2020届高考生物一轮复习讲义 第11单元 第37讲微生物的利用
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1、第37讲微生物的利用考纲要求1.微生物的分离和培养。2.某种微生物数量的测定。3.培养基对微生物的选择作用。考点一微生物的实验室培养1培养基(1)概念:人们按照微生物对营养物质的不同需求,配制出供其生长繁殖的营养基质。(2)营养组成:一般都含有水、碳源、氮源和无机盐。此外,还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。(3)种类按照物理性质可分为液体培养基、固体培养基、半固体培养基。按照成分的来源可分为天然培养基和合成培养基。按照功能用途可分为选择培养基、鉴别培养基等。2无菌技术(1)含义:在培养微生物的操作中,所有防止杂菌污染的方法。(2)常用方法3大肠杆菌的纯化培养(1)制备牛肉
2、膏蛋白胨固体培养基(2)纯化大肠杆菌的方法平板划线法:通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作,将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。稀释涂布平板法: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琼脂固体培养基的表面,进行培养。(3)菌种的保存方法对于频繁使用的菌种,可以采用临时保藏的方法。对于需要长期保存的菌种,可以采用甘油管藏的方法。判断关于微生物培养技术的叙述(1)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()(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)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()
3、(4)为了防止污染,接种环经火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落()(5)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()如图是采用纯化微生物培养的两种接种方法接种后培养的效果图,请分析:(1)获得图A效果和图B效果的接种方法分别是什么?提示获得图A效果的接种方法为稀释涂布平板法,获得图B效果的接种方法为平板划线法。(2)某同学在纯化土壤中的细菌时,发现培养基上的菌落连成了一片,最可能的原因是什么?应当怎样操作才可避免此种现象?提示最可能的原因是菌液浓度过高或划线时在划下一区域前未将接种环灼烧灭菌;采取的措施是增大稀释倍数或每次划新区域前先将接种环灼烧灭菌。(3)接种
4、操作为什么一定要在火焰附近进行?提示火焰附近存在着无菌区域。1培养基的配制原则(1)目的要明确:配制时应根据微生物的种类、培养目的等确定配制的培养基种类。(2)营养要协调:注意各种营养物质的浓度和比例。(3)pH要适宜:细菌为6.57.5,放线菌为7.58.5,真菌为5.06.0,培养不同微生物所需的pH不同。2选择培养基与鉴别培养基的比较种类原理用途举例选择培养基依据某些微生物对某些物质或环境条件的嗜好、抗性而设计从众多微生物中分离出所需的微生物加入青霉素分离得到酵母菌和霉菌鉴别培养基依据微生物产生的某种代谢产物与培养基中的特定试剂或化学药品反应,产生明显的特征变化而设计鉴别不同种类的微生物
5、伊红美蓝培养基可以鉴别大肠杆菌3.消毒和灭菌的辨析项目条件结果常用方法应用范围消毒较为温和的物理或化学方法仅杀死物体表面或内部的部分微生物(不包括芽孢和孢子)煮沸消毒法日常用品巴氏消毒法不耐高温的液体化学药剂消毒法用酒精擦拭双手,用氯气消毒水源灭菌强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物,包括芽孢和孢子灼烧灭菌法接种工具干热灭菌法玻璃器皿、金属工具高压蒸汽灭菌法培养基及容器的灭菌命题点一微生物的培养和无菌技术分析1(2018全国,37)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
6、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解析(1)干热灭菌是指将物品放入干热灭菌箱内,在160170 条件下加热12 h。耐高温、需要保持
7、干燥的物品,如玻璃器皿(吸管、培养皿)和金属用具等,可采用干热灭菌的方法。(2)巴氏消毒法是在7075 条件下煮30 min或在80 条件下煮15 min,可以杀死牛奶中的微生物,并且使牛奶的营养物质损失较少。(3)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,紫外线能破坏微生物的DNA结构,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,可以强化消毒效果。(4)自来水通常是用氯气进行消毒的。(5)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,最可能的原因是锅内原有的冷空气没有排尽。2高温淀粉酶在大规模工业生产中有很大的
8、实用性。研究者从热泉中筛选出了能高效生产高温淀粉酶的嗜热菌,其筛选过程如下图所示。请据图回答下列问题:(1)号培养基从物理状态来看,属于固体培养基,配制时要加入_作为凝固剂,从用途来看属于选择培养基,应以_作为唯一碳源。(2)配制固体培养基的基本步骤是()A计算、称量、倒平板、溶化、灭菌B计算、称量、溶化、倒平板、灭菌C计算、称量、溶化、灭菌、倒平板D计算、称量、灭菌、溶化、倒平板(3)溶化时,烧杯中加入琼脂后要不停地_,防止琼脂糊底引起烧杯破裂。对培养基灭菌的方法一般为_。(4)过程是_,过程所使用的接种方法是_法。(5)部分嗜热菌在号培养基上生长时可释放_分解培养基中的淀粉,在菌落周围形成
9、透明圈,挑选相应的菌落,接种到号培养基进一步分离纯化后,再对菌种进行_培养。答案(1)琼脂淀粉(2)C(3)搅拌高压蒸汽灭菌(4)稀释涂布平板(5)淀粉酶扩大解析(1)固体培养基中通常加入琼脂作为凝固剂。本实验的目的是获得生产高温淀粉酶的嗜热菌,故其选择培养基中应以淀粉作为唯一碳源。(2)配制固体培养基的基本步骤是计算、称量、溶化、灭菌、倒平板。(3)配制培养基加热溶化时,要注意加入琼脂后要不断搅拌,防止琼脂糊底。对培养基的灭菌一般采用高压蒸汽灭菌法。(4)仔细观察题图可知,过程是菌液稀释,过程是采用涂布平板法接种。(5)能产生淀粉酶的部分细菌能分解利用淀粉,其菌落周围会出现透明圈,取这样的菌
10、落再分离纯化可获得相应菌种,以后可以对菌种进行扩大培养用于生产。命题点二微生物的纯化方法及过程分析3(2018全国,37)回答下列与酵母菌有关的问题:(1)分离培养酵母菌通常使用_(填“牛肉膏蛋白胨”“MS”或“麦芽汁琼脂”)培养基,该培养基应采用_灭菌法灭菌。若将酵母菌划线接种在平板上,培养一段时间后可观察到菌落,菌落的含义是_。(2)酵母菌液体培养时,若通入氧气,可促进_(填“菌体快速增殖”“乙醇产生”或“乳酸产生”);若进行厌氧培养,可促进_(填“菌体快速增殖”“乙醇产生”或“乳酸产生”)。(3)制作面包时,为使面包松软通常要在面粉中添加一定量的酵母菌,酵母菌引起面包松软的原因是_。答案
11、(1)麦芽汁琼脂高压蒸汽由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体(2)菌体快速增殖乙醇产生(3)酵母菌分解葡萄糖会产生CO2,CO2使面包松软解析(1)牛肉膏蛋白胨培养基是一种应用广泛的细菌培养基;MS培养基是满足植物细胞的营养和生理需要的培养基;麦芽汁琼脂培养基通常用于酵母菌(真菌)的培养、鉴定及菌种保存。培养基的灭菌方法为高压蒸汽灭菌法。菌落是指由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体。(2)酵母菌为兼性厌氧型微生物,在有氧条件下进行有氧呼吸为其自身的繁殖提供能量;在无氧条件下,酵母菌进行无氧呼吸产生乙醇。(3)面包松软是因为制作过程中加入的酵母菌可以分解葡萄糖产生大量的CO2,CO2遇热
12、膨胀,使得制作的面包松软多孔。4牛奶是微生物培养的良好培养基,牛奶在饮用前都要经过巴氏消毒,以杀死有害微生物,为检测消毒前后牛奶中细菌含量变化情况,做如图1所示操作。用无菌吸管从锥形瓶中吸取1 mL生牛奶稀释液至盛有9 mL无菌水的试管中,混合均匀,如此再重复2次。请回答下列有关问题:(1)巴氏消毒的方法是_,使用这种方法对生鲜牛奶进行消毒的好处是_。(2)取最终的牛奶稀释液0.1 mL滴在培养基上进行涂布,应选择的涂布工具是图2中的_。(3)图1中所示方法为稀释涂布平板法,理想情况下,培养一段时间后可在培养基表面形成菌落。若用该方法培养设置了3个培养皿,菌落数分别为35个、33个、34个,则
13、可以推测生牛奶中每毫升含细菌数为_个,运用这种方法统计的结果往往较实际值_(填“偏大”或“偏小”),原因是_。(4)消毒后的牛奶中绝大部分细菌被杀死,若继续用该方法检测消毒后的牛奶中细菌的数量,则在操作步骤上应做什么改动?_。(5)从生牛奶取样培养得到的菌落中混有各种杂菌,从中检测出大肠杆菌的方法是在培养基中加入_,若菌落具有_特征,则可以认定为大肠杆菌。答案(1)在7075 煮30 min(或在80 煮15 min)牛奶的营养成分不被破坏(2)B(3)3.4106偏小个别菌落可能是由两个或多个细胞形成的(4)减少稀释次数(5)伊红美蓝(金属光泽的紫)黑色解析(1)巴氏消毒的方法是在7075
14、煮30 min或在80 煮15 min,可以杀死牛奶中的微生物,并且使牛奶的营养成分不被破坏。(2)涂布使用的工具是涂布器,图2中B正确。(3)菌落的平均数是34个,生牛奶中每毫升含细菌数菌落平均数/涂布量稀释倍数34个/0.1 mL1043.4106个/mL。在统计菌落时,当两个或多个细胞连在一起时,平板上观察到的只是单个菌落,所以运用这种方法统计的结果往往比实际值偏小。(4)由于消毒后牛奶中绝大部分细菌被杀死,所以可减少稀释次数。(5)大肠杆菌的代谢产物会使伊红美蓝鉴别培养基出现金属光泽的紫黑色。考点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)分离原理:土壤中的细菌之所以能
15、分解尿素,是因为它们能合成脲酶,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)统计菌落数目一般用稀释涂布平板法。统计菌落数目时,培养基表面生长的1个菌落,来源于样品稀释液中的1个活菌。为了保证结果准确,一般选择菌落数在30300的平板进行计数。从平板上的菌落数推测出每克样品中的菌落数的计算方法是(平均菌落数涂布的稀释液体积)稀释倍数。利用稀释涂布平板法成功统计菌落数目的关键是恰当的稀释度。(3)实验流程:土壤取样样品的稀释微生物的培养与观察细菌的计数。2分解纤维素的微生物的分离(1)纤维素酶组成:纤维素酶是一种复合酶,一般认为它至少包括三种组分,即C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶。作用纤维
16、素纤维二糖葡萄糖(2)纤维素分解菌的筛选原理 纤维素分解菌 红色复合物红色消失,出现透明圈。筛选方法:刚果红染色法,即通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。培养基:以纤维素为唯一碳源的选择培养基。实验流程土壤取样:富含纤维素的环境选择培养:用选择培养基培养,以增加纤维素分解菌的浓度梯度稀释:制备系列稀释液涂布平板: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归纳总结两种纯化细菌方法的辨析比较项目平板划线法稀释涂布平板法关键操作接种环在固体平板培养基表面连续划线一系列的梯度稀释涂布平板法操作注意事项每次划线前后均需灼烧接种环稀释度要足够高,为确保实验成功可以适当增加稀释度的范围菌体
17、获取在具有显著菌落特征的区域的菌落中挑取菌体从适宜稀释度的平板上的菌落中挑取菌体优点可以根据菌落的特点获得某种微生物的单细胞菌落既可以获得单细胞菌落,又能对微生物进行计数缺点不能对微生物计数操作复杂,需要涂布多个平板(1)选择培养基可以鉴定某种微生物的种类()(2)对细菌进行计数只能采用稀释涂布平板法,而不能用平板划线法()(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,使得培养基的酸碱度降低()(5)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()研究人员在刚果红培养基平板上,筛选到了几株
18、有透明降解圈的菌落如图1所示,将筛选到的纤维素酶高产菌株J1和J4在不同的温度和pH条件下进行发酵,测得发酵液中酶活性的结果如图2,请分析:(1)透明圈是如何形成的?提示刚果红可以与纤维素形成红色复合物,但并不与纤维素降解产物纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。细菌分泌的纤维素酶能将培养基中的纤维素降解成纤维二糖和葡萄糖,形成透明圈。(2)图中透明圈大小代表什么?降解纤维素能力最强的菌株是哪种?提示透明圈大小与纤维素酶的量和活性有关,降解纤维素能力最强的是菌株。(3)结合图2推测哪种菌株更适合用于人工瘤胃发酵?提示J4菌株在较高温度和酸性环境下酶的活性更高,更适合用于人工瘤胃发酵。命题点一选择培养基
19、成分及配制方法的分析1(2018全国,37)将马铃薯去皮切块,加水煮沸一定时间,过滤得到马铃薯浸出液。在马铃薯浸出液中加入一定量蔗糖和琼脂,用水定容后灭菌,得到M培养基。回答下列问题:(1)M培养基若用于真菌的筛选,则培养基中应加入链霉素以抑制_的生长,加入了链霉素的培养基属于_培养基。(2)M培养基中的马铃薯浸出液为微生物生长提供了多种营养物质,营养物质类型除氮源外还有_(答出两点即可)。氮源进入细胞后,可参与合成的生物大分子有_(答出两点即可)。(3)若在M培养基中用淀粉取代蔗糖,接种土壤滤液并培养,平板上长出菌落后可通过加入显色剂筛选出能产淀粉酶的微生物。加入的显色剂是_,该方法能筛选出
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