2012高三生物总复习教案__第40讲_微生物的利用

2012高三生物总复习教案第40讲微生物的利用教学案【考纲要求】微生物的利用考纲要求具体内容(1)进行微生物的分离和培养(2)测定某种微生物的数量(3)研究培养基对微生物的选择作用(4)探讨微生物的利用ⅡⅡⅡⅡ实验内容(1)培养基的配制(2)高压蒸汽灭菌和干热灭菌(3)倒平板操作(4)平板划线操作和稀释涂布平板法(5)应用选择培养基分离某种特定的微生物实验与探究能力【考点分析】考点试卷类型分值题型(1)进行微生物的分离和培养(2)测定某种微生物的数量(3)研究培养基对微生物的选择作用(4)探讨微生物的利用(1)培养基的配制(2)高压蒸汽灭菌和干热灭菌(3)倒平板操作(4)平板划线操作和稀释涂布平板法(5)应用选择培养基分离某种特定的微生物2007宁夏15非选择题2007江苏2选择题2007山东8非选择题2007江苏3选择题2007广东15非选择题2007宁夏15非选择题2008广东10非选择题2008广东10非选择题2009广东10非选择题2009辽宁、宁夏15非选择题2009上海9非选择题【考点预测】从近几年高考试题看，微生物的营养、培养基的种类和配制、进行微生物的培养与分离等内容是命题的素材。培养基的种类与配制是本模块的重点内容，今年高考命题可能会从下面三个方面展开：1．培养基及其无菌技术2．应用选择培养基分离某种特定的微生物3．有关的实验原理、方法、步骤和预测本专题内容侧重考查学生的实际应用能力，由于很多课题的开展具有一定的难度，从考试的角度上讲也很难实现动手能力的考查。从近几年掰课标地区生物试题看注重考查基础知识，同时进行简单应用的考查。考查知识点分布主要集中在微生物的营养、培养基种类和配制、程序及其注意事项、无菌技术、微生物的选择和鉴别培养等。以非选择题为主，为选做题之一。【知识梳理】一、微生物的实验室培养1、培养基2、无菌技术3、试验操作二、土壤中分解尿素的细菌分离与计数1、试验设计2、设置对照3、筛选菌株三、分解纤维素的微生物的分离1、纤维素2、试验设计【重点解析】微生物的实验室培养1、微生物的营养物质及功能碳源氮源生长因子水无机拦概念凡能为微生物提供所需碳元素的营养物质凡能为微生物提供所需氮元素的营养物质微生物生长不可缺少的微量有机物来源无机碳源：C02、NaHC03等；有机碳源：糖类、脂肪酸、花生粉饼、石油等无机氮源：N2、氨、铵盐、硝酸盐等；有机氮源：尿素、牛肉膏、蛋白胨、氨基酸等酵母膏、蛋白胨、动植物组织提取液作用主要用于构成微生物的细胞物质和一些代谢产物；异养微生物的主要能源物质主要用于合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物酶和核酸的组成成分溶剂、生化反应的介质酶的成分、调节渗透压等说明不同种类的微生物，对碳源的需要差别较大。例：甲基营养菌只利用甲醇、甲烷；假单胞菌利用90多种含碳化合物对于异养微生物，含C、H、0、N的化合物既是碳源，又是氮源微生物需要补充生长因子是由于缺乏合成这些物质所需要的酶或合成能力有限2、培养基的种类划分标准培养基种类特点用途按物理性质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，保藏菌种按用途选择培养基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培养、分离出特定微生物如培养酵母菌和霉菌，可在培养基中加入青霉素；培养金黄色葡萄球菌，可在培养基中加入高浓度食盐鉴别培养基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鉴别不同种类的微生物，如可用伊红一美蓝培养基鉴别饮用水或乳制品中是否有大肠杆菌(若有，菌落呈深紫色，并带有金属光泽)3、无菌技术———消毒与灭菌概念常用方法应用的范围消毒使用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：在100℃煮沸5～6min一般物品巴氏消毒法：70℃～75℃煮30min或在80℃煮15min对于一些不耐高温的液体，如牛奶化学药剂消毒法如用体积分数70％～75％的酒精擦拭双手、用氯气消毒水源等紫外线消毒：30W紫外灯照射30min接种室空气灭菌使用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：酒精灯火焰接种工具的灭菌干热灭菌：160℃～l70℃下灭菌1～2h玻璃器皿、金属工具的灭菌高压蒸汽灭菌：121℃100kPa条件下，灭菌15～30min培养基及容器的灭菌4．制备牛肉膏蛋白胨固体培养基操作分析(1)培养基需冷却至50℃时开始倒平板①原因：琼脂是一种多糖，在98℃以上熔化，在44℃以下凝固，倒平板时高于50℃则会烫手，低于50℃时若不能及时操作，琼脂就会凝固。②估计培养基温度的方法是：培养基从灭菌锅中取出冷却一段时间后用手触摸，感觉上以刚不烫手为准。(2)平板倒置原因：平板皿盖上会凝结水珠，培养基表面的温度也较高，平板倒置后，既可使培养基表面的水分更好地挥发，又可防止肛盖上的水珠落入培养基，造成污染。5．纯化大肠杆菌操作过程中的注意事项微生物的接种方法中最常用的是平板划线法和稀释涂布平板法。(1)平板划线法①操作第一步即取菌种之前及每次划线之前接种环都需要进行火焰灼烧灭菌，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前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从第二次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。(2)稀释涂布平板法稀释涂布平板的操作比较复杂，且各个细节均需保证“无菌”．应特别注意：①酒精灯与培养皿的距离要合适。②吸管头不要接触任何其他物体。③吸管要在酒精灯火焰周围使用。例1某小组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、菌落观察计数。请回答与此实验相关的问题。(1)培养基中含有蛋白胨、淀粉分别为细菌培养提供了和。除此之外，培养基还必须含有的基本：成分是和。(2)对培养基进行灭菌，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。(4)培养20小时后，观察到平板上有形态和颜色不同的菌落，这说明湖水样品中种细菌。一般说来，菌落总数越多，湖水遭受细菌污染的程度越。(5)如果提高培养基中NaCl的浓度，可以用于筛选耐细菌，这种培养基被称为。解析：(1)蛋白胨主要是为细菌提供氮源，淀粉只能为细茵提供碳源，其实，两者还都能为细菌提供能源。虽然各种培养基的具体配方不同，但一般都含有水、碳源、氮源和无机盐。(2)培养基常用高压蒸汽灭菌，接种环等用灼烧灭茵，玻璃器皿等适于用干热灭菌。(3)适宜的温度条件下微生物繁殖速度快，恒温箱可通过设定维持适宜的温度；对照组应接种不含细菌的样品，比如接种无菌水。(4)每一种类型的菌落就表示有一种类型的细菌。茵落总数与湖水遭受细菌污染的程度呈正相关。(5)加入NaCl可制作筛选耐盐细菌的选择培养基。蛋白质中含有氮元素和碳元素，为细菌的生长提供了氮源和碳源，而淀粉只能提供碳源。培养基一般采用高压蒸汽进行灭茵。不同的微生物形成的茵落不同，有多种茵落即有多种细菌；污染越重，茵落总数就越多。耐盐细茵可以在高浓度的NaCl培养基中生存，而其他的细菌则很难生存。答案：(1)氮源(碳源不作要求)碳源无机盐水(2)高压蒸汽灭菌(3)恒温培养箱无菌水(4)多高(5)盐(或NaCl)选择性培养基例2苯酚是工业生产排放的有毒污染物质，自然界中存在着降解苯酚的微生物。某工厂产生的废水中含有苯酚，为了降解废水中的苯酚，研究人员从土壤中筛选出只能降解利用苯酚的细菌菌株，筛选的主要步骤如图所示，①为土壤样品。请问答下列问题：(1)②中培养目的菌株的选择培养基中应加入作为碳源，②中不同浓度碳源的培养基(A．影响；B．不影响)细菌的数量，如果要测定②中活细菌数量，常采用法。(2)④为对照，微生物在④中不生长，在⑤中生长，④与⑤培养基的主要区别在于使用法可以在⑥上获得单菌落。采用固体平板培养细菌时为什么进行倒置培养?(3)如何比较不同菌株降解苯酚能力的大小?(4)实验过程中如何防止其他微生物的污染？解析：本题以实验材料作为背景考查微生物培养及相关实验分析和设计能力等。根据实验目的知，从土壤中筛选获得了只能降解利用苯酚的细菌菌株，说明苯酚是该种细菌的碳源。如何比较不同菌株降解苯酚能力的大小?该问中应注意自变量为不同菌株，苯酚的浓度是无关变量。由于苯酚显酸性，不同菌株的菌种降解苯酚的能力不同，pH值会不同。可考虑用pH试纸来检测作为因变量。实验中为防止微生物污染，应从制备培养基到接种与培养等全部实验过程保持无菌操作，如用于微生物培养的器皿、接种工具和培养基等进行灭菌等。答案：(1)苯酚A．影响稀释涂布平板法。(2)④的培养基没有加入苯酚作为碳源，⑤培养基中加入苯酚作为碳源稀释涂布平板法或平板划线法以防止培养基冷凝后形成的水珠滴落在培养基上污染培养基。(3)5支洁净培养瓶一分别加入相同培养基(加等量的苯酚，用pH试纸检测这5支瓶内培养基的pH值，用苯酚调试使它们的pH值相等，苯酚是唯一的碳源)一分别接种5种等量的来自不同菌株的菌种一在相同的适宜条件下培养相同的时间一再用pH试纸检测这5支瓶内培养基的pH值。苯酚显酸性，不同菌株的菌种降解苯酚的能力不同，5支；瓶内培养基中的苯酚被分解的量不同，所以pH值不同。用pH试纸检测这5支瓶内培养基的pH值，从而比较不同菌株降解苯酚能力的大小。(4)从制备培养基到接种与培养等全部实验过程保持无菌操作：a．对实验操作的空间、操作者的衣着和手，进行清洁和消毒。b．将用于微生物培养的器皿、接种工具和培养基等进行灭菌。c．实验操作应在酒精灯的火焰附近进行。d．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接触。【实战训练】材料：饲料原料中的磷元素有相当一部分存在于植酸中，猪、禽等动物由于缺乏有关酶，无法有效利用植酸，造成磷源浪费，而且植酸随粪便排除后易造成环境有机磷污染。植酸酶能催化植酸水解成肌醇和磷酸，因此成为目前重要的饲料添加剂之一。（09广东卷）1.（10分）生物技术实践（1）商品化植酸酶主要来自微生物。在产酶菌株筛选过程中，常在基本培养基中添加不溶于水的植酸钙制成固体平板，植酸钙被植酸酶分解后可在平板上产生，可根据其大小选择目的菌株，所得菌株需要进一步测定植酸酶活性。活性测定可以植酸钠作为底物，活性可用一定条件下单位时间表示。（2）利用上述所得菌株制备植酸酶的流程如下图：Ⅰ中的主要成分为；Ⅱ中包含多种酸酶等多种蛋白质。请写出一种纯化得到植酸酶的方法及其依据。（3）为建设基因工程菌，可用PCR等技术从上述菌株中克隆植酸酶基因。PCR反应包含多次循环，每次循环包括三步：。反应过程中打开模板DNA双链的方法是。（4）除植酸酶外，微生物还应用在的生产中。答案：（1）透明圈植酸钠的消耗量（肌醇和磷酸的生成量）（2）小分子杂质凝胶色谱法：根据蛋白质之间分子大小，吸附性质等差异进行纯化。（或电泳法：根据蛋白质之间电荷，分子大小等差异进行纯化。）（3）变性，复性，和延伸加热（4）蛋白酶，脂肪酶，纤维素酶解析：本题考查对微生物的分离和培养，蛋白质的纯化，酶活性鉴定等知识，结合实际应用。（09辽宁、宁夏卷）2.【生物——选修1生物技术实践】（15分）（1）在大肠杆菌培养过程中，除考虑营养条件外，还要考虑______、______和渗透压等条件。由于该细菌具有体积小、结构简单、变异类型容易选择、______、______等优点，因此常作为遗传学研究的实验材料。（2）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______；静止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