1、目 录 Contents 考情精解读 考点1考点2A.知识全通关 B.题型全突破考法1考法2考情精解读 考纲解读 命题趋势 命题规律 考情精解读 1 高考帮生物 专题二十五 微生物的应用 专题二十五 微生物的应用 011.微生物的分离和培养 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 知识体系构建 考纲解读 命题规律 考情精解读 2 命题趋势 高考帮生物 专题二十五 微生物的应用 考查内容 2016全国 2015全国 2014全国 自主命题区域 微生物的实验室培养【90%】全国,39,15分 全国,39,3分 全国,39
2、,15分 2016上海,44,2分 2015江苏,19,2分 2015上海,9,2分 2015上海,46,2分 2015天津,8,2分 2014江苏,30,5分 2014上海,26,2分 2014上海,5456,6分 知识体系构建 考纲解读 命题规律 考情精解读 3 命题趋势 高考帮生物 专题二十五 微生物的应用 考查内容 2016全国 2015全国 2014全国 自主命题区域 微生物的分离及数量测定【90%】全国,39,11分 全国,39,10分 全国,39,15分 2016上海,45,4分 2016江苏,25,3分 2016四川,10,8分 2015江苏,31,8分 2014上海,53,2
3、分 知识体系构建 考纲解读 命题规律 考情精解读 4 1.热点预测 本专题试题对能力的考查集中在识记和理解层次上,难度中等偏上。试题多以非选择题形式呈现,一般是215分。2.趋势分析 预计高考对本专题的考查将集中在微生物纯化培养的操作与应用上,也可能以环境污染为背景考查微生物的存在条件及微生物的分离、纯化和培养过程,或以发酵食品的加工为背景考查微生物的培养及微生物在食品加工中的作用 命题趋势 高考帮生物 专题二十五 微生物的应用 知识体系构建 考纲解读 命题规律 考情精解读 5 返回目录 命题趋势 高考帮生物 专题二十五 微生物的应用 知识体系构建 知识全通关 知识全通关 1 高考帮生物 专题
4、二十五 微生物的应用 继续学习 考点1 微生物的实验室培养 一、培养基 1.培养基的概念: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.培养基的营养构成:各种培养基一般都含有 水、碳源、氮源、无机盐等营养物质。另外还需要满足微生物生长对 pH、特殊营养物质以及氧气等的要求。3.培养基的制备:计算称量溶化灭菌倒平板。4.培养基的种类及用途 划分标准 培养基的种类 特点或原理 用途 物理 性质 液体培养基 不加凝固剂 工业生产 半固体培养基 加凝固剂,如琼脂 观察微生物的运动、鉴定 固体培养基 微生物的 分离与鉴定、活菌计数、菌种保藏 知识全通关 2 高考帮生物 专题二十
5、五 微生物的应用 继续学习 划分标准 培养基的种类 特点或原理 用途 化学 成分 天然培养基 含化学成分不明确的天然物质 工业生产 合成培养基 培养基成分明确(用化学成分已知的化学物质配成)分类、鉴定 功能 选择培养基 培养基中加入 某种化学物质,以抑制不需要的微生物的生长,促进所需要的微生物的生长 培养、分离出特定微生物(如在培养酵母菌和霉菌时,可在培养基中加入 青霉素;在培养金黄色葡萄球菌时,可在培养基中加入 高浓度的 食盐等)鉴别培养基 根据微生物的代谢特点,在培养基中加入某种指示剂或化学药品 鉴别不同种类的微生物,如可用 伊 红美蓝培养基检测饮用水或乳制品中是否有大肠杆菌 知识全通关
6、3 高考帮生物 专题二十五 微生物的应用 继续学习(1)加入培养基中的凝固剂(如琼脂)一般不能被微生物利用,只起到凝固作用。(2)选择培养基上一般只生长特定的微生物,鉴别培养基上可以存在其他微生物,而且能鉴别特定的微生物。二、无菌技术 1.获得纯净培养物的关键是防止外来杂菌的入侵,要注意以下几个方面:(1)对实验操作的空间、操作者的衣着和手进行清洁和消毒。(2)对用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等进行 灭菌。(3)为避免周围环境中微生物的污染,实验操作应在酒精灯火焰附近进行。(4)实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品相接触。知识全通关 4 高考帮生物 专题二十五 微生物的应
7、用 继续学习 2.实验室常用的消毒和灭菌方法 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 一部 分微生物(不 包括芽孢和孢 子)煮沸消毒法 一般物品 巴氏消毒法 一些不耐高温的液体,如牛奶 化学药剂消毒法 如用酒精擦拭双手,用氯气消毒水源等 紫外线消毒法 接种室、操作台 知识全通关 5 高考帮生物 专题二十五 微生物的应用 继续学习 项目 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:酒精灯火焰 接种工具和试管口 干热灭菌 玻璃器皿、金属工具 高压蒸汽灭菌 培养基及容器 化学药剂消
8、毒法的作用原理是使菌体内蛋白质变性等,但是化学物质很难透过孢子或芽孢的坚硬外层进入细胞内,因此化学方法难以消灭芽孢和孢子。知识全通关 6 高考帮生物 专题二十五 微生物的应用 继续学习 三、微生物的纯化培养方法 项目 平板划线法 稀释涂布平板法 原理 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,即菌落 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
9、落 优点 可以观察菌落特征,对混合菌进行分离 可以计数,可以观察菌落特征 缺点 不能计数 操作较麻烦,平板不干燥效果不好,容易蔓延 适用范围 适用于好氧菌 适用于厌氧菌和兼性厌氧菌 知识全通关 7 高考帮生物 专题二十五 微生物的应用 继续学习 四、菌种的保存 1.短期保存(1)使用范围:频繁使用的菌种。(2)过程:将菌种接种到试管的固体斜面培养基上培养至菌落长成试管放入4 冰箱内保藏每36个月重新将菌种从旧的培养基上转移到新鲜的培养基上。(3)缺点:保存的时间不长,菌种容易被污染或产生变异。2.长期保存(1)使用范围:需要长时间保存的菌种。(2)过程:在3 mL甘油瓶中装入1 mL甘油灭菌将
10、1 mL培养的菌液转移至甘油瓶中,与甘油充分混匀-20 冷冻保存。知识全通关 8 高考帮生物 专题二十五 微生物的应用 继续学习 考点2 微生物的分离及数量测定 一、土壤中分解尿素的细菌的分离 菌种筛选 使用以 尿素为唯一氮源的选择培养基 分离方法 稀释涂布平板法 实验流程 土壤取样样品稀释培养与观察 菌种鉴定 以尿素为唯一氮源的培养基中加入 酚红指示剂 知识全通关 9 二、土壤中分解纤维素的细菌的分离 高考帮生物 专题二十五 微生物的应用 继续学习 知识全通关 10 高考帮生物 专题二十五 微生物的应用 继续学习。分解纤维素的微生物的分离中刚果红染色的两种方法 先培养微生物,再加入刚果红 在
11、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,加入刚果红溶液时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,长时间培养时会降解刚果红,从而形成明显的透明圈,这些微生物与纤维素分解菌不易区分 知识全通关 11 三、微生物数量的测定 1.间接计数法(活菌计数法)(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个活菌。(2)计算公式:每克样
12、品中的菌株数=(CV)M,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)实验误差:利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连在一起时,平板上观察到的只是一个菌落。高考帮生物 专题二十五 微生物的应用 继续学习 返回目录 高考帮生物 专题二十五 微生物的应用 知识全通关 12 2.显微镜直接计数法(1)原理:利用特定细菌计数板或血球计数板,在显微镜下计算一定容积的样品中微生物的数量。计数板是一块特制的载玻片,上面有一个特定的面积为1 mm2和高为0.1 mm的计数室,在 1 mm2的面积里又
13、被划分成25个(或16个)中格,每个中格进一步划分成16个(或25个)小格,但计数室都是由400个小格组成。(2)操作:将清洁干燥的血球计数板盖上盖玻片,再将稀释的样品滴在计数板上,稍等片刻,待细菌全部沉降到计数室底部再在显微镜下统计45个中格中的细菌数,并求出每个小格所含细菌的平均数,再按下面公式求出每毫升样品中所含的细菌数。(3)计算公式:每毫升原液所含细菌数=每小格平均细菌数40010 000稀释倍数。题型全突破 考法1 微生物的实验室培养方法 继续学习 高考帮生物 专题二十五 微生物的应用 题型全突破 1 考法综述 本考法在高考中出现的频率比较高,多以非选择题的形式呈现。通常以表格、图
14、解或文字为载体考查培养基的成分、用途、配制方法及实验室培养微生物的方法等内容。考法指导 1.培养基及其制备分析(1)微生物的营养物质及其作用 营养要素 含义 作用 主要来源 碳源 能为微生物提供所需碳元素的物质 构成生物体细胞的物质和一些代谢产物,有些是异养生物的能源物质 无机化合物:CO2、NaHCO3等;有机化合物:糖类、脂肪酸、花生饼粉、石油等 氮源 能为微生物提供所需氮元素的物质 合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物 无机化合物:N2、NH3、铵盐、硝酸盐等;有机化合物:尿素、牛肉膏、蛋白胨等 高考帮生物 专题二十五 微生物的应用 继续学习 题型全突破 2 营养要素 含义 作用 主要来源
15、 生长 因子 微生物生长必不可少的微量有机物 酶和核酸的组成成分 维生素、氨基酸、碱基等 水 在生物体内含量很高的无机物 不仅是优良的溶剂,而且可维持生物大分子结构的稳定 培养基、大气、代谢产物等 无机 盐 为微生物提供除碳、氮以外的各种重要元素,包括某些大量元素和微量元素 细胞内的组成成分,生理调节物质,酶的激活剂等 培养基、大气等 高考帮生物 专题二十五 微生物的应用 继续学习 题型全突破 3【说明】微生物最常利用的碳源是糖类,尤其是葡萄糖;最常利用的无机氮源是铵盐、硝酸盐。对异养微生物来说,含C、H、O、N的化合物既是碳源,又是氮源和能源。微生物之所以需要补充生长因子,往往是由于缺乏合成
16、这些物质所需要的酶或合成能力有限。一些天然物质,如酵母膏、蛋白胨、动植物组织提取液等,可为微生物提供生长因子。高考帮生物 专题二十五 微生物的应用 继续学习 题型全突破 4(2)培养基配制的原则 目的要明确:根据微生物的种类、培养目的等确定配制培养基的种类,因为不同的微生物对营养物质的需求不同。营养要协调:注意各种营养物质的浓度和比例。pH要适宜:各种微生物适宜生长的pH范围不同。高考帮生物 专题二十五 微生物的应用 继续学习 题型全突破 5 2.微生物的接种方法解读(1)平板划线操作 第一次划线及每次划线之前都要灼烧接种环,划线操作结束时,仍要灼烧接种环。每次灼烧的目的如表所示:接种环灼烧后
17、,要冷却后才能接触菌液,以免温度太高杀死菌种。在进行第二次及以后的划线操作时,要从上一次划线的末端开始划线。每次从上一次划线的末端开始,能使细菌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。划线时用力要大小适当,防止用力过大将培养基划破 第一次灼烧 每次划线之前灼烧 划线结束时灼烧 目的 避免接种环上可能存在的微生物污染培养基 杀死上次划线结束后,接种环上残留的菌种,使每次划线的菌种直接来源于上次划线的末端 杀死接种环上残留的菌种,避免细菌污染环境和感染操作者 继续学习 高考帮生物 专题二十五 微生物的应用 题型全突破 6(2)稀释涂布平板 在进行稀释操作时,每支试管及
18、其中的9 mL水、移液管均需灭菌;操作时,试管口和移液管应在离酒精灯火焰12 cm 处。涂布平板时,涂布器用体积分数为70%的酒精消毒,取出时要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,以免引燃其中的酒精。酒精灯与培养皿距离要合适,移液管头不要接触任何其他物体。高考帮生物 专题二十五 微生物的应用 继续学习 题型全突破 7 如表所示是某公司研发的一种培养大肠杆菌菌群的培养基配方,请根据表格和所学知识回答下列问题:【考法示例1】成分 含量 蛋白胨 10.0 g 乳糖 5.0 g 蔗糖 5.0 g K2HPO4 2.0 g 显色剂
19、(伊红美蓝)0.2 g 琼脂 12.0 g 将上述物质溶解后,用蒸馏水定容到1 000 mL(1)大肠杆菌的同化类型为 ,从生态系统的成分上看,大肠杆菌属于 。(2)在微生物的实验室培养中,获得纯净培养物的关键是 ,因此需对培养基和培养皿进行 (填“消毒”或“灭菌”),操作者的双手需要进行清洗和 。空气中的细菌可用紫外线杀灭,其原因是紫外线能使 ,还能破坏DNA的结构。高考帮生物 专题二十五 微生物的应用 继续学习 题型全突破 8(3)根据用途划分,该培养基属于 (填“选择”或“鉴别”)培养基,若要分离能分解尿素的细菌需将培养基中 换成 ,若要鉴定分解尿素的细菌还需将伊红美蓝换成 。(4)培养
20、大肠杆菌时,常用的接种方法是 和 。通过上述方法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,称为 。【解析】(1)由于培养大肠杆菌菌群的培养基配方中含有有机物,说明大肠杆菌的同化类型为异养型。(2)在微生物的实验室培养中,需对培养基和培养皿进行灭菌处理,对操作者的双手需要进行清洗和消毒,而空气中的细菌可用紫外线杀灭,从而防止外来杂菌的入侵,获得纯净的培养物。(3)该培养基中加入了显色剂伊红美蓝,因而该培养基属于鉴别培养基;若要分离能分解尿素的细菌需将培养基中蛋白胨换成尿素,鉴定分解尿素的细菌常用酚红指示剂。(4)培养微生物常用的接种方法为平板划线法和稀释涂布平板法。【答案】(1)异养型
21、 分解者(2)防止外来杂菌的入侵 灭菌 消毒 蛋白质变性(3)鉴别 蛋白胨 尿素 酚红指示剂(4)平板划线法 稀释涂布平板法 菌落 高考帮生物 专题二十五 微生物的应用 继续学习 题型全突破 9 考法综述 本考法在高考中出现的频率较高,内容主要集中在微生物的分离方法、计数方法等方面。以非选择题为主,常以接种方法的图示辨别等形式考查相关内容。备考时区分接种方法和计数间的关系是重点。考法指导 1.筛选菌株(1)筛选微生物的原理: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的生长。(2)分离微生物的方法 利用该分离对象对某一营养物质有“嗜好”的原理,专门在培养
22、基中加入该营养物质。利用该分离对象对某种抑菌物质的抗性,在混合培养物中加入该抑菌物质,经培养后,原来占优势的微生物的生长受抑制,而分离对象却可快速增殖,在数量上占优势。考法2 微生物的分离及数量测定方法 高考帮生物 专题二十五 微生物的应用 继续学习 题型全突破 10 2.微生物数量的测定方法(1)血细胞计数板法:用计数板计数,缺点是不能区分死菌和活菌。(2)稀释涂布平板法:常用来统计样品中活菌的数目;统计的菌落数往往比活菌的实际数目低;样品的稀释程度将直接影响平板上生长的菌落数目,通常选用菌落数在30300、适于计数的平板进行计数,菌落太少或太多都会使计数准确性变差。(3)滤膜法:当样品中菌
23、数很低时,可将一定体积的湖水、海水或饮用水等样品通过膜过滤器,通过培养观察形成的菌落数来推算样品中的菌数。例如,测定饮用水中大肠杆菌的数目:将已知体积的水过滤后,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目。此法统计的是样品中活菌的数目。高考帮生物 专题二十五 微生物的应用 继续学习 题型全突破 11 3.菌株筛选的比较 土壤中分解尿素的细菌 分解纤维素的微生物 选择培养基的成分:尿素作为唯一的氮源 鉴定方法:在培养基中加入酚红指示剂,若指示剂变红,pH升高,说明细菌能分解尿素 选择培养基的成分:纤维素作为唯一的
24、碳源;鉴定方法:刚果红染色法,即刚果红与纤维素形成红色复合物,当纤维素被分解后,培养基上出现以纤维素分解菌为中心的透明圈 继续学习 高考帮生物 专题二十五 微生物的应用 题型全突破 12 如图是某细菌纯化培养过程中划线接种的培养结果。回答下列问题:【考法示例2】(1)在 (填图中编号)区域出现了单个菌落,产生每个菌落的最初细菌数目是 个。据图分析,在培养基上划线接种时,划线的顺序依次是 (用编号表示)。高考帮生物 专题二十五 微生物的应用 继续学习 题型全突破 13(2)下表是某微生物培养基的成分。若培养从土壤中分离出来的自生固氮菌,该培养基应添加 ,去除 。若要鉴别纤维素分解菌,可用 法;若
25、要鉴别尿素分解菌,可在培养液中加入 。解析(1)从图中可知,号区域出现了单个菌落;1个菌落由1个细菌繁殖形成;根据线条数量可判断,划线的顺序依次是。(2)自生固氮菌是异养生物,它可固定大气中的N2,在培养时需加入有机碳源,不需要氮源,因而培养基中应添加碳源并去掉氮源。鉴别纤维素分解菌可用刚果红染色法,要鉴别尿素分解菌,可在培养液中加入酚红指示剂。编号 成分 含量 编号 成分 含量 粉状硫 10 g (NH4)2SO4 0.4 g K2HPO4 4 g MgSO4 9.25 g FeSO4 0.5 g CaCl2 0.5 g H2O 100 mL 高考帮生物 专题二十五 微生物的应用 继续学习
26、题型全突破 14【解析】(1)从图中可知,号区域出现了单个菌落;1个菌落由1个细菌繁殖形成;根据线条数量可判断,划线的顺序依次是。(2)自生固氮菌是异养生物,它可固定大气中的N2,在培养时需加入有机碳源,不需要氮源,因而培养基中应添加碳源并去掉氮源。鉴别纤维素分解菌可用刚果红染色法,要鉴别尿素分解菌,可在培养液中加入酚红指示剂。【答案】(1)1 (2)碳源 氮源 刚果红染色 酚红指示剂 继续学习 高考帮生物 专题二十五 微生物的应用 题型全突破 15 2014新课标全国为了调查某河流的水质状况,某研究小组测定了该河流水样中的细菌含量,并进行了细菌分离等工作。回答下列问题:(1)该小组采用稀释涂
27、布平板法检测水样中的细菌含量。在涂布接种前,随机取若干灭菌后的空白平板先行培养了一段时间,这样做的目的是 ;然后,将 1 mL水样稀释100倍,在3个平板上用涂布法分别接入0.1 mL稀释液;经适当培养后,3个平板上的菌落数分别为39、38和37。据此可得出每升水样中的活菌数为 。(2)该小组采用平板划线法分离水样中的细菌。操作时,接种环通过 灭菌,在第二次及以后的划线时,总是从上一次划线的末端开始划线。这样做的目的是 。【考法示例3】继续学习 高考帮生物 专题二十五 微生物的应用 题型全突破 16(3)示意图A和B中,表示的是用稀释涂布平板法接种培养后得到的结果。(4)该小组将得到的菌株接种
28、到液体培养基中并混匀,一部分进行静置培养,另一部分进行振荡培养。结果发现:振荡培养的细菌比静置培养的细菌生长速度快。分析其原因是:振荡培养能提高培养液中 的含量,同时可使菌体与培养液充分接触,提高 的利用率。返回目录 高考帮生物 专题二十五 微生物的应用 题型全突破 17 题型全突破【解析】(1)为了检测培养基平板灭菌是否合格,可在涂布接种前,随机取若干灭菌后的空白平板先行培养一段时间。(2)0.1 mL稀释液中平均有38个活菌,可推测每升水样中的活菌数=3810100 1 000=3.8107(个)。(3)接种环、接种针或其他金属用具直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧,可以迅速彻底地灭菌。在第二次及以后的划线时,总是从上一次划线的末端开始划线,其目的是将聚集的菌体逐步稀释以便获得单个菌落。(3)比较两图可以看出,A是用平板划线法接种培养后得到的结果,B是用稀释涂布平板法接种培养后得到的结果。(4)由于振荡培养可以提高培养液中溶解氧的含量,还可以使菌体与培养液充分接触,提高营养物质的利用率,因此振荡培养的细菌比静置培养的细菌生长速度快。【答案】(1)检测培养基平板灭菌是否合格 3.8107 (2)灼烧 将聚集的菌体逐步稀释以便获得单个菌落(3)B (4)溶解氧 营养物质
