高考生物一轮复习 第10单元 生物技术实践 第32讲 微生物的培养与应用教案

第32讲 微生物的培养与应用

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(1)进行微生物的分离和培养

(2)用大肠杆菌为材料进行平面培养,分离菌落

(3)测定某种微生物的数量

(4)分离土壤中分解尿素的细菌,并进行计数

(5)探讨微生物的利用 (1)通过以大肠杆菌为材料进行平面培养,掌握微生物分离、纯化和培养的方法

(2)通过选择培养基分离土壤中分解尿素的细菌,掌握微生物的分离和计数方法

(3)通过微生物利用的实例,形成发酵工程利用微生物的特定功能规模化生产对人类有用的产品的观念 ◆题型内容:考查微生物的计数、分离和纯化培养

◆考查形式:以生产生活材料为背景,考查微生物的计数、分离和纯化培养等

考点一 微生物的培养和分离

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)成分:一般都含有 水、碳源、氮源 、无机盐,还要满足不同微生物生长对 pH 、

特殊营养物质 以及氧气的需求。

(3)分类

①按物理性质

②按功能

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)无菌技术的主要方法和适用对象

项目 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微生物(不包括芽孢和孢子) 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

紫外线消毒法 无菌室

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 培养基及容器的灭菌

3.纯化大肠杆菌

(1)制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的步骤

计算→称量→溶化→ 灭菌 → 倒平板 。

(2)纯化大肠杆菌

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,这个菌落就是一个纯化的细菌菌落。

②方法:

a.平板划线法:通过接种环在琼脂固体培养基表面 连续划线 的操作,将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。

b.稀释涂布平板法:将菌液进行一系列的 浓度稀释 ,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,当稀释倍数足够高时,即可获得单个细菌形成的 菌落 。

4.菌种的保藏

(1)对于频繁使用的菌种,可以采用 临时保藏 的方法:固体斜面培养基上4 ℃保存,菌种易被污染或产生变异。 (2)对于长期保存的菌种,可以采用

甘油管藏

的方法:甘油瓶中-20 ℃在冷冻箱中保藏。

1.培养基配制过程中,先调pH后定容。(✕)

2.伊红美蓝培养基是固体、合成、选择培养基。(✕)

3.培养基分装到培养皿后才能进行灭菌。(✕)

4.消毒的原则是既能杀死材料表面的微生物,又要减少消毒剂对细胞的伤害。(√)

5.无菌操作的对象只要是没有生物活性的材料(如培养基、接种环等),都可采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。(✕)

6.平板划线法中,接种环灼烧后直接进行划线。(✕)

如图是采用纯化微生物培养的两种接种方法接种后培养的效果图,据图分析下列问题:

(1)获得图A效果和图B效果的接种方法分别是 、 。

(2)某同学在纯化土壤中的细菌时,发现培养基上的菌落连成了一片,最可能的原因是 ,为避免此种现象应当采取的措施是

。

(3)在进行培养时,需要将培养皿倒置,原因是 。

(4)用B方法接种时,第二次及其后划线从上次末端开始,目的是 。

(5)实验过程中,玻璃器皿和金属用具可以用干热灭菌法灭菌,原因是 。

答案 (1)稀释涂布平板法 平板划线法 (2)菌液浓度过高或划线时在划下一区域前未将接种环灼烧灭菌 增大稀释倍数或每次划新区域前先将接种环灼烧灭菌 (3)使培养基表面水分更好挥发,并防止培养皿盖水珠污染培养基 (4)使微生物数目随划线次数增加而减少,以达到分离的效果 (5)玻璃器皿和金属用具能耐高温,并且要保持干燥

1.培养基的种类、用途及配制原则 (1)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

(2)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的抗性而设计 从众多微生物中分离所需的微生物 加入青霉素分离得到酵母菌和霉菌

鉴别

培养基 培养基中加入某种指示剂或化学药品 依据微生物产生的某种代谢产物与培养基中的特定指示剂或化学药品反应,产生明显的特征变化而设计 鉴别不同种类的微生物 伊红美蓝培养基可以鉴别大肠杆菌

2.微生物的纯化培养——平板划线法与稀释涂布平板法

方法 平板划线法 稀释涂布平板法

注意事项 (1)每一次划线前都需要灼烧接种环灭菌

(2)灼烧接种环之后,要冷却后再进行操作,以免温度太高杀死菌种 (1)稀释操作时:每支试管及其中的9 mL水、移液管等均需灭菌;

(2)涂布平板时:涂布器用体积分数为70%酒精消毒;酒精灯与培养皿距离要合适

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

适用

范围 好氧菌 厌氧菌和兼性厌氧菌

目的 在培养基上形成由单个细胞繁殖而来的子细胞群体——菌落

考向一 考查培养基及其制备方法及无菌技术的操作 1.下表是对四种生物的能源、碳源、氮源、新陈代谢类型的描述,正确的是( )

选项 项目 硝化细菌 乳酸菌 根瘤菌 衣藻

A 能源 NH3 乳酸 N2 光能

B 碳源 CO2 糖类等 糖类等 CO2

C 氮源 NH3 N2 N2 NO3

D 代谢

类型 自养

需氧型 异养

厌氧型 自养

需氧型 自养

需氧型 1.答案 B 从能源来看,乳酸菌和根瘤菌需糖类等有机物供能;从氮源看,乳酸菌需要氨基酸;从代谢类型看,根瘤菌为异养需氧型;从碳源看,硝化细菌与衣藻需CO2,乳酸菌和根瘤菌需要糖类等有机物。

2.(2019江苏四市高三3月调研)研究人员以甘蔗汁为原料,先接种酿酒酵母发酵,将获得的含一定酒精浓度的发酵液作为果醋发酵培养基,用于研究醋酸菌的发酵,醋酸不再增加时结束发酵,获得实验结果如图所示,图1表示不同接种量(W/V)发酵的结果,图2表示接种适量醋酸菌种的发酵过程中菌体数量与醋酸产量变化。请分析并回答下列问题:

图1 图2

(1)制备培养基时,常在甘蔗汁中添加酵母膏5 g/L,这主要是为了给微生物提供 等营养,再利用 方法进行灭菌后备用。与前期酵母发酵相比,接种醋酸杆菌后进行发酵要调节控制的条件主要有 。

(2)分析图1可知,四种接种量中,生产中最适宜的接种量是 ,原因主要有 。接种量为2%(W/V)时,获得的醋酸产量低的主要原因是 。

(3)分析图2可知,为了了解发酵液中醋酸杆菌的种群数量变化,每天定时利用 测定发酵液中菌体数量。发酵120 h后,发酵液中醋酸产量增加不显著的主要原因是 。 2.答案 (1)氮源、碳源(和无机盐) 高压蒸汽灭菌 温度和溶解氧 (2)6%(W/V) 此时产量高、发酵周期短、接种量少、成本低 菌体生长消耗的营养物质较多 (3)血球计数板(或抽样检测法) 发酵液中营养物质的量较少

解析 据图分析,图1实验的自变量是发酵时间和接种量,因变量是醋酸产量,随着发酵时间的延长,醋酸产量越来越高,最后趋于稳定。(1)制备微生物培养基时,加入的酵母膏可以为微生物提供氮源、碳源(和无机盐);配制好的培养基一般利用高压蒸汽灭菌法进行灭菌处理;醋酸杆菌是好氧菌,其发酵需要提供氧气,且需要适宜的温度条件(30~35 ℃)。(2)根据题图分析可知,接种量为8%(W/V)和6%(W/V)时,醋酸产生速度都很快,达到最大醋酸产量的时间一样快,考虑到成本等问题,选择6%W/V的接种量最佳。接种量为2%(W/V)时,菌体生长消耗的营养物质较多(或高浓度醋酸会影响醋酸杆菌的细胞代谢),所以获得的醋酸产量低。(3)测定发酵液中的醋酸杆菌的数量应该用血球计数板(或抽样检测法);发酵120 h后,发酵液中营养物质的量减少,所以醋酸产量增加不显著。

题后悟道·归纳

1.培养基的配制原则

(1)目的要明确:配制时应根据微生物的种类、培养目的等确定配制的培养基种类。

(2)营养要协调:注意各种营养物质的浓度和比例。

(3)pH要适宜:细菌为6.5~7.5,放线菌为7.5~8.5,真菌为5.0~6.0,培养不同微生物所需的pH不同。

2.微生物对主要营养物质的需求特点

(1)自养型微生物所需的主要营养物质是无机盐,碳源可来自大气中的CO2,氮源可由含氮无机盐提供。

(2)异养型微生物所需的营养物质主要是有机物,即碳源必须由含碳有机物提供,氮源也主要由有机物提供,部分异养型微生物也可以利用无机氮源。

考向二 考查微生物的纯化技术 3.下面是微生物平板划线示意图,划线的顺序为1、2、3、4、5。下列叙述正确的是( )

A.在五个区域中划线前后都要对接种环和培养基进行灭菌

B.划线操作时完全打开皿盖,划完立即盖上

C.接种时不能划破培养基,否则难以达到分离单菌落的目的

D.第1区和第5区的划线最终要连接起来,以便比较前后的菌落数 3.答案 C 在每次划线前后都要对接种环进行灭菌;进行划线操作时,左手将培养皿的皿盖打开一条缝隙,右手将冷却后沾有菌种的接种环迅速伸入平板内,划三至五条平行线,盖上皿盖;注意接种时不能划破培养基,否则难以达到分离单菌落的目的;第1区和第5区的划线不能相连。

4.(2019安徽合肥调研)某同学在做微生物实验时,不小心把圆褐固氮菌和酵母菌混合在一起,得到混合菌。请你完成分离得到纯度较高的圆褐固氮菌和酵母菌的实验步骤,并回答有关问题:

(1)主要步骤:

①制备两种培养基:一种是

培养基,另一种加青霉素的培养基。分别分成两份,依次标上A、A'和B、B',备用。

②分别向A、B培养基中接种 。

③接种后,放在恒温箱中培养3~4天。

④分别从A、B培养基的菌落中挑取生长良好的菌种,接种到A'、B'培养基中。

⑤接种后,把A'、B'培养基放入恒温箱中培养3~4天。

(2)回答问题:

在步骤①中,为保证无杂菌污染,实验中应采用的主要措施有:对培养基进行 、将

在酒精灯火焰上灭菌、接种过程在 附近进行。在步骤④中,A培养基上生长良好的菌种是 。