1、第34讲 微生物的培养与应用新高考复习目标1生命观念：掌握选择培养基的原理，理解适者生存的含义。2科学思维：通过分析培养基各成分在微生物培养中的作用，得出可以通过调整培养基的配方，有目的地培养某种微生物的结论。3科学探究：通过微生物的相关实验，学会培养、分离微生物，以及微生物计数的实验设计。4社会责任：关注有害微生物的控制及宣传健康生活方式等。考点一 培养基及微生物的纯化培养技术1培养基氮源 无机盐 液体培养基鉴别培养基 pH氧气2无菌技术化学药剂消毒法 干热灭菌 高压蒸汽灭菌 外来杂菌3大肠杆菌的纯化培养称量 灭菌 平板划线法 甘油管藏法1教材选修1 P14“侧栏小资料”：琼脂是一种怎样的物
2、质？它在培养基中有怎样的作用？提示：琼脂是一种从红藻中提取的多糖。琼脂在98 以上熔化，在44 以下凝固，在常规培养条件下呈现固态，所以常作为固体培养基的凝固剂。2教材选修1 P15“侧栏小资料”：牛肉膏和蛋白胨含有哪些营养物质？提示：牛肉膏和蛋白胨来源于动物原料，含有糖、维生素和有机氮等营养物质。3教材选修1 P18“侧栏小资料”：微生物的接种方法只有平板划线法和稀释涂布平板法吗？微生物接种的核心是什么？提示：不是。微生物的接种方法还包括斜面接种、穿刺接种等，其核心是防止杂菌污染，保证培养物的纯度。1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。()2消毒的原则是既杀死材料表面的微
3、生物，又减少消毒剂对细胞的伤害。()3无菌操作的对象只要是没有生物活性的材料(如培养基、接种环等)都可采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。()4配制培养基时应先灭菌再调pH。()5平板划线法中每一次划线后要将接种环灼烧。()6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。()1.消毒和灭菌的比较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微生物煮沸消毒法日常用品巴氏消毒法不耐高温的液体化学药剂消毒法用酒精擦拭双手，用氯气消毒水源条件结果常用方法应用范围灭菌强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子灼烧灭菌法接种工具干热灭菌
4、法玻璃器皿、金属工具高压蒸汽灭菌法培养基及容器项目平板划线法稀释涂布平板法注意事项 每次划线前后均需灼烧接种环稀释度要足够高菌体获取在具有显著的菌落特征的区域菌落中挑取菌体从适宜稀释度的平板上的菌落中挑取菌体优点可以根据菌落的特征获得某种微生物的单细胞菌落既可以获得单细胞菌落，又能对微生物计数缺点不能对微生物计数操作复杂，需要涂布多个平板3.平板划线操作的注意事项(1)灼烧接种环，待其冷却后才能伸入菌液，以免温度太高杀死菌种。(2)第二次及其以后的划线操作总是从上一次划线末端开始，能使微生物的数目随着划线次数的增加而逐渐减少，最终得到由单个细菌繁殖而来的菌落。(3)划线时最后一区不要与第一区相
5、连。(4)划线用力大小要适当，防止用力过大将培养基划破。(5)操作第一步(即取菌种之前)及每次划线之前都需要对接种环进行火焰灼烧灭菌，划线操作结束时，仍需灼烧接种环，每次灼烧的目的如下表：第一次操作每次划线之前划线结束目的杀死接种环上原有的微生物杀死上次划线后接种环上残留的菌种，使下次划线的菌种直接来源于上次划线的末端，使每次划线菌种数目减少杀死接种环上残存的菌种，避免微生物污染环境和感染操作者(1)此培养基按物理性质划分属于什么类型？判断的依据是什么？提示：液体培养基，因为没有凝固剂(如琼脂)。(2)此培养基含有的微生物的营养成分包括哪些？若加入氨基酸，则它可充当的营养成分是什么？提示：此培
6、养基含有的微生物的营养成分包括水、无机盐和氮源三类，若加入氨基酸，则它可充当的营养成分包括碳源、氮源和特殊营养物质。(3)若要观察微生物的菌落特征，培养基中应添加的成分是什么？提示：凝固剂(琼脂)。(1)获得图A效果和图B效果的接种方法分别是什么？提示：获得图A效果的接种方法为稀释涂布平板法，获得图B效果的接种方法为平板划线法。(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？提示：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)接种操作为什么一
7、定要在酒精灯火焰附近进行？提示：酒精灯火焰附近存在着无菌区域。A解析：培养基是为微生物的生长、繁殖提供碳源、氮源、水和无机盐等营养的基质，A正确；微生物培养基的主要营养物质有碳源、氮源、水和无机盐等，有的还需要生长因子等特殊的营养，B错误；固体培养基中去除琼脂即可制成液体培养基，C错误；微生物在固体培养基上生长时，可以形成肉眼可见的菌落，但不一定是单个细菌繁殖而来的，D错误。2(2018高考全国卷)在生产、生活和科研实践中，经常通过消毒和灭菌来避免杂菌的污染。回答下列问题：(1)在实验室中，玻璃和金属材质的实验器具_(填“可以”或“不可以”)放入干热灭菌箱中进行干热灭菌。(2)牛奶的消毒常采用
8、巴氏消毒法或高温瞬时消毒法，与煮沸消毒法相比，这两种方法的优点是_。(3)密闭空间内的空气可采用紫外线照射消毒，其原因是紫外线能_。在照射前，适量喷洒_，可强化消毒效果。解析：(1)干热灭菌是指将物品放入干热灭菌箱内，在160170 条件下加热12 h。耐高温、需要保持干燥的物品，如玻璃器皿(吸管、培养皿)和金属用具等，可采用干热灭菌的方法。(2)巴氏消毒法是在7075 条件下煮30 min或在80 条件下煮15 min，可以杀死牛奶中的微生物，并且使牛奶的营养物质损失较少。(3)接种室、接种箱或超净工作台在使用前，可以用紫外线照射30 min，紫外线能破坏微生物的DNA结构，以杀死物体表面或
9、空气中的微生物。在照射前，适量喷洒石炭酸或煤酚皂溶液等消毒液，可以强化消毒效果。答案：(1)可以(2)在达到消毒目的的同时，营养物质损失较少(3)破坏DNA结构 消毒液(4)水厂供应的自来水通常是经过_(填“氯气”“乙醇”或“高锰酸钾”)消毒的。(5)某同学在使用高压蒸汽灭菌锅时，若压力达到设定要求，而锅内并没有达到相应温度，最可能的原因是_。解析：(4)自来水通常是用氯气进行消毒的。(5)在使用高压蒸汽灭菌锅时，若压力达到设定要求，而锅内并没有达到相应温度，最可能的原因是锅内原有的冷空气没有排尽。答案：(4)氯气(5)未将锅内冷空气排尽C解析：平板划线法或稀释涂布平板法都使用固体培养基，正确
10、；平板划线法采用接种针进行操作，而稀释涂布平板法采用涂布器进行操作，错误；纯化时，要进行无菌操作，需要在火焰旁接种，避免空气中的微生物混入培养基，正确；平板划线法一般用于分离而不能用于计数，错误。4某中学兴趣小组欲从土壤中分离枯草芽孢杆菌以制备某碱性蛋白酶。甲、乙图为两种常见的平板划线接种法；图丙为分离出的七种不同碱性蛋白酶的活力检测结果。请回答下列问题：(1)将采集的土壤用_制成土壤浸出液进行该分离实验，分离出的枯草芽孢杆菌可发生的可遗传变异为_。(2)相较于图乙划线方法，图甲适用于纯化目的菌较少的样品，实验过程需要灼烧接种环_次。若要对菌种进行计数，通常用_法。(3)图乙平板划线法依次进行
11、四区划线，F区面积最大有利于获得_。所有划线操作均需在_旁进行。接种结束后需将培养基_于恒温箱中培养。(4)已知在最适温度条件下，一定时间内，分解1 mL10%脱脂奶粉的酶量为一个酶活力单位(U)。据图丙分析，催化能力最弱的是_组碱性蛋白酶。解析：(1)将采集的土壤用无菌水制成土壤浸出液进行该分离实验；分离出的枯草芽孢杆菌是原核生物，无染色体，不进行减数分裂，可发生的可遗传变异为基因突变。(2)相较于图乙划线方法，图甲适用于纯化目的菌较少的样品，实验过程需要灼烧接种环2次，即开始接种前和结束接种后。若要对菌种进行计数，通常将菌液稀释一定倍数后再进行涂布平板，常用稀释涂布平板法。(3)图乙平板划
12、线法依次进行四区划线，由于通过平板划线操作后在F区域出现大量的单菌落以供挑选纯种(或便于菌种分散)，所以F区面积最大。所有划线操作均需要进行无菌操作，均需在酒精灯火焰旁进行。接种结束后需将培养基倒置于恒温箱中培养。(4)据图丙所示，分解1 mL 10%脱脂奶粉的酶量最多的是A1组，故酶催化能力最弱的是A1组。答案：(1)无菌水基因突变(2)2稀释涂布平板(3)单个菌落酒精灯火焰 倒置(4)A1(1)表述菌落的含义。提示：由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体。(2)说出纯化大肠杆菌的两种方法的相同点。提示：平板划线法和稀释涂布平板法都能获得单细胞菌落。考点二 微生物的筛选与计数1土壤中分解尿
13、素的细菌的分离与计数脲酶 尿素 直接计数法稀释涂布平板法 系列稀释 计数2分解纤维素的微生物的分离(1)实验原理复合酶 C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶纤维二糖 葡萄糖红色复合物 透明圈 刚果红透明圈 纤维素(2)实验流程1教材选修1 P26“侧栏小资料”：怎样通过滤膜法来测定饮用水中大肠杆菌的数目？提示：将已知体积的水用滤膜过滤后，将滤膜放在伊红美蓝培养基上培养。在该培养基上，大肠杆菌的菌落呈现黑色。可以根据培养基上黑色菌落的数目，计算出水样中大肠杆菌的数量。2教材选修1 P28“侧栏思考题”：为什么要在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌？提示：由于生物与环境的相互依存关系，在富含纤维素的环境中，
14、纤维素分解菌的含量相对较高，因此从这种土样中获得目的微生物的概率要高于普通环境。3教材选修1 P29“侧栏思考题”：为什么选择培养能够“浓缩”所需的微生物？提示：在选择培养的条件下，可以使那些能够适应这种营养条件的微生物得到迅速繁殖，而那些不适应这种营养条件的微生物的繁殖被抑制，因此可以起到“浓缩”的作用。1纤维素酶只包括三种组分：C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶。()2只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素。()3筛选分解尿素的细菌应以尿素作为培养基中的唯一氮源。()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。()5在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，若指示剂变蓝
15、，则说明筛选到分解尿素的细菌。()6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。()1.选择培养基与鉴别培养基的比较种类原理用途举例选择培养基依据某些微生物对某些物质或环境条件的嗜好、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种类原理用途举例鉴别培养基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.微生物的筛选与鉴别方法(1)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
16、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(2)微生物的鉴别方法菌落特征鉴别法根据微生物在固体培养基表面形成的菌落的形状、大小、隆起程度和颜色等特征进行鉴别指示剂鉴别法如培养基中加入酚红指示剂，培养某种微生物后，培养基变红说明该种微生物能够分解尿素染色鉴别法如利用刚果红染色法，根据培养基中出现以纤维素分解菌为中心的透明圈来筛选分解纤维素的微生物3.两种微生物计数方法的比较间接计数法(稀释涂布平板法)直接计数法(显微计数法)原理当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一
17、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间接计数法(稀释涂布平板法)直接计数法(显微计数法)缺点当两个或多个菌体连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落不能区分细菌死活结果比实际值偏小比实际值偏大4.分析结果与获得结论内容现象结论有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高被杂菌污染菌落形态多样，菌落数偏高被杂菌污染内容现象结论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
18、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(1)该培养基对微生物是否具有选择作用？如果具有，又是如何进行选择的？提示：具有选择作用。纤维素为唯一碳源，只有能分解纤维素的微生物才能生长繁殖，而不能分解纤维素的微生物生长被抑制。(2)你能否设计一个对照实验，说明选择培养的作用？提示：用接种了的完全培养基(牛肉膏蛋白胨培养基)作为对照。(3)如果用该培养基来鉴别纤维素分解菌，需要加入的成分有哪些？提示：需要加入的成分有凝固剂(琼脂)和染色剂(刚果红)。图1图2(1)图中透明圈大小代表什么？降解纤维素能力最强的菌株是哪种？提示：透明圈大小与纤维素酶的量和活性有关
19、，降解纤维素能力最强的是菌株。(2)结合图2推测哪种菌株更适合用于人工瘤胃发酵？提示：J4菌株在较高温度和酸性环境下酶的活性更高，更适合用于人工瘤胃发酵。命题点1 以微生物的筛选为依托考查科学探究1(2020高考江苏卷)为纯化菌种，在鉴别培养基上划线接种纤维素降解细菌，培养结果如图所示。下列叙述正确的是()A倒平板后需间歇晃动，以保证表面平整B图中、区的细菌数量均太多，应从区挑取单菌落C该实验结果因单菌落太多，不能达到菌种纯化的目的D菌落周围的纤维素被降解后，可被刚果红染成红色B解析：倒平板后不需要晃动，A项错误。由题图可见，随着划线次数增多，细菌密度减小，区开始出现单菌落，故应从区挑取单菌落
20、，B项正确。菌落是由单个微生物细胞或多个同种细胞繁殖到一定程度后形成的，能得到单菌落即可达到菌种纯化的目的，C项错误。刚果红与纤维素形成红色复合物，菌落周围的纤维素被降解后红色消失，出现透明圈，D项错误。2(2017高考全国卷)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”“NH4NO3”或“尿素NH4N
21、O3”)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_(答出两点即可)。解析：(1)细菌分解尿素是由于细菌体内能合成脲酶，尿素是有机物，分解尿素的细菌是分解者，而不是生产者，只有生产者才能利用CO2作为碳源合成有机物。葡萄糖通常既作为碳源，也作为能源，作为碳源可转变成其他有机物。(2)筛选分解尿素的细菌，通常只能用尿素作为唯一氮源，对于“NH4NO3”或“尿素NH4NO3”均含有无机碳源。(3)KH2PO4和Na2HPO4为微生物培养提供P元素和无机盐离子如钾离子和钠离子，同时还可以作为缓冲剂保持细胞生长过程中pH稳定。答案：
22、(1)脲酶分解尿素的细菌是异养型生物，不能利用CO2来合成有机物 为细胞生物生命活动提供能量，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A可用显微镜直接计数法统计菌液中的细菌数目来确定接种时菌液的最佳稀释倍数B制备牛肉膏蛋白胨固体培养基时，需在倒平板后进行灭菌操作C由菌落分布情况可知，在该固体培养基上接种的方法是平板划线法D挑取单菌落后接种到液体培养基中培养，目的是纯化菌株解析：菌液稀释后可用显微镜直接计数法统计菌液中的细菌数目来确定
23、接种时菌液的最佳稀释倍数，A正确；制备牛肉膏蛋白胨固体培养基时，需在灭菌操作后进行倒平板，B错误；由菌落分布情况可知，在该固体培养基上接种的方法是稀释涂布平板法，C错误；挑取单菌落后接种到液体培养基中培养，目的是增大菌株的数量(扩大培养)，D错误。答案：A4(2020高考全国卷)某种物质S(一种含有C、H、N的有机物)难以降解，会对环境造成污染，只有某些细菌能降解S。研究人员按照下图所示流程从淤泥中分离得到能高效降解S的细菌菌株。实验过程中需要甲、乙两种培养基，甲的组分为无机盐、水和S，乙的组分为无机盐、水、S和Y。回答下列问题：(1)实验时，盛有水或培养基的摇瓶通常采用_的方法进行灭菌。乙培
24、养基中的Y物质是_。甲、乙培养基均属于_培养基。(2)实验中初步估测摇瓶M中细菌细胞数为2107个/mL，若要在每个平板上涂布100 L稀释后的菌液，且保证每个平板上长出的菌落数不超过200个，则至少应将摇瓶M中的菌液稀释_倍。(3)在步骤的筛选过程中，发现当培养基中的S超过某一浓度时，某菌株对S的降解量反而下降，其原因可能是_(答出1点即可)。(4)若要测定淤泥中能降解S的细菌细胞数，请写出主要实验步骤_。(5)上述实验中，甲、乙两种培养基所含有的组分虽然不同，但都能为细菌的生长提供4类营养物质，即_。解析(3)在筛选降解S物质的细菌的过程中，如果培养基中的S浓度过高，会导致细菌培养基的渗透
25、压增大，细菌失水而代谢活性降低，对S的降解量反而下降(或者S改变了培养基的pH，导致细菌代谢活性降低)。(4)测定淤泥中能降解S的细菌细胞数的主要步骤：淤泥取样，即取少量的淤泥加入无菌水中；用稀释涂布平板法涂布到乙培养基上；微生物培养与观察计数。(5)培养基中含有细菌生长所需要的4类基本营养物质，即水、碳源、氮源、无机盐。答案：(3)S的浓度超过某一值时会抑制菌株的生长(4)取淤泥加入无菌水中，涂布(或稀释涂布)到乙培养基上，培养后计数(5)水、碳源、氮源和无机盐(1)在稀释平板上得到3个或3个以上菌落数在30300的平板一定正确吗？提示：不一定。如得到3个平板，菌落数分别为230、34、240，虽然菌落数均在30300，但由于34与另外两个平板上的菌落数差异较大，应找出原因并重新实验。(2)研究人员用含有刚果红的培养基培养纤维素分解菌时，筛选到了几株有透明圈的菌落，简述透明圈的形成过程。提示：刚果红可以与纤维素形成红色复合物，但并不与纤维素降解产物纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。细菌分泌的纤维素酶能将培养基中的纤维素降解成纤维二糖和葡萄糖，形成透明圈。课时作业巩固提升点击进入word.
