人教版2024届高考生物一轮复习微生物的培养与应用教学课件
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这是一份人教版2024届高考生物一轮复习微生物的培养与应用教学课件,共60页。PPT课件主要包含了内容索引,强基础增分策略,提能力精准突破,悟考情演练真题,营养物质,生长繁殖,碳源氮源,特殊营养物质,3配制原则,杂菌污染等内容,欢迎下载使用。
一、微生物的实验室培养
1.培养基(1)概念:人们按照微生物对 的不同需求,配制出供其 的营养基质。 (2)营养组成:一般都含有 和无机盐。此外,还需要满足微生物生长对 、氧气以及 的要求。
特别提醒 微生物对主要营养物质的需求特点①自养型微生物所需的营养物质主要是无机盐,碳源可来自大气中的CO2;氮源可由含氮无机盐(如硝酸盐等)提供。②异养型微生物所需的营养物质主要是有机物,即碳源必须由含碳有机物提供,如糖类、脂肪酸等;氮源也主要由有机物(如尿素、牛肉膏等)提供,部分异养型微生物也可以利用无机氮源。
2.无菌技术(1)含义:在培养微生物的操作中,所有防止 的方法。(2)常用方法
3.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100 mL的培养基时, 的用量。 (2)称量:准确地称取 。
(5)倒平板:待培养基冷却至 ℃左右时,在 倒平板。
4.大肠杆菌的纯化培养(1)原理:在培养基上将细菌稀释或分散成 ,使其长成单个的菌落,这个菌落就是一个纯化的细菌菌落。 (2)常用接种方法① 法
②稀释涂布平板法将菌液进行一系列的梯度稀释后,将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基表面,进行培养
(3)菌种的保存方法
旁栏边角1.(选修1 P17“讨论2、3”)为什么需要使锥形瓶的瓶口通过火焰?平板冷凝后,为什么要将平板倒置?
提示 通过灼烧灭菌,防止瓶口的微生物污染培养基。平板冷凝后,皿盖上会凝结水珠,凝固后的培养基表面湿度也比较高,将平板倒置,既可以防止培养基表面的水分过快地挥发,又可以防止皿盖上的水珠落入培养基,造成污染。
2.(选修1 P17“讨论4”)在倒平板的过程中,如果不小心将培养基溅在皿盖与皿底之间的部位,这个平板还能用来培养微生物吗?为什么?
提示 不能。因为空气中的微生物可能在皿盖和皿底之间的培养基上滋生,可能会造成污染。
3.(选修1 P18“讨论3”)平板划线法在做第二次以及其后的划线操作时,为什么总是从上一次划线的末端开始划线?目的是什么?
提示 划线后,线条末端细菌的数目比线条起始处要少,每次从上一次划线的末端开始,能使细菌的数目随着划线次数的增加而逐步减少,最终能得到由单个细菌繁殖而来的菌落。这样做的目的是将聚集的菌种逐步稀释分散,以便获得单个菌落。
易错辨析(1)配制培养基时,应根据微生物的种类调整培养基的pH。( )(2)倒平板时,应将打开的皿盖放到一边,以免培养基溅到皿盖上。( )(3)为了防止污染,接种环经火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落。( )(4)培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐,有时还需要加入一些特殊的物质。( )
(5)消毒的原则是既杀死材料表面的微生物,又减少消毒剂对细胞的伤害。( )(6)无菌操作的对象只要是没有生物活性的材料(如培养基、接种环等)都可采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。( )(7)用稀释涂布平板法纯化大肠杆菌时,只要稀释度足够高,就能在培养基表面形成单个菌落。( )
二、微生物的筛选和计数
1.土壤中分解尿素的细菌的分离与计数(1)实验原理
(3)统计细菌数目的方法①显微镜直接计数法
②间接计数法——活菌计数法 即稀释涂布平板法原理: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 。通过统计平板上的 ,就能推测出样品中大约含有多少活菌。
特别提醒 ①选用菌落数相差不大的平板计算平均值,一般选用菌落数在30~300的稀释度下的平板进行计数。②设置重复组,增强实验的说服力与准确性。同时为了保证结果准确,应设置三个以上的重复组。③当两个或多个细胞连在一起时,培养后平板上观察到的只是一个菌落,所以统计的菌落数往往比活菌的实际数目少,因此统计结果一般用菌落数而不是用活菌数来表示。
(4)实验结果分析与评价
2.分解纤维素的微生物的分离(1)纤维素酶的组成及作用
(2)纤维素分解菌的培养基成分及鉴定原理
(4)分离纤维素分解菌所用两种培养基的比较分离纤维素分解菌的实验中先用 培养基,再用 培养基。 ①选择培养基为 培养基,以纤维素作为碳源和能源的微生物可以正常生长,而其他绝大多数微生物不能正常生长。 ②鉴别培养基含琼脂,为 培养基,细菌可在该培养基上形成肉眼可见的菌落。 ③刚果红染色法应用于 (填“选择”或“鉴别”)培养基。
易错辨析(1)选择培养基可以鉴定某种微生物的种类。( )(2)从物理性质的角度看,选择培养基多属于固体培养基。( )(3)筛选能分解尿素的细菌所利用的培养基中,尿素是唯一的氮源。( )(4)分解尿素的细菌在分解尿素时,可以将尿素转化为氨,使得培养基的pH降低。( )(5)显微镜直接计数法所计数的既有活菌也有死菌。( )
(6)稀释涂布平板法计数的应为活菌数,但实际的活菌数可能少于统计的菌落数。( )(7)刚果红可以与纤维素形成透明复合物,所以可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。( )
长句应答分离分解尿素的细菌的实验中,如何设置对照可以判断培养基是否被污染和选择培养基是否起到了选择作用?
提示 判断培养基是否被污染:设置未接种的培养基作为空白对照,若培养基上无菌落生长,说明培养基未被污染。判断选择培养基是否起到了选择作用:设置接种相同接种物的全营养培养基(牛肉膏蛋白胨培养基)作为条件对照,若对照培养基上长出的菌落明显多于选择培养基上的,则说明选择培养基起到了选择作用。
角度一、培养基与无菌技术考向探究考向1培养基类型及判定1.下表所示是某公司研发的一种培养大肠杆菌的培养基配方,请结合所学知识,回答下列相关问题。
(1)根据用途划分,该培养基属于 培养基,若要分离能分解尿素的细菌,需对培养基作出的最关键的调整是 ,若还需鉴定分解尿素的细菌,需做出的调整是 。 (2)从培养基的成分上看,大肠杆菌的同化类型为 。该培养基能否分离筛选出大肠杆菌?为什么? 。
答案 (1)鉴别 将蛋白胨换成尿素 将伊红美蓝换成酚红 (2)异养型 不能,原因是培养基中的碳源种类很多,可供多种微生物生存
考向2微生物实验室培养条件控制
2.微生物的实验室培养,既需要为微生物提供合适的营养条件和环境条件,又需要确保无法混入其他微生物,而配制培养基是培养微生物的第一步。回答下列有关培养基的问题。(1)培养基能为微生物提供营养,各种培养基的具体配方不同,但一般都含有水、无机盐、 、 ;另外,培养基还需要满足微生物生长对 、 、 的要求。
(2)下表是生物实验室常用的牛肉膏蛋白胨培养基配方。
①从物理状态分析,该培养基是 ,判断的理由是 。 ②该培养基中的蛋白胨能为微生物的生长繁殖提供 ,若要用该培养基来培养细菌,还需要将培养基的pH调至 。
(3)选择培养基是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。例如,从多种微生物中选择出能分解尿素的细菌需要在培养时以 。鉴别培养基是指一类在成分中添加有能与目的菌的无色代谢产物发生显色反应的指示剂,从而达到只需用肉眼辨别颜色就能从近似菌落中找到目的菌落的培养基,请写出在多种微生物菌落中鉴别大肠杆菌的操作及结果: 。
答案 (1)碳源 氮源(此空与前一空答案顺序可颠倒) pH 特殊营养物质 氧气(三空答案顺序可颠倒) (2)①液体培养基 培养基中没有添加凝固剂(琼脂) ②碳源、氮源和维生素 中性或微碱性 (3)尿素为唯一氮源 在倒平板时添加伊红美蓝染料,呈现出黑色的菌落为大肠杆菌的菌落(合理即可)
考向3无菌技术3.(2018全国Ⅱ)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 。
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
方法突破1.培养基的营养组成
2.几种常用的灭菌和消毒方法的比较
特别提醒(1)用酒精消毒时,体积分数为70%的酒精消毒效果最好,原因是浓度过高,菌体表面蛋白质凝固形成一层保护膜,酒精不能渗入其中;浓度过低,杀菌力减弱。(2)接种室、接种箱或超净工作台在使用前,可以用紫外线照射30 min以杀死物体表面或空气中的微生物。在照射前,适量喷洒石炭酸或煤酚皂溶液等消毒液,可以加强消毒效果。(3)芽孢是某些细菌生长到一定阶段,在细胞内形成的休眠体。孢子是某些微生物的繁殖体。(4)消毒和灭菌都是通过一定的理化手段,使病原体的蛋白质或核酸变性,失去活性。只是作用的条件不同,抑菌杀菌的程度不同。
角度二、微生物的纯化与培养考向探究考向1微生物的纯化与菌种保藏
1.(2022河南示范高中三联)牛肝菌中含有丰富的维生素、蛋白质、脂肪、碳水化合物和矿物质,是一种营养丰富的食材。引导农户种植牛肝菌可增加收入,助力脱贫。下表是某公司研发的一种培养牛肝菌菌种的培养基配方。回答下列相关问题。
(1)从生态系统的组成成分上看,牛肝菌属于 。 (2)在微生物培养的过程中,为防止杂菌污染,采用 法对培养基进行灭菌;若根据用途划分,该培养基属于 (填“选择”或“鉴别”)培养基;若要用上述培养基来筛选出土壤中的尿素分解菌,培养基的营养成分必须怎样更改? 。 (3)图1和图2是纯化培养牛肝菌菌种的结果图,其对应的接种方法是 和 。 (4)分离菌种时通常用固体培养基,原因是 。
答案 (1)分解者 (2)高压蒸汽灭菌 鉴别 将蛋白胨改成适量的尿素 (3)稀释涂布平板法 平板划线法 (4)菌种在固体培养基上容易形成菌落,便于进行筛选
考向2微生物的分离纯化技术及评价
2.(2022全国乙)化合物S被广泛应用于医药、食品和化工工业。用菌株C可生产S,S的产量与菌株C培养所利用的碳源关系密切。为此,某小组通过实验比较不同碳源对菌体生长和S产量的影响,结果见表。
回答下列问题。(1)通常在实验室培养微生物时,需要对所用的玻璃器皿进行灭菌,灭菌的方法有 (答出2点即可)。 (2)由实验结果可知,菌株C生长的最适碳源是 ;用菌株C生产S的最适碳源是 。菌株C的生长除需要碳源外,还需要 (答出2点即可)等营养物质。 (3)由实验结果可知,碳源为淀粉时菌株C不能生长,其原因是 。 (4)若以制糖废液作为碳源,为进一步确定生产S的最适碳源浓度,某同学进行了相关实验。请简要写出实验思路: 。 (5)利用制糖废液生产S可以实现废物利用,其意义是 (答出1点即可)。
答案 (1)高压蒸汽灭菌、干热灭菌 (2)葡萄糖 制糖废液 氮源、无机盐、生长因子 (3)缺少淀粉酶 (4)设计一系列浓度梯度的制糖废液分别培养菌株C,测定并比较不同浓度制糖废液中S的产量,寻找产量拐点,确定最适碳源浓度 (5)减少污染、节省原料、降低生产成本(答出1点即可)
考向3微生物的培养3.(2019全国Ⅲ)回答下列与细菌培养相关的问题。(1)在细菌培养时,培养基中能同时提供碳源、氮源的成分是 (填“蛋白胨”“葡萄糖”或“NaNO3”)。通常,制备培养基时要根据所培养细菌的不同来调节培养基的pH,其原因是 。硝化细菌在没有碳源的培养基上 (填“能够”或“不能”)生长,原因是 。 (2)用平板培养细菌时一般需要将平板 (填“倒置”或“正置”)。 (3)单个细菌在平板上会形成菌落,研究人员通常可根据菌落的形状、大小、颜色等特征来初步区分不同种的微生物,原因是 。 (4)有些使用后的培养基在丢弃前需要经过 处理,这种处理可以杀死丢弃物中所有的微生物。
答案 (1)蛋白胨 不同细菌生长繁殖所需的最适pH不同 能够硝化细菌可以利用空气中的CO2作为碳源 (2)倒置 (3)在一定的培养条件下,不同种微生物表现出各自稳定的菌落特征 (4)灭菌
方法突破1.微生物的分离纯化培养技术(1)目的:在培养基上形成由单个菌种繁殖而来的子细胞群体——菌落。(2)纯化培养方法
2.平板划线操作中每次灼烧的目的
考向1目标微生物的筛选与鉴定1.(2022全国甲)某同学从被石油污染的土壤中分离得到A和B两株可以降解石油的细菌,在此基础上采用平板培养法比较二者降解石油的能力,并分析两个菌株的其他生理功能。实验所用的培养基成分如下。培养基Ⅰ:K2HPO4,MgSO4,NH4NO3, 石油。培养基Ⅱ:K2HPO4,MgSO4,石油。
操作步骤:①将A、B菌株分别接种在两瓶液体培养基Ⅰ中培养,得到A、B菌液;②液体培养基Ⅰ、Ⅱ中添加琼脂,分别制成平板Ⅰ、Ⅱ,并按右上图所示在平板上打甲、乙两孔。回答下列问题。(1)实验所用培养基中作为碳源的成分是 。培养基中NH4NO3的作用是为菌株的生长提供氮源,氮源在菌体内可以参与合成 (答出 2种即可)等生物大分子。 (2)步骤①中,在资源和空间不受限制的阶段,若最初接种N0个A细菌,繁殖n代后细菌的数量是 。
(3)为了比较A、B降解石油的能力,某同学利用步骤②所得到的平板Ⅰ、Ⅱ进行实验,结果如下表所示(“+” 表示有透明圈,“+”越多表示透明圈越大,“-”表示无透明圈),推测该同学的实验思路是 。
(4)现有一贫氮且被石油污染的土壤,根据上表所示实验结果,治理石油污染应选用的菌株是 ,理由是 。
答案 (1)石油 蛋白质、核酸 (2)N0×2n个 (3)在无菌条件下,将等量等浓度的A菌液和B菌液分别接种到平板Ⅰ的甲和乙两孔处,平板Ⅱ也进行同样的操作,在相同且适宜的条件下培养一段时间,比较两个平板两孔处有无透明圈及透明圈的大小并作记录,根据透明圈大降解能力强,透明圈小降解能力弱,比较A、B降解石油的能力 (4)A A菌株降解石油的能力高于B菌株,且在没有添加氮源的培养基中也能生长
考向2产脲酶细菌的分离与计数2.(2022黑龙江哈尔滨模拟)下表是某同学列出的分离土壤中微生物的培养基配方,据此回答下列问题。
(1)从作用上看,该培养基属于 培养基,提供氮源的物质是 ,细菌能利用该氮源是由于体内能合成 酶。 (2)在对分离的能分解尿素的细菌进行鉴定时,还需在培养基中加入 指示剂。若指示剂变 ,说明有目的菌株存在。 (3)为了测定微生物的数量,接种时应采用 法,某同学在4个培养基上分别接种稀释倍数为106的土壤样液0.1 mL,培养后菌落数分别为180、155、176、129个,则每毫升原土壤样液中上述微生物的数量为 个,测定的活菌数比实际活菌数 (填“低”“高”或“基本一致”)。
答案 (1)选择 尿素 脲(或催化尿素分解的) (2)酚红 红(3)稀释涂布平板 1.6×109 低
考向3纤维素分解菌的筛选与鉴定3.(2021湖南)大熊猫是我国特有的珍稀野生动物,每只成年大熊猫每日进食竹子量可达12~38 kg。大熊猫可利用竹子中8%的纤维素和27%的半纤维素。研究人员从大熊猫粪便和土壤中筛选纤维素分解菌。回答下列问题。(1)纤维素酶是一种复合酶,一般认为它至少包括三种组分,即 。为筛选纤维素分解菌,将大熊猫新鲜粪便样品稀释液接种至以 为唯一碳源的固体培养基上进行培养,该培养基从功能上分类属于 培养基。 (2)配制的培养基必须进行灭菌处理,目的是 。检测固体培养基灭菌效果的常用方法是 。
(3)简要写出测定大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌活菌数的实验思路: 。 (4)为高效降解农业秸秆废弃物,研究人员利用从土壤中筛选获得的3株纤维素分解菌,在37 ℃条件下进行玉米秸秆降解实验,结果如下表所示。在该条件下纤维素酶活力最高的是菌株 ,理由是 。
答案 (1)C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶 纤维素 选择 (2)杀死培养基中的所有微生物(微生物和芽孢、孢子) 不接种培养(或空白培养) (3)将大熊猫新鲜粪便样液稀释适当倍数后,取0.1 mL涂布到若干个平板(每个稀释度至少涂布三个平板),对菌落数在30~300的平板进行计数,则可根据公式推测大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌的活菌数 (4)C 接种菌株C后秸秆失重最多,纤维素降解率最大
方法突破1.选择培养基与鉴别培养基的区别
2.两种菌株筛选原理的比较
注:测定饮用水中大肠杆菌的数目可以采用滤膜法。
1.(2022广东)研究深海独特的生态环境对于开发海洋资源具有重要意义。近期在“科学号”考察船对中国南海的科考中,中国科学家采集了某海域1 146米深海冷泉附近沉积物样品,分离、鉴定得到新的微生物菌株并进一步研究了其生物学特性。
回答下列问题。(1)研究者先制备富集培养基,然后采用 法灭菌,冷却后再接入沉积物样品,28 ℃厌氧培养一段时间后,获得了含拟杆菌的混合培养物,为了进行纯种培养,除了稀释涂布平板法,还可采用 法。据题图分析,拟杆菌新菌株在以 为碳源时生长状况最好。 (2)研究发现,将采集的样品置于各种培养基中培养,仍有很多微生物不能被分离筛选出来,推测其原因可能是 (答一点即可)。
(3)藻类细胞解体后的难降解多糖物质,通常会聚集形成碎屑沉降到深海底部。从生态系统组成成分的角度考虑,拟杆菌对深海生态系统碳循环的作用可能是 。 (4)深海冷泉环境特殊,推测此环境下生存的拟杆菌所分泌的各种多糖降解酶,除具有酶的一般共性外,其特性可能还有 。
答案 (1)高压蒸汽灭菌 平板划线 纤维素 (2)某些微生物只有利用深海冷泉中的特有物质才能生存(或需要在深海冷泉的特定环境中才能存活) (3)拟杆菌作为分解者,将沉降到深海底部的难降解多糖物质分解为无机物,归还到非生物环境中,有利于碳循环的顺利进行 (4)耐低温
2.(2019全国Ⅰ)已知一种有机物X(仅含有C、H两种元素)不易降解,会造成环境污染。某小组用三种培养基筛选土壤中能高效降解X的细菌(目标菌)。Ⅰ号培养基:在牛肉膏蛋白胨培养基中加入X(5 g/L)。Ⅱ号培养基:氯化钠(5 g/L),硝酸铵(3 g/L),其他无机盐(适量),X(15 g/L)。Ⅲ号培养基:氯化钠(5 g/L),硝酸铵(3 g/L),其他无机盐(适量),X(45 g/L)。回答下列问题。(1)在Ⅰ号培养基中,为微生物提供氮源的是 。Ⅱ、Ⅲ号培养基中为微生物提供碳源的有机物是 。 (2)若将土壤悬浮液接种在Ⅱ号液体培养基中,培养一段时间后,不能降解X的细菌比例会 ,其原因是 。
(3)Ⅱ号培养基加入琼脂后可以制成固体培养基,若要以该固体培养基培养目标菌并对菌落进行计数,接种时,应采用的方法是 。 (4)假设从Ⅲ号培养基中得到了能高效降解X的细菌,且该菌能将X代谢为丙酮酸,则在有氧条件下,丙酮酸可为该菌的生长提供 和 。
答案 (1)牛肉膏、蛋白胨 X (2)下降 不能降解X的细菌因缺乏碳源不能增殖,而能降解X的细菌能够增殖 (3)稀释涂布平板法 (4)能量 合成其他物质的原料
3.(2019全国Ⅱ)物质W是一种含氮有机物,会污染土壤。W在培养基中达到一定量时培养基表现为不透明。某研究小组欲从土壤中筛选出能降解W的细菌(目标菌)。回答下列问题。(1)要从土壤中分离目标菌,所用选择培养基中的氮源应该是 。
(2)在从土壤中分离目标菌的过程中,发现培养基上甲、乙两种细菌都能生长并形成菌落(如图所示)。如果要得到目标菌,应该选择 菌落进一步纯化,选择的依据是 。
(3)土壤中的某些微生物可以利用空气中的氮气作为氮源。若要设计实验进一步确定甲、乙菌能否利用空气中的氮气作为氮源,请简要写出实验思路、预期结果和结论,即 。 (4)该小组将人工合成的一段DNA转入大肠杆菌,使大肠杆菌产生能降解W的酶(酶E)。为了比较酶E与天然酶降解W能力的差异,该小组拟进行如下实验,请完善相关内容。①在含有一定浓度W的固体培养基上,A处滴加含有酶E的缓冲液,B处滴加含有相同浓度天然酶的缓冲液,C处滴加 ,三处滴加量相同。 ②一段时间后,测量透明圈的直径。若C处没有出现透明圈,说明 ;若A、B处形成的透明圈直径大小相近,说明 。
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