2021高考生物一轮复习 选修1 生物技术实践 第2讲 微生物的培养和应用教学案 新人教版

-1-第2讲微生物的培养和应用1.微生物的分离和培养2.某种微生物数量的测定3.培养基对微生物的选择作用1.分析培养基的成分及其作用；平板划线法和稀释涂布平板法的异同；选择培养基和鉴别培养基的区别。(科学思维)2.设计实验探究微生物培养的条件及如何分离某种微生物等。(科学探究)3.关注有害微生物的控制及宣传健康生活方式等。(社会责任)微生物的实验室培养1．培养基(1)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。(2)种类：液体培养基和固体培养基，二者的区别是是否添加凝固剂。(3)营养成分：①主要营养物质：碳源、氮源、水和无机盐。②其他条件：pH、特殊营养物质和氧气。2．无菌技术(1)关键：防止外来杂菌的入侵。(2)不同对象的无菌操作方法(连线)：-2-[答案]①—b—Ⅰ②—b—Ⅱ③④—a⑤—a—Ⅲ、Ⅳ⑥—b3．制备牛肉膏蛋白胨固体培养基(1)计算：依据配方比例，计算配制100mL的培养基时，各种成分的用量。(2)称量：准确地称取各种成分。(3)溶化①牛肉膏连同称量纸一同放入烧杯②加入少量水，加热③牛肉膏溶化后用玻璃棒取出称量纸④加入称量好的蛋白胨和氯化钠，搅拌⑤加入琼脂，加热使其溶化，并不断搅拌⑥补加蒸馏水定容(4)灭菌①灭菌前，调节pH②方法：高压蒸汽灭菌法。压力为100kPa，温度为121℃，灭菌时间为15～30min(5)倒平板：待培养基冷却至50℃左右时，在酒精灯火焰旁倒平板。4．纯化大肠杆菌(1)菌落：由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体。(2)纯化大肠杆菌的方法①纯化培养原理：在培养基上得到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的菌落，即可获得较纯的菌种。②纯化大肠杆菌的关键步骤：接种。③常用的微生物接种方法有两种。a．平板划线法：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。b．稀释涂布平板法：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。5．菌种的保存方法(1)对于频繁使用的菌种，可以采用临时保藏的方法。(2)对于需要长期保存的菌种，可以采用甘油管藏的方法。-3-1．选择无菌技术的原则(1)考虑无菌技术的效果：灭菌的效果比消毒的要好。(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，而不能用灭菌。2．平板划线法与稀释涂布平板法的比较比较项目平板划线法稀释涂布平板法原理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上。在数次划线后培养，可以分离到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体，即菌落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。在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个的菌落菌体获取在具有显著的菌落特征的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特点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1．大肠杆菌纯化方法的比较主要方法平板划线法稀释涂布平板法纯化原理通过接种环在琼脂固体培养基的表面连续划线操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基表面将菌液进行一系列的梯度稀释，稀释度足够高时，聚集在一起的微生物将分散成单个细胞主要步骤平板划线操作系列稀释操作和涂布平板操作接种工具接种环涂布器2．某同学在利用稀释涂布平板法纯化土壤中的细菌时，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：最可能的原因是菌液浓度过高(土壤溶液稀释不够)。不可以，因为抗生素不但能-4-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。无菌技术1．在生产、生活和科研实践中，经常通过消毒和灭菌来避免杂菌的污染。回答下列问题：(1)在实验室中，玻璃和金属材质的实验器具________(填“可以”或“不可以”)放入干热灭菌箱中进行干热灭菌。(2)牛奶的消毒常采用巴氏消毒法或高温瞬时消毒法，与煮沸消毒法相比，这两种方法的优点是______________________________。(3)密闭空间内的空气可采用紫外线照射消毒，其原因是紫外线能________________，在照射前，适量喷洒_________________，可强化消毒效果。(4)水厂供应的自来水通常是经过________(填“氯气”“乙醇”或“高锰酸钾”)消毒的。(5)某同学在使用高压蒸汽灭菌锅时，若压力达到设定要求，而锅内并没有达到相应温度，最可能的原因是___________________。[解析](1)在实验室中，能耐高温的、需要保持干燥的物品，如玻璃器皿和金属材质的实验器具等可以放入干热灭菌箱中进行干热灭菌。(2)巴氏消毒法或高温瞬时消毒法与煮沸消毒法相比，其优点表现为在达到消毒目的的同时，营养物质损失较少。(3)紫外线照射能消毒的原因是其能够破坏微生物细胞中的DNA分子。在利用紫外线照射前，适量喷洒石炭酸或煤酚皂溶液等消毒液，可强化消毒效果。(4)自来水通常采用氯气消毒。(5)采用高压蒸汽灭菌时，若压力达到设定要求，而温度未达到相应要求，最可能的原因是没有排尽高压蒸汽灭菌锅内的冷空气。[答案](1)可以(2)在达到消毒目的的同时，营养物质损失较少(3)破坏DNA结构消毒液(4)氯气(5)未将锅内冷空气排尽消毒和灭菌项目条件结果常用方法应用范围消毒较为温和的物理或化学方法仅杀死物体表面或内部的部分对人体有害的微生物煮沸消毒法日常用品巴氏消毒法不耐高温的液体化学药剂消毒法用酒精擦拭双手，用氯气消毒水源-5-灭菌强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子灼烧灭菌法接种工具干热灭菌法玻璃器皿、金属工具高压蒸汽灭菌法培养基及容器的灭菌微生物的纯化技术2．(2019·四川省资阳市高三诊断)土壤有“微生物的天然培养基”之称。如图是某同学分离和培养土壤中微生物的部分操作步骤和实验结果示意图。回答下列问题：(1)利用固体培养基培养土壤中的微生物时，除考虑各种营养条件外，还需要控制的培养条件有____________________(至少写两点)等。接种前应该先检测固体培养基是否被污染，检测的具体方法是_____________________________________________________。(2)图示中用平板划线法接种的操作顺序是A→B→__________；以上操作步骤中存在明显错误的是________(用字母表示)，该操作的正确方法是_____________________________________________。(3)实验室利用平板划线法来分离样品中的目的菌时，每次划线之前都要对接种环进行灭菌，目的是________________________。在第二次及以后划线时，总是从上一次划线的末端开始划线，这样做的目的是______________________。[解析](1)若用该培养基培养土壤中的微生物，除考虑各种营养条件外，还要考虑温度、pH、氧气、无菌和渗透压等条件。检测固体培养基是否被污染的方法是将未接种的培养基在适宜的环境中放置一段时间，观察培养基上是否有菌落产生。(2)图示是平板划线法接种操作示意图，由以上分析可知，其操作顺序是A→B→E→D→C→F；为了防止杂菌污染，接种应该在酒精灯的火焰旁进行，因此以上操作中存在错误的步骤是C。(3)平板划线法操作时，每次划线之前都要对接种环进行灭菌，目的是杀灭上次划线接种环上残留的菌种。在第二次及以后划线时，总是从上一次划线的末端开始划线，能够使菌种的数目随着划线次数的增加而逐渐减少，最终能够得到单菌落。[答案](1)温度、pH、氧气、无菌将未接种的培养基在适宜的环境中放置一段时间，观察培养基上是否有菌落产生(2)E→D→C→FC在酒精灯的火焰旁划线(3)杀灭上次-6-划线接种环上残留的菌种使菌种的数目随着划线次数的增加而逐渐减少，最终能够得到单菌落3．(2019·宜宾市高三月考)土壤中的苯酚(C6H5OH)对环境有极大的污染，实验室希望能从土壤中分离出能专一性降解苯酚的微生物，如图是部分实验过程。回答下列问题：(1)为了分离纯化目的菌种，①～④步骤的培养基中都加入了一定浓度的苯酚，该物质能为微生物提供________，除此而外，培养基中一般还需要水、______________________等营养物质。(2)制备步骤④所需要的固体培养基的操作顺序：计算→称量→________→________→倒平板。为了在步骤⑤的平板上形成单个的菌落，涂布平板前，需要对培养液进行多次稀释，原因是________________________________________。(3)研究人员想通过比较试管甲和乙中微生物的生长情况，来证明分离出来的微生物只能以苯酚作为碳源，若甲试管中的液体培养基中的唯一碳源是苯酚，那么，乙试管中培养基成分与甲相比，区别是____________________________________。研究人员对甲、乙两支试管进行接种时，所选菌种都来自步骤⑤平板上的同一个单菌落，这样做的目的是__________________________________。[解析](1)为了分离能专一性降解苯酚的微生物，①～④步骤的培养基中需要加入苯酚作为唯一碳源，另外培养基中一般还需要水、氮源、无机盐等营养物质。(2)制备培养基的操作顺序是计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物易于分散成单个细胞，故涂布平板前，需要对培养液进行多次稀释。(3)研究人员想通过比较试管甲和乙中微生物的生长情况，来证明分离出来的微生物只能以苯酚作为碳源，若甲试管中的液体培养基中的唯一碳源是苯酚，那么，乙试管中应该加入其他碳源，比较甲、乙试管中微生物的生长情况，若甲试管中微生物可以生长，乙试管中微生物不能生长，说明分离出来的微生物只能以苯酚作为碳源。为了保证甲、乙两支试管中的微生物种类是相同的，对甲、乙两支试管进行接种时，所选菌种都来自步骤⑤平板上的同一个单菌落。[答案](1)碳源氮源和无机盐(2)溶化灭菌在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物易于分散成单个细胞(3)用其他碳源替代苯酚保证甲、乙两支试管中的微生物种类是相同的微生物的分离和计数-7-1．筛选菌株(1)寻找目的菌株的方法：根据它对生存环境的要求，到相应的环境中去寻找。(2)实验室中微生物的筛选：①方法：人为提供有利于目的菌株生长的条件，同时抑制或阻止其他微生物生长。②实例：筛选尿素分解菌时使用以尿素为唯一氮源的选择培养基进行培养。(3)选择培养基：在微生物学中，将允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基。2．统计菌落数目的方法(1)显微镜直接计数法①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。②方法：用计数板计数。③缺点：不能区分死菌与活菌。(2)间接计数法(活菌计数法)①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。②计算公式：每克样品中的菌株数＝(C÷V)×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。③操作：设置重复组和对照组，增强实验的说服力与准确性。同时为了保证结果准确，一般选择菌落数在30～300的平板进行计数。3．土壤中分解尿素的细菌的分离与计数(1)方法：在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂培养分解尿素的细菌。(2)原理(3)实验现象及结论①培养基变红：该种细菌能分解尿素。②培养基不变红：该种细菌不能分解尿素。-8-(4)统计菌落数目统计样品中的活菌一般用稀释涂布平板法。(5)实验流程土壤取样→样品