2019-2020学年高中生物 第1部分 微生物的利用 第2课时 分离以尿素为氮源的微生物学案 浙科版选修1

第2课时 分离以尿素为氮源的微生物

[学习目标] 1.进行微生物分离。使用含有尿素的培养基，采用涂布分离法，分离有脲酶的细菌。2.使用酚红指示剂检测以尿素为氮源的细菌的存在。3.说明分离以尿素为氮源的细菌的实验原理。4.举例说明本实验分离出来的细菌不一定都是以尿素为氮源的细菌。

一、实验原理

1.脲和脲酶

(1)脲：又称尿素，是蛋白质降解的产物。人和其他哺乳动物的尿中都含有尿素，大量尿素的存在会对环境造成污染。

(2)脲酶：降解尿素的酶。

(3)以尿素为氮源的微生物的特点：含有脲酶，通过降解尿素作为其生长的氮源。其利用尿素的反应式为：

(NH 2)2C==O ＋H 2O ――→脲酶2NH 3＋CO 2。

2.实验目的

(1)使用专一的培养基(含有尿素)分离专一的细菌(有脲酶的细菌)。

(2)利用指示剂颜色的变化检知酶(脲酶)所催化的反应。

3.实验原理

(1)不同微生物利用的氮源种类不同，有一些细菌含有脲酶，通过降解尿素作为其生长的氮源。

(2)尿素在脲酶的作用下降解产生NH 3，使培养基的pH 升高，培养基中的酚红指示剂变成红色。

4.两种培养基的比较 项目

全营养LB 固体培养基 尿素固体培养基 培养基

组成 0.25g 蛋白胨，0.12g 酵母提取物，0.25gNaCl ，0.5g 琼脂糖，25mL 水 0.025g 葡萄糖，0.12gNaCl ，0.12gK 2HPO 4，0.25mg 酚红，0.5g 琼脂糖，

15mL 水，10mL 尿素溶液

灭菌 方法

高压蒸汽灭菌 10mL 尿素溶液采用G6玻璃砂漏斗过滤

灭菌，其余用高压蒸汽灭菌，60℃时两

者混合 上述属于选择培养基的是尿素固体培养基。用琼脂糖代替琼脂配制固体培养基的原因是：琼

脂中含有少量含氮化合物，用琼脂糖代替琼脂作为微生物培养基的固化剂，是为了尽可能使培养基中只含尿素一种含氮化合物，以防止琼脂中的含氮化合物被不能以尿素为氮源的细菌利用，有利于对以尿素为氮源的细菌的筛选。

特别提醒 能在选择培养基上生长的不一定是目的菌

原则上选择培养基只能允许特定种类的微生物生长，但实际上，微生物的培养是一个非常复杂的问题，有些微生物可以利用其他微生物的代谢产物生长繁殖，因此能在选择培养基上生长的微生物不一定都是所需的微生物，还需进一步鉴定。

例1 (2018·温州高二检测)下列有关尿素培养基的叙述，错误的是( )

A.根据物理性质划分，该培养基属于固体培养基

B.培养基中的唯一氮源为尿素，用以筛选以尿素为氮源的微生物

C.培养基中的酚红，用于鉴别以尿素为氮源的微生物

D.培养基中加入G6玻璃砂漏斗过滤的尿素后，要用500g/cm 2

压力(90℃以上)灭菌30min 答案 D

解析 因为尿素加热会分解，所以应先将培养基经500g/cm 2压力灭菌30min ，再添加经过G6玻璃砂漏斗过滤后的尿素。

例2 尿素是一种高浓度氮肥且长期施用没有不良影响，但尿素只有通过土壤中某些细菌的分解作用，才能被植物吸收利用。

某同学要分离出土壤中能分解尿素的细菌，并尝试进行计数，培养基配方如下表： K 2HPO 4

NaCl H 2O 葡萄糖 尿素 酚红 琼脂 0.12g

0.12g 15mL 0.025g 2.0g 0.25mg 0.5g

(1)分解尿素的细菌都能合成________，该种细菌在生态平衡中起到什么作用？

____________。写出细菌分解尿素的反应式：________________________________________。

(2)根据培养基的成分判断，该同学能否分离出土壤中分解尿素的细菌？________(填“能”或“不能”)，原因是

_______________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(3)尿素在高温下容易分解，因此常用________________对尿素进行过滤灭菌，而该器材在进行过滤灭菌操作前应使用______________法进行灭菌。

答案 (1)脲酶 参与了氮循环(或维持氮平衡) (NH 2)2C===O ＋H 2O ――→脲酶2NH 3＋CO 2

(2)不能 琼脂是未被纯化的混合物，内含一定的含氮化合物，尿素不是唯一氮源，不能选择出只以尿素为氮源的细菌

(3)G6玻璃砂漏斗 高压蒸汽灭菌

解析 (1)含有脲酶的细菌通过降解尿素作为其生长的氮源，从而也起到维持生物圈氮元素平

衡的作用，脲酶分解尿素的反应式为：(NH 2)2C==O ＋H 2O ――→脲酶2NH 3＋CO 2。(2)从培养基的成分

看，因为含有琼脂，所以不能分离出分解尿素的细菌，因为琼脂是一种未被纯化的混合物，内含一定量的含氮化合物，不利于以尿素为氮源的细菌的筛选。(3)尿素在高温下易分解，应采用G6玻璃砂漏斗过滤灭菌，G6玻璃砂漏斗在使用之前，需采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。 方法技巧 筛选菌株的原理

(1)原理：根据不同微生物的特殊营养要求或其对某化学、物理因素的抗性不同而制备培养基。

(2)方法

①在培养基中加入某种化学物质。例如，加入青霉素可以分离出酵母菌和霉菌；加入高浓度的食盐可以筛选出金黄色葡萄球菌。

②改变培养基中的营养成分。例如，缺乏氮源时可以分离固氮微生物；石油作为唯一碳源时，可以分离出能降解石油的微生物；用含无机碳源的培养基分离出自养型微生物。

③改变微生物的培养条件。例如，将培养基放在高温环境中培养可以得到耐高温的微生物；用普通培养基在无氧条件下分离出厌氧型和兼性厌氧型微生物。

二、实验操作与分析

1.实验中的对照设置

(1)实验组：以尿素固体培养基进行培养。 (2)对照组：以全营养LB 固体培养基进行培养。

2.实验步骤

3.实验结果 培养基 细菌悬液稀释度

10－4 10－5

LB 固体培养基

尿素固体培养基