微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用

江蘇省泰州中學(xué)高三二輪復(fù)習(xí)學(xué)案 選修一微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用考綱要求1.微生物的分離和培養(yǎng)B2.某種微生物數(shù)量的測(cè)定B（新增）3.微生物的應(yīng)用B（新增）夯實(shí)基礎(chǔ)一、微生物的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)1培養(yǎng)基(1)概念：人們按照微生物對(duì) 的不同需求，配制出供其 的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)。(2)營(yíng)養(yǎng)構(gòu)成：一般都含有水、 、氮源和無(wú)機(jī)鹽。此外還要滿足微生物生長(zhǎng)對(duì)pH、特殊營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以及 的要求。(3)種類：按照物理性質(zhì)可分為 培養(yǎng)基、半固體培養(yǎng)基和 培養(yǎng)基。2無(wú)菌技術(shù)連一連3大腸桿菌的純化培養(yǎng)(1)制備牛肉膏蛋白胨固體培養(yǎng)基配制步驟：計(jì)算 溶化 倒平板。(2)純化大腸桿菌純化大腸桿菌，其關(guān)鍵的步驟是接種。純化培養(yǎng)方法： 法和 法。純化培養(yǎng)原理：在培養(yǎng)基上得到由一個(gè)細(xì)胞繁殖而來的肉眼可見的 ，即可獲得較純的菌種。二、土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離和計(jì)數(shù)1分離原理土壤中細(xì)菌之所以能分解尿素，是由于它們能合成 ，這種物質(zhì)在把尿素分解成無(wú)機(jī)物的過程中起 作用。以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基能促進(jìn)分解尿素的細(xì)菌的生長(zhǎng)和繁殖，并抑制或阻止其他微生物的生長(zhǎng)，從而將目的菌分離。2統(tǒng)計(jì)菌落數(shù)目統(tǒng)計(jì)樣品中的活菌一般用 。3實(shí)驗(yàn)流程土壤取樣制備 微生物的培養(yǎng)與觀察細(xì)菌的計(jì)數(shù)。三、分解纖維素的微生物的分離1纖維素酶(1)組成：纖維素酶是一種復(fù)合酶，它包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶。(2)作用2菌種篩選(1)方法： 。(2)原理即：使用以纖維素為唯一碳源的選擇培養(yǎng)基，根據(jù) 來篩選纖維素分解菌。3篩選流程土壤取樣：富含 的環(huán)境選擇培養(yǎng)：用選擇培養(yǎng)基培養(yǎng)，以增加纖維素分解菌的數(shù)量梯度稀釋涂布平板：將樣品涂布于含CR的鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基上挑選產(chǎn)生透明圈的菌落：產(chǎn)生 的菌落周圍出現(xiàn)透明圈知識(shí)速背1培養(yǎng)基(1)培養(yǎng)基的概念：人們按照微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的不同需求，配制出供其生長(zhǎng)繁殖的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)。(2)培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)成分：培養(yǎng)基可為微生物提供碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽和水等主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。2無(wú)菌技術(shù)(1)措施：無(wú)菌技術(shù)的主要措施包括消毒和滅菌。(2)常用方法：培養(yǎng)基滅菌常采用高壓蒸汽滅菌法，接種環(huán)滅菌常采用灼燒滅菌法。3微生物的純化與計(jì)數(shù)(1)純化微生物的方法：常用平板劃線法和稀釋涂布平板法。(2)微生物的計(jì)數(shù)方法：常用顯微計(jì)數(shù)法和稀釋涂布平板法。4微生物的篩選(1)尿素分解菌的篩選：以尿素為唯一氮源的選擇培養(yǎng)基可以篩選分解尿素的細(xì)菌。(2)尿素分解菌的鑒別：在以尿素為唯一氮源的選擇培養(yǎng)基中添加酚紅，指示劑可以鑒別分解尿素的細(xì)菌。(3)纖維素分解菌的篩選：利用富含纖維素的選擇培養(yǎng)基可以選擇培養(yǎng)分解纖維素的微生物。(4)纖維素分解菌的鑒別：在富含纖維素的培養(yǎng)基中添加剛果紅，可以從周圍存在不變紅的透明圈的菌落中挑選分解纖維素的微生物。要點(diǎn)講解 考點(diǎn)一培養(yǎng)基及微生物的純化培養(yǎng)技術(shù)1培養(yǎng)基的種類(1)按物理狀態(tài)分類培養(yǎng)基種類特點(diǎn)用途液體培養(yǎng)基不加凝固劑工業(yè)生產(chǎn)固體培養(yǎng)基加凝固劑(如瓊脂)微生物分離、鑒定，活菌計(jì)數(shù)，菌種保藏(2)按功能分類種類制備方法原理用途舉例選擇培養(yǎng)基培養(yǎng)基中加入某些化學(xué)物質(zhì)依據(jù)某些微生物對(duì)某些物質(zhì)的特殊需求或抗性而設(shè)計(jì)從眾多微生物中分離所需的微生物加入青霉素分離得到酵母菌和霉菌鑒別培養(yǎng)基培養(yǎng)基中加入某種指示劑或化學(xué)藥品產(chǎn)生特定的顏色或其他變化鑒別不同種類的微生物用伊紅美藍(lán)培養(yǎng)基鑒別大腸桿菌2消毒和滅菌的比較項(xiàng)目條件結(jié)果常用方法應(yīng)用范圍消毒較為溫和的物理或化學(xué)方法僅殺死物體表面或內(nèi)部的部分對(duì)人體有害的微生物煮沸消毒法日常用品巴氏消毒法不耐高溫的液體化學(xué)藥劑消毒法用酒精擦拭雙手，用氯氣消毒水源滅菌強(qiáng)烈的理化因素殺死物體內(nèi)外所有的微生物，包括芽孢和孢子灼燒滅菌法接種工具干熱滅菌法玻璃器皿、金屬工具高壓蒸汽滅菌法培養(yǎng)基及容器的滅菌3.純化微生物的接種方法項(xiàng)目平板劃線法稀釋涂布平板法原理通過接種環(huán)在瓊脂固體培養(yǎng)基表面連續(xù)劃線的操作，將聚集的菌種逐步稀釋分散到培養(yǎng)基上。在數(shù)次劃線后培養(yǎng)，可以分離到由一個(gè)細(xì)胞繁殖而來的肉眼可見的子細(xì)胞群體，即菌落將菌液進(jìn)行一系列的梯度稀釋，然后將不同稀釋度的菌液分別涂布到瓊脂固體培養(yǎng)基的表面，進(jìn)行培養(yǎng)。在稀釋度足夠高的菌液里，聚集在一起的微生物將被分散成單個(gè)細(xì)胞，從而能在培養(yǎng)基表面形成單個(gè)的菌落優(yōu)點(diǎn)可以觀察菌落特征，對(duì)混合菌進(jìn)行分離可以計(jì)數(shù)，可以觀察菌落特征缺點(diǎn)不能計(jì)數(shù)吸收量較少，較麻煩，平板不干燥效果不好，容易蔓延適用范圍適用于好氧菌適用于厭氧菌和兼性厭氧菌4平板劃線操作的注意事項(xiàng)(1)操作第一步即取菌種之前及每次劃線之前都需要進(jìn)行火焰灼燒滅菌，劃線操作結(jié)束時(shí)，仍需灼燒接種環(huán)，每次灼燒目的如下表：第一次操作每次劃線之前劃線結(jié)束目的殺死接種環(huán)上原有的微生物殺死上次劃線后接種環(huán)上殘留的菌種，使下次劃線的菌種直接來源于上次劃線的末端，使每次劃線菌種數(shù)目減少殺死接種環(huán)上殘存的菌種，避免細(xì)菌污染環(huán)境和感染操作者(2)灼燒接種環(huán)，待其冷卻后才能伸入菌液，以免溫度太高殺死菌種。(3)第二次及其以后的劃線操作總是從上一次劃線末端開始，能使細(xì)菌的數(shù)目隨著劃線次數(shù)的增加而逐漸減少，最終得到由單個(gè)細(xì)菌繁殖而來的菌落。(4)劃線時(shí)最后一區(qū)不要與第一區(qū)相連。(5)劃線用力大小要適當(dāng)，防止用力過大將培養(yǎng)基劃破。典型例題 1下列培養(yǎng)基配方中能作為選擇培養(yǎng)基、鑒別培養(yǎng)基的依次是()原料蛋白胨/g10101010乳糖/g5555蔗糖/g5555KH2PO4/g2222伊紅/g0.4美藍(lán)/g0.065瓊脂/g1020NaCl/g20蒸餾水/mL1 0001 0001 0001 000ABC D2不同的微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需要各不相同。下列有關(guān)一種以CO2為唯一碳源的自養(yǎng)微生物營(yíng)養(yǎng)的描述，不正確的是()A氮源物質(zhì)為該微生物提供必要的氮素B碳源物質(zhì)也是該微生物的能源物質(zhì)C無(wú)機(jī)鹽是該微生物不可缺少的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)D水是該微生物的營(yíng)養(yǎng)要素之一3下列有關(guān)微生物實(shí)驗(yàn)的敘述，不正確的是()A獲得純凈培養(yǎng)物的關(guān)鍵是防止雜菌污染B平板劃線法可用于微生物的計(jì)數(shù)C分離不同的微生物要采用不同的稀釋度D觀察菌落的特征可以用來進(jìn)行菌種的鑒定答案: D B B考點(diǎn)二微生物的分離與計(jì)數(shù)法1篩選菌株(1)原則：人為提供有利于目的菌株生長(zhǎng)的條件，同時(shí)抑制或阻止其他微生物的生長(zhǎng)。(2)菌株篩選原理的比較土壤中分解尿素的細(xì)菌分解纖維素的微生物選擇培養(yǎng)基的成分尿素作為唯一的氮源纖維素作為唯一的碳源鑒定方法在培養(yǎng)基中加入酚紅指示劑，若指示劑變紅，pH升高，說明細(xì)菌能分解尿素剛果紅染色法，即剛果紅與纖維素形成紅色復(fù)合物，當(dāng)纖維素被分解后，培養(yǎng)基出現(xiàn)以纖維素分解菌為中心的透明圈2幾種典型微生物的篩選方法(1)培養(yǎng)基中加入青霉素可以分離出酵母菌和霉菌。(2)培養(yǎng)基中加入高濃度的食鹽可得到金黃色葡萄球菌。(3)培養(yǎng)基中缺乏氮源時(shí)，可以分離固氮微生物。(4)當(dāng)培養(yǎng)基的某種營(yíng)養(yǎng)成分為特定化學(xué)成分時(shí)，也具有分離效果。如當(dāng)石油是唯一碳源時(shí)，可以抑制不能利用石油的微生物的生長(zhǎng)，使能夠利用石油的微生物生存，達(dá)到分離能消除石油污染的微生物的目的。(5)改變微生物的培養(yǎng)條件，也可以達(dá)到分離微生物的目的，如將培養(yǎng)基放在高溫環(huán)境中培養(yǎng)，只能得到耐高溫的微生物。3統(tǒng)計(jì)菌落數(shù)目的方法(1)顯微鏡直接計(jì)數(shù)法原理：利用特定細(xì)菌計(jì)數(shù)板或血細(xì)胞計(jì)數(shù)板，在顯微鏡下計(jì)算一定容積的樣品中微生物的數(shù)量。方法：用計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)。缺點(diǎn)：不能區(qū)分死菌與活菌。(2)間接計(jì)數(shù)法(活菌計(jì)數(shù)法)原理：當(dāng)樣品的稀釋度足夠高時(shí)，培養(yǎng)基表面生長(zhǎng)的一個(gè)菌落，來源于樣品稀釋液中的一個(gè)活菌，通過統(tǒng)計(jì)平板上的菌落數(shù)，就能推測(cè)出樣品中大約含有多少活菌。計(jì)算公式：每克樣品中的菌株數(shù)(CV)M，其中，C代表某一稀釋度下平板上生長(zhǎng)的平均菌落數(shù)，V代表涂布平板時(shí)所用的稀釋液的體積(mL)，M代表稀釋倍數(shù)。操作：設(shè)置重復(fù)組，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的說服力與準(zhǔn)確性。同時(shí)為了保證結(jié)果準(zhǔn)確，一般選擇菌落數(shù)在30300的平板進(jìn)行計(jì)數(shù)。典型例題 1科研人員從被石油污染的土壤中分離獲得能降解石油成分“多環(huán)芳烴菲”的菌株Q，步驟如下圖所示，下列相關(guān)的敘述中，錯(cuò)誤的是()A步驟中，培養(yǎng)液中需加入多環(huán)芳烴菲作為唯一碳源B步驟中，將錐形瓶放在搖床上充分振蕩，使菌株與培養(yǎng)液充分接觸C步驟是利用平板劃線法純化菌株Q，圖中所示接種環(huán)最少灼燒2次D步驟中每一區(qū)域可重復(fù)畫幾次，但1區(qū)和5區(qū)不能出現(xiàn)交叉2尿素是一種重要的農(nóng)業(yè)肥料，但是不經(jīng)過細(xì)菌的分解，就不能更好地被植物利用。生活在土壤中的微生物種類和數(shù)量繁多，同學(xué)們?cè)噲D探究土壤中微生物對(duì)尿素是否有分解作用，設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)，并成功篩選到能高效降解尿素的細(xì)菌(目的菌)，培養(yǎng)基成分如下表所示，實(shí)驗(yàn)步驟如圖所示，請(qǐng)回答下列問題：KH2PO41.4 gNa2HPO42.1 gMgSO47H2O0.2 g葡萄糖10 g尿素1 g瓊脂15 g將上述物質(zhì)溶解后，用自來水定容到1 000 mL(1)此培養(yǎng)基能否用于植物組織培養(yǎng)？_，理由是_。(2)培養(yǎng)基中氮源是_，這種培養(yǎng)基在功能上屬于_培養(yǎng)基，目的是只允許能合成_的微生物生長(zhǎng)，其他微生物均不能生長(zhǎng)。(3)欲從土壤中分離獲取上述特定微生物，可采用_法進(jìn)行接種。(4)在以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基中加入_，使指示劑變紅色，而篩選纖維素分解菌的方法是 _法。3下圖表示從土壤中分離能降解酚類化合物對(duì)羥基苯甲酸的微生物的實(shí)驗(yàn)過程。下列與該實(shí)驗(yàn)相關(guān)內(nèi)容的敘述中，不正確的是()A實(shí)驗(yàn)中所用的培養(yǎng)基均屬于選擇培養(yǎng)基B圖中、過程實(shí)現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)微生物的稀釋C統(tǒng)計(jì)處培養(yǎng)基中的菌落數(shù)并不一定代表接種到上的活菌數(shù)D在處培養(yǎng)基上形成菌落的微生物同化作用類型為異養(yǎng)型4飼養(yǎng)動(dòng)物常用的植物飼料中含有難溶的植酸鈣等物質(zhì)，很難被動(dòng)物吸收利用，還影響對(duì)其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用。若在飼料中添加植酸酶，則能催化其水解成為可以吸收利用的磷酸鹽等。以下是科研人員從作物根部土壤中分離產(chǎn)植酸酶的菌株的過程示意圖。請(qǐng)分析回答下列問題：(1)培養(yǎng)基中除了添加植酸鈣以外，還應(yīng)含有_、_、水、無(wú)機(jī)鹽等基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。(2)為防止雜菌污染，要對(duì)培養(yǎng)基和培養(yǎng)皿等進(jìn)行_，而且須將接種后的培養(yǎng)皿呈_狀態(tài)放置。(3)接種以前進(jìn)行的一系列操作，目的是在培養(yǎng)皿表面形成_。根據(jù)土壤樣品的稀釋倍數(shù)和接種稀釋液的體積，統(tǒng)計(jì)平板上的_就能大致推測(cè)出樣品中的活菌數(shù)。(4)由于植酸鈣的不溶解性，使培養(yǎng)基中形成白色渾濁。產(chǎn)植酸酶的菌株會(huì)水解植酸鈣，菌落的周圍將形成透明的區(qū)域，根據(jù)透明區(qū)域的有無(wú)，可初步判斷該菌是否產(chǎn)植酸酶。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示AE五種菌株中，_是產(chǎn)植酸酶的理想菌株。(5)獲得目的菌以后，若要用于植酸酶的生產(chǎn)，還需要進(jìn)行_。答案：1.C 2.(1)不能缺少植物激素(2)尿素選擇脲酶(3)稀釋涂布平板法或平板劃線(4)酚紅指示劑剛果紅染色3.B 4.答案：(1)碳源氮源 (2)(高壓蒸汽)滅菌倒置(3)單個(gè)菌落菌落數(shù)(4)E(5)擴(kuò)大培養(yǎng)習(xí)題強(qiáng)化 1(2015高考江蘇卷)人工瘤胃模仿了牛羊等反芻動(dòng)物的胃，可用來發(fā)酵處理秸稈，提高秸稈的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。為了增強(qiáng)發(fā)酵效果，研究人員從牛胃中篩選纖維素酶高產(chǎn)菌株，并對(duì)其降解纖維素能力進(jìn)行了研究。請(qǐng)回答下列問題：(1)在樣品稀釋和涂布平板步驟中，下列選項(xiàng)不需要的是_(填序號(hào))。酒精燈培養(yǎng)皿顯微鏡無(wú)菌水(2)在涂布平板時(shí)，滴加到培養(yǎng)基表面的菌懸液量不宜過多的原因是_。(3)向試管內(nèi)分裝含瓊脂的培養(yǎng)基時(shí)，若試管口粘附有培養(yǎng)基，需要用酒精棉球擦凈的原因是_。(4)剛果紅可以與纖維素形成紅色復(fù)合物，但并不與纖維素降解產(chǎn)物纖維二糖和葡萄糖發(fā)生這種反應(yīng)。研究人員在剛果紅培養(yǎng)基平板上，篩到了幾株有透明降解圈的菌落(見圖)。圖中降解圈大小與纖維素酶的_有關(guān)。圖中降解纖維素能力最強(qiáng)的菌株是_(填圖中序號(hào))。(5)研究人員用篩選到的纖維素酶高產(chǎn)菌株J1和J4，在不同溫度和pH條件下進(jìn)行發(fā)酵， 測(cè)得發(fā)酵液中酶活性的結(jié)果見下圖，推測(cè)菌株_更適合用于人工瘤胃發(fā)酵，理由是_。2牛奶是微生物生長(zhǎng)的良好培養(yǎng)基。生鮮牛奶中的微生物情況反映了奶牛的健康狀況，也影響奶制品的運(yùn)輸和貯藏。牛奶在飲用前都要經(jīng)過巴氏消毒，以殺死有害微生物。為檢測(cè)消毒前后牛奶中細(xì)菌含量變化情況，做如圖所示操作。用無(wú)菌吸管從錐形瓶中吸取1 mL生牛奶稀釋液至盛有9 mL無(wú)菌水的試管中，混合均勻，如此再重復(fù)2次。請(qǐng)回答下列有關(guān)問題：(1)微生物培養(yǎng)操作過程中，為了防止雜菌污染，需對(duì)培養(yǎng)基和培養(yǎng)皿進(jìn)行_(消毒、滅菌)，操作者雙手要進(jìn)行清洗和_。除巴氏消毒外，還有_和化學(xué)試劑消毒法。(2)取最終的牛奶稀釋液0.1 mL滴在培養(yǎng)基上進(jìn)行涂布，選擇的涂布工具稱為_，為防止雜菌污染，該工具應(yīng)浸泡于酒精中，涂布前應(yīng)_。(3)圖中所示方法為稀釋培養(yǎng)法，理想情況下，培養(yǎng)一段時(shí)間后可在培養(yǎng)基表面形成菌落。若用該方法培養(yǎng)設(shè)置了3個(gè)培養(yǎng)皿，菌落數(shù)分別為35個(gè)、33個(gè)、34個(gè)，則可以推測(cè)生牛奶中每毫升含細(xì)菌數(shù)為_個(gè)。運(yùn)用這種方法統(tǒng)計(jì)的結(jié)果往往較實(shí)際值_(填“偏大”或“偏小”)，原因是_。3如圖甲、乙是微生物接種常用的兩種方法，請(qǐng)回答相關(guān)問題：(1)圖甲是利用_法進(jìn)行微生物接種，圖乙是利用_法進(jìn)行微生物接種。這兩種方法所用的接種工具分別是_和_；對(duì)這兩種接種工具進(jìn)行滅菌和消毒的方法依次是_和酒精消毒。(2)接種操作為什么一定要在火焰附近進(jìn)行？_。(3)接種后，在固體培養(yǎng)基上培養(yǎng)細(xì)菌時(shí)為什么進(jìn)行倒置培養(yǎng)？_。(4)如圖是采用上述接種方法接種后培養(yǎng)的效果圖解，其接種方法是_(填圖甲或圖乙)。4耐高溫淀粉酶在大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中有很大的實(shí)用性。研究者從熱泉中篩選了高效產(chǎn)生高溫淀粉酶的嗜熱菌，其篩選過程如圖所示。(1)進(jìn)行過程的目