复习与测试教学设计及课堂实录

专题二

微生物的利用

[考纲要求]

1.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。考点一

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。

(2)营养组成：一般都含有水、碳源、氮源和无机盐。此外，还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。

(3)种类

①按照物理性质可分为液体培养基、固体培养基、半固体培养基。

②按照成分的来源可分为天然培养基和合成培养基。

③按照功能用途可分为选择培养基、鉴别培养基等。

归纳提升

选择培养基与鉴别培养基的比较

种类

原理

依据某些微生物对某些选择培养基

物质或环境条件的嗜好、抗性而设计

依据微生物产生的某种代谢产物与培养基中的鉴别培养基

特定试剂或化学药品反应，产生明显的特征变化而设计

2.无菌技术

(1)含义：在培养微生物的操作中，所有防止杂菌污染的方法。

(2)常用方法

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

用途

从众多微生物中分离所需的微生物

举例

加入青霉素分离得到酵母菌和霉菌

归纳提升

消毒和灭菌的辨析

项目

条件

较为温和的结果

仅杀死物体表面或内部的部分微生物(不包括芽孢和孢子) 杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子

常用方法

煮沸消毒法

应用范围

日常用品

不耐高温的液体

用酒精擦拭双手，用氯气消毒水源

接种工具

玻璃器皿、金属工具

消毒

物理或化学方法

巴氏消毒法

化学药剂消毒法

灼烧灭菌法

干热灭菌法

灭菌

强烈的理

化因素

高压蒸汽灭菌法

培养基及容器的灭菌

3.大肠杆菌的纯化培养

(1)制备牛肉膏蛋白胨固体培养基

计算→称量→溶化→调pH→灭菌→倒平板

(2)纯化大肠杆菌的方法

①平板划线法：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。

②稀释涂布平板法：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。

(3)菌种的保存方法

①对于频繁使用的菌种，可以采用临时保藏的方法。

②对于需要长期保存的菌种，可以采用甘油管藏的方法。

如图是采用纯化微生物培养的两种接种方法接种后培养的效果图，请分析：

(1)获得图A效果和图B效果的接种方法分别是什么？

提示

获得效果A的接种方法为稀释涂布平板法，获得效果B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)接种操作为什么一定要在火焰附近进行？

提示

火焰附近存在着无菌区域。

命题点一

微生物的培养和无菌技术分析

1．下表为某培养基的配方，下列叙述正确的是(

) 成分

含量

A.从物理性质看该培养基属于液体培养基，从用途看该培养基属于选择培养基

B．该培养基中属于碳源的物质主要是葡萄糖，属于氮源的物质是蛋白胨

C．该培养基缺少提供生长因子的物质

D．该培养基调节合适的pH后就可以接种使用

答案

B 2．(2018·柳州模拟)微生物培养过程中，要十分重视无菌操作。现代生物学实验中的许多方面也要进行无菌操作，防止杂菌污染。请分析下列操作中错误的是(

) ①煮沸消毒可以杀死微生物的营养细胞和部分芽孢

②接种操作要在酒精灯火焰附近进行

③无菌繁殖脱毒苗时，植物的外植体要进行消毒

④家庭制作葡萄酒时要将容器和葡萄进行灭菌

⑤培养基要进行高压蒸汽灭菌

⑥加入培养基中的指示剂和染料不需要灭菌

A．①③

B．②④

答案

D 3．高温淀粉酶在大规模工业生产中有很大的实用性。研究者从热泉中筛选出了能高效生产高温淀粉酶的嗜热菌，其筛选过程如下图所示。请据图回答下列问题：

C．③⑤

D．④⑥

蛋白胨

10 g 葡萄糖

10 g K2HPO4

2 g 伊红

0.4 g 美蓝

0.065 g 蒸馏水

1 000 mL

(1)Ⅰ号培养基从物理状态来看，属于固体培养基，配制时要加入________________作为凝固剂，从用途来看属于选择培养基，应以________________作为唯一碳源。

(2)配制固体培养基的基本步骤是(

)

A．计算、称量、倒平板、溶化、灭菌

B．计算、称量、溶化、倒平板、灭菌

C．计算、称量、溶化、灭菌、倒平板

D．计算、称量、灭菌、溶化、倒平板

(3)溶化时，烧杯中加入琼脂后要不停地____________，防止琼脂糊底引起烧杯破裂。对培养基灭菌的方法一般为____________________。

(4)①过程是________________，②过程所使用的接种方法是________________法。

(5)部分嗜热菌在Ⅰ号培养基上生长时可释放________分解培养基中的淀粉，在菌落周围形成透明圈，挑选相应的菌落，接种到Ⅱ号培养基进一步分离纯化后，再对菌种进行________________培养。

答案

(1)琼脂

淀粉

(2)C

(3)搅拌

高压蒸汽灭菌

(4)稀释

涂布平板

(5)淀粉酶

扩大

命题点二

大肠杆菌的纯化方法及过程分析

4．下图中甲是稀释涂布平板法中的部分操作，乙是平板划线法的操作结果。

下列叙述中错误的是(

) A．甲中涂布前要将涂布器灼烧，冷却后才能取菌液

B．对于浓度较高的菌液，如甲中的稀释倍数仅为102，则所得的菌落不一定是由单一的细胞或孢子繁殖而成

C．乙培养皿中所得的菌落都符合要求

D．乙中的连续划线的起点是上一次划线的末端

答案

C 5．牛奶是微生物培养的良好培养基，牛奶在饮用前都要经过巴氏消毒，以杀死有害微生物，为检测消毒前后牛奶中细菌含量变化情况，做如图1所示操作。用无菌吸管从锥形瓶中吸取1 mL生牛奶稀释液至盛有9 mL无菌水的试管中，混合均匀，如此再重复2次。请回答下列有关问题：

(1)巴氏消毒的方法是__________________，使用这种方法对生鲜牛奶进行消毒的好处是__________________。

(2)取最终的牛奶稀释液0.1 mL滴在培养基上进行涂布，应选择的涂布工具是图2中的__________________。

(3)图1中所示方法为稀释涂布平板法，理想情况下，培养一段时间后可在培养基表面形成菌落。若用该方法培养设置了3个培养皿，菌落数分别为35个、33个、34个，则可以推测生牛奶中每毫升含细菌数为__________个，运用这种方法统计的结果往往较实际值______________(填“偏大”或“偏小”)，原因是__________________________________。

(4)消毒后的牛奶中绝大部分细菌被杀死，若继续用该方法检测消毒后的牛奶中细菌的数量，则在操作步骤上应做什么改动？__________________。

(5)从生牛奶取样培养得到的菌落中混有各种杂菌，从中检测出大肠杆菌的方法是在培养基中加入__________，菌落具有____________________特征的可以认定为大肠杆菌。

答案

(1)在70～75 ℃煮30 min(或在80 ℃煮15 min)

牛奶的营养成分不被破坏

(2)B

(3)3.4×106

偏小

个别菌落可能是由2个或多个细菌形成的

(4)减少稀释次数

(5)伊红美蓝

(金属光泽的紫)黑色

考点二

微生物的筛选和计数

1．土壤中分解尿素的细菌的分离与计数

(1)分离原理：土壤中的细菌之所以能分解尿素，是因为它们能合成脲酶，这种物质在把尿素分解成无机物的过程中起到催化作用。

(2)统计菌落数目一般用稀释涂布平板法。

①统计菌落数目时，培养基表面生长的1个菌落，来源于样品稀释液中1个活菌。为了保证结果准确，一般选择菌落数在30～300的平板进行计数。

②从平板上的菌落数推测出每克样品中的菌落数的计算方法是(平均菌落数÷涂布的稀释液体积)×稀释倍数。

③利用稀释涂布平板法成功统计菌落数目的关键是恰当的稀释度。

(3)实验流程：土壤取样→样品的稀释→微生物的培养与观察→细菌的计数。

2．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，一般认为它至少包括三种组分，即C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶。

②作用

纤维素――→纤维二糖――――→葡萄糖

C酶XC1酶葡萄糖苷酶(2)纤维素分解菌的筛选

①原理

纤维素分解菌

↓

刚果红纤维素酶→红色复合物――→红色消失，出现透明圈。

纤维素②筛选方法：刚果红染色法，即通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。

③培养基：以纤维素为唯一碳源的选择培养基。

④实验流程

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浓度

↓

梯度稀释：制备系列稀释液

↓

涂布平板：将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上

↓

挑选产生透明圈的菌落

研究人员在刚果红培养基平板上，筛选到了几株有透明降解圈的菌落如图1所示，将筛选到的纤维素酶高产菌株J1和J4在不同的温度和pH条件下进行发酵，测得发酵液中酶活性的结果如图2，请分析：

(1)透明圈是如何形成的？

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。

(2)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，降解纤维素能力最强的是菌株①。

(3)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。

命题点一

选择培养基成分及配制方法的分析

1．选择培养基是根据某一种或某一类微生物的特殊营养要求或对一些物理、化学抗性而设计的培养基。利用这种培养基可以将所需要的微生物从混杂的微生物中分离出来。为选择酵母菌和硝化细菌，应选用的培养基分别为(

) A．伊红美蓝培养基、含青霉素的培养基

B．含青霉素的培养基、含氨的无机培养基

C．含氨的无机培养基、含青霉素的培养基

D．含青霉素的培养基、伊红美蓝培养基

答案

B

2．苯酚是工业生产排放的有毒污染物质，自然界中存在着降解苯酚的微生物。某工厂产生的废水中含有苯酚，为了降解废水中的苯酚，研究人员从土壤中筛选获得了只能降解利用苯酚的细菌菌株，筛选的主要步骤如图所示，①为土壤样品。请据图回答下列问题：

(1)②中培养目的菌株的选择培养基中应加入________作为碳源，②中不同浓度碳源的培养基______________(填“影响”或“不影响”)细菌的数量，如果要测定②中活细菌数量，常采用______________________法。

(2)④为对照，微生物在④中不生长，在⑤中生长，④与⑤培养基的主要区别在于________________________________________________________________________ ________________；使用__________________________法可以在⑥上获得单菌落。采用固体平板培养细菌时进行倒置培养的原因是______________________________________。

(3)实验过程中如何防止其他微生物的污染？

________________________________________________________________________。

答案

(1)苯酚

影响

稀释涂布平板

(2)④的培养基中没有加入苯酚作为碳源，⑤的培养基中加入了苯酚作为碳源

稀释涂布平板法或平板划线

防止冷凝后形成的水珠滴落在培养基上污染培养基

(3)培养基灭菌，接种环境灭菌，接种过程进行无菌操作

命题点二

微生物的分离与计数

3．(2014·新课标Ⅰ，39)植物秸秆中的纤维素可被某些微生物分解。回答下列问题：

(1)分解秸秆中纤维素的微生物能分泌纤维素酶，该酶是由3种组分组成的复合酶，其中的葡萄糖苷酶可将________________分解成________。

(2)在含纤维素的培养基中加入刚果红(CR)时，CR可与纤维素形成________色复合物。用含有CR的该种培养基培养纤维素分解菌时，培养基上会出现以该菌的菌落为中心的______________。

(3)为从富含纤维素的土壤中分离获得纤维素分解菌的单菌落，某同学设计了甲、乙两种培养基(成分见下表)：

培养基甲

培养基乙

注：“＋”表示有，“－”表示无。

据表判断，培养基甲________(填“能”或“不能”)用于分离和鉴别纤维素分解菌，原因是酵母膏

＋

＋

无机盐

＋

＋

淀粉

＋

＋

纤维素粉

＋

－

琼脂

－

＋

CR溶液

＋

＋

水

＋

＋

________________________________；培养基乙________(填“能”或“不能”)用于分离和鉴别纤维素分解菌，原因是______________________________________________________ ________________________________________________________________________。

答案

(1)纤维二糖

葡萄糖

(2)红

透明圈

(3)不能

液体培养基不能用于分离单菌落

不能

培养基中没有纤维素，不会形成CR-纤维素红色复合物，即使出现单菌落也不能确定其为纤维素分解菌

4．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)该小组采用稀释涂布平板法检测水样中细菌的含量。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_____________________________________；

(2)该小组采用平板划线法分离水样中的细菌。操作时，接种环需通过________________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________________________________________________________________________。

(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。

答案

(1)检测培养基平板灭菌是否合格

(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