高考生物一轮复习 第十二单元 生物技术实践 第二讲 微生物的培养与应用学案 新人教版

- 1 - 第二讲 微生物的培养与应用

[考纲展示]

1．微生物的分离和培养 2.某种微生物数量的测定 3.培养基对微生物的选择作用 4.微生物在其他方面的应用

授课提示：对应学生用书第277页

一、微生物的实验室培养

1．培养基

(1)概念：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质。

(2)营养构成：水、无机盐、碳源、氮源和生长因子。

(3)类型：根据物理性质可分为固体培养基、半固体培养基和液体培养基；根据功能可分为选择培养基和鉴别培养基。

2．无菌技术

(1)含义：指在培养微生物的操作中，所有防止杂菌污染的方法。

(2)关键：防止外来杂菌的入侵。

(3)方法 消毒 煮沸消毒法、巴氏消毒法、化学药剂消毒法、紫外线消毒法灭菌{ 灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸气灭菌

3．大肠杆菌的纯化培养

(1)制备牛肉膏蛋白胨固体培养基

计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。

(2)纯化大肠杆菌

①关键的步骤是接种。

②纯化培养方法：平板划线法和稀释涂布法。

③纯化培养原理：在培养基上得到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的菌落，即可获得较纯的菌种。

二、土壤中分解尿素的细菌的分离和计数

1．分离原理：土壤中细菌之所以能分解尿素，是由于它们能合成脲酶，这种物质在把尿素分解成无机物的过程中起催化作用。以尿素为唯一氮源的培养基能促进分解尿素的细菌的 - 2 - 生长和繁殖，并抑制或阻止其他微生物的生长，从而将目的菌分离。

2．统计菌落数目：统计样品中的活菌一般用稀释涂布平板法。

3．实验流程：土壤取样→制备培养基→微生物的培养与观察→细菌的计数。

三、分解纤维素的微生物的分离

1．纤维素酶

(1)组成：纤维素酶是一种复合酶，它包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶。

(2)作用

2．菌种筛选

(1)方法：刚果红染色法。

(2)原理

纤维素分解菌

↓

刚果红纤维素→红色复合物――→纤维素酶红色消失、出现透明圈。

即：使用以纤维素为唯一碳源的选择培养基，根据是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。

3．筛选流程

土壤取样：富含纤维素的环境

↓

选择培养：用选择培养基培养，以增加纤维素分解

菌的数量

↓

梯度稀释

↓

涂布平板：将样品涂布于含CR的鉴别纤维素分解菌的培养基上

挑选产生透明圈的菌落：产生纤维素酶的菌落周围出现透明圈

[答题语句·要记牢] [易混易错·辨析清] - 3 - 1．无菌操作技术包括消毒和灭菌，消毒包括煮沸消毒、巴氏消毒、化学药剂消毒和紫外线消毒等；灭菌包括灼烧灭菌、干热灭菌和高压蒸汽灭菌。

2．培养基的制备包括计算、称量、溶化、灭菌、倒平板等步骤，倒置平板的目的是防止培养皿盖上的水滴滴入培养基造成污染。

3．大肠杆菌的纯化包括平板划线法和稀释涂布平板法。平板划线法要求多次划线，稀释涂布平板法要求菌液要充分地稀释。

4．微生物的计数要求制作多个平板，且每个平板上能长出30～300个菌落。

5．尿素分解菌和纤维素分解菌的分离都运用了选择培养基，前者所用的培养基中尿素是唯一的氮源，后者所用的培养基中纤维素是唯一的碳源。 有关微生物培养的易混易错点

两种常用刚果红(CR)染色法的比较

方法 先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应 在倒平板时就加入刚果红

过程 培养基长出菌落―→覆盖CR溶液(质量浓度为1 mg/mL)――→10～15 min倒去CR溶液―→加入NaCl溶液(物质的量浓度为1

mol/L)――→15 min倒掉NaCl溶液―→产生透明圈 配制CR溶液(质量浓度为10

mg/mL)―→灭菌―→按照1 mL CR溶液/200 mL培养基比例混匀―→倒平板―→培养―→透明圈

优点 显示出的颜色反应基本上是纤维素分解菌的作用 操作简便，不存在菌落的混杂问题

授课提示：对应学生用书第278页

考点一 培养基及微生物的纯化培养技术 - 4 - [核心考点通关]

一、微生物的培养基

1．微生物的培养基

营养要素 来源 功能

碳源 无机碳源 CO2、NaHCO3、CaCO3等含碳无机物 ①构成细胞物质和一些代谢产物

②既是碳源又是能源(有机碳源) 有机碳源 糖类、脂质、蛋白质、有机酸、石油、花生粉饼等

氮源 无机氮源 无机氮：NH3、铵盐、硝酸盐、N2等 合成含氮的代谢产物

有机氮源 牛肉膏、蛋白胨、核酸、尿素、氨基酸 合成蛋白质、核酸及含氮的代谢产物

生长因子 维生素、氨基酸、碱基 ①酶和核酸的组成成分

②参与代谢过程中的酶促反应

2.按物理状态分类

培养基种类 特点 用途

液体培养基 不加凝固剂 工业生产

固体培养基

加凝固剂(如琼脂) 微生物分离、鉴定，活菌计数，菌种保藏

半固体培养基 观察微生物的运动、分类、鉴定

3.按功能分类

种类 制备方法 原理 用途 举例

选择培养基 培养基中加入某些化学物质 依据某些微生物对某些物质从众多微生物中分离所加入青霉素分离得到酵 - 5 - 的特殊需求或抗性而设计 需的微生物 母菌和霉菌

鉴别培养基 培养基中加入某种指示剂或化学药品 产生特定的颜色或其他变化 鉴别不同种类的微生物 用伊红—美蓝培养基鉴别大肠杆菌

二、消毒与灭菌

条件 结果 常用方法 应用范围

消毒 较为温和的物理或化学方法 仅杀死物体表面或内部的部分对人体有害的微生物 煮沸消毒法 日常用品

巴氏消毒法 不耐高温的液体

化学药剂消毒法 用酒精擦拭双手，用氯气消毒水源

灭菌 强烈的理化因素 杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子 燃烧灭菌法 接种工具

干热灭菌法 玻璃器皿、金属工具

高压蒸汽灭菌法 培养基及容器

三、大肠杆菌的纯化

1．原理：在培养基上将细菌稀释或分散成单个细胞，使其长成单个的菌落，这个菌落就是纯化的细菌菌落。

2．纯化微生物的接种方法 - 6 - 比较项目 平板划线法 稀释涂布平板法

关键操作 接种环在固体平板培养基表面连续划线 ①一系列的梯度稀释；

②涂布平板法操作

注意事项 每次划线前后均需灼烧接种环 稀释度要足够高，为确保实验成功可以增加稀释度

菌体获取 在具有显著的菌落特征的菌落中挑取菌体 从适宜稀释度的平板上的菌落中挑取菌体

优点 可以根据菌落的特点获得某种微生物的单细胞菌落 既可以获得单细胞菌落，又能对微生物计数

缺点 不能对微生物计数 操作复杂，需要涂布多个平板

3.平板划线操作的注意事项

(1)操作第一步即取菌种之前及每次划线之前都需要对接种环进行火焰灼烧灭菌，划线操作结束时，仍需灼烧接种环，每次灼烧目的如下表：

第一次操作 每次划线之间 划线结束

目的 杀死接种环上原有的微生物 杀死上次划线后接种环上残留的菌种，使下次划线的菌种直接来源于上次划线的末端，使每次划线菌种数目减少 杀死接种环上残存的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者

(2)灼烧接种环，待其冷却后才能伸入菌液，以免温度太高杀死菌种。

(3)第二次及其以后的划线操作总是从上一次划线末端开始，能使细菌的数目随着划线次数的增加而逐渐减少，最终得到由单个细菌繁殖而来的菌落。

(4)划线时最后一区不要与第一区相连。

(5)划线用力大小要适当，防止用力过大将培养基划破。

[针对训练]

1．甲、乙两同学学习完微生物的实验室培养后，要利用所学知识研究水中微生物的情况。

Ⅰ.甲同学为了检测饮用水中是否含有某种细菌，配制如下培养基进行培养：

蛋白胨 10 g - 7 - 乳糖 5 g

蔗糖 5 g

K2HPO4 2 g

蒸馏水 1 000

mL

将pH调到7.2

(1)该培养基所含有的碳源有________，其功能是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)该培养基所含有的氮源有________，其功能是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)该培养基除含碳源、氮源外，还有微生物需要的其他营养物质是________________________________________________________________________。

(4)用该培养基培养微生物时，还需要控制哪些理化条件？________________________________________________________________________。

Ⅱ.乙同学为了调查湖水中细菌的污染情况而进行了实验。实验包括制备培养基、灭菌、接种及培养、菌落观察。请回答与此实验相关的问题。

(1)乙同学配制的培养基为________(物理性质)培养基，其中含有的蛋白胨、淀粉分别为细菌提供了________和________。

(2)对培养基进行灭菌时，应该采用的方法是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)为了尽快观察到细菌培养的实验结果，应将接种了湖水样品的平板置于______________中培养，培养的温度设定在37 ℃。要使该实验所得结果可靠，还应该同时在另一平板上接种______________作为对照进行实验。

解析：Ⅰ.对异养微生物来说，含C、H、O、N的化合物既是碳源，又是氮源，因此蛋白胨既可作为碳源，又可作为氮源。培养微生物需要控制的理化条件有温度、氧气浓度和pH等。Ⅱ.调查湖水中细菌的污染情况，就要计数，用固体培养基；蛋白胨来源于动物原料，含有维