2017-2018年高中生物 第1章 微生物培養(yǎng)技術 第1節(jié) 微生物的分離和純培養(yǎng)學案 中圖版選修1

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1、 第一節(jié) 微生物的分離和純培養(yǎng) 一、培養(yǎng)基 1．含義 由于微生物代謝方式的不同，因而對營養(yǎng)物質(zhì)的需求也是有差異的。根據(jù)微生物生長繁殖和代謝的需要，將各種營養(yǎng)物質(zhì)混合在一起而配制的營養(yǎng)基質(zhì)。 2．平板培養(yǎng)基 將溶化后的固體培養(yǎng)基基質(zhì)倒入無菌培養(yǎng)皿中，冷卻凝固后制成的培養(yǎng)基。 二、無菌技術 1．目的和要求 在微生物的分離和純培養(yǎng)中，一定不能有外來的污染性雜菌，所以必須采用無菌技術進行操作。因此，在實驗過程中，要對所用的器材、培養(yǎng)基進行嚴格的滅菌，對工作場所要進行消毒。 2．滅菌和消毒 (1)滅菌：用強烈的理化因素殺死環(huán)境或物體內(nèi)外所有的微生物，常用的方法是高溫滅菌法。

2、(2)消毒：用相對溫和的理化方法殺死環(huán)境或物體上的病原微生物和有害微生物的營養(yǎng)細胞，常用的方法是射線消毒法和化學藥劑消毒法。 三、接種技術 1．含義 把相應的研究對象移入培養(yǎng)基中的過程。 2．分類 在平板培養(yǎng)基上接種的方法有平板劃線法、稀釋平板涂布法、稀釋混合平板法等。 預習完成后，請把你認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、微生物的概念及特點 1．概念 微生物是一切肉眼看不見或看不清楚的微小生物的總稱。 2．特點 微生物 微生物 二、微生物的營養(yǎng)及功能 微生物的化學組成成分與其他生物大體相

3、同，也是由C、H、O、N、P、S等元素組成，其中C、H、O、N占細胞干重的90%以上，這些元素最終來自外界環(huán)境中的各種無機化合物和有機化合物。這些化合物可歸納成碳源、氮源、生長因子、無機鹽和水這五大類營養(yǎng)要素。 營養(yǎng)物質(zhì) 定義 作用 主要來源 碳源 凡能提供所需碳元素的物質(zhì) 構成生物體的細胞物質(zhì)和一些代謝產(chǎn)物，有些是異養(yǎng)生物的能源物質(zhì) 無機化合物：CO2、NaHCO3等；有機化合物：糖類、脂肪酸、花生粉餅、石油等 氮源 凡能提供所需氮元素的物質(zhì) 合成蛋白質(zhì)、核酸以及含氮的代謝產(chǎn)物 無機化合物：N2、NH3、銨鹽、硝酸鹽；有機化合物：尿素、牛肉膏、蛋白胨等 生長因子

4、生長必不可少的微量有機物 酶和核酸的組成成分 維生素、氨基酸、堿基等 水 在生物體內(nèi)含量很高，在低等生物體內(nèi)含量更高 不僅是優(yōu)良的溶劑而且可維持生物大分子結構的穩(wěn)定 外界攝入 無機鹽　 為微生物提供除碳、氮以外的各種重要元素，包括大量元素 細胞內(nèi)的組成成分，生理調(diào)節(jié)物質(zhì)，某些化能自養(yǎng)菌的能源，酶的激活劑 無機化合物 ①微生物最常利用的碳源是糖類，尤其是葡萄糖；最常利用的氮源是銨鹽、硝酸鹽。 ②在微生物所需要的化合物中需要量最大的是碳源，新陳代謝同化作用類型的劃分也是根據(jù)是否能合成含碳有機物為依據(jù)，能合成含碳有機物的是自養(yǎng)型，反之則為異養(yǎng)型。 ③對異養(yǎng)微生物來說

5、，含C、H、O、N的有機化合物既是碳源又是氮源、能源。 ④微生物之所以需要補充生長因子，往往是由于缺乏合成這些物質(zhì)所需要的酶或合成能力有限。一些天然物質(zhì)如酵母膏、蛋白胨、動植物組織提取液等可為微生物提供生長因子。 三、大腸桿菌的分離方法和實驗過程 1．實驗原理 微生物的分離與純化就是將待檢測微生物樣品通過劃線或涂布接種在固體培養(yǎng)基上，樣品中的每一個細胞或孢子都可以生長繁殖形成單個菌落。將單個菌落接種到斜面培養(yǎng)基上，經(jīng)培養(yǎng)后，即可得到一個微生物的純種。 2．材料用具 培養(yǎng)16～24 h的大腸桿菌(E.coli)培養(yǎng)液，滅菌的牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基斜面和平板，盛有9 mL無菌水的試管，

6、無菌玻璃涂棒，無菌吸管，接種環(huán)等。 3．方法步驟 微生物的分離包括樣品稀釋、劃線或涂布及培養(yǎng)三個步驟。 微生物分離操作流程圖 (1)稀釋　用1 mL無菌吸管吸取 1 mL大腸桿菌培養(yǎng)液，加入到盛有9 mL無菌水的大試管中，充分混勻，然后用無菌吸管從此試管中吸取1 mL加入另一支盛有9 mL無菌水的試管中，混合均勻，依次制成10－1、10－2、10－3、10－4、10－5、10－6系列稀釋度的大腸桿菌稀釋液。 (2)劃線或涂布 平板劃線分離法：在近火焰處，左手拿皿底，右手拿接種環(huán)，沾取大腸桿菌培養(yǎng)液在平板上劃線，常用的劃線方法有交叉劃線和連續(xù)劃線兩種(如下圖)。交叉劃線時，每轉一

7、個角度燒一次接種環(huán)。劃線完畢后，蓋上培養(yǎng)皿蓋，做好標記。 劃線法示意圖 涂布分離法：取3個平板，底面分別用記號筆寫上10－4、10－5和10－6三種稀釋度，然后用無菌吸管分別吸取相應稀釋度的稀釋液各0.1 mL，放入已標記好的平板上，用無菌玻璃涂棒在培養(yǎng)基表面輕輕地涂布均勻，室溫下靜置5～10 min，使菌懸液吸附進培養(yǎng)基(如下圖)。 涂布法示意圖 (3)培養(yǎng)　將劃線或涂布接種的平板倒置于培養(yǎng)箱或溫室中37 ℃培養(yǎng)16～24 h，即可長出單個的菌落。 四、平板劃線操作應注意的問題 第一次劃線及每次劃線之前都需灼燒接種環(huán)滅菌，劃線操作結束仍需灼燒接種環(huán)，每次灼燒目的如下表：

8、 第一次灼燒 每次劃線之前灼燒 劃線結束灼燒 目的 避免接種環(huán)上可能存在的微生物污染培養(yǎng)物 殺死上次劃線結束后接種環(huán)上殘留的菌種，使每次劃線的菌種來自上次劃線末端 殺死接種環(huán)上殘留的菌種，避免細菌污染環(huán)境和感染操作者 ①灼燒接種環(huán)之后，要等其冷卻后才能伸入菌液，以免溫度太高殺死菌種。 ②劃線時最后一區(qū)域不要與第一區(qū)域相連。 ③畫線用力要大小適當，防止用力過大將培養(yǎng)基劃破。 培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分 　下表是某微生物實驗室的培養(yǎng)基配方。據(jù)表回答： 編號 成分 含量 ① (NH4)2SO4 0.4 g ② KH2PO4 4.0 g ③ FeS

9、O4 0.5 g ④ CaCl2 0.5 g ⑤ H2O 100 mL (1)上表中培養(yǎng)基可培養(yǎng)的微生物類型是________。 (2)此培養(yǎng)液能否用于植物的無土栽培？________，理由是__________，若用于無土栽培，還應注意培養(yǎng)液中________的含量。 (3)若除去①，加入(CH2O)，該培養(yǎng)基可用于培養(yǎng)__________。 【解析】　培養(yǎng)基中未提供碳源，據(jù)此可判定該生物應為自養(yǎng)型，但對植物來說，無土栽培時所用培養(yǎng)液必須是全素培養(yǎng)液(即含所有必需元素)，因此，該培養(yǎng)液不可直接用于植物的無土栽培。從培養(yǎng)基中除去(NH4)2SO4(氮源)，加入(CH2O)

10、(有機碳源)，該培養(yǎng)基可用于培養(yǎng)固氮微生物。 【答案】　(1)自養(yǎng)型微生物 (2)不能　缺乏Mg等礦質(zhì)元素　氧氣 (3)固氮微生物 自養(yǎng)微生物和異養(yǎng)微生物的營養(yǎng)比較 微生物 自養(yǎng)型微生物 異養(yǎng)型微生物 碳源 CO2、NaHCO3 糖類、脂肪酸等 氮源 NH3、銨鹽、硝酸鹽等 銨鹽、硝酸鹽、蛋白質(zhì)等 生長因子 一般不需要 有些種類需要 舉例 硝化細菌 乳酸菌 1．關于培養(yǎng)基配制的說法不正確的是(　　) A．配制的培養(yǎng)基需要進行滅菌 B．微生物的適應性強，配制培養(yǎng)基時可以不考慮pH C．雖然各種培養(yǎng)基的具體配方不同，但一般都含有碳源、氮

11、源、水和無機鹽 D．配制培養(yǎng)基時要注意各種養(yǎng)分的濃度和比例 【解析】　pH影響微生物的生長、代謝和繁殖，因此配制培養(yǎng)基時pH一定要適宜。 【答案】　B 微生物的純化 　氯苯化合物是重要的有機化工原料，不易降解，會污染環(huán)境。某研究小組依照下列實驗方案(如圖)篩選出能高效降解氯苯的微生物SP1菌，培養(yǎng)基配方如表。 圖a 表b　培養(yǎng)基的組成 液體 培養(yǎng)基 蛋白胨 牛肉膏 氯苯 氯化鈉 硝酸銨 無機鹽 (無碳) 蒸餾 水 Ⅰ號 10 g 5 g 5 mg 5 g — — 1 L Ⅱ號 — — 50 mg 5 g 3 g 適量

12、1 L Ⅲ號 — — 20～ 80 mg 5 g 3 g 適量 1 L 下列有關說法正確的是(　　) A．圖中有篩選作用的只有Ⅱ號培養(yǎng)基 B．Ⅱ號、Ⅲ號培養(yǎng)基中無碳源只能培養(yǎng)自養(yǎng)微生物 C．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號培養(yǎng)基中氯苯含量逐漸增加，是為了逐步選擇降解氯苯能力強的微生物 D．微生物中原來就存在能降解氯苯的SP1菌，因此可以直接用Ⅲ號培養(yǎng)基進行一次性選擇 【審題導析】 【精講精析】?、?、Ⅱ、Ⅲ號培養(yǎng)基都對SP1菌有篩選作用；從培養(yǎng)基配方可以看出，Ⅱ、Ⅲ號培養(yǎng)基的碳源為氯苯；Ⅲ號培養(yǎng)基中氯苯的含量太高，直接使用，可能無法得到SP1菌(自然狀態(tài)下具高效降解能力的變異很少

13、)。 【答案】　C 2．上題將SP1菌接種在含不同濃度氯苯的Ⅲ號培養(yǎng)基中培養(yǎng)，得到生長曲線(如下圖)，下列敘述不正確的是(　　) A．隨著氯苯含量升高，SP1菌體數(shù)增多 B．在20 mg/L氯苯的培養(yǎng)基中菌體數(shù)最先達到最高 C．氯苯為SP1菌提供碳源 D．SP1菌在只含氯苯的培養(yǎng)基中就可以生長 【解析】　培養(yǎng)基中除了含有氯苯外，還應含有氮源、無機鹽等營養(yǎng)物質(zhì)。 【答案】　D 1．據(jù)食品產(chǎn)業(yè)網(wǎng)報道，近些年出現(xiàn)的一種膨化食品，合格率僅為76.2%，這兩年不斷有名牌企業(yè)出現(xiàn)食品質(zhì)量問題，其主要原因大部分為鋁含量超標，以及微生物超標。下列關于微生物的敘述中，正確的是(　　

14、) A．所有的微生物都是形體微小、結構簡單、對人類有害的 B．微生物包含了除動物界、植物界的其他生物 C．微生物的結構簡單到?jīng)]有細胞核 D．微生物的結構簡單到?jīng)]有細胞結構 【答案】　B 2．有關平板劃線法操作的敘述不正確的是(　　) A．第一步灼燒接種環(huán)是為了避免接種環(huán)上可能存在的微生物污染培養(yǎng)物 B．每次劃線前，灼燒接種環(huán)是為了殺死上次劃線結束后，接種環(huán)上殘留的菌種 C．在每一區(qū)域內(nèi)劃線時，接種環(huán)上的菌種直接來源于菌液 D．劃線結束后，灼燒接種環(huán)，能及時殺死接種環(huán)上的菌種，避免細菌污染環(huán)境和感染操作者 【解析】　在用平板劃線法分離大腸桿菌的實驗中，接種環(huán)取菌種前灼燒的目

15、的是為了避免接種環(huán)上可能存在的微生物污染培養(yǎng)物。以后每次劃線前灼燒接種環(huán)是為了殺死上次劃線后殘留的菌種；劃線結束后仍需灼燒接種環(huán)，是為了避免細菌污染環(huán)境和感染操作者。從第二次劃線開始，每次劃線時接種環(huán)上的菌種直接來源于上次劃線的末端。 【答案】　C 3．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

16、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__________。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。 【解析】　(1)牛肉膏和蛋白胨中均含有氮元素，因此微生物所需的氮來源于牛肉膏和蛋白胨。若要完成步驟②，需要進行倒平板操作，用到的是固體培養(yǎng)基，所以培養(yǎng)基中要有瓊脂。(2)該實驗的空白對照組為不進行處理的無菌平板，實驗組的操作為將各無菌平板分別放置在教室不同高度的位置上，開蓋暴露相同時間。(3)若空白對照組的平板上出現(xiàn)了菌落，說明實驗過程中出現(xiàn)了污染現(xiàn)象。 【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 8