2013版高中生物全程复习方略配套课件（浙科版）：选修1.1微生物的利用.ppt

1、第一部分微生物的利用一、培养基及无菌技术1.培养基(1)概念：培养基是由细菌生长繁殖需要的各种营养物质人工配制而成的基质。(2)类型：划分标准种 类特 点用 途按物理性质分固体培养基在培养基中加入凝固剂，有琼脂、明胶、硅胶等常用于微生物分离、鉴定、计数和菌种保存等方面半固体培养基在液体培养基中加入少量凝固剂而呈半固体状态可用于观察细菌的运动、鉴定菌种和测定噬菌体的效价等方面液体培养基培养基中不加任何凝固剂常用于发酵工业划分标准种 类特 点用 途按按用途分固选择培养基根据某一种或某一类微生物的特殊营养要求或对一些物理、化学抗性而设计的培养基培养分离特定的微生物鉴别培养基加入某种试剂或化学药品，使

2、培养后会发生某种变化的培养基常区别不同类型的微生物(3)培养基的成分：包括水、无机盐、碳源、氮源、生长因子等，此外还要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。2.无菌技术(1)实验操作过程中，应从以下几个方面注意避免外来杂菌的污染：对实验操作的空间、操作者的衣着和手进行清洁、消毒。将用于微生物培养的实验用具和培养基等进行灭菌。为避免周围环境中微生物的污染，实验操作应在酒精灯火焰附近进行。实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品相接触。(2)消毒和灭菌：项目理化因素的作用强度消灭微生物的数量芽孢和孢子能否被消灭方法消毒较为温和部分生活状态的微生物不能煮沸消毒法、化学药剂消毒、

3、紫外线消毒灭菌强烈全部微生物能烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌二、大肠杆菌的培养和分离1.培养和分离实验步骤步骤具 体 操 作培养基灭菌将50mL LB液体培养基、50mL LB固体培养基和培养皿进行高压蒸汽灭菌倒平板在酒精灯火焰旁将固体培养基倒入4个灭菌的培养皿中，并水平放置使之形成平面步骤具 体 操 作接种在装有液体培养基的三角瓶中接种大肠杆菌，在摇床上37 振荡培养12h划线分离用接种环在接种有大肠杆菌的三角瓶中蘸取菌液一次，在固体培养基的平板上连续划线，盖好培养皿培养观察将培养皿倒置，放在37恒温箱中培养12h24h后，可看到划线的末端出现不连续的单个菌落2.保存菌种用接种环取出单个菌落

4、，用划线法接种在斜面上，37培养24h后，置于4冰箱中保存。3.纯化大肠杆菌的方法(1)划线分离法(方法简单易操作)：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表面(也是分离纯化的方法)。在第一次划线后都从上次划线末端开始，目的是获得由单个细菌形成的标准菌落。(2)涂布分离法(操作复杂，单菌落更易分开)：将菌液进行一系列梯度稀释，并将不同稀释度菌液分别涂布到琼脂固体培养基上进行培养。当稀释倍数足够高时，即可获得单个细菌形成的标准菌落。三、分离以尿素为氮源的微生物1.菌种特点含有脲酶，可以通过降解尿素作为氮源。2.培养基以尿素为唯一氮源的培养基培养，以LB全营

5、养培养基为对照。3.实验原理(1)筛选以尿素为氮源的微生物，可使用以尿素为唯一氮源的选择培养基进行培养选择。(2)细菌合成的脲酶能将尿素分解成NH3，致使pH升高，使酚红指示剂变红。4.实验步骤制备培养基:将已灭菌LB固体培养基和尿素固体培养基分别倒入两个培养皿中，摇匀，平放至凝固。制备细菌悬液:用1g土样配制不同浓度的细菌悬液。用涂布分离法分离细菌：将不同浓度的土壤稀释液分别加入到有LB培养基和尿素培养基的培养皿中，并用玻璃刮刀涂布到整个平面上。培养：倒置培养皿，在37恒温箱中培养24 h48 h。观察：培养基中菌落数量。5.反应的鉴定在配制培养基时，加入指示剂酚红，培养时细菌将尿素分解产生

6、碱性的氨，使培养基上菌落周围出现着色的环带。6.实验分析(1)样品稀释：稀释原因：样品的稀释程度直接影响平板上生长的菌落数目。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。因此，恰当的稀释度是成功地统计菌落数目的关键。稀释标准：选用一定稀释范围的样品液进行培养，保证获得菌落数在30300之间,便于计数。(2)与涂布平板有关的问题：平板倒置的原因：平板冷凝后皿盖上会凝结水珠，凝固后的培养基表面的湿度也比较高，将平板倒置，既可以使培养基表面的水分更好地挥发，又可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。防止培养基外溅：在倒平板的过程中，不能将培养基溅在皿盖与皿底之间

7、的部位，因为空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生。涂布器的灭菌：玻璃刮刀用70%酒精消毒，取出时，多余酒精在烧杯中滴尽，沾有少量酒精的玻璃刮刀在酒精灯火焰上引燃。(3)设置对照：可排除实验中非测试因素对实验结果的影响,提高实验结果的可信度。培养基及无菌技术【典例1】请回答下列与大肠杆菌有关的问题。(1)从生态系统的成分上看，大肠杆菌属于_；它的同化作用类型是_。(2)下表是某公司研发的一种培养大肠杆菌菌群的培养基配方。成分含量蛋白胨10.0g 乳糖5.0g 蔗糖5.0g K2HPO42.0g 显色剂0.2g 琼脂12.0g 将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1 000mL 根据物理性

8、质划分，该培养基属于_(固体、液体)培养基。该培养基中的碳源是_。(3)在微生物培养操作过程中，为防止杂菌污染，需对培养基和培养皿进行_(消毒、灭菌)；操作者的双手需要进行清洗和_。空气中的细菌可用紫外线杀灭，其原因是紫外线能使蛋白质变性，还能_。培养大肠杆菌时，常用的接种方法是划线法和_。通常，对获得的纯菌种还可以依据菌落的形状、大小等菌落特征对细菌进行初步的_。培养大肠杆菌时，在接种前需要检测培养基是否被污染。对于固体培养基应采用的检测方法是_。若用大肠杆菌进行实验，使用过的培养基及其培养物必须经过_处理后才能丢弃，以防止培养物的扩散。(4)将配制好的培养基分装到试管中,加棉塞后若干个试管

9、一捆,包上牛皮纸并用皮筋勒紧放入_中灭菌,温度为_,时间为_。灭菌完毕拔掉电源,待锅内压力自然降到0时,将试管取出。如果棉塞上沾有培养基,此试管应_。(5)使用高压蒸汽灭菌锅时注意,先向锅内倒入_。把锅内水加热煮沸并将其中原有冷空气彻底排出后将锅密闭。若在灭菌前,没有排尽锅内的冷空气会导致_。(6)从一支试管向另一支试管接种时注意,接种环要在酒精灯_(“内焰”或“外焰”)灭菌,并且待接种环_后蘸取菌种,试管口不能离开酒精灯火焰附近,将接种的试管在适宜的温度下培养,长成菌落后放入_冰箱中保存。【解题指南】1.知识储备：培养基和微生物培养的无菌技术；2.解题关键：(1)大肠杆菌的新陈代谢类型；(2

10、)无菌技术的含义；(3)高压蒸汽灭菌锅的使用方法。【解析】(1)大肠杆菌的同化作用属于异养型，从生态系统的成分来看，大肠杆菌属于分解者。(2)表中的培养基配方中含有琼脂，是固体培养基，其中能为大肠杆菌提供碳源的物质是蛋白胨、乳糖和蔗糖。(3)微生物培养过程中，培养基和培养皿要进行灭菌，操作者的双手要进行消毒；紫外线杀菌的原理是紫外线不仅能使蛋白质变性，还能损伤DNA的结构；培养大肠杆菌常用划线分离法和涂布分离法；菌落的特征有助于对菌落进行初步鉴定，若培养基被污染，在培养空白培养基时会出现菌落；使用过的培养基和培养物要经过灭菌处理才能丢弃，以防止培养物扩散造成环境污染。(4)玻璃器皿的灭菌应用高

11、压蒸汽灭菌锅,在压力为1kg/cm2、温度为121 条件下,灭菌15min。若棉塞上沾有培养基,易被杂菌污染,应废弃。(5)使用高压蒸汽灭菌锅时要先加入适量水,否则没有高压蒸汽,还有可能损坏设备。(6)酒精灯外焰温度高,灭菌效果好。灼烧后待冷却再蘸取菌种,否则会烫死菌种造成实验失败。答案:(1)分解者异养型(2)固体乳糖、蔗糖、蛋白胨(3)灭菌消毒损伤DNA的结构涂布法鉴定(分类)将未接种的培养基在适宜的温度下放置适宜的时间，观察培养基上是否有菌落产生灭菌(4)高压蒸汽灭菌锅121 15min 废弃(5)适量水锅内温度上升不到应有度数,使灭菌不彻底(6)外焰冷却4 大肠杆菌的培养和分离【典例2

12、】(2011新课标全国卷)有些细菌可分解原油，从而消除由原油泄漏造成的土壤污染，某同学欲从污染的土壤中筛选出能高效降解原油的菌株。回答问题：(1)在筛选过程中，应将土壤样品稀释液接种于以_为唯一碳源的固体培养基上，从功能上讲，该培养基属于_培养基。(2)纯化菌种时，为了得到单菌落，常采用的接种方法有两种，即_和_。(3)为了筛选出高效菌株，可比较单菌落周围分解圈的大小，分解圈大说明该菌株的降解能力_。(4)通常情况下，在微生物培养过程中，实验室常用的灭菌方法有灼烧灭菌、_和_。无菌技术要求实验操作应在酒精灯_附近进行，以避免周围环境中微生物的污染。【解题指南】1.知识储备：微生物的培养和分离。

13、2.解题关键：选择培养基含有特定成分，用于某种细菌的筛选。【解析】(1)实验目的是筛选出可以分解原油的高效菌株，因此在筛选的时候选择培养基的唯一碳源为原油。(2)纯化分离微生物的方法有两种：划线分离法和涂布分离法；灭菌的方法有灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌。答案:(1)原油选择(2)划线法涂布法(3)强(4)干热灭菌高压蒸汽灭菌火焰分离以尿素为氮源的微生物【典例3】尿素是一种重要的农业肥料，但若不经细菌的分解,就不能很好地被植物利用。生活在土壤中的微生物种类和数量繁多，同学们为探究土壤中微生物对尿素是否有分解作用，设计了以下实验，并成功筛选到能高效降解尿素的细菌(目的菌)。培养基成分如下表所

14、示，实验步骤如图所示。请分析回答问题:KH2PO41.4gNa2HPO42.1MgSO47H2O0.2g葡萄糖10g尿素1g琼脂15g将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1 000mL(1)此培养基能否用于植物组织培养？_，理由是_。(2)培养基中加入尿素的目的是筛选_，因此这种培养基属于_培养基。(3)目的菌生长所需的氮源和碳源分别来自培养基中的_，实验过程中振荡培养的主要目的是_。(4)转到固体培养基上时，常采用_的方法接种,获得单菌落后继续筛选。(5)下列材料或用具:培养细菌用的培养基与培养皿，玻璃棒、试管、三角瓶和移液管，实验操作者的双手。其中需要灭菌的是_；需要消毒的是_。(填序号)(6

15、)简述土壤中可分解尿素的细菌的鉴定方法及原理：_。【解题指南】1.知识储备：微生物分离培养的方法。2.解题关键：(1)分离降解尿素的细菌的培养基与植物组织培养所需的培养基成分不同；(2)以尿素为唯一氮源的培养基上只有含有脲酶的细菌能够生长。【解析】(1)筛选降解尿素的细菌的培养基不含有植物激素，而植物组织培养时需要在培养基中添加植物激素以调节植物的生长发育。(2)加入尿素的培养基能够筛选出降解尿素的细菌，属于选择培养基。(3)目的菌生长所需的碳源和氮源来源于培养基中的含碳和含氮物质，目的菌生长过程需氧，培养时常用振荡方法补充氧气。(4)在固体培养基上筛选细菌时，常用划线法或涂布法进行接种，本实

16、验常用涂布法。(5)实验中培养基及器具需灭菌处理，操作者的双手则需消毒处理。(6)在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，细菌合成的脲酶催化尿素分解为氨，pH 升高，使酚红指示剂变红，从而证明有能降解尿素的细菌。答案：(1)不能缺少植物激素(或缺少植物生长所需要的各种营养)(2)目的菌(分解尿素的细菌)选择(3)尿素、葡萄糖为目的菌提供氧气(4)涂布(5)和 (6)在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，细菌合成的脲酶催化尿素分解为氨，pH升高，使酚红指示剂变红1.从自然菌样中筛选较理想生产菌种的一般步骤是：采集菌样富集培养纯种分离性能测定。(1)不同微生物的生存环境不同，获得理想微生

17、物的第一步是从适合的环境采集菌样，然后再按一定的方法分离、纯化。培养噬盐菌的菌样应从_环境采集。(2)富集培养指创设仅适合待分离微生物旺盛生长的特定环境条件，使其群落中的数量大大增加，从而分离出所需微生物的培养方法。对产耐高温淀粉酶微生物的富集培养应选择_的培养基，并在_条件下培养。(3)下面两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解，请分析接种的具体方法。获得图甲效果的接种方法是_，获得图乙效果的接种方法是_。(4)配制培养基时各种成分在溶化后分装前必须进行_，接种前要进行_。在整个微生物的分离和培养中，一定要注意在_条件下进行。【解析】本题考查微生物的分离、培养、纯化的有关

18、知识。解题时，对菌样采集必须考虑到所分离的微生物的生理特性和相应的土壤特点。培养微生物则要考虑它对营养的需要和对氧气、pH的不同要求。根据图甲和图乙不难得出甲和乙的接种方法。配制培养基的步骤包括配制培养基、调节pH、分装、包扎、灭菌、搁置斜面等。答案:(1)海滩等高盐(2)以淀粉为唯一碳源高温(3)涂布法划线法(4)pH调整高压蒸汽灭菌无菌2.某实验小组欲从土壤中筛选出能分泌淀粉酶的芽孢杆菌，设计实验步骤如下，请给予合理的补充。(1)采样与培养：将采集的土样混匀后称取1 g，置于经过_法灭菌处理的_(填“固体”或“液体”)培养基中，28振荡培养。(2)接种与选择：为避免培养液中菌体浓度过高，需

19、将培养液进行_处理。之后，将菌液涂布接种于以_为唯一碳源的固体培养基上，28 条件下培养。为避免污染，需将培养皿呈_状态放置。此外，为排除其他因素的影响，提高实验可信度，本步骤需设计_作为空白对照。(3)筛选与纯化：将适量的碘液滴加在平板中的菌落周围，如果菌落周围的现象是_，则说明此种菌能够_。从平板中挑取实验效果明显的目的菌株，采用_法接种于新的培养基平板，可对菌株进行进一步的纯化。【解析】本题主要考查微生物培养的有关知识。(1)灭菌方法一般用高压蒸汽灭菌，由于接下来要用涂布法接种，所以在此要用液体培养基或者从第(2)小题也可以得出。(2)减小培养液菌体浓度一般用稀释方法。由于题目要求选出能

20、分泌淀粉酶的芽孢杆菌，所以培养基必须是含有且只有淀粉的培养基，倒置可以避免培养基受污染，为排除其他因素影响，需要设置未接种的空白的培养基(或接种等量无菌水的培养基)作为对照组。(3)淀粉被水解，加碘液后不变蓝，培养基会出现透明圈。用划线法来接种,可进一步纯化菌种。答案:(1)高压蒸汽灭菌液体(2)系列稀释(或梯度稀释)淀粉倒置未接种的空白培养基(或接种等量无菌水的培养基)(3)出现透明圈分泌淀粉酶使淀粉发生水解划线3.现在大力提倡无纸化办公，但是每年仍然不可避免的要产生大量的废纸，其主要成分是木质纤维，人类正努力将其转化为一种新的资源乙醇。如图是工业上利用微生物由纤维素生产乙醇的基本工作流程，

21、请回答相关问题：(1)自然界中环节需要的微生物大多分布在_的环境中。将从土壤中获得的微生物培养在以_为碳源的培养基上。(2)生产中可以满足环节的常见菌种是_，为了确保获得产物乙醇，环节要注意_，过程要注意避免_。(3)纤维素酶可以通过木霉发酵生产，以下是利用诱变育种方法培育获得产生较多纤维素酶的菌株的主要实验步骤。(原理：菌株生长过程可释放纤维素酶分解培养基中的纤维素，在菌落周围形成透明圈。)第一步：将木霉菌株接种到_培养基上进行扩大培养。第二步：将木霉菌株分成两组，A组用_处理，B组不处理(作对照)。第三步：制备多个含纤维素的固体培养基。第四步：将A、B组分别稀释后，分别在含纤维素的固体培养

22、基上利用_法分离，适宜条件下培养得到单菌落。第五步：观察A、B组各菌落周围的_。实验结果预期：根据诱发突变率低的特点，预期A组多数菌落周围的透明圈与B组差异不显著。根据诱发突变不定向性的特点，预期A组透明圈大小不一，B组较一致。【解析】(1)自然界中环节需要的微生物大多分布在富含纤维素的环境中，将从土壤中获得的微生物培养在以纤维素为碳源的培养基上可筛选出分解纤维素的微生物。(2)生产中可以满足环节的常见菌种是酵母菌;为了确保获得无氧呼吸的产物乙醇，环节要注意保证无氧条件;过程要注意避免杂菌污染。(3)对菌种进行扩大培养一般选用液体培养基，若要使所培养的木霉发生基因突变，常用诱变剂进行人工诱变，

23、以提高突变频率；分离菌种常选用涂布分离法或划线分离法，判断筛选出的菌株是否能产生纤维素酶，主要观察菌落周围是否存在透明圈，而判断菌株是否高产，则需比较透明圈的大小。答案:(1)富含纤维素(其他答案合理也可，如落叶较多等)纤维素(2)酵母菌发酵装置密闭(或保证无氧条件等)杂菌污染(3)液体诱变剂涂布(划线)透明圈大小4.(2012嘉兴模拟)要获得遗传特性单一的大肠杆菌菌种，一般必须对原有的大肠杆菌菌种进行扩大培养、并利用纯化技术得到单菌落的菌种。请回答下列有关大肠杆菌的培养和分离实验的相关问题：(1)对买回来的大肠杆菌菌种进行扩大培养，一般用LB培养基，在培养基中为微生物提供碳源、氮源和能源的物

24、质主要是_ _，为调节渗透压，要加入一定量的_。为进行大肠杆菌的分离，还要加入琼脂配制成固体培养基，并进行倒平板的操作。(2)获得纯净微生物培养物的关键是_，为此，必须对培养器皿、接种用具和培养基进行严格灭菌。培养器皿和培养基一般采用_法灭菌，接种环采用灼烧法灭菌。同时在接种或倒平板操作时，除了在超净台上进行操作并对实验者的衣着、手和实验空间进行严格清洁和消毒外，还必须_以防止空气中的杂菌污染。(3)大肠杆菌菌种的扩大培养一般采用液体培养基，接种后将培养基置于37摇床震荡条件下培养12小时。菌种的分离一般在固体培养基采用_法，并将培养皿以_状态放置于适宜温度的恒温箱中，培养1224小时后，_，

25、接种于固体斜面培养基上，适宜温度下培养24小时后，得到的纯化菌种在_条件下保存。【解析】(1)LB培养基的主要成分有蛋白胨、酵母提取物、氯化钠、水、琼脂，其中蛋白胨和酵母提取物为微生物提供碳源、氮源和能源，氯化钠可以调节培养基的渗透压，琼脂作为凝固剂。(2)微生物纯培养的关键是防止外来杂菌的污染，因此操作过程中要严格灭菌，培养器皿和培养基一般采用高压蒸汽灭菌法灭菌，接种环等接种器具采用灼烧法灭菌，对操作者的相关部位进行消毒，而接种时要在酒精灯火焰附近进行。(3)菌种分离采用划线分离法，接种后将培养皿置于恒温箱中倒置培养，以防培养过程中被污染；培养后菌种的保藏方法是：用接种环将单菌落挑出，接种于斜面培养基上，培养24小时后置于4保藏。答案：(1)蛋白胨和酵母提取物氯化钠(2)防止外来杂菌的侵入高压蒸汽灭菌保证操作过程在酒精灯火焰旁进行(3)划线分离倒置将单菌落用接种环取出4