人教版教學(xué)課件2011高考生物一輪復(fù)習(xí)課件：選修1 專題1 微生物的利用ppt.ppt

選修一 生物技術(shù)實踐 專題一 微生物的利用,考 綱 下 載 1.微生物的分離與培養(yǎng) 2.某種微生物數(shù)量的測定 3.培養(yǎng)基對微生物的選擇作用 4.利用微生物發(fā)酵來生產(chǎn)特定的產(chǎn)物以及微生物在其他方面的應(yīng)用 熱 點 提 示 1.培養(yǎng)基的種類、營養(yǎng)要求及配制原則 2.無菌技術(shù)的具體操作及應(yīng)用 3.運用相關(guān)技術(shù)解決微生物的分離與培養(yǎng)等實際問題,答案： 營養(yǎng)物質(zhì) 生長繁殖 水 碳源 氮源 無機鹽 特殊營養(yǎng)物質(zhì) 氧氣,議一議：高溫滅菌的原理是什么？ 答案：高溫可以使菌體細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)、核酸變性失活，從而達(dá)到滅菌的目的。,答案： 溫和 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 灼燒 干熱 高壓蒸汽,想一想：接種過程為什么要在酒精燈的火焰旁進(jìn)行？ 答案：因為這里是一個無菌區(qū)，可以避免雜菌污染。,答案： 接種環(huán)、涂布器 平板劃線 稀釋涂布平板 酒精燈火焰,查一查：什么是菌落？它有什么用途？ 答案：菌落是單個或少數(shù)細(xì)菌在固體培養(yǎng)基上大量繁殖時，形成的一個肉眼可見的、具有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)的子細(xì)胞群體。不同細(xì)菌的菌落在大小、形狀、光澤度、顏色、硬度、透明度等方面的特征不同，它可以作為鑒別菌種的重要依據(jù)。,答案： 固體斜面 菌落 4 不長 污染 甘油管藏 20,答案： 選擇培養(yǎng)基 尿素 稀釋涂布平板法 顯微鏡直接計數(shù) M 被測試的條件 非測試因素,答案： 纖維素 CMCNa 微生物 倒平板 發(fā)酵產(chǎn)纖維素酶 葡萄糖,想一想：什么叫選擇培養(yǎng)基？ 答案：選擇培養(yǎng)基是在培養(yǎng)基中加入某種化學(xué)物質(zhì)，以抑制不需要的微生物的生長，促進(jìn)所需要的微生物的生長。目的是培養(yǎng)、分離出特定微生物。 看一看：纖維素分解菌篩選的原理是什么？ 答案：剛果紅可以與像纖維素這樣的多糖物質(zhì)形成紅色復(fù)合物，但并不和水解后的纖維二糖和葡萄糖發(fā)生這種反應(yīng)。纖維素分解菌能產(chǎn)生纖維素酶分解纖維素，從而使菌落周圍形成透明圈。,1微生物的實驗室培養(yǎng) (1)培養(yǎng)基 概念：人們按照微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的不同需求，配制出供其生長繁殖的營養(yǎng)基質(zhì)。 分類和應(yīng)用,培養(yǎng)基配方及營養(yǎng)要素 基本營養(yǎng)要素：各種培養(yǎng)基一般都含有水、碳源、氮源、無機鹽。此外還要滿足不同微生物生長對pH、特殊營養(yǎng)物質(zhì)以及氧氣的需求。,特別提醒：微生物最常用的碳源是糖類，尤其是葡萄糖；最常利用的氮源是銨鹽、硝酸鹽。 對異養(yǎng)微生物來說，含C、H、O、N的有機化合物既是碳源，又是氮源、能源。 有些培養(yǎng)基不需要添加特殊營養(yǎng)物質(zhì)，生物自己能合成，如大腸桿菌能合成某些維生素，作為特殊營養(yǎng)物質(zhì)。 制備：計算稱量溶化滅菌倒平板。,(2)無菌技術(shù) 消毒和滅菌的區(qū)別,特別提醒：用酒精消毒時，70%的酒精殺菌效果最好，原因是：濃度過高，使菌體表面蛋白質(zhì)凝固成一層保護(hù)膜，乙醇分子不能滲入其中；濃度過低，殺菌力減弱。 無菌技術(shù)主要操作要求 a實驗前應(yīng)對操作空間、操作人員消毒，對所用器具和培養(yǎng)基滅菌。 b實驗進(jìn)行時需在酒精燈火焰周圍無菌區(qū)操作，另外要避免已滅菌處理材料再次污染。,2純化大腸桿菌以及菌種的保藏 (1)制備牛肉膏蛋白胨固體培養(yǎng)基：計算、稱量、溶化、滅菌、倒平板。 (2)純化大腸桿菌 原理：在培養(yǎng)基上將細(xì)菌稀釋或分散成單個細(xì)胞，使其長成單個的菌落，這個菌落就是一個純化的細(xì)菌菌落。 方法：平板劃線法、稀釋涂布平板法。,平板劃線法是通過接種環(huán)在瓊脂固體培養(yǎng)基表面連續(xù)劃線的操作，將聚集的菌種逐步稀釋分散到培養(yǎng)基的表面；稀釋涂布平板法則是將菌液進(jìn)行一系列的梯度稀釋，然后將不同稀釋度的菌液分別涂布到瓊脂固體培養(yǎng)基的表面，進(jìn)行培養(yǎng)。 (3)菌種的保藏 短期保存：固體斜面培養(yǎng)基上4保存，菌種易被污染或產(chǎn)生變異。 長期保存：20甘油管在冷凍箱中保藏。,特別提醒：平板冷凝后，皿蓋上會凝結(jié)水珠，凝固后的培養(yǎng)基表面的溫度也比較高，將平板倒置，既可以使培養(yǎng)基表面的水分更好地?fù)]發(fā)；又可以防止皿蓋上的水珠落入培養(yǎng)基，造成污染。,1分析下面培養(yǎng)基的配方：KH2PO4、Na2HpO4、MgSO47H2O、葡萄糖、尿素、瓊脂。請回答： (1)在該培養(yǎng)基的配方中，為微生物的生長提供碳源和氮源的分別是_和_。 (2)想一想這種培養(yǎng)基對微生物是否具有選擇作用？如果具有，又是如何進(jìn)行選擇的？_。 (3)培養(yǎng)基、培養(yǎng)皿、接種環(huán)、實驗操作者的雙手、空氣、牛奶所采用的滅菌、消毒方法依次是( ),化學(xué)消毒 灼燒滅菌 干熱滅菌 紫外線滅菌 高壓蒸汽滅菌 巴氏消毒法 A B C D,解析：碳源是提供碳元素的物質(zhì)，氮源是提供氮元素的物質(zhì)。所以碳源是葡萄糖，氮源是尿素。絕大多數(shù)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，所以這種培養(yǎng)基對微生物有選擇作用。選擇的原則是只有能夠利用尿素的微生物才能夠生長。培養(yǎng)基用高壓蒸汽滅菌；培養(yǎng)皿能耐高溫，可用干熱滅菌；接種環(huán)可用灼燒滅菌達(dá)到迅速徹底的滅菌效果；實驗操作者的雙手可用化學(xué)藥劑進(jìn)行消毒，如用酒精擦拭雙手；空氣可用紫外線消毒；牛奶為不破壞其營養(yǎng)成分可采用巴氏消毒法。,答案：(1)葡萄糖 尿素 (2)有選擇作用。因為此配方中尿素是唯一氮源，因此，只有能夠利用尿素的微生物才能夠生長 (3)A,1分離的原理 (1)土壤中的細(xì)菌之所以能夠分解尿素，是因為它們體內(nèi)能合成脲酶。這種物質(zhì)在把尿素分解成無機物的過程中起催化作用。 (2)實驗室中微生物篩選的原理：人為提供有利于目的菌株生長的條件(包括營養(yǎng)、溫度、pH等)，同時抑制或阻止其他微生物生長。,2分離分解尿素的細(xì)菌所使用的特定培養(yǎng)基 分離分解尿素的細(xì)菌的培養(yǎng)基應(yīng)為選擇培養(yǎng)基，培養(yǎng)基中的氮源只有尿素，理論上只有能合成脲酶的微生物才能在上面生長。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 瓊脂 15.0g 將上述物質(zhì)溶解后，用自來水定容到1 000 mL。,3統(tǒng)計菌落數(shù)目的方法 (1)顯微鏡直接計數(shù)法 原理：利用特定細(xì)菌計數(shù)板或血細(xì)胞計數(shù)板，在顯微鏡下計算一定容積的樣品中微生物的數(shù)量。 方法：用計數(shù)板計數(shù)。 缺點：不能區(qū)分死菌與活菌。,(2)間接計數(shù)法(活菌計數(shù)法) 原理：當(dāng)樣品的稀釋度足夠高時，培養(yǎng)基表面生長的一個菌落，來源于樣品稀釋液中的一個活菌，通過統(tǒng)計平板上的菌落數(shù)，就能推測出樣品中大約含有多少活菌。 操作 a設(shè)置重復(fù)組，增強實驗的說服力與準(zhǔn)確性。 b為了保證結(jié)果準(zhǔn)確，一般選擇菌落數(shù)在30300的平板進(jìn)行計數(shù)。,計算公式：每克樣品中的菌株數(shù) M，其中C代表某一稀釋度下平板上生長的平均菌落數(shù)，V代表涂布平板時所用的稀釋液的體積(mL)，M代表稀釋倍數(shù)。 4細(xì)菌分離與計數(shù)的實驗流程 土壤取樣樣品稀釋取樣涂布微生物培養(yǎng)觀察并記錄結(jié)果細(xì)菌計數(shù),2(2010煙臺模擬)可以鑒定出分解尿素的細(xì)菌的方法是( ) A以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基中加入酚紅指示劑 B以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基中加入二苯胺試劑 C以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基中加入蘇丹試劑 D以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基中加入雙縮脲試劑,解析：在以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基中，不能分解尿素獲得氮源的細(xì)菌不能生長，而分解尿素的細(xì)菌能利用尿素作氮源，將尿素分解為氨，使pH升高。若培養(yǎng)基中加入酚紅指示劑，指示劑將變紅。此培養(yǎng)基既屬于選擇培養(yǎng)基，又屬于鑒別培養(yǎng)基。 答案：A,1分解纖維素的微生物的分離 (1)實驗原理,即：可根據(jù)是否產(chǎn)生透明圈來篩選項纖維素分解菌。,(2)實驗流程 土壤取樣：富含纖維素的環(huán)境, 選擇培養(yǎng)：用選擇培養(yǎng)基培養(yǎng)，以增加纖維素分解菌的數(shù)量, 梯度稀釋 涂布平板：將樣品涂布于鑒別含CR的纖維素分解菌的培養(yǎng)基(固體), 挑選產(chǎn)生透明圈的菌落：產(chǎn)生纖維素酶的菌落周圍出現(xiàn)透明圈。,2.兩種剛果紅染色法的比較,特別提醒：選擇培養(yǎng)的目的是增加纖維素分解菌的濃度，確保能夠從樣品中分離到所需要的微生物。 涉及到的微生物技術(shù)主要有：培養(yǎng)基的配制、無菌操作技術(shù)、稀釋涂布平板法、選擇培養(yǎng)基的作用、樣品稀釋等。,3. 下圖為分離并統(tǒng)計分解纖維素的微生物的實驗流程，據(jù)此回答有關(guān)問題：( ) (1)要從富含纖維素的環(huán)境中分離纖維素分解菌，從高溫?zé)崛袑ふ夷蜔峋?，這說明_。 (2)某同學(xué)根據(jù)需要，配制了纖維素分解菌的培養(yǎng)基如下，整個實驗過程嚴(yán)格執(zhí)行無菌操作。,纖維素粉 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 適量 如果將其中的纖維素粉換成_，菌落數(shù)_， 即可說明選擇培養(yǎng)基的作用。 (3)接種微生物最常用的是平板劃線法和稀釋涂布平板法，本實驗宜采用_法，原因是_, _。,解析：(1)因為纖維素分解菌與耐熱菌有不同的生活習(xí)性，生活在不同的環(huán)境中，故要根據(jù)目的菌株對生存環(huán)境的要求，到相應(yīng)的環(huán)境中去尋找。(2)因為葡萄糖是纖維素水解的、能被微生物直接利用的有機小分子，所以如果將其中的纖維素粉換成葡萄糖，纖維素分解菌及其他細(xì)菌會生長繁殖得更快，故菌落數(shù)明顯多于選擇培養(yǎng)基。(3)因為稀釋涂布平板法要將菌液進(jìn)行一系列的梯度稀釋，故該法可根據(jù)稀釋體積計算每克樣品中的細(xì)菌數(shù)，而平板劃線法則不能這樣，所以本實驗宜采用稀釋涂布平板法。,答案：(1)根據(jù)目的菌株對生存環(huán)境的要求，到相應(yīng)的環(huán)境中去尋找(2)葡萄糖 明顯多于選擇培養(yǎng)基上的菌落數(shù) (3)稀釋涂布平板 平板劃線法難以根據(jù)稀釋體積計算每克樣品中的細(xì)菌,【例1】 (2009全國卷，33)利用微生物分解玉米淀粉生產(chǎn)糖漿，具有廣闊的應(yīng)用前景。但現(xiàn)有野生菌株對淀粉的轉(zhuǎn)化效率低，某同學(xué)嘗試對其進(jìn)行改造，以獲得高效菌株。 (1)實驗步驟：,配制_(固體、半固體、液體)培養(yǎng)基，該培養(yǎng)基的碳源應(yīng)為_。將_接入已滅菌的培養(yǎng)基平板上。立即用適當(dāng)劑量的紫外線照射，其目的是_。,菌落形成后，加入碘液，觀察菌落周圍培養(yǎng)基的顏色變化和變化范圍的大小。周圍出現(xiàn)_現(xiàn)象的菌落即為初選菌落。經(jīng)分離、純化后即可達(dá)到實驗?zāi)康摹?(2)若已得到兩株變異菌株和，其淀粉轉(zhuǎn)化率較高。經(jīng)測定菌株淀粉酶的催化活性高，菌珠的淀粉酶蛋白含量高。經(jīng)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，突變發(fā)生在淀粉酶基因的編碼區(qū)或非編碼區(qū)，可推測出菌珠的突變發(fā)生在_區(qū)，菌珠的突變發(fā)生在_區(qū)。,思路點撥：依據(jù)獲得高效轉(zhuǎn)化淀粉的菌種的實驗?zāi)康?，確定在對細(xì)菌進(jìn)行培育、篩選時，培養(yǎng)基中應(yīng)以淀粉為唯一碳源，培養(yǎng)基類型應(yīng)該是固體培養(yǎng)基。高產(chǎn)菌株培育的常用方法是人工誘變，即利用紫外線、X射線、亞硝酸等物理或化學(xué)方法處理微生物，誘導(dǎo)其發(fā)生基因突變。轉(zhuǎn)化淀粉效率高的菌落周圍加碘液后，應(yīng)該顏色淺且范圍大?；蚪Y(jié)構(gòu)的非編碼區(qū)主要控制基因的表達(dá)，人工誘變非編碼區(qū)突變，可能提高(或降低)編碼蛋白(淀粉酶)的產(chǎn)量；編碼區(qū)則與蛋白質(zhì)(淀粉酶)的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)，誘變可能提高酶的催化活性。,答案：(1)固體 玉米淀粉 野生菌株 對野生菌株進(jìn)行誘變處理 淺色范圍大 (2)編碼 非編碼 解題技巧：本題是一道實驗設(shè)計題，因以填空的形式進(jìn)行考查，使實驗設(shè)計的考查難度下降。答題時，應(yīng)先整體閱讀，以獲得實驗設(shè)計的主要思路和考查的主要內(nèi)容。如實驗步驟中培養(yǎng)基類型的選擇，可以從本實驗通過觀察菌落篩選新菌種得到啟發(fā)，因為菌落必須在固體培養(yǎng)基中才能形成；從“現(xiàn)有野生菌株對淀粉的轉(zhuǎn)化效率低”“獲得高效菌株”確定培養(yǎng)基碳源應(yīng)該使用淀粉等。,【例2】下面是探究如何從土壤中分離自生固氮菌與計數(shù)的實驗，完成下列問題： (1)實驗原理：農(nóng)田的表層土壤中，自生固氮菌的含量比較多。將用表層土制成的稀泥漿，接種到無氮培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)。在這種情況下，只有自生固氮菌才能生長繁殖。用這種方法，可以將自生固氮菌與其他細(xì)菌分離開來。 (2)材料用具：農(nóng)田的表層土壤、無氮培養(yǎng)基、牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、盛9 mL無菌水的試管、無菌吸管、無菌涂布器、無菌培養(yǎng)皿、盛90 mL無菌水的錐形瓶、恒溫箱。,(3)方法步驟：倒平板：分別將無菌培養(yǎng)基、牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基倒平板，操作過程應(yīng)在火焰旁。制備土壤稀釋液：取土樣10 g加入盛有90 mL無菌水的錐形瓶中，充分搖勻。用無菌吸管吸取上清液 1 mL，轉(zhuǎn)至9 mL的無菌水的大試管中，依次稀釋到107稀釋度。涂布：按照由107103稀釋度的順序分別吸取0.1 mL進(jìn)行平板涂布，每個稀釋度下，無氮培養(yǎng)基一般應(yīng)至少涂布_個平板，牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基涂布1個平板。培養(yǎng)：放入恒溫箱內(nèi)，在2830下培養(yǎng)34天。細(xì)菌的計數(shù)：當(dāng)菌落數(shù)目穩(wěn)定時，選取菌落數(shù)為_的平板進(jìn)行計數(shù)。如果測試的平均值為50，則每克樣品中的菌落數(shù)是_(稀釋度是105)。,(4)預(yù)測結(jié)果：相同稀釋度下，牛肉膏蛋向胨培養(yǎng)基平板上的菌落數(shù)應(yīng)多于無氮培養(yǎng)基上的數(shù)目。請說明原因_。 思路點撥：統(tǒng)計菌落數(shù)目的原則是：選出菌落數(shù)在30300的平板進(jìn)行計數(shù)。根據(jù)計算方法“每克樣品中的菌落數(shù)(CV)M”，則(500.1)1055107。無氮培養(yǎng)基里沒有氮源，只允許固氮菌生存，屬于選擇培養(yǎng)基，可分離出土壤中的固氮菌。牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基營養(yǎng)全面，幾乎允許土壤中所有菌類生存。,答案：(3)3 30300 5107 (4)無氮培養(yǎng)基上能生存繁殖的僅是土壤中的固氮菌，而牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基上幾乎允許土壤中所有菌類生存 友情提醒：微生物分離的常用方法：(1)培養(yǎng)基中的營養(yǎng)成分的改變可達(dá)到分離微生物的目的。如培養(yǎng)基中缺乏氮源時，可以分離固氮微生物。(2)當(dāng)培養(yǎng)基的某種營養(yǎng)成分為特定化學(xué)成分時，也具有分離效果。如石油是唯一碳源時，可以抑制不能利用石油的微生物的生長，使能夠利用石油的微生物生存，達(dá)到分離出能消除石油污染的微生物的目的。(3)改變微生物的培養(yǎng)條件，也可以達(dá)到分離微生物的目的，如將培養(yǎng)基放在高溫環(huán)境中培養(yǎng)，只能得到耐高溫的微生物。,【例3】 (2010廣州模擬)某生物興趣小組進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)，探究“影響細(xì)菌生長繁殖的因素”。在培養(yǎng)細(xì)菌的過程中，發(fā)現(xiàn)某種細(xì)菌(記作R菌)周圍的其他細(xì)菌的生長繁殖受到抑制，他們把R菌接種到專門的培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)。一段時間后，他們除去R菌，用該培養(yǎng)基再培養(yǎng)其他細(xì)菌，結(jié)果，其他細(xì)菌不能在這個培養(yǎng)基上生長繁殖。 (1)從生態(tài)學(xué)的角度分析，R細(xì)菌與周圍細(xì)菌之間的關(guān)系是_。,(2)某同學(xué)假設(shè)了造成R菌周圍的其他細(xì)菌不能生長繁殖的原因，你認(rèn)為最可能的原因是_。 A. R菌占據(jù)了其他細(xì)菌的生存空間 B. R菌吞噬了其他細(xì)菌 C. R菌產(chǎn)生了不利于其他細(xì)菌生存的物質(zhì) D. R菌更容易吸收培養(yǎng)基中的物質(zhì) (3)參照上述題目中給出的有關(guān)材料，請設(shè)計一個實驗，對第(2)問所做的選擇進(jìn)行驗證，簡述你的實驗步