（江蘇專用）2019年高考生物一輪總復(fù)習(xí) 第12單元 生物技術(shù)實踐 第1講 微生物的分離與培養(yǎng)學(xué)案.doc

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第1講　微生物的分離與培養(yǎng) 考綱考情 考查內(nèi)容 等級要求 考查詳情 微生物的分離和培養(yǎng) B 17年—非選—T31考查微生物的分離與培養(yǎng)選擇相關(guān)知識 16年—多選—T25考查微生物的選擇的相關(guān)知識 15年—單選—T19以文字敘述的形式考查單選微生物分離與培養(yǎng)實驗 15年—非選—T31微生物的分離與培養(yǎng) 某種微生物數(shù)量的測定,C,15年—單選—T13考查血細胞計數(shù)板的使用 微生物的應(yīng)用,B, 14年—非選—T30結(jié)合β－胡蘿卜素酵母的篩選與色素提取實驗考查微生物的分離和培養(yǎng)的操作過程及注意事項 13年—單選—T18 結(jié)合廢水處理問題考查微生物的分離和培養(yǎng)的操作過程及注意事項 13年—多選—T24探究微生物對秸稈的分解作用 知識整合 一、微生物的培養(yǎng) 1．培養(yǎng)基 (1)概念：人們按照微生物對________的不同需求，配制出供其________的營養(yǎng)基質(zhì)。 (2)營養(yǎng)組成：一般都含有________________和無機鹽。此外，還需要滿足微生物生長對________、氧氣以及________________的要求。 (3)種類 ①按照物理狀態(tài)可分為：________培養(yǎng)基、半固體培養(yǎng)基和________培養(yǎng)基。 ②按化學(xué)成分可分為：________、合成培養(yǎng)基和________培養(yǎng)基。 ③按功能可分為：基礎(chǔ)培養(yǎng)基、________、鑒別培養(yǎng)基等。 2．微生物培養(yǎng)的基本技術(shù) (1)無菌操作技術(shù) 含義：指在培養(yǎng)微生物的操作中，所有防止________________的方法。 關(guān)鍵：防止________________的入侵。 具體措施 ①消毒 a．特點：使用較為________的物理或化學(xué)方法僅殺死物體表面或內(nèi)部一部分對人體________(不包括芽孢和________)。 b．常用方法：煮沸消毒法、________、化學(xué)藥劑消毒法。 ②滅菌 a．特點：指使用強烈的理化因素殺死物體內(nèi)外________________________，包括芽孢和孢子。 b．常用方法：________滅菌、干熱滅菌、________滅菌、紫外線消毒。 (2)接種技術(shù) ①平板劃線法：是通過________在瓊脂固體培養(yǎng)基表面________的操作，將聚集的菌種逐步稀釋分散到培養(yǎng)基的表面。 ②________法：是將菌液進行一系列的________，然后將________的菌液分別涂布到瓊脂固體培養(yǎng)基的表面，進行培養(yǎng)。 二、微生物的分離與計數(shù) 1．微生物的分離 (1)原理：根據(jù)微生物對________________________等要求的不同，通過只提供目的微生物生長的必需條件，或加入____________________使非目的微生物不能生長，從而達到____________________的目的。 (2)鑒定依據(jù)：________的特征。 (3)方法：________________和________________。 2．微生物的數(shù)量測定 準(zhǔn)備實驗器材：無菌條件 ↓ 采集土壤，制備懸液：配成____________的系列懸液 ↓ 選擇適于分離特定微生物的培養(yǎng)基：平板培養(yǎng)基的制備 ↓ 接種：無菌操作 ↓ 培養(yǎng)與觀察：____________________________ ↓ 計數(shù)菌落：選取______________的一組為代表，進行統(tǒng)計 每克土壤樣品的細菌數(shù)＝ 3．分解纖維素的微生物的分離——纖維素分解菌的篩選 (1)取樣：選擇富含________的環(huán)境。 (2)將樣品涂布到鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基上 ①制備鑒別培養(yǎng)基：主要的碳源是______________________ ②剛果紅染色法 a．先培養(yǎng)____________________，再加入剛果紅進行顏色反應(yīng)。 b．倒平板時加入______________________________。 考點突破 考點1　無菌操作技術(shù)與微生物 的實驗室培養(yǎng)　　1.消毒和滅菌的區(qū)別 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、金屬用具 高壓蒸汽滅菌法,培養(yǎng)基及容器 2．三種常用滅菌方法的比較 滅菌方法 適用材料或用具 滅菌條件 滅菌時間 灼燒滅菌 接種環(huán)、接種針或其他金屬工具 酒精燈火焰的充分燃燒層 直至燒紅 干熱滅菌 玻璃器皿(吸管、培養(yǎng)皿)和金屬用具等 干熱滅菌箱內(nèi)，160℃～170℃ 1 h～2 h 高壓蒸 汽滅菌 培養(yǎng)基等 高壓蒸汽滅菌鍋內(nèi)；100 kPa，121 ℃ 15 min～ 30 min 　　3.平板劃線法與稀釋涂布平板法的比較 (1)平板劃線法(如圖1所示) 幾種平板劃線方法示意圖 圖1 (2)稀釋涂布平板法 ①系列稀釋操作(如圖2所示) 圖2 ②涂布平板操作(如圖3所示) 圖3 (3)兩種純化細菌方法(平板劃線與稀釋涂布平板)比較 項目 優(yōu)點 缺點 適用范圍 平板劃線法 可以觀察菌落特征，對混合菌進行分離 不能計數(shù) 適用于好氧菌 稀釋涂布 平板法 可以計數(shù)，可以觀察菌落特征 吸收量較少，較麻煩，平板不干燥效果不好，容易蔓延 適用于厭氧菌和兼性厭氧菌 1．平板劃線時注意事項 (1)接種環(huán)的灼燒 ①第一次劃線前：殺死接種環(huán)上的微生物，避免污染培養(yǎng)物 ②每次劃線前：殺死殘留菌種，保證每次劃線菌種來自上次劃線末端 ③劃線結(jié)束后：殺死殘留菌種，避免污染環(huán)境和感染操作者 (2)灼燒接種環(huán)之后，要冷卻后再進行操作，以免溫度太高殺死菌種 (3)劃線時最后一區(qū)域不要與第一區(qū)域相連 (4)劃線用力要大小適當(dāng)，防止用力過大將培養(yǎng)基劃破 2．稀釋涂布平板注意事項 (1)稀釋操作時：每支試管及其中的9 mL水、移液管等均需滅菌；操作時，試管口和移液管應(yīng)在離火焰1～2 cm處 (2)涂布平板時 ①涂布器用體積分數(shù)為70%酒精消毒，取出時，讓多余酒精在燒杯中滴盡，然后將沾有少量酒精的涂布器在酒精燈火焰上引燃 ②不要將過熱的涂布器放在盛放酒精的燒杯中，以免引燃其中的酒精 ③酒精燈與培養(yǎng)皿距離要合適，移液管管頭不要接觸任何物體 3．“倒平板”的意義 平板冷凝后倒置培養(yǎng)，使培養(yǎng)基表面的水分更好地揮發(fā)，防止皿蓋上水珠落入培養(yǎng)基造成污染 例1　(2016江蘇高考)(多選)漆酶屬于木質(zhì)降解酶類，在環(huán)境修復(fù)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域有著廣泛用途。如圖是分離、純化和保存漆酶菌株的過程，相關(guān)敘述正確的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A．生活污水中含有大量微生物，是分離產(chǎn)漆酶菌株的首選樣品 B．篩選培養(yǎng)基中需要加入漆酶的底物，通過菌落特征挑出產(chǎn)漆酶的菌落 C．在涂布平板上長出的菌落，通過劃線進一步純化 D．斜面培養(yǎng)基中含有大量營養(yǎng)物，可在常溫下長期保存菌株 1．空氣中的微生物在重力等作用下，可以一定程度地沉降。某研究小組欲用平板收集教室空氣中的微生物，以了解教室內(nèi)不同高度空氣中微生物的分布情況。實驗步驟如下： ①配置培養(yǎng)基(成分：牛肉膏、蛋白胨、NaCl、X、H2O)； ②制作無菌平板； ③設(shè)置空白對照組和若干實驗組，進行相關(guān)操作； ④將各組平板置于37℃恒溫箱中培養(yǎng)一段時間，統(tǒng)計各組平板上菌落的平均數(shù)。 回答下列問題： (1)該培養(yǎng)基中微生物所需的氮來源于________________。若要完成步驟②，該培養(yǎng)基中的成分X通常是________。 (2)步驟③中，實驗組的操作是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)若在某次調(diào)查中，某一實驗組平板上菌落平均數(shù)為36個/平板，而空白對照組的一個平板上出現(xiàn)了6個菌落，這種結(jié)果說明在此次調(diào)查中出現(xiàn)了____________現(xiàn)象。若將30(即36－6)個/平板作為本組菌落數(shù)的平均值，該做法________________(選填“正確”或“不正確”)。 考點2　生物的分離與計數(shù) 1．測定微生物數(shù)量的方法 (1)直接計數(shù)法：常用的是顯微鏡直接計數(shù)法。 (2)間接計數(shù)法：常用的是稀釋平板計數(shù)法。 2．測定微生物數(shù)量方法的實際應(yīng)用 (1)土壤中好氧型細菌的計數(shù)： ①制備土壤稀釋液：取土壤表層3～5 cm處的土樣；制備系列稀釋液。 ②取樣及倒平板：該實驗的接種方法是稀釋涂布平板法。 ③培養(yǎng)。 ④觀察記錄結(jié)果：計算每克土壤樣品菌數(shù)。 (2)檢測某種食品中的細菌總數(shù)和大腸桿菌菌落數(shù) 一般說來，大腸桿菌菌落總數(shù)越多，說明食品的衛(wèi)生質(zhì)量越差。 (3)土壤中分解尿素細菌的計數(shù) 某些細菌中含有尿素分解酶，能將培養(yǎng)基中的尿素分解成氨，該物質(zhì)的水溶液會使酚酞指示劑呈現(xiàn)紅色。 3．制備系列稀釋液的方法 將1 g土樣放入99 mL無菌水中，制成102倍的稀釋液，用1 mL無菌移液管吸取上述濃度的溶液0.5 mL，移入裝有4.5 mL無菌水的試管中，即配制成103倍的稀釋液，用同樣的方法可以配制成104、105、106倍的稀釋液，將待測樣品進行稀釋的目的是使微生物細胞分散開，使實驗結(jié)果更接近真實值。 4．分離微生物實例 【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，一般認為它至少包括三種組分，即C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶。 ②作用 纖維素纖維二糖葡萄糖 (2)纖維素分解菌的篩選 ①原理 ②篩選方法：剛果紅染色法，即通過是否產(chǎn)生透明圈來篩選纖維素分解菌。 ③培養(yǎng)基：以纖維素為唯一碳源的選擇培養(yǎng)基。 ④實驗流程 土壤取樣：富含纖維素的環(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濃度 ↓ 梯度稀釋：制備系列稀釋液 ↓ 涂布平板：將樣品涂布到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 (3)分離纖維素分解菌所用的兩種培養(yǎng)基比較 分離纖維素分解菌的實驗中先用選擇培養(yǎng)基，再用鑒別培養(yǎng)基。 ①選擇培養(yǎng)基為液體培養(yǎng)基，以纖維素作為碳源和能源的微生物可以正常生長，而其他絕大多數(shù)微生物不能正常生長。 ②鑒別培養(yǎng)基含瓊脂，為固體培養(yǎng)基，細菌可在培養(yǎng)基上形成肉眼可見的菌落。剛果紅染色法應(yīng)用的就是鑒別培養(yǎng)基。 (4)結(jié)果分析與評價 內(nèi)容 現(xiàn)象 結(jié)論 有無雜 菌污染 的判斷 對照的培養(yǎng)皿中無菌落生長 未被雜菌污染 培養(yǎng)物中菌落數(shù)偏高 被雜菌污染 菌落形態(tài)多樣，菌落數(shù)偏高 培養(yǎng)物中混入其他氮源 選擇培養(yǎng)基 的篩選作用,牛肉膏培養(yǎng)基上的菌落數(shù)目大于選擇培養(yǎng)基上的數(shù)目,選擇培養(yǎng)基具篩選作用 樣品的 稀釋操作,得到2個或2個以上菌落數(shù)目在30～300的平板,操作成功 重復(fù)組 的結(jié)果,若選取同一種土樣，統(tǒng)計結(jié)果應(yīng)接近 1．從混合樣品中分離某種微生物的方法通常有兩種 (1)利用該分離對象對某一營養(yǎng)物質(zhì)有“嗜好”的原理，專門在培養(yǎng)基中加入該營養(yǎng)物質(zhì)，從而使它成為一種加富培養(yǎng)基。 (2)利用該分離對象對某種抑菌物質(zhì)的抗性，在混合培養(yǎng)物中加入該抑制物，經(jīng)培養(yǎng)后，原來占優(yōu)勢的微生物生長受抑制，而分離對象卻可乘機大大增殖，在數(shù)量上占優(yōu)勢。 2．選擇培養(yǎng)基及其應(yīng)用 (1)選擇培養(yǎng)基：在培養(yǎng)基中加入某種化學(xué)物質(zhì)，以抑制不需要的微生物的生長，促進需要的微生物的生長，目的是從眾多微生物中分離所需要的微生物。 (2)選擇培養(yǎng)基應(yīng)用實例 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)基中缺氮源時，可以分離固氮微生物，因為非固氮微生物不能在此培養(yǎng)基上生存。 ④當(dāng)培養(yǎng)基的某種營養(yǎng)成分為特定化學(xué)成分時，也具有分離效果。如石油是唯一碳源時，可以抑制不能利用石油的微生物的生長，使能夠利用石油的微生物生存，達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。 例2　圖甲是從土壤中篩選產(chǎn)脲酶細菌的過程，圖乙是脲酶基因轉(zhuǎn)錄的mRNA部分序列。 (1)圖中選擇培養(yǎng)基應(yīng)以________為唯一氮源；鑒別培養(yǎng)基還需添加________作指示劑，產(chǎn)脲酶細菌在該培養(yǎng)基上生長一段時間后，其菌落周圍的指示劑將變成______色。 (2)在5個細菌培養(yǎng)基平板上，均接種稀釋倍數(shù)為105的土壤樣品液0.1 mL，培養(yǎng)一段時間后，平板上長出的細菌菌落數(shù)分別為13、156、462、178和191。 該過程采取的接種方法是________________，每克土壤樣品中的細菌數(shù)量為________108個；與血細胞計數(shù)板計數(shù)法相比，此計數(shù)方法測得的細菌數(shù)較________。 (3)現(xiàn)有一菌株的脲酶由于基因突變而失活，突變后基因轉(zhuǎn)錄的mRNA在圖乙箭頭所示位置增加了70個核苷酸，使圖乙序列中出現(xiàn)終止密碼(終止密碼有UAG、UGA和UAA)。突變基因轉(zhuǎn)錄的mRNA中，終止密碼為________，突變基因表達的蛋白質(zhì)含________個氨基酸。 2．某些土壤細菌可將尿素分解成CO2和NH3，供植物吸收和利用。回答下列問題： (1)有些細菌能分解尿素，有些細菌則不能，原因是前者能產(chǎn)生________________________。能分解尿素的細菌不能以尿素的分解產(chǎn)物CO2作為碳源，原因是________________________________________，但可用葡萄糖作為碳源，進入細菌體內(nèi)的葡萄糖的主要作用是________________________________(答出兩點即可)。 (2)為了篩選可分解尿素的細菌，在配制培養(yǎng)基時，應(yīng)選擇________(選填“尿素”、“NH4NO3”或“尿素＋NH4NO3”)作為氮源，不選擇其他兩組的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)用來篩選分解尿素細菌的培養(yǎng)基含有KH2PO4和Na2HPO4，其作用有______________________________________________________________(答出兩點即可)。 例3　某同學(xué)用新鮮的泡菜濾液為實驗材料純化乳酸菌。分離純化所用固體培養(yǎng)基中因含有碳酸鈣而不透明，乳酸菌產(chǎn)生的乳酸菌能溶解培養(yǎng)基中的碳酸鈣?；卮鹣铝袉栴}： (1)分離純化乳酸菌時，首先需要用________________對泡菜濾液進行梯度稀釋，進行梯度稀釋的理由是________________________________________________________________________________。 (2)推測在分離純化所用的培養(yǎng)基中加入碳酸鈣的作用有________________________________和________________________________。分離純化時應(yīng)挑選出________________的菌落作為候選菌。 (3)乳酸菌在－20℃長期保存時，菌液中常需要加入一定量的________(選填“蒸餾水”、“甘油”或“碳酸鈣”)。 3．(2017東臺模擬)下列有關(guān)微生物培養(yǎng)的敘述，錯誤的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A．用平板劃線法分離大腸桿菌時，需要多次灼燒接種環(huán) B．倒置平板可防止培養(yǎng)皿蓋上的冷凝水滴落，造成污染 C．新配置的培養(yǎng)基可以用高壓蒸汽滅菌或干熱滅菌的方法滅菌 D．獲得純凈培養(yǎng)物的關(guān)鍵是防止雜菌污染 請根據(jù)下列關(guān)鍵詞的提示，歸納構(gòu)建本課時知識體系 微生物的分離　培養(yǎng)基配置　純化　消毒　滅菌　分裝　包扎　擱置斜面　平板劃線法、稀釋涂布平板法 隨堂演練 1．下列關(guān)于微生物的分離和培養(yǎng)的有關(guān)敘述，錯誤的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A．微生物培養(yǎng)前，需對培養(yǎng)基進行消毒 B．分離土壤中不同的微生物，要采用不同的稀釋度 C．測定土壤樣品中的細菌數(shù)目，常用菌落計數(shù)法 D．分離能分解尿素的細菌，要以尿素作為培養(yǎng)基中唯一的氮源 2．(2015江蘇卷)做“微生物的分離與培養(yǎng)”實驗時，下列敘述正確的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A．高壓滅菌加熱結(jié)束時，打開放氣閥使壓力表指針回到零后，開啟鍋蓋 B．倒平板時，應(yīng)將打開的皿蓋放到一邊，以免培養(yǎng)基濺到皿蓋上 C．為了防止污染，接種環(huán)經(jīng)火焰滅菌后應(yīng)趁熱快速挑取菌落 D．用記號筆標(biāo)記培養(yǎng)皿中菌落時，應(yīng)標(biāo)記在皿底上 3．欲分離篩選出能分泌脂肪酶的細菌，應(yīng)選擇下列固體培養(yǎng)基(僅列出了碳氮源)中的(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A．蛋白胨、檸檬酸鐵銨 B．橄欖油、硫酸銨 C．乳糖、酵母膏 D．葡萄糖、蛋白胨 4．下列有關(guān)微生物的培養(yǎng)或純化的敘述，錯誤的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A．微生物在培養(yǎng)前要先對培養(yǎng)基進行滅菌處理再接種 B．培養(yǎng)液中溶氧量的變化會影響酵母菌的繁殖和代謝途徑 C．分離自養(yǎng)型微生物的方法是用纖維素作為唯一碳源的培養(yǎng)基 D．分離純化微生物的常用方法是平板劃線法和涂布平板法 5．(多選)不同的微生物對營養(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)微生物營養(yǎng)的描述中，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．無機鹽是該微生物不可缺少的營養(yǎng)物質(zhì) D．水不是該微生物的營養(yǎng)要素之一 6．下列有關(guān)“土壤中分解尿素的細菌的分離與計數(shù)實驗”的敘述，正確的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A．分解尿素的細菌能產(chǎn)生脲酶，將尿素分解產(chǎn)生氮氣 B．用選擇培養(yǎng)基選擇出分解尿素的細菌，殺死其他微生物 C．統(tǒng)計尿素分解菌的數(shù)目時，以菌落數(shù)在300以上的平板進行計數(shù) D．用尿素為唯一氮源、加有酚紅指示劑的培養(yǎng)基培養(yǎng)尿素分解菌，指示劑變紅 7．(2015江蘇高考)人工瘤胃模仿了牛羊等反芻動物的胃，可用來發(fā)酵處理秸稈，提高秸稈的營養(yǎng)價值。為了增強發(fā)酵效果，研究人員從牛胃中篩選纖維素酶高產(chǎn)菌株，并對其降解纖維素能力進行了研究。請回答下列問題： (1)在樣品稀釋和涂布平板步驟中，下列選項不需要的是________(填序號)。 ①酒精燈?、谂囵B(yǎng)皿?、埏@微鏡　④無菌水 (2)在涂布平板時，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，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(見下圖)。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的菌株是________(填圖中序號)。 (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條件下進行發(fā)酵，測得發(fā)酵液中酶活性的結(jié)果見下圖，推測菌株________更適合用于人工瘤胃發(fā)酵，理由是____________________________________________________________________________________________________________________。 第7題圖