（B版浙江選考專用）2019版高考生物總復(fù)習(xí) 專題25 微生物的利用

1、專題25微生物的利用生物（浙江選考專用）考點微生物的培養(yǎng)和利用基礎(chǔ)知識一、微生物的實驗室培養(yǎng)1.培養(yǎng)基(1)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)。(2)成分:一般都含有碳源、氮源、水和無機(jī)鹽,還需要滿足不同微生物生長對pH、特殊營養(yǎng)物質(zhì)以及氧氣的要求。考點清單2.無菌技術(shù)3.實驗操作牛肉膏蛋白胨固體培養(yǎng)基的制備:計算稱量溶化滅菌倒平板。二、細(xì)菌的分離方法:劃線分離法和涂布分離法1.劃線分離法(1)方法:用接種環(huán)蘸菌液后在含有固體培養(yǎng)基的平板上劃線,使聚集的菌種分散到培養(yǎng)基的表面。每個菌落就是一個細(xì)菌產(chǎn)生的后代。(2)應(yīng)用:用于基因工程的大腸桿菌等工程菌,可以用

2、劃線分離法獲得產(chǎn)物表達(dá)能力高的菌株。工程菌的質(zhì)粒中通常有抗性基因(如抗氨芐青霉素基因),如在培養(yǎng)基中加入一定量的氨芐青霉素,由于非工程菌和其他雜菌都沒有抗性基因,所以在劃線后只有存在抗性基因的工程菌能生存下來。2.涂布分離法:先將培養(yǎng)的菌液稀釋,通常稀釋10-710-5倍,然后取0.1 mL稀釋度不同的稀釋菌液加在培養(yǎng)皿的固體培養(yǎng)基上,用玻璃刮刀涂布在培養(yǎng)基平面上進(jìn)行培養(yǎng),在適當(dāng)?shù)南♂尪认?可產(chǎn)生相互分開的菌落。3.二者比較:劃線分離法,方法簡單;涂布分離法,單菌落更易分開,但操作復(fù)雜。三、大腸桿菌的培養(yǎng)和分離1.大腸桿菌:革蘭氏陰性、兼性厭氧的腸道桿菌。2.細(xì)菌的繁殖:以分裂的方式繁殖,分裂

3、速度很快。3.細(xì)菌的擴(kuò)大培養(yǎng):用LB液體培養(yǎng)基,劃線分離用LB固體平面培養(yǎng)基。4.大腸桿菌的分離操作技術(shù)最常用的方法是劃線分離法,其操作步驟是:a.培養(yǎng)基滅菌:將剛配制好的50 mL LB液體培養(yǎng)基和50 mL LB固體培養(yǎng)基分別裝入兩個250 mL的三角瓶中,加上封口膜,用高壓鍋進(jìn)行滅菌。b.倒平板:在酒精燈火焰旁將固體培養(yǎng)基分別倒在4個培養(yǎng)皿中,使培養(yǎng)基鋪滿培養(yǎng)皿底部,待凝,使之形成平面。c.接種擴(kuò)大培養(yǎng):靠近酒精燈火焰將大腸桿菌接種到三角瓶的液體培養(yǎng)基中,三角瓶在37 ,每分鐘200轉(zhuǎn)的搖床中振蕩培養(yǎng)12 h。d.劃線分離:將搖床上培養(yǎng)12 h的菌液在固體培養(yǎng)基的平板上連續(xù)劃線,然后將蓋

4、好的培養(yǎng)皿倒置,放在37 恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng),1224 h后,可看到在劃線的末端出現(xiàn)不連續(xù)的單個菌落,表明菌已被分離。e.菌種保存:在無菌操作下將單菌落用接種環(huán)取出,再用劃線法接種在空白斜面上,在37 下培養(yǎng)24 h后,置于4 冰箱中保存。四、分離以尿素為氮源的微生物1.實驗原理:不同微生物利用氮源種類不同。有一些細(xì)菌含有脲酶,通過降解尿素作為其生長的氮源。尿素在脲酶的降解下產(chǎn)生NH3,使培養(yǎng)基的pH由原來的中性變?yōu)閴A性,于是培養(yǎng)基中的酚紅由紅黃色變成紅色。2.實驗步驟:(1)制備培養(yǎng)基:在60 左右時,將兩個三角瓶中已滅菌的LB固體培養(yǎng)基和尿素固體培養(yǎng)基,在酒精燈旁分別倒入兩個培養(yǎng)皿中,搖

5、勻后平放至凝固。(2)制備細(xì)菌懸液:在無菌條件下,將1 g土樣加到有99 mL無菌水的三角瓶中,振蕩10 min,即成10-2土壤稀釋液,依此方法制備10-3、10-4和10-5的土壤稀釋液。(3)涂布法分離:取10-4和10-5的土壤稀釋液各0.1 mL,分別加到有LB培養(yǎng)基和尿素培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿中,用通過灼燒法滅菌的玻璃刮刀將菌液涂布到整個平面上。(4)培養(yǎng)和觀察:在37 恒溫箱中培養(yǎng)2448 h,觀察菌落數(shù)。3.預(yù)測本實驗的結(jié)果:LB全營養(yǎng)固體培養(yǎng)基上的菌落多而雜;尿素固體培養(yǎng)基上的菌落少而純,一定時間內(nèi),菌落周圍出現(xiàn)紅色區(qū)域。用濃度為10-4和10-5的土壤稀釋液接種,更容易形成單菌落的

6、是10-5土壤稀釋液。重點難點一、無菌技術(shù)的知識歸納1.滅菌原因:為了獲得純凈的培養(yǎng)物,關(guān)鍵是防止外來雜菌的污染。2.無菌操作的條件:(1)各種器皿必須是無菌的;(2)各種培養(yǎng)基必須是無菌的;(3)細(xì)菌轉(zhuǎn)移操作的過程必須是無菌的。滅菌方法適用材料或用具滅菌條件滅菌時間灼燒滅菌接種環(huán)、接種針或其他金屬用具在酒精燈火焰的充分燃燒層灼燒直至燒紅干熱滅菌玻璃器皿(吸管、培養(yǎng)皿)和金屬用具等干熱滅菌箱內(nèi),160 170 加熱1 h2 h高壓蒸汽滅菌培養(yǎng)基等100 kPa,121 15 min30 min3.三種常用滅菌方法的比較4.避免被雜菌污染的方法(1)注意滅菌操作原則,滅菌徹底,降低環(huán)境污染概率,

7、手和實驗服要清潔,減少操作時間,對污染源的改善考慮周到。(2)注意微生物生長條件,如pH、滲透壓、溫度等。細(xì)菌喜中性偏堿的環(huán)境,喜蛋白質(zhì)豐富的營養(yǎng)物質(zhì),喜37 的溫度;而霉菌喜中性偏酸的環(huán)境,喜糖類豐富的營養(yǎng)物質(zhì),喜25 30 的溫度。因此,可以根據(jù)不同微生物的“喜好”來減少污染。 第一次灼燒每次劃線之前灼燒劃線結(jié)束灼燒目的避免接種環(huán)上可能存在的微生物污染培養(yǎng)物殺死上次劃線結(jié)束后接種環(huán)上殘留的菌種殺死接種環(huán)上殘留的菌種,避免細(xì)菌污染環(huán)境或感染操作者二、大腸桿菌的培養(yǎng)與分離中應(yīng)注意的問題1.劃線分離操作中的有關(guān)問題(1)在操作的第一步以及每次劃線之前都要灼燒接種環(huán),在劃線操作結(jié)束后,仍然需要灼燒

8、接種環(huán)。(2)在灼燒接種環(huán)之后,要等其冷卻后再進(jìn)行劃線,以免接種環(huán)溫度太高,殺死菌種。(3)在做第二次以及其后的劃線操作時,要從上一次劃線的末端開始劃線。每次劃線后,線條末端細(xì)菌的數(shù)目比線條起始處要少,每次從上一次劃線的末端開始劃線,能使細(xì)菌的數(shù)目隨著劃線次數(shù)的增加而逐步減少,最終能得到由單個細(xì)菌繁殖而來的菌落。2.進(jìn)行恒溫培養(yǎng)時,要將培養(yǎng)皿倒置的原因如果正放培養(yǎng)皿,則皿蓋上形成的水滴會落到培養(yǎng)基表面并且擴(kuò)散開,會沖散菌體,污染菌落,達(dá)不到分離的目的。因此恒溫培養(yǎng)時,培養(yǎng)皿必須倒置。3.培養(yǎng)后判斷是否有雜菌污染的方法(1)從菌落的形態(tài)看,濕潤度、透明度、黏稠度,呈何種顏色等,是區(qū)別細(xì)菌、酵母菌

9、、放線菌和霉菌的關(guān)鍵指標(biāo)。(2)用顯微鏡鏡檢,觀察菌的形態(tài)、大小,菌絲、孢子、芽孢等也是區(qū)別細(xì)菌、酵母菌、放線菌和霉菌的關(guān)鍵指標(biāo)。(3)上述方法較難區(qū)分同類的不同物種,需要借助化學(xué)方法和進(jìn)一步的形態(tài)觀察,如用革蘭氏染色法,觀察有無鞭毛、孢子形態(tài)、孢子著生方式、菌絲生長方式、芽孢等。例1有些細(xì)菌可分解原油,從而消除由原油泄漏造成的土壤污染。某同學(xué)欲從受原油污染的土壤中篩選出能高效降解原油的菌株?；卮饐栴}:(1)在篩選過程中,應(yīng)將土壤樣品稀釋液接種于以為唯一碳源的固體培養(yǎng)基上。從功能上講,該培養(yǎng)基屬于培養(yǎng)基。(2)純化菌種時,為了得到單菌落,常采用的接種方法有兩種,即和。(3)為了篩選出高效菌株,

10、可比較單菌落周圍分解圈的大小,分解圈大說明該菌株的降解能力。(4)通常情況下,在微生物培養(yǎng)過程中,實驗室常用的滅菌方法有灼燒滅菌、和。無菌技術(shù)要求實驗操作應(yīng)在酒精燈附近進(jìn)行,以避免周圍環(huán)境中微生物的污染。解析(1)從受原油污染的土壤中篩選出能高效降解原油的菌株,使用的培養(yǎng)基應(yīng)是以原油為唯一碳源的選擇培養(yǎng)基,通過控制碳源,來促進(jìn)能高效降解原油的菌株的生長,抑制其他微生物的生長。(2)菌種純化培養(yǎng)時,常采用劃線分離法和涂布分離法接種。(3)當(dāng)固體培養(yǎng)基上長出單菌落后,可通過比較菌落周圍分解圈的大小,來判斷菌株降解原油能力的大小。一般來說,分解圈越大說明該菌株的降解能力越強(qiáng),反之則越弱。(4)實驗室

11、培養(yǎng)微生物的過程中,常用灼燒滅菌法對接種環(huán)、接種針、試管口、瓶口等進(jìn)行滅菌;用高壓蒸汽滅菌法對培養(yǎng)基等進(jìn)行滅菌;用干熱滅菌法對玻璃器皿(吸管、培養(yǎng)皿)和金屬用具等進(jìn)行滅菌。無菌技術(shù)要求實驗操作應(yīng)在酒精燈火焰旁進(jìn)行,因為酒精燈火焰旁可形成一個無菌環(huán)境,可防止周圍環(huán)境中微生物的污染。答案(1)原油選擇(2)劃線分離法涂布分離法(3)強(qiáng)(4)干熱滅菌高壓蒸汽滅菌火焰三、分離以尿素為氮源的微生物實驗剖析1.土樣的獲得:從有哺乳動物排泄物的地方取得。2.實驗步驟:3.兩種常用微生物接種方法比較比較劃線分離法涂布分離法原理通過接種環(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)基表面。

12、在數(shù)次劃線后培養(yǎng),可以分離到由一個細(xì)胞繁殖而來的肉眼可見的細(xì)胞群體,即菌落將菌液進(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)。在稀釋度足夠高的菌液里,聚集在一起的微生物將被分散成單個細(xì)胞,從而能在培養(yǎng)基表面形成單個的菌落特點方法簡單單菌落更易分開,但操作復(fù)雜些目的使培養(yǎng)基上形成由單個細(xì)胞繁殖而來的子細(xì)胞群體菌落知能拓展(1)用瓊脂糖代替瓊脂配制固體培養(yǎng)基。瓊脂是未被純化的混合物,內(nèi)含一定量的含氮化合物,不利于以尿素為氮源的細(xì)菌的篩選。(2)培養(yǎng)基中的酸堿指示劑產(chǎn)生顏色變化(變紅),標(biāo)志著存在脲酶水解尿素的作用,從而證明這一菌株可以以尿素為氮源。紅色環(huán)狀區(qū)

13、域的大小代表脲酶活性的強(qiáng)弱和含量的多少。紅色區(qū)域越大,表明菌株利用尿素的能力越強(qiáng)。(3)與全營養(yǎng)培養(yǎng)基上的菌落數(shù)比較,尿素培養(yǎng)基上只有少數(shù)菌落,這一現(xiàn)象表明能利用尿素的細(xì)菌在土壤菌群中只占極小部分。例2根據(jù)分離以尿素為氮源的微生物實驗,回答下列問題:(1)寫出脲酶降解尿素的反應(yīng)式:。(2)該實驗分離細(xì)菌時用濃度為10-4和10-5土壤稀釋液接種,更容易形成單菌落的是。(3)A同學(xué)篩選出的菌落為150個,其他同學(xué)只篩選出50個,并且他在設(shè)計實驗時并沒有設(shè)置對照。你認(rèn)為A同學(xué)結(jié)果產(chǎn)生的原因可能有哪些?。如何設(shè)計對照實驗排除可能影響實驗結(jié)果的因素:。(4)涂布平板的所有操作怎樣保證無菌?。(5)有脲

14、酶的細(xì)菌在生態(tài)穩(wěn)態(tài)上起什么作用?解析脲即尿素,是蛋白質(zhì)降解的產(chǎn)物。有一些細(xì)菌含有脲酶可以分解尿素,利用尿素作為其生長的氮源。本實驗使用涂布分離法分離以尿素為氮源的微生物,用濃度為10-4和10-5土壤稀釋液接種,更容易形成單菌落的是10-5土壤稀釋液,濃度越小越易形成單菌落。A同學(xué)結(jié)果產(chǎn)生的原因可能是土樣不同,也可能是培養(yǎng)基污染或操作失誤,可設(shè)計對照實驗排除可能影響實驗結(jié)果的因素,方案有二:一是由其他同學(xué)用與A同學(xué)一樣的土壤進(jìn)行實驗,如果結(jié)果與A同學(xué)一致,則證明A同學(xué)無誤,如果結(jié)果不同,則證明A同學(xué)存在操作失誤或培養(yǎng)基配制有問題;另一種方案是將A同學(xué)配制的培養(yǎng)基在不加土樣的情況下進(jìn)行培養(yǎng),作為

15、空白對照,以檢驗培養(yǎng)基是否受到污染。答案(1)(NH2)2CO+H2O2NH3+CO2(2)10-5土壤稀釋液(3)可能是土樣不同,也可能是培養(yǎng)基污染或操作失誤方案有二:一是由其他同學(xué)用與A同學(xué)一樣的土壤進(jìn)行實驗,如果結(jié)果與A同學(xué)一致,則證明無誤,如果結(jié)果不同,則證明A同學(xué)存在操作失誤或培養(yǎng)基配制有問題。另一種方案是將A同學(xué)配制的培養(yǎng)基在不加土樣的情況下進(jìn)行培養(yǎng),作為空白對照,以檢驗培養(yǎng)基是否受到污染(4)應(yīng)從操作的各個細(xì)節(jié)保證“無菌”,都應(yīng)在酒精燈火焰附近進(jìn)行。例如,酒精燈與培養(yǎng)皿的距離要合適、吸管頭不要接觸任何其他物質(zhì)、吸管要在酒精燈火焰周圍等(5)如果土壤中有許多尿素,在自然界較高溫度下

16、會被水解,水解后的氨使土壤變成堿性,氨還與其他陰離子物質(zhì)如S、C、N等形成化合物,則會使土壤板結(jié)。有脲酶的細(xì)菌可降解土壤中的尿素,并利用所形成的氨,有利于自然界中氮的循環(huán)方法消毒與滅菌項目消毒滅菌條件使用較為溫和的理化方法使用強(qiáng)烈的理化因素結(jié)果殺死物體表面或內(nèi)部一部分微生物殺死物體內(nèi)外所有的微生物適用實驗操作的空間、操作者的衣著和手微生物的培養(yǎng)器皿、接種用具和培養(yǎng)基等常用方法煮沸消毒法(如100 ,5 min6 min),巴氏消毒法(80 ,15 min),酒精、氯氣、石炭酸等化學(xué)藥劑消毒法灼燒滅菌、干熱滅菌、高壓蒸汽滅菌突破方法例3細(xì)菌培養(yǎng)過程中分別采用了高壓蒸汽、酒精、火焰灼燒等幾種不同的

17、處理,這些方法依次用于殺滅哪些部位的雜菌()A.接種環(huán)、手、培養(yǎng)基B.高壓鍋、手、接種環(huán)C.培養(yǎng)基、手、接種環(huán)D.接種環(huán)、手、高壓鍋突破方法解析一般來說滅菌是指徹底殺滅微生物使其永遠(yuǎn)喪失生長繁殖的能力,對于培養(yǎng)基、操作器皿和接種環(huán)等都需要滅菌。消毒僅指殺死物體表面或內(nèi)部一部分微生物,而對被消毒的物體基本無害,操作者的手需要消毒。高壓蒸汽滅菌鍋是滅菌設(shè)備,通常用于培養(yǎng)基的滅菌。用酒精擦拭雙手是消毒的一種方法?；鹧孀茻梢匝杆購氐椎販缇?適用于微生物的接種工具,如接種環(huán)。答案C【思維點撥】(1)高溫加熱滅菌,其原理就是使細(xì)菌體內(nèi)的蛋白質(zhì)變性,從而達(dá)到殺滅細(xì)菌的作用。(2)化學(xué)藥劑消毒的方法,其作用原理是使細(xì)菌體內(nèi)蛋白質(zhì)變性,但是化學(xué)物質(zhì)很難透過孢子或芽孢的堅硬外層進(jìn)入細(xì)胞內(nèi),因此化學(xué)方法難以消滅孢子和芽孢。(3)體積分?jǐn)?shù)為70%的乙醇?xì)⒕Ч顝?qiáng)。濃度過低,殺菌力弱;濃度過高,使菌體表面蛋白質(zhì)凝固形成一層保護(hù)膜,乙醇分子不能滲入細(xì)菌內(nèi),殺菌效果受影