(全國通用版)2022高考生物二輪復習 專題八 生物技術實踐 考點1 微生物的分離和培養(yǎng)學案
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1、(全國通用版)2022高考生物二輪復習 專題八 生物技術實踐 考點1 微生物的分離和培養(yǎng)學案 1.理清培養(yǎng)基制備與微生物純化技術 (1)為了確定培養(yǎng)基的滅菌是否合格,微生物學實驗一般會設置空白對照:隨機取若干滅菌后的空白平板培養(yǎng)基在適宜條件下培養(yǎng)一段時間,觀察培養(yǎng)基上是否有菌落生成。 (2)觀察菌落需用固體培養(yǎng)基,因此培養(yǎng)基要添加瓊脂。 (3)倒平板的溫度一般在50 ℃左右,溫度過高會燙手,溫度過低培養(yǎng)基會凝固。 (4)平板需倒置,這樣既可使培養(yǎng)基表面的水分更好地揮發(fā),又能防止皿蓋上的水珠落入培養(yǎng)基,造成培養(yǎng)基污染。 (5)平板劃線法只適用于微生物的提純,不適合進行計數(shù),并
2、且在最后一次劃線的末端處的菌種最純。 (6)利用稀釋涂布平板法估算水樣中的活菌數(shù)的計算公式:(C÷V)×M(稀釋倍數(shù))。 (7)菌種可用甘油管藏法長期保存,保存時菌液中常添加一定量的甘油。 2.微生物分離與計數(shù)的兩個實例 (1)土壤中分解尿素的細菌的分離與計數(shù) ①篩選菌株:利用以尿素為唯一氮源的選擇培養(yǎng)基篩選菌株。 ②測定微生物數(shù)量的常用方法:活菌計數(shù)法和顯微鏡直接計數(shù)法。 ③過程:土壤取樣→樣品稀釋→微生物的培養(yǎng)與觀察。 ④鑒定方法:含酚紅指示劑的以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基→細菌→指示劑變紅,則該菌能分解尿素。 (2)分解纖維素的微生物的分離 ①實驗原理: 即通過是否
3、產(chǎn)生透明圈來篩選纖維素分解菌。 ②流程:土壤取樣→選擇培養(yǎng)→梯度稀釋→涂布平板→挑選菌落。 1.(2018·全國Ⅰ,37)將馬鈴薯去皮切塊,加水煮沸一定時間,過濾得到馬鈴薯浸出液。在馬鈴薯浸出液中加入一定量蔗糖和瓊脂,用水定容后滅菌,得到M培養(yǎng)基?;卮鹣铝袉栴}: (1)M培養(yǎng)基若用于真菌的篩選,則培養(yǎng)基中應加入鏈霉素以抑制________的生長,加入了鏈霉素的培養(yǎng)基屬于________培養(yǎng)基。 (2)M培養(yǎng)基中的馬鈴薯浸出液為微生物生長提供了多種營養(yǎng)物質(zhì),營養(yǎng)物質(zhì)類型除氮源外還有________________(答出兩點即可)。氮源進入細胞后,可參與合成的生物大分子有_______
4、_________(答出兩點即可)。 (3)若在M培養(yǎng)基中用淀粉取代蔗糖,接種土壤濾液并培養(yǎng),平板上長出菌落后可通過加入顯色劑篩選出能產(chǎn)淀粉酶的微生物。加入的顯色劑是________,該方法能篩選出產(chǎn)淀粉酶微生物的原理是_________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)甲、乙兩位同學用稀釋涂布平板法測定某一土壤樣品中微生物的數(shù)量,在同一稀釋倍數(shù)下得到以下結果: 甲同學涂
5、布了3個平板,統(tǒng)計的菌落數(shù)分別是110、140和149,取平均值133; 乙同學涂布了3個平板,統(tǒng)計的菌落數(shù)分別是27、169和176,取平均值124。 有人認為這兩位同學的結果中,乙同學的結果可信度低,其原因是________________。 答案 (1)細菌 選擇 (2)碳源、無機鹽 蛋白質(zhì)、核酸 (3)碘液 淀粉遇碘液顯藍色,產(chǎn)淀粉酶的菌落周圍淀粉被水解,形成透明圈 (4)乙同學的結果中,1個平板的計數(shù)結果與另2個相差懸殊,結果的重復性差 解析 (1)鏈霉素是抗生素,可抑制細菌生長,故在M培養(yǎng)基中加入鏈霉素作為選擇培養(yǎng)基,可篩選出真菌。 (2)培養(yǎng)基中的營養(yǎng)成分一般包括碳源
6、、氮源、水和無機鹽等。細胞中含有氮元素的生物大分子有蛋白質(zhì)、核酸等,故所加入的氮源可參與以上物質(zhì)的合成。 (3)能產(chǎn)生淀粉酶的微生物可將淀粉分解成麥芽糖,淀粉遇碘變藍,向加有淀粉的培養(yǎng)基中加入碘液后培養(yǎng)基呈現(xiàn)藍色,產(chǎn)淀粉酶的菌落周圍的淀粉被水解,形成透明圈,可根據(jù)透明圈的大小判斷產(chǎn)生淀粉酶的多少。 (4)統(tǒng)計菌落數(shù)時一般選擇菌落數(shù)在30~300個的平板,甲同學統(tǒng)計的3個平板中的菌落數(shù)在正常范圍內(nèi)且差距不大,比較準確;乙同學統(tǒng)計的3個平板中, 1個平板的計數(shù)結果與另2個相差懸殊,結果的重復性差。 方法技巧 選擇培養(yǎng)基作用原理的判斷 (1)在培養(yǎng)基中加入某種化學物質(zhì)。例如,加入青霉素可以分
7、離出酵母菌和霉菌;加入高濃度的食鹽可以得到金黃色葡萄球菌。這里的“加入”是在主要營養(yǎng)成分完備的基礎上進行的。 (2)改變培養(yǎng)基中的營養(yǎng)成分。缺乏氮源時可以分離出固氮微生物;以石油作為唯一碳源時,可以分離出能消除石油污染的微生物。 (3)改變微生物的培養(yǎng)條件。例如,將培養(yǎng)基放在高溫環(huán)境下培養(yǎng),可以得到耐高溫的微生物。 2.(2018·全國Ⅱ,37)在生產(chǎn)、生活和科研實踐中,經(jīng)常通過消毒和滅菌來避免雜菌的污染?;卮鹣铝袉栴}: (1)在實驗室中,玻璃和金屬材質(zhì)的實驗器具________(填“可以”或“不可以”)放入干熱滅菌箱中進行干熱滅菌。 (2)牛奶的消毒常采用巴氏消毒法或高溫瞬時消毒法
8、,與煮沸消毒法相比,這兩種方法的優(yōu)點是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)密閉空間內(nèi)的空氣可采用紫外線照射消毒,其原因是紫外線能______________。在照射前,適量噴灑________,可強化消毒效果。 (4)水廠供應的自來水通常是經(jīng)過________(填“氯氣”“乙醇”或“高錳酸鉀”)消毒的。 (5)某同學在使用高壓
9、蒸汽滅菌鍋時,若壓力達到設定要求,而鍋內(nèi)并沒有達到相應溫度,最可能的原因是____________________。 答案 (1)可以 (2)在達到消毒目的的同時,營養(yǎng)物質(zhì)損失較少 (3)破壞DNA結構 消毒液 (4)氯氣 (5)未將鍋內(nèi)冷空氣排盡 解析 (1)干熱滅菌是指將物品放入干熱滅菌箱內(nèi),在160~170 ℃條件下加熱1~2 h。耐高溫、需要保持干燥的物品,如玻璃器皿(吸管、培養(yǎng)皿)和金屬用具等,可采用干熱滅菌的方法。 (2)巴氏消毒法是在70~75 ℃條件下煮30 min或在80 ℃條件下煮15 min,可以殺死牛奶中的微生物,并且使牛奶的營養(yǎng)物質(zhì)損失較少。 (3)接種室、
10、接種箱或超凈工作臺在使用前,可以用紫外線照射30 min,紫外線能破壞微生物的DNA結構,以殺死物體表面或空氣中的微生物。在照射前,適量噴灑石炭酸或煤酚皂溶液等消毒液,可以強化消毒效果。 (4)自來水通常是用氯氣進行消毒的。 (5)在使用高壓蒸汽滅菌鍋時,若壓力達到設定要求,而鍋內(nèi)并沒有達到相應溫度,最可能的原因是鍋內(nèi)原有的冷空氣沒有排盡。 模型構建 三種常用滅菌方法的比較 滅菌方法 滅菌條件 滅菌時間 適用材料或用具 灼燒滅菌 酒精燈火焰的充分燃燒層 直至燒紅 接種環(huán)、接種針或其他金屬工具 干熱滅菌 干熱滅菌箱內(nèi),160~170 ℃ 1~2 h 玻璃器皿(吸管、
11、培養(yǎng)皿)和金屬用具等 高壓蒸汽滅菌 100 kPa,121 ℃ 15~30 min 培養(yǎng)基等 3.(2016·全國Ⅰ,39)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。實驗步驟如下: ①配制培養(yǎng)基(成分:牛肉膏、蛋白胨、NaCl、X、H2O); ②制作無菌平板; ③設置空白對照組和若干實驗組,進行相關操作; ④將各組平板置于37 ℃恒溫箱中培養(yǎng)一段時間,統(tǒng)計各組平板上菌落的平均數(shù)。 回答下列問題: (1)該培養(yǎng)基中微生物所需的氮來源于______________________
12、__。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,實驗組的操作是______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)若在某次調(diào)查中,某一實驗組平板上菌落平均數(shù)為36個/平板,而空白對照組的一個平板上出現(xiàn)了6個菌落,這種結果說明在此次調(diào)查中出現(xiàn)了________現(xiàn)象。若將30(即36-6)個/平板作為本組菌落數(shù)的平均值,該做法________(填“正確”或“不正確”
13、)。 答案 (1)牛肉膏、蛋白胨 瓊脂 (2)將各實驗組平板分別放置在教室不同高度的位置上,開蓋暴露一段時間 (3)污染 不正確 解析 (1)牛肉膏和蛋白胨都可以作為氮源;平板為固體培養(yǎng)基,故需要加入凝固劑瓊脂。(2)實驗探究的是教室內(nèi)“不同高度空氣”中微生物的分布,其中變量為不同高度,故需在不同高度下放置開蓋平板。同時,為了保證單一變量,需要保證開蓋放置時間一致。為了保證實驗可靠性,需要設置多個平行組。(3)在完全正確的操作情況下,空白對照組中不應出現(xiàn)菌落。若出現(xiàn)菌落,表明操作過程中存在雜菌污染,屬于實驗失誤,所有實驗數(shù)據(jù)均不應采用。 方法技巧 關注兩種對照組與一種重復組 (1)將
14、未接種的選擇培養(yǎng)基與接種的選擇培養(yǎng)基一起培養(yǎng)——用于確認培養(yǎng)基滅菌是否徹底(制備是否合格)。 (2)將接種的普通培養(yǎng)基與接種的選擇培養(yǎng)基一起培養(yǎng)——用于確認選擇培養(yǎng)基是否起到“篩選”作用。 (3)進行微生物計數(shù)時,每一稀釋度下涂布三個平板,即設置重復組,是為了求平均值,提高計數(shù)準確度。 4.(2018·保山第二次統(tǒng)測)李斯特菌廣泛存在于各類食品中,李斯特菌在李斯特菌顯色培養(yǎng)基上培育時菌落會呈現(xiàn)藍綠色。在目前發(fā)現(xiàn)的16種李斯特菌中單增李斯特菌是唯一對人有致病性的一種,與其他李斯特菌相比,單增李斯特菌還能合成并分泌磷脂水解酶,使培養(yǎng)基中的磷脂被分解而在單增李斯特菌菌落周圍出現(xiàn)白色暈環(huán)。 (
15、1)與單增李斯特菌相比,其他李斯特菌不能合成并分泌磷脂水解酶的原因是________________________________________________________________________。 (2)現(xiàn)要檢測某食品中是否含有其他李斯特菌和單增李斯特菌,進行下列相關實驗: ①將該食品樣品加入經(jīng)__________滅菌的李斯特菌選擇培養(yǎng)液中培養(yǎng),培養(yǎng)的目的是________________________________________________________________________ ___________________________________
16、_____________________________________。 ②將經(jīng)過培養(yǎng)的菌液用________________進行系列梯度稀釋后,利用________________法接種到鑒定李斯特菌的培養(yǎng)基上。鑒定李斯特菌的培養(yǎng)基與李斯特菌選擇培養(yǎng)液相比,還需額外添加顯色劑、________和________。 ③將接種后的培養(yǎng)基置于適宜條件下進行培養(yǎng)。一段時間后若培養(yǎng)基上出現(xiàn)__________________的菌落,則說明該食品中含有單增李斯特菌。 答案 (1)其他李斯特菌不含有控制磷脂水解酶合成的基因 (2)①高壓蒸汽 增加李斯特菌的濃度,確保能從樣品中分離到所需微生物 ②
17、無菌水 稀釋涂布平板 磷脂 瓊脂 ③藍綠色且周圍有白色暈環(huán) 解析 (1)根據(jù)以上分析可知,單增李斯特菌具有磷脂水解酶基因,而其他李斯特菌不含有控制磷脂水解酶合成的基因,因此其他李斯特菌不能合成并分泌磷脂水解酶。 (2)①將該食品樣品加入經(jīng)高壓蒸汽滅菌的李斯特菌選擇培養(yǎng)液中培養(yǎng),以增加李斯特菌的濃度,確保能從樣品中分離到所需微生物。②將經(jīng)過培養(yǎng)的菌液用無菌水進行系列稀釋后,利用稀釋涂布平板法接種到鑒定李斯特菌的培養(yǎng)基上。鑒定李斯特菌的培養(yǎng)基與李斯特菌選擇培養(yǎng)液相比,還需額外添加顯色劑、磷脂和瓊脂。③若該食品中含有單增李斯特菌,則一段時間后,培養(yǎng)基上會出現(xiàn)藍綠色且周圍有白色暈環(huán)的菌落。 5.
18、(2018·太原高三模擬)反芻動物如牛和山羊,具有特殊的器官——瘤胃,瘤胃中生活著多種微生物,研究人員從牛胃中篩選纖維素酶高產(chǎn)菌株,并對其降解纖維素能力進行了研究,請回答下列問題: (1)在樣品稀釋和涂布平板步驟中,下列選項不需要的是________(多選)。 A.酒精燈 B.培養(yǎng)皿 C.顯微鏡 D.無菌水 E.接種環(huán) (2)向試管內(nèi)分裝含瓊脂的培養(yǎng)基時 , 若試管口粘附有培養(yǎng)基 , 需要用酒精棉球擦凈的原因是________________________________________________________________________。 (3)剛果紅
19、可與________形成紅色復合物,研究人員在剛果紅培養(yǎng)基平板上,篩選到了幾株有透明降解圈的菌落(見圖 1)。圖中降解圈大小與纖維素酶的________有關。圖中降解纖維素能力最強的菌株是______(填圖中序號)。 (4)纖維素酶高產(chǎn)菌株在-20 ℃長期保存時,菌液中常需加入一定量的________保藏。 (5)研究人員用篩選到的纖維素酶高產(chǎn)菌株 A 和 B,在不同溫度和 pH 條件下進行發(fā)酵,測得發(fā)酵液中酶活性的結果如圖 2,推測菌株________更適合用于人工瘤胃發(fā)酵,理由是______________________________________________________
20、__________________。 答案 (1)CE (2)避免培養(yǎng)基污染棉塞 (3)纖維素 量與活性 菌2 (4)甘油 (5)B 發(fā)酵過程會產(chǎn)熱和產(chǎn)酸,B 菌株在較高溫度和酸性環(huán)境下酶的活性更高 解析 (1)在樣品稀釋中需要使用無菌水稀釋;在涂布平板操作中,需要使用酒精燈對涂布器進行滅菌,并在酒精燈火焰旁完成對培養(yǎng)皿涂布接種操作,所以從選項分析可知,顯微鏡和接種環(huán)不需要,故選CE。 (2)分裝含瓊脂的培養(yǎng)基時,若試管口粘附有培養(yǎng)基,需要用酒精棉球擦凈以避免培養(yǎng)基污染棉塞。 (3)根據(jù)“剛果紅可以與纖維素形成紅色復合物,當纖維素被纖維素酶分解后,紅色復合物無法形成,出現(xiàn)以纖維素分解
21、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”,所以在剛果紅培養(yǎng)基平板上,可以篩選到有透明降解圈的菌落,降解圈大小與纖維素酶的量和活性有關。纖維素酶的量越多,活性越強,分解的纖維素越多,透明降解圈越大,所以圖中降解纖維素能力最強的菌株是菌2。 (4)在-20 ℃長期保存菌株時,菌液中常需加入一定量的甘油保藏。 (5)由于胃部pH值較低,根據(jù)題意和圖示分析可知,發(fā)酵過程會產(chǎn)熱和產(chǎn)酸,B菌株在較高溫度和酸性環(huán)境下酶的活性更高,所以推測菌株B更適合用于人工瘤胃發(fā)酵。 6.(2018·新鄉(xiāng)高三第二次模擬)回答下列與微生物的培養(yǎng)與應用有關的問題: (1)微生物的培養(yǎng)需要使用培養(yǎng)
22、基,不同培養(yǎng)基的配方不同,但一般都具有____________________。在配制從土壤中篩選纖維素分解菌的培養(yǎng)基時,需加入__________作為唯一的碳源。 (2)下圖中產(chǎn)生每個菌落的最初細菌數(shù)為________個才是最理想的。據(jù)圖分析,在培養(yǎng)基上劃線接種時,劃線的順序依次是________(用編號和箭頭表示)。 (3)根據(jù)土壤樣品的稀釋倍數(shù)和接種稀釋液的體積,統(tǒng)計平板上的菌落數(shù)就能大概推測出樣品中的活菌數(shù)。某同學在稀釋倍數(shù)為104的培養(yǎng)基中測得平板上菌落數(shù)的平均值為25.6,則每毫升樣品中的活菌數(shù)是________個(所用稀釋液的體積為0.2 mL)。 (4)若要鑒別纖維素
23、分解菌,可用________________法;若要鑒別尿素分解菌,可在培養(yǎng)基中加入____________。 答案 (1)碳源、氮源、水和無機鹽 纖維素 (2)1 ②→③→① (3)1.28×106 (4)剛果紅染色 酚紅指示劑 解析 (1)培養(yǎng)微生物的不同培養(yǎng)基,雖然其配方不同,但一般都具有碳源、氮源、水和無機鹽。在配制從土壤中篩選纖維素分解菌的培養(yǎng)基時,需加入纖維素作為唯一的碳源。 (2)圖示中產(chǎn)生每個菌落的最初細菌數(shù)為1個才是最理想的。采用平板劃線接種時,通過接種環(huán)在瓊脂固體培養(yǎng)基表面連續(xù)劃線的操作,將聚集的菌種逐步稀釋分散到培養(yǎng)基的表面,在數(shù)次劃線后,就可以得到單菌落,據(jù)此分析圖示可知:劃線的順序依次是②→③→①。 (3)所用稀釋液的體積為0.2 mL,在稀釋倍數(shù)為104的培養(yǎng)基中測得平板上菌落數(shù)的平均值為25.6,則每毫升樣品中的活菌數(shù)是25.6×104÷0.2=1.28×106(個)。 (4)剛果紅可與纖維素形成紅色復合物,但并不和纖維素水解后的纖維二糖和葡萄糖發(fā)生顏色反應,因此若要鑒別纖維素分解菌,可用剛果紅染色法。在細菌分解尿素的化學反應中,細菌合成的脲酶將尿素分解成了氨,氨會使培養(yǎng)基的pH升高,酚紅指示劑將變紅,因此若要鑒別尿素分解菌,可在培養(yǎng)基中加入酚紅指示劑。
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