2022届高考生物一轮复习第2讲微生物的培养和应用课件新人教版选修

第2讲微生物的培养和应用考情研读·备考定位考点展示核心素养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。5．活动：用大肠杆菌为材料进行平板培养，分离菌落。6．活动：分离土壤中分解尿素的细菌，并进行计数。1．理性思维——分析培养基的成分及其作用；比较平板划线法和稀释涂布平板法的异同。2．科学探究——设计实验探究微生物培养的条件。3．社会责任——关注有害微生物的控制和宣传健康生活方式。考点一微生物的实验室培养考点二微生物的筛选与计数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________、________________以及氧气的要求.考点一微生物的实验室培养营养物质

自主回顾·素养储备生长繁殖

水、碳源、氮源

pH

特殊营养物质

<3>种类①按照物理性质可分为________培养基、固体培养基、半固体培养基.②按照成分的来源可分为天然培养基和________培养基.③按照功能用途可分为选择培养基、________培养基等.液体

合成

鉴别

类型实例选择培养基培养基中加入__________分离得到酵母菌和霉菌培养基中加入高浓度的食盐用于分离得到金黄色葡萄球菌以尿素作为唯一氮源的培养基用于分离__________________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，达到分离能消除石油污染的微生物的目的培养基放在高温环境中培养只能得到耐高温的微生物鉴别培养基伊红美蓝培养基可以________________(菌落呈________)青霉素

分解尿素的细菌

鉴别大肠杆菌

黑色

<4>培养基的制备步骤：计算→称量→________→调pH→灭菌→__________.溶化

倒平板

2．无菌技术<1>目的：获得________________.<2>关键：防止____________的入侵.<3>常用方法：灭菌和消毒,二者的比较见下表.纯净的培养物

外来杂菌

项目条件结果常用方法应用举例消毒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(不包括芽孢和孢子)煮沸消毒法日常用品____________法不耐高温的液体，如牛奶____________________法用酒精擦拭双手、用氯气消毒水源巴氏消毒

化学药

剂消毒

项目条件结果常用方法应用举例灭菌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____________法接种工具____________法玻璃器皿、金属用具____________________法培养基及容器灼烧灭菌

干热灭菌

高压蒸汽

灭菌

3．大肠杆菌的纯化培养<1>原理：在培养基上将聚集的菌种稀释或分散成________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>两种微生物纯化培养的方法比较单个

项目平板划线法稀释涂布平板法纯化原理通过____________操作实现将菌液进行一系列的__________和涂布平板操作实现注意事项每次划线前后均需灼烧接种环稀释度要足够______菌体获取在具有显著的菌落特征的区域菌落中挑取菌体从适宜稀释度的平板上的菌落中挑取菌体优点可以根据菌落的菌落特征获得某种微生物的单细胞菌落既可以获得单细胞菌落，又能对微生物计数缺点不能对微生物计数操作复杂，需要涂布多个平板连续划线

梯度稀释

高

<3>菌种的保藏方法①临时保藏法：对于频繁使用的菌种,先将菌种接种到试管的____________培养基上培养,然后将试管放入_____℃的冰箱中保藏.②甘油管藏法：对于需要长期保存的菌种,先将菌液转入灭菌后的________中,充分混匀后放在________℃冷冻箱中保存.固体斜面

4

甘油

－20

[易错警示]<1>灼烧接种环,待其冷却后才能伸入菌液,以免温度太高杀死菌种.<2>划线时最后一区的划线不要与第一区相连.<3>划线时用力大小要适当,这是为了防止用力过大将培养基划破.<4>用稀释涂布平板法统计的菌落数往往比活菌的实际数目低,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.易错整合,判断正误.<1>培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐,有时还需要加入一些特殊的物质 <><2>倒平板时,应将打开的皿盖放到一边,以免培养基溅到皿盖上 <>√

×

<3>消毒的原则是既杀死材料表面的微生物,又减少消毒剂对细胞的伤害 <><4>用稀释涂布平板法纯化大肠杆菌时,只要稀释度足够高,就能在培养基表面形成单个菌落 <>√

√

1．选择无菌技术的原则是什么？[提示]<1>考虑无菌技术的效果：灭菌的效果比消毒要好.<2>考虑操作对象的承受能力：活体生物材料、操作者的手等只能采用消毒,而不能灭菌.2．在微生物的分离与培养的过程中,为了防止杂菌的污染,需要进行严格的无菌操作,接种环和接种针及培养基的无菌操作技术相同吗？接种针或接种环操作时经灭菌后就可以挑取菌落吗？[提示]不相同,接种环和接种针需要灼烧灭菌,培养基需要高压蒸汽灭菌.不可以,接种针或接种环操作时经灼烧灭菌后需要在培养基上接触冷却后才能挑取菌落.3．某同学在利用稀释涂布平板法纯化土壤中的大肠杆菌时,发现培养基上的菌落连成一片,最可能的原因是什么？为了防止杂菌污染,有同学建议加入抗生素,你觉得可以吗？并说明理由.[提示]菌液浓度过高<土壤溶液稀释不够>.不可以,因为抗生素不但杀灭杂菌,而且也可以杀灭大肠杆菌,因此在培养基上不可以加入抗生素.剖析难点·考点突破1．培养基的配制原则<1>目的要明确：配制时应根据微生物的种类、培养目的等确定配制的培养基种类.<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：细菌为6.5～7.5,放线菌为7.5～8.5,真菌为5.0～6.0,培养不同微生物所需的pH不同.2．培养基的种类与应用分类依据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(少)观察微生物的运动、微生物的分离、鉴定固体培养基加凝固剂(多)微生物的分离、鉴定，活菌计数、保藏分类依据种类特点应用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．平板划线操作的须知<1>灼烧接种环,待其冷却后才能伸入菌液,以免温度太高杀死菌种.<2>第二次及其以后的划线操作总是从上一次划线末端开始,能使微生物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.<3>划线时最后一区不要与第一区相连.<4>划线用力大小要适当,防止用力过大将培养基划破.<5>操作第一步即取菌种之前及每次划线之前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,每次灼烧的目的如下表：

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，避免微生物污染环境和感染操作者<2019·全国卷Ⅲ>回答以下与细菌培养相关的问题.<1>在细菌培养时,培养基中能同时提供碳源、氮源的成分是__________<填"蛋白胨""葡萄糖"或"NaNO3">.通常,制备培养基时要根据所培养细菌的不同来调节培养基的pH,其原因是______________________________________.硝化细菌在没有碳源的培养基上________<填"能够"或"不能">生长,原因是________________________________________.﹝典例剖析﹞例1蛋白胨

不同细菌生长

繁殖所需的最适pH不同

能够

硝化细菌可以利用

空气中的CO2作为碳源

<2>用平板培养细菌时一般需要将平板________<填"倒置"或"正置">.<3>单个细菌在平板上会形成菌落,研究人员通常可根据菌落的形状、大小、颜色等特征来初步区分不同种的微生物,原因是____________________________________________________________.<4>有些使用后的培养基在丢弃前需要经过________处理,这种处理可以杀死丢弃物中所有的微生物.倒置

在一定的

培养条件下,不同种微生物表现出各自稳定的菌落特征灭菌

[解析]<1>蛋白胨中含有碳元素和氮元素,可为细菌生长提供碳源和氮源,葡萄糖不能提供氮源,NaNO3不能提供碳源.不同细菌生长繁殖所需要的最适pH不同,制备培养基时要根据所培养细菌种类的不同来调节pH.硝化细菌是自养生物,可通过化能合成作用利用空气中的CO2合成有机物,所以在没有碳源的培养基上也能生长.<2>用平板培养细菌时,一般将平板倒置,防止皿盖上的水滴滴到培养基中造成污染.<3>在一定的培养条件下,不同微生物表现出各自稳定的菌落特征,因此研究人员可根据菌落的这些特征初步区分微生物的种类.<4>消毒仅杀死物体表面或内部的部分微生物,灭菌可杀死物体内外所有的微生物,包括芽孢和孢子.因此,使用后的培养基在丢弃前要进行灭菌处理,防止其中的微生物污染环境.1．<2021·锡山区月考>牛奶是微生物生长的良好培养基.牛奶在饮用前都要经过巴氏消毒,以杀死有害微生物.为检测自制酸奶是否被杂菌污染,进行如图所示操作.请回答以下问题.﹝对应训练﹞<1>牛奶用巴氏消毒的好处是______________________________________________.<2>图中所用培养基在灭菌过程中,需用到高压蒸汽灭菌锅.下面是关于高压蒸汽灭菌锅使用过程中的操作,正确的先后顺序是①②__________________⑨.<有的操作可以重复>①装入待灭菌物品；②加盖；③加热灭菌锅；④打开排气阀；⑤关闭排气阀；⑥切断电源；⑦压力表的压力降到零；⑧打开盖子；⑨取出灭菌物品牛奶的营养成分不被破坏<营养成分没有损失>③④⑤⑥⑦④⑧

<3>取最终的牛奶稀释液0.1mL滴在培养基上进行涂布,应选择的工具是下图中______.

<4>理想情况下,稀释涂布培养一段时间后可在培养基表面形成菌落,如果培养基上出现__________________________________的菌落,说明自制酸奶已被杂菌污染.B

<形状、大小、颜色、光泽度>不同<5>已知酸奶中的有益菌主要是乳酸菌,要进一步分离纯化乳酸菌采用下图所示的划线分离操作,正确的是______,其正确操作过程中,培养基在划线时划线工具至少要灼烧_____次.B

5

[解析]<1>常用的消毒方法主要有煮沸消毒法、巴氏消毒法、化学药剂消毒法、紫外线消毒法.巴氏消毒的方法是指70～75℃煮30分钟或80℃煮15分钟,使用这种方法对新鲜牛奶进行消毒的好处是牛奶的营养成分不被破坏.<2>高压蒸汽灭菌锅使用过程中的操作,正确的先后顺序是：①装入待灭菌物品、②加盖、③加热灭菌锅、④打开排气阀、⑤关闭排气阀、⑥切断电源、⑦压力表的压力降到零、④打开排气阀、⑧打开盖子、⑨取出灭菌物品.特别注意两次打开气阀,第一次是排出冷气,第二次是排出灭菌锅中多余的蒸汽.<3>涂布时所用的接种工具是涂布器,即图中的B.<4>如果培养基上出现<形状、大小、颜色、光泽度>不同的菌落,说明自制酸奶已被杂菌污染.<5>平板上划线的工具为接种环.A图很难得到由单个细胞发育而来的菌落,A错误；B图划线从上次划线末端开始,容易得到由单个细胞发育而来的菌落,B正确；C图划线没有从上次划线的末端开始,接种环上没有菌种,不能得到由单个细胞发育而来的菌落,C错误；D图划线不是从上次划线末端开始,不容易得到由单个细胞发育而来的菌落,D错误.由于每次划线之前和之后都要灼烧接种环,因此培养基在划线时划线工具至少要灼烧5次.1．土壤中分解尿素的细菌的分离与计数<1>筛选菌株的原理：人为提供有利于目的菌株生长的条件<包括营养、________、pH等>,同时________或________其他微生物的生长.<2>统计菌落数目的方法：________________法和显微镜直接计数法.考点二微生物的筛选与计数自主回顾·素养储备温度

抑制

阻止

稀释涂布平板

样品

稀释

培养

观察

氨

增强

尿素

酚红

复合酶

C1酶

葡萄糖苷酶

纤维二糖

刚果红染色

红色复合物

透明圈

有机质

纤维素

梯度稀释

鉴别纤维素分解菌

透明圈

↓

↓

易错整合,判断正误.<1>纤维素酶只包括三种组分：C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶 <><2>选择培养基可以鉴定某种微生物的种类 <><3>对细菌进行计数只能采用稀释涂布平板法,而不能用平板划线法 <><4>只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素 <><5>筛选分解尿素的细菌应以尿素作为培养基中的唯一氮源 <>×

×

×

√

√

<6>在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂,若指示剂变蓝,则说明筛选到分解尿素的细菌 <><7>刚果红可以与纤维素形成透明复合物,所以可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌 <><8>刚果红染色法只能在培养微生物的时候加入刚果红 <><9>在筛选能分解纤维素的细菌的实验中,选择培养的目的是增大样品中目的菌株的浓度 <>×

×

×

√

<1>该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？<2>你能否设计一个对照实验,说明选择培养的作用？<3>如果用该培养基来鉴别纤维素分解菌,需要加入的成分有哪些？[提示]<1>具有选择作用.纤维素为唯一碳源,只有能分解纤维素的微生物才能生长繁殖,而不能分解纤维素的微生物被抑制.<2>用接种了的完全培养基<牛肉膏蛋白胨培养基>作为对照.<3>需要加入的成分有凝固剂<琼脂>和染色剂<刚果红>.2．测定活菌的数量时不用平板划线法,请说出其中的原因.[提示]用平板划线法接种时,一般只有最后一次划线的末端才会形成只由一个活菌形成的菌落,而其他一些菌落往往由两个或多个活菌繁殖而成,还有一些不能形成菌落,而在计数时一个菌落对应着一个活菌,这样在划线所得的平板中,菌落数目低于活菌的实际数值,所以不能用平板划线法测定活菌的数量.3．研究人员用含有刚果红的培养基培养纤维素分解菌时,筛选到了几株有透明降解圈的菌落如图所示.据图回答以下问题：<1>透明圈是如何形成的？<2>推测与图中透明圈大小有关因素主要是什么？降解纤维素能力最强的菌种是哪种？[提示]<1>刚果红可以与纤维素形成红色复合物,但并不与纤维素降解产物纤维二糖和葡萄糖发生这种反应.细菌分泌的纤维素酶能将培养基中的纤维素降解成纤维二糖和葡萄糖,形成透明圈.<2>纤维素酶的产量和活性.菌落①对应的菌种.剖析难点·考点突破1．两种微生物计数方法的比较

间接计数法(稀释涂布平板法)直接计数法(显微计数法)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2．微生物的筛选与鉴别方法<1>微生物的筛选方法单菌落挑取法利用平板划线法或稀释涂布平板法接种到固体平板培养基表面，直接根据微生物菌落的特征利用单菌落挑取的方法获得目的微生物选择培养法利用选择培养基对微生物进行选择培养，直接获得目的微生物鉴定培养法利用鉴别培养基使目的微生物菌落呈现特有的特征，然后筛选目的微生物<2>微生物的鉴别方法菌落特征鉴别法根据微生物在固体培养基表面形成的菌落的形状、大小、隆起程度和颜色等特征进行鉴别指示剂鉴别法如培养基中加入酚红指示剂，培养某种微生物后，培养基变红说明该种微生物能够分解尿素染色鉴别法如利用刚果红染色法，根据培养基中出现以纤维素分解菌为中心的透明圈来筛选分解纤维素的微生物3．微生物的分离与计数实验中对照组和重复组的设置及作用<1>两种对照组的设置及作用①判断培养基中"是否有杂菌污染",需将未接种的培养基同时进行培养.②判断选择培养基"是否具有筛选作用",需设置牛肉膏蛋白胨培养基进行接种后培养,观察两种培养基上菌落数目,进行对比得出结论.<2>重复组的设置及作用为排除偶然因素对实验结果的干扰,在每一稀释度下宜设置3个平板作重复组,选择菌落数均在30～300且数目相差不大的三个平板,用"平均值"代入计数公式予以计算菌落数.4．常用的选择培养基与鉴别培养基类型实例选择培养基培养基中加入青霉素分离得到酵母菌和霉菌培养基中加入高浓度的食盐用于分离金黄色葡萄球菌以尿素作为唯一氮源的培养基用于分离分解尿素的细菌以纤维素作为唯一碳源的培养基用于分离纤维素分解菌不添加氮源的培养基用于分离固氮微生物类型实例选择培养基石油是唯一碳源时，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，达到分离能消除石油污染的微生物的目的培养基放在高温环境中培养能得到耐高温的微生物鉴别培养基加入伊红美蓝可以鉴别大肠杆菌(菌落呈黑色)加入酚红指示剂可以鉴别尿素分解菌加入刚果红可以鉴别纤维素分解菌<2019·江苏高考>以下关于产纤维素酶菌分离及运用的叙述,不合理的是 <>A．筛选培养基中应含有大量的葡萄糖或蔗糖提供生长营养B．可从富含腐殖质的林下土壤中筛选产纤维素酶菌C．在分离平板上长出的菌落需进一步确定其产纤维素酶的能力D．用产纤维素酶菌发酵处理农作物秸秆可提高其饲用价值﹝典例剖析﹞例2A

[解析]分离产纤维素酶菌时,筛选培养基中应以纤维素作为唯一碳源,A项错误.富含腐殖质的林下土壤中纤维素多,故含有能分解纤维素的产纤维素酶菌,B项正确.用筛选培养基分离得到的菌落只是初步筛选,还需进一步确定其产纤维素酶的能力,C项正确.用产纤维素酶菌发酵处理农作物秸秆,可将纤维素分解为小分子物质,动物食用后易消化吸收,故可提高其饲用价值,D项正确.2．<2021·城固县月考>二硝基甲苯遇碱变红,如图表示从被二硝基甲苯污染的土壤中分离具有降解二硝基甲苯能力的光合细菌——球形红细菌的过程.请回答以下问题：﹝对应训练﹞<1>将10g土壤样品加入装有无菌水的三角瓶中制备土壤浸出液.②过程的目的是________________；③过程所用的接种方法为____________法.<2>在5个培养基平板上分别接种稀释倍数为105的土壤样液0.1mL,培养一段时间后,平板上长出的细菌菌落数分别为13、156、462、178和191,则每毫升土壤样液中的细菌数量约为_____________个.用此方法测定的球形红细菌数量比实际活菌数量少,原因是__________________________________________.获得单个菌落

平板划线

1.75×108

一个菌落可以

由一个或多个球形红细菌形成

<3>图中甲、乙培养基需置于有光条件下培养,主要原因是________________________________.挑出纯化获得的菌落接种在含二硝基甲苯的培养基中,培养结束后,可通过__________________________________________来判断菌种降解二硝基甲苯的能力.球形红细菌进行光合作用需要光

调节培养基的pH至

碱性后观察培养基颜色

<3>由于球形红细菌进行光合作用需要光,因此图中甲、乙培养基需置于