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1、专题2 微生物的培养与应用 要点探究要点探究 栏目导 航 课课前前导导学学 走近高考走近高考 一、微生物的实验室培养 1.培养基 (1)概念:人们按照微生物对营养物质的不同需求,配制出供其生长繁殖的营养基质 。 (3)分类 基础梳理 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:防止外来杂菌的入侵。 (3)措施 条件结果常用的方法 消毒 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 (不包括芽孢和孢 子) 煮沸消毒法、巴氏消 毒法、紫外线或化学 药剂 消毒法 灭菌强烈的理化因素 杀死物体内外所 有的微生物,包括 芽孢
2、和孢子 灼烧灭菌、干热灭 菌 、高压蒸汽灭菌 3.纯化大肠杆菌以及菌种的保藏 (1)制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的步骤:计算称量溶化灭菌倒平板。 (2)纯化大肠杆菌 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 落就是一个纯化的细菌菌落。 方法:平板划线法、稀释涂布平板法。 (3)菌种的保藏 短期保存:固体斜面培养基上4 保存,菌种易被污染或产生变异。 长期保存:甘油瓶中-20 在冷冻箱中保藏。 【思维激活】 为什么在倒平板时,等平板冷却后要将平板倒置? 提示:将平板倒置的目的是防止培养皿盖上的水珠滴落到平板上造成 污染。 二、土壤中分解尿素的细菌的分离和计数 1.菌种
3、筛选:使用尿素是唯一氮源的选择培养基培养。 2.统计菌落数目:常用方法有稀释涂布平板法、显微镜直接计数法。 3.细菌分离与计数的实验流程:土壤取样配制培养基微生物的培养 与观察细菌的计数。 三、分解纤维素的微生物的分离 1.纤维素酶 (1)组成:纤维素酶是一种复合酶,它包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶。 (2)作用 2.菌种筛选 (1)方法:刚果红染色法。 (2)原理 红色复合物红色消失、出现透明圈 即:使用以纤维素为唯一碳源的选择培养基,根据是否产生透明圈来筛选纤维 素分解菌。 3.筛选流程 土壤取样: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数量 梯度稀释 涂布平板:
4、将样品涂布于含CR的鉴别纤维素分解菌的培养基上 挑选产生透明圈的菌落:产生纤维素酶的菌落周围出现透明圈 知识导图 微生物的实验室培养 问题引领:(1)固体培养基有哪些用途? (2)平板划线每次灼烧接种环的目的相同吗? 1.培养基的种类 (1)按物理性质分类 培养基种类特点用途 液体培养基不加凝固剂工业生产 固体培养基 加凝固剂 (如琼脂) 微生物分离、鉴定,活 菌计数,菌种保藏 要 点 探 究 探究点 一 种类制备方法原理用途举例 选择 培养基 培养基中加入 某些化学物质 依据某些微生 物对某些物质 的抗性而设计 从众多微生物 中分离所需的 微生物 加入青霉素分 离得到酵母菌 和霉菌 鉴别 培
5、养基 培养基中加入 某种试剂 或化 学药品 依据微生物产 生的某种代谢 产物与培养基 中的特定试剂 或化学药品反 应,产生明显 的特征变化而 设计 鉴别 不同种类 的微生物 伊红美蓝培 养基可以鉴别 大肠杆菌 (2)按功能分类 2.培养基的配制原则及注意事项 (2)配制牛肉膏蛋白胨固体培养基的注意事项 倒平板的适宜温度一般在50 左右,温度过高会烫手,过低培养基又 会凝固。 平板需倒置,这样既可使培养基表面的水分更好地挥发,又可防止皿 盖上的水珠落入培养基,造成污染。 方法平板划线法稀释涂布平板法 注意事项 (1)接种环的灼烧:第一次划线前: 杀死接种环上的微生物,避免污染 培养物;每次划线前
6、:杀死残留菌 种,保证每次划线菌种来自上次划 线末端;划线结 束后:杀死残留菌 种,避免污染环境和感染操作者。 (2)灼烧接种环之后,要冷却后再进 行操作,以免温度太高杀死菌种。 (3)划线时 最后一区域不要与第一 区域相连。 (4)划线用力要大小适当,防止用力 过大将培养基划破。 (1)稀释操作时:每支试管及其中的 9 mL水、移液管等均需灭菌;操作 时,试管口和移液管应在离火焰 1 cm2 cm处。 (2)涂布平板时:涂布器用体积分 数为70%酒精消毒,取出时,让多余 酒精在烧杯中滴尽,然后将沾有少 量酒精的涂布器在酒精灯火焰上引 燃;不要将过热 的涂布器放在盛 放酒精的烧杯中,以免引燃其
7、中的 酒精;酒精灯与培养皿距离要合 适,移液管管头不要接触任何物体 。 目的在培养基上形成由单个菌种繁殖而来的子细胞群体菌落 3.微生物的纯化培养平板划线法与稀释涂布平板法 【例1】 氯苯化合物是重要的有机化工原料,因其不易降解,会污染环境。某 研究小组依照下列实验方案(图1)筛选出能高效降解氯苯的微生物SP1菌。 培养基配方如表所示。 液体 培养基 蛋白胨牛肉膏氯苯氯化钠硝酸铵 无机盐 (无碳) 蒸馏 水 号10 g5 g5 mg5 g1 L 号50 mg5 g3 g适量1 L 号 20 80 mg 5 g3 g适量1 L 表 培养基的组成 (1)配制号固体培养基时,除添加号液体培养基成分外
8、,还应添加1%的 。 (2)培养基配制时,灭菌与调pH的先后顺序是 。 (3)从用途上来说,号培养基属于 培养基。在号培养基中,为 SP1菌提供氮源的成分是 。 (4)在营养缺乏或环境恶劣时,SP1的菌体会变成一个圆形的休眠体,这种 休眠体被称为 。 (5)将SP1菌接种在含不同浓度氯苯的号培养液中培养,得到生长曲线(如 图2)。从图2可知,SP1菌在 培养条件下最早停止生长,其原因是 。 思维导引: 1.从营养成分上看,选择培养基有什么特点? 2.号培养液中,氯苯有什么作用?对细菌的增殖有何影响? 解析:(1)配制固体培养基时应在液体培养基的成分中再加入琼脂作为凝固剂 。 (2)在配制培养基
9、时应先调节pH,后进行灭菌,防止灭菌后调节pH的过程中污 染培养基。 (3)据表可知,号培养基不加牛肉膏和蛋白胨,以硝酸铵为氮源,可以选择出以 硝酸铵为氮源的微生物,是选择培养基。 (4)在营养缺乏、环境恶劣时,微生物可以形成休眠体芽孢,来渡过不良环 境。 (5)据图2可知,SP1菌在20 mg/L氯苯培养条件下菌体数最早达到最大值,即最 早停止生长,原因是在培养基中,氯苯是唯一碳源,由于20 mg/L氯苯培养条 件下碳源最少,因此最早被耗尽,使SP1菌停止生长。 答案:(1)琼脂 (2)先调pH,后灭菌 (3)选择 硝酸铵 (4)芽孢 (5)20 mg/L氯苯 碳源最早耗尽 问题引领:(1)
10、分离细菌一般使用何种培养基? (2)如何对培养液中的细菌进行计数? 1.筛选菌株 (1)原理:人为提供有利于目的菌株生长的条件(包括营养、温度、pH等),同时 抑制或阻止其他微生物生长。 (2)刚果红染色的两种方法的比较 先培养微生物,再加入刚果红在倒平板时就加入刚果红 优 点 显示出的颜色反应基本上是纤维 素分解菌的作用 操作简便,不存在菌落混杂问题 缺 点 操作烦琐,加入刚果红溶液会使菌 落之间发生混杂 由于在纤维素粉、琼脂和土豆 汁中都含有淀粉类物质,可以使能 够产生淀粉酶的微生物出现假阳 性反应;有些微生物具有降解色 素的能力,长时间 培养会降解刚 果红,从而形成明显的透明圈,这 些微
11、生物与纤维素分解菌不易区 分 探究点 二细菌的分离与计数 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:设置重复组,增强实验的说服力与准确性;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=(CV)M,其中C代表某一稀释度下平板
12、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.设置对照 (1)判断培养基中是否有杂菌污染,需将未接种的培养基同时进行培养。 (2)判断选择培养基是否具有筛选作用,需设立基础培养基进行接种后培养, 观察两种培养基上菌落数目,进行对比得出结论。 【例2】 (2011濮阳二模)现在大力提倡无纸化办公,但是每年仍然不可避免地 产生大量的废纸,其主要成分是木质纤维,人类正努力将其转化为一种新的资 源乙醇。如图是工业上利用微生物由纤维素生产乙醇的基本工艺流程, 请回答相关问题: (1)自然界中环节需要的微生物大多分布在 的环境中 。将从土壤中获得的微生物培养在以
13、 为碳源、并加入 的培养基上,筛选周围有 的菌落。 (2)在如上所述的筛选过程中获得了三个菌落,对它们分别培养,并完成环节, 且三种等量酶液中酶的浓度相同,则你认为三种酶液的活性 (一定相同、不一定相同、一定不同),可以通过 进行定量测定。 (3)根据测定结果,环节常选择木霉,则中获得的酶是 酶。 (4)生产中可以满足环节的常见菌种是 ,为了确保获 得产物乙醇,环节要注意 。 思维导引: 1.从纤维素分解菌的生活特性看,其生活环境有何特点? 2.酶活性的影响因素有哪些?酶活性是否受酶浓度影响? 解析:(1)富含纤维素的土壤中,含有大量以纤维素为碳源的纤维素分解菌。刚 果红能与培养基中的纤维素形
14、成红色复合物,当纤维素分解后,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,通过此方法来筛选纤维 素分解菌。(2)酶液中酶的浓度相同,酶的活性不一定相同,可通过分解纤维素 后所产生的葡萄糖量是否相等来鉴定其活性是否相同。(3)木霉能产生纤维素 酶,可以将纤维素分解。(4)在酒精发酵中常用的微生物是酵母菌,在接种过程 中一定要避免杂菌污染。乙醇是酵母菌无氧发酵的产物,发酵过程中一定要 保持无氧的环境。 答案:(1)富含纤维素(其他答案合理也可,如落叶较多等) 纤维素 刚果红 透明圈 (2)不一定相同 对纤维素酶分解纤维素后所产生的葡萄糖 (3)纤维素 (4)酵母菌 发酵装置的密闭
15、性(或保证无氧条件等) 1.(2011年新课标全国高考)有些细菌可分解原油,从而消除由原油泄漏造成的 土壤污染。某同学欲从受原油污染的土壤中筛选出能高效降解原油的菌株。 回答问题: (1)在筛选过程中,应将土壤样品稀释液接种于以 为唯一 碳源的固体培养基上,从功能上讲,该培养基属于 培养基 。 (2)纯化菌种时,为了得到单菌落,常采用的接种方法有两种,即 和 。 (3)为了筛选出高效菌株,可比较单菌落周围分解圈的大小,分解圈大说明该菌株 的降解能力 。 (4)通常情况下,在微生物培养过程中,实验室常用的灭菌方法有灼烧灭菌、 和 。 无菌技术要求实验操作应在酒精灯 附近进行,以避免周围环境中微生
16、 物的污染。 解析:本题考查微生物的分离、培养的有关内容。(1)由题意知,要筛选出高 效降解原油的菌株,应配制选择培养基,以原油为唯一碳源。(2)常采用的纯 化菌种的接种方法有平板划线法、稀释涂布平板法两种。(3)单菌落周围分 解圈的大小可说明该菌株的降解能力的强弱,筛选出的降解能力强的菌株周 围分解圈应较大。(4)实验室常用的灭菌方法有灼烧灭菌、干热灭菌、高压 蒸汽灭菌等,实验操作也应在酒精灯火焰附近进行。 答案:(1)原油 选择 (2)平板划线法 稀释涂布平板法 (3)强 (4)干热灭菌 高压蒸汽灭菌 火焰 2.(2011年天津高考)絮凝性细菌分泌的具有絮凝活性的高分子化合物,能与石 油污水中的悬浮颗粒和有机物等形成絮状沉淀,起到净化污水的
