复习与测试教学设计(第一课时)

高考生物专题复习---微生物的培养与应用

牛华中学

黄英

课时安排：1课时

课题目标：

1．了解有关培养基的基础知识，进行无菌技术的操作，进行微生物的培养。

2．研究培养基对微生物的选择作用，进行微生物数量的测定。

3．简述纤维素酶的种类及作用，从土壤中分离出分解纤维素的微生物，讨论这类微生物的应用价值。

课题重点：1．无菌技术的操作。

2．对土样的选取和选择培养基的配制。

3．从土壤中分离分解纤维素的微生物。

课题难点：1．无菌技术的操作。

2．对分解尿素的细菌的计数。

3．从土壤中分离分解纤维素的微生物。

考点点拨：一、相关知识

（一）基本概念

培养基、无菌技术、牛肉膏蛋白胨、灭菌、接种环；筛选菌种、尿素、细菌的分离与计数；纤维素、纤维素酶

（二）知识网络

微生物的营养及功能

基础知识

培养基

无菌技术

微生物的实验室培养

实验操作

制备牛肉膏蛋白胨培养基

纯化大肠杆菌

结果分析与评价

课题延伸

筛选菌株

统计菌落数目

研究思路

设置对照

实验器材

土壤中分解尿素的细

实验设计

操作步骤

菌的分离与计数

无菌操作

操作提示

做好标记

结果分析与评价

纤维素与纤维素酶

基础知识

课题延伸

纤维素分解菌的筛选

实验流程

土壤取样

分解纤维素的微生物的分离

实验设计

操作步骤

选择培养基

刚果红染色

操作提示

结果分析与评价

（三）疑难解析

1．大肠杆菌（Escherichia coli）

革兰氏阴性短杆菌，大小0.5×1～3微米。周身鞭毛，能运动，无芽孢。大肠杆菌是单细胞原核生物，具有原核生物的主要特征.兼性厌氧菌。在环境卫生不良的情况下，常随粪便散布在周围环境中。

2．尿素是人工合成的第一个有机物，广泛存在于自然界中.尿素是生理中性肥料，在土壤中不残留任何有害物质，长期施用没有不良影响。尿素是有机态氮肥，经过土壤中的脲酶作用，水解成碳酸铵或碳酸氢铵后，才能被作物吸收利用。因此，尿素要在作物的需肥期前4～8天施用。 施用：尿素适用于作基肥和追肥，有时也用作种肥。尿素在转化前是分子态的，不能被土壤吸附，应防止随水流失；转化后形成的氨也易挥发，所以尿素也要深施覆土。

3．土壤中分解尿素的细菌的分离与计数

(1)筛选菌株：①特殊的无机环境，例如高温、pH、紫外线、高压、光照、氧气、盐度等进行筛选所需菌株。②选择培养基，包括特殊的营养，加入抑制或杀死其他微生物的化学物质，加入鉴别性培养的化学物质进行筛选。

(2)统计菌落数目：有直接计数法、活菌计数法和生理指标法等。

(3)对照：包括空白对照、标准对照、自身对照和相互对照，对照实验要遵循单一变量原则。

4．分解纤维素的微生物的分离

(1)纤维素含量最高的为棉花，为有机高分子化合物，分子式为(C6H10O5)n水解的最终产物为葡萄糖。纤维素、半纤维素、果胶等为膳食纤维。

(2)纤维素酶为复合酶，包括C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶，可水解纤维素，各种细菌、真菌和少数放线菌可产生纤维素酶。

(3)采用选择培养基和鉴别培养基筛选纤维素分解菌。

(4)发酵分固体发酵和液体发酵，通过发酵产物对选出的微生物进行鉴别。

5．微生物营养的类型

营

养

类

型

能

源

氢

供

体

基

本

碳

源

无机物

有机物

CO2

CO2及简单有机物

实 例

蓝细菌、紫硫细菌、绿硫细菌、藻类

红螺菌科的细菌（紫色无硫细菌）

硝化细菌、硫化细菌、铁细菌、氢细菌、硫黄细菌等

绝大多数细菌和全部真核微生物

光能自养型

光

（光能无机营养型）

光能异养型

光

（光能有机营养型）

化能自养型

*无机（化能无机营养型）

物

无机物

CO2

化能异养型

有机物

有机物

（化能有机营养型）

+－+有机物

*NH4、NO2、S、H2S、H2、Fe2等。

三

考点例析

例1．(2003年江苏卷)发酵工程的第一个重要工作是选择优良的单一纯种。消灭杂菌，获得纯种的方法包括( )： A．根据微生物对碳源需要的差别，使用不同碳源的培养基

B．根据微生物中缺乏生长因子的种类，在培养基中增减不同的生长因子

C．根据微生物遗传组成的差异，在培养基中加入不同比例的核酸

D.根据微生物对抗菌素敏感性的差异，在培养基中加入不同的抗生素

例2（06年高考重庆卷）下列所述环境条件下的微生物，能正常生长繁殖的是（ ）

A．在缺少生长素的无氮培养基中的圆褐固氮菌

B．在人体表皮擦伤部位的破伤风杆菌

C．新配制的植物矿质营养液中的酵母菌

D．在灭菌后的动物细胞培养液中的禽流感病毒

例3据不完全统计，全世界盐碱地的面积为9.5亿公顷，其中我国为9913万公顷，严重的盐碱土壤地区植物几乎不能生存。只有少数生物可以生长在盐碱环境中，研究发现，这些生物体中往往有“嗜盐酶”，这种酶往往有盐耐受性、热耐受性和对有机溶剂的抗性。某生物兴趣小组欲分离嗜盐微生物。

（1）兴趣小组同学来到青海湖采集菌样，其原因是_______________________。

（2）采集到湖水后若要分离嗜盐菌，从用途上看属于____________培养基。

（3）取1mL湖水，按图稀释后接种（每次稀释10倍），培养一段时间后，平板上长出的菌落数分别为13、163、438、182和195。该过程采取的接种方法是_________________，工具是____________，计算每毫升水样中的群体数量为____________×108个；与血细胞计数板计数法相比，此计数方法测得的菌体数较____________，

其原因是_________________________________________________________________。

（4）若需要长期保存分离得到的嗜盐菌，应采用_____________________法

例4请根据以上配方，回答下列问题

KH2PO4

Na2HPO4

MgSO4·7H2O

葡萄糖

尿素

琼脂

自来水

1.4 g

2.1 g

0.2 g

10.0 g

1.0 g

15.0 g

定容至1 000 ml

(1)该培养基含有微生物所需要的________类营养物质。其中最主要的碳源是葡萄糖，氮源是尿素。

(2)该培养基按物理性质划分是________培养基；按培养基的作用划分是选择培养基，该培养基具有选择作用的原因是_______________________________、____________。

(3)在该培养基中，可通过检测pH的变化来判断尿素是否被分解，依据的原理是____________________________________________________________________________。

(4)若用该培养基来鉴定某种细菌是否能够分解尿素，可在培养基中加入________指示剂，尿素被分解后指示剂变________色。

例5分析下面纤维素分解菌的鉴别培养基的配方，回答问题：

成分

含量

CMCNa

5～10 g

1 g

酵母膏

KH2PO4

0.25 g

15 g

琼脂

100 mL

土豆汁

将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1 000 mL

(1)此培养基配方中为微生物提供碳源的是____________________________。

(2)此配方为________培养基(根据物理状态划分)。

(3)若用此培养基鉴别纤维素分解菌，还应加入________染料。

(4)纤维素分解菌能否在不含纤维素但富含其他有机质的环境中生存？________。

(5)若通过实验测定该培养基用于鉴定纤维素分解菌的最适pH，仅凭一次实验能否准确测出？_____________ 原因是__________________________________________

四 自我检测

1．消毒和灭菌是两个不同的概念，灭菌是指彻底杀灭微生物使其永远丧失生长繁殖的能力。消毒仅指杀死一部分对人体有害的病原菌而对被消毒的物体基本无害。下列哪些事物适用于消毒处理( ) ①皮肤

②饮用水

③牛奶

④注射器

⑤培养皿

⑥接种环

⑦培养基

⑧果汁

⑨酱油

⑩手术刀

A．①②③⑧⑨ B．④⑤⑥⑦⑩ C．①②④⑤⑥⑧ D．以上全部

2．用稀释涂布平板法来统计样品中尿素分解菌的数目，为了提高实验结果的可信度，往往要设置对照实验，对于对照组的要求不包括以下哪项( ) A．对照组培养基也严格灭菌，且不接种任何微生物

B．对照组和实验组培养基放在相同条件下培养

C．所用培养基成分及pH大小完全与实验组一致

D．培养基的量的大小与实验组必须绝对相同

3．某人利用乳酸菌制作泡菜，因操作不当菜腐烂，下列原因中正确的是( ) ①罐口密闭缺氧，抑制了乳酸菌的生长繁殖②罐口封闭不严，氧气抑制了乳酸菌的生长繁殖③罐口封闭不严，氧气抑制了其他腐生菌的生长繁殖④罐口封闭不严，促进了需氧腐生菌的生长繁殖

A．①③ B．②④ C．②③ D.①④

4．以纤维素为唯一碳源筛选出多种具有较高纤维素降解能力的微生物，其中有真菌和细菌，试分析此类微生物在生态系统中的作用与下列哪种生物类似( ) A．硝化细菌 B．蓝藻 C．蚯蚓 D．兔子

5．接种时的灭菌不正确的是( ) A．对接种环的灭菌 B．对双手的灭菌 C．对培养基的灭菌 D．对试管口的灭菌

6．下列属于微生物不可缺少的微量有机物有( ) ①牛肉膏

②蛋白胨

③氨基酸

④维生素

⑤碱基

⑥生物素

A．①②③ B．②③④ C．②③④⑤ D．③④⑤⑥

7．从土壤中分离能分解尿素的细菌，可以利用选择培养基，其成分中一定有（ ）

①尿素

②有机氮化物 ③无机盐 ④有机碳化物 ⑤水

⑥无机碳化物 A．①③④⑤ B．②③④⑤ C．①③⑤⑥ D．②③⑤⑥

8．自然界中存在着许多微生物，它们是自然界中不可缺少的生物。下列有关自然界中各种微生物的叙述，正确的是( ) A．所有微生物在细胞结构上都无成形的细胞核

B．只有附着在豆科植物根部的微生物才能进行生物固氮

C．所有微生物在生态系统中均属于分解者

D．维生素是某些微生物生长和发育所必需的生长因子

9．细菌培养过程中，分别采用了高压蒸汽、酒精、火焰灼烧等几种不同的处理方法，这些方法可依次用于消或杀灭哪些部位的杂菌( ) A．接种针、手、培养基 B. 培养基、手、接种针

C．手、接种针、培养基

D．培养基、接种针、手

10．在对纤维素分解菌进行选择培养时，培养基中的酵母膏的主要作用是( ) A．提供碳源 B．提供氮源 C．提供维生素 D．凝固剂 11．要将能分解纤维素的细菌从土壤中分离出来，应将它们接种在( 、) A．加入指示剂的鉴别培养基上

B．含有蛋白胨的固体培养基上

C．只含纤维素粉而无其他碳源的选择培养基上

D．含四大营养要素的培养基上

12.可作为硝化细菌碳源、氮源、能量来源的是( ) A．含碳有机物、氨、光 B．含碳无机物、氨、氮

C．含碳无机物、氨、氨 D．含碳有机物、氨、氨

13．根据你所学知识回答下列问题：

(1)若培养芽孢杆菌,配制固体培养基的基本步骤是:称量→溶化→

→ →加棉塞→包扎。

(2)若检查自来水中的大肠杆菌是否超标，需在培养基中加入 ；若将农田土壤表层中的圆褐固氮菌与其他细菌分离开来，则需要在 的培养基上培养。按照培养基的用途划分，前者属于 培养基，后者属于 培养基。

(3)在细菌的培养过程中，将培养基分装到试管中的高度约为试管高度的X、加棉塞时，棉塞在试管口内的长度是棉塞长度的Y、将培养基搁置斜面时斜面长度最多是试管长度的Z。则X、Y、Z对应的比值依次是 。

(4)下面是木屑培养基各成分所占比例：

成分

比例

木屑

78％

米糠

20% 石膏粉

1％

蔗糖

l％

此培养基加水后可用于平菇的培养，用简易的方法对培养基进行灭菌时，要重复2—3次，其主要目的是有利于彻底杀灭萌发的 。

14．为了检测饮用水中是否含有某种细菌，配制了如下表培养基配方：

(1)该培养基所含的碳源有_________，其功能是__________。

(2)该培养基所含的氮源有_______，其功能是_____________。

(3)该培养基除含碳源、氮源外．还有微生物需要的营养物质是___________。

(4)该细菌在同化作用上的代谢类型是_______________。

(5)该培养基可用来鉴别哪种细菌( ) A．霉菌 B．大肠杆菌 C．酵母菌 D．乳酸菌

15．在啤酒生产过程中，发酵是重要环节。生产过程大致如下；将经过灭菌处理的麦芽汁充氧，接种啤酒酵母菌种后输入发酵罐。初期，酵母菌种繁殖力快，产生白色泡沫，溶解氧逐渐耗尽，随后酵母菌繁殖力下降，糖浓度加速降低，酒精浓度逐渐上升，泡沫不断增多，当糖浓度下降到一定程度时，结束发酵。最后分别输出有机物质和鲜啤酒。

根据上述过程回答下列问题：

(1)该过程表明啤酒酵母菌异化作用的特点是___________________。

(2)初期，酵母菌迅速繁殖的主要方式是___________________。

(3)经测定酵母菌消耗的糖中，98．5％形成了酒精和其他发酵产物，其余的1．5％则用于_____________________________。

16．设计实验验证氧气影响菌种代谢产物的形成。

（一）实验材料和用具：谷氨酸棒状杆菌菌种、配好的无菌培养液、锥形瓶若干只、氧原、pH缓冲液、pH试纸等。

（二）实验原理：

__________________________________________________________________________。

（三）方法步骤：

①取三只锥形瓶，分装等量的培养液，分删编为1号、2号、3号。

②分别将等量的谷氨酸棒状杆菌菌种在无菌条件下接入三只锥形瓶。

③把三只锥形瓶的pH调整为7。

④培养28h，对1号密封培养，对2号密封但每2h通一次氧，对3号连续通氧培养。要求：氧气为无菌氧，其他培养条件相同且适宜。

⑤用pH试纸检测培养液的pH。

（四）结果和结论：_________________________。

(五)实验分析：本实验的对照是_______ ；对l号、2号、3号的培养，除通氧气量不同外，为什么要求其他条件相同?__________ ______________. 17．某兴趣小组进行研究性学习，探究“影响细菌生长繁殖的因素”。在培养细菌的过程中，发现了某种细菌(记做R)的周围其他细菌的生长繁殖受到抑制。他们把R细菌接种到专门的培养基上进行培养，一段时间后，他们除去R细菌，用该培养基再培养其他细菌，结果其他细菌仍然不能在这个培养基上生长和繁殖。

(1)从生态学的角度分析，R细菌与周围细菌之间的关系是_________________。

(2)于是，某同学假设了“造成R细菌的周围其他细菌不能生长和繁殖”的可能原因，你认为最可能的原因是________________________________。

A.R细菌占据了其他细菌的生存空间 B.R细菌吞噬了其他细菌

C.R细菌产生了不利于其他细菌生存的物质 D.R细菌更容易吸收培养基中的物质

(3)参照上述题目中给出的有关材料，请你设计一个实验对第(2)题所作的选择进行验证，简述你的实验步骤及结论：

①方法步骤：

第一步：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

。

第二步：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

。

第三步：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

。

第四步：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

。

②结果：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

。

③结论：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

。

参考答案

1．A 2．D 3．B 4．C 5．C 6．D 7．A 8．D 9．B 10．B 11．C 12．C 13．(1)调pH (培养基的)分装 (2)伊红一美蓝 无氮 鉴别 选择

(3)1/5，2/3，1/2 (4)芽孢

14．（1）乳糖、蔗糖、蛋白胨

主要用于构成细胞物质和代谢产物

（2）蛋白胨

主要用于合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物产物

（3）水、无机盐

（4）异养型

（5）B 15．(1)既进行有氧呼吸又能进行无氧呼吸 (2)出芽生殖 (3)酵母菌自身的生长和繁殖

16．(二)培养条件的变化会影响代谢产物的形成，代谢产物会改变培养液的PH，通过检测培养液的pH，可以验证培养条件能影响代谢产物的形成

(四)1号瓶pH基本不变，2号瓶、3号瓶PH均下降，但2号瓶下降幅度较大。以上结果表明不同的氧气条件下，生成了不同的代谢产物 (五)相互对照；控制单—变量，消除其它条件对实验结果的干扰

17．(1)竞争

(2)C (3)①第一步：取两个培养皿，按相同营养成分配制甲、乙两个培养基

第二步：甲培养基上接种R细菌，培养一段时间后除去R细菌，乙培养基上不接种R细菌，作对照

第三步：两个培养基分别接种相同的其他细菌．

第四步：在相同的条件下，让甲、乙两个培养基上的细菌生长、繁殖

②甲培养基上细菌的生长受到抑制，不能繁殖。乙培养基上细菌能正常生长繁殖

③R细菌产生了不利于其他细菌生长和繁殖的物质