备战2020年高考生物一轮复习第38讲微生物的培养与应用讲义

1、第38讲微生物的培养与应用【最新考纲】微生物的分离和培养。2.培养基对微生物的选择作用。3.某种微生物数量的测定。4.微生物在其他方面的应用。考点一微生物的实验室培养I!知识微梳理、(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)营养组成：一般都含有水、碳源、氮源和无机盐。止匕外，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。八*;固体培养基:含凝固剂(3)分类液体培养基:不含凝固剂2.无菌技术(1)关键：防止外来杂菌的入侵。(2)不同对象的无菌操作方法(连线)类型w.水源地国口泄烧灭菌穆汗超灭菌巴氏消库紫外线/牝学药物高压堤汽3.大肠杆菌的纯化培

2、养(1)制备牛肉膏蛋白豚固体培养基丽卜拜菽f而1医画T倒刊(2)纯化大肠杆菌的方法纯化培养原理：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菌落,即可获得较纯的菌种。纯化大肠杆菌的关键步骤：接种。常用的微生物接种方法有两种a.平板划线法：是通过接种环在琼脂固体培养某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:是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。(3)菌种的保存方法对于频繁使用的菌种，可以采用临时保藏的方法。对于需要长期保存的菌种，可以采用甘油管藏的方法。矣诊断辨析(1)培养基一般都含有水、碳源

3、、氮源和无机盐，有时还需要加入一些特殊的物质。(V)(2)倒平板时，应将打开的皿盖放到一边，以免培养基溅到皿盖上。(X)(3)消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害。(V)(4)为了防止污染，接种环经火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落。(X)(5)用稀释涂布平板法纯化大肠杆菌时，只要稀释度足够高，就能在培养基表面形成单个菌落。(，)热图解读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，请思考：(1)获得图A效果和图B效果的接种方法分别是什么？(2)某同学在纯化土壤中的细菌时，发现培养基上的菌落连成了一片，最可能的原因是什么?应当怎样操作才可避免此种现象？(3)接种操

4、作为什么一定要在火焰附近进行？提示(1)获得效果A的接种方法为稀释涂布平板法，获得效果B的接种方法为平板划线法。(2)最可能的原因是菌液浓度过高或划线时在划下一区域前未将接种环灼烧灭菌；采取的措施是增大稀释倍数或每次划新区域前先将接种环灼烧灭菌。(3)火焰附近存在着无菌区域。I!考向微突破A,v1.(2017江苏)苯酚及其衍生物广泛存在于工业废水中，对环境有严重危害。小明同学准备依据如图操作步骤，从处理废水的活性污泥中分离筛选酚降解高效菌株。请回答下列问题：平板何性沟泥富集境界10110"105（1）酚降解菌富集培养基含有蛋白陈、K2HPO4、MgSO4、苯酚和水，其中可作为碳源的有

5、（2）将采集到的样品接种培养，苯酚用量应随转接次数增加而逐渐,以达到富集酚降解菌的目的。若上图平板中菌落过于密集，应进一步,以便于菌落计数与分离制备平板培养基时除了需要水、营养物质外，还必须添加。如图为连续划线法示意图，在图中（W图中序号）区域更易获得单菌落（4）采用比色测定法（使用苯酚显色剂）检测降解后的废水中苯酚残留量。先制作系列浓度梯度并进行显色反应，下表中15号比色管的苯酚浓度应分别为管号123456苯酚浓度（mg/L）1如果废水为50mg/L苯酚溶液，降解后约有21%的苯酚残留，则需将残留液稀释（填序号：51020）倍后，再进行比色。解析（1）富集培养基中蛋白陈、苯酚都是含C的有机物

6、，可作为碳源。（2）欲富集酚降解菌，需随转接次数增加逐渐增加培养基中苯酚的含量；若接种培养后平板上菌落过于密集，则应进一步稀释后再进行涂布，以降低平板上菌落密度，便于菌落计数与分离；平板培养基是固体培养基，除含有水、营养物质（碳源、氮源、无机盐等）外，还需添加琼脂作为凝固剂。（3）利用连续划线法接种时，最后的划线区域（）中，菌体的密度较小，容易获得单菌落。（4）因系列浓度梯度中6号比色管中苯酚浓度为1mg/L,故15号比色管中的苯酚浓度应分别为0mg/L、0.2mg/L>0.4mg/L、0.6mg/L、0.8mg/L;根据题意，废水为50mg/L苯酚溶液，降解后约有21%的苯酚残留，要使

7、稀释后的苯酚残留液浓度介于01mg/L,需将残留液稀释20倍左右。答案（1）蛋白陈、苯酚（2）增加稀释涂布凝固剂（3）（4）0、0.2、0.4、0.6、0.8高考教材本题以选修一P18P19”平板划线操作”“系列稀释操作”图示为源，从知识内容上考查微生物的分离、纯化和培养，培养基的成分等，从目标要求上考查考生的实验与探究能力。跟|题|变|式2.下图是微生物平板划线示意图。划线的顺序为1、2、3、4、5。(1)接种时不能划破培养基的原因是什么？(2)第1区和第5区的划线能否相连？为什么？答案(1)若划破培养基则难以达到分离单菌落的目的。(2)不能。以便比较前后的菌落数。3.微生物的实验室培养，最

8、为关键的是不仅要为微生物提供合适的营养条件和环境条件，还要能解决杂菌对培养物的污染问题。请结合微生物的实验室培养知识回答以下问题：(1)培养基能为微生物提供营养。各种培养基的配方不同，但一般都含有如蛋白冻除了提供氮源之外，还提供;另外，培养基还需要满足微生物对的要求。(2)获得纯正培养物的关键是防止外来微生物污染。对实验操作的空间、操作者的衣着和手，需要进行清洗和(填“消毒”或“灭菌”)；而一般对培养基通常选择法进行灭菌。(3)微生物的接种方法很多，其核心都是要防止杂菌污染，保证培养物的纯净。微生物接种最常用的方法是?口o(4)对分离的微生物作进一步鉴定和筛选，常需要借助生物化学方法，如在以为

9、唯一碳源的培养基中加入,可用来鉴定纤维素分解菌；而筛选纤维素分解菌，则依据培养基是否产生秣征)来筛选。答案(1)碳源、氮源、无机盐、水碳源、磷酸盐和维生素pH、特殊营养物质、氧气(2)消毒高压蒸汽灭菌(3)平板划线法稀释涂布平板法(4)纤维素刚果红透明圈整合提升1.微生物对主要营养物质的需求特点不同种类的微生物代谢特点不同，因此对培养基中营养物质的需求也不同。CO2,氮源可由含氮(1)自养型微生物所需的主要营养物质是无机盐，碳源可来自大气中的无机盐提供。(2)异养型微生物所需的营养物质主要是有机物，即碳源必须由含碳有机物提供，氮源也主要是由有机物提供，部分异养型微生物也可以利用无机氮源2.消毒

10、和灭菌的辨析项目条件结果常用方法应用范围消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对人体有害的微生物煮沸消毒法日常用品巴氏消毒法不耐图温的液体化学药剂消毒法用酒精擦拭双手，用氯气消毒水源灭菌强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物，包括芽抱和抱子灼烧火菌法接种工具干热火菌法玻璃器皿、金属工具局压蒸汽灭菌法培养基及容器的火菌3.两种纯化细菌方法的比较项目优点缺点适用范围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适用于好氧菌稀释涂布平板法可以计数，可以观察菌落特征吸收量较少，较麻烦，平板不干燥效果不好，容易蔓延适用于厌氧菌和兼性厌氧菌4.稀释涂布平板法计数微生物的注意问题用稀释

11、涂布平板法计数微生物时，要求选择菌落数在30300的平板进行计数。解题时易出现以下误解:(1)只得到1个菌落数在30300的平板是错误的，错误的原因是不符合实验的重复原则,易受到偶发因素的影响。(2)得到3个或3个以上菌落数在30300的平板，也不一定正确，这可能有两种情况：不同平板间差异较大，如得到3个平板，菌落数分别为230、34、240,虽然菌落数均在“30300”之间，这也是不正确的，因为“3*”230”“曲解太大，应重新实验找出原因。不同平板之间差异不大，是符合要求的，用其平均值作为估算的最终结果。可见，并不是只要得到3个第落数在30300的平板”即可，而应该是涂布的同一稀释度的平板

12、均符合菌落数在30300的平板”且无较大差异，说明实验操作合格，才能按照计算公式进考点二微生物的筛选和计数知识微梳理%1 .土壤中分解尿素的细菌的分离与计数(i)分离原理：土壤中的细菌之所以能分解尿素，是因为它们能合成月尿酶,q中物质在把尿素分解成无机物的过程中起到催化作用。(2)统计菌落数目一般用稀释涂布平板法。统计菌落数目时，培养基表面生长的i个菌落，来源于样品稀释液中1个活菌。为了保证结果准确，一般选择菌落数在30300的平板进行计数。从平板上的菌落数推测出每克样品中的菌数落的计算方法是(平均菌落数宣布的稀释液体积)X稀释倍数。利用稀释涂布平板法成功统计菌落数目的关键是恰当的稀释度。特别

13、提醒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在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。(3)实验流程：十壤取样f样品的稀释-微牛物的培养与观察一细菌的计数。2 .分解纤维素的微生物的分离(1)纤维素酶组成：纤维素酶是一种复合酶一一般认为它至少包括三种组分，即C1酶、Cx酶和葡萄糖作用Ci酶葡萄糖甘酶纤维素'纤维二糖>葡萄糖Cx酶(2)纤维素分解菌的筛选原理纤维素分解菌刚果红1纤维素酶夕,4小:一红色复合物>红色消失，出现透明圈纤维素筛选方法：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培养基:以纤维素为唯一碳源的选择培养基0实验流程土

14、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(3)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"养基，再用鉴别培养基。选择培养基为液体培养基,以纤维素作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。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。3 .结果分析与评价内容现象结论后无杂菌污染的判断对照的培养皿中无菌落生长未被杂菌污染培养物中菌落数偏局被杂菌污染菌落形态

15、多样，菌落数偏高培养物中混入其他氮源选择培养基的筛选作用牛肉膏培养基上的菌落数目大于选择培养基上的数目选择培养基具筛选作用样品的稀释操作得到2个或2个以上菌落数目在30300的平板操作成功重复组的结果若选取同一种土样，统计结果应接近诊断辨析（1）选择培养基可以鉴定某种微生物的种类。（X）（2）对细菌进行计数只能采用稀释涂布平板法，而不能用平板划线法。（乂）（3）筛选能分解尿素的细菌所利用的培养基中，尿素是唯一的氮源。（V）（4）分解尿素的细菌在分解尿素时，可以将尿素转化为氨，使得培养基的酸碱度降低。（X）（5）刚果红可以与纤维素形成透明复合物，所以可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。（X

16、）I!考向微突破'1.（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。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”“NHNO3”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,其作用有筌出两点即可）。解析（1）土壤中的某些细菌之所以能够分解尿素，是因为它们能

17、产生月尿酶。尿素分解菌是异养生物，不能利用CO2来合成有机物，必须利用现成的有机物（如葡萄糖）作为碳源；葡萄糖通过呼吸作用被分解时，能为细胞生命活动提供能量，同时，葡萄糖还可以转化成脂肪、某些氨基酸等物质，所以进入细菌体内的葡萄糖能为其他有机物的合成提供原料。（2）选择培养基是只允许特定种类的微生物（目的微生物）生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基。本实验的目的菌是可分解尿素的细菌，因此，配制的培养基应只允许尿素分解菌生长，NH4NO3可以作为所有细菌的氮源，培养基中如含有NH4NO3,将不能起到筛选作用。(3)KH2PO4和Na2HPO4能为细菌生长提供钾盐、钠盐和磷酸盐，而H2P

18、O4/HPO2可以使培养基中pH保持相对稳定。答案(1)月尿酶分解尿素的细菌是异养生物，不能利用CO2来合成有机物为细胞生命活动提供能量，为其他有机物的合成提供原料(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稳定高考教材本题以选修一P21自6”土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”为源，从知识内容上考查微生物的分离和培养、培养基对微生物的选择作用，培养基的成分、酶的专一性等，从目标要求上考查考生的实验与探究能力。跟|题|变|式2.选择培养基是根据某一种或某一类微生物的特

19、殊营养要求或对一些物理、化学抗性而设计的培养基。利用这种培养基可以将所需要的微生物从混杂的微生物中分离出来。为选择酵母菌和硝化细菌，应选用的培养基分别为()A.伊红美蓝培养基、含青霉素培养基B.含青霉素培养基、含氨的无机培养基C.含氨的无机培养基、含青霉素培养基D.含青霉素培养基、伊红美蓝培养基解析酵母菌是真菌，通常可以用含青霉素的培养基进行选择培养，因为青霉素抑制细菌生长，但不能抑制真菌生长。硝化细菌为自养型生物，能够利用氨转变为亚硝酸和硝酸所释放的能量，把无机物转变为有机物以维持自身生命活动，利用含氨的无机培养基可进行选择培养。答案B3.下表是某同学列出的分离土壤中微生物培养基的配方，据此

20、回答下列问题：培养基配方KH2PO41.4gNa2HPO42.1gMgSO47H2O0.2g葡锢糖10.0g尿素1.0g琼脂15.0g将上述物质溶解后，用蒸储水定咨到1000mL(1)从作用上看，该培养基属于培养基，提供氮源的物质是,细菌能利用该氮源是由于体内能合成酶。（2）在对分离的能分解尿素的细菌进行鉴定时，还需在培养基中加入指示剂，若指示剂变,说明有目的菌株存在。（3）为了测定微生物的数量，接种时应采用法，某同学在4个培养基上分别接种稀释倍数为106的土壤样液0.1mL,培养后菌落数分别为180、155、176、129个，则每毫升原土壤样液中上述微生物的数量为,测定的活菌数比实际活菌数（

21、填“低”“高”或“基本一致”）。解析（1）题干指出表中是分离土壤中微生物的培养基配方，其中尿素是唯一氮源，能生长的菌落说明能利用尿素中的氮源，所以甲从用途上属于选择培养基。以尿素为唯一氮源的培养基可以选择尿素分解菌。（2）在对分离的能分解尿素的细菌进行鉴定时，还需在培养基中加入酚红指示剂，若指示剂变红，说明有目的菌株存在。（3）纯化微生物可以用稀释涂布平板法和平板划线法，其中稀释涂布平板法能用于微生物的计数。1mL原土壤样液中上述微生物数量=（180+155+176+129）106X10=1.6X109个；用稀释涂布平板法进行微生物的计数，但统计的数量比实际数量会偏少，原因是当两个或多个细胞连

22、在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。答案（1）选择尿素月尿（催化尿素分解的）酚红红（3）稀释涂布平板1.6X109低4.植物秸秆中的纤维素可被某些微生物分解，回答下列问题：（1）分解秸秆中纤维素的微生物能分泌纤维素酶，该酶是由3种组分组成的复合酶，其中的葡萄糖甘酶可将分解成。（2）在含纤维素的培养基中加入刚果红（CR）时，CR可与纤维素形成:色复合物。用含有CR的该种培养基培养纤维素分解菌时，培养基上会出现以该菌的菌落为中心的。（3）为从富含纤维素的土壤中分离获得纤维素分解菌的单菌落，某同学设计了甲、乙两种培养基（成分见下表）：成分无机盐淀粉纤维素粉琼脂CR溶液水十+十十一十十A口4乙_+_

23、+一十十十注“十”表示有，“”表示无。据表判断，培养基甲（填“能”或“不能”）用于分离和鉴别纤维素分解菌，原因是培养基乙（K"能”或“不能”）用于分离和鉴别纤维素分解菌，原因是解析（1）纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括三种组分：C1酶、Cx酶和葡萄糖田10酶，前两种酶使纤维素分解成纤维二糖，葡萄糖甘酶将纤维二糖分解成葡萄糖。（2）刚果红可与纤维素形成红色复合物，但并不与水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。用含有刚果红的纤维素培养基培养纤维素分解菌时，由于纤维素被分解，红色复合物无法形成，培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。（3）培养基甲未使用琼脂，为液体培养基，不能

24、用于分离单菌落。含有纤维素和刚果红（CR）的培养基可分离和鉴别纤维素分解菌。答案（1）纤维二糖葡萄糖（2）红透明圈（3）不能液体培养基不能用于分离单菌落不能培养基中没有纤维素，不会形成CR-纤维素红色复合物，即使出现单菌落也不能确定其为纤维素分解菌整合提升选择培养基的制作方法1 .在培养基全部营养成分具备的前提下，加入物质：依据某些微生物对某些物质的抗性，在培养基中加入某些物质，以抑制不需要的微生物生长，促进所需要的微生物生长，如培养基中加入高浓度食盐时可抑制多种细菌的生长，但不影响金黄色葡萄球菌的生长，从而可将该菌分离出来；而在培养基中加入青霉素时可抑制细菌、放线菌的生长，从而分离得到酵母菌和霉菌。2 .通过改变培养基的营养成分达到分离微生物的目的：培养基中缺乏氮源时，可分离自生固氮微生物，非自生固氮微生物因缺乏氮源而无法生存；培养基中若缺乏有机碳源则异养微生物无法生存，而自养微生物可利用