生物學(xué)案（蘇教版）第十單元第1課時(shí)發(fā)酵工程的培養(yǎng)基與無菌技術(shù)

第1課時(shí)發(fā)酵工程的培養(yǎng)基與無菌技術(shù)課標(biāo)要求1.概述培養(yǎng)基的類型及用途。2.闡明無菌技術(shù)的操作方法。3.概述利用平板劃線法和稀釋涂布平板法，進(jìn)行微生物分離和純化。考點(diǎn)一發(fā)酵工程的培養(yǎng)基培養(yǎng)基(1)概念：主要是指為人工培養(yǎng)微生物等而制備的，適合微生物等__________的營養(yǎng)基質(zhì)。(2)類型①按成分分類培養(yǎng)基種類成分優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)用途天然培養(yǎng)基_____________或___________以及它們的提取物或粗消化物取材便利、____________、配制簡便營養(yǎng)成分難以控制，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重復(fù)性較差工業(yè)化生產(chǎn)合成培養(yǎng)基準(zhǔn)確稱量的高純度________加______化學(xué)成分________，實(shí)驗(yàn)可重復(fù)性好配制過程繁瑣，成本較高研究與育種②按物理狀態(tài)分類培養(yǎng)基種類特點(diǎn)用途________培養(yǎng)基不含________，呈________狀態(tài)工業(yè)生產(chǎn)________培養(yǎng)基或半固體培養(yǎng)基含______________，呈________或半固體狀態(tài)微生物的分離、鑒定，活菌計(jì)數(shù)，菌種保藏③按用途分類：________培養(yǎng)基和特殊培養(yǎng)基特殊培養(yǎng)基種類選擇培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基________培養(yǎng)基用途將某種或某類_______________從混雜的微生物中分離出來快速____________不同微生物，也用于________和篩選產(chǎn)生某種____________的菌種用于培養(yǎng)營養(yǎng)要求比較苛刻的________微生物。可增加所需微生物的________(3)成分成分含義作用來源碳源構(gòu)成生物體的細(xì)胞的物質(zhì)和一些代謝產(chǎn)物，有些也是異養(yǎng)生物的能源物質(zhì)無機(jī)碳源：CO2、NaHCO3等；有機(jī)碳源：糖類、牛肉膏等氮源無機(jī)氮源：N2、NH3、銨鹽、硝酸鹽等；有機(jī)氮源：蛋白胨等無機(jī)鹽為微生物提供除碳、氮之外的各種重要元素，包括大量元素和微量元素為微生物提供無機(jī)營養(yǎng)，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH等無機(jī)化合物：KH2PO4、K2HPO4、NaCl等水生物體含量最高的無機(jī)化合物良好的溶劑，參與化學(xué)反應(yīng)等培養(yǎng)基、代謝產(chǎn)物考向培養(yǎng)基配制及其作用1．(多選)現(xiàn)有兩種固體培養(yǎng)基，已知其配制時(shí)所加的成分和含量如下表，假設(shè)用這兩種培養(yǎng)基分別去分離土壤中的兩種微生物，甲、乙適合分離的微生物是()成分KH2PO4MgSO4·7H2ONaClCaSO4·2H2OCaCO3葡萄糖純淀粉甲培養(yǎng)基0.02%0.02%0.02%0.01%0.5%0.5%2%乙培養(yǎng)基0.02%0.02%0.02%0.01%0.5%－－A.甲培養(yǎng)基適于分離自養(yǎng)型自生固氮菌B．甲培養(yǎng)基適于分離異養(yǎng)型自生固氮菌C．乙培養(yǎng)基適于分離自養(yǎng)型自生固氮菌D．乙培養(yǎng)基適于分離異養(yǎng)型自生固氮菌2．在微生物培養(yǎng)的過程中，需要通過選擇培養(yǎng)或鑒別培養(yǎng)的方法來篩選出目標(biāo)菌種。下列與之相關(guān)的敘述中，不正確的是()A．纖維素分解菌能夠分解剛果紅染料，從而使菌落周圍出現(xiàn)透明圈B．尿素分解菌能夠?qū)⒛蛩胤纸鉃榘?，從而使酚紅指示劑變紅C．在培養(yǎng)基中加入抗生素能夠篩選出具有相應(yīng)抗性的菌株D．在含有碳酸鈣的培養(yǎng)基上生長的乳酸菌菌落周圍會(huì)出現(xiàn)“溶鈣圈”3．(2023·江蘇無錫高三模擬)培養(yǎng)微生物需要提供適宜的培養(yǎng)基。下列關(guān)于培養(yǎng)微生物的培養(yǎng)基的敘述，錯(cuò)誤的是()A．培養(yǎng)基為目標(biāo)微生物提供適宜的生長環(huán)境B．培養(yǎng)基的成分需根據(jù)微生物的代謝特點(diǎn)而定C．培養(yǎng)基需滿足各種微生物生長繁殖的需求D．培養(yǎng)基通常需包含水、無機(jī)鹽、碳源、氮源等營養(yǎng)物質(zhì)考點(diǎn)二發(fā)酵工程的無菌技術(shù)1．發(fā)酵工程的滅菌方法(1)化學(xué)試劑滅菌法：采用________滅菌的方法。一般不用于培養(yǎng)基滅菌。(2)射線滅菌法：利用紫外線等產(chǎn)生的____________進(jìn)行滅菌的方法。(3)干熱滅菌法：包括____________滅菌法和____________法等。(4)濕熱滅菌法：利用____________進(jìn)行滅菌的方法。(5)過濾除菌法：通過______________________從而達(dá)到除菌目的的方法。2．發(fā)酵工程的滅菌設(shè)備(1)電熱鼓風(fēng)干燥箱：________滅菌設(shè)備常用于空的____________、金屬用具和其他耐高溫的物品的滅菌。(2)高壓蒸汽滅菌鍋：________滅菌設(shè)備，其使用包括加水、________、加熱、排空冷空氣、____________、出鍋等步驟。(3)空氣除菌設(shè)備。3．發(fā)酵工程的無菌操作器具(1)接種器具①接種：是指在________條件下將微生物接入____________的操作過程。②常用的工具有________________________等，在涂布平板接種時(shí)要用____________，穿刺接種時(shí)要用接種針，在____________或在平板培養(yǎng)基上進(jìn)行____________時(shí)要用接種環(huán)。(2)轉(zhuǎn)移器具①移液管：用來準(zhǔn)備移取一定________的溶液或________化學(xué)試劑的量器。②微量取液器：取液量________時(shí)使用，分為固定容量的和可調(diào)容量的兩種。③超凈工作臺：是一種經(jīng)過空氣凈化而形成____________操作環(huán)境的設(shè)備。優(yōu)點(diǎn)是操作________。4．微生物接種和傳代的無菌技術(shù)(1)穿刺接種：常用于________微生物。(2)斜面接種：常用的菌種傳代和低溫下______菌種的方法。(3)斜面接種和培養(yǎng)酵母菌①主要目的：____________、擴(kuò)大培養(yǎng)和________________等。②主要步驟：準(zhǔn)備接種→________________→試管口滅菌→挑取少許菌種→____________→培養(yǎng)。5．微生物分離、純化和培養(yǎng)的無菌技術(shù)(1)兩種純化方法的比較項(xiàng)目平板劃線法稀釋涂布平板法分離結(jié)果關(guān)鍵操作接種環(huán)在固體培養(yǎng)基表面連續(xù)劃線①一系列的梯度稀釋；②涂布平板操作接種用具接種環(huán)涂布器優(yōu)點(diǎn)可以觀察菌落特征，對混合菌進(jìn)行分離可以計(jì)數(shù)，可以觀察菌落特征缺點(diǎn)不能計(jì)數(shù)操作復(fù)雜，需要涂布多個(gè)平板共同點(diǎn)都要用到固體培養(yǎng)基；都需進(jìn)行無菌操作；都會(huì)在培養(yǎng)基表面形成單個(gè)的菌落；都可用于觀察菌落特征(2)酵母菌純培養(yǎng)的操作步驟請思考以下問題：①平板冷凝后，要將平板倒置的原因是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________②在接種前隨機(jī)取若干個(gè)滅菌后的未接種的平板，先行培養(yǎng)一段時(shí)間，這樣做的目的是________________________________。③平板劃線第二次及其以后的劃線操作總是從上一次劃線末端開始，這樣做的目的是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________④平板劃線時(shí)最后一次劃線為何不能與第一次劃線相連？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(3)土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計(jì)數(shù)①分離原理：土壤中的細(xì)菌之所以能分解尿素，是因?yàn)樗鼈兡芎铣蒧_______，這種物質(zhì)在把尿素分解成無機(jī)物的過程中起到________作用。②統(tǒng)計(jì)菌落數(shù)目一般用____________法。③計(jì)數(shù)：統(tǒng)計(jì)菌落數(shù)目時(shí)，培養(yǎng)基表面生長的1個(gè)菌落，來源于樣品稀釋液中________個(gè)活菌。為了保證結(jié)果準(zhǔn)確，一般選擇菌落數(shù)在________的平板進(jìn)行計(jì)數(shù)。④公式：__________________________________________。延伸應(yīng)用篩選能高效降解尿素的細(xì)菌(目的菌)的培養(yǎng)基成分如下表所示：KH2PO4Na2HPO4MgSO4·7H2O葡萄糖尿素瓊脂H2Ogggggg定容至1000mL(1)該培養(yǎng)基是如何實(shí)現(xiàn)對分解尿素的細(xì)菌的篩選的？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)如何證明該選擇培養(yǎng)基的確起到了篩選作用？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(3)如何證明所用的選擇培養(yǎng)基沒有受到環(huán)境污染？________________________________________________________________________(4)若甲、乙兩位同學(xué)用稀釋涂布平板法測定同一土壤樣品中的該細(xì)菌數(shù)。在對應(yīng)稀釋倍數(shù)為106的培養(yǎng)基中，得到以下兩種統(tǒng)計(jì)結(jié)果。①甲同學(xué)在該濃度下涂布了一個(gè)平板，統(tǒng)計(jì)的菌落數(shù)為230，該同學(xué)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果是否真實(shí)可靠？為什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________②乙同學(xué)在該濃度下涂布了3個(gè)平板，統(tǒng)計(jì)的菌落數(shù)分別為21、212、256，該同學(xué)將21舍去，然后取平均值。該同學(xué)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理是否合理？為什么？________________________________________________________________________考向一發(fā)酵工程滅菌的方法設(shè)備與無菌技術(shù)操作器具4．下列有關(guān)使用高壓蒸汽滅菌鍋的操作，錯(cuò)誤的是()A．加水時(shí)，水面應(yīng)與三角擱架平齊B．加蓋時(shí)，將排氣軟管插入內(nèi)層滅菌桶的排氣槽內(nèi)C．加熱時(shí)，待冷空氣完全排盡后關(guān)上排氣閥D．切斷電源后，打開排氣閥使壓力表降到零后開蓋5．微生物培養(yǎng)時(shí)常利用無菌技術(shù)避免雜菌的污染，下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．配制好的培養(yǎng)基應(yīng)放入干熱滅菌箱中進(jìn)行干熱滅菌B．實(shí)驗(yàn)中避免已滅菌處理的材料用具與周圍物品接觸C．接種前后的接種環(huán)都要在酒精燈火焰上進(jìn)行灼燒D．實(shí)驗(yàn)結(jié)束后對實(shí)驗(yàn)室噴灑石碳酸同時(shí)配合紫外線照射考向二微生物接種和傳代、分離、純化和培養(yǎng)的無菌技術(shù)6．(2023·江蘇南通高三模擬)下圖為微生物的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的有關(guān)操作，下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．步驟①中，需將接種工具灼燒至變紅，以殺滅雜菌B．步驟②中，將接種工具冷卻時(shí)不宜距酒精燈火焰太遠(yuǎn)C．圖中接種方法的目的是使菌種逐漸稀釋，經(jīng)培養(yǎng)后獲得單個(gè)菌落D．接種后應(yīng)將培養(yǎng)皿倒置培養(yǎng)，培養(yǎng)后可以根據(jù)結(jié)果進(jìn)行微生物計(jì)數(shù)7．(2018·江蘇，31)酵母的蛋白質(zhì)含量可達(dá)自身干重的一半，可作為飼料蛋白的來源。有些酵母可以利用工業(yè)廢甲醇作為碳源進(jìn)行培養(yǎng)，這樣既可減少污染又可降低生產(chǎn)成本。研究人員擬從土壤樣品中分離該類酵母，并進(jìn)行大量培養(yǎng)。下圖所示為操作流程，請回答下列問題：(1)配制培養(yǎng)基時(shí)，按照培養(yǎng)基配方準(zhǔn)確稱量各組分，將其溶解、定容后，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的________，及時(shí)對培養(yǎng)基進(jìn)行分裝，并進(jìn)行____________滅菌。(2)取步驟②中不同梯度的稀釋液加入標(biāo)記好的無菌培養(yǎng)皿中，在步驟③中將溫度約________(在25℃、50℃或80℃中選擇)的培養(yǎng)基倒入培養(yǎng)皿混勻，冷凝后倒置培養(yǎng)。(3)挑取分離平板中長出的單菌落，按步驟④所示進(jìn)行劃線。下列敘述合理的有____________。a．為保證無菌操作，接種針、接種環(huán)使用前都必須滅菌b．劃線時(shí)應(yīng)避免劃破培養(yǎng)基表面，以免不能形成正常菌落c．挑取菌落時(shí)，應(yīng)挑取多個(gè)菌落，分別測定酵母細(xì)胞中甲醇的含量d．可以通過逐步提高培養(yǎng)基中的甲醇的濃度，獲得甲醇高耐受株(4)步驟⑤中，為使酵母數(shù)量迅速增加，培養(yǎng)過程中需保證充足的營養(yǎng)和________供應(yīng)。為監(jiān)測酵母的活細(xì)胞密度，將發(fā)酵液稀釋1000倍后，經(jīng)等體積臺盼藍(lán)染液染色，用25×16型血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)5個(gè)中格中的細(xì)胞數(shù)，理論上________色細(xì)胞的個(gè)數(shù)應(yīng)不少于________，才能達(dá)到每毫升3×109個(gè)活細(xì)胞的預(yù)期密度。1．(2021·山東，14)解脂菌能利用分泌的脂肪酶將脂肪分解成甘油和脂肪酸并吸收利用。脂肪酸會(huì)使醇溶青瓊脂平板變?yōu)樯钏{(lán)色。將不能直接吸收脂肪的甲、乙兩種菌分別等量接種在醇溶青瓊脂平板上培養(yǎng)。甲菌菌落周圍呈現(xiàn)深藍(lán)色，乙菌菌落周圍不變色，下列說法錯(cuò)誤的是()A．甲菌屬于解脂菌B．實(shí)驗(yàn)中所用培養(yǎng)基以脂肪為唯一碳源C．可將兩種菌分別接種在同一平板的不同區(qū)域進(jìn)行對比D．該平板可用來比較解脂菌分泌脂肪酶的能力2.(2021·山東，20)含硫蛋白質(zhì)在某些微生物的作用下產(chǎn)生硫化氫導(dǎo)致生活污水發(fā)臭。硫化氫可以與硫酸亞鐵銨結(jié)合形成黑色沉淀。為探究發(fā)臭水體中甲、乙菌是否產(chǎn)生硫化氫及兩種菌的運(yùn)動(dòng)能力，用穿刺接種的方法，分別將兩種菌接種在含有硫酸亞鐵銨的培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)，如圖所示。若兩種菌繁殖速度相等，下列說法錯(cuò)誤的是()A．乙菌的運(yùn)動(dòng)能力比甲菌強(qiáng)B．為不影響菌的運(yùn)動(dòng)需選用液體培養(yǎng)基C．該實(shí)驗(yàn)不能比較出兩種菌產(chǎn)生硫化氫的量D．穿刺接種等接種技術(shù)的核心是防止雜菌的污染3.(2020·江蘇，19)為純化菌種，在鑒別培養(yǎng)基上劃線接種纖維素降解細(xì)菌，培養(yǎng)結(jié)果如圖所示。下列敘述正確的是()A．倒平板后需間歇晃動(dòng)，以保證表面平整B．圖中Ⅰ、Ⅱ區(qū)的細(xì)菌數(shù)量均太多，應(yīng)從Ⅲ區(qū)挑取單菌落C．該實(shí)驗(yàn)結(jié)果因單菌落太多，不能達(dá)到菌種純化的目的D．菌落周圍的纖維素被降解后，可被剛果紅染成紅色4．(2020·江蘇，31)產(chǎn)脂肪酶酵母可用于含油廢水處理。為篩選產(chǎn)脂肪酶酵母菌株，科研人員開展了相關(guān)研究。請回答下列問題：(1)常規(guī)微生物實(shí)驗(yàn)中，下列物品及其滅菌方法錯(cuò)誤的是________(填編號)。編號①②③④物品培養(yǎng)基接種環(huán)培養(yǎng)皿涂布器滅菌方法高壓蒸汽火焰灼燒干熱臭氧(2)稱取g某土壤樣品，轉(zhuǎn)入99mL無菌水中，制備成菌懸液，經(jīng)________________后，獲得細(xì)胞密度不同的菌懸液。分別取mL菌懸液涂布在固體培養(yǎng)基上，其中10倍稀釋的菌懸液培養(yǎng)后平均長出了46個(gè)酵母菌落，則該樣本中每克土壤約含酵母菌____________個(gè)。(3)為了進(jìn)一步提高酵母菌產(chǎn)酶能力，對分離所得的菌株，采用射線輻照進(jìn)行________育種。將輻照處理后的酵母菌涂布在以________為唯一碳源的固體培養(yǎng)基上，培養(yǎng)一段時(shí)間后，按照菌落直徑大小進(jìn)行初篩，選擇直徑________的菌落，純化后獲得A、B兩突變菌株。(4)在處理含油廢水的同時(shí)，可獲得單細(xì)胞蛋白，實(shí)現(xiàn)污染物資源化。為評價(jià)A、B兩菌株的相關(guān)性能，進(jìn)行了培養(yǎng)研究，結(jié)果如圖。據(jù)圖分析，應(yīng)選擇菌株____________進(jìn)行后續(xù)相關(guān)研究，理由是____________________________________________________________________________________________________________________________________。5．(2022·全國乙，37)化合物S被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品和化工工業(yè)。用菌株C可生產(chǎn)S，S的產(chǎn)量與菌株C培養(yǎng)所利用的碳源關(guān)系密切。為此，某小組通過實(shí)驗(yàn)比較不同碳源對菌體生長和S產(chǎn)量的影響，結(jié)果見表。碳源細(xì)胞干重(g/L)S產(chǎn)量(g/L)葡萄糖淀粉制糖廢液回答下列問題：(1)通常在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)微生物時(shí)，需要對所用的玻璃器皿進(jìn)行滅菌，滅菌的方法有______________________________________________________________(答出2點(diǎn)即可)。(2)由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，菌株C生長的最適碳源是______________；用菌株C生產(chǎn)S的最適碳源是______________。菌株C的生長除需要碳源外，還需要______________________(答出2點(diǎn)即可)等營養(yǎng)物質(zhì)。(3)由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，碳源為淀粉時(shí)菌株C不能生長，其原因是_____________________________________________________________________________________________。(4)若以制糖廢液作為碳源，為進(jìn)一步確定生產(chǎn)S的最適碳源濃度，某同學(xué)進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)。請簡要寫出實(shí)驗(yàn)思路：____________________________________________________。(5)利用制糖廢液生產(chǎn)S可以實(shí)現(xiàn)廢物利用，其意義是__________________________________________________________________________________________________。一、易錯(cuò)辨析1．消毒的原則是既殺死材料表面的微生物，又減少消毒劑對細(xì)胞的傷害()2．倒平板就是等待培養(yǎng)基冷卻凝固后，將培養(yǎng)皿倒過來放置()3．倒平板時(shí)，應(yīng)將打開的皿蓋