四川省成都經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)實(shí)驗(yàn)中學(xué)高考生物選修課件專題

1、專題2 微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用 欄目導(dǎo)航 一、微生物的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng) 1.培養(yǎng)基 (1)概念:人們按照微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的不同需求,配制出供其生長繁殖的營養(yǎng)基質(zhì) 。 (3)分類 基礎(chǔ)梳理 2.無菌技術(shù) (1)含義:指在培養(yǎng)微生物的操作中,所有防止雜菌污染的方法。 (2)關(guān)鍵:防止外來雜菌的入侵。 (3)措施 條件結(jié)果常用的方法 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、巴氏消 毒法、紫外線或化學(xué) 藥劑消毒法 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、干熱滅菌、 高壓蒸汽滅菌 3.純化大腸桿菌以及

2、菌種的保藏 (1)制備牛肉膏蛋白胨固體培養(yǎng)基的步驟:計算稱量溶化滅菌倒平板。 (2)純化大腸桿菌 原理:在培養(yǎng)基上將細(xì)菌稀釋或分散成單個細(xì)胞,使其長成單個的菌落,這個菌 落就是一個純化的細(xì)菌菌落。 方法:平板劃線法、稀釋涂布平板法。 (3)菌種的保藏 短期保存:固體斜面培養(yǎng)基上4 保存,菌種易被污染或產(chǎn)生變異。 長期保存:甘油瓶中-20 在冷凍箱中保藏。 【思維激活】 為什么在倒平板時,等平板冷卻后要將平板倒置? 提示:將平板倒置的目的是防止培養(yǎng)皿蓋上的水珠滴落到平板上造成 污染。 二、土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離和計數(shù) 1.菌種篩選:使用尿素是唯一氮源的選擇培養(yǎng)基培養(yǎng)。 2.統(tǒng)計菌落數(shù)目:常用

3、方法有稀釋涂布平板法、顯微鏡直接計數(shù)法。 3.細(xì)菌分離與計數(shù)的實(shí)驗(yàn)流程:土壤取樣配制培養(yǎng)基微生物的培養(yǎng) 與觀察細(xì)菌的計數(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:剛果紅染色法。 (2)原理 紅色復(fù)合物紅色消失、出現(xiàn)透明圈 即:使用以纖維素為唯一碳源的選擇培養(yǎng)基,根據(jù)是否產(chǎn)生透明圈來篩選纖維 素分解菌。 3.篩選流程 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

4、落:產(chǎn)生纖維素酶的菌落周圍出現(xiàn)透明圈 知識導(dǎo)圖 微生物的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng) 問題引領(lǐng):(1)固體培養(yǎng)基有哪些用途? (2)平板劃線每次灼燒接種環(huán)的目的相同嗎? 1.培養(yǎng)基的種類 (1)按物理性質(zhì)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 菌計數(shù),菌種保藏 要 點(diǎn) 探 究 探究點(diǎn) 一 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 物對某些物質(zhì) 的抗性而設(shè)計 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 某種試劑或化 學(xué)藥品 依據(jù)微生物產(chǎn) 生的某種代

5、謝 產(chǎn)物與培養(yǎng)基 中的特定試劑 或化學(xué)藥品反 應(yīng),產(chǎn)生明顯的 特征變化而設(shè) 計 鑒別不同種類 的微生物 伊紅美藍(lán)培 養(yǎng)基可以鑒別 大腸桿菌 (2)按功能分類 2.培養(yǎng)基的配制原則及注意事項 (2)配制牛肉膏蛋白胨固體培養(yǎng)基的注意事項 倒平板的適宜溫度一般在50 左右,溫度過高會燙手,過低培養(yǎng)基又 會凝固。 平板需倒置,這樣既可使培養(yǎng)基表面的水分更好地?fù)]發(fā),又可防止皿 蓋上的水珠落入培養(yǎng)基,造成污染。 方法平板劃線法稀釋涂布平板法 注意事項 (1)接種環(huán)的灼燒: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;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;劃線結(jié)束后:殺死

6、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(jìn) 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。 (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 cm2 cm處。 (2)涂布平板時: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;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;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。 目的在培

7、養(yǎng)基上形成由單個菌種繁殖而來的子細(xì)胞群體菌落 3.微生物的純化培養(yǎng)平板劃線法與稀釋涂布平板法 【例1】 氯苯化合物是重要的有機(jī)化工原料,因其不易降解,會污染環(huán)境。某研 究小組依照下列實(shí)驗(yàn)方案(圖1)篩選出能高效降解氯苯的微生物SP1菌。培養(yǎng) 基配方如表所示。 液體 培養(yǎng)基 蛋白胨牛肉膏氯苯氯化鈉硝酸銨 無機(jī)鹽 (無碳) 蒸餾 水 號10 g5 g5 mg5 g1 L 號50 mg5 g3 g適量1 L 號 20 80 mg 5 g3 g適量1 L 表培養(yǎng)基的組成 (1)配制號固體培養(yǎng)基時,除添加號液體培養(yǎng)基成分外,還應(yīng)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

8、上來說,號培養(yǎng)基屬于培養(yǎng)基。在號培養(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 。 思維導(dǎo)引: 1.從營養(yǎng)成分上看,選擇培養(yǎng)基有什么特點(diǎn)? 2.號培養(yǎng)液中,氯苯有什么作用?對細(xì)菌的增殖有何影響? 解析:(1)配制固體培養(yǎng)基時應(yīng)在液體培養(yǎng)基的成分中再加入瓊脂作為凝固劑。 (2)在配制培養(yǎng)基時應(yīng)先調(diào)節(jié)pH,后進(jìn)行滅菌,防止滅菌后調(diào)節(jié)pH的過程中污染 培養(yǎng)基。 (3)據(jù)表可知,號培養(yǎng)基

9、不加牛肉膏和蛋白胨,以硝酸銨為氮源,可以選擇出以 硝酸銨為氮源的微生物,是選擇培養(yǎng)基。 (4)在營養(yǎng)缺乏、環(huán)境惡劣時,微生物可以形成休眠體芽孢,來渡過不良環(huán) 境。 (5)據(jù)圖2可知,SP1菌在20 mg/L氯苯培養(yǎng)條件下菌體數(shù)最早達(dá)到最大值,即最早 停止生長,原因是在培養(yǎng)基中,氯苯是唯一碳源,由于20 mg/L氯苯培養(yǎng)條件下 碳源最少,因此最早被耗盡,使SP1菌停止生長。 答案:(1)瓊脂 (2)先調(diào)pH,后滅菌 (3)選擇硝酸銨(4)芽孢 (5)20 mg/L氯苯碳源最早耗盡 問題引領(lǐng):(1)分離細(xì)菌一般使用何種培養(yǎng)基? (2)如何對培養(yǎng)液中的細(xì)菌進(jìn)行計數(shù)? 1.篩選菌株 (1)原理:人為提

10、供有利于目的菌株生長的條件(包括營養(yǎng)、溫度、pH等),同時 抑制或阻止其他微生物生長。 (2)剛果紅染色的兩種方法的比較 先培養(yǎng)微生物,再加入剛果紅在倒平板時就加入剛果紅 優(yōu) 點(diǎn) 顯示出的顏色反應(yīng)基本上是纖維 素分解菌的作用 操作簡便,不存在菌落混雜問題 缺 點(diǎn) 操作煩瑣,加入剛果紅溶液會使菌 落之間發(fā)生混雜 由于在纖維素粉、瓊脂和土豆 汁中都含有淀粉類物質(zhì),可以使能 夠產(chǎn)生淀粉酶的微生物出現(xiàn)假陽 性反應(yīng);有些微生物具有降解色 素的能力,長時間培養(yǎng)會降解剛果 紅,從而形成明顯的透明圈,這些微 生物與纖維素分解菌不易區(qū)分 探究點(diǎn) 二細(xì)菌的分離與計數(shù) 2.統(tǒng)計菌落數(shù)目的方法 (1)顯微鏡直接計數(shù)法

11、 原理:利用特定細(xì)菌計數(shù)板或血細(xì)胞計數(shù)板,在顯微鏡下計算一定容積的樣品 中微生物數(shù)量。 方法:用計數(shù)板計數(shù)。 缺點(diǎn):不能區(qū)分死菌與活菌。 (2)間接計數(shù)法(活菌計數(shù)法) 原理:當(dāng)樣品的稀釋度足夠高時,培養(yǎng)基表面生長的一個菌落,來源于樣品稀 釋液中的一個活菌。通過統(tǒng)計平板上的菌落數(shù),就能推測出樣品中大約含有多 少活菌。 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;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)行計數(shù)。 計算公式: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 生長的平均菌落數(shù),V代表涂布平板時所用的稀釋液的體積(mL),M代表稀釋倍 數(shù)。 3.設(shè)置對照 (1

12、)判斷培養(yǎng)基中是否有雜菌污染,需將未接種的培養(yǎng)基同時進(jìn)行培養(yǎng)。 (2)判斷選擇培養(yǎng)基是否具有篩選作用,需設(shè)立基礎(chǔ)培養(yǎng)基進(jìn)行接種后培養(yǎng), 觀察兩種培養(yǎng)基上菌落數(shù)目,進(jìn)行對比得出結(jié)論。 【例2】 (2011濮陽二模)現(xiàn)在大力提倡無紙化辦公,但是每年仍然不可避免地 產(chǎn)生大量的廢紙,其主要成分是木質(zhì)纖維,人類正努力將其轉(zhuǎn)化為一種新的資 源乙醇。如圖是工業(yè)上利用微生物由纖維素生產(chǎn)乙醇的基本工藝流程,請 回答相關(guān)問題: (1)自然界中環(huán)節(jié)需要的微生物大多分布在的環(huán)境中。 將從土壤中獲得的微生物培養(yǎng)在以為碳源、并加入 的培養(yǎng)基上,篩選周圍有的菌落。 (2)在如上所述的篩選過程中獲得了三個菌落,對它們分別培養(yǎng)

13、,并完成環(huán)節(jié), 且三種等量酶液中酶的濃度相同,則你認(rèn)為三種酶液的活性 (一定相同、不一定相同、一定不同),可以通過 進(jìn)行定量測定。 (3)根據(jù)測定結(jié)果,環(huán)節(jié)常選擇木霉,則中獲得的酶是 酶。 (4)生產(chǎn)中可以滿足環(huán)節(jié)的常見菌種是,為了確保獲 得產(chǎn)物乙醇,環(huán)節(jié)要注意。 思維導(dǎo)引: 1.從纖維素分解菌的生活特性看,其生活環(huán)境有何特點(diǎn)? 2.酶活性的影響因素有哪些?酶活性是否受酶濃度影響? 解析:(1)富含纖維素的土壤中,含有大量以纖維素為碳源的纖維素分解菌。剛 果紅能與培養(yǎng)基中的纖維素形成紅色復(fù)合物,當(dāng)纖維素分解后,復(fù)合物無法形 成,培養(yǎng)基中會出現(xiàn)以纖維素分解菌為中心的透明圈,通過此方法來篩選纖維

14、素分解菌。(2)酶液中酶的濃度相同,酶的活性不一定相同,可通過分解纖維素 后所產(chǎn)生的葡萄糖量是否相等來鑒定其活性是否相同。(3)木霉能產(chǎn)生纖維素 酶,可以將纖維素分解。(4)在酒精發(fā)酵中常用的微生物是酵母菌,在接種過程 中一定要避免雜菌污染。乙醇是酵母菌無氧發(fā)酵的產(chǎn)物,發(fā)酵過程中一定要保 持無氧的環(huán)境。 答案:(1)富含纖維素(其他答案合理也可,如落葉較多等)纖維素剛果紅透 明圈 (2)不一定相同對纖維素酶分解纖維素后所產(chǎn)生的葡萄糖 (3)纖維素 (4)酵母菌發(fā)酵裝置的密閉性(或保證無氧條件等) 1.(2011年新課標(biāo)全國高考)有些細(xì)菌可分解原油,從而消除由原油泄漏造成的土 壤污染。某同學(xué)欲從

15、受原油污染的土壤中篩選出能高效降解原油的菌株?；?答問題: (1)在篩選過程中,應(yīng)將土壤樣品稀釋液接種于以為唯一 碳源的固體培養(yǎng)基上,從功能上講,該培養(yǎng)基屬于培養(yǎng) 基。 (2)純化菌種時,為了得到單菌落,常采用的接種方法有兩種,即 和。 (3)為了篩選出高效菌株,可比較單菌落周圍分解圈的大小,分解圈大說明該菌株 的降解能力。 (4)通常情況下,在微生物培養(yǎng)過程中,實(shí)驗(yàn)室常用的滅菌方法有灼燒滅菌、 和。 無菌技術(shù)要求實(shí)驗(yàn)操作應(yīng)在酒精燈附近進(jìn)行,以避免周圍環(huán)境中微生 物的污染。 解析:本題考查微生物的分離、培養(yǎng)的有關(guān)內(nèi)容。(1)由題意知,要篩選出高效 降解原油的菌株,應(yīng)配制選擇培養(yǎng)基,以原油為唯一

16、碳源。(2)常采用的純化菌 種的接種方法有平板劃線法、稀釋涂布平板法兩種。(3)單菌落周圍分解圈 的大小可說明該菌株的降解能力的強(qiáng)弱,篩選出的降解能力強(qiáng)的菌株周圍分 解圈應(yīng)較大。(4)實(shí)驗(yàn)室常用的滅菌方法有灼燒滅菌、干熱滅菌、高壓蒸汽 滅菌等,實(shí)驗(yàn)操作也應(yīng)在酒精燈火焰附近進(jìn)行。 答案:(1)原油選擇 (2)平板劃線法稀釋涂布平板法 (3)強(qiáng) (4)干熱滅菌高壓蒸汽滅菌火焰 2.(2011年天津高考)絮凝性細(xì)菌分泌的具有絮凝活性的高分子化合物,能與石油 污水中的懸浮顆粒和有機(jī)物等形成絮狀沉淀,起到凈化污水的作用。為進(jìn)一步 提高對石油污水的凈化效果,將絮凝性細(xì)菌和石油降解菌融合,構(gòu)建目的菌株。 其

17、流程圖如下。 據(jù)圖回答: (1)溶菌酶的作用是 。 (2)PEG的作用是 。 (3)經(jīng)處理后,在再生培養(yǎng)基上,未融合的A、B難以生長。圖中AB融合菌 能生長和繁殖的原因是 。 (4)目的菌株的篩選:篩選既能分泌具有絮凝活性的化合物,又能在含有 的培養(yǎng)基上生長的AB融合菌,選擇效果最好的作為目的菌株。 (6)目的菌的種群增長曲線呈型。在4044小時,發(fā)酵液對石油污水的凈化 效果最好,其原因是 。 (5)為探究目的菌株不同發(fā)酵時間發(fā)酵液的絮凝效果,將目的菌株進(jìn)行發(fā)酵培 養(yǎng),定時取發(fā)酵液,加入石油污水中,同時設(shè)置 為對照組。經(jīng)攪拌、靜置 各3分鐘后,分別測定上層水樣的石油濃度和COD值(COD值越高

18、表示有機(jī)物 污染程度越高),計算石油去除率和COD去除率,結(jié)果如下圖。 (6)目的菌的種群增長曲線呈型。在4044小時,發(fā)酵液對石油污 水的凈化效果最好,其原因是 。 解析:本題考查了微生物的培養(yǎng)、應(yīng)用以及細(xì)胞工程的相關(guān)知識。 (1)因?yàn)榧?xì)菌有細(xì)胞壁,在融合前要去掉細(xì)胞壁所以用溶菌酶處理。 (2)PEG用于誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合。 (3)AB融合菌具有A、B兩種菌的活性部位,正好形成互補(bǔ),所以能在再生培養(yǎng)基 上生長。 (4)因?yàn)橐囵B(yǎng)對石油污水凈化效果強(qiáng)的菌株,所以培養(yǎng)基中必須有石油。 (5)因?yàn)樘骄堪l(fā)酵液的絮凝效果,應(yīng)設(shè)置對照組和實(shí)驗(yàn)組。 對照組:不加發(fā)酵液的石油污水;實(shí)驗(yàn)組:加發(fā)酵液的石油污水;

19、通過對照,篩選效 果最好的菌株。 (6)通過圖可知目的菌的增長曲線呈“S”型。在4044小時,目的菌及其產(chǎn)生的 絮凝活性高分子化合物的含量高,所以凈化效果最好。 答案:(1)分解細(xì)胞壁 (2)誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合 (3)兩親本失活部位不同,融合后活性部位互補(bǔ) (4)石油 (5)不加發(fā)酵液的石油污水 (6)S此期間,目的菌及其產(chǎn)生的絮凝活性高分子化合物的含量高 3.(2010年重慶高考)炭疽病是由炭疽桿菌引起的一種人畜共患傳染病。 炭疽桿菌兩端截平、呈竹節(jié)狀排列,菌落呈卷發(fā)狀。對炭疽病疑似患者, 可根據(jù)噬菌體的宿主專一性,通過實(shí)驗(yàn)確診。 (1)細(xì)菌培養(yǎng):采集疑似患者的樣本,分離培養(yǎng),獲得可疑菌落。 (2)細(xì)菌鑒定:實(shí)驗(yàn)流程如圖所示。