人教版 (2019)选择性必修3二 微生物的选择培养和计数课文内容课件ppt

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一、选择培养基1.自然界中目的菌的筛选(1)实例:聚合酶链式反应(PCR)中用到的耐高温的DNA聚合酶,就是从热泉中筛选出来的水生栖热菌中提取出来的。(2)依据:水生栖热菌能在70~80 ℃的高温条件下生存,而绝大多数微生物在此条件下不能生存。 
2.实验室中目的菌的筛选(1)原理:人为提供有利于目的菌生长的条件(包括营养、温度和pH等),同时抑制或阻止其他微生物的生长。(2)方法:利用选择培养基分离。①选择培养基:在微生物学中,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实例:选择分解尿素的细菌的培养基,以尿素作为唯一氮源,只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素,在培养基上生长。
自我检测1.人为提供有利于目的微生物生长的条件(如营养、温度和pH等),同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基为选择培养基,判断下列有关选择培养基的表述是否正确。(1)筛选分解尿素的细菌的培养基以尿素为唯一氮源,且为液体培养基。( × )(2)能分解尿素的细菌之所以能分解尿素,是因为其能产生脲酶。( √ )(3)能分解尿素的细菌分解尿素生成了氨气,会导致培养基pH升高,可以通过在培养基中添加酚红指示剂来分离出该细菌。( √ )(4)从自然界中筛选目的菌株的原理是根据目的菌株对生存环境的要求,到相应的环境中去寻找。( √ )
2.选择培养基可以从混杂的微生物群体中分离出所需的微生物,通过不含有机物的培养基、缺氮培养基、含尿素(不含其他氮源)的培养基,可从土壤中分离出的微生物依次是(　　)A.硝化细菌、放线菌、根瘤菌B.根瘤菌、青霉菌、固氮菌C.异养型细菌、放线菌、硝化细菌D.自养型细菌、固氮菌、分解尿素的细菌
答案 D解析 不含有机物的培养基中能筛选出自养微生物,如硝化细菌;缺氮培养基可以筛选固氮微生物,如固氮菌;含尿素(不含其他氮源)的培养基能筛选含脲酶的微生物,如分解尿素的细菌。
二、微生物的选择培养
自我检测1.稀释涂布平板法通过观察菌落特征,对混合菌进行分离,也可以用于微生物的数量测定,判断下列有关稀释涂布平板法的表述是否正确。(1)选择培养基筛选出的微生物只有一种。( × )(2)土壤样品稀释时不同的微生物应该选择不同的稀释度。( √ )(3)选择培养基上的菌落数目明显少于牛肉膏蛋白胨培养基上的菌落数目,说明选择培养基已筛选出一些细菌菌落。( √ )(4)用涂布器将菌液均匀涂布在培养基表面后,应立即将平板倒置,并放入恒温培养箱中进行培养。( × )
2.(2021吉林长春实验中学高二月考)苯酚是工业生产排放的有毒污染物质,自然界中存在着降解苯酚的微生物,某工厂产生的废水中含有苯酚,为了降解废水中的苯酚,研究人员从土壤中筛选获得了只能降解利用苯酚的细菌菌株,筛选的主要步骤如下图所示,①为土壤样品。下列相关叙述错误的是(　　)A.使用平板划线法可以在⑥上获得单个菌落B.如果要测定②中活细菌数量,常采用稀释涂布平板法C.图中②培养目的菌株的选择培养基中应加入苯酚作为碳源D.微生物培养前,需对培养基和培养器皿进行消毒处理
答案 D解析 从土壤中筛选获得了只能降解利用苯酚的细菌菌株,则培养微生物的培养液中只能提供苯酚作为唯一的碳源。③是筛选,④⑤是纯化培养,⑥是获得单个菌落。分析图示可知,经过纯化培养后,使用平板划线法可以在培养基上获得单个菌落,A项正确;接种微生物常用平板划线法和稀释涂布平板法,但其中只有稀释涂布平板法可用于对微生物进行计数,因此测定②中活细菌数量,常采用稀释涂布平板法,B项正确;本次培养的目的就是筛选出能降解利用苯酚的细菌菌株,图中②培养目的菌株的选择培养基中应加入苯酚作为唯一碳源,C项正确;微生物培养应注意无菌操作,微生物培养前,需对培养基和培养器皿进行灭菌处理,D项错误。
三、微生物的数量测定1.稀释涂布平板法(1)原理:当样品的稀释度足够高时,培养基表面生长的一个单菌落,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)计数原则①一般选择菌落数为30~300的平板进行计数。样品的稀释度将直接影响平板上的菌落数目,通常选用一定稀释范围的样品液进行培养。②在同一稀释度下,应至少对3个平板进行重复计数,然后求出平均值。
(3)统计结果①统计结果一般用菌落数而不是活菌数来表示。②统计的菌落数往往比活菌的实际数目少,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。2.显微镜直接计数法(1)统计工具:利用特定的细菌计数板或血细胞计数板。(2)统计方法:在显微镜下观察、计数,然后再计算一定体积的样品中微生物的数量。(3)统计结果①一般是活菌数和死菌数的总和。②统计的菌落数往往比活菌的实际数目多。
3.土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
自我检测1.微生物数量的测定有计数法、重量法、生理指标法等方法,但是一般使用计数法,计数法可分为直接计数法和间接计数法。判断下列有关微生物数量测定的表述是否正确。(1)只要培养基中有尿素即可筛选出分解尿素的细菌。( × )(2)统计样品中的活菌数目一般使用平板划线法。( × )(3)选用一定稀释范围的样品液进行培养,以保证获得菌落数为30~300适于计数的平板。( √ )(4)平板划线法能纯化细菌,不能计数;稀释涂布平板法能分离细菌,也能计数。( √ )
2.用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中的细菌数,在对应稀释倍数为106的培养基中得到以下几种统计结果,正确的是(　　)A.涂布了一个平板,统计的菌落数是230B.涂布了两个平板,统计的菌落数是215和260,取平均值238C.涂布了三个平板,统计的菌落数分别是21、212和256,取平均值163D.涂布了三个平板,统计的菌落数分别是210、240和250,取平均值233答案 D解析 检测土壤中细菌总数,用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中的细菌数时,在每一个梯度浓度内,至少要涂布3个平板,并选择菌落数在30~300的进行计数,求平均值,再通过计算得出土壤中细菌总数,D项符合题意。
[经典实验] 要把某种微生物从众多微生物中筛选出来,就要利用其代谢特点选择合适的培养基。下面是分离土壤中分解尿素的细菌使用的选择培养基配方,请分析回答问题。
1.在该培养基的配方中,为微生物提供碳源的是　　　　　　,提供氮源的是　　　　。 提示 葡萄糖　尿素2.绝大多数微生物都能利用葡萄糖,但是,只有能合成脲酶的微生物才能利用　　　　。 提示 尿素3.分析该培养基的配方,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?提示 具有。以尿素为唯一氮源的培养基可以分离到能产生脲酶的微生物(即能分解尿素的微生物)。
4.判断选择培养基是否具有筛选作用,还需同时接种到牛肉膏蛋白胨固体培养基上进行培养,观察同一稀释度的菌液接种的　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,进行对比得出结论。 提示 两种培养基上菌落的数目(其他条件相同且适宜)
[归纳提升]1.选择培养基的选择作用
2.尿素分解菌的鉴定在细菌分解尿素的化学反应中,细菌合成的脲酶将尿素分解成NH3。NH3会使培养基的碱性增强,pH升高。在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂,培养某种细菌后,如果pH升高,指示剂将变红,则可初步说明该种细菌能够分解尿素。
3.鉴别培养基的举例(1)伊红美蓝培养基:鉴别大肠杆菌。测定饮水中大肠杆菌数量的方法是将一定体积的水用细菌过滤器过滤后,将滤膜放到伊红美蓝培养基上培养,大肠杆菌菌落呈现紫黑色,通过计数得出水样中大肠杆菌的数量。(2)刚果红培养基:鉴别分解纤维素的细菌。在含纤维素的培养基中加入刚果红时,刚果红可与纤维素形成红色复合物。用含有刚果红的该种培养基培养纤维素分解菌时,培养基上会出现以该菌的菌落为中心的透明圈。
[探究应用]1.原油中含有大量有害的、致癌的多环芳烃,土壤中有些细菌可以利用原油中的多环芳烃作为碳源,在培养基中形成分解圈。为筛选出能高效降解原油的菌株并投入用于除污技术的开发,某小组同学设计了相关实验。下列有关实验的叙述,错误的是(　　)A.应配制来源于被原油污染土壤的土壤稀释液备用B.配制以多环芳烃为唯一碳源的选择培养基C.将土壤稀释液灭菌后接种到选择培养基上D.在选择培养基上能形成分解圈的可能为所需菌种
答案 C解析 筛选能够利用多环芳烃为碳源的菌种,应配制来源于被原油污染的土壤稀释液,A项正确;该选择培养基与通用培养基成分的主要区别是以原油(多环芳烃)为唯一碳源,这样能对菌种起到选择作用,B项正确;在无菌环境下,将土壤稀释液接种到选择培养基上,如果将土壤稀释液灭菌后再接种会杀死原有菌种,C项错误;由题可知,有些细菌可以利用原油中的多环芳烃为碳源,在培养基中形成分解圈,所在选择培养基上能形成分解圈的即为所需菌种,D项正确。
2.下表所示为某微生物培养基的配方,下列有关叙述错误的是(　　)
A.依物理性质划分,该培养基属于固体培养基;依用途划分,该培养基属于选择培养基B.由培养基的原料可知,所培养微生物的同化作用类型是异养型C.本培养基中青霉素的添加满足了微生物生长对特殊营养物质的要求D.若用该培养基分离能分解尿素的细菌,应除去青霉素和NaNO3,并应加入尿素
答案 C解析 从培养基成分看,配方中含有凝固剂琼脂,依物理性质划分,该培养基属于固体培养基;依用途划分,该培养基中加入了青霉素,因此属于选择培养基,A项正确;由培养基的原料可知,葡萄糖属于有机碳源,因此所培养微生物的同化作用类型是异养型,B项正确;该培养基中青霉素的添加是为了筛选能够抗青霉素的微生物,C项错误;若用该培养基分离能分解尿素的细菌,应以尿素为唯一氮源,因青霉素有杀菌作用,故应除去青霉素和NaNO3,并加入尿素,D项正确。
3.下图是研究人员从红棕壤中筛选高效分解尿素细菌的过程示意图,下列有关叙述错误的是(　　)
A.在配制步骤②③的培养基时,应先调pH再用高压蒸汽灭菌法灭菌B.步骤③纯化分解尿素细菌的原理是将聚集的细菌分散,获得单菌落C.步骤③采用稀释涂布平板法接种,并需向牛肉膏蛋白胨培养基中加入尿素D.步骤④挑取③中不同种的菌落分别接种,比较细菌分解尿素的能力答案 C解析 配制培养基时,应先调pH后再用高压蒸汽灭菌法灭菌,防止杂菌污染,A项正确;步骤③纯化分解尿素细菌的原理是将聚集的细菌通过涂布平板法分散,获得单细胞菌落,B项正确;步骤③筛选分解尿素的细菌,培养基中应以尿素为唯一氮源,不能加入牛肉膏蛋白胨,C项错误;步骤④鉴定细菌分解尿素的能力时,挑取③中不同种的菌落分别接种,比较细菌分解尿素的能力,D项正确。
[经典实验] 下面是土壤中分解尿素的细菌的分离与计数实验的培养基和实验流程示意图,回答下列问题。1.分析土壤中分解尿素的细菌的分离与计数的培养基的类型和作用(1)下表为该选择培养基的组成成分,其主要作用是什么?
(2)牛肉膏蛋白胨培养基的作用是什么?
提示 (1)利用以尿素作为唯一氮源的选择培养基,能够选择出分解尿素的细菌。(2)作为对照组,来判断选择培养基是否具有选择作用。
2.样品的稀释与涂布平板的操作分析
(1)每个浓度至少设置4个平板的目的是什么?(2)另外,整个实验还要设置2个平板,是哪2个?目的是什么?(3)样品稀释操作成功的标志是什么?(4)在初次实验中,对于稀释的范围没有把握,怎样做才能保证从中选择出菌落数在30~300的平板进行计数?
提示 (1)1、2、3平板是选择培养基(实验组,三个重复),4为牛肉膏蛋白胨培养基(用以判断选择培养基是否具有选择作用)。(2)不涂布稀释液的选择培养基和牛肉膏蛋白胨培养基。以验证培养基中是否被杂菌污染。(3)得到2个或2个以上菌落数在30~300的平板。(4)选用稀释范围更大的稀释液进行平板培养。例如可以将1×103~1×107倍稀释的稀释液分别涂布到平板上培养,以保证能从中选择出菌落数为30~300的平板进行计算。
[归纳提升]1.统计菌落数目的方法微生物数量的测定方法有计数法、重量法、生理指标法等,但是一般使用计数法,计数法可分为直接计数法和间接计数法。二者的比较如下表所示。
2.土壤中分解尿素的细菌的分离与计数结果分析与评价
3.平板划线法和稀释涂布平板法的比较
[探究应用]1.(多选)如图为“土壤中分解尿素的细菌的分离和计数”实验中样品稀释示意图。据图分析错误的是(　　)
A.4号试管中稀释液进行平板培养得到的菌落平均数可能是5号试管中的10倍B.5号试管中稀释液进行平板培养的结果表明每克该土壤中的菌株数目为1.7×106个C.当样品稀释度足够高时,一般平板上一个单菌落来源于一个活菌D.某一稀释度下至少涂3个平板,该实验方法统计得到的结果往往会比实际活菌数目高
答案 BD解析 4号试管中稀释液的稀释倍数比5号试管的低10倍,如果稀释倍数适当,平板培养得到的菌落平均数可能是5号试管的10倍,A项正确;5号试管进行稀释涂布平板计数的结果表明,每克土壤中的菌株数为(168+175+167)÷3×106÷0.1=1.7×109(个),B项错误;当样品稀释度足够高时,一般平板上一个单菌落来源于一个活菌,C项正确;稀释涂布平板得到的菌落可能存在两个或多个细菌细胞连在一起长成一个菌落的情况,所以该实验方法统计得到的结果往往会比实际活菌数目要低,D项错误。
2.下列有关稀释涂布平板法计数和显微镜直接计数法的描述,不正确的是(　　)A.利用血细胞计数板计数属于显微镜直接计数法,其缺点是不能区分死菌与活菌B.两种计数方法,其统计值与实际值相比,均有差异,但差异原因不同C.两种计数方法均能在计数的同时观察到所研究微生物的形态特征D.当菌落数目稳定时,一般选取菌落数在30~300的平板进行计数
答案 C解析 显微镜直接计数法无法区分死菌和活菌,A项正确;稀释涂布平板法计数时,当多个细菌连在一起时,平板上观察的往往是一个菌落,故统计值比实际值小,显微镜计数时不能区分死菌和活菌,故测定的微生物数量往往大于实际的活菌数,因此两种计数方法的统计值与实际值相比,均有差异,但差异原因不同,B项正确;稀释涂布平板法观察到的是菌落的形态特征,而不是微生物的形态特征,显微镜直接计数法观察到的是微生物的形态特征,C项错误;当菌落数目稳定时,一般选取菌落在30~300的平板进行计数,D项正确。
3.(2021江苏徐州中学高二期中)为了分离和纯化高效分解石油的细菌,科研人员利用被石油污染过的土壤进行如图A所示的实验。请据图回答下列问题。
(1)配制好的培养基灭菌通常使用　　　　　　　　　　　法。步骤③与步骤②中培养基成分的最大区别是　　　　　　　　　　　　。 (2)同学甲进行过程④的操作,其中一个平板经培养后的菌落分布如图B所示。该同学的接种方法是　　　　　　　　　　　　　;推测同学甲用此方法接种时出现图B结果可能的操作失误是　　　　　　　　　　;在接种前,随机取若干灭菌后的空白平板先行培养了一段时间,这样做的目的是　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)同学乙也按照同学甲的接种方法进行了过程④的操作:将1 mL样品稀释100倍,在3个平板上分别接入0.1 mL稀释液;经适当培养后,3个平板上的菌落数分别为56、58和57。据此可得出每升样品中的活菌数为　　　　　　。 (4)步骤⑤需要振荡培养其目的是提高培养液　　　　　　,同时使　　　　　　　　　　　　　　　　,提高营养物质利用率。 (5)步骤⑤后取样测定石油含量的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案 (1)高压蒸汽灭菌　石油是唯一碳源　(2)稀释涂布平板法　涂布不均匀　检测培养基平板灭菌是否合格　(3)5.7×107　(4)溶解氧　菌体与培养液充分接触　(5)筛选出分解石油能力较好的细菌解析 (1)培养基通常使用高压蒸汽灭菌法灭菌。该实验的目的是分离和纯化高效分解石油的细菌,因此步骤③与步骤②中培养基成分相比,最大的区别是以石油作为唯一碳源。(2)图B中菌落密集处呈片状分布,采用的接种方法是稀释涂布平板法,出现图B结果可能的操作是涂布不均匀。在接种前,随机取若干灭菌后的空白平板先行培养一段时间,这样做的目的是检测培养基平板灭菌是否合格。