高三生物一輪復(fù)習(xí)優(yōu)質(zhì)學(xué)案：微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用

第34講微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用最新考綱近三年考情1.微生物的分離和培養(yǎng)2.培養(yǎng)基對微生物的選擇作用3.某種微生物數(shù)量的測定4.微生物在其他方面的應(yīng)用2018·全國卷Ⅰ（37）、2018·全國卷Ⅱ（37）、2018·全國卷Ⅲ（37）、2017·全國卷Ⅰ（37）、2016·全國卷Ⅰ（39）、2016·全國卷Ⅲ（39）考點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）營養(yǎng)組成：一般都含有水、碳源、氮源和無機鹽。此外，還需要滿足微生物生長對pH、氧氣以及特殊營養(yǎng)物質(zhì)的要求。（3）種類①按照物理性質(zhì)可分為液體培養(yǎng)基、固體培養(yǎng)基、半固體培養(yǎng)基。②按照成分的來源可分為天然培養(yǎng)基和合成培養(yǎng)基。③按照功能用途可分為選擇培養(yǎng)基、鑒別培養(yǎng)基等。2.無菌技術(shù)（1）含義：在培養(yǎng)微生物的操作中，所有防止雜菌污染的方法。（2）常用方法3.大腸桿菌的純化培養(yǎng)（1）制備牛肉膏蛋白胨固體培養(yǎng)基eq\x(計算)→eq\x(稱量)→eq\x(溶化)→eq\x(滅菌)→eq\x(倒平板)（2）純化大腸桿菌的方法①純化培養(yǎng)原理：想方設(shè)法在培養(yǎng)基上得到由一個細(xì)胞繁殖而來的肉眼可見的菌落，即可獲得較純的菌種。②純化大腸桿菌的關(guān)鍵步驟：接種。③常用的微生物接種方法有兩種a.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。如圖所示b.稀釋涂布平板法：是將菌液進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，進行培養(yǎng)。（3）菌種的保存方法①對于頻繁使用的菌種，可以采用臨時保藏的方法。②對于需要長期保存的菌種，可以采用甘油管藏的方法。（1）（人教版選修一P16“旁欄思考題”拓展）請你判斷以下材料或用具是否需要消毒或滅菌。如果需要，請選擇合適的方法。①培養(yǎng)細(xì)菌用的培養(yǎng)基與培養(yǎng)皿②玻棒、試管、燒瓶和吸管③實驗操作者的雙手提示①②需要滅菌；③需要消毒。（2）（人教版選修一P17“倒平板操作”）為什么需要使錐形瓶的瓶口通過火焰？平板冷凝后，為什么要將平板倒置？提示通過灼燒滅菌，防止瓶口的微生物污染培養(yǎng)基。平板冷凝后，皿蓋上會凝結(jié)水珠，凝固后的培養(yǎng)基表面的濕度也比較高，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。（人教版選修一P18“旁欄”）微生物的接種方法除了平板劃線法和稀釋涂布平板法外，還包括斜面接種、穿刺接種等方法。微生物接種的核心都是要防止雜菌的污染，保證培養(yǎng)物的純度。1.（2018·全國卷Ⅱ，37）[生物——選修1：生物技術(shù)實踐]在生產(chǎn)、生活和科研實踐中，經(jīng)常通過消毒和滅菌來避免雜菌的污染?；卮鹣铝袉栴}：（1）在實驗室中，玻璃和金屬材質(zhì)的實驗器具（填“可以”或“不可以”）放入干熱滅菌箱中進行干熱滅菌。（2）牛奶的消毒常采用巴氏消毒法或高溫瞬時消毒法，與煮沸消毒法相比，這兩種方法的優(yōu)點是________________________________________________________________________________________________________________。（3）密閉空間內(nèi)的空氣可采用紫外線照射消毒，其原因是紫外線能。在照射前，適量噴灑，可強化消毒效果。（4）水廠供應(yīng)的自來水通常是經(jīng)過（填“氯氣”“乙醇”或“高錳酸鉀”）消毒的。（5）某同學(xué)在使用高壓蒸汽滅菌鍋時，若壓力達(dá)到設(shè)定要求，而鍋內(nèi)并沒有達(dá)到相應(yīng)溫度，最可能的原因是。『解析』（1）在實驗室中，能耐高溫的、需要保持干燥的物品，如玻璃器皿和金屬材質(zhì)的實驗器具等可以放入干熱滅菌箱中進行干熱滅菌。（2）巴氏消毒法或高溫瞬時消毒法與煮沸消毒法相比，其優(yōu)點表現(xiàn)為在達(dá)到消毒目的的同時，營養(yǎng)物質(zhì)損失較少。（3）紫外線照射能消毒的原因是其能夠破壞微生物細(xì)胞中的DNA分子。在利用紫外線照射前，適量噴灑石炭酸或煤酚皂溶液等消毒液，可強化消毒效果。（4）自來水通常采用氯氣消毒。（5）采用高壓蒸汽滅菌時，若壓力達(dá)到設(shè)定要求，而溫度未達(dá)到相應(yīng)要求，最可能的原因是沒有排盡高壓蒸汽滅菌鍋內(nèi)的冷空氣?！捍鸢浮唬?）可以（2）在達(dá)到消毒目的的同時，營養(yǎng)物質(zhì)損失較少（3）破壞DNA結(jié)構(gòu)消毒液（4）氯氣（5）未將鍋內(nèi)冷空氣排盡2.（2018·河北衡水中學(xué)七調(diào)）下列表格是某公司研發(fā)的一種培養(yǎng)大腸桿菌的培養(yǎng)基配方，請結(jié)合所學(xué)知識，回答下列相關(guān)問題。成分含量蛋白胨10.0g乳糖5.0g蔗糖5.0gK2HPO42.0g顯色劑（伊紅美藍(lán)）0.2g瓊脂12.0g將上述物質(zhì)溶解后，用蒸餾水定容到1000mL（1）根據(jù)用途劃分，該培養(yǎng)基屬于培養(yǎng)基，若要分離能分解尿素的細(xì)菌，需對培養(yǎng)基做出的最關(guān)鍵的調(diào)整是，若還需鑒定分解尿素的細(xì)菌.需做出的調(diào)整是。（2）從培養(yǎng)基的成分上看，大腸桿菌的同化類型為。該培養(yǎng)基能否用于分離篩選出大腸桿菌？為什么？_______________________________。（3）在實驗室培養(yǎng)微生物時，獲得純凈培養(yǎng)物的關(guān)鍵是，紫外線可對空氣進行滅菌的原因是________________________________________________________________________________________________________。（4）某同學(xué)嘗試純化大腸桿菌，其中一個平板的菌落分布如上圖，推測該同學(xué)接種時可能的操作失誤是__________________________________________?！航馕觥唬?）伊紅美藍(lán)是鑒定大腸桿菌的試劑，因此該培養(yǎng)基從用途上分屬于鑒別培養(yǎng)基；若要分離能分解尿素的細(xì)菌，則需要保證培養(yǎng)基中以尿素為唯一氮源，即將蛋白胨換成尿素；鑒定分解尿素的細(xì)菌，需要使用酚紅指示劑。（2）大腸桿菌需要從培養(yǎng)基中獲得碳源，因此其同化作用類型是異養(yǎng)型；由于表格中的培養(yǎng)基中的碳源種類很多，可供多種微生物生存，因此該培養(yǎng)基不能用于分離篩選出大腸桿菌。（3）微生物培養(yǎng)時，關(guān)鍵是防止外來雜菌的感染；空氣中的細(xì)菌可用紫外線殺滅，其原因是紫外線能讓蛋白質(zhì)變性，同時還能破壞DNA的結(jié)構(gòu)。（4）由題圖可知，接種時該同學(xué)采用的是稀釋涂布平板法，但菌落比較集中，沒有很好地分散開來，可能是涂布不均勻?qū)е碌??！捍鸢浮唬?）鑒別將蛋白胨換成尿素將伊紅美藍(lán)換成酚紅指示劑（2）異養(yǎng)型不能，原因是培養(yǎng)基中的碳源種類很多，可供多種微生物生存（3）防止外來雜菌的感染紫外線能使蛋白質(zhì)變性，還能破壞DNA的結(jié)構(gòu)（4）涂布不均勻走出微生物培養(yǎng)的5個誤區(qū)（1）不是所有微生物培養(yǎng)基中均需加入特殊營養(yǎng)物質(zhì)。碳源、氮源、水分、無機鹽是微生物生長必需的四大營養(yǎng)成分，有些微生物可自行合成特殊營養(yǎng)物質(zhì)，而對那些合成能力有限或不能合成特殊營養(yǎng)物質(zhì)的微生物（如乳酸菌），則需在培養(yǎng)基中添加諸如維生素等物質(zhì)。（2）平板劃線法純化大腸桿菌時不同階段灼燒接種環(huán)的目的不同①第一次操作：殺死接種環(huán)上原有的微生物。②每次劃線之前：殺死上次劃線后接種環(huán)上殘留的菌種，使下次劃線的菌種直接來源于上次劃線的末端。③劃線結(jié)束后：殺死接種環(huán)上殘存的菌種，避免細(xì)菌污染環(huán)境和感染操作者。（3）倒平板的溫度一般在50℃左右適宜，溫度過高會燙手，溫度過低培養(yǎng)基又會凝固。平板冷卻凝固后需倒置，這樣既可使培養(yǎng)基表面的水分更好地?fù)]發(fā)，又防止皿蓋上的水珠落入培養(yǎng)基，造成培養(yǎng)基污染。考點二微生物的篩選和計數(shù)1.土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計數(shù)（1）原理與流程（2）統(tǒng)計菌落數(shù)目時，培養(yǎng)基表面生長的1個菌落，來源于樣品稀釋液中1個活菌。為了保證結(jié)果準(zhǔn)確，一般選擇菌落數(shù)在30～300的平板進行計數(shù)。（3）從平板上的菌落數(shù)推測出每克樣品中的菌落數(shù)的計算方法是（平均菌落數(shù)C÷涂布的稀釋液體積V×稀釋倍數(shù)M）點悟利用稀釋涂布平板法成功統(tǒng)計菌落數(shù)目的關(guān)鍵是恰當(dāng)?shù)南♂尪龋?）實驗結(jié)果分析與評價2.分解纖維素的微生物的分離（1）纖維素酶及纖維素分解菌篩選原理、方法（2）實驗流程（3）分離纖維素分解菌所用的兩種培養(yǎng)基比較分離纖維素分解菌的實驗中先用選擇培養(yǎng)基，再用鑒別培養(yǎng)基。①選擇培養(yǎng)基為液體培養(yǎng)基，以纖維素作為碳源和能源的微生物可以正常生長，而其他絕大多數(shù)微生物不能正常生長。②鑒別培養(yǎng)基含瓊脂，為固體培養(yǎng)基，細(xì)菌可在該培養(yǎng)基上形成肉眼可見的菌落。③剛果紅染色法應(yīng)用于鑒別（選擇、鑒別）培養(yǎng)基。（2019·河南天一大聯(lián)考）“互聯(lián)網(wǎng)＋餐飲”為大眾生活帶來了諸多改變，動動手指點外賣已經(jīng)成為普通大眾的生活方式。為檢測外賣糕點中微生物指標(biāo)，食品監(jiān)管人員通過無菌操作，將25g樣品以及225mL磷酸鹽緩沖液一起置于均質(zhì)器中以8000～10000r/min的速度處理1min，獲得均勻稀釋液待用。請回答下列問題：（1）配制牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基時，在各成分都溶化后和倒平板前，要進行的操作是、分裝和滅菌。對培養(yǎng)基進行滅菌的常用工具是____________________________________________________________。倒平板時，一般需冷卻至50℃左右，并在酒精燈火焰旁進行操作。接種之前進行的一系列稀釋操作，目的是在培養(yǎng)基表面形成，這種接種方法是______________________________________________________________。（2）若培養(yǎng)基上平均有40個菌落，則1g樣品中大致的活菌數(shù)量是個。該結(jié)果往往較實際值偏小，原因是____________________________。有人認(rèn)為，此處統(tǒng)計的菌落總數(shù)實際上僅為糕點樣品中總細(xì)菌數(shù)的一部分，理由是____________________________________________________________?！捍鸢浮唬?）調(diào)pH高壓蒸汽滅菌鍋單個菌落稀釋涂布平板法（2）4×106少數(shù)菌落可能是由兩個或多個細(xì)菌形成的每種細(xì)菌需求的營養(yǎng)物質(zhì)和生長條件不同，培養(yǎng)時需滿足其營養(yǎng)、溫度、pH、需氧性等條件，因而實際只能獲得糕點樣品細(xì)菌中的一部分（『答案』合理即可）澄清易錯易混·強化科學(xué)思維[易錯易混]易錯點1混淆兩種“對照組”與“重復(fù)組”點撥（1）兩種對照組作用比較①判斷培養(yǎng)基中“是否有雜菌污染”，需將未接種的培養(yǎng)基同時進行培養(yǎng)。②判斷選擇培養(yǎng)基“是否具有篩選作用”，需設(shè)置牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基進行接種后培養(yǎng)，觀察兩種培養(yǎng)基上菌落數(shù)目，進行對比得出結(jié)論。（2）重復(fù)組的設(shè)置及作用為排除偶然因素對實驗結(jié)果的干擾，在每一稀釋度下宜設(shè)置3個平板作重復(fù)組，選擇菌落數(shù)均在30～300且數(shù)目相差不大的三個平板，用“平均值”代入計數(shù)公式予以計算菌落數(shù)。易錯點2不清楚為什么測定活菌的數(shù)量不能用平板劃線法？點撥由于在所劃的線中，一般只有最后一次劃線的末端才會形成只由一個細(xì)菌形成的菌落，而其他一些菌落往往由兩個細(xì)菌或多個細(xì)菌繁殖而成，而在計數(shù)時一個菌落對應(yīng)著一個細(xì)菌，這樣在劃線所得的平板中，菌落數(shù)目遠(yuǎn)低于活菌的實際數(shù)值，所以不能用平板劃線法測定活菌數(shù)量。易錯點3易混淆選擇培養(yǎng)基與鑒別培養(yǎng)基點撥（1）選擇培養(yǎng)基允許特定的微生物生長，同時抑制或阻止其他種類微生物生長。土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離利用的是選擇培養(yǎng)基。（2）鑒別培養(yǎng)基是在培養(yǎng)基中加入某種特殊的化學(xué)物質(zhì)，某種微生物在培養(yǎng)基中生長后能產(chǎn)生某種代謝產(chǎn)物，而這種代謝產(chǎn)物可以與培養(yǎng)基中的特殊化學(xué)物質(zhì)發(fā)生特定的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生明顯的特征性變化，根據(jù)這種特征性變化，可將該種微生物與其他微生物區(qū)分開來的培養(yǎng)基。用于篩選纖維素分解菌的培養(yǎng)基就是鑒別培養(yǎng)基。[深度糾錯]（2018·湖北長望瀏寧四縣一模）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上有一種廣泛使用的除草劑在土壤中不易被降解，長期使用會污染土壤。為修復(fù)被污染的土壤，可按圖示程序選育出能降解該除草劑的細(xì)菌。已知該除草劑（含氮有機物）在水中溶解度低，含一定量該除草劑的培養(yǎng)基不透明。請分析回答：（1）微生物接種是微生物學(xué)研究中最常用的基本操作技術(shù)，該技術(shù)的核心是。（2）在選育過程中，應(yīng)將土壤浸出液接種于以該除草劑為唯一的培養(yǎng)基上。通過比較單菌落周圍的大小，可篩選出高效的目的菌。實驗結(jié)果如上圖顯示的A～E五種菌株中，是最理想菌株。（3）若想對初步篩選得到的目的菌進行純化并計數(shù)，可采用的接種方法是。將1mL土壤溶液分別稀釋10倍和100倍，每種稀釋度各在3個平板上分別接入0.1mL稀釋液，經(jīng)過適當(dāng)培養(yǎng)后，6個平板上的菌落數(shù)分別為59、57、58和2、7、5，空白對照組的平板上沒有菌落，則每升土壤溶液中活菌數(shù)的理論值為個。實際上每升土壤溶液中的活菌數(shù)比通過統(tǒng)計所得的這一數(shù)值要大，因為__________________________________________。（4）科研人員用放射線處理該細(xì)菌，獲得突變株A和B，然后對突變株A和B進行實驗，結(jié)果如下表所示：接種的菌種一般培養(yǎng)基實驗處理及結(jié)果A不生長添加營養(yǎng)物質(zhì)甲，能生長B不生長添加營養(yǎng)物質(zhì)乙，能生長A＋B能生長不添加營養(yǎng)物質(zhì)甲、乙，能生長請分析突變株A和B混合在一起接種于一般營養(yǎng)基中能生長的最可能原因。______________________________________________________________。『解析』（1）微生物接種技術(shù)的核心是防止雜菌污染。（2）已知該除草劑為含氮有機物，在水中溶解度低，含一定量該除草劑的培養(yǎng)基不透明；降解該除草劑的細(xì)菌能分解培養(yǎng)基中的該除草劑，使培養(yǎng)基中出現(xiàn)透明圈。可見，在選育能降解該除草劑的細(xì)菌的過程中，應(yīng)將土壤浸出液接種于以該除草劑為唯一氮源的培養(yǎng)基上。通過比較單菌落周圍透明圈的大小，可篩選出高效的目的菌。實驗結(jié)果圖顯示的A～E五種菌株中，E菌落周圍的透明圈最大，因此E是最理想菌株。（3）對初步篩選得到的目的菌進行純化并計數(shù)，可采用稀釋涂布平板法進行接種。統(tǒng)計菌落數(shù)目時，一般選擇菌落數(shù)在30～300的平板進行計數(shù)，因此應(yīng)選擇稀釋度為10倍的、分別接入0.1mL稀釋液的3個平板上的菌落數(shù)（分別為59、57、58）進行統(tǒng)計，則每升土壤溶液中活菌數(shù)的理論值為[（59＋57＋58）÷3]×10÷（0.1×10－3）＝5.8×106（個）。由于統(tǒng)計結(jié)果是用菌落數(shù)來表示的，當(dāng)兩個或多個細(xì)菌連在一起時，平板上觀察到的只是一個菌落，所以實際上每升土壤溶液中的活菌數(shù)比通過統(tǒng)計所得的這一數(shù)值要大。（4）分析表中信息可知：突變株A生長需要營養(yǎng)物質(zhì)甲，突變株B生長需要營養(yǎng)物質(zhì)乙，據(jù)此可推知，突變株A和B混合在一起接種于一般培養(yǎng)基中能生長的最可能原因是：突變株A生長需要營養(yǎng)物質(zhì)甲，突變株B可以提供；突變株B生長需要營養(yǎng)物質(zhì)乙，突變株A可以提供?！捍鸢浮唬?）防止雜菌污染（無菌操作）（2）氮源透明圈E（3）稀釋涂布平板法5.8×106統(tǒng)計結(jié)果是用菌落數(shù)來表示的，當(dāng)兩個或多個細(xì)菌連在一起時，平板上觀察到的只是一個菌落（4）突變株A生長需要營養(yǎng)物質(zhì)甲，突變株B可以提供；突變株B生長需要營養(yǎng)物質(zhì)乙，突變株A可以提供探索高考命題的奧秘（十）1.[教材原型]（人教版選修一P21“內(nèi)文第三自然段”）實驗室中微生物的篩選，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。在微生物學(xué)中，將允許特定種類的微生物生長，同時抑制或阻止其他種類微生物生長的培養(yǎng)基，稱做選擇培養(yǎng)基（selectivemedia）。[轉(zhuǎn)換視角][2018·全國卷Ⅰ，37（1）]將馬鈴薯去皮切塊，加水煮沸一定時間，過濾得到馬鈴薯浸出液。在馬鈴薯浸出液中加入一定量蔗糖和瓊脂，用水定容后滅菌，得到M培養(yǎng)基?；卮鹣铝袉栴}：M培養(yǎng)基若用于真菌的篩選，則培養(yǎng)基中應(yīng)加入鏈霉素以抑制的生長，加入了鏈霉素的培養(yǎng)基屬于培養(yǎng)基?！捍鸢浮患?xì)菌選擇2.[教材原型]（人教版選修一P28“內(nèi)文第二自然段”）剛果紅（CongoRed，簡稱CR）是一種染料，它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)。當(dāng)我們在含有纖維素的培養(yǎng)基中加入剛果紅時，剛果紅能與培養(yǎng)基中的纖維素形成紅色復(fù)合物。當(dāng)纖維素被纖維素酶分解后，