2011高三生物一轮复习精品课件：选修1 专题 2 微生物的培养与应用

(1)微生物的分离与培养(2)某种微生物数量的测定(3)培养基对微生物的选择作用(4)利用微生物发酵来生产特定的产物以及微生物在其他方面的应用,(1)培养基的种类、营养要求及配制原则(2)无菌技术的内容及方法(3)分离纯化微生物的研究思路、方法,一、微生物的实验室培养1培养基的营养构成,(1)微生物最常利用的碳源是糖类(特别是葡萄糖)，常利用的氮源是氨盐、硝酸盐。(2)在微生物所需要的化合物中需要量最大的是碳源。(3)微生物之所以需要补充生长因子，是由于缺乏合成这些物质所需要的酶或合成能力有限。,2大肠杆菌的纯化大肠杆菌的纯化培养，包括培养基的配制和纯化大肠杆菌两个阶段。(1)培养基的配制流程(以牛肉膏蛋白胨培养基为例)计算：根据牛肉膏蛋白胨培养基配方的比例，计算配制100mL的培养基时，各种成分的用量。称量：准确地称取各种成分。,溶化：先将称好的牛肉膏连同称量纸一同放入烧杯，加入少量的水加热。当牛肉膏溶化并与称量纸分离后，用玻璃棒取出称量纸。然后往烧杯中加入蛋白胨和氯化钠，最后加入琼脂，加热使其熔化。在此过程中不断用玻璃棒搅拌，防止琼脂糊底而导致烧杯破裂。当琼脂完全熔化后，补加蒸馏水至100mL。,灭菌：将配制好的培养基转移到锥形瓶中加棉塞包好，放入高压灭菌锅，在压力为100kPa、温度为121条件下，灭菌1530min。将培养皿包好后放入干热灭菌箱内，在160170下灭菌2h。倒平板：等培养基冷却至50左右时，在酒精灯火焰附近倒平板。,(2)纯化大肠杆菌平板划线法：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。在数次划线后培养，可以分离到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体，这就是菌落。,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。在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个的菌落。(3)培养：将接种后的培养基和一个未接种的培养基(对照组)都放入37恒温箱中，培养12h和24h后，分别观察并记录结果。,3无菌技术(1)消毒和灭菌的区别,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。,(2)无菌技术主要操作要求实验前应对操作空间、操作人员消毒，对所有器具和培养基灭菌。实验进行时需在酒精灯火焰周围无菌区操作，另外要避免已灭菌处理材料再次污染。,二、土壤中分解尿素的细菌的分离与计数1选择合适的培养基(1)根据培养基的用途可分为选择培养基和鉴别培养基,(2)分离分解尿素的细菌的培养基即为选择培养基，培养基中的氮源只有尿素，理论上只有能合成脲酶的微生物才能在上面生长。,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，在显微镜下计一定容积的样品中微生物数量。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。,操作a设置重复组，增强实验的说服力与准确性。b为了保证结果准确，一般选择菌落数在30300的平板进行计数。计算公式：每克样品中的菌株数，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细菌分离与计数的实验流程土壤取样样品稀释取样涂布微生物培养观察并记录结果细菌计数,三、分解纤维素的微生物的分离1纤维素酶是一种复合酶，它包括C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶，前两种酶使纤维素分解成纤维二糖，第三种酶将纤维二糖分解成葡萄糖。,2纤维素分解菌的筛选原理(1)刚果红可以与纤维素形成红色复合物，但并不和水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。(2)纤维素分解菌能产生纤维素酶分解纤维素，从而使菌落周围形成透明圈。,3土壤中纤维素分解菌的筛选(1)方案土壤取样选择培养梯度稀释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。(2)选择培养的目的：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。(3)涉及到的微生物技术主要有：培养基的制作、无菌操作、稀释涂布平板法、选择培养基的作用、土壤取样等。,(2010年青岛市模拟)啤酒是我们日常生活中最常见的饮料之一。生产过程大致如下：将经过灭菌的麦芽汁充氧，接入啤酒酵母菌菌种后输入发酵罐。初期，酵母菌迅速繁殖，糖度下降，酒精浓度渐渐上升，泡沫不断增多；当糖度下降到一定程度后，结束发酵；最后分别输出有形物质和啤酒。根据上述过程，回答以下问题：,(1)具有耐高糖和耐酸特性的酵母菌是理想的酒精发酵菌种，对野生酵母菌进行诱变后通过筛选可以得到具有这些特性的突变菌，诱变及筛选过程如下：步骤1：野生菌液体培养一段时间后接受紫外线照射诱变处理。步骤2：制备选择培养基。在基本培养基的基础上，注意添加_和调低pH，加琼脂后灭菌，制成固体平板。,步骤3：将紫外线照射后的菌液稀释涂布平板。步骤4：根据_筛选出突变菌。(2)上述步骤2、3的目的分别是_。(3)酿酒过程中，经检测活菌数量适宜但却不产生酒精，应采取的措施是_。,(4)秸秆的主要成分为木质素、纤维素和半纤维素，但是酵母菌却无法直接利用，原因是其_。若要酵母菌能利用植物秸秆进行发酵抽取酒精，请提出解决该问题的方法。(列举两种方法)_。,【解析】(1)因为是选择耐高糖的酵母菌，所以应该加糖；一般来说能在选择培养基上生长繁殖的一定是耐高糖和耐酸的酵母菌。(2)步骤2的目的是创造选择的特定环境，步骤3的目的是通过稀释的方法期望获得单一菌落。,(3)活菌数量较多但不能产生酒精说明酵母菌不能进行无氧呼吸，所以为了获得酒精必须密闭。(4)酵母菌缺乏分解纤维素的酶系所以不能利用纤维素，但是可以通过基因工程的方法将分解纤维素的微生物中有关基因导入酵母菌，或者混合培养等方式。,【答案】(1)高浓度蔗糖(葡萄糖)是否能在选择培养基上生长(2)提供高糖和酸性筛选环境获得单菌落(3)隔绝空气(4)缺乏相应分解酶系(或缺乏纤维素酶和半纤维素酶)在酵母菌中转入分解酶系相关基因；利用酶或微生物分解秸秆；利用物理和化学方法分解秸秆；将酵母菌与其他能分解秸秆的微生物混合发酵,(2009年宁夏高考题)(1)在大肠杆菌培养过程中，除考虑营养条件外，还要考虑_、_和渗透压等条件。由于该细菌具有体积小、结构简单、变异类型容易选择、_、_等优点，因此常作为遗传学研究的实验材料。,(2)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、灭菌)；操作者的双手需要进行清洗和_；静止空气中的细菌可用紫外线杀灭，其原因是紫外线能使蛋白质变性，还能_。(3)若用稀释涂布平板法计数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_。,(4)通常，对获得的纯菌种还可以依据菌落的形状、大小等菌落特征对细菌进行初步的_。(5)培养大肠杆菌时，在接种前需要检测培养基是否被污染。对于固体培养基应采用的检测方法是_。(6)若用大肠杆菌进行实验，使用过的培养基及其培养物必须经过_处理后才能丢弃，以防止培养物的扩散。,【解析】(1)影响微生物培养的因素除了营养条件外，外界条件主要包括温度、酸碱度和渗透压等。由于大肠杆菌具有体积小、结构简单、变异类型容易选择、易培养、生活周期短等优点，所以常作为遗传学研究的实验材料。,(2)灭菌是指用强烈的物理或化学的方法，杀死物体内外的一切微生物，包括芽孢和孢子。消毒指使用较为温和的物理或化学方法仅杀死物体表面或内部一部分对人体有害的微生物。对于培养基和培养器皿要进行灭菌，对操作者的双手需要进行清洗和用酒精消毒，静止空气中的细菌在用紫外线照射能够使蛋白质变性，并损伤DNA结构，使细菌死亡。,(3)样品的稀释度直接影响平板上生长的菌落的数目，实际操作中，通常选用一定稀释范围的样品液进行培养，以保证获得的菌落数在30300之间。(4)菌落的特征是判断微生物的种类的重要依据。对获得的纯菌种可以依据菌落的特征对细菌进行初步检测。,(5)要判断固体培养基是否被污染，可将未接种的培养基在适宜的温度下培养一段时间，若发现有菌落说明培养基已被污染。(6)进行微生物培养时，使用过的培养基及培养物必须经灭菌后才能丢弃，防止培养的微生物扩散到环境中，造成危害。,【答案】(1)温度酸碱度易培养生活周期短(2)灭菌消毒损伤DNA的结构(3)比例合适(4)鉴定(或分类)(5)将未接种的培养基在适宜的温度下放置适宜的时间，观察培养基上是否有菌落产生(6)灭菌,1(2009年四川高考题)下列关于几种微生物的营养代谢和生长繁殖的描述，正确的是()A根瘤菌通过生物固氮，制造了含氮养料和含碳有机物,B接种到培养基上的青霉菌，进入对数期能大量积累青霉素C培养液中溶氧量的变化，会影响酵母菌的生长繁殖和代谢途径D用32P标记的噬菌体感染细菌，在新形成的噬菌体中都能检测到32P,【解析】根瘤菌异养生活，不能合成含氮有机物，A选项错误；处于对数期的青霉菌是菌种数目大量增加的时期，处于稳定期时才能积累大量青霉素，B选项错误；酵母菌的繁殖需要在有氧条件下进行，酵母菌在有氧和无氧条件下分别进行有氧呼吸和无氧呼吸，C选项正确；用32P标记噬菌体感染细菌时，其子代遗传物质的合成是以被32P标记噬菌体的DNA为模板，以细菌的核苷酸为原料，所以子代噬菌体中只有少数含32P，D选项错误。【答案】C,2(2009年重庆高考)下列有关大肠杆菌的叙述，正确的是()A大肠杆菌以复制方式进行繁殖，其拟核是一个环状DNA分子B在含葡萄糖和乳糖的培养基上，大肠杆菌首先利用乳糖作碳源C用大肠杆菌工程菌生产干扰素时，应及时添加核酸等生长因子D处于对数期的大肠杆菌，常作为生产用的菌种和科研的材料,【解析】大肠杆菌是一种细菌，以二分裂的方式进行繁殖；在含葡萄糖和乳糖的培养基上，大肠杆菌首先利用葡萄糖作能源，然后再利用乳糖；利用大肠杆菌作为工程菌生产干扰素时，不需要添加外源生长因子；处于对数期的大肠杆菌细胞代谢最旺盛，常作为生产用的菌种和科研的材料。【答案】D,3(2009年安徽高考题)下列是关于“检测土壤中细菌总数”实验操作的叙述，其中错误的是()A用蒸馏水配制牛肉膏蛋白胨培养基，经高温、高压灭菌后倒平板B取104、105、106倍的土壤稀释液和无菌水各0.1mL，分别涂布于各组平板上,C将实验组和对照组平板倒置，37恒温培养2448小时D确定对照组无菌后，选择菌落数在300以上的实验组平板进行计数【解析】采用稀释涂布平板法统计菌落数目时，一般选择菌落数在30300的平板进行计数。【答案】D,4(2007年江苏高考卷)不同的微生物对营养物质的需要各不相同。下列有关一种以CO2为唯一碳源的自养微生物营养的描述中，不正确的是()A氮源物质为该微生物提供必要的氮素B碳源物质也是该微生物的能源物质C无机盐是该微生物不可缺少的营养物质D水是该微生物的营养要素之一,【解析】本题考查微生物的营养要素以及理解应用能力、判断能力。CO2可为自养型微生物提供碳源，但不能提供能源。【答案】B,5下列所述环境条件下的微生物，能正常生长繁殖的是()A在缺乏生长素的无氮培养基中的固褐固氮菌B在人体表皮擦伤部位的破伤风杆菌C在新配制的植物矿质营养液中的酵母菌D在灭菌后的动物细胞培养液中的禽流感病毒,【解析】圆褐固氮菌是自生固氮细菌，因此可以在缺乏生长素的无氮培养基中的生长繁殖。破伤风杆菌是异养厌氧细菌，人体表皮擦伤部位是有氧的环境，破伤风杆菌不能生长和繁殖，酵母菌是异养型微生物，新配制的植物矿质营养液中缺少有机碳；禽流感病毒不能独立生活，只能寄生在活的细胞中，因此禽流感病毒不能在灭菌后的动物细胞培养液中生长繁殖。【答案】A,6下列关于平菇培养的操作程序，正确的是()A配制牛肉膏蛋白胨培养基，接种，高压蒸汽灭菌，培养B配制牛肉膏蛋白胨培养基，高压蒸汽灭菌，接种，培养C配制棉子壳培养基，接种，高压蒸汽灭菌，培养D配制棉子壳培养基，高压蒸汽灭菌，接种，培养,【解析】培养平菇所用的培养基是棉子壳，具体的操作程序是：配制培养基，高压蒸汽灭菌，培养。【答案】D,7通过选择培养基可以从混杂的微生物群体中分离出所需的微生物。在缺乏氮源的培养基上大部分微生物无法生长；在培养基中加入青霉素可以抑制细菌和放线菌；在培养基中加入10%酚可以抑制细菌和霉菌。利用上述方法能从混杂的微生物群体中分别分离出(多选)()A大肠杆菌B霉菌C放线菌D固氮细菌,【解析】根据题意，固氮细菌的生长不需要从培养基上获得氮源，可在缺乏氮源的培养基上正常生长；加入青霉素的培养基上不能生长细菌和放线菌，则可收获霉菌和酵母菌；加入酚的培养基使细菌和霉菌不能正常生长，而放线菌却能利用酚作原料合成自身的产物。【答案】DBC,8(2008年广东高考)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，筛选的主要步骤如下图所示：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_(A.影响；B.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。采用固体平板培养细菌时为什么进行倒置培养？_。(3)如何比较不同菌株降解苯酚能力的大小？_。(4)实验过程中如何防止其他微生物的污染？