2019-2020年高三生物總復習 第40講 微生物的利用教案.doc

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2019-2020年高三生物總復習 第40講 微生物的利用教案 【考綱要求】 微生物的利用 考綱要求 具體內(nèi)容 (1)進行微生物的分離和培養(yǎng) (2)測定某種微生物的數(shù)量 (3)研究培養(yǎng)基對微生物的選擇作用 (4)探討微生物的利用 Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ 實驗內(nèi)容 (1)培養(yǎng)基的配制 (2)高壓蒸汽滅菌和干熱滅菌 (3)倒平板操作 (4)平板劃線操作和稀釋涂布平板法 (5)應用選擇培養(yǎng)基分離某種特定的微生物 實驗與探究能力 【考點分析】 考點 試卷類型 分值 題型 (1)進行微生物的分離和培養(yǎng) (2)測定某種微生物的數(shù)量 (3)研究培養(yǎng)基對微生物的選擇作用 (4)探討微生物的利用 (1)培養(yǎng)基的配制 (2)高壓蒸汽滅菌和干熱滅菌 (3)倒平板操作 (4)平板劃線操作和稀釋涂布平板法 (5)應用選擇培養(yǎng)基分離某種特定的微生物 xx 寧夏 15 非選擇題 xx 江蘇 2 選擇題 xx 山東 8 非選擇題 xx 江蘇 3 選擇題 xx 廣東 15 非選擇題 xx 寧夏 15 非選擇題 xx 廣東 10 非選擇題 xx 廣東 10 非選擇題 xx 廣東 10 非選擇題 xx 遼寧、寧夏 15 非選擇題 xx 上海 9 非選擇題 【考點預測】 從近幾年高考試題看，微生物的營養(yǎng)、培養(yǎng)基的種類和配制、進行微生物的培養(yǎng)與分離等內(nèi)容是命題的素材。培養(yǎng)基的種類與配制是本模塊的重點內(nèi)容，今年高考命題可能會從下面三個方面展開： 1．培養(yǎng)基及其無菌技術(shù) 2．應用選擇培養(yǎng)基分離某種特定的微生物 3．有關(guān)的實驗原理、方法、步驟和預測 本專題內(nèi)容側(cè)重考查學生的實際應用能力，由于很多課題的開展具有一定的難度，從考試的角度上講也很難實現(xiàn)動手能力的考查。從近幾年掰課標地區(qū)生物試題看注重考查基礎(chǔ)知識，同時進行簡單應用的考查。 考查知識點分布主要集中在微生物的營養(yǎng)、培養(yǎng)基種類和配制、程序及其注意事項、無菌技術(shù)、微生物的選擇和鑒別培養(yǎng)等。以非選擇題為主，為選做題之一。 【知識梳理】 一、 微生物的實驗室培養(yǎng) 1、培養(yǎng)基 2、無菌技術(shù) 3、試驗操作 二、土壤中分解尿素的細菌分離與計數(shù) 1、試驗設計 2、設置對照 3、篩選菌株 三、分解纖維素的微生物的分離 1、纖維素 2、試驗設計 【重點解析】 微生物的實驗室培養(yǎng) 1、 微生物的營養(yǎng)物質(zhì)及功能 碳源 氮源 生長因子 水 無機攔 概念 凡能為微生物提供所需碳元素的營養(yǎng)物質(zhì) 凡能為微生物提供所需氮元素的營養(yǎng)物質(zhì) 微生物生長不可缺少的微量有機物 來源 無機碳源：C02、NaHC03等；有機碳源：糖類、脂肪酸、花生粉餅、石油等 無機氮源：N2、氨、銨鹽、硝酸鹽等；有機氮源：尿素、牛肉膏、蛋白胨、氨 基酸等 酵母膏、蛋白胨、動植物組織提取液 作用 主要用于構(gòu)成微生物的細胞物質(zhì)和一些代謝產(chǎn)物；異養(yǎng)微生物的主要能源物質(zhì) 主要用于合成蛋白質(zhì)、核酸以及含氮的代謝產(chǎn)物 酶和核酸的組成成分 溶劑、生化反應的介質(zhì) 酶的成分、調(diào)節(jié)滲透壓等 說明 不同種類的微生物，對碳源的需要差別較大。例：甲基營養(yǎng)菌只利用甲醇、甲烷；假單胞菌利用90多種含碳 化合物 對于異養(yǎng)微生物，含C、 H、0、N的化合物既是碳 源，又是氮源 微生物需要補充生長因 子是由于缺乏合成這些 物質(zhì)所需要的酶或合成 能力有限 2、 培養(yǎng)基的種類 劃分標準 培養(yǎng)基種類 特點 用途 按物理 性質(zhì) 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，活菌計數(shù)，保藏菌種 按 用 途 選擇培養(yǎng)基 培養(yǎng)基中加入某種化學物質(zhì)，以抑制不需要的微生物的生長，促進所需要的微生物的生長 培養(yǎng)、分離出特定微生物如培養(yǎng)酵母菌和霉菌，可在培養(yǎng)基中加入青霉素；培養(yǎng)金黃色葡萄球菌，可在培養(yǎng)基中加入高濃度食鹽 鑒別培養(yǎng)基 根據(jù)微生物的代謝特點，在培養(yǎng)基中加入某種指示劑或化學藥品 鑒別不同種類的微生物，如可用伊紅一美藍培養(yǎng)基鑒別飲用水或乳制品中是否有大腸桿菌(若有，菌落呈深紫色，并帶有金屬光澤) 3、 無菌技術(shù)———消毒與滅菌 概念 常用方法 應用的范圍 消 毒 使用較為溫和的物理或化學方法僅殺死物體表面或內(nèi)部一部分對人體有害的微生物(不包括芽孢和 孢子) 煮沸消毒法：在100℃煮沸5～6 min 一般物品 巴氏消毒法：70℃～75℃煮 30 min或在80℃煮15min 對于一些不耐高溫的液體，如牛奶 化學藥劑消毒法 如用體積分數(shù)70％～75％的酒精擦拭雙手、用氯氣消毒水源等 紫外線消毒：30 W 紫外燈照射30 min 接種室空氣 滅 菌 使用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：酒精燈火焰 接種工具的滅菌 干熱滅菌：160℃～l70℃ 下滅菌1～2 h 玻璃器皿、金屬工具的滅菌 高壓蒸汽滅菌：121℃100 kPa條件下，滅菌15～30 min 培養(yǎng)基及容器的滅菌 4．制備牛肉膏蛋白胨固體培養(yǎng)基操作分析 (1)培養(yǎng)基需冷卻至50℃時開始倒平板 ①原因：瓊脂是一種多糖，在98℃以上熔化，在44℃以下凝固，倒平板時高于50℃則會燙手，低于50℃時若不能及時操作，瓊脂就會凝固。 ②估計培養(yǎng)基溫度的方法是：培養(yǎng)基從滅菌鍋中取出冷卻一段時間后用手觸摸，感覺上以剛不燙手為準。 (2)平板倒置原因：平板皿蓋上會凝結(jié)水珠，培養(yǎng)基表面的溫度也較高，平板倒置后，既可使培養(yǎng)基表面的水分更好地揮發(fā)，又可防止肛蓋上的水珠落入培養(yǎng)基，造成污染。 5．純化大腸桿菌操作過程中的注意事項 微生物的接種方法中最常用的是平板劃線法和稀釋涂布平板法。 (1)平板劃線法 ①操作第一步即取菌種之前及每次劃線之前接種環(huán)都需要進行火焰灼燒滅菌，劃線操作結(jié)束時，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，避免細菌污染環(huán)境和感染操作者 ②從第二次以后的劃線操作總是從上一次劃線末端開始，能使細菌的數(shù)目隨著劃線次數(shù)的增加而逐漸減少，最終得到由單個細菌繁殖而來的菌落。 (2)稀釋涂布平板法 稀釋涂布平板的操作比較復雜，且各個細節(jié)均需保證“無菌”．應特別注意： ①酒精燈與培養(yǎng)皿的距離要合適。 ②吸管頭不要接觸任何其他物體。 ③吸管要在酒精燈火焰周圍使用。 例1某小組同學為了調(diào)查湖水中細菌的污染情況而進行了實驗。實驗包括制備培養(yǎng)基、滅菌、接種及培養(yǎng)、菌落觀察計數(shù)。請回答與此實驗相關(guān)的問題。 (1)培養(yǎng)基中含有蛋白胨、淀粉分別為細菌培養(yǎng)提供了 和 。除此之外，培養(yǎng)基還必須含有的基本：成分是 和 。 (2)對培養(yǎng)基進行滅菌，應該采用的方法是 。 (3)為了盡快觀察到細菌培養(yǎng)的實驗結(jié)果，應將接種了湖水樣品的平板置于 中培養(yǎng)，培養(yǎng)的溫度設定在37 ℃。要使該實驗所得結(jié)果可靠，還應該同時在另一平板上接種 作為對照進行實驗。 (4)培養(yǎng)20小時后，觀察到平板上有形態(tài)和顏色不同的菌落，這說明湖水樣品中 種細菌。一般說來，菌落總數(shù)越多，湖水遭受細菌污染的程度越 。 (5)如果提高培養(yǎng)基中NaCl的濃度，可以用于篩選耐 細菌，這種培養(yǎng)基被稱為 。 解析：(1)蛋白胨主要是為細菌提供氮源，淀粉只能為細茵提供碳源，其實，兩者還都能為細菌提供能源。雖然各種培養(yǎng)基的具體配方不同，但一般都含有水、碳源、氮源和無機鹽。(2)培養(yǎng)基常用高壓蒸汽滅菌，接種環(huán)等用灼燒滅茵，玻璃器皿等適于用干熱滅菌。(3)適宜的溫度條件下微生物繁殖速度快，恒溫箱可通過設定維持適宜的溫度；對照組應接種不含細菌的樣品，比如接種無菌水。(4)每一種類型的菌落就表示有一種類型的細菌。茵落總數(shù)與湖水遭受細菌污染的程度呈正相關(guān)。(5)加入NaCl可制作篩選耐鹽細菌的選擇培養(yǎng)基。蛋白質(zhì)中含有氮元素和碳元素，為細菌的生長提供了氮源和碳源，而淀粉只能提供碳源。培養(yǎng)基一般采用高壓蒸汽進行滅茵。不同的微生物形成的茵落不同，有多種茵落即有多種細菌；污染越重，茵落總數(shù)就越多。耐鹽細茵可以在高濃度的NaCl培養(yǎng)基中生存，而其他的細菌則很難生存。 答案：(1)氮源(碳源不作要求) 碳源 無機鹽 水(2)高壓蒸汽滅菌 (3)恒溫培養(yǎng)箱無菌水 (4)多高 (5)鹽(或NaCl)選擇性培養(yǎng)基 例2苯酚是工業(yè)生產(chǎn)排放的有毒污染物質(zhì)，自然界中存在著降解苯酚的微生物。某工 廠產(chǎn)生的廢水中含有苯酚，為了降解廢水中的苯酚，研究人員從土壤中篩選出只能降解利用苯酚的細菌菌株，篩選的主要步驟如圖所示，①為土壤樣品。請問答下列問題： (1)②中培養(yǎng)目的菌株的選擇培養(yǎng)基中應加入 作為碳源，②中不同濃度碳源的培養(yǎng)基 (A．影響；B．不影響)細菌的數(shù)量，如果要測定②中活細菌數(shù)量，常采用 法。 (2)④為對照，微生物在④中不生長，在⑤中生長，④與⑤培養(yǎng)基的主要區(qū)別在于 使用 法可以在⑥上獲得單菌落。采用固體平板培養(yǎng)細菌時為什么進行倒置培養(yǎng)? (3)如何比較不同菌株降解苯酚能力的大小? (4)實驗過程中如何防止其他微生物的污染？ 解析：本題以實驗材料作為背景考查微生物培養(yǎng)及相關(guān)實驗分析和設計能力等。根據(jù)實驗目的知，從土壤中篩選獲得了只能降解利用苯酚的細菌菌株，說明苯酚是該種細菌的碳源。如何比較不同菌株降解苯酚能力的大小?該問中應注意自變量為不同菌株，苯酚的濃度是無關(guān)變量。由于苯酚顯酸性，不同菌株的菌種降解苯酚的能力不同，pH值會不同。可考慮用pH試紙來檢測作為因變量。實驗中為防止微生物污染，應從制備培養(yǎng)基到接種與培養(yǎng)等全部實驗過程保持無菌操作，如用于微生物培養(yǎng)的器皿、接種工具和培養(yǎng)基等進行滅菌等。 答案：(1)苯酚A．影響稀釋涂布平板法。 (2)④的培養(yǎng)基沒有加入苯酚作為碳源，⑤培養(yǎng)基中加入苯酚作為碳源稀釋涂布平板法或平板劃線法 以防止培養(yǎng)基冷凝后形成的水珠滴落在培養(yǎng)基上污染培養(yǎng)基。 (3)5支潔凈培養(yǎng)瓶一分別加入相同培養(yǎng)基(加等量的苯酚，用pH試紙檢測這5支瓶內(nèi)培養(yǎng)基的pH值，用苯酚調(diào)試使它們的pH值相等，苯酚是唯一的碳源)一分別接種5種等量的來自不同菌株的菌種一在相同的適宜條件下培養(yǎng)相同的時間一再用pH試紙檢測這5支瓶內(nèi)培養(yǎng)基的pH值。苯酚顯酸性，不同菌株的菌種降解苯酚的能力不同，5支；瓶內(nèi)培養(yǎng)基中的苯酚被分解的量不同，所以pH值不同。用pH試紙檢測這5支瓶內(nèi)培養(yǎng)基的pH值，從而比較不同菌株降解苯酚能力的大小。 (4)從制備培養(yǎng)基到接種與培養(yǎng)等全部實驗過程保持無菌操作：a．對實驗操作的空間、操作者的衣著和手，進行清潔和消毒。b．將用于微生物培養(yǎng)的器皿、接種工具和培養(yǎng)基等進行滅菌。c．實驗操作應在酒精燈的火焰附近進行。d．實驗操作時應避免已經(jīng)滅菌處理的材料用具與周圍的物品接觸。 【實戰(zhàn)訓練】 材料：飼料原料中的磷元素有相當一部分存在于植酸中，豬、禽等動物由于缺乏有關(guān)酶，無法有效利用植酸，造成磷源浪費，而且植酸隨糞便排除后易造成環(huán)境有機磷污染。植酸酶能催化植酸水解成肌醇和磷酸，因此成為目前重要的飼料添加劑之一。 （09廣東卷）1.（10分）生物技術(shù)實踐 （1）商品化植酸酶主要來自微生物。在產(chǎn)酶菌株篩選過程中，常在基本培養(yǎng)基中添加不溶于水的植酸鈣制成固體平板，植酸鈣被植酸酶分解后可在平板上產(chǎn)生 ，可根據(jù)其大小選擇目的菌株，所得菌株需要進一步測定植酸酶活性?；钚詼y定可以植酸鈉作為底物，活性可用一定條件下單位時間 表示。 （2）利用上述所得菌株制備植酸酶的流程如下圖： Ⅰ中的主要成分為 ；Ⅱ中包含多種酸酶等多種蛋白質(zhì)。請寫出一種純化得到植酸酶的方法及其依據(jù)。 （3）為建設基因工程菌，可用PCR等技術(shù)從上述菌株中克隆植酸酶基因。PCR反應包含多次循環(huán)，每次循環(huán)包括三步： 。反應過程中打開模板DNA雙鏈的方法是 。 （4）除植酸酶外，微生物還應用在 的生產(chǎn)中。 答案： （1）透明圈 植酸鈉的消耗量（肌醇和磷酸的生成量） （2）小分子雜質(zhì) 凝膠色譜法：根據(jù)蛋白質(zhì)之間分子大小，吸附性質(zhì)等差異進行純化。（或電泳法：根據(jù)蛋白質(zhì)之間電荷，分子大小等差異進行純化。） （3）變性，復性，和延伸 加熱 （4）蛋白酶，脂肪酶，纖維素酶 解析：本題考查對微生物的分離和培養(yǎng)，蛋白質(zhì)的純化，酶活性鑒定等知識，結(jié)合實際應用。 （09遼寧、寧夏卷）2.【生物——選修1生物技術(shù)實踐】（15分） （1）在大腸桿菌培養(yǎng)過程中，除考慮營養(yǎng)條件外，還要考慮______、______和滲透壓等條件。由于該細菌具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、變異類型容易選擇、______、______等優(yōu)點，因此常作為遺傳學研究的實驗材料。 （2）在微生物培養(yǎng)操作過程中，為防止雜菌污染，需對培養(yǎng)基和培養(yǎng)皿進行________（消毒、滅菌）；操作者的雙手需要進行清洗和______；靜止空氣中的細菌可用紫外線殺滅，其原因是紫外線能使蛋白質(zhì)變性，還能__________。 （3）若用稀釋涂布平板法計數(shù)大腸桿菌活菌的個數(shù)，要想使所得估計值更接近實際值，除應嚴格操作、多次重復外，還應保證待測樣品稀釋的_______。 （4）通常，對獲得的純菌種還可以依據(jù)菌落的形狀、大小等菌落特征對細菌進行初步的____________。 （5）培養(yǎng)大腸桿菌時，在接種前需要檢測培養(yǎng)基是否被污染。對于固體培養(yǎng)基應采用的檢測方法是_________。 （6）若用大腸桿菌進行實驗，使用過的培養(yǎng)基及其培養(yǎng)物必須經(jīng)過_______處理后才能丟棄，以防止培養(yǎng)物的擴散。 答案： （1）溫度 酸堿度 易培養(yǎng) 生活周期短 （2）滅菌 消毒 損傷DNA的結(jié)構(gòu) （3）比例合適 （4）鑒定(或分類) （5）將未接種的培養(yǎng)基在適宜的溫度下放置適宜的時間，觀察培養(yǎng)基上是否有菌落產(chǎn)生. （6）滅菌 解析： （1）大腸桿菌具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、變異類型容易選擇、易培養(yǎng)、生活周期短 等優(yōu)點，培養(yǎng)過程中，除考慮營養(yǎng)條件外，還要考慮溫度、酸堿度和滲透壓等條件。 （2）滅菌使用強烈的理化因素殺死物體內(nèi)外所有的微生物，所以對培養(yǎng)基和培養(yǎng)皿進行滅菌，消毒使用較為溫和的物理或化學方法僅殺死物體表面或內(nèi)部一部分對人體有害的微生物，操作者的雙手需要進行清洗和消毒， 紫外線能使蛋白質(zhì)變性，還能損傷DNA的結(jié)構(gòu)。 （3）稀釋涂布平板法是將菌液進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，進行培養(yǎng)，應保證樣品稀釋的比例適合。 （4）對獲得的純菌種還可以依據(jù)菌落的形狀、大小等菌落特征對細菌進行初步的鑒定。 （5）培養(yǎng)大腸桿菌時，在接種前需要檢測培養(yǎng)基是否被污染。對于固體培養(yǎng)基應采用的檢測方法是將未接種的培養(yǎng)基在適宜的溫度下放置適宜的時間，觀察培養(yǎng)基上是否有菌落產(chǎn)生。 （6）因為有的大腸桿菌會釋放一種強烈的毒素，并可能導致腸管出現(xiàn)嚴重癥狀，使用過的培養(yǎng)基及其培養(yǎng)物必須經(jīng)過滅菌處理后才能丟棄，以防止培養(yǎng)物的擴散。 （09上海卷）3 .（9分）氯苯化合物是重要的有機化工原料，原因不易降解，會污染環(huán)境。某研究小組依照下列實驗方案（圖1）篩選出能高效降解氯苯的微生物SP1菌，培養(yǎng)基配方如表1。 （1）配制Ⅱ號固體培養(yǎng)基時，除添加Ⅱ號液體培養(yǎng)基成分外，還應添加1%的____________。 （2）培養(yǎng)基配制時，滅菌與調(diào)PH的先后順序是____________。 （3）從用途上來說，Ⅰ號培養(yǎng)基和Ⅱ號培養(yǎng)基分別屬于____________培養(yǎng)基和____________培養(yǎng)基。在Ⅱ號培養(yǎng)基中，為SP1菌提供氮源的成分是____________。 （4）在營養(yǎng)缺乏或環(huán)境惡劣時，SP1的菌體會變成一個圓形的休眠體，這種休眠體被稱為 ____________。 （5）將SP1菌接種在含不同濃度氯苯的Ⅲ號培養(yǎng)液中培養(yǎng)，得到生長曲線（如圖2）。從圖2可知SP1菌在____________培養(yǎng)條件下最早停止生長，其原因是____________。 答案： （1）瓊脂 （2）先調(diào)PH，后滅菌 （3）通用 選擇 硝酸銨 （4）芽孢 （5）20mg/L氯苯 硝酸最早耗盡 解析：本題主要考查微生物相關(guān)知識。 （1）固體培養(yǎng)基必須含有適量的瓊脂； （2）配置培養(yǎng)基時應先調(diào)PH后滅菌； （3）Ⅰ號培養(yǎng)基是為了獲得更多的菌株，屬于通用培養(yǎng)基，Ⅱ號培養(yǎng)基是為選擇出SP1菌株屬于選擇培養(yǎng)基，Ⅱ號培養(yǎng)基成分中含N物質(zhì)為硝酸銨，則應由它為SP1菌株提供氮源； （4）在惡劣環(huán)境下一些菌體會形成芽孢休眠體，來度過不良環(huán)境； （5）SP1菌株是以氯苯為碳源，當氯苯消耗盡菌株因缺少碳源而不能繼續(xù)生存，故氯苯含量越少，SP1菌株越早停止生長。 【名師點撥】 1．無菌技術(shù)及其常用的方法 滅菌是指使用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。 常用的滅菌方法有灼燒滅菌、干熱滅菌、高壓蒸汽滅菌、紫外線滅菌法等 在操作的第一步以及每次劃線之前都要灼燒接種環(huán)，因為操作的第一步灼燒接種環(huán)是為了避免接種環(huán)上可能存在的微生物污染培養(yǎng)物；每次劃線前灼燒接種環(huán)是為了殺死上次劃線結(jié)束后，接種環(huán)上殘留的菌種，使下一次劃線時，接種環(huán)上的菌種直接來源于上次劃線的末端，從而通過劃線次數(shù)的增加，使每次劃線時菌種的數(shù)目逐漸減少，以便得到菌落。 劃線結(jié)束后灼燒接種環(huán)，能及時殺死接種環(huán)上殘留的菌種，避免細菌污染環(huán)境和感染操作者。在灼燒接種環(huán)之后，要等其冷卻后再進行劃線，以免接種環(huán)溫度太高，殺死菌種。 2.微生物的純化培養(yǎng)的兩種方法：平板劃線法和稀釋涂布平板法 (1)平板劃線法 在操作的第一步以及每次劃線之前都要灼燒接種環(huán)，在劃線操作結(jié)束時，仍然需要灼燒接種環(huán)。在灼燒接種環(huán)之后，要等其冷卻后再進行劃線，以免接種環(huán)溫度太高，殺死菌種。由于劃線后，線條末端細菌的數(shù)目比線條起始處要少，每次從上一次劃線的末端開始，能使細菌的數(shù)目隨著劃線次數(shù)的增加而逐步減少，最終能得到由單個細菌繁殖而來的菌落。 (2)稀釋涂布平板法 涂布平板的所有操作都應在火焰附近進行。每一個稀釋度下涂布三個平板作為重復組，不同稀釋度下涂布的平板形成對照組，且每個平板所用的樣液不超過0．1毫升。統(tǒng)計實驗結(jié)果時注意選取菌落數(shù)介于30～300個之間的平板進行計數(shù)，且重復組結(jié)果要有相近性。