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

1、專(zhuān)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(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) 。 (3)分類(lèi) 基礎(chǔ)梳理 2.無(wú)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(lái)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(duì)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(jì)算稱(chēng)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(gè)細(xì)胞,使其長(zhǎng)成單個(gè)的菌落,這個(gè)菌 落就是一個(gè)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(zhǎng)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(shí),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(jì)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(jì)菌落數(shù)目:常用

3、方法有稀釋涂布平板法、顯微鏡直接計(jì)數(shù)法。 3.細(xì)菌分離與計(jì)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(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: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(lái)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?chē)霈F(xiàn)透明圈 知識(shí)導(dǎo)圖 微生物的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng) 問(wèn)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(lèi) (1)按物理性質(zhì)分類(lèi) 培養(yǎng)基種類(lèi)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 要 點(diǎn) 探 究 探究點(diǎn) 一 種類(lèi)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(jì) 鑒別不同種類(lèi) 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(lèi) 2.培養(yǎng)基的配制原則及注意事項(xiàng) (2)配制牛肉膏蛋白胨固體培養(yǎng)基的注意事項(xiàng) 倒平板的適宜溫度一般在50 左右,溫度過(guò)高會(huì)燙手,過(guò)低培養(yǎng)基又 會(huì)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(xiàng) (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(lái)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(shí)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(guò)大將培養(yǎng)基劃破。 (1)稀釋操作時(shí):每支試管及其中的9 mL水、移液管等均需滅菌;操作時(shí), 試管口和移液管應(yīng)在離火焰 1 cm2 cm處。 (2)涂布平板時(shí):涂布器用體積分 數(shù)為70%酒精消毒,取出時(shí),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(guò)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(gè)菌種繁殖而來(lái)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(huì)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(wú)機(jī)鹽 (無(wú)碳) 蒸餾 水 號(hào)10 g5 g5 mg5 g1 L 號(hào)50 mg5 g3 g適量1 L 號(hào) 20 80 mg 5 g3 g適量1 L 表培養(yǎng)基的組成 (1)配制號(hào)固體培養(yǎng)基時(shí),除添加號(hào)液體培養(yǎng)基成分外,還應(yīng)添加1%的 。 (2)培養(yǎng)基配制時(shí),滅菌與調(diào)pH的先后順序是。 (3)從用途

8、上來(lái)說(shuō),號(hào)培養(yǎng)基屬于培養(yǎng)基。在號(hào)培養(yǎng)基中,為 SP1菌提供氮源的成分是。 (4)在營(yíng)養(yǎng)缺乏或環(huán)境惡劣時(shí),SP1的菌體會(huì)變成一個(gè)圓形的休眠體,這種休 眠體被稱(chēng)為。 (5)將SP1菌接種在含不同濃度氯苯的號(hào)培養(yǎng)液中培養(yǎng),得到生長(zhǎng)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(zhǎng),其原因是 。 思維導(dǎo)引: 1.從營(yíng)養(yǎng)成分上看,選擇培養(yǎng)基有什么特點(diǎn)? 2.號(hào)培養(yǎng)液中,氯苯有什么作用?對(duì)細(xì)菌的增殖有何影響? 解析:(1)配制固體培養(yǎng)基時(shí)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(shí)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(guò)程中污染 培養(yǎng)基。 (3)據(jù)表可知,號(hào)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(yíng)養(yǎng)缺乏、環(huán)境惡劣時(shí),微生物可以形成休眠體芽孢,來(lái)渡過(guò)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(zhǎng),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(zhǎng)。 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(wèn)題引領(lǐng):(1)分離細(xì)菌一般使用何種培養(yǎng)基? (2)如何對(duì)培養(yǎng)液中的細(xì)菌進(jìn)行計(jì)數(shù)? 1.篩選菌株 (1)原理:人為提

10、供有利于目的菌株生長(zhǎng)的條件(包括營(yíng)養(yǎng)、溫度、pH等),同時(shí) 抑制或阻止其他微生物生長(zhǎng)。 (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(shí)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(jiǎn)便,不存在菌落混雜問(wèn)題 缺 點(diǎn) 操作煩瑣,加入剛果紅溶液會(huì)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(lèi)物質(zhì),可以使能 夠產(chǎn)生淀粉酶的微生物出現(xiàn)假陽(yáng) 性反應(yīng);有些微生物具有降解色 素的能力,長(zhǎng)時(shí)間培養(yǎng)會(huì)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(jì)數(shù) 2.統(tǒng)計(jì)菌落數(shù)目的方法 (1)顯微鏡直接計(jì)數(shù)法

11、 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(lái)源于樣品稀 釋液中的一個(gè)活菌。通過(guò)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。 操作:設(shè)置重復(fù)組,增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的說(shuō)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(jì)數(shù)。 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)。 3.設(shè)置對(duì)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(shí)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(duì)比得出結(jié)論。 【例2】 (2011濮陽(yáng)二模)現(xiàn)在大力提倡無(wú)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(lèi)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(qǐng) 回答相關(guān)問(wèn)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?chē)械木洹?(2)在如上所述的篩選過(guò)程中獲得了三個(gè)菌落,對(duì)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(guò) 進(jìn)行定量測(cè)定。 (3)根據(jù)測(cè)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(jiàn)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(wú)法形 成,培養(yǎng)基中會(huì)出現(xiàn)以纖維素分解菌為中心的透明圈,通過(guò)此方法來(lái)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(guò)分解纖維素 后所產(chǎn)生的葡萄糖量是否相等來(lái)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(guò)程 中一定要避免雜菌污染。乙醇是酵母菌無(wú)氧發(fā)酵的產(chǎn)物,發(fā)酵過(guò)程中一定要保 持無(wú)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(duì)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(wú)氧條件等) 1.(2011年新課標(biāo)全國(guó)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(wèn)題: (1)在篩選過(guò)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(shí),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?chē)纸馊Φ拇笮?分解圈大說(shuō)明該菌株 的降解能力。 (4)通常情況下,在微生物培養(yǎng)過(guò)程中,實(shí)驗(yàn)室常用的滅菌方法有灼燒滅菌、 和。 無(wú)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?chē)h(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?chē)纸馊?的大小可說(shuō)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?chē)?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(duì)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(zhǎng)。圖中AB融合菌 能生長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)曲線呈型。在4044小時(shí),發(fā)酵液對(duì)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(shí)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(shí)取發(fā)酵液,加入石油污水中,同時(shí)設(shè)置 為對(duì)照組。經(jīng)攪拌、靜置 各3分鐘后,分別測(cè)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(jì)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(zhǎng)曲線呈型。在4044小時(shí),發(fā)酵液對(duì)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(shí)。 (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(zhǎng)。 (4)因?yàn)橐囵B(yǎng)對(duì)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(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組。 對(duì)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(guò)對(duì)照,篩選效 果最好的菌株。 (6)通過(guò)圖可知目的菌的增長(zhǎng)曲線呈“S”型。在4044小時(shí),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(duì)炭疽病疑似患者, 可根據(jù)噬菌體的宿主專(zhuān)一性,通過(guò)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。