2023届高考生物一轮复习题第10单元第2课时微生物的培养技术及应用新人教版.docx
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1、第2课时微生物的培养技术及应用课标要求1.获得纯净的微生物培养物是发酵工程的基础。2.阐明在发酵工程中灭菌是获得纯净的微生物培养物的基础。3.阐明无菌技术是在操作过程中,保持无菌物品和无菌区域不被微生物污染的技术。4.举例说明通过调整培养基的配方可有目的的培养某种微生物。5.概述平板划线法和稀释涂布平板法是实验室中进行微生物分离和纯化的常用方法。6.概述稀释涂布平板法和显微镜计数法是测定微生物数量的常用方法。考点一微生物的培养技术及应用1培养基的配制(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)用途:用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。(3)类
2、型:按物理状态分类培养基种类特点用途液体培养基不含凝固剂,呈液体状态工业生产固体培养基含凝固剂(如琼脂),呈固体状态微生物的分离、鉴定,活菌计数,菌种保藏(4)成分成分含义作用来源碳源提供碳元素的物质构成生物体的细胞的物质和一些代谢产物,有些也是异养生物的能源物质无机碳源:CO2、NaHCO3等;有机碳源:糖类、牛肉膏等氮源提供氮元素的物质合成蛋白质、核酸等物质无机氮源:N2、NH3、铵盐、硝酸盐等;有机氮源:蛋白胨等无机盐为微生物提供除碳、氮之外的各种重要元素,包括大量元素和微量元素为微生物提供无机营养,调节培养基的pH等无机化合物:KH2PO4、K2HPO4、NaCl等水生物体含量最高的无
3、机化合物良好的溶剂,参与化学反应等培养基、代谢产物提醒除了上述主要营养物质外,还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的需求。例如,在培养乳酸杆菌时,需要在培养基中添加维生素;在培养霉菌时,一般需要将培养基调至酸性;在培养细菌时,一般需要将培养基调至中性或弱碱性;在培养厌氧微生物时,需要提供无氧的条件。2无菌技术(1)目的:获得纯净的培养物。(2)关键:防止杂菌污染。(3)区别:消毒与灭菌的比较比较项目条件结果常用方法应用范围消毒较为温和的物理、化学或生物等方法仅杀死物体表面或内部一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物消毒法操作空间、操作者的衣物和手等紫外线消毒
4、法接种室、接种箱或超净工作台灭菌强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物,包括芽孢和孢子湿热灭菌法培养基、容器等干热灭菌法玻璃器皿、金属用具等灼烧灭菌法接种工具等提醒选择无菌技术的原则:一要考虑无菌技术的效果,灭菌的效果比消毒要好;二要考虑操作对象的承受能力,活体生物材料、操作者的手等只能采用消毒,而不能用灭菌。(4)其他操作做好消毒和灭菌工作后,要注意避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品接触。为了避免周围环境中微生物的污染,接下来的许多操作都应在超净工作台上并在酒精灯火焰附近进行。源于选择性必修3P10“相关信息”:生物消毒法是指利用生物或其代谢物除去环境中的部分微生物的方法。3微生物的纯培
5、养(1)概念辨析(2)酵母菌纯培养的操作步骤请思考以下问题:平板冷凝后,要将平板倒置的原因是什么?提示因为平板冷凝后,皿盖上会凝结水珠,平板倒置后,既可避免培养基表面的水分过快地挥发,又可防止皿盖上的水珠落入培养基,造成污染。在接种前随机取若干个灭菌后的未接种的平板,先行培养了一段时间,这样做的目的是检测培养基平板灭菌是否合格。(3)平板划线法操作步骤据图思考以下问题:a第二次及其以后的划线操作总是从上一次划线末端开始,这样做的目的是什么?提示能使微生物的数目随着划线次数的增加而逐渐减少,最终得到由单个微生物繁殖形成的纯培养物。b操作第一步即取菌种之前及每次划线之前都需要进行火焰灼烧灭菌,划线
6、操作结束时,仍需灼烧接种环,每次灼烧的目的填写下表:项目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c平板划线时最后一次划线为何不能与第一次划线相连?提示最后一次划线已经将酵母菌稀释成单个细胞,如果与第一次划线相连,则增加了酵母菌数目,得不到纯化的效果。考向一培养基与无菌技术1无菌技术包括以下几个方面的叙述,其中正确的是()A紫外线照射前,适量喷洒石炭酸等消毒液,可以加强消毒效果B牛奶的消毒常用紫外线消毒法C为了防止污染,接种环经
7、火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落D在微生物接种的实验中,用95%酒精对实验者的双手和超净工作台进行消毒答案A2请回答下列与大肠杆菌有关的问题:(1)下表是某公司研发的一种培养大肠杆菌菌群的培养基配方。成分蛋白胨乳糖蔗糖K2HPO4显色剂琼脂含量10.0g5.0g5.0g2.0g0.2g12.0g将上述物质溶解后,用蒸馏水定容到1000mL该培养基属于_(填“固体”或“液体”)培养基,该培养基中的氮源是_。(2)在微生物培养操作过程中,为防止杂菌污染,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_。(3)将配制好的培养基分装到试管中,加棉塞后若干支试管扎成一捆,包上牛
8、皮纸并用皮筋勒紧放入_中灭菌,温度为121,时间为1530min。灭菌完毕拔掉电源,待锅内压力自然降到大气压时,将试管取出。(4)从一支试管向另一支试管接种时应注意,接种环要在酒精灯_(填“火焰的不充分燃烧层”或“火焰的充分燃烧层”)灭菌,并且待接种环_后蘸取菌种。答案(1)固体蛋白胨(2)灭菌消毒(3)高压蒸汽灭菌锅(4)火焰的充分燃烧层冷却考向二微生物的纯培养3如图是微生物平板划线示意图,划线的顺序为12345,下列说法正确的是()A操作前要将接种环用酒精消毒B划线操作须在酒精灯火焰附近进行C只有在5区才可以得到所需菌落D在1、2、3、4、5区域中划线前后都不需要对接种环灭菌答案B解析在每
9、次划线前后都要对接种环进行灭菌,接种环的灭菌方法应是在酒精灯火焰上灼烧,不能用酒精消毒;在5个区域中,只要有单个活细菌,通过培养即可获得所需菌落;每次划线前都要灼烧接种环,目的是杀死接种环上原有的微生物(第一次划线前)和上次划线结束后接种环上残留的菌种,使每次划线的菌种都来自上一次划线的末端,划线结束后灼烧接种环以防止污染环境和感染操作者。4(2022山西高三适应考试)自然界里有多种微生物,将其进行合理的筛选、培养和应用,能给医药和化工等生产领域带来巨大经济效益。回答下列问题:(1)对培养基进行灭菌时,多采取_法,而对接种环或涂布器灭菌时则用_法,若要将微生物采用平板划线法进行分离操作,在固体
10、培养基表面连续进行了5次划线,则需要对接种环灼烧_次。平板划线在做第二次及其以后的划线操作时,要从上次划线的_开始划线,最后一次划的线不能与第一次划的线_。(2)将接种后的固体培养基和一个未接种的固体培养基放入恒温箱中_培养,以减少培养基中水分的挥发。其中,培养未接种的固体培养基是为了_。答案(1)高压蒸汽灭菌(湿热灭菌)灼烧灭菌6末端相连(2)倒置作为对照组,检验培养基是否被杂菌污染考点二微生物的选择培养和计数1区分选择培养基与鉴别培养基种类特点用途举例选择培养基允许特定种类的微生物生长,同时抑制或阻止其他种类微生物生长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养基根
11、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,进而产生特定的颜色或其他变化鉴别不同种类的微生物用伊红亚甲蓝培养基鉴别大肠杆菌提醒常见选择培养基举例:缺少氮源的培养基可以筛选能利用大气中N2的微生物。含青霉素的培养基可淘汰细菌,筛选出真菌。无有机碳源的培养基可筛选出自养微生物。2微生物的选择培养和数量测定(1)稀释涂布平板法步骤系列稀释操作:该操作常用在将细胞接种到培养基之前,通过液体稀释的方法分散细胞,随着稀释程度的增大,单位体积中的微生物细胞数量减少,细胞得以分散。操作步骤:涂布平板操作步骤(2)微生物的数量测定方法显微镜直接计数法间接计数法活菌计数法(即稀释涂布平板法)原理:当样品
12、的稀释度足够高时,培养基表面生长的一个单菌落,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。根据图示问答以下问题:.为了保证结果准确,一般选择菌落数在30300的平板进行计数。.为什么用此种方法统计的菌落数目往往比活菌的实际数目低?提示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。.某同学在稀释倍数为106的培养基中测得平板上菌落数的平均值为234个(涂布平板时所用稀释液的体积为0.1mL),那么稀释倍数为106的试管中细菌的浓度是2.34103个/mL,稀释倍数为10的锥形瓶中细菌的浓度为2.34108个/mL,所以每克样品中的细菌数是
13、2.34109个。3土壤中分解尿素的细菌的分离与计数的实验操作(1)实验原理(2)实验流程(3)实验结果分析与评价选择性必修3P19“探究实践”:本活动初步筛选了能分解尿素的细菌,请进一步借助于生物化学的方法来鉴定所分离的菌种:分解尿素的细菌合成的脲酶可以将尿素分解成氨,氨会使培养基的碱性增强,在培养基中加入酚红指示剂培养细菌,若指示剂变红,可确定该细菌能够分解尿素。考向一微生物的选择培养5(2021江苏1月适应性考试,14)稀释涂布平板法是分离菌种常用的方法,下列相关叙述不恰当的是()A固体培养基灭菌后,应冷却至50左右时倒平板B倒好的平板需立即使用,以免表面干燥,影响菌的生长C稀释涂布平板
14、分离到的单菌落需进一步划线纯化D稀释涂布平板法既可用于微生物的分离,也可用于微生物的计数答案B解析培养基灭菌后需要冷却至50C左右时才能用来倒平板,避免温度过高,A正确;倒好的平板需要放置一段时间,用以观察培养基是否被杂菌污染,B错误;稀释涂布平板法分离的单菌落需要用平板划线法进行纯化培养,C正确;稀释涂布平板法可以计数,也可观察菌落特征进行菌种分离,D正确。6营养缺陷型菌株是野生型菌株经过人工诱变或自发突变失去合成某种成长因子的能力,只能在补充了相应的生长因子的基本培养基中才能正常生长的变异菌株。某研究小组对酵母菌用紫外线照射后将其接种到甲培养皿的培养基上,一段时间后将甲培养皿的菌落影印接种
15、(不改变菌落位置)到乙、丙两培养皿的培养基中,进一步培养得到如下图所示结果。下列分析正确的是()A接种到甲培养皿采用的是平板划线法B甲、丙两培养皿中的培养基是基本培养基C甲培养皿中菌落数有可能比接种的酵母菌数少D甲、乙、丙三个培养皿都可能存在营养缺陷型菌落答案C解析甲培养皿的菌落均匀分布,接种方法应为稀释涂布平板法,A项错误;甲、丙培养基菌落数目多,包括野生型酵母菌菌株和某种营养缺陷型酵母菌菌株,乙培养皿没有生长的菌株是某种营养缺陷型酵母菌菌株,故乙培养皿的培养基是基本培养基,甲和丙生长了同样的菌株,则甲和丙是加入了同种生长因子的培养基,B项错误;由于基因突变具有不定向性,接种到甲培养皿的酵母
16、菌可能还有其他营养缺陷型菌株,且有些菌落不一定由一个酵母菌形成,所以,甲培养皿中菌落数有可能比接种的酵母菌数少,C项正确;乙培养皿的培养基是基本培养基,形成的菌落只可能是野生型菌落,D项错误。归纳总结两种纯化方法的比较项目平板划线法稀释涂布平板法分离结果关键操作接种环在固体培养基表面连续划线一系列的梯度稀释;涂布平板操作接种用具接种环涂布器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复杂,需要涂布多个平板共同点都要用到固体培养基;都需进行无菌操作;都会在培养基表面形成单个的菌落;都可用于观察菌落特征考向二微生物的分离和计数7(2020全国,37)某种物质S(
17、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100L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
18、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_。答案(1)高压蒸汽灭菌(湿热灭菌)琼脂选择(2)104(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、氮源和无机盐解析(1)乙培养基为固体培养基,因此培养基中加入的是可使液体培养基凝固的琼脂。甲、乙两种培养基都是为了分离出可降解S的细菌,因此是选择培养基。(2)设稀释倍数为A,1mL1000L,套用计算
19、式:A2107(个/mL),计算出A104。(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是淤泥取样,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。重温高考真题演练1(2021山东,14)解脂菌能利用分泌的脂肪酶将脂肪分解成甘油和脂肪酸并吸收利用。脂肪酸会使醇溶青琼脂平板变为深蓝色。将不能直接吸收脂肪的甲、乙两种菌分别等量接种在醇溶青琼脂平板上培养。甲菌菌落周围呈现深蓝
20、色,乙菌菌落周围不变色,下列说法错误的是()A甲菌属于解脂菌B实验中所用培养基以脂肪为唯一碳源C可将两种菌分别接种在同一平板的不同区域进行对比D该平板可用来比较解脂菌分泌脂肪酶的能力答案B解析根据题干信息“甲菌菌落周围呈现深蓝色”,说明甲可以分泌脂肪酶将脂肪分解成甘油和脂肪酸,脂肪酸会使醇溶青琼脂平板变为深蓝色,因此甲菌属于解脂菌,A项正确;乙菌菌落周围没有出现深蓝色,说明乙菌不能产生脂肪酶,不能利用脂肪为其供能,但乙菌也可以在培养基上生存,说明该培养基不是以脂肪为唯一碳源,B项错误;可将两种菌分别接种在同一平板的不同区域进行对比,更加直观,C项正确;可以利用该平板来比较解脂菌分泌脂肪酶的能力
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