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2019-2020年高中生物 第1章 微生物培養(yǎng)技術(shù) 第2節(jié) 培養(yǎng)基對微生物的選擇作用教案 中圖版選修1 一、選擇培養(yǎng)基 1．含義 能讓特定的微生物生長，抑制其他微生物生長，從而將所需要的微生物從混雜的微生物群體中分離出來的培養(yǎng)基。 2．操作原理 配制選擇培養(yǎng)基時，可加入某些物質(zhì)或除去某些營養(yǎng)物質(zhì)，也可以加入某種化學(xué)物質(zhì)，從而抑制不需要的微生物的生長繁殖。 二、平板培養(yǎng)基的制備 稱量：根據(jù)培養(yǎng)基配方，準(zhǔn)確稱取各原料成分。 ↓ 溶解：在錐形瓶中加適量蒸餾水后，在電爐上邊加熱邊攪拌直至瓊脂完全溶化，然后加蒸餾水至1 000 mL。 ↓ 調(diào)節(jié)pH ↓　 分裝、包扎：做好標(biāo)記。 ↓　 滅菌：置于高壓蒸汽滅菌鍋中，121 ℃下滅菌20 min。 ↓　 倒平板：將滅菌后的培養(yǎng)液冷卻至50℃左右時，在酒精燈火焰附近倒平板。 接種操作為什么要在酒精燈火焰旁進行？ 【提示】　接種時應(yīng)確保一個無菌的環(huán)境。 預(yù)習(xí)完成后，請把你認(rèn)為難以解決的問題記錄在下面的表格中 問題1 問題2 問題3 問題4  一、培養(yǎng)基的種類 二、無菌技術(shù) 1．概念：無菌技術(shù)不僅能防止實驗室的培養(yǎng)物被其他外來微生物污染，保持微生物的純培養(yǎng)，而且在分離、轉(zhuǎn)接時亦能防止其他微生物污染。 獲得純凈培養(yǎng)物的關(guān)鍵是防止外來雜菌的入侵。無菌技術(shù)圍繞著如何避免雜菌的污染展開，主要包括以下幾個方面： (1)對實驗操作的空間、操作者的衣著和手進行清洗和消毒(disinfection)。 (2)將用于微生物培養(yǎng)的器皿、接種用具和培養(yǎng)基等器具進行滅菌(sterilization)。 (3)為避免周圍環(huán)境中微生物的污染，實驗操作應(yīng)在酒精燈火焰附近進行。 (4)實驗操作時應(yīng)避免已經(jīng)滅菌處理的材料用具與周圍的物品相接觸。 2．消毒與滅菌的區(qū)別與聯(lián)系 消毒是指使用較為溫和的物理或化學(xué)方法僅殺死物體表面或內(nèi)部一部分對人體有害的微生物(不包括芽孢和孢子)。滅菌則是指使用強烈的理化因素殺死物體內(nèi)外所有的微生物，包括芽孢和孢子。消毒屬于部分滅菌。 三、接種技術(shù) 1．用接種環(huán)接種 (1)先點燃酒精燈，再取兩支盛有培養(yǎng)基的試管，其中一支內(nèi)有菌種。用拇指和其他四指夾住試管，使管口平齊，管內(nèi)培養(yǎng)基斜面向上(如圖1)。 (2)手持接種環(huán)，將接種環(huán)的環(huán)端和接種時可能進入試管的部分放在火焰上，來回灼燒多次(如圖2)。 圖1　　　　　圖2 (3)在火焰附近用握有接種環(huán)的那只手的小指、無名指、中指和掌心拔去兩支試管上的試管塞，迅速將試管口通過火焰2～3次，以殺滅試管口上沾染的微生物(如圖3)。 (4)將滅過菌的接種環(huán)伸入菌種管，先將環(huán)部接觸培養(yǎng)基斜面頂端等部位使其冷卻，再輕輕挑取少許菌體。在抽出接種環(huán)時，注意其帶菌部分不要觸及管壁或通過火焰(如圖4)。 圖3　　　　　圖4 (5)迅速將上述帶菌的接種環(huán)伸入待接種的試管中，在培養(yǎng)基斜面上由底部向上輕輕劃“S”型曲線，將菌種接種到培養(yǎng)基上。劃曲線時不要將培養(yǎng)基的表面劃破(如圖5)。 (6)將試管口與試管塞通過火焰2～3次，迅速塞緊試管。多次灼燒接種環(huán)后，放回原處。將接種過菌種的試管，放在恒溫箱中(37 ℃)培養(yǎng)24 h(如圖6)，觀察接種和培養(yǎng)的結(jié)果。 圖5　　　　 　　圖6 2．稀釋平板涂布操作 涂布平板時，稀釋平板涂布的操作比較復(fù)雜，且各個細(xì)節(jié)均需保證“無菌”，應(yīng)特別注意： (1)酒精燈與培養(yǎng)皿的距離要合適。 (2)吸管頭不要接觸任何其他物體。 (3)吸管要在酒精燈火焰周圍使用。 (4)移液管需要經(jīng)過滅菌。操作時，移液后用手指輕壓上端的橡皮頭，吹吸三次，使菌液與水充分混勻。 (5)將涂布器末端浸在盛有體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精的燒杯中。取出時，要讓多余的酒精在燒杯中滴盡，然后將沾有少量酒精的涂布器在火焰上引燃。 選擇培養(yǎng)基的配制原理 　下面是某實驗室中將用到的培養(yǎng)基配方，請根據(jù)下表回答下面的問題。 編號 成分 含量 ① KH2PO4 1.4 g ② Na2HPO4 2.1 g ③ MgSO47H2O 0.2 g ④ 葡萄糖 10.0 g ⑤ 尿素 1.0 g ⑥ 瓊脂 15.0 g 將上述物質(zhì)溶解后，用自來水定溶到1 000 mL (1)在該培養(yǎng)基的配方中，為微生物提供碳源的是________，提供氮源的是________。 (2)絕大多數(shù)微生物都能利用________，但是，只有能合成脲酶的微生物才能分解________。(填編號) (3)分析該培養(yǎng)基的配方，該培養(yǎng)基對微生物是否具有選擇作用？如果具有，又是如何進行選擇的？ 【審題導(dǎo)析】 →→ 【精講精析】　表中營養(yǎng)成分中只有葡萄糖含有碳元素，只有尿素含有氮元素。絕大多數(shù)微生物都能利用葡萄糖，但是，只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素，所以這種培養(yǎng)基對微生物有選擇作用。選擇的原理是只有能夠利用尿素的微生物才能夠生長。 【答案】　(1)葡萄糖　尿素 (2)④　⑤ (3)有選擇作用。以尿素為氮源的微生物才能生長。 解決選擇培養(yǎng)基的問題，關(guān)鍵看培養(yǎng)基中的特殊成分(或缺少的成分)，因為它們對應(yīng)著一類微生物，如： 纖維素為唯一碳源——分解纖維素的微生物 缺氮源——固氮微生物 加青霉素——有抗青霉素基因的細(xì)菌、真菌 1．在培養(yǎng)微生物的培養(yǎng)基中加入某些物質(zhì)能分離出所需的微生物。下列前項是在培養(yǎng)基中加入的物質(zhì)，后項是能分離出的微生物，正確的是(　　) A．氫氧化鈉，酵母菌 B．鹽酸，放線菌 C．適量的青霉素，霉菌 D．適量的伊紅和美藍(lán)，大腸桿菌 【解析】　氫氧化鈉和鹽酸都不利于微生物的生長；青霉素可以抑制細(xì)菌的生長，因而能選出酵母菌和霉菌；加入伊紅和美藍(lán)能夠鑒別出大腸桿菌的存在，但不能選擇出來。 【答案】　C 選擇培養(yǎng)基的應(yīng)用 　(xx全國卷Ⅰ)植物秸稈中的纖維素可被某些微生物分解?；卮鹣铝袉栴}： (1)分解秸稈中纖維素的微生物能分泌纖維素酶，該酶是由3種組分組成的復(fù)合酶，其中的葡萄糖苷酶可將________分解成________。 (2)在含纖維素的培養(yǎng)基中加入剛果紅(CR)時，CR可與纖維素形成________色復(fù)合物。用含有CR的該種培養(yǎng)基培養(yǎng)纖維素分解菌時，培養(yǎng)基上會出現(xiàn)以該菌的菌落為中心的________。 (3)為從富含纖維素的土壤中分離獲得纖維素分解菌的單菌落，某同學(xué)設(shè)計了甲、乙兩種培養(yǎng)基(成分見下表)： 酵母膏 無機鹽 淀粉 纖維素粉 瓊脂 CR溶液 水 培養(yǎng)基甲 ＋ ＋ ＋ ＋ － ＋ ＋ 培養(yǎng)基乙 ＋ ＋ ＋ － ＋ ＋ ＋ 注：“＋”表示有，“－”表示無。 據(jù)表判斷，培養(yǎng)基甲________(填“能”或“不能”)用于分離和鑒別纖維素分解菌，原因是________________________________； 培養(yǎng)基乙________(填“能”或“不能”)用于分離和鑒別纖維素分解菌，原因是_________________________________________。 【解析】　(1)纖維素酶是一種復(fù)合酶，一般認(rèn)為它至少包括三種組分，即C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶，前兩種酶能使纖維素分解成纖維二糖，第三種酶能將纖維二糖分解成葡萄糖。(2)剛果紅是一種染料，可以與培養(yǎng)基中的纖維素形成紅色復(fù)合物，當(dāng)纖維素被纖維素酶分解后，紅色復(fù)合物就無法形成，培養(yǎng)基中就會出現(xiàn)以纖維素分解菌為中心的透明圈，我們可以通過是否產(chǎn)生透明圈來篩選纖維素分解菌。(3)纖維素分解菌的選擇培養(yǎng)基為液體培養(yǎng)基，而用于分離和鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基為固體培養(yǎng)基，并且培養(yǎng)基中需含有纖維素，才能與CR形成紅色復(fù)合物，有纖維素分解菌時才能形成以纖維素分解菌為中心的透明圈。 【答案】　(1)纖維二糖　葡萄糖　(2)紅　透明圈 (3)不能　液體培養(yǎng)基不能用于分離單菌落　不能　培養(yǎng)基中沒有纖維素，不會形成CR—纖維素紅色復(fù)合物，即使出現(xiàn)單菌落也不能確定其為纖維素分解菌 2．分離菌落特征明顯的微生物，還可以用(　　) A．劃線法和稀釋平板涂布法 B．液體培養(yǎng)基培養(yǎng)法 C．加青霉素的選擇培養(yǎng)基 D．振蕩式培養(yǎng)法 【解析】　分離微生物可以使用固體培養(yǎng)基，采用劃線法或稀釋平板涂布法分離出來。 【答案】　A 1．若在固體培養(yǎng)基中放入纖維濾紙作唯一碳源，下列哪種微生物可以生存 (　　) A．可以分泌纖維素酶的微生物 B．由于缺乏營養(yǎng)物質(zhì)，所有微生物均無法生存 C．所有微生物均可以生存 D．病毒 【答案】　A 2．用來判斷選擇培養(yǎng)基是否起到了選擇作用需要設(shè)置的對照是(　　) A．未接種的選擇培養(yǎng)基 B．未接種的牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基 C．接種了的牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基 D．接種了的選擇培養(yǎng)基 【答案】　C 3．有些細(xì)菌可分解原油，從而消除由原油泄漏造成的土壤污染。某同學(xué)欲從受原油污染的土壤中篩選出能高效降解原油的菌株。下列敘述錯誤的一項是(　　) A．在篩選過程中，應(yīng)將土壤樣品稀釋液接種于以原油為唯一碳源的固體培養(yǎng)基上。從功能上講，該培養(yǎng)基屬于選擇培養(yǎng)基 B．無菌技術(shù)要求實驗操作應(yīng)在酒精燈火焰附近進行，以避免周圍環(huán)境中微生物的污染 C．為了篩選出高效菌株，可比較單菌落周圍分解圈的大小，分解圈小說明該菌株的降解能力強 D．通常情況下，在微生物培養(yǎng)過程中，實驗室常用的滅菌方法有灼燒滅菌、干熱滅菌和高壓蒸汽滅菌 【解析】　本題考查高效降解原油的菌株篩選的有關(guān)知識。欲篩選出能降解原油的菌株，培養(yǎng)基中只含有原油而無其他碳源，這樣，不能降解原油的細(xì)菌在此培養(yǎng)基上不能生存，這類培養(yǎng)基屬于選擇培養(yǎng)基，故A正確；無菌技術(shù)要求實驗室操作應(yīng)在酒精燈火焰附近進行，故B正確；降解原油能力越強的菌株，在菌落周圍形成的分解圈越大，故C錯誤；實驗室常用的滅菌方法有灼燒滅菌、干熱滅菌、高壓蒸汽滅菌，故D正確。 【答案】　C 學(xué)業(yè)達標(biāo)測評(二) 一、選擇題 1．鑒別培養(yǎng)基是根據(jù)微生物的代謝特點在培養(yǎng)基中加入一些物質(zhì)配制而成，這些物質(zhì)是(　　) A．指示劑或化學(xué)藥品　 B．青霉素或瓊脂 C．高濃度食鹽 D．維生素或指示劑 【解析】　鑒別培養(yǎng)基是根據(jù)微生物的代謝特點，在培養(yǎng)基中加入某種指示劑或化學(xué)藥品配制而成，用以鑒別不同種類的微生物。 【答案】　A 2．天然培養(yǎng)基與合成培養(yǎng)基是按照什么分類的(　　) A．物理狀態(tài) B．化學(xué)成分 C．用途 D．配制方法 【解析】　培養(yǎng)基的分類有多種方法，按照化學(xué)成分可分為天然培養(yǎng)基和合成培養(yǎng)基。 【答案】　B 3．制備培養(yǎng)基的步驟是(　　) ①溶解?、诜Q量?、塾嬎恪、艿蛊桨濉、轀缇、拚{(diào)pH?、叻盅b A．①②③④⑤⑥⑦ B．③②①⑥⑦④⑤ C．③②①⑥⑦⑤④ D．③②①⑤④⑥⑦ 【解析】　制備培養(yǎng)基的步驟是：計算、稱量、溶解、調(diào)pH、分裝、滅菌、倒平板。 【答案】　C 4．關(guān)于制備牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基的說法，敘述錯誤的是(　　) A．操作順序為計算、稱量、溶化、倒平板、滅菌 B．將稱好的牛肉膏連同稱量紙一同放入燒杯 C．待培養(yǎng)基冷卻至50 ℃左右時進行倒平板 D．等平板冷卻凝固約5 min～10 min后將平板倒過來放置 【解析】　制備牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基時，正確的操作順序是：計算、稱量、溶化、滅菌、倒平板。 【答案】　A 5．有關(guān)稀釋涂布平板法，敘述錯誤的是(　　) A．首先將菌液進行一系列的梯度稀釋 B．然后將不同稀釋度的菌液分別涂布到瓊脂固體培養(yǎng)基的表面 C．適宜條件下培養(yǎng) D．結(jié)果都可在培養(yǎng)基表面形成單個的菌落 【解析】　稀釋涂布平板法接種后培養(yǎng)，培養(yǎng)基表面有的可以形成單個菌落，有的則不能。 【答案】　D 6．下列斜面培養(yǎng)基正確的畫線示意圖，正確的是(　　) 【解析】　正確的接種方法是將帶菌的接種環(huán)伸入待接種的試管中，在培養(yǎng)基面上由底部向上輕劃“S”型曲線，將菌種接種到培養(yǎng)基上。 【答案】　A 7．(xx江蘇高考改編)漆酶屬于木質(zhì)素降解酶類，在環(huán)境修復(fù)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域有著廣泛用途。下圖是分離、純化和保存漆酶菌株的過程，相關(guān)敘述不正確的是(　　) A．生活污水中含有大量微生物，是分離產(chǎn)漆酶菌株的首選樣品 B．篩選培養(yǎng)基中需要加入漆酶的底物，通過菌落特征挑出產(chǎn)漆酶的菌落 C．在涂布平板上長出的菌落，再通過劃線進一步純化 D．對于需要長期保存的菌種，可以采用甘油管藏的方法 【解析】　生活污水中含木質(zhì)素的物質(zhì)相對較少，產(chǎn)漆酶菌株也較少，不宜作為分離產(chǎn)漆酶菌株的樣品，A選項錯誤；產(chǎn)漆酶菌株可降解木質(zhì)素，在篩選培養(yǎng)基中加入木質(zhì)素可篩選產(chǎn)漆酶的菌株，篩選時可通過菌落特征挑出產(chǎn)漆酶的菌落，B選項正確；在涂布平板上生長的菌落可能還有其他雜菌，可再通過平板劃線法進一步純化，C選項正確。 【答案】　A 8．在細(xì)菌的連續(xù)培養(yǎng)過程中，要以一定速度不斷添加新的培養(yǎng)基，同時以同樣速度放出“老”的培養(yǎng)基。右圖表示培養(yǎng)基的稀釋率(培養(yǎng)基的更新速率)與培養(yǎng)容器中營養(yǎng)物質(zhì)濃度、細(xì)菌代時(細(xì)菌數(shù)目增加一倍所需的時間)、細(xì)菌密度的關(guān)系。下列相關(guān)敘述不正確的是(　　) A．在稀釋率很低的情況下，稀釋率的增加會導(dǎo)致細(xì)菌密度增加 B．稀釋率從A點到B點的變化過程中，細(xì)菌生長速率不斷提高 C．稀釋率超過B點后，營養(yǎng)物質(zhì)濃度過高導(dǎo)致細(xì)菌死亡率增大，細(xì)菌密度降低 D．為持續(xù)高效地獲得發(fā)酵產(chǎn)品，應(yīng)將稀釋率控制在B點附近 【解析】　當(dāng)稀釋率大于B點時，營養(yǎng)物質(zhì)的濃度還會進一步增加，代時也還會進一步縮小，但是由于培養(yǎng)液更新的速度太快，細(xì)菌很快就會隨“老”的培養(yǎng)基被放出，而在這個培養(yǎng)環(huán)境中存留的時間非常的短暫，最后導(dǎo)致細(xì)菌的密度較低。C敘述錯誤。ABD敘述正確。 【答案】　C 二、非選擇題 9．在細(xì)菌的純培養(yǎng)中，可在無菌條件下，用已滅菌的接種環(huán)(或接種針)，把純種細(xì)菌(培養(yǎng)在試管中)接種在含有營養(yǎng)物質(zhì)的固體培養(yǎng)基上(一般可用培養(yǎng)皿放置)，該種細(xì)菌在適宜條件下會迅速繁殖，形成菌落。請根據(jù)提供的材料設(shè)計一個簡單實驗探究抗生素A和抗生素B的殺菌效果。 (1)在下圖中畫出設(shè)計方案示意圖并注明名稱(三個培養(yǎng)皿均含相同培養(yǎng)基，無菌條件操作)。 (2)預(yù)測實驗結(jié)果并分析： ①經(jīng)過一段時間后，Ⅱ號培養(yǎng)皿和Ⅲ號培養(yǎng)皿均沒有菌落，抗生素A和抗生素B殺菌效果相同； ②____________________________________________________________； ③____________________________________________________________； ④若Ⅱ、Ⅲ號培養(yǎng)皿內(nèi)均有大量菌落，說明抗生素A和抗生素B均無殺菌功效。 【答案】　(1) (2)②若Ⅱ號培養(yǎng)皿內(nèi)無菌落，而Ⅲ號培養(yǎng)皿內(nèi)菌落與Ⅰ號相同，說明抗生素A有殺菌功效，而抗生素B無殺菌功效 ③若Ⅲ號培養(yǎng)皿內(nèi)無菌落，而Ⅱ號培養(yǎng)皿內(nèi)菌落與Ⅰ號相同，說明抗生素B有殺菌功效，而抗生素A無殺菌功效 10．(xx全國丙卷)某同學(xué)用新鮮的泡菜濾液為實驗材料分離純化乳酸菌。分離純化所用固體培養(yǎng)基中因含有碳酸鈣而不透明，乳酸菌產(chǎn)生的乳酸能溶解培養(yǎng)基中的碳酸鈣?；卮鹣铝袉栴}： (1)分離純化乳酸菌時，首先需要用________對泡菜濾液進行梯度稀釋，進行梯度稀釋的理由是_____________________________。 (2)推測在分離純化所用的培養(yǎng)基中加入碳酸鈣的作用有________和________。分離純化時應(yīng)挑選出________的菌落作為候選菌。 (3)乳酸菌在－20 ℃長期保存時，菌液中常需要加入一定量的________(填“蒸餾水”“甘油”或“碳酸鈣”)。 【解析】　(1)分離純化乳酸菌時，首先需要用無菌水對泡菜濾液進行梯度稀釋，這樣既可避免雜菌污染，又可將乳酸菌分散成單個細(xì)胞，以便在培養(yǎng)基表面形成單個菌落。(2)乳酸的積累影響乳酸菌的增殖，加入碳酸鈣可以中和乳酸菌代謝(無氧呼吸)過程中產(chǎn)生的乳酸，另外，乳酸和碳酸鈣反應(yīng)，進而導(dǎo)致碳酸鈣分解形成透明圈，有利于乳酸菌的鑒別和分離。(3)對于需要長期保存的菌種，可以采用甘油管藏的方法。在3 mL的甘油瓶中，裝入1 mL甘油后滅菌。將1 mL培養(yǎng)的菌液轉(zhuǎn)移到甘油瓶中，與甘油充分混勻后，放在－20 ℃的冷凍箱中保存。 【答案】　(1)無菌水　泡菜濾液中菌的濃度高，直接培養(yǎng)很難分離得到單菌落　(2)鑒別乳酸菌　中和產(chǎn)生的乳酸(或酸)　具有透明圈　(3)甘油