2011高考生物一轮复习选修1专题1微生物的利用

1、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,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,答案,接,种环、涂布

2、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,CMC,Na,微,生物,倒平板,发酵产纤维素酶,葡,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

3、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,划,分,标,准,培养基种,类,特,点,用,途,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,如琼脂,观察微生物的,运动、分类,鉴定,固体培养,微生物分离,鉴定、活菌

4、,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,根据微生物,鉴别不同种类的微,生物，如可用伊,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,营,养,要,素,定,义,作,用,主要来源,碳,源,凡能提供,所需碳,元素的,物质,构成生物体,细胞的物质,和一些代谢,产物，有些,是异养生物,的能源物质,

5、无机化合物,CO,2,NaHCO,3,有机化合物,糖类、脂肪,酸、花生饼,粉、石油等,无机化合物,特殊,营,养,物,质,生长必不可少,的微量有机,物,酶和核酸的组成,成分,维生素,氨基酸,碱基等,水,在生物体内含,量很高，在,低等生物体,内含量更高,不仅是优良的溶,剂而且可维持,生物大分子结,构的稳定,细胞内的组成成,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,

6、灭菌,倒平,板,2,无菌技术,消毒和灭菌的区别,条件,结果,常用的方法,消,毒,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,巴氏消毒,法、紫外,线或化学,药物消毒,法,灭,强烈的理,杀死物体内外,所有的微生,灼烧灭菌,干热灭菌,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

7、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

8、,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,KH,2,PO,4,Na,2,HpO,4,MgSO,4,7H,2,O,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,_,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

9、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

10、：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,KH,2,PO,4,1.4g,Na,2,HPO,4,2.1g,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

11、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,30,300,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,

12、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

13、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,方,法,方法一：先培养微生物,再加入刚果红进行颜,色反应，过程如下,培养基经涂布培养长,出菌落,覆盖质量浓,度为,1mg/mL,的,CR,溶,液,倒,方法二：倒平板,时就加入刚果,红，过程如下,配制质量浓度,为,10 mg/mL,的,CR,溶液,灭菌,按照每,200,优,点,显示出的颜,色反应基,本上是纤,维素分解,菌的作用,操作简便，不存在菌落混杂,问题,缺,点,操作繁琐,加入刚果,红溶液会,使菌落之,间发生混,1,由于在纤维素粉、琼脂和,土豆汁中都含有淀粉类物质,可以使能够产生淀粉酶的微,生物出

14、现假阳性反应,2,有些微生物具有降解色素的,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,NaNO,3,Na,2,HPO,4,7H,2,O,KH,2,PO,4,5 g 1 g,1.2 g 0.9 g,M

15、gSO,4,7H,2,O,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

16、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，

17、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

18、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

19、,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,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

20、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,10,7,稀释度。涂布：按照由,10,7,10,3,4,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,30,300,的平板进行计数。根据计,算方法,每克样品中的菌落数,C,V,M,则,50,0.1,10,5,5,10,7,无氮培养基里没有氮源，只允许固氮菌生,存

21、，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,3,3,30,300,5,10,7,4,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,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，