2017-2018年高中生物 第1章 微生物培養(yǎng)技術(shù) 第1節(jié) 微生物的分離和純培養(yǎng)學(xué)案 中圖版選修1

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1、 第一節(jié) 微生物的分離和純培養(yǎng) 一、培養(yǎng)基 1．含義 由于微生物代謝方式的不同，因而對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需求也是有差異的。根據(jù)微生物生長(zhǎng)繁殖和代謝的需要，將各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)混合在一起而配制的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)。 2．平板培養(yǎng)基 將溶化后的固體培養(yǎng)基基質(zhì)倒入無(wú)菌培養(yǎng)皿中，冷卻凝固后制成的培養(yǎng)基。 二、無(wú)菌技術(shù) 1．目的和要求 在微生物的分離和純培養(yǎng)中，一定不能有外來(lái)的污染性雜菌，所以必須采用無(wú)菌技術(shù)進(jìn)行操作。因此，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，要對(duì)所用的器材、培養(yǎng)基進(jìn)行嚴(yán)格的滅菌，對(duì)工作場(chǎng)所要進(jìn)行消毒。 2．滅菌和消毒 (1)滅菌：用強(qiáng)烈的理化因素殺死環(huán)境或物體內(nèi)外所有的微生物，常用的方法是高溫滅菌法。

2、(2)消毒：用相對(duì)溫和的理化方法殺死環(huán)境或物體上的病原微生物和有害微生物的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞，常用的方法是射線消毒法和化學(xué)藥劑消毒法。 三、接種技術(shù) 1．含義 把相應(yīng)的研究對(duì)象移入培養(yǎng)基中的過(guò)程。 2．分類 在平板培養(yǎng)基上接種的方法有平板劃線法、稀釋平板涂布法、稀釋混合平板法等。 預(yù)習(xí)完成后，請(qǐng)把你認(rèn)為難以解決的問(wèn)題記錄在下面的表格中 問(wèn)題1 問(wèn)題2 問(wèn)題3 問(wèn)題4 一、微生物的概念及特點(diǎn) 1．概念 微生物是一切肉眼看不見(jiàn)或看不清楚的微小生物的總稱。 2．特點(diǎn) 微生物 微生物 二、微生物的營(yíng)養(yǎng)及功能 微生物的化學(xué)組成成分與其他生物大體相

3、同，也是由C、H、O、N、P、S等元素組成，其中C、H、O、N占細(xì)胞干重的90%以上，這些元素最終來(lái)自外界環(huán)境中的各種無(wú)機(jī)化合物和有機(jī)化合物。這些化合物可歸納成碳源、氮源、生長(zhǎng)因子、無(wú)機(jī)鹽和水這五大類營(yíng)養(yǎng)要素。 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 定義 作用 主要來(lái)源 碳源 凡能提供所需碳元素的物質(zhì) 構(gòu)成生物體的細(xì)胞物質(zhì)和一些代謝產(chǎn)物，有些是異養(yǎng)生物的能源物質(zhì) 無(wú)機(jī)化合物：CO2、NaHCO3等；有機(jī)化合物：糖類、脂肪酸、花生粉餅、石油等 氮源 凡能提供所需氮元素的物質(zhì) 合成蛋白質(zhì)、核酸以及含氮的代謝產(chǎn)物 無(wú)機(jī)化合物：N2、NH3、銨鹽、硝酸鹽；有機(jī)化合物：尿素、牛肉膏、蛋白胨等 生長(zhǎng)因子

4、生長(zhǎng)必不可少的微量有機(jī)物 酶和核酸的組成成分 維生素、氨基酸、堿基等 水 在生物體內(nèi)含量很高，在低等生物體內(nèi)含量更高 不僅是優(yōu)良的溶劑而且可維持生物大分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定 外界攝入 無(wú)機(jī)鹽　 為微生物提供除碳、氮以外的各種重要元素，包括大量元素 細(xì)胞內(nèi)的組成成分，生理調(diào)節(jié)物質(zhì)，某些化能自養(yǎng)菌的能源，酶的激活劑 無(wú)機(jī)化合物 ①微生物最常利用的碳源是糖類，尤其是葡萄糖；最常利用的氮源是銨鹽、硝酸鹽。 ②在微生物所需要的化合物中需要量最大的是碳源，新陳代謝同化作用類型的劃分也是根據(jù)是否能合成含碳有機(jī)物為依據(jù)，能合成含碳有機(jī)物的是自養(yǎng)型，反之則為異養(yǎng)型。 ③對(duì)異養(yǎng)微生物來(lái)說(shuō)

5、，含C、H、O、N的有機(jī)化合物既是碳源又是氮源、能源。 ④微生物之所以需要補(bǔ)充生長(zhǎng)因子，往往是由于缺乏合成這些物質(zhì)所需要的酶或合成能力有限。一些天然物質(zhì)如酵母膏、蛋白胨、動(dòng)植物組織提取液等可為微生物提供生長(zhǎng)因子。 三、大腸桿菌的分離方法和實(shí)驗(yàn)過(guò)程 1．實(shí)驗(yàn)原理 微生物的分離與純化就是將待檢測(cè)微生物樣品通過(guò)劃線或涂布接種在固體培養(yǎng)基上，樣品中的每一個(gè)細(xì)胞或孢子都可以生長(zhǎng)繁殖形成單個(gè)菌落。將單個(gè)菌落接種到斜面培養(yǎng)基上，經(jīng)培養(yǎng)后，即可得到一個(gè)微生物的純種。 2．材料用具 培養(yǎng)16～24 h的大腸桿菌(E.coli)培養(yǎng)液，滅菌的牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基斜面和平板，盛有9 mL無(wú)菌水的試管，

6、無(wú)菌玻璃涂棒，無(wú)菌吸管，接種環(huán)等。 3．方法步驟 微生物的分離包括樣品稀釋、劃線或涂布及培養(yǎng)三個(gè)步驟。 微生物分離操作流程圖 (1)稀釋　用1 mL無(wú)菌吸管吸取 1 mL大腸桿菌培養(yǎng)液，加入到盛有9 mL無(wú)菌水的大試管中，充分混勻，然后用無(wú)菌吸管從此試管中吸取1 mL加入另一支盛有9 mL無(wú)菌水的試管中，混合均勻，依次制成10－1、10－2、10－3、10－4、10－5、10－6系列稀釋度的大腸桿菌稀釋液。 (2)劃線或涂布 平板劃線分離法：在近火焰處，左手拿皿底，右手拿接種環(huán)，沾取大腸桿菌培養(yǎng)液在平板上劃線，常用的劃線方法有交叉劃線和連續(xù)劃線兩種(如下圖)。交叉劃線時(shí)，每轉(zhuǎn)一

7、個(gè)角度燒一次接種環(huán)。劃線完畢后，蓋上培養(yǎng)皿蓋，做好標(biāo)記。 劃線法示意圖 涂布分離法：取3個(gè)平板，底面分別用記號(hào)筆寫上10－4、10－5和10－6三種稀釋度，然后用無(wú)菌吸管分別吸取相應(yīng)稀釋度的稀釋液各0.1 mL，放入已標(biāo)記好的平板上，用無(wú)菌玻璃涂棒在培養(yǎng)基表面輕輕地涂布均勻，室溫下靜置5～10 min，使菌懸液吸附進(jìn)培養(yǎng)基(如下圖)。 涂布法示意圖 (3)培養(yǎng)　將劃線或涂布接種的平板倒置于培養(yǎng)箱或溫室中37 ℃培養(yǎng)16～24 h，即可長(zhǎng)出單個(gè)的菌落。 四、平板劃線操作應(yīng)注意的問(wèn)題 第一次劃線及每次劃線之前都需灼燒接種環(huán)滅菌，劃線操作結(jié)束仍需灼燒接種環(huán)，每次灼燒目的如下表：

8、 第一次灼燒 每次劃線之前灼燒 劃線結(jié)束灼燒 目的 避免接種環(huán)上可能存在的微生物污染培養(yǎng)物 殺死上次劃線結(jié)束后接種環(huán)上殘留的菌種，使每次劃線的菌種來(lái)自上次劃線末端 殺死接種環(huán)上殘留的菌種，避免細(xì)菌污染環(huán)境和感染操作者 ①灼燒接種環(huán)之后，要等其冷卻后才能伸入菌液，以免溫度太高殺死菌種。 ②劃線時(shí)最后一區(qū)域不要與第一區(qū)域相連。 ③畫(huà)線用力要大小適當(dāng)，防止用力過(guò)大將培養(yǎng)基劃破。 培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)成分 　下表是某微生物實(shí)驗(yàn)室的培養(yǎng)基配方。據(jù)表回答： 編號(hào) 成分 含量 ① (NH4)2SO4 0.4 g ② KH2PO4 4.0 g ③ FeS

9、O4 0.5 g ④ CaCl2 0.5 g ⑤ H2O 100 mL (1)上表中培養(yǎng)基可培養(yǎng)的微生物類型是________。 (2)此培養(yǎng)液能否用于植物的無(wú)土栽培？________，理由是__________，若用于無(wú)土栽培，還應(yīng)注意培養(yǎng)液中________的含量。 (3)若除去①，加入(CH2O)，該培養(yǎng)基可用于培養(yǎng)__________。 【解析】　培養(yǎng)基中未提供碳源，據(jù)此可判定該生物應(yīng)為自養(yǎng)型，但對(duì)植物來(lái)說(shuō)，無(wú)土栽培時(shí)所用培養(yǎng)液必須是全素培養(yǎng)液(即含所有必需元素)，因此，該培養(yǎng)液不可直接用于植物的無(wú)土栽培。從培養(yǎng)基中除去(NH4)2SO4(氮源)，加入(CH2O)

10、(有機(jī)碳源)，該培養(yǎng)基可用于培養(yǎng)固氮微生物。 【答案】　(1)自養(yǎng)型微生物 (2)不能　缺乏Mg等礦質(zhì)元素　氧氣 (3)固氮微生物 自養(yǎng)微生物和異養(yǎng)微生物的營(yíng)養(yǎng)比較 微生物 自養(yǎng)型微生物 異養(yǎng)型微生物 碳源 CO2、NaHCO3 糖類、脂肪酸等 氮源 NH3、銨鹽、硝酸鹽等 銨鹽、硝酸鹽、蛋白質(zhì)等 生長(zhǎng)因子 一般不需要 有些種類需要 舉例 硝化細(xì)菌 乳酸菌 1．關(guān)于培養(yǎng)基配制的說(shuō)法不正確的是(　　) A．配制的培養(yǎng)基需要進(jìn)行滅菌 B．微生物的適應(yīng)性強(qiáng)，配制培養(yǎng)基時(shí)可以不考慮pH C．雖然各種培養(yǎng)基的具體配方不同，但一般都含有碳源、氮

11、源、水和無(wú)機(jī)鹽 D．配制培養(yǎng)基時(shí)要注意各種養(yǎng)分的濃度和比例 【解析】　pH影響微生物的生長(zhǎng)、代謝和繁殖，因此配制培養(yǎng)基時(shí)pH一定要適宜。 【答案】　B 微生物的純化 　氯苯化合物是重要的有機(jī)化工原料，不易降解，會(huì)污染環(huán)境。某研究小組依照下列實(shí)驗(yàn)方案(如圖)篩選出能高效降解氯苯的微生物SP1菌，培養(yǎng)基配方如表。 圖a 表b　培養(yǎng)基的組成 液體 培養(yǎng)基 蛋白胨 牛肉膏 氯苯 氯化鈉 硝酸銨 無(wú)機(jī)鹽 (無(wú)碳) 蒸餾 水 Ⅰ號(hào) 10 g 5 g 5 mg 5 g — — 1 L Ⅱ號(hào) — — 50 mg 5 g 3 g 適量

12、1 L Ⅲ號(hào) — — 20～ 80 mg 5 g 3 g 適量 1 L 下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(　　) A．圖中有篩選作用的只有Ⅱ號(hào)培養(yǎng)基 B．Ⅱ號(hào)、Ⅲ號(hào)培養(yǎng)基中無(wú)碳源只能培養(yǎng)自養(yǎng)微生物 C．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號(hào)培養(yǎng)基中氯苯含量逐漸增加，是為了逐步選擇降解氯苯能力強(qiáng)的微生物 D．微生物中原來(lái)就存在能降解氯苯的SP1菌，因此可以直接用Ⅲ號(hào)培養(yǎng)基進(jìn)行一次性選擇 【審題導(dǎo)析】 【精講精析】?、瘛ⅱ?、Ⅲ號(hào)培養(yǎng)基都對(duì)SP1菌有篩選作用；從培養(yǎng)基配方可以看出，Ⅱ、Ⅲ號(hào)培養(yǎng)基的碳源為氯苯；Ⅲ號(hào)培養(yǎng)基中氯苯的含量太高，直接使用，可能無(wú)法得到SP1菌(自然狀態(tài)下具高效降解能力的變異很少

13、)。 【答案】　C 2．上題將SP1菌接種在含不同濃度氯苯的Ⅲ號(hào)培養(yǎng)基中培養(yǎng)，得到生長(zhǎng)曲線(如下圖)，下列敘述不正確的是(　　) A．隨著氯苯含量升高，SP1菌體數(shù)增多 B．在20 mg/L氯苯的培養(yǎng)基中菌體數(shù)最先達(dá)到最高 C．氯苯為SP1菌提供碳源 D．SP1菌在只含氯苯的培養(yǎng)基中就可以生長(zhǎng) 【解析】　培養(yǎng)基中除了含有氯苯外，還應(yīng)含有氮源、無(wú)機(jī)鹽等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。 【答案】　D 1．據(jù)食品產(chǎn)業(yè)網(wǎng)報(bào)道，近些年出現(xiàn)的一種膨化食品，合格率僅為76.2%，這兩年不斷有名牌企業(yè)出現(xiàn)食品質(zhì)量問(wèn)題，其主要原因大部分為鋁含量超標(biāo)，以及微生物超標(biāo)。下列關(guān)于微生物的敘述中，正確的是(　　

14、) A．所有的微生物都是形體微小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)人類有害的 B．微生物包含了除動(dòng)物界、植物界的其他生物 C．微生物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單到?jīng)]有細(xì)胞核 D．微生物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單到?jīng)]有細(xì)胞結(jié)構(gòu) 【答案】　B 2．有關(guān)平板劃線法操作的敘述不正確的是(　　) A．第一步灼燒接種環(huán)是為了避免接種環(huán)上可能存在的微生物污染培養(yǎng)物 B．每次劃線前，灼燒接種環(huán)是為了殺死上次劃線結(jié)束后，接種環(huán)上殘留的菌種 C．在每一區(qū)域內(nèi)劃線時(shí)，接種環(huán)上的菌種直接來(lái)源于菌液 D．劃線結(jié)束后，灼燒接種環(huán)，能及時(shí)殺死接種環(huán)上的菌種，避免細(xì)菌污染環(huán)境和感染操作者 【解析】　在用平板劃線法分離大腸桿菌的實(shí)驗(yàn)中，接種環(huán)取菌種前灼燒的目

15、的是為了避免接種環(huán)上可能存在的微生物污染培養(yǎng)物。以后每次劃線前灼燒接種環(huán)是為了殺死上次劃線后殘留的菌種；劃線結(jié)束后仍需灼燒接種環(huán)，是為了避免細(xì)菌污染環(huán)境和感染操作者。從第二次劃線開(kāi)始，每次劃線時(shí)接種環(huán)上的菌種直接來(lái)源于上次劃線的末端。 【答案】　C 3．空氣中的微生物在重力等作用下，可以一定程度地沉降。某研究小組欲用平板收集教室空氣中的微生物，以了解教室內(nèi)不同高度空氣中微生物的分布情況。實(shí)驗(yàn)步驟如下： ①配制培養(yǎng)基(成分：牛肉膏、蛋白胨、NaCl、X、H2O)； ②制作無(wú)菌平板； ③設(shè)置空白對(duì)照組和若干實(shí)驗(yàn)組，進(jìn)行相關(guān)操作； ④將各組平板置于37 ℃恒溫箱中培養(yǎng)一段時(shí)間，統(tǒng)計(jì)各組平

16、板上菌落的平均數(shù)。 回答下列問(wèn)題： (1)該培養(yǎng)基中微生物所需的氮來(lái)源于__________。若要完成步驟②，該培養(yǎng)基中的成分X通常是________?！? (2)步驟③中，實(shí)驗(yàn)組的操作是______________________。 (3)若在某次調(diào)查中，某一實(shí)驗(yàn)組平板上菌落平均數(shù)為36個(gè)/平板，而空白對(duì)照組的一個(gè)平板上出現(xiàn)了6個(gè)菌落，這種結(jié)果說(shuō)明在此次調(diào)查中出現(xiàn)了________現(xiàn)象。 【解析】　(1)牛肉膏和蛋白胨中均含有氮元素，因此微生物所需的氮來(lái)源于牛肉膏和蛋白胨。若要完成步驟②，需要進(jìn)行倒平板操作，用到的是固體培養(yǎng)基，所以培養(yǎng)基中要有瓊脂。(2)該實(shí)驗(yàn)的空白對(duì)照組為不進(jìn)行處理的無(wú)菌平板，實(shí)驗(yàn)組的操作為將各無(wú)菌平板分別放置在教室不同高度的位置上，開(kāi)蓋暴露相同時(shí)間。(3)若空白對(duì)照組的平板上出現(xiàn)了菌落，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)了污染現(xiàn)象。 【答案】　(1)牛肉膏、蛋白胨　瓊脂　(2)將各實(shí)驗(yàn)組平板分別放置在教室不同高度的位置上，開(kāi)蓋暴露一段時(shí)間　(3)污染 8