“微生物”专题复习

“微生物”专题复习作者：胡四新来源：《试题与研究·高考理综生物》2015年第01期一、疑难点拨（一）微生物分类高中生物教材中所涉及的微生物，按照以下不同标准，分类如下：1.按照细胞结构的复杂程度划分（1）原核生物：包括各类细菌（如醋酸菌、乳酸菌、硝化细菌、分解尿素的细菌、分解纤维素的细菌）、蓝藻（如颤藻、发菜）、放线菌等。

（2）真核生物：包括绿藻（如小球藻）、真菌（如酵母菌、毛霉、青霉、曲霉）。

2.按照同化作用的类型划分（1）自养生物：包括能进行光合作用的绿藻和蓝藻、能进行化能合成作用的硝化细菌。

（2）异养生物：包括真菌（如酵母菌、毛霉、青霉、曲霉）、醋酸菌、乳酸菌、分解尿素的细菌、分解纤维素的微生物、放线菌。

3.按照异化作用的类型划分（1）需氧生物：包括真菌（如酵母菌、毛霉、青霉、曲霉）、醋酸菌、分解尿素的细菌、分解纤维素的微生物、绿藻、蓝藻、放线菌。

（2）厌氧生物：乳酸菌。

（3）兼性厌氧生物：酵母菌。

（二）微生物的鉴定1.分解尿素的细菌的鉴定（1）鉴定原理：分解尿素的细菌能合成脲酶，脲酶能将尿素分解成氨，氨是碱性物质，能使培养基的pH升高。

酚红指示剂遇碱变红色。

（2）鉴定方法：当向以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂后，如果酚红指示剂变红色，说明该培养基上有分解尿素的微生物。

2.分解纤维素的微生物（1）鉴定原理：刚果红能与纤维素形成红色复合物，但不能与纤维素的水解产物纤维二糖和葡萄糖形成红色复合物。

分解纤维素的微生物能分解纤维素，使之形成纤维二糖和葡萄糖，在以纤维素为唯一碳源的培养基上，在分解纤维素的微生物的菌落的周围纤维素已经被分解，添加刚果红后，在菌落的周围会形成透明圈。

（2）鉴定方法（刚果红染色法）：在培养基中添加纤维素作为唯一碳源，用刚果红染色，如果在菌落的周围出现透明圈，即说明该微生物是能分解纤维素的微生物。

（三）微生物的培养基1.培养基的营养成分培养不同微生物的培养基的配方有差异，但一般都含有四种成分，即水、碳源、氮源和无机盐。

除了以上物质外，培养基还应满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。

2.培养基的类型（1）根据培养基的物理状态划分。

①液体培养基：不加凝固剂，培养基呈液态，各种营养物质一般都溶解在水中。

使用液体培养基培养需氧型微生物需要定期向培养液中通入氧气（例如果醋的制作）或振荡培养。

②固体培养基：在液体培养基中加入一定含量的凝固剂琼脂，可以制成琼脂固体培养基，这种培养基是实验室最常用的培养基之一。

【特别提示】往培养基中添加琼脂的作用：琼脂是一种多糖物质，但它并不能为所培养的微生物提供碳源和能源，这是因为琼脂中的多糖一般不被微生物分解和利用。

因此，培养基中加入琼脂的唯一目的是作为凝固剂使液体培养基变为固体培养基。

（2）根据培养基的用途划分。

①选择培养基：允许特定种类微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基称为选择培养基。

在这种培养基中加入某种化学物质，以抑制不需要的微生物的生长，促进所需要的微生物的生长。

例如，分离纤维素分解细菌可以在培养基中加入唯一碳源纤维素，在这种培养基上只有能分解纤维素的微生物才能生长，而不能分解纤维素的微生物则不能生长；又如分离分解尿素的细菌的培养基中应以尿素作为唯一氮源，在这种培养基上，只有能分解尿素的细菌才能生长繁殖，其他微生物则不能生长繁殖，从而被淘汰。

②鉴别培养基：鉴别培养基是根据微生物的代谢特点，在培养基中加入某种指示剂或化学药品的培养基。

例如，筛选纤维素分解菌时加入刚果红的培养基就是一种鉴别培养基。

【特别提示】选择培养基一般只生长具有特定目的的微生物；鉴别培养基可以存在其他微生物，而且能鉴别特定的微生物。

3.培养基的制备方法（1）培养基制备的流程。

计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。

（2）制备中的三个关键操作。

①溶化：溶化是将培养基中的各种营养成分和琼脂通过加热溶于水中，先溶化各种营养成分，最后溶化琼脂。

溶化时使用玻璃棒不断搅拌，以促进溶解和防止琼脂糊底而导致烧杯破裂。

②灭菌：培养基转移到锥形瓶中，加棉塞，包上牛皮纸，并用皮筋勒紧后，放入高压灭菌锅内，在100kPa、121℃下灭菌15～30min。

③倒平板：培养基灭菌后，待培养基冷却到50℃左右时倒平板。

为了防止杂菌的污染，倒平板应在酒精灯火焰旁进行，在拔去锥形瓶的棉塞后瓶口应迅速通过火焰，倒培养基之前培养皿只打开一条稍大于瓶口的缝隙，倒培养基后立即盖上皿盖，待平板冷凝后需要将平板倒置。

【特别提示】培养基灭菌后，为什么需要冷却到50℃左右时才能用来倒平板？——培养基灭菌后，冷却到50℃左右时琼脂还没有凝固，由于培养皿内与培养皿外温差较小，此时倒平板可以避免形成太多的冷凝水。

待平板冷凝后，应将平板倒置，这样做的目的是防止皿盖上的冷凝水落入培养基表面，造成污染。

（四）消毒和灭菌1.消毒和灭菌的比较使用方法结果常用方法消毒较为温和的物理或化学方法仅杀死物体表面或内部一部分对人体有害的微生物（不包括芽孢和孢子）煮沸消毒法、巴氏消毒法、化学药剂消毒法灭菌强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌【特别提示】芽孢是微生物的休眠体，在适宜条件下可以繁殖形成新的微生物个体。

芽孢的抗性强，只有灭菌所采用的强烈理化因素才能将它们杀死，而消毒所使用的较为温和的物理或化学方法不能杀死它们或不能全部杀死它们，因此，消毒不能彻底杀死微生物，是一种不彻底的灭菌。

2.三种常见灭菌方法的比较灭菌方法适用对象灭菌条件灭菌时间灼烧灭菌接种环、接种针或其他金属工具酒精灯火焰的充分燃烧层直至烧红干热灭菌玻璃器皿（吸管、培养皿）和金属用具等干热灭菌箱内：160～170℃1～2h高压蒸汽灭菌培养基等高压蒸汽灭菌锅内：100kPa、121℃15～30min（五）纯化微生物的方法1.平板划线法平板划线法是用接种环在琼脂固体培养基表面将聚集的菌种逐步分散到培养基的表面。

平板划线法常用的方法是“分区划线法”，如右图所示。

这种方法之所以能进行微生物分离纯化，是因为它将微生物样品在固体培养基表面作多次“由点到线”的涂划而将各个微生物逐渐分开，最终将微生物分开形成单个微生物，以后经过培养，形成肉眼可见的菌落，有选择地挑取某个菌落即可以得到某种微生物的纯净培养物。

【特别提示】（1）分区域划线时每一区域划三至五条平行线。

（2）接种环灼烧灭菌时应注意，在每一区域划线之前和最后一次划线之后都需要对接种环用酒精灯火焰灼烧灭菌。

第一次划线之前灼烧接种环的目的是杀死黏附在接种环上的其他微生物，以免造成污染。

以后每次划线之前灼烧接种环的目的是杀死残留菌种，以保证每次划线的菌种来自划线的末端。

最后一次划线结束后灼烧接种环的目的是杀死残留菌种，以免污染环境和感染操作者。

对接种环灼烧后需要冷却才能划线，否则会因高温杀死菌种。

（3）最后一区域不要与第一区域相连，否则菌种不能充分分离。

2.稀释涂布平板法稀释涂布平板法是将菌液进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面，进行培养。

稀释涂布平板法包括菌液的系列稀释和涂布平板两个方面的操作。

稀释操作时，对试管和其中的9mL水、移液管等需要进行灭菌，然后取1mL菌液注入一支盛有9mL水的试管中，该菌液即被稀释101倍。

然后从101倍稀释液中吸取1mL稀释液注入另一支盛有9mL水的试管中，该菌液即被稀释102倍，按照上面的方法依次类推，直到完成最后一支试管的稀释。

涂布平板时，涂布器需要经过消毒和灭菌，涂布器经过灭菌后需要冷却，然后用涂布器将菌液均匀地涂布在培养基表面。

【特别提示】（1）稀释操作时：每支试管及其中的9mL水、移液管等均需灭菌；操作时，试管口和移液管应在离火焰1～2cm处。

（2）涂布平板时：①涂布器用体积分数为70%的酒精消毒，取出时，让多余酒精在烧杯中滴尽，然后将沾有少量酒精的涂布器在酒精灯火焰上引燃。

②不要将过热的涂布器放在盛放酒精的烧杯中，以免引燃其中的酒精。

③酒精灯与培养皿距离要合适，移液管管头不要接触任何物体。

（3）计算样品中菌体的数目时：应采用稀释涂布平板法，因为该方法菌液的稀释倍数、涂布平板时所用菌液的量、在平板上形成的菌落数量都是已知的，且在平板上形成的菌落分布比较均匀，便于计数；不能采用平板划线法。

（六）微生物的分离和计数1.筛选菌株（1）人为提供有利于目的菌生长的条件，同时抑制或阻止其他微生物的生长。

（2）菌株筛选原理。

①土壤中分解尿素的细菌：用选择培养基进行筛选，该培养基中以尿素作为唯一氮源，只有能够利用尿素的微生物才能生长，其他的微生物则不能生长。

②分解纤维素的微生物：可根据是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。

a.b.2.统计菌落数目的方法（1）显微镜直接计数法。

①原理：利用特定细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定容积的样品中微生物的数量。

②方法：用计数板计数。

③缺点：不能区分死菌与活菌。

（2）间接计数法（活菌计数法）。

①原理：当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌，通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌。

②计算公式：每克样品中的菌株数=（C÷V）×M，其中，C代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数，V代表涂布平板时所用的稀释液的体积，M代表稀释倍数。

③操作：设置重复组，增强实验的说服力与准确性。

同时为了保证结果准确，一般选择菌落数在30～300的平板进行计数。

【特别提示】统计的菌落数往往比活菌的实际数目低，原因是平板上的一个菌落可能是由两个或多个菌体所形成的。

（七）微生物在传统发酵技术中的应用1.果酒和果醋的制作原理果酒制作果醋制作原理酵母菌在无氧条件下进行酒精发酵醋酸菌在氧气、糖源充足时，将糖分解成醋酸；当缺少糖源时，将乙醇转变为乙醛，再将乙醛转变为醋酸条件温度：18～25℃温度：30～35℃时间：10～12d时间：7～8d氧气：前期需要氧气，后期不需要氧气氧气：一直需要氧气反应式C6H12O6→2C2H5OH+2CO2C2H5OH+O2→CH3COOH+H2O2.腐乳的制作原理青霉、酵母、曲霉、毛霉等微生物都参与了豆腐的发酵，其中起主要作用的是毛霉。

毛霉是一种丝状真菌，是需氧型微生物。

毛霉适宜生长的温度范围为15～18℃。

毛霉等微生物能分泌蛋白酶和脂肪酶，能将豆腐中的大分子物质蛋白质和脂肪转化成小分子物质（见下图），从而使豆腐具有特殊的风味，并且使豆腐中的营养成分容易被人体消化和吸收。

蛋白质蛋白酶氨基酸+小分子肽脂肪脂肪酶甘油+脂肪酸3.泡菜的制作原理乳酸菌无氧呼吸产生乳酸。

C6H12O6酶2C5H8O34.亚硝酸盐含量的测定原理在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，与N1萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料。