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专题2微生物的利用考纲要求三年考情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.利用微生物发酵来生产特定的产物以及微生物在其他方面的应用2012北京,2012山东,2011山东,2011新课标全国卷,2010山东一、微生物的实验室培养1.培养基(1)概念:人们按照微生物对_________的不同需求,配制出供其_________的营养基质。(2)营养构成:一般都含有_______________和无机盐。此外还需要满足微生物生长对___、氧气以及_____________的要求。(3)种类:按照物理性质可分为_____培养基和固体培养基。营养物质生长繁殖水、碳源、氮源特殊营养物质液体pH2.无菌技术(1)含义:指在培养微生物的操作中,所有防止_________的方法。(2)关键:防止_________的入侵。(3)不同对象的无菌操作方法(连线):杂菌污染外来杂菌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_____溶化____________称量灭菌倒平板(2)纯化大肠杆菌的方法:①纯化培养原理:想方设法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。②纯化大肠杆菌的关键步骤:_____。③常用的微生物接种方法有两种:a.平板划线法:是通过接种环在琼脂固体培养基表面________________,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:是将菌液进行一系列的_________,然后将___________的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面,进行培养。接种连续划线的操作梯度稀释不同稀释度(3)菌种的保存方法:①对于频繁使用的菌种,可以采用_________的方法。②对于需要长期保存的菌种,可以采用_________的方法。临时保藏甘油管藏二、土壤中分解尿素的细菌的分离与计数1.分离原理土壤中细菌之所以能分解尿素,是因为它们能合成_____,这种物质在把尿素分解成无机物的过程中起到_____作用。2.统计菌落数目统计样品中的活菌一般用_____________法。3.实验流程土壤取样→___________→微生物的培养与观察→细菌的_____。脲酶催化稀释涂布平板样品的稀释计数三、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_______,一般认为它至少包括三种组分,即______________________。(2)作用:纤维素________________C1酶CX酶葡萄糖苷酶复合酶C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶纤维二糖葡萄糖2.纤维素分解菌的筛选(1)原理:纤维素分解菌(2)筛选方法:_______染色法,即通过是否产生_______来筛选纤维素分解菌。(3)培养基:以_______为唯一碳源的选择培养基。刚果红纤维素___________红色消失,出现_______纤维素酶红色复合物透明圈刚果红透明圈纤维素(4)实验流程:土壤取样:富含_______的环境↓选择培养:用___________培养,以增加纤维素分解菌的浓度↓_________:制备系列稀释液↓涂布平板:将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上↓挑选产生_______的菌落纤维素选择培养基梯度稀释透明圈1.(2012北京T5C)将转基因植物的叶片接种到无菌培养基上,应该进行严格的无菌操作。()【分析】植物组织培养技术成功的关键就是保证无菌条件,如果接种时不进行严格的无菌操作,可能导致实验失败。2.(2012北京T5D)将土壤浸出液涂布在无菌的选择培养基上分离分解尿素的细菌,是否无菌操作影响较小。()【分析】土壤浸出液中含有多种杂菌,所以利用选择培养基筛选土壤浸出液中特定微生物时,不需要进行严格的无菌操作。√√3.培养基中一般都含有水、碳源、氮源和无机盐四种成分。()【分析】培养基是根据培养微生物的需求配制的,微生物都需要水、碳源、氮源和无机盐四种营养成分。4.筛选分解尿素的细菌应以尿素作为培养基中的惟一氮源。()【分析】分解尿素的细菌能合成脲酶,脲酶能催化分解尿素,所以筛选分解尿素的细菌应以尿素作为培养基中的惟一氮源。√√5.土壤中纤维素分解菌的筛选流程中的“选择培养”是必不可少的。()【分析】土壤中纤维素分解菌的筛选流程中的“选择培养”是否需要,应根据样品中目的菌株数量的多少来确定。6.在以纤维素为唯一碳源的培养基中加入刚果红染色剂,若出现透明圈,则说明筛选到分解纤维素的细菌。()【分析】刚果红染色剂能与纤维素结合发生颜色反应,形成红色复合物。分解纤维素的细菌产生纤维素酶分解纤维素,在分解纤维素的细菌的周围出现透明圈。×√7.统计样品中的活菌一般使用平板划线法。()【分析】使用平板划线法能分离微生物,但不能对微生物进行计数。×考点一培养基配制1.培养基的成分营养物质含义作用主要来源碳源能提供碳元素的物质构成生物体的物质,异养生物的能源物质无机物:CO2、NaHCO3;有机物:糖类、脂肪酸、石油、花生粉饼等营养物质含义作用主要来源氮源能提供氮元素的物质合成蛋白质、核酸以及含氮代谢产物无机物:N2、NH3、氨盐、硝酸盐;有机物:尿素、牛肉膏、蛋白胨等生长因子生长必不可少的微量有机物酶和核酸的成分维生素、氨基酸、碱基等营养物质含义作用主要来源水细胞生命活动必不可少的物质不仅是良好的溶剂,还是结构物质培养基、大气、代谢产物无机盐提供除碳、氮元素以外的各种重要元素,包括某些大量元素细胞内的组成成分,生理调节物质;某些化能自养型细菌的能源;酶的激活剂培养基、大气2.培养基的分类种类特点应用物理性质液体培养基不加凝固剂工业生产半固体培养基加凝固剂观察微生物的运动、分类鉴定固体培养基微生物的分离、鉴定、活菌计数、保藏化学成分天然培养基含化学成分不明的天然物质工业生产合成培养基培养基成分明确或用一定化学物质配制分类、鉴定种类特点应用用途选择培养基添加某物质,抑制杂菌生长,促进所需微生物生长培养分离出特定微生物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鉴别微生物3.培养基的配制原则(1)目的要明确:根据微生物的种类、培养目的等选择原料配制培养基,如培养自养型的微生物就不用加入有机营养物质。(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:各种微生物适宜生长的pH范围不同。4.培养基的制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的制备:计算依据配方比例,计算配制不同体积的培养基时,各种成分的用量称量准确称取各种成分。牛肉膏要放在称量纸上称量,牛肉膏和蛋白胨都易吸潮,称取时动作要迅速,称取后及时盖上瓶盖熔化将称好的牛肉膏和称量纸一同放入烧杯,加入少量水,加热,取出称量纸,加入称量好的蛋白胨和氯化钠,加琼脂。在熔化时注意玻璃棒要不断地搅拌,防止琼脂糊底而导致烧杯破裂,最后定容至100mL灭菌灭菌前,调节pH;高压蒸汽灭菌倒平板待培养基冷却至50℃左右时,在酒精灯火焰附近倒平板【思维拓展】不同生物需要的营养物质不同(1)微生物需要的营养成分有水、无机盐、碳源、氮源,有些微生物还需要特殊营养物质,如生长因子。(2)在人和动物中,营养物质包括水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质、维生素六类。(3)在植物中,营养物质包括矿质元素、水、二氧化碳三类。【拓展延伸】消毒和灭菌的比较1.区别内容种类主要方法应用范围概念灭菌灼烧灭菌法酒精灯火焰灼烧微生物的接种工具,如接种环、接种针或其他金属用具等,接种过程中的试管口或瓶口等用强烈的理化因素杀死物体内外的所有微生物,包括芽孢和孢子在内干热灭菌法干热灭菌箱160℃～170℃加热1h～2h玻璃器皿(如吸管、培养皿等)、金属用具等能耐高温、需要保持干燥的物品高压蒸汽灭菌法高压蒸汽灭菌锅,100kPa,121℃,维持15min～30min培养基等内容种类主要方法应用范围概念消毒巴氏消毒法70℃～75℃煮30min或80℃煮15min牛奶、啤酒、果酒和酱油等不宜进行高温灭菌的液体用较为温和的物理或化学方法,杀死物体表面或内部的部分微生物煮沸消毒法100℃煮沸5min～6min日常食品、罐装食品紫外线消毒法紫外线照射30min接种室、接种箱、超净工作台化学药物消毒法用体积分数为70%～75%的乙醇、碘酒涂抹,来苏水喷洒等用于皮肤、伤口、动植物组织表面消毒、空气、手术器械、塑料或玻璃器皿等2.联系(1)都需借助理化性质营造微生物难以生存的不良环境。(2)其作用原理都是通过使蛋白质变性来抑制微生物的生命活动或杀死微生物。【典例1】在农业生产中发现一种被广泛使用的除草剂(含氮有机化合物)在土壤中不易被降解,长期使用可污染土壤。为修复被该除草剂污染的土壤,可按下面程序选育能降解该除草剂的细菌(已知该除草剂在水中溶解度低,含一定量该除草剂的培养基不透明)。(1)制备土壤浸出液时,为避免菌体浓度过高,需将浸出液进行处理。(2)要在长期使用该除草剂的土壤中分离出目的菌,从物理性质、用途方面来看,上述培养皿中培养基的特点是。(3)在划线培养时,只有很少的菌落出现,大部分细菌在此培养基上不能生长的主要原因是或有氧条件抑制了这些细菌的生长。(4)在固体培养基上形成的菌落中,无透明圈菌落利用的氮源主要是,有透明圈菌落利用的氮源主要是,据此可筛选出目的菌。(5)科研人员用放射线处理该细菌获得两个突变株A和B,然后对突变株A和B进行实验,结果如表所示:接种的菌种一般培养基实验处理及结果A不生长添加营养物质甲,能生长B不生长添加营养物质乙,能生长A+B能生长不添加营养物质甲、乙都能生长突变株A不能在一般培养基上生长的原因是。突变株A和B混合在一起接种于一般培养基中能生长的最可能原因是。【解析】(1)制备土壤浸出液时,为避免菌体浓度过高,需将浸出液进行稀释处理。(2)从物理性质方面来看,题图中的培养基属于固体培养基;从用途方面来看,该培养基属于选择培养基。该除草剂为含氮有机化合物,降解该除草剂的细菌可以以除草剂为氮源。故该培养基中除加入除草剂外,不能再含有其他氮源,以选择出能降解该除草剂的细菌。(3)在以该除草剂为惟一氮源的培养基上,不能降解该除草剂的细菌(除具有固氮能力的细菌外)是不能生长的。(4)含一定量该除草剂的培养基不透明,形成透明圈是该除草剂被某些细菌降解的结果。(5)突变株A的生长依赖于营养物质甲,突变株B的生长依赖于营养物质乙。不添加营养物质甲和乙,二者混合培养时都能生长,最可能的原因是突变株A为突变株B提供了营养物质乙,突变株B为突变株A提供了营养物质甲。答案:(1)稀释(2)在无氮固体培养基中添加了该除草剂(3)培养基中缺少这些细菌可利用的氮源(4)氮气该除草剂(5)突变株A缺乏合成营养物质甲所需要的酶突变株A生长需要营养物质甲,突变株B可以提供;突变株B生长需要营养物质乙,突变株A可以提供【互动探究】(1)题中透明圈的大小代表了什么?提示:降解该除草剂的细菌的分解能力。(2)无透明圈的菌落不能分解该除草剂,此类微生物有什么特点?提示:此类微生物为固氮微生物,可以利用空气中的氮。考点二微生物的纯化培养技术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.微生物接种方法(1)平板划线法:平板划线法中细胞的分离和稀释过程发生在接种环在固体平板表面上的划线和移动过程中。在线的开始部分,微生物往往连在一起生长,随着线的延伸,菌数逐渐减少,最后可能形成纯种的单个菌落。(如图所示)(2)稀释涂布平板法:10倍系列稀释操作。①将分别盛有9mL水的6支试管灭菌,并按101～106的顺序编号。②进行梯度稀释后,从菌落开始,每次取前面1mL溶液注入到下一试管中混匀。(如图所示)③进行涂布平板操作。【高考警示】(1)两种接种方法作用不完全相同:平板划线法和稀释涂布平板法都能使细菌纯化,但平板划线法不易分离出单个菌落,不能计数;稀释涂布平板法能使单菌落分离,便于计数。(2)稀释涂布平板法的缺点:稀释涂布平板法统计样品中菌落的数目往往比实际数目低。这是因为当两个或多个细胞连在一起时,平板上观察到的只是一个菌落。(3)平板划