白胨、酵母提取物、尿素d葡萄糖、nacl、k2hpo4、酚红、琼脂糖、水、蛋白胨、酵母提取物(3)欲将分离得到的以尿素为氮源的细菌进行扩大培养，应使用_培养基。答案：(1)无菌水涂布分离lb全营养小于能利用尿素的细菌产生的脲酶，将培养基中的尿素分解，产生的氨使指示剂呈红色(2)b(3)lb液体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_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。(3)实验过程中如何防止其他微生物的污染？_。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，然后再用涂布分离法、划线分离法或其他方法筛选出单个目的菌落，再接种培养即可获得纯目的菌。在设计实验中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。答案：(1)苯酚影响涂布分离(2)的培养基没有加入苯酚作为碳源，的培养基加入了苯酚作为碳源涂布分离法或划线分离(3)培养基灭菌，接种环境灭菌，接种过程进行无菌操作3图甲是从土壤中筛选产脲酶细菌的过程，图乙是脲酶基因转录的mrna部分序列。请回答下列问题：(1)图中选择培养基应以_为唯一氮源；鉴别培养基还需添加_作指示剂，产脲酶细菌在该培养基上生长一段时间后，其菌落周围的指示剂将变成_色。(2)在5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13、156、462、178和191。该过程采取的接种方法是_，每克土壤样品中的细菌数量为_108个；与血细胞计数板计数法相比，此计数方法测得的细菌数较_。(3)现有一菌株的脲酶由于基因突变而失活，突变后基因转录的mrna在图乙箭头所示位置增加了70个核苷酸，使图乙序列中出现终止密码(终止密码有uag、uga和uaa)。突变基因转录的mrna中，终止密码为_，突变基因表达的蛋白含_个氨基酸。解析：(1)脲酶能够催化尿素水解释放出氨和二氧化碳，因此选择培养基中应以尿素为唯一氮源。挑取单菌落接种到加有酚红指示剂的鉴别培养基中，培养一段时间后，菌落周围的氨增加，ph升高，酚红指示剂将变红色。(2)该过程采取的接种方法为涂布分离法。利用涂布分离法对细菌进行计数时，应选择菌落数在30300的平板，因此平板上长出的细菌菌落平均数为(156178191)3175个。每克土壤样品中的细菌数为1750.11051.75108个。血细胞计数板计数法会将死细胞计算在内，而稀释涂布平板计数法只能计数活细胞(只有活细胞才能在平板上生长)，故一般血细胞计数板计数法所得结果要比涂布分离法所得结果大。(3)箭头处插入70个核苷酸，箭头后密码子的解读方式为*ag，uga，gaa对比3种终止密码可发现，此处的终止密码为uga。从起始密码到终止密码之前共有27372个碱基，因此突变基因表达的蛋白含115个氨基酸。答案：(1)尿素酚红红(2)涂布分离法1.75少(3)uga1154生活在土壤中的微生物种类和数量繁多，某同学为探究土壤中微生物对尿素是否具有分解作用，设计了以下实验，并成功筛选到能高效降解尿素的细菌(目的菌)。培养基成分如表所示，实验步骤如图所示。请分析回答问题：kh2po41.4 gna2hpo42.1 gmgso47h2o0.2 g葡萄糖10 g尿素1 g琼脂糖15 g将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1 000 ml(1)培养基中加入尿素的目的是筛选_，因此这种培养基属于_培养基。(2)目的菌生长所需的氮源和碳源分别来自培养基中的_，实验过程中振荡培养的主要目的是_。(3)转到固体培养基上时，常采用_的方法接种，获得单菌落后继续筛选。(4)下列材料或用具：培养细菌用的培养基与培养皿，玻璃棒、试管、三角瓶和移液管，实验操作者的双手。其中需要灭菌的是_；需要消毒的是_。(填序号)(5)简述土壤中可分解尿素的细菌的鉴定方法及原理：_。解析：(1)加入尿素的培养基能够筛选出降解尿素的细菌，该培养基属于选择培养基。(2)目的菌生长所需的碳源和氮源来源于培养基中的含碳和含氮物质，目的菌的生长过程需要氧，培养时补充氧气常用振荡方法。(3)在固体培养基上筛选细菌时，常用划线分离法或涂布分离法进行接种。(4)实验中培养基及器具需灭菌处理，操作者的双手则需消毒处理。(5)在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，细菌合成的脲酶催化尿素分解为氨，ph升高，使酚红指示剂变红，从而选择出能降解尿素的细菌。答案：(1)目的菌(分解尿素的细菌)选择(2)尿素、葡萄糖为目的菌提供氧气(3)涂布分离(4)(5)在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂；细菌合成的脲