人教版教学课件2011高考生物一轮复习课件：选修1 专题1 微生物的利用ppt.ppt

选修一 生物技术实践 专题一 微生物的利用,考 纲 下 载 1.微生物的分离与培养 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 热 点 提 示 1.培养基的种类、营养要求及配制原则 2.无菌技术的具体操作及应用 3.运用相关技术解决微生物的分离与培养等实际问题,答案： 营养物质 生长繁殖 水 碳源 氮源 无机盐 特殊营养物质 氧气,议一议：高温灭菌的原理是什么？ 答案：高温可以使菌体细胞内的蛋白质、核酸变性失活，从而达到灭菌的目的。,答案： 温和 有害的微生物 芽孢 孢子 煮沸消毒法 巴氏消毒法 所有的微生物 灼烧 干热 高压蒸汽,想一想：接种过程为什么要在酒精灯的火焰旁进行？ 答案：因为这里是一个无菌区，可以避免杂菌污染。,答案： 接种环、涂布器 平板划线 稀释涂布平板 酒精灯火焰,查一查：什么是菌落？它有什么用途？ 答案：菌落是单个或少数细菌在固体培养基上大量繁殖时，形成的一个肉眼可见的、具有一定形态结构的子细胞群体。不同细菌的菌落在大小、形状、光泽度、颜色、硬度、透明度等方面的特征不同，它可以作为鉴别菌种的重要依据。,答案： 固体斜面 菌落 4 不长 污染 甘油管藏 20,答案： 选择培养基 尿素 稀释涂布平板法 显微镜直接计数 M 被测试的条件 非测试因素,答案： 纤维素 CMCNa 微生物 倒平板 发酵产纤维素酶 葡萄糖,想一想：什么叫选择培养基？ 答案：选择培养基是在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。目的是培养、分离出特定微生物。 看一看：纤维素分解菌筛选的原理是什么？ 答案：刚果红可以与像纤维素这样的多糖物质形成红色复合物，但并不和水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。纤维素分解菌能产生纤维素酶分解纤维素，从而使菌落周围形成透明圈。,1微生物的实验室培养 (1)培养基 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。 分类和应用,培养基配方及营养要素 基本营养要素：各种培养基一般都含有水、碳源、氮源、无机盐。此外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。,特别提醒：微生物最常用的碳源是糖类，尤其是葡萄糖；最常利用的氮源是铵盐、硝酸盐。 对异养微生物来说，含C、H、O、N的有机化合物既是碳源，又是氮源、能源。 有些培养基不需要添加特殊营养物质，生物自己能合成，如大肠杆菌能合成某些维生素，作为特殊营养物质。 制备：计算称量溶化灭菌倒平板。,(2)无菌技术 消毒和灭菌的区别,特别提醒：用酒精消毒时，70%的酒精杀菌效果最好，原因是：浓度过高，使菌体表面蛋白质凝固成一层保护膜，乙醇分子不能渗入其中；浓度过低，杀菌力减弱。 无菌技术主要操作要求 a实验前应对操作空间、操作人员消毒，对所用器具和培养基灭菌。 b实验进行时需在酒精灯火焰周围无菌区操作，另外要避免已灭菌处理材料再次污染。,2纯化大肠杆菌以及菌种的保藏 (1)制备牛肉膏蛋白胨固体培养基：计算、称量、溶化、灭菌、倒平板。 (2)纯化大肠杆菌 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。 方法：平板划线法、稀释涂布平板法。,平板划线法是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；稀释涂布平板法则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。 (3)菌种的保藏 短期保存：固体斜面培养基上4保存，菌种易被污染或产生变异。 长期保存：20甘油管在冷冻箱中保藏。,特别提醒：平板冷凝后，皿盖上会凝结水珠，凝固后的培养基表面的温度也比较高，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。,1分析下面培养基的配方：KH2PO4、Na2HpO4、MgSO47H2O、葡萄糖、尿素、琼脂。请回答： (1)在该培养基的配方中，为微生物的生长提供碳源和氮源的分别是_和_。 (2)想一想这种培养基对微生物是否具有选择作用？如果具有，又是如何进行选择的？_。 (3)培养基、培养皿、接种环、实验操作者的双手、空气、牛奶所采用的灭菌、消毒方法依次是( ),化学消毒 灼烧灭菌 干热灭菌 紫外线灭菌 高压蒸汽灭菌 巴氏消毒法 A B C D,解析：碳源是提供碳元素的物质，氮源是提供氮元素的物质。所以碳源是葡萄糖，氮源是尿素。绝大多数生物都能利用葡萄糖，但是，只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素，所以这种培养基对微生物有选择作用。选择的原则是只有能够利用尿素的微生物才能够生长。培养基用高压蒸汽灭菌；培养皿能耐高温，可用干热灭菌；接种环可用灼烧灭菌达到迅速彻底的灭菌效果；实验操作者的双手可用化学药剂进行消毒，如用酒精擦拭双手；空气可用紫外线消毒；牛奶为不破坏其营养成分可采用巴氏消毒法。,答案：(1)葡萄糖 尿素 (2)有选择作用。因为此配方中尿素是唯一氮源，因此，只有能够利用尿素的微生物才能够生长 (3)A,1分离的原理 (1)土壤中的细菌之所以能够分解尿素，是因为它们体内能合成脲酶。这种物质在把尿素分解成无机物的过程中起催化作用。 (2)实验室中微生物筛选的原理：人为提供有利于目的菌株生长的条件(包括营养、温度、pH等)，同时抑制或阻止其他微生物生长。,2分离分解尿素的细菌所使用的特定培养基 分离分解尿素的细菌的培养基应为选择培养基，培养基中的氮源只有尿素，理论上只有能合成脲酶的微生物才能在上面生长。其配方如下： KH2PO4 1.4g Na2HPO4 2.1g MgSO47H2O 0.2g 葡萄糖 10.0g 尿素(唯一氮源) 1.0g 琼脂 15.0g 将上述物质溶解后，用自来水定容到1 000 mL。,3统计菌落数目的方法 (1)显微镜直接计数法 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。 方法：用计数板计数。 缺点：不能区分死菌与活菌。,(2)间接计数法(活菌计数法) 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。 操作 a设置重复组，增强实验的说服力与准确性。 b为了保证结果准确，一般选择菌落数在30300的平板进行计数。,计算公式：每克样品中的菌株数 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(mL)，M代表稀释倍数。 4细菌分离与计数的实验流程 土壤取样样品稀释取样涂布微生物培养观察并记录结果细菌计数,2(2010烟台模拟)可以鉴定出分解尿素的细菌的方法是( ) A以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂 B以尿素为唯一氮源的培养基中加入二苯胺试剂 C以尿素为唯一氮源的培养基中加入苏丹试剂 D以尿素为唯一氮源的培养基中加入双缩脲试剂,解析：在以尿素为唯一氮源的培养基中，不能分解尿素获得氮源的细菌不能生长，而分解尿素的细菌能利用尿素作氮源，将尿素分解为氨，使pH升高。若培养基中加入酚红指示剂，指示剂将变红。此培养基既属于选择培养基，又属于鉴别培养基。 答案：A,1分解纤维素的微生物的分离 (1)实验原理,即：可根据是否产生透明圈来筛选项纤维素分解菌。,(2)实验流程 土壤取样：富含纤维素的环境, 选择培养：用选择培养基培养，以增加纤维素分解菌的数量, 梯度稀释 涂布平板：将样品涂布于鉴别含CR的纤维素分解菌的培养基(固体), 挑选产生透明圈的菌落：产生纤维素酶的菌落周围出现透明圈。,2.两种刚果红染色法的比较,特别提醒：选择培养的目的是增加纤维素分解菌的浓度，确保能够从样品中分离到所需要的微生物。 涉及到的微生物技术主要有：培养基的配制、无菌操作技术、稀释涂布平板法、选择培养基的作用、样品稀释等。,3. 下图为分离并统计分解纤维素的微生物的实验流程，据此回答有关问题：( ) (1)要从富含纤维素的环境中分离纤维素分解菌，从高温热泉中寻找耐热菌，这说明_。 (2)某同学根据需要，配制了纤维素分解菌的培养基如下，整个实验过程严格执行无菌操作。,纤维素粉 NaNO3 Na2HPO47H2O KH2PO4 5 g 1 g 1.2 g 0.9 g, MgSO47H2O KCl 酵母膏、水解酪素 0.5 g 0.5 g 适量 如果将其中的纤维素粉换成_，菌落数_， 即可说明选择培养基的作用。 (3)接种微生物最常用的是平板划线法和稀释涂布平板法，本实验宜采用_法，原因是_, _。,解析：(1)因为纤维素分解菌与耐热菌有不同的生活习性，生活在不同的环境中，故要根据目的菌株对生存环境的要求，到相应的环境中去寻找。(2)因为葡萄糖是纤维素水解的、能被微生物直接利用的有机小分子，所以如果将其中的纤维素粉换成葡萄糖，纤维素分解菌及其他细菌会生长繁殖得更快，故菌落数明显多于选择培养基。(3)因为稀释涂布平板法要将菌液进行一系列的梯度稀释，故该法可根据稀释体积计算每克样品中的细菌数，而平板划线法则不能这样，所以本实验宜采用稀释涂布平板法。,答案：(1)根据目的菌株对生存环境的要求，到相应的环境中去寻找(2)葡萄糖 明显多于选择培养基上的菌落数 (3)稀释涂布平板 平板划线法难以根据稀释体积计算每克样品中的细菌,【例1】 (2009全国卷，33)利用微生物分解玉米淀粉生产糖浆，具有广阔的应用前景。但现有野生菌株对淀粉的转化效率低，某同学尝试对其进行改造，以获得高效菌株。 (1)实验步骤：,配制_(固体、半固体、液体)培养基，该培养基的碳源应为_。将_接入已灭菌的培养基平板上。立即用适当剂量的紫外线照射，其目的是_。,菌落形成后，加入碘液，观察菌落周围培养基的颜色变化和变化范围的大小。周围出现_现象的菌落即为初选菌落。经分离、纯化后即可达到实验目的。 (2)若已得到两株变异菌株和，其淀粉转化率较高。经测定菌株淀粉酶的催化活性高，菌珠的淀粉酶蛋白含量高。经进一步研究发现，突变发生在淀粉酶基因的编码区或非编码区，可推测出菌珠的突变发生在_区，菌珠的突变发生在_区。,思路点拨：依据获得高效转化淀粉的菌种的实验目的，确定在对细菌进行培育、筛选时，培养基中应以淀粉为唯一碳源，培养基类型应该是固体培养基。高产菌株培育的常用方法是人工诱变，即利用紫外线、X射线、亚硝酸等物理或化学方法处理微生物，诱导其发生基因突变。转化淀粉效率高的菌落周围加碘液后，应该颜色浅且范围大。基因结构的非编码区主要控制基因的表达，人工诱变非编码区突变，可能提高(或降低)编码蛋白(淀粉酶)的产量；编码区则与蛋白质(淀粉酶)的分子结构有关，诱变可能提高酶的催化活性。,答案：(1)固体 玉米淀粉 野生菌株 对野生菌株进行诱变处理 浅色范围大 (2)编码 非编码 解题技巧：本题是一道实验设计题，因以填空的形式进行考查，使实验设计的考查难度下降。答题时，应先整体阅读，以获得实验设计的主要思路和考查的主要内容。如实验步骤中培养基类型的选择，可以从本实验通过观察菌落筛选新菌种得到启发，因为菌落必须在固体培养基中才能形成；从“现有野生菌株对淀粉的转化效率低”“获得高效菌株”确定培养基碳源应该使用淀粉等。,【例2】下面是探究如何从土壤中分离自生固氮菌与计数的实验，完成下列问题： (1)实验原理：农田的表层土壤中，自生固氮菌的含量比较多。将用表层土制成的稀泥浆，接种到无氮培养基上进行培养。在这种情况下，只有自生固氮菌才能生长繁殖。用这种方法，可以将自生固氮菌与其他细菌分离开来。 (2)材料用具：农田的表层土壤、无氮培养基、牛肉膏蛋白胨培养基、盛9 mL无菌水的试管、无菌吸管、无菌涂布器、无菌培养皿、盛90 mL无菌水的锥形瓶、恒温箱。,(3)方法步骤：倒平板：分别将无菌培养基、牛肉膏蛋白胨培养基倒平板，操作过程应在火焰旁。制备土壤稀释液：取土样10 g加入盛有90 mL无菌水的锥形瓶中，充分摇匀。用无菌吸管吸取上清液 1 mL，转至9 mL的无菌水的大试管中，依次稀释到107稀释度。涂布：按照由107103稀释度的顺序分别吸取0.1 mL进行平板涂布，每个稀释度下，无氮培养基一般应至少涂布_个平板，牛肉膏蛋白胨培养基涂布1个平板。培养：放入恒温箱内，在2830下培养34天。细菌的计数：当菌落数目稳定时，选取菌落数为_的平板进行计数。如果测试的平均值为50，则每克样品中的菌落数是_(稀释度是105)。,(4)预测结果：相同稀释度下，牛肉膏蛋向胨培养基平板上的菌落数应多于无氮培养基上的数目。请说明原因_。 思路点拨：统计菌落数目的原则是：选出菌落数在30300的平板进行计数。根据计算方法“每克样品中的菌落数(CV)M”，则(500.1)1055107。无氮培养基里没有氮源，只允许固氮菌生存，属于选择培养基，可分离出土壤中的固氮菌。牛肉膏蛋白胨培养基营养全面，几乎允许土壤中所有菌类生存。,答案：(3)3 30300 5107 (4)无氮培养基上能生存繁殖的仅是土壤中的固氮菌，而牛肉膏蛋白胨培养基上几乎允许土壤中所有菌类生存 友情提醒：微生物分离的常用方法：(1)培养基中的营养成分的改变可达到分离微生物的目的。如培养基中缺乏氮源时，可以分离固氮微生物。(2)当培养基的某种营养成分为特定化学成分时，也具有分离效果。如石油是唯一碳源时，可以抑制不能利用石油的微生物的生长，使能够利用石油的微生物生存，达到分离出能消除石油污染的微生物的目的。(3)改变微生物的培养条件，也可以达到分离微生物的目的，如将培养基放在高温环境中培养，只能得到耐高温的微生物。,【例3】 (2010广州模拟)某生物兴趣小组进行研究性学习，探究“影响细菌生长繁殖的因素”。在培养细菌的过程中，发现某种细菌(记作R菌)周围的其他细菌的生长繁殖受到抑制，他们把R菌接种到专门的培养基上进行培养。一段时间后，他们除去R菌，用该培养基再培养其他细菌，结果，其他细菌不能在这个培养基上生长繁殖。 (1)从生态学的角度分析，R细菌与周围细菌之间的关系是_。,(2)某同学假设了造成R菌周围的其他细菌不能生长繁殖的原因，你认为最可能的原因是_。 A. R菌占据了其他细菌的生存空间 B. R菌吞噬了其他细菌 C. R菌产生了不利于其他细菌生存的物质 D. R菌更容易吸收培养基中的物质 (3)参照上述题目中给出的有关材料，请设计一个实验，对第(2)问所做的选择进行验证，简述你的实验步