24秋-25春人教版生物学选择性必修3 03 第1章 第2节 第2课时 微生物的选择培养和计数

第2节微生物的培养技术及应用第2课时微生物的选择培养和计数第1章发酵工程学习任务目标1．运用适应观，举例说明选择培养的原理。2．采用归纳与概括、模型与建模等方法，概述测定微生物数量的常用方法。3．尝试运用稀释涂布平板法，对细菌进行分离和计数。问题式预习一、选择培养基1．概念(1)允许生长：____________的微生物。(2)抑制或阻止生长：____________的微生物。特定种类其他种类2．实例下列属于选择培养基的是________。①80℃条件下的培养基②pH＝7条件下的培养基③牛肉膏蛋白胨培养基④以尿素为唯一氮源的培养基⑤添加青霉素的培养基①④⑤二、微生物的选择培养1．培养基：______________。2．样品处理：对样品进行充分稀释。3．接种方法：____________法。选择培养基稀释涂布平板4．操作过程(1)对涂布器进行消毒灭菌的字母分别是______。(2)E所示步骤中向培养基加入菌液的体积是_________。(3)A所示步骤中试管中加入1mL菌液和9mL________，依次等比稀释。(4)正确的操作步骤顺序是____________。(5)接种完毕后，将平板______，放入___________的恒温培养箱中培养。BD0.1mL无菌水CAEBDF倒置30～37℃三、微生物的数量测定1．稀释涂布平板法(1)原理：当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个单菌落，来源于样品稀释液中的____________。(2)计数原则①一般选择菌落数为____________的平板计数。②在同一稀释度下，应至少对__个平板进行重复计数，然后求出平均值。(3)不足：当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是__个菌落，所以统计的菌落数往往比活菌的实际数目__。一个活菌30～3003一少2．显微镜直接计数法(1)计数工具：显微镜、____________________________。(2)不足：因计数结果一般是______________的总和，故比活菌的实际数目__。细菌计数板或血细胞计数板活菌数和死菌数多四、土壤中分解尿素的细菌的分离与计数1．原理：绝大多数微生物都能利用葡萄糖，但只有能合成______的微生物才能分解尿素。利用以______作为唯一氮源的选择培养基，可以从土壤中分离出____________的细菌。脲酶尿素分解尿素3．操作提示基于对土壤中分解尿素的细菌的分离与计数的实验操作的理解，判断下列关于实验操作的说法正确的是____________。①本实验耗时长，应提前制订好计划，提高效率②本实验用到的器材比较多，应该对试管和平板做好标记③取土样的铁铲和取样纸袋使用前都需要灭菌④为了防止杂菌污染，从酒精中取出的涂布器应该直接在酒精灯火焰上充分燃烧灭菌⑤过热的涂布器不能直接放在盛有酒精的烧杯中①②③⑤1．[教材P18正文]在稀释涂布平板法中，为何需至少涂布3个平板？提示：作为重复实验，统计时取平均值，以减少偶然因素对实验结果的影响，增强实验结果的说服力。2．[教材P18正文]采用稀释涂布平板法接种，为什么统计的菌落数目往往比活菌的实际数目低？提示：因为当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。3．[教材P19“探究·实践”]如何借助生物化学的方法来鉴定所分离的尿素分解菌？提示：使用以尿素为唯一氮源的培养基，尿素分解菌合成的脲酶可以将尿素分解成氨，氨会使培养基的碱性增强，在培养基中加入酚红指示剂，若指示剂变红，可确定该细菌能够分解尿素。1．利用稀释涂布平板法统计菌落数目时，统计的菌落数就是活菌的实际数。(

)2．统计菌落数目时为保证结果准确，一般选择菌落数目最多的平板进行统计。(

)3．利用稀释涂布平板法和平板划线法均可实现细菌的分离和计数。(

)×××4．稀释涂布平板法是将不同稀释度的菌液倒入液体培养基进行培养。

(

)5．涂布接种时，需将涂布器浸在盛有酒精的烧杯中，然后取出并用酒精灯外焰灼烧，待酒精燃尽、涂布器冷却后再使用。(

)6．一般选择菌落数大于300的平板进行计数。(

)7．显微镜直接计数法统计的都是稀释液中活菌。(

)×√××任务型课堂选择培养基[探究活动]自然界中微生物数量繁多，种类庞杂，要想从中分离出需要的特定微生物并不容易，尤其是当要分离的微生物在混合菌群中不是优势种群时，更难实现。请探究以下问题：探究1．如何从大豆田土壤中分离出固氮微生物？提示：从大豆田土壤中取土样，利用缺乏氮源的培养基可分离出固氮微生物。探究2.要分离出分解纤维素的微生物，应在什么样的环境中取土样？应配制什么样的培养基？提示：应从富含纤维素的环境中取土样，如树林中多年落叶形成的腐殖土。应配制以纤维素为唯一碳源的培养基。探究3.根据选择培养的原理，如何筛选出耐酸菌？提示：可将培养基的pH调至酸性，再接种细菌培养。[评价活动]1．解脂菌能利用分泌的脂肪酶将脂肪分解成甘油和脂肪酸并吸收利用。脂肪酸会使醇溶青琼脂平板变为深蓝色。将不能直接吸收脂肪的甲、乙两种菌分别等量接种在醇溶青琼脂平板上培养，甲菌菌落周围呈现深蓝色，乙菌菌落周围不变色。下列说法错误的是(

)A．甲菌属于解脂菌B．实验中所用培养基以脂肪为唯一碳源C．可将两种菌分别接种在同一平板的不同区域进行对比D．该平板可用来比较解脂菌分泌脂肪酶的能力√B

解析：根据题干信息“甲菌菌落周围呈现深蓝色”可知，甲可以分泌脂肪酶，将脂肪分解成甘油和脂肪酸，脂肪酸使醇溶青琼脂平板变为深蓝色，因此甲属于解脂菌，A正确；乙菌菌落周围没有出现深蓝色，说明乙菌不能产生脂肪酶，不能利用脂肪为其供能，但乙菌可以在培养基上生存，说明该培养基不是以脂肪为唯一碳源，B错误；可将两种菌分别接种在同一平板的不同区域进行对比，更直观，C正确；该平板可用来比较解脂菌分泌脂肪酶的能力，可以以菌落周围深蓝色圆圈的大小为观察指标，D正确。2．研究人员用无机盐、琼脂和石油配制的培养基从被石油污染的土壤中筛选出了一种石油降解菌，下列有关叙述错误的是(

)A．这种培养基是一种选择培养基B．利用这种石油降解菌可以降解石油，修复土壤C．相对于未被污染的土壤，从被石油污染的土壤中更容易分离到石油降解菌D．能在该培养基上生长的微生物不一定是石油降解菌√D

解析：由题意可知，从被石油污染的土壤中筛选出一种石油降解菌，故这种培养基是一种选择培养基，A正确；利用这种石油降解菌可以降解石油，修复土壤，B正确；石油降解菌在被石油污染的土壤中含量较高，C正确；由于该培养基以石油作为唯一碳源，能在该培养基上生长的微生物就是石油降解菌，D错误。3．物质W是一种含氮有机物，W在培养基中达到一定量时培养基表现为不透明。某小组欲从土壤中筛选出能降解W的细菌，结果如图所示。下列说法不正确的是(

)A．透明圈的形成是因为物质W被分解B．所用的选择培养基应该以物质W为唯一氮源C．甲菌落中的细菌不分解物质W即可生长，说明其不需要氮源D．乙菌落中的细菌不一定都能降解W，仍需要进一步纯化√C

解析：物质W在培养基中达到一定量时培养基表现为不透明，因此透明圈的形成是因为物质W被分解，A正确；要筛选出能降解物质W的细菌，所用的选择培养基应该以物质W为唯一氮源，B正确；氮是细菌生长的必需元素之一，该培养基以物质W为唯一氮源，而甲菌落周围未出现透明圈，说明甲菌落中的细菌可能是利用空气中的氮气作为氮源，C错误；乙菌落中的细菌不一定都能降解W，因此仍需要进一步纯化，D正确。(1)选择培养基的选择作用选择培养原理具体处理分离菌种利用营养缺陷选择培养基进行的选择培养不加含碳有机物的无碳培养基分离自养微生物无氮培养基分离自生固氮微生物利用微生物(目的菌)对某种营养物质的特殊需求，使该营养物质成为某类微生物的唯一供给者石油作为唯一碳源的培养基分离出能降解石油的微生物尿素作为唯一氮源的培养基分离出能分解尿素的微生物选择培养原理具体处理分离菌种在完全培养基中加入某些化学物质，利用加入的化学物质抑制部分微生物生长或促进部分微生物生长加入青霉素等抗生素能分离出酵母菌和霉菌等真菌，同时抑制细菌和放线菌的生长加入高浓度的食盐分离金黄色葡萄球菌利用培养条件进行的选择培养,

在高温环境中培养分离耐高温的微生物将培养基pH调至较低水平分离耐酸的微生物在无氧环境中培养分离厌氧微生物和兼性厌氧微生物(2)微生物的筛选方法单菌落挑取法利用平板划线法或稀释涂布平板法接种到固体平板培养基表面，直接根据微生物菌落的特征利用单菌落挑取的方法获得目的微生物选择培养法利用选择培养基对微生物进行选择培养，直接获得目的微生物鉴定培养法利用鉴别培养基使目的微生物菌落呈现特有的特征，然后筛选目的微生物土壤中分解尿素的细菌的分离与计数[探究活动]样品的稀释程度将直接影响平板上生长的菌落数量，在实际操作中，通常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、适于计数的平板。据此探究以下问题：探究1．为什么分离不同的微生物要采用不同的稀释度？提示：土壤中微生物种类繁多，不同种类的微生物数量差距较大，数量多的稀释度应该更高一些，这样最后在平板上涂布和培养的时候会更容易得到单一菌落，便于计数。探究2.如何鉴定尿素被细菌分解了？提示：在细菌分解尿素的化学反应中，细菌合成的脲酶将尿素分解成氨，氨会使培养基的碱性增强，pH升高，因此，可以通过检测培养基的pH变化来判断该化学反应是否发生。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后，如果pH升高，指示剂将变红，说明尿素被细菌分解了。[评价活动]1．下列关于“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”实验操作的叙述，错误的是(

)A．利用稀释涂布平板法准确估计菌落数目的关键是恰当的稀释度B．若要判断选择培养基是否起到了选择作用，需要设置未接种的牛肉膏蛋白胨培养基作为对照C.在“土壤中分解尿素的细菌的分离和计数”实验中，应采用稀释涂布平板法D．计数时，应选择至少3个菌落数为30～300之间的平板进行计数并取平均值√B

解析：利用稀释涂布平板法准确估计菌落数目的关键是恰当的稀释度，稀释倍数太低，平板上菌落太多，会长在一起，稀释倍数太高，平板上菌落数目过少，都不易进行计数，A正确；若要判断选择培养基是否起到了选择作用，需设置接种了的没有选择作用的牛肉膏蛋白胨培养基作对照，B错误；在“土壤中分解尿素的细菌的分离和计数”实验中，应采用稀释涂布平板法，C正确；计数时，通常选择至少3个菌落数在30～300之间的实验组平板进行计数并取平均值，D正确。2．土壤中有丰富的微生物，若利用其中某种微生物，则需要进行菌种的分离和纯化，过程如下图所示。下列叙述错误的是(

)A．若目的是筛选分解尿素的细菌，则尿素可以作为该菌的氮源和碳源B．3号试管的稀释倍数为1×104，理论上3号试管的活菌数应是4号试管的10倍C．4号试管的结果表明每克土壤中的活菌数约为

1．1×108个D．该种方法统计的菌落数比活菌的实际数目少√A

解析：若目的是筛选分解尿素的细菌，则尿素可以作为该菌的氮源，不能作为碳源，A错误；由题图分析可知，3号试管的稀释倍数为1×104倍，4号试管的稀释倍数为1×105，则理论上3号试管的活菌数应是4号试管的10倍，B正确；4号试管进行稀释涂布平板法计数的结果表明每克土壤中的活菌数为(110＋108＋112)÷3÷0.1×105＝1．1×108个，C正确；稀释涂布平板得到的菌落可能存在两个或多个细菌细胞长成一个菌落，使该实验方法统计得到的菌落数往往会比实际活菌数目低，D正确。3．孔雀石绿(简称MG)是广泛使用的有机染料，在自然环境中极难降解，容易引起土壤污染，进而危害人体健康。因此从土壤中分离和筛选出高效的MG降解菌有非常重要的意义。已知MG在水中溶解度低，含过量MG的固体培养基不透明。请回答下列问题：(1)培养基的配制：MG降解菌富集培养基需含有NaH2PO4、KH2PO4、NaCl、NH4Cl、CaCl2、MgSO4、水等，再加__________________作为唯一碳源。配制好的培养基，需用__________________法进行灭菌。(2)MG高效降解菌株的分离和纯化：图中所示的分离纯化细菌的方法是________________________，用该方法统计的样品菌落数目比活菌的实际数目____________(填“少”或“多”)，原因是__________________________________________________________________。实验室采用此方法，将A中的1mL菌液稀释1000倍，在3个平板上分别接入0.1mL稀释液；经正确操作培养后，3个平板上的菌落数分别为150、158和160。据此可得出每升样品中的活菌数至少为__________________个。(3)MG高效降解菌株的鉴定：将纯化获得的菌种接种于含过量MG的固体培养基(其他营养成分等适宜)上，根据培养基是否出现____________来鉴别出目的菌株，原因是

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)该实验的目的是筛选出高效的MG降解菌，则培养基中应以MG作为唯一碳源，能够降解MG的细菌能生长，其他微生物的生长会受到抑制，从而达到筛选的目的。配制好的培养基，需用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。(2)稀释涂布平板法能用于分离和计数，题图中分离纯化细菌的方法是稀释涂布平板法。用该方法(稀释涂布平板法)统计样品的菌落数目比活菌的实际数目少，原因是当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。根据计算公式可计算出每升样品中的活菌数至少为(150＋158＋160)÷3÷0.1×1000×103＝1．56×109个。(3)MG高效降解菌株的鉴定：将纯化获得的菌种接种于含过量MG的固体培养基(其他营养成分等适宜)上，已知MG在水中溶解度低，含过量MG的固体培养基不透明，故可根据培养基是否出现透明圈来鉴别目的菌株，这是因为目的菌株通过降解MG生长，使菌落周围的培养基变透明，出现透明圈。答案：(1)孔雀石绿(MG)高压蒸汽灭菌(2)稀释涂布平板法少当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落1．