2024版高考生物總復習：發(fā)酵工程第2講微生物的培養(yǎng)與應用課件

第2講微生物的培養(yǎng)與應用課標考情——知考向核心素養(yǎng)——提考能課標要求1.闡明在發(fā)酵工程中滅菌是獲得純凈的微生物培養(yǎng)物的前提2.闡明無菌技術是在操作過程中，保持無菌物品與無菌區(qū)域不被微生物污染的技術3.舉例說明通過調整培養(yǎng)基的配方可有目的地培養(yǎng)某種微生物4.概述平板劃線法和稀釋涂布平板法是實驗室中進行微生物分離和純化的常用方法5.概述稀釋涂布平板法和顯微鏡計數(shù)法是測定微生物數(shù)量的常用方法科學思維通過分析培養(yǎng)基的成分及作用，歸納平板劃線法與稀釋涂布平板法的異同科學探究能夠按照要求設計分離微生物的實驗社會責任關注有害微生物的控制、宣傳健康生活自主學習·鞏固基礎知識點一微生物的實驗室培養(yǎng)[自主學習]1.培養(yǎng)基氮源無機鹽液體培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基pH

氧氣2.無菌技術巴氏消毒法干熱滅菌濕熱滅菌外來雜菌3.酵母菌的純培養(yǎng)(1)純培養(yǎng)：在微生物學中，將接種于__________內，在合適條件下形成的________________的群體稱為培養(yǎng)物。由________________所獲得的微生物群體稱為純培養(yǎng)物，獲得______________的過程就是純培養(yǎng)。

培養(yǎng)基含特定種類微生物單一個體繁殖純培養(yǎng)物(2)純培養(yǎng)過程。

瓊脂蒸餾水干熱滅菌箱恒溫培養(yǎng)箱單50℃

酒精燈火焰[自主檢測]1.思考判斷(1)培養(yǎng)基一般都含有水、碳源、氮源和無機鹽，有時還需要加入一些特殊的物質。(

)(2)倒平板時，應將打開的皿蓋放到一邊，以免培養(yǎng)基濺到皿蓋上。(

)(3)消毒的原則是既殺死材料表面的微生物，又減少消毒劑對細胞的傷害。(

)(4)為了防止污染，接種環(huán)經火焰滅菌后應趁熱快速挑取菌落。(

)(5)平板劃線法中每一次劃線后要將接種環(huán)灼燒。(

)√√√××2.深挖教材(1)無菌技術除了用來防止實驗室的培養(yǎng)物被其他外來微生物污染外，還有什么目的?_______________________________________________。

(2)微生物的接種方法只有平板劃線法和稀釋涂布平板法嗎?微生物接種的核心是什么?______________________________________________________________________________________________________________。

提示：還能有效避免操作者自身被微生物感染

提示：不是。微生物的接種技術還包括斜面接種，穿刺接種等方法。其核心是防止雜菌污染，保證培養(yǎng)物的純度知識點二土壤中分解尿素的細菌的分離[自主學習]酚紅樣品稀釋培養(yǎng)觀察以尿素為唯一氮源稀釋涂布平板法[自主檢測]1.思考判斷(1)選擇培養(yǎng)基可以鑒定某種微生物的種類。(

)(2)從物理性質的角度看，選擇培養(yǎng)基多屬于液體培養(yǎng)基。(

)(3)只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素。(

)(4)篩選能分解尿素的細菌所利用的培養(yǎng)基中，尿素是唯一的氮源。(

)(5)分解尿素的細菌在分解尿素時，能將尿素轉化為氨，使得培養(yǎng)基的pH降低。(

)(6)在以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基中加入酚紅指示劑，若指示劑變藍，則說明篩選到分解尿素的細菌。(

)√√××××2.深挖教材(1)想一想，如何根據(jù)平板上的菌落數(shù)推測出每克樣品中的菌落數(shù)?__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(2)細菌數(shù)目的測定還有哪些方法?舉例說明：________________________________________________________。

提示：統(tǒng)計某一稀釋度下平板上的菌落數(shù)，最好能統(tǒng)計3個平板，計算出平板上的菌落數(shù)的平均值，然后按公式每克樣品中的菌落數(shù)＝(C÷V)×M進行計算

提示：濾膜法。測定飲用水中大腸桿菌的數(shù)目可以采用濾膜法重難探究·素養(yǎng)達標重點一

微生物的實驗室培養(yǎng)[深度講解]1.培養(yǎng)基中的營養(yǎng)成分培養(yǎng)基一般都含有水、無機鹽、碳源和氮源等營養(yǎng)物質，此外，還要滿足微生物生長對pH、特殊營養(yǎng)物質以及氧氣的要求。營養(yǎng)要素來源功能碳源無機碳源CO2、NaHCO3、CaCO3等含碳無機物①構成細胞中的物質和一些代謝產物；②有些既是碳源又是能源有機碳源糖類、脂質、蛋白質、有機酸、石油、花生粉餅等氮源無機氮源NH3、銨鹽、硝酸鹽、N2等將無機氮合成含氮有機物有機氮源牛肉膏、蛋白胨、核酸、尿素、氨基酸等合成蛋白質、核酸及含氮的有機物2.培養(yǎng)基的種類及應用

劃分標準培養(yǎng)基種類特點應用按物理性質分液體培養(yǎng)基不加凝固劑工業(yè)生產半固體培養(yǎng)基加凝固劑(如瓊脂)觀察微生物的運動、分類鑒定固體培養(yǎng)基微生物的分離、鑒定、活菌計數(shù)、菌種保存劃分標準培養(yǎng)基種類特點應用按用途分選擇培養(yǎng)基培養(yǎng)基中加入某種化學物質，以抑制不需要的微生物的生長，促進所需的微生物的生長培養(yǎng)、分離出特定微生物(如培養(yǎng)酵母菌和霉菌，可在培養(yǎng)基中加入青霉素；以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基用于分離分解尿素的細菌)劃分標準培養(yǎng)基種類特點應用按用途分鑒別培養(yǎng)基根據(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藥品鑒別不同種類的微生物(如可用伊紅—美藍培養(yǎng)基鑒別飲用水中是否有大腸桿菌)按化學成分分天然培養(yǎng)基含化學成分不明確的天然物質工業(yè)生產合成培養(yǎng)基培養(yǎng)基成分明確分類、鑒別3.平板劃線法和稀釋涂布平板法的比較

[考向預測](一)考查微生物的營養(yǎng)成分(素養(yǎng)目標：生命觀念)1.(2022年廣東深圳期末)為了檢測牛奶中是否含有某種微生物，配制的培養(yǎng)基的配方如下，請分析回答下列問題(注：伊紅—亞甲藍是由兩種染色劑組成的細胞染料)：蛋白胨乳糖蔗糖K2HPO4伊紅亞甲藍蒸餾水10g5g5g2g0.4g0.065g1000mL將培養(yǎng)基pH調至7.2(1)根據(jù)配方，該培養(yǎng)基可用來培養(yǎng)______________(填“細菌”“霉菌”或“細菌與霉菌”)，其所含氮源的功能主要是________________________________________。

(2)該微生物在同化作用上的代謝類型是______型，其在培養(yǎng)基上產生的單個菌落在生態(tài)學中被稱為____________________。

(3)接種好的培養(yǎng)皿在恒溫箱中培養(yǎng)時要倒置，目的是_____________________________________________________________。細菌用于合成蛋白質、核酸異養(yǎng)種群防止冷凝水滴落在培養(yǎng)基上；避免水分過快蒸發(fā)(4)有同學為統(tǒng)計消毒后的牛奶中該微生物的含量，取5mL牛奶樣液進行了下圖操作，每個平板中統(tǒng)計的菌落數(shù)分別為87、83、85，則經過消毒后的牛奶中該微生物的含量大約是_________________個·mL－1。用該方法統(tǒng)計樣本菌落數(shù)時________(填“需要”或“不需要”)設置空白對照組，目的是

___________________________________。

用于判斷培養(yǎng)基是否被污染需要85000(或8.5×104)

【解析】(4)由圖可知，牛奶樣液稀釋了103倍，則消毒后牛奶中每毫升含細菌數(shù)為(87+83+85)÷3÷1×103＝8.5×104(個)。統(tǒng)計樣本菌落數(shù)的該方法叫稀釋涂布平板法，統(tǒng)計樣本菌落時，需要設置空白對照組，目的是用于判斷培養(yǎng)基是否被污染。(二)考查微生物的純培養(yǎng)(素養(yǎng)目標：生命觀念)2.某興趣小組試圖從土壤中分離某種細菌，流程圖如圖所示。如表所示配方的培養(yǎng)基可篩選某種細菌，該細菌可以在該培養(yǎng)基上生長，進而形成菌落?；卮鹣铝袉栴}：KH2PO4

1.4gNa2HPO4

2.1gMgSO4·7H2O

0.2g葡萄糖10.0g尿素1.0g瓊脂15g將上述物質溶解后，用蒸餾水定容至1000mL(1)該培養(yǎng)基可篩選的細菌是_______________，判斷的依據(jù)是______________________________。(2)如果從土壤中獲取的樣本含該細菌的數(shù)量較少，需要對樣本中的細菌進行擴大培養(yǎng)，請判斷能否用表格中的培養(yǎng)基來擴大培養(yǎng)?________(填“能”或“不能”)，理由是________________________________________________________________________________________________。

(3)如果需要對該細菌進行計數(shù)，則應用_______________法接種。接種尿素分解菌后的培養(yǎng)基需要倒置培養(yǎng)，原因是_______________________________________________。

分解尿素的細菌培養(yǎng)基中尿素是唯一的氮源不能

擴大培養(yǎng)應該用液體培養(yǎng)基，表格中配方含有瓊脂，是固體培養(yǎng)基稀釋涂布平板防止培養(yǎng)皿蓋上的水滴落造成培養(yǎng)基的污染(4)從第二次稀釋開始，分別取1mL菌液加入______mL無菌水逐步稀釋10倍后，三個培養(yǎng)皿中分別形成了54、46、50個菌落，則1g土壤樣本中的活菌為________個。

(5)為了確定該細菌確實屬于所要分離的細菌，需要在培養(yǎng)基中加入________指示劑。培養(yǎng)該細菌后，因pH升高，指示劑將變紅。

9

5×107

酚紅【解析】(1)根據(jù)題中表格可知，該培養(yǎng)基中只有尿素一種氮源，因此該培養(yǎng)基可以用于篩選能分解尿素的細菌。(2)該培養(yǎng)基是固體培養(yǎng)基，而菌種的擴大培養(yǎng)需要用液體培養(yǎng)基，所以該培養(yǎng)基不能用來擴大培養(yǎng)尿素分解菌。(3)微生物接種的常用方法有平板劃線法和稀釋涂布平板法，其中稀釋涂布平板法可以對微生物進行計數(shù)。接種分解尿素的細菌后的培養(yǎng)基需要倒置培養(yǎng)，可以防止培養(yǎng)皿蓋上凝結的水珠落入培養(yǎng)基中造成污染。(4)對培養(yǎng)液進行稀釋時，應取1

mL菌液加入9

mL無菌水中，即稀釋10倍，如題圖所示，1

g土壤樣本共稀釋106倍，三個培養(yǎng)皿中分別形成了54個、46個、50個菌落，則1

g土壤樣本中約有分解尿素的細菌數(shù)量為(54+46+50)÷3×106＝5×107個。重點二

微生物的分離與計數(shù)[深度講解]1.分離和鑒定分解尿素的細菌的方法項目詳解土壤采樣采集的土壤應該選擇含有尿素的土壤選擇培養(yǎng)選擇土樣，將土樣放在含有尿素作為唯一氮源的培養(yǎng)基上進行選擇培養(yǎng)梯度稀釋選用一定稀釋范圍的樣品液進行培養(yǎng)以保證菌落數(shù)在30~300鑒定方法加入酚紅指示劑，若指示劑變紅，說明該種菌能分解尿素2.選擇培養(yǎng)基四種常見制備方法或實例(1)加入某些特定的物質(前提是培養(yǎng)基具備全部營養(yǎng)成分)。(2)改變培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分。

(3)利用培養(yǎng)基的特定化學成分分離。

(4)通過某些特殊環(huán)境分離。

3.統(tǒng)計菌落數(shù)目的方法(1)顯微鏡直接計數(shù)法。①原理：利用特定細菌計數(shù)板或血細胞計數(shù)板，在顯微鏡下計算一定體積的樣品中微生物的數(shù)量。②缺點：不能區(qū)分死菌與活菌。(2)間接計數(shù)法(活菌計數(shù)法)。①原理：當樣品的稀釋度足夠高時，培養(yǎng)基表面生長的一個菌落，來源于樣品稀釋液中的一個活菌。通過統(tǒng)計平板上的菌落數(shù)，就能推測出樣品中大約含有多少活菌。②操作：a.設置重復組，增強實驗的說服力及準確性。b.為了保證結果準確，一般選擇菌落數(shù)在30~300的平板進行計數(shù)。③計算公式：每克樣品中的菌株數(shù)＝(C÷V)×M，其中C代表某一稀釋度下平板上生長的平均菌落數(shù)，V代表涂布平板時所用的稀釋液的體積(mL)，M代表稀釋倍數(shù)。注意：統(tǒng)計的菌落數(shù)往往比活菌的實際數(shù)目小。這是因為當兩個或多個細菌連在一起時，平板上觀察到的只是一個菌落。[考向預測]微生物篩選的基本過程(素養(yǎng)目標：科學探究)苯酚(C6H5OH)是重要的化工原料，被廣泛應用于工業(yè)生產中，易形成污染，具有致癌、致畸和致突變作用。苯酚降解菌能分解工業(yè)廢水中的苯酚。自然界中能分解苯酚的微生物有幾百種，多為細菌、放線菌等。分離和純化高效降解苯酚的微生物的實驗流程如圖1所示：請回答下列問題：(1)在制作苯酚降解菌的富集培養(yǎng)基和平板分離培養(yǎng)基時，培養(yǎng)基中應以________為唯一碳源，后者除基本營養(yǎng)成分外，還應添加__________(物質)，然后用___________________________(方法)對培養(yǎng)基進行滅菌。

(2)用平板劃線法分離得到的單個菌落大小、顏色、隆起度等不完全一致的原因是_____________________________________________________________________________________。

苯酚瓊脂高壓蒸汽滅菌法(濕熱滅菌法)

工業(yè)廢水中能降解苯酚的微生物有多種，不同種類的微生物在平板上形成的菌落特征不同(3)對分離得到的某株苯酚降解菌進行菌株生長及苯酚降解實驗，結果如圖2所示。實驗結果表明此菌株適于降解的苯酚濃度為________g/L，判斷依據(jù)是____________________________________________________________。

1.0

此苯酚濃度下菌體繁殖快(或菌體數(shù)量最多)，且苯酚的降解率高典題演練·破解高考1.(2022年廣東卷)研究深海獨特的生態(tài)環(huán)境對于開發(fā)海洋資源具有重要意義。在“科學號”考察船對中國南?？瓶贾?，中國科學家采集了某海域1146米深海冷泉附近沉積物樣品，分離、鑒定得到新的微生物菌株并進一步研究了其生物學特性?；卮鹣铝袉栴}：(1)研究者先制備富集培養(yǎng)基，然后采用________________法滅菌，冷卻后再接入沉積物樣品，28℃厭氧培養(yǎng)一段時間后，獲得了含擬桿菌的混合培養(yǎng)物，為了獲得純種培養(yǎng)物，除了稀釋涂布平板法，還可采用________________法。據(jù)圖分析，擬桿菌新菌株在以_________為碳源時生長狀況最好。

(2)研究發(fā)現(xiàn)，將采集的樣品置于各種培養(yǎng)基中培養(yǎng)，仍有很多微生物不能被分離篩選出來，推測其原因可能是_____________________________________________________________________________________________________(答一點即可)。

高壓蒸汽滅菌平板劃線

某些微生物只有利用深海冷泉中的特有物質才能生存(或需要在深海冷泉的特定環(huán)境中才能存活)

纖維素(3)藻類細胞解體后產生的難降解多糖物質，通常會聚集形成碎屑沉降到深海底部。從生態(tài)系統(tǒng)組成成分的角度考慮，擬桿菌對深海生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的作用可能是________________________________________________________________________________________________________。

(4)深海冷泉環(huán)境特殊，推測此環(huán)境下生存的擬桿菌所分泌的各種多糖降解酶，除具有酶的一般共性外，其特性可能還有________________。

耐低溫

擬桿菌作為分解者，將沉降到深海底部的難降解多糖物質分解為無機物，歸還到無機環(huán)境中，有利于碳循環(huán)的順利進行【解析】(1)培養(yǎng)基通常采用高壓蒸汽滅菌法進行滅菌?？梢圆捎孟♂屚坎计桨宸ɑ蚱桨鍎澗€法，將單個微生物分散在固體培養(yǎng)基上，經過培養(yǎng)得到單菌落，從而獲得純凈培養(yǎng)物。分析題圖可知，在以纖維素為碳源的培養(yǎng)基中，細胞數(shù)量最多，可推知擬桿菌新菌株在以纖維素為碳源時生長狀況最好。(2)深海冷泉中可能存在某些微生物，只有利用冷泉中的特有物質才能生存(或需要在深海冷泉的特定環(huán)境中才能存活)，故將采集的樣品置于各種培養(yǎng)基中培養(yǎng)，仍有很多微生物不能被分離篩選出來。(3)擬桿菌為異養(yǎng)生物，作為該生態(tài)系統(tǒng)的分解者，能將沉降到深海底部的難降解多糖物質分解為無機物，歸還到無機環(huán)境中，有利于碳循環(huán)的順利進行。(4)深海冷泉溫度較低，故生活在其中的擬桿菌所分泌的各種多糖降解酶，應具有耐低溫的特性，才能高效降解多糖，保證擬桿菌的正常生命活動所需。2.(2021年廣東卷)中國科學家運用合成生物學方法構建了一株嗜鹽單胞菌H，以糖蜜(甘蔗榨糖后的廢棄液，含較多蔗糖)為原料，在實驗室發(fā)酵生產PHA等新型高附加值可降解材料，期望提高甘蔗的整體利用價值。工藝流程如圖?；卮鹣铝袉栴}：(1)為提高菌株H對蔗糖的耐受能力和利用效率，可在液體培養(yǎng)基中將蔗糖作為__________，并不斷提高其濃度，經多次傳代培養(yǎng)(指培養(yǎng)一段時間后，將部分培養(yǎng)物轉入新配的培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng))以獲得目標菌株。培養(yǎng)過程中定期取樣并用__________________的方法進行菌落計數(shù)，評估菌株增殖狀況。此外，選育優(yōu)良菌株的方法還有________________________________(答出兩種即可)等。

(2)基于菌株H嗜鹽、酸堿耐受能力強等特性，研究人員設計了一種不需要滅菌的發(fā)酵系統(tǒng)，其培養(yǎng)基鹽濃度設為60g/L，pH為10，菌株H可正常持續(xù)發(fā)酵60d以上。該系統(tǒng)不需要滅菌的原因是______________________________________________________________________________________________________________________________(答出兩點即可)。唯一碳源血細胞計數(shù)板計數(shù)誘變育種、基因工程育種

鹽濃度為60g/L的條件下，其他雜菌因失水過多而死亡；pH為10的條件下，其他雜菌的酶變性失活，生長繁