届高考一轮复习学案《微生物的培养与应用》

微生物的培养与应用
考纲要求
1.微生物的分离和培养（实验与探究）。

2.某种微生物数量的测定（实验与探究）。

3.培养基对微生物的选择作用（实验与探究）。

4.用微生物发酵来生产特定的产物以及微生物在其他方面的应用（实验与探究）。

复习要求
1.理解培养基对微生物的选择利用并能利用选择培养基分离微生物。

2.掌握培养微生物的过程、条件和方法。

3.掌握测量微生物数量的方法、统计菌落数量的方法。

4.能利用选择培养基分离微生物的方法。

基础自查
一、微生物的实验室培养
1.培养基
（1）概念：__________________________________________________。

（2）成分：__________________________________________________。

2.无菌技术
3.实验操作
（1）牛肉膏蛋白胨固体培养基的制备
（2）微生物的分离方法
二、土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
1.分离原理：
统计菌落数目：
3.实验流程：
三、分解纤维素的微生物的分离
1.纤维素酶
2.纤维素分解菌的筛选原理
3.土壤中纤维素分解菌的筛选实验流程
课堂深化探究
一、微生物的培养与应用
1.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分类和应用
③培养基配方及营养要素
基本营养要素：
特别提醒①微生物最常用的碳源是糖类，尤其是葡萄糖；最常利用的氮源是铵盐、硝酸盐。

②对异养微生物来说，含C、H、O、N的有机化合物既是碳源，又是氮源、能源。

③有些培养基不需要添加特殊营养物质，生物自己能合成，如大肠杆菌能合成某些维生素，作为特殊营养物质。

④制备：计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。

（2）微生物培养的无菌技术
①消毒和灭菌的区别
②三种常用灭菌方法的比较
2.微生物的纯化培养及菌种的保藏
（1）原理：在培养基上将细菌稀释或分散成单个细胞，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）方法：平板划线法、稀释涂布平板法。

二、特定微生物的数量的测定
1.测定微生物数量的方法
（1）直接计数法：常用的是____________________________。

（2）间接计数法：常用的是____________________________。

2.测定微生物数量方法的实际应用
（1）土壤中好氧型细菌的计数
（2）检测天然水源中细菌总数和大肠杆菌菌落数
细菌总数通常是_________________________________。

大肠杆菌菌落数通常是指________________________________________________________。

（3）检测某种食品中的细菌总数和大肠杆菌菌落数
一般说来，大肠杆菌菌落总数越多，说明____________________________。

（4）土壤中分解尿素细菌的计数
某些细菌中含有尿素分解酶，能____________________________。

3.制备系列稀释液的方法
将1 g土样放入99 mL无菌水中，制成102倍的稀释液，用1 mL无菌移液管吸取上述浓度的溶液0.5 mL，移入装有4.5 mL无菌水的试管中，即配制成103倍的稀释液，用同样的方法可以配制成104、105、106倍的稀释液。

将待测样品进行稀释的目的是使微生物细胞分散开，使实验结果更接近真实值
三、培养基对微生物的选择分析
1.分离微生物的方法
从混合样品中获得某种微生物的方法通常有哪两种？
2.选择培养基及应用实例
（1）选择培养基：
（2）选择培养基应用举例
对应训练
1.不同的微生物对营养物质的需要各不相同。

下列有关一种以CO2为唯一碳源的
自养微生物营养的描述中，不正确的是（）
A.氮源物质为该微生物提供必要的氮素
B.碳源物质也是该微生物的能源物质
C.无机盐是该微生物不可缺少的营养物质
D.水是该微生物的营养要素之一
2.如图是微生物平板划线示意图。

划线的顺序为1、2、3、4、5。

下列操作方法正确的是（）
A.操作前要将接种环放在火焰旁灭菌
B.划线操作须在火焰上进行
C.在5区域中才可以得到所需菌落
D.在1、2、3、4、5区域中划线前后都要对接种环灭菌
3.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230
B.涂布了两个平板，统计的菌落数是215和260，取平均值238
C.涂布了三个平板，统计的菌落数分别是21、212和256，取平均值163
D.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
4.（2011·烟台模拟）可以鉴定出分解尿素的细菌的方法是（）
A.以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂
B.以尿素为唯一氮源的培养基中加入二苯胺试剂
C.以尿素为唯一氮源的培养基中加入苏丹Ⅲ试剂
D.以尿素为唯一氮源的培养基中加入双缩脲试剂
5.通过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。

在缺乏氮源的培养基上大部分微生物无法生长；在培养基中加入青霉素可以抑制细菌和放线菌；在培养基中加入10%的酚可以抑制细菌和霉菌。

利用上述方法能从混杂的微生物群体中分别分离出（）。

①大肠杆菌②霉菌③放线菌④固氮细菌
A.④②③
B.①②③
C.①③④
D.③④
实验探究
尿素是一种重要的农业肥料，但若不经细菌的分解，就不能更好地被植物利用。

生活在土壤中的微生物种类和数量繁多，同学们试图探究土壤中微生物对尿素是否有分解作用，设计了以下实验，并成功筛选到能高效降解尿素的细菌（目的菌）。

培养基成分如下表所示，实验步骤如图所示。

请分析回答问题：
KH2PO4 1.4 g
Na2HPO4 2.1 g
MgSO4·7H2O 0.2 g
葡萄糖10 g
尿素 1 g
琼脂15 g
将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1 000 mL
（1）此培养基能否用于植物组织培养？________，理由是___________________。

（2）培养基中加入尿素的目的是筛选_______，这种培养基属于________培养基。

（3）“目的菌”生长所需的氮源和碳源分别来自培养基中的________和________，实验需要振荡培养，原因是________________。

（4）转为固体培养时，常采用________的方法接种，获得单菌落后继续筛选。

（5）下列材料或用具中：①培养细菌用的培养基与培养皿；②玻棒、试管、锥形瓶和吸管；③实验操作者的双手。

需要灭菌的是：________；需要消毒的是：________（填序号）。

（6）在进行分离分解尿素的细菌的实验时，A同学从培养基上筛选出大约150个菌落，而其他同学只选择出大约50个菌落。

A同学的实验结果产生的原因可能有_____（填序号）。

①由于土样不同②由于培养基污染③由于操作失误④没有设置对照
（7）简述土壤中可分解尿素的细菌的鉴定方法及原理：______________________
参考答案
基础自查
一、微生物的实验室培养
1.培养基
（1）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）一般都含有碳源、氮源、水和无机盐，还需满足不同微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。

2.无菌技术
常用的消毒方法有煮沸消毒法、化学试剂消毒和紫外线消毒；常用的灭菌方法有灼烧灭菌、干热灭菌和高压蒸汽灭菌。

3.实验操作
（1）计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。

（2）①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，将聚集的菌种逐步分散开来。

②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表面，进行培养。

二、土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
1.土壤中细菌之所以能分解尿素，是由于它们体内能合成脲酶，这种物质在把尿素分解成无机物的过程中起到催化作用。

2. 统计样品中的活菌一般用稀释涂布平板法。

3. 土壤取样→制备培养基→微生物的培养与观察→细菌的计数。

三、分解纤维素的微生物的分离
1. 一种复合酶，它包括酶、C x酶和葡萄糖苷酶，前两种酶使纤维素分解成纤维二糖，第三种酶将纤维二糖分解成葡萄糖。

2.（1）刚果红可以与纤维素形成红色复合物，但并不和二糖和葡萄糖发生这种反应。

（2）纤维素分解菌能产生纤维素酶分解纤维素，从而使菌落周围形成透明圈。

3. 土壤取样→选择培养→梯度稀释→将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上→挑选产生透明圈的菌落。

课堂深化探究
一、微生物的培养与应用
1.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分类和应用
③培养基配方及营养要素
基本营养要素：各种培养基一般都含有水、碳源、氮源、无机盐。

此外还要满足不同微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的需求。

（2）微生物培养的无菌技术
进行无菌操作主要是为了防止外来杂菌的入侵，重点是消毒和灭菌。

①消毒和灭菌的区别
②三种常用灭菌方法的比较
2.微生物的纯化培养及菌种的保藏
（1）原理：在培养基上将细菌稀释或分散成单个细胞，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）方法：平板划线法、稀释涂布平板法。

二、特定微生物的数量的测定
1.测定微生物数量的方法
（1）常用的是显微镜直接计数法。

（2）常用的是稀释平板计数法。

2.测定微生物数量方法的实际应用
（1）土壤中好氧型细菌的计数
①制备土壤稀释液：取土壤表层3～5 cm处的土样；制备系列稀释液。

②取样及倒平板：该实验的接种方法是稀释涂布平板法。

③培养。

④观察记录结果：每克土壤样品菌数＝某稀释倍数的菌落平均数
×稀释倍数
涂布平板时所用稀释液的体积。

（2）检测天然水源中细菌总数和大肠杆菌菌落数
细菌总数通常是指1 g或1 mL检测样品中所含细菌菌落的总数。

大肠杆菌菌落数通常是指每100 g或100 mL检测样品中所含细菌的实际数值。

（3）检测某种食品中的细菌总数和大肠杆菌菌落数
一般说来，大肠杆菌菌落总数越多，说明食品的卫生质量越差。

（4）土壤中分解尿素细菌的计数
某些细菌中含有尿素分解酶，能将培养基中的尿素分解成氨，该物质的水溶液会使酚酞指示剂呈现红色。

三、培养基对微生物的选择分析
1.分离微生物的方法
（1）利用该分离对象对某一营养物质有“嗜好”的原理，专门在培养基中加入该营养物质，从而使它成为一种加富培养基。

（2）利用该分离对象对某种抑菌物质的抗性，在混合培养物中加入该抑制物，经培养后，原来占优势的微生物生长受抑制，而分离对象却可乘机大大增殖，在数量上占优势。

2.选择培养基及应用实例
（1）选择培养基：在培养基中加入某种化学物质，以抑制不需要的微生物的生长，促进需要的微生物的生长，目的是从众多微生物中分离所需要的微生物。

（2）选择培养基应用实例
①培养基中加入青霉素可以分离出酵母菌和霉菌。

②培养基中加入高浓度的食盐可得到金黄色葡萄球菌。

③培养基中缺乏氮源时，可以分离固氮微生物，因为非固氮微生物不能在此培养基上生存。

④当培养基的某种营养成分为特定化学成分时，也具有分离效果。

如石油是唯一碳源时，可以抑制不能利用石油的微生物的生长，使能够利用石油的微生物生存，达到分离能消除石油污染的微生物的目的。

⑤改变微生物的培养条件，也可以达到分离微生物的目的，如将培养基放在高温环境中培养只能得到耐高温的微生物。

对应训练
1.B （以CO2为唯一碳源可知该微生物为自养型微生物，可以利用CO2合成有机物，该无机碳源不能为微生物提供能量，其能源来自于光能或分解有机物释放出的化学能。

）
2.D （在每次划线前后都要对接种环进行灭菌，接种环的灭菌方法是在火焰上灼烧，接种时划线操作是在火焰旁进行。

在5个区域中，只要有单个活细菌，通过培养即可获得所需菌落。

）
3.D （在设计实验时，一定要涂布至少3个平板作为重复组，才能增强实验的说服力与准确性，所以A、B不正确。

C项虽涂布了3个平板，但是，其中1个平板的计数结果与另两个相差太远，说明在操作过程中可能出现了错误，此时，不能简单地将3个平板的计数值用来求平均值。

）
4.A （在以尿素为唯一氮源的培养基中，不能分解尿素获得氮源的细菌不能生长，而分解尿素的细菌能利用尿素作氮源，将尿素分解为氨，使pH升高。

若培养基中加入酚红指示剂，指示剂将变红。

此培养基既属于选择培养基，又属于鉴别培养基。

）
5.A （缺乏氮源的培养基上大部分微生物无法生长，而固氮细菌能生长；在培养基中加入青霉素可以抑制细菌和放线菌，霉菌能生长；在培养基中加入10%的酚可以抑制细菌和霉菌，放线菌能生长。

）
实验探究
（1）不能缺少多种必需的矿质元素和生长素、细胞分裂素（2）目的菌选择
（3）尿素葡萄糖为目的菌提供氧气（4）平板划线法（或稀释涂布平板法）（5）①和②③（6）①②③（7）在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，细菌合成的脲酶将尿素分解为氨，pH增高，使酚红指示剂变红
【解析】（1）考查微生物培养与植物组织培养的培养基的区别。

配制培养基需要根据培养的生物营养需求情况，确定其成分及比例。

植物组织培养需要有满足植物细胞生长所必需的营养和植物激素等条件。

（2）培养基中加入尿素能够筛选出能分解尿素的细菌，属于选择培养基。

（3）尿素为该细菌提供氮源，葡萄糖为该细菌提供碳源。

振荡培养基可溶入氧气，供培养的目的菌提供必需的氧气。

（6）培养基上筛选出的细菌数量与是否设置对照无关。