高考一轮课程生物 全国通用版微生物的培养与应用教案

2019年高考一轮复习 微生物的培养与应用教材版本全国通用课时说明2课时知识点微生物的分离与培养，某种微生物数量的测定。复习目标1. 微生物的分离与培养（实验与探究）2. 某种微生物数量的测定（实验与探究）3. 培养基对微生物的选择作用（实验与探究）4. 利用微生物发酵来生产特定的产物以及微生物在其他方面的应用（实验与探究）复习重点1. 微生物的实验室培养。2. 微生物的筛选和计数。复习难点1. 微生物培养所需培养基的制备原理和方法。2. 对照实验的设置方法。3. 实验现象的分析和实验数据的处理方法。一、自我诊断 知己知彼 1.以下是在推进生态文明建设过程中，合理利用微生物的实例。农作物秸秆可用于还田、造纸、养殖蘑菇、生产乙醇等，既能解决集中焚烧污染环境问题，又能变废为宝。农业生产上广泛使用的除草剂在土壤中不易被降解，长期使用会污染土壤，可选育降解该除草剂的细菌修复被污染的土壤。请回答：（1）用于生物工程的目的菌大多是从自然环境中筛选纯化出来的。在选育能分解除草剂（一类含氮有机物）的目的菌时，应将土壤浸出液接种在以为唯一氮源的固体培养基上。对固体培养基进行灭菌处理常用的方法是，为检测灭菌效果可对培养基进行。（2）稻杆还田以及利用秸秆生产乙醇的过程都需要以纤维素为的微生物。分离该类微生物时应用含纤维素的培养基进行培养，并加入形成红色复合物进行筛选，目的菌应从周围有的菌落中选取。（3）生产乙醇过程中常用的微生物是，发酵过程中检测该微生物数量可采用的方法有显微直接计数（或血球计数板）法和，后者统计得到的菌落数目往往比活菌的实际数目。2.为探究大肠杆菌CV101菌株和CV103菌株的营养需求，某团队在营养成分相同的含醋酸盐的培养液中分别接种CV101菌株和CV103菌株，并置于相同且适宜的环境中培养，每隔一段时间统计两种菌株的生长状况。实验数据如下图所示，回答下列问题：（1）醋酸盐培养基从物理性质上来看属于培养基，该培养基主要应用是；从功能上来看属于培养基。（2）由图可知:更适应醋酸盐培养基环境的菌株是，其依据是，原因是。（3）若要统计培养30小时后醋酸盐培养基中的CV101活菌数，可采用法；为保证能在固体培养基上获得单个菌落，接种前，需取1mL该菌液进行处理。3.乳酸是一种重要的多用途有机酸。为得到高产乳酸的菌种并降低其培养成本，科学家利用辣白菜为材料进行了如下筛选纯化过程：（1）配制培养基:基础液体培养基中需含有细菌生长必须的，分离液体培养基是在基础培养基的基础上加入0.lg/L溴甲酚紫（酸碱指示剂，酸性条件下变黄），分离固体平板是在液体培养基的基础上加入CaCO3和。（2）菌种筛选纯化:取适量辣白菜放入30ml，充分震荡后，取1ml上淸液加入到液体培养基中，37培养24h，选取发酵液颜色的样品，经稀释后采用方法接种到固体平板上继续培养，挑取的单菌落接种到基础液体培养基中，得到纯种。（3）用以上方法筛选纯化得到的菌种的异化作用类型是，理由是。4.洗衣机内部的环境非常潮湿，洗衣机使用时间越长，内部滋生微生物的机会就越大。研究人员利用洗衣机内桶背面的残留物进行了相关实验。请回答：(1)要制备固体培养基培养残留物中的微生物，培养基中一般应含有_。在倒平板操作后，将平板倒置，这样做的目的是_。(2)以下各项中，需要消毒的是_，需要灭菌的是_。培养基与培养皿；玻棒、试管，烧瓶和吸管；实验操作者的双手。(3) 为了检测残留物中含有微生物的情况，要将残留物制成水样稀释，然后将稀释水样用涂布器分别涂布到5.琼脂固体培养基的表面进行培养，这种方法称为_。用该方法统计菌落数时是否需要对照组?_。为什么?_。漆酶属于木质降解酶类，在环境修复、农业生产等领域有着广泛用途。下图是分离、纯化和保存产漆酶菌株的过程：产漆酶微生物菌株筛选产漆酶微生物菌株的培养漆酶的提取纯化漆酶的固定化回答下列问题：（1）筛选产漆酶的微生物时，在培养基中(填“需要”或“不需要”)添加漆酶。（2）下图是采用两种接种方法纯化培养产漆酶微生物的效果图，获得图A效果的接种方法是。若发现培养基上的菌落连成一片，最可能的原因是，为避免该现象发生，可进行的操作是。（3）扩大培养产漆酶菌株时，通过增加营养物质的比例(填“一定”或“不一定”)能提高其种群密度，原因是。【答案】1.（1）除草剂 高压蒸汽灭菌法 不接种培养（或空白培养） （2）碳源 刚果红（CR) 较大透明圈 （3）酵母菌 稀释涂布平板法 少2.（1）液体 扩大培养 选择 （2）CV101菌株在一定时间内，CV101菌株在该培养基中数量持续增多，而CV103菌株的数量减少且维持在较低水平CV101菌株能以醋酸盐为碳源 （3）稀释涂布平板 梯度稀释3.（1）水、无机盐、碳源、氮源 琼脂 （2）无菌水 变黄 稀释涂布平板 透明圈大，变黄范围大 （3）需氧型或兼性厌氧型 未在无氧条件下进行筛选4.（1）水，碳源，氮源和无机盐 防止培养皿盖上凝结的水珠落入培养皿造成污染，还可使培养皿表面的水分更好的挥发 （2） （3）稀释涂布平板法 需要 因为需要判断培养基是否被杂菌污染5.（1）不需要 （2）稀释涂布平板法 菌液浓度过高 增大稀释倍数（3）不一定 营养物质比例增加，渗透压也随之升高，可能不利于菌株生长二、温故知新 夯实基础知识点1土壤中分解尿素的细菌的分离与计数1.土壤中分解尿素的细菌的分离与计数(1)分离原理：土壤中细菌之所以能分解尿素，是由于它们体内能合成脲酶，这种物质在把尿素分解成无机物的过程中起到催化作用。(2)统计菌落数目：统计样品中的活菌一般用稀释涂布平板法。(3)实验流程：土壤取样样品的稀释微生物的培养与观察细菌的计数。【提醒】(1)在同一稀释度下，至少对3个平板进行重复计数，然后求出平均值，并根据平板所对应的稀释度计算出样品中细菌的数目。如果某个平板的菌落数与其他差别甚远，说明该平板操作过程中出现失误，应舍弃。(2)统计的菌落往往比活菌的实际数目低。这是因为当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。因此，统计结果一般用菌落数而不是用活菌数来表示。2.筛选菌株的原理微生物的选择培养：在选择培养基的配方中，把尿素作为培养基中的唯一氮源，原则上只有能够利用尿素的微生物才能够生长。3.统计菌落数目的方法(1)显微镜直接计数法原理：利用特定细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定容积的样品中微生物数量。方法：用计数板计算。缺点：不能区分死菌与活菌。(2)间接计数法(活菌计数法)原理：当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌。通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌。操作：a.设置重复组，增强实验的说服力与准确性。b为了保证结果准确，一般选择菌落数在30300的平板进行计数。计算公式：每克样品中的菌株数(CV)M，其中C代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数，V代表涂布平板时所用的稀释液的体积(mL)，M代表稀释倍数。4.鉴定分解尿素的细菌(1)原理：CO(NH2)2H2OCO22NH3；由于NH3的产生，培养基碱性增强，pH升高，因此可通过检测pH的变化来判断该化学反应是否发生。(2)方法：以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，培养某种细菌，若指示剂变红，则pH升高，说明该种细菌能分解尿素。5.对照原则的运用(1)判断培养基中是否有杂菌污染，需将未接种的培养基同时进行培养。(2)判断选择培养基是否具有筛选作用，需设立牛肉膏蛋白胨培养基进行接种后培养，观察两种培养基上菌落数目，进行对比得出结论。知识点2微生物实验室培养1.培养基的分析(1)培养基中一般都含有水、碳源、氮源和无机盐四种成分(2)在配制培养基时，除满足营养需求外，还应考虑pH、O2及特殊营养物质的需求图解表示出遗传信息的传递有5个过程。2.无菌技术3.纯化大肠杆菌(1)制备固体培养基的流程(2)纯化大肠杆菌的方法常用的微生物接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法。平板划线法：是通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。稀释涂布平板法：是将菌液进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面，进行培养。【提醒】(1)自养微生物与异养微生物所需的营养物质不同：自养微生物所需的碳源、氮源来自含碳、含氮的无机物，而异养微生物需要的碳源、氮源来自含碳、含氮的有机物，因此可根据培养基中营养物质判断微生物的代谢类型。含氮无机物不但能给自养微生物提供氮源，也能作为能源物质，提供能量，如NH3既作为硝化细菌的氮源也作为能源。(2) 配制牛肉膏蛋白胨固体培养基的注意事项：倒平板的适宜温度是50 左右，温度过高会烫手，过低培养基又会凝固。平板需倒置，这样既可使培养基表面的水分更好地挥发，又可防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。(3)平板划线操作的注意事项：第一次划线及每次划线之前都需要灼烧接种环。灼烧接种环，待其冷却后才能伸入菌液，以免温度太高杀死菌种。划线时最后一区不要与第一区相连。划线用力大小要适当，防止用力过大将培养基划破。4.微生物和动植物营养要素的比较项目碳源氮源能源无机盐、水动物糖类、脂肪等蛋白质或其降解物同碳源都需要，种类及功能基本相同微生物异养型糖类、脂肪、醇、有机酸等蛋白质或其降解物、铵盐、硝酸盐、N2等同碳源自养型CO2、碳酸盐等NH3、铵盐、硝酸盐等氧化无机物或利用光能绿色植物铵盐、硝酸盐光能5.消毒和灭菌比较比较项目理化因素的作用强度消灭微生物的数量芽孢和孢子能否被消灭消毒较为温和部分生活状态的微生物不能灭菌强烈全部微生物能6.两种纯化细菌的方法的比较项目优点缺点平板划线法可以观察菌落特征，对混合菌进行分离不能计数稀释涂布平板法可以计数，可以观察菌落特征吸收量较小，较麻烦，平板不干燥效果不好，容易蔓延7.培养基的营养构成(1)各种培养基的具体配方不同，但一般都含有水、碳源、氮源和无机盐。(2)不同培养基要满足不同微生物对pH、特殊营养物质及氧气的需求。知识点3分解纤维素的微生物的分离1.纤维素酶(1)组成：一种复合酶，它至少包括三种组分，即C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶。(2)作用：纤维素纤维二糖葡萄糖2.筛选方法(1)方法：刚果红染色法，即通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。(2)培养基：以纤维素为唯一碳源的选择培养基。3.筛选流程土壤取样选择培养梯度稀释将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上挑选产生透明圈的菌落。【提醒】对选择培养基的选择方法区分不清(1)在培养基中加入某种化学物质。例如，加入青霉素可以分离出酵母菌和霉菌；加入高浓度的食盐可以得到金黄色葡萄球菌。这里的加入是在主要营养成分完整的基础上加入。(2)改变培养基中的营养成分。例如缺乏氮源时可以分离出固氮微生物；石油作为唯一碳源时，可以分离出能消除石油污染的微生物。(3)改变微生物的培养条件。例如，将培养基放在高温环境下培养，可以得到耐高温的微生物。4.两种菌株筛选原理的比较土壤中分解尿素的细菌分解纤维素的微生物选择培养基的成分：尿素作为唯一的氮源鉴定方法：在培养基中加入酚红指示剂，若指示剂变红，pH升高，说明细菌能分解尿素选择培养基的成分：纤维素作为唯一的碳源鉴定方法：刚果红染色法，即刚果红与纤维素形成红色复合物，当纤维素被分解后，培养基出现以纤维素分解菌为中心的透明圈5.选择培养基与鉴别培养基的比较种类制备方法原理用途举例选择培养基培养基中加入某些化学物质依据某些微生物对某些物质或环境条件的嗜好、抗性而设计从众多微生物中分离所需的微生物加入青霉素分离得到酵母菌和霉菌鉴别培养基培养基中加入某种指示剂或化学药品依据微生物产生的某种代谢产物与培养基中的特定试剂或化学药品反应，产生明显的特征变化而设计鉴别不同种类的微生物伊红美蓝培养基可以鉴别大肠杆菌6.分离纤维素分解菌的几个关键步骤(1)分离纤维素分解菌的实验中先用选择培养基，再用鉴别培养基。选择培养基为液体培养基，以纤维素作为碳源和能源的微生物可以正常生长，而其他绝大多数微生物不能正常生长；因培养基中无凝固剂，为液体培养基，利用液体培养基能使营养成分充分消耗，以增加纤维素分解菌的浓度。(2)鉴别培养基含琼脂，为固体培养基，因为要在培养基上形成我们肉眼可见的菌落。刚果红染色法应用的就是此培养基。三、典例剖析 思维拓展考点一 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数例1 定量分析是科学研究的重要方法。下列能用血细胞计数板直接计数的是（ ）A.海拉细胞悬液 B.浓缩培养的噬菌体 C.自来水中大肠杆菌 D.蛙卵【答案】A【解析】海拉细胞悬液是癌细胞培养液，能用于血细胞计数板直接计数，A正确；噬菌体是病毒，在光学显微镜下不能观察到，B错误；自来水中大肠杆菌数量太少，不能用血细胞计数板直接计数，C错误；蛙卵体积大，可通过肉眼观察到，不能用血细胞计数板直接计数，D错误。【易错点】血细胞计数板【方法点拨】此题是对血细胞计数板计数应用的考查，解答本题的关键在于理解血细胞计数板计数的应用，血细胞计数板是在光学显微镜下对细胞进行计数，不能在光学显微镜下看到的或不需通过光学显微镜就可以观察到均不能用血细胞计数板直接计数。例2血细胞计数板是对细胞进行计数的重要工具,下列叙述正确的是（ ）A. 每块血细胞计数板的正中央有1 个计数室B. 计数室的容积为1mm1mm0. 1mmC. 盖盖玻片之前,应用吸管直接向计数室滴加样液D. 计数时,不应统计压在小方格角上的细胞【答案】B【解析】每块血细胞计数板的正中央有2个计数室，A错误；每个计数室的容积有1mm1mm0.1mm，B正确；向血细胞计数板中滴加样液前应先盖上盖玻片，让样液自行渗入计数室，若先滴加样液，统计结果会偏大，C错误；计数时，需统计小方格内以及小方格相邻两边及其顶角的细胞，D错误。【易错点】血细胞计数板的使用【方法点拨】本题考查实验器材的使用方法，旨在考查学生的平常实验中对相关动手实验操作技能的掌握情况，体现作为教师应多给机会让学生进行动手的实验操作，不仅是对实验器材的使用熟悉，更是对实验过程的理解和结果的分析留下更深刻的印象。例3某些土壤细菌可将尿素分解成CO2和NH3，供植物吸收和利用。回答下列问题：（1）有些细菌能分解尿素，有些细菌则不能，原因是前者能产生_。能分解尿素的细菌不能以尿素的分解产物CO2作为碳源，原因是_，但可用葡萄糖作为碳源，进入细菌体内的葡萄糖的主要作用是_（答出两点即可）。（2）为了筛选可分解尿素的细菌，在配制培养基时，应选择_（填“尿素”“NH4NO3”或“尿素+NH4NO3”）作为氮源，不选择其他两组的原因是_。（3）用来筛选分解尿素细菌的培养基含有KH2PO4和Na2 HPO4，其作用有_（答出两点即可）。【答案】（1）脲酶分解尿素的细菌是异养型生物，不能利用CO2来合成有机物为细胞生物生命活动提供能量，为其他有机物的合成提供原料（2）尿素其他两组都含有NH4NO3，能分解尿素的细菌和不能分解尿素的细菌都能利用NH4NO3，不能起到筛选作用（3）为细菌生长提供无机营养，作为缓冲剂保持细胞生长过程中pH稳定【解析】（1）细菌分解尿素是由于细菌体内合成脲酶的结果，尿素是有机物，分解尿素的细菌是分解者，而不是生产者，只能生产者才能利用CO2作为碳源合成有机物。葡萄糖通常既作为碳源，也可作为能源。（2）筛选分解尿素的细菌，通常只能用尿素作为唯一氮源，对于“NH4NO3”或“尿素+NH4NO3”均含有无机氮源。（3）KH2PO4和Na2 HPO4为微生物提供P元素和无机盐离子如钾离子和钠离子，还可作为缓冲剂保持细胞生长过程中pH稳定。【易错点】微生物分离，培养，培养基中物质作用【方法点拨】本题考查分解尿素的微生物的分离、培养及培养基中物质的作用，要求考生掌握微生物分离须用微生物特定需要的培养基来培养，微生物培养中必须有碳源、氮源、能源、生长因子、水和无机盐等。考点二 微生物实验室培养例1（多选）漆酶属于木质降解酶类，在环境修复、农业生产等领域有着广泛用途。下图是分离、纯化和保存漆酶菌株的过程，相关叙述正确的是（ ）A.生活污水中含有大量微生物，是分离产漆酶菌株的首选样品B.筛选培养基中需要加入漆酶的底物，通过菌落特征挑出产漆酶的菌落C.在涂布平板上长出的菌落，在通过划线进一步纯化D.斜面培养基中含有大量营养物，可在常温下长期保存菌株【答案】BC【解析】生活污水中含有大量微生物，但不一定含有产漆酶的菌株，A错误；筛选生活污水中含有大量微生物，B正确；在涂布平板上长出的菌落，在通过划线进一步纯化，C正确；斜面培养基中含有大量营养物，可在低温下长期保存菌株，D错误。【易错点】微生物培养，微生物分离，微生物保存【方法点拨】此题是对微生物筛选方法的考查，解答本题的关键在于理解筛选微生物时应加入相应的物质，如筛选产漆酶菌株，需向培养基中加入漆酶的底物；另外根据图示分析分离菌株的方法：稀释涂布平板法、平板划线法，保存菌株有两种方法：斜面保存（低温）和甘油管藏。例2做“微生物的分离与培养”实验时,下列叙述正确的是（ ）A. 高压灭菌加热结束时,打开放气阀使压力表指针回到零后,开启锅盖B. 倒平板时,应将打开的皿盖放到一边,以免培养基溅到皿盖上C. 为了防止污染,接种环经火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落D. 用记号笔标记培养皿中菌落时,应标记在皿底上【答案】D【解析】高压灭菌加热结束时，当压力表的压力降到零时，打开排气阀，打开盖子，如果提前打开排气阀，锅内压力突然下降，灭菌容器内液体会冲出容器，造成污染，A错误；倒平板时，培养皿盖打开一缝隙，不能放到一边，B错误；接种时，接种环经火焰灭菌冷却后挑取菌落，不能趁热挑取，以免杀死微生物，C错误；由于平板倒过来放置，则用记号笔标记培养皿中菌落时，应标记在皿底上，D正确。【易错点】微生物的分离与培养的实验操作。【方法点拨】本题通过“微生物的分离与培养的实验操作”的具体内容考查，目的在于体现广大学生要动手进行实验操作，掌握实验中的一些基本技能，由操作“是什么”逐渐向”为什么”转变，这样不仅解决了对知识难记忆的困惑，也提高自己实验的动手操作技能。例3空气中的微生物在重力等作用下，可以一定程度地沉降。某研究小组欲用平板收集教室空气中的微生物，以了解教室内不同高度空气中微生物的分布情况。实验步骤如下：配置培养基（成分：牛肉膏、蛋白胨、NaCl、X、H2O）; 制作无菌平板； 设置空白对照组和若干实验组，进行相关操作； 将各组平板置于37恒温箱中培养一段时间，统计各组平板上菌落的平均数。回答下列问题:（1）该培养基中微生物所需的氮来源于_。若要完成步骤，该培养基中的成分X通常是_。（2）步骤中，实验组的操作是_。（3）若在某次调查中，某一实验组平板上菌落平均数为36个/平板，而空白对照组的一个平板上出现了6个菌落，这种结果说明在此次调查中出现了_现象。若将30（即36-6）个/平板作为本组菌落数的平均值，该做法_（填“正确”或“不正确”）。【答案】（1）牛肉膏、蛋白胨 琼脂 （2）将各实验组平板分别放置在教室不同高度的位置上，开盖暴露一段时间 （3）污染 不正确【解析】（1）依据配制培养基的成分可知：该培养基中微生物所需的氮来源于牛肉膏、蛋白胨。因为该实验是 “用平板收集教室空气中的微生物”，所使用的培养基应为固体培养基，配制时，需加入凝固剂，据此推知：该培养基中的成分X通常是琼脂。（2） 依题意可知，该实验的目的是：用平板收集教室空气中的微生物，以了解教室内不同高度空气中微生物的分布情况。所以步骤中，实验组的操作是：将各实验组平板分别放置在教室不同高度的位置上，开盖暴露一段时间，以收集教室不同高度空气中的微生物。（3）设置的空白对照组，在整个实验过程中没有用来收集空气中的微生物，若空白对照组的一个平板上出现了6个菌落，说明培养基的配制是不成功的，在此次调查中出现了污染现象，所以若将30（即36-6）个/平板作为本组菌落数的平均值，该做法不正确。【易错点】微生物的培养与应用【方法点拨】本题以“了解教室内不同高度空气中微生物的分布情况”实验为载体，综合考查学生对微生物的培养与应用的知识的理解能力和实验设计能力。解答本题除了需要熟记和理解相关的基础知识，形成知识网络外，更主要的是从题意中提取有效信息，如配制培养基的成分、该实验的目的及给出的实验步骤等，将其与所学知识有效地联系起来，实现对知识的整合和迁移。考点三 分解纤维素的微生物的分离例1为了探究一种新型碱性纤维素酶的去污效能，研究性学习小组进行了相关实验，结果如下图。由图中实验结果能直接得出的结论是（ ）A碱性纤维素酶对污布类型2的去污力最强B不同类型洗衣粉影响碱性纤维素酶的去污力C碱性纤维素酶对污布类型2、3的去污力不同D加大酶用量可以显著提高洗衣粉的去污力【答案】C【解析】若不考虑是否加酶，图中自变量有三种，即洗衣粉的种类、污布的种类及酶用量，虽然污布类型2中加酶的去污力最高，但不能说明碱性纤维素酶对污布类型2的去污力最强，A错误；若不考虑是否加酶，图中自变量有三种，即洗衣粉的种类、污布的种类及酶用量，因此不能说明不同类型洗衣粉影响碱性纤维素酶的去污力，B错误；若不考虑是否加酶，第2组和第3组相比，单一变量是污布的类型，结果第2组去污力明显高于第1组，由此说明碱性纤维素酶对污布类型2、3的去污力不同，C正确；若不考虑是否加酶，图中自变量有三种，即洗衣粉的种类、污布的种类及酶用量，因此不能说明加大酶用量可以显著提高洗衣粉的去污力，D错误。【易错点】碱性纤维素酶，实验分析。【方法点拨】本题以碱性纤维素酶为背景考查实验分析，要求学生理解实验分析的两个基本原则：对照原则和单一变量原则。例2请回答下列与玉米秸杆处理有关的问题：(1) 秸秆的主要成分是纤维素，牛本身没有相应的消化酶，但胃内有一种微生物可以帮助其分解，这种微生物与牛的种间关系为_。尿素并不是牛马的必需营养，过多甚至有害，但有经验的农民常在其草料内喷少量尿素，据此题的信息你认为尿素的作用是_。(2) 分离纯化能分解秸秆的微生物时，需对培养基和接种针进行灭菌处理，常用的方法依次是_。(3) 将玉米秸秆人工收获后，将其铡碎、压实、密封储藏。秸杆经此处理后，气味微酸芳香(主要由乳酸菌代谢产物造成)。上述“压实密封”的目的是：人为造就一个_环境，利于乳酸菌的_。用这样处理后的秸杆饲喂牲畜的好处是_。(4) 下面是分离分解纤维素的微生物的实验流程图：步骤(二)中选择培养基的营养物质的特点是_，步骤(三)中稀释的目的是_。【答案】(1) 互利共生为共生微生物提供N源，利于动物对纤维素的消化(2) 高压蒸汽灭菌、灼烧灭菌(3) 厌氧(缺氧)无氧呼吸消化率比普通秸秆饲料增加，牲畜喜食，食量增大(答案合理即可)(4) 以纤维素作为唯一碳源便于形成单菌落 (便于菌种的分离纯化)【解析】(1)牛等反刍动物可为瘤胃微生物提供纤维素等有机养料、无机养料和水分，并创造合适的温度和厌氧环境，而瘤胃微生物则可帮助反刍动物消化纤维素和合成大量菌体蛋白，最后进入皱胃(真胃)时，它们便被全部消化，又成为反刍动物的主要养料，因而这种微生物与牛的种间关系是互利共生。尿素是N源，利于共生微生物的生长，利于帮助对纤维素的消化。(2)对培养基和接种针进行灭菌处理，常用的方法依次是高压蒸汽灭菌、灼烧灭菌。(3)上述“压实密封”的目的是：人为造就一个厌氧环境，利于乳酸菌的无氧呼吸(正常生长)。用这样处理后的秸秆饲喂牲畜的好处是适口性好，牲畜喜食，食量增大，消化率比普通秸秆饲料增加等。(4)步骤(二)中选择培养基的营养物质的特点是以纤维素作为唯一碳源；步骤(三)中稀释的目的是便于形成单菌落 (便于菌种的分离纯化)。【易错点】微生物的营养及培养技术【方法点拨】本题主要考查纤维素分解菌的相关知识，意在强化学生对相关知识点的识记、理解与识图能力。例3纤维素酶可以通过微生物发酵生产，为了提高纤维素酶的产量，请你设计一个实验，利用诱变育种的方法，获得产生纤维素酶较多的菌株。（1）补充实验步骤：将培养好的生产菌株分成两组，一组用一定剂量的_处理，另一组不作处理作为对照组。制备以_为唯一碳源的固体培养基。把诱变组的大量菌株接种到多个固体培养基上，同时接种_，并把它们置于相同且适宜的条件下培养。一段时间后，取培养基用刚果红染色，观察记录菌落周围_大小情况。（2）预期实验结果及结论：若诱变组中菌落周围的透明圈与对照组_，则说明_。若诱变组中菌落周围的透明圈与对照组_，则说明_。若诱变组中菌落周围的透明圈比对照组小，则说明_。【答案】（1）诱变剂；纤维素；对照组（未作处理）的菌株；透明圈；（2）大；诱变育种获得了高纤维素酶产量的菌株；相同；诱变没有使菌株发生变化；诱变育种获得了低纤维素酶产量的菌株。【解析】（1）设计实验要遵循对照原则和单一变量原则，要得到产生纤维素酶较多的菌株，需先进行诱变处理，将实验分为两组，实验组用一定剂量的诱变剂处理，对照组不作处理；制备的培养基应以纤维为唯一碳源；把诱变组的大量菌株接种到多个制备好的固体培养基上，同时接种对照组（未作处理）的菌株，把它们置于相同适宜的条件下培养；一段时间后，用刚果红染色，观察记录菌落周围透明圈的大小情况，一般来说产生纤维素酶越多的菌株形成的透明圈越大，在整个过程中，要注意对照组和实验组的其他条件完全相同；（2）预期实验结果，与对照组相比，诱变组透明圈可能较大，可能较小，也可能相同，需要分三种情况讨论：若诱变组中菌落周围的透明圈与对照组大，则说明诱变育种获得了高纤维素酶产量的菌株；若诱变组中菌落周围的透明圈与对照组相同，则说明诱变没有使菌株发生变化；若诱变组中菌落周围的透明圈比对照组小，则说明诱变育种获得了低纤维素酶产量的菌株。【易错点】分解纤维素的微生物的分离【方法点拨】设计实验要遵循对照原则和单一变量原则；纤维素分解菌可以产生纤维素酶，能够将纤维素分解为葡萄糖；纤维素分解菌常采用刚果红染液进行鉴定，刚果红可以与纤维素结合形成红色物质，纤维素分解菌由于能够将纤维素分解而在平板上的菌落周围出现无色的透明圈，透明圈的大小可以反应纤维素分解菌产生的酶的多少。四、举一反三 成果巩固 考点一 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数1. （多选）为了使牛仔裤呈现“穿旧”效果，在工业洗衣机中用酶洗代替传统的浮石擦洗，是目前重要的生产手段（工艺流程见下图）。下列叙述中错误的是（ ）A纤维素酶在仿旧中的作用机理与其在洗衣粉中去污的机理相似B在上述工艺中，为重复使用纤维素酶，可选用适当的包埋剂固定化酶C在上述工艺中，通过调节温度、酸碱度、处理时间可控制仿旧颜色的深浅D纤维素酶催化葡萄糖残基间磷酸二酯键的水解分解纤维素【答案】BD【解析】在仿旧和去污中，纤维素均作用于衣物，二者作用相似，A正确；由于纤维素酶较小，不能用包埋法固定化酶，B错误；改变温度、酸碱度和处理时间会影响酶作用的结果，控制仿旧颜色的深浅，C正确；纤维素酶催化葡萄糖残基之间的糖苷键水解分解纤维素，D错误。2.图甲是从土壤中筛选产脲酶细菌的过程，图乙是脲酶基因转录的mRNA部分序列。（1）图中选择培养基应以 为唯一氮源；鉴别培养基还需添加作指示剂，产脲酶细菌在该培养基上生长一段时间后，其菌落周围的指示剂将变成 色。（2）在5个细菌培养基平板上，均接种稀释倍数为105 的土壤样品液0.1mL，培养一段时间后，平板上长出的细菌菌落数分别为13、156、462、178和191。该过程采取的接种方法是 ，每克土壤样品中的细菌数量为108个；与血细胞计数板计数法相比，此计数方法测得的细菌数较 。（3）现有一菌株的脲酶由于基因突变而失活，突变后基因转录的mRNA在图乙箭头所示位置增加了70个核苷酸，使图乙序列中出现终止密码（终止密码有UAG、UGA和UAA）。突变基因转录的mRNA中，终止密码为 ，突变基因表达的蛋白质含 个氨基酸。【答案】（1）尿素 酚红 红 （2）稀释涂布平板法 1.75 少 （3）UGA 115【解析】（1）由于筛选产脲酶，脲酶能够催化尿素分解为氨，故应以尿素为唯一氮源，培养基中可以加入酚红指示剂，产脲酶细菌在该培养基上生长一段时间后，其菌落周围的指示剂将变成红色。（2）用于计数细菌菌落数的常用方法是稀释涂布平板法，统计的菌落数应介于30300之间，故选择细菌菌落数为156、178和191的平板计数。每克该土壤样品中的菌落数对应的应该是每毫升菌液中的细菌数目，所以每克该土壤样品中的菌落数为（156+178+191）3（10100）105=1.75108。由于两个或多个细菌连接在一起时，往往统计的是一个菌落，所以用此计数方法测得的细菌数较少。（3）密码子是由三个相邻的碱基组成，271个碱基和后面2个碱基一起共构成91个密码子，插入的70个核苷酸和后面2个碱基一起共构成24个密码子，后面是UGA，为终止密码，表示翻译结束，所以表达的蛋白质含有115个氨基酸。3.如表为培养某种微生物的培养基配方，请回答有关问题：KH2PO4Na2HPO4MgSO47H2O葡萄糖尿素蒸馏水在1.4g2.1g0.2g10.0g1.0g定容1000mL（1）根据配方可知该培养基只允许分解_的细菌生长，从功能上看，这种培养基被称作_培养基为防止杂菌污染，对培养基采用的灭菌方法是_。（2）若要通过统计培养基中菌落数来估计样品中的细菌数，上述培养基中还需要添加_，接种时应采用_法。该方法接种培养后的菌落如图，其中适合用于计数的平板是_。（3） 某同学涂布平板时用0lmL稀释液，稀释液的稀释倍数为105，平板中测得菌落数的平均值为163，则每1mL样品中的细菌数约是_个。从土壤中分离出分解尿素的细菌后，要对其作进一步的鉴定，可在上述培养基中加入_。【答案】（1）尿素 选择 高压蒸汽灭菌（2）凝固剂（或琼脂） 稀释涂布平板法 C（3）1.63l08 酚红指示剂【解析】（1）该培养基以尿素为唯一氮源，只允许分解尿素的细菌生长，故这种培养基称为选择培养基。培养基一般采用高压蒸汽灭菌法灭菌。（2）若要通过统计培养基中菌落数来估计样品中的细菌数，需用固体培养基，故上述培养基中还需要添加琼脂作为凝固剂，接种时应采用稀释涂布平板法法。用稀释涂布平板法测定细菌数时，在每一个梯度浓度内，至少要涂布3个平板，选择菌落数在30300的进行记数，因此图中C平板适合用于计数。（3）某同学涂布平板时用0lmL稀释液，稀释液的稀释倍数为105，平板中测得菌落数的平均值为163，则每1mL样品中的细菌数约=1630.1105=1.63l08个。从土壤中分离出分解尿素的细菌后，要对其作进一步的鉴定，可在上述培养基中加入酚红指示剂。考点二 微生物实验室培养1.回答下列有关微生物的问题。霍乱弧菌经口感染，通过胃到达小肠，在小肠黏膜细胞的表面生长繁殖并产生霍乱肠毒素，后者导致感染人群腹泻甚至死亡。（1）霍乱弧菌能穿透粘液层（分布于小肠黏膜细胞表面）通常借助于_。A肠道的蠕动B消化液的流动 C细菌鞭毛的运动D小肠上皮细胞微绒毛的摆动（2）用含硫代硫酸钠、柠檬酸钠、胆酸纳、蔗糖的TCBS培养基（pH8.6）能从天然样品中有效地分离出霍乱弧菌。这种TCBS培养基属于_。A酸性通用B碱性通用C酸性选择D碱性选择（3）研究显示、霍乱肠毒素为蛋白质，其编码基因位于CTX噬菌体基因组中无毒型霍乱弧菌经CTX噬菌体感染后，会转变为产毒素的菌株，且其子代细菌即便在无噬菌体感染的条件下，同样能稳定维持其产毒素特性。造成霍乱弧菌这一特点的机制可能是_。A霍乱肠毒素在霍乱弧菌细胞分裂时分裂子代细胞B霍乱肠毒素能选择性杀死不含毒素编码基因的霍乱弧菌CCTX噬菌体感染霍乱弧菌后增殖了大量且稳定的噬菌体DCTX噬菌体在感染霍乱弧菌期间将其基因组插入至宿主基因组上（4）不食不洁生水和生贝壳类海产品是防止霍乱发生措施之一，这属于传染病预防措施中的_。（5）下列各图中，能准确反映霍乱弧菌疫苗接种者血清中抗霍乱弧菌抗体的浓度随时间变化趋势的是_。【答案】（1）C （2）D （3）D （4）切断传播途径 （5）A【解析】（1）据图分析可知霍乱弧菌有鞭毛，可以借助鞭毛的运动穿过粘液层。（2）根据题意，TCBS培养基（pH8.6），且能从天然样品中有效地分离出霍乱弧菌，说明该培养基能在碱性条件下进行选择。（3）根据题意分析，编码霍乱肠毒素的基因位于CTX噬菌体基因组中，无毒型霍乱弧菌经CTX噬菌体感染后，会转变为产毒素的菌株，且能遗传，说明CTX噬菌体在感染霍乱弧菌期间将其基因组插入至宿主基因组上。（4）不食不洁生水和生贝壳类海产品来防止霍乱发生，属于切断传播途径。（5）由于二次免疫反应更快、更强烈，产生抗体的速度和高度都强于第一次，所以A正确。2.苯酚及其衍生物广泛存在于工业废水中，对环境有严重危害。小明同学准备依据下图操作步骤，从处理废水的活性污泥中分离筛选酚降解高效菌株。请回答下列问题:（1）酚降解菌富集培养基含有蛋白胨、K2HPO4、MgSO4、苯酚和水，其中可作为碳源的有_。（2）将采集到的样品接种培养，苯酚用量应随转接次数增加而逐渐_。以达到富集酚降解菌的目的。若上图平板中菌落过于密集，应进一步_，以便于菌落计数与分离。制备平板培养基时除了需要水、营养物质外，还必须添加_。（3）下图为连续划线法示意图，在图中_ （填图中序号）区域更易获得单菌落。（4）采用比色测定法（使用苯酚显色剂）检测降解后的废水中苯酚残留量。先制作系列浓度梯度并进行显色反应，下表中1 5号比色管的苯酚浓度应分别为_。管号123456苯酚浓度（mg/ L）1如果废水为50 mg/ L 苯酚溶液，降解后约有21%的苯酚残留，则需将残留液稀释_（填序号：5 10 20）倍后，再进行比色。【答案】（1）蛋白胨、苯酚 （2）增加稀释涂布凝固剂 （3）（4） 0、0.2、0.4、0.6、0.8【解析】（1）培养基成分中的有机物均可以提供碳源，即蛋白胨、苯酚据可以作为碳源。（2）分析实验可知，实验目的是筛选酚降解菌，因此将采集到的样品接种培养，苯酚用量应随转接次数增加而逐渐增加，以达到富集酚降解菌的目的。若图1平板中菌落过于密集，应进一步稀释涂布，以便于菌落计数与分离。平板培养基属于固体培养基，该培养基需要加入琼脂作为凝固剂。（3）图2为平板划线法，随着划线次数的增加，菌种进一步被稀释，因此图中区域更易获得单菌落。（4）进行实验时，首先需要设置浓度为0的苯酚作为空白对照组，并且6号试管苯酚浓度为1，由此可见，浓度梯度应该为0.2，即表中15号比色管的苯酚浓度应分别为0、0.2、0.4、0.6、0.8如果废水为50mg/L 苯酚溶液，降解后约有21%的苯酚残留，即残留液中苯酚浓度约为10mg/L，与以上6支试管中的浓度相比，需要将残留液稀释20倍后，再进行比色。3.日前有传言手机屏幕细菌比马桶按钮多。如图，央视和北京卫视通过实验展示调查结果。回答下列相关问题：（1）该实验需制备培养基，培养基一般都含有水、碳源、_ 。（2）据图，两电视台均采用 _法接种，该方法需要_（多选）A接种环 B酒精灯 C移液管 D涂布器 E无菌水（3）通过观察菌落的_ ，可知手机屏幕和马桶按钮都存在多种微生物。两电台实验操作均正确且培养基也完全相同，但报道结果截然不同，你认为原因是：_。（4）按上图操作取样面积，实验员测定某手机屏幕的细菌数量，将10mL菌悬液进行梯度稀释，分别取0.1mL稀释倍数为10的样品液接种到三个培养基上，培养一段时间后，统计菌落数分别为48、50、52，则该手机屏幕的细菌数为_个/平方厘米 。该实验对照组该如何设置 。【答案】（1）氮源和无机盐（2分）（答对1个给1分，共2分。“琼脂”不作为扣分或给分的标准） （2）稀释涂布平板（法）（2分） BCDE（2分）（全对2分）（3）形态、大小 （2分）（答出一点即给2分，也可填“颜色”或其它合理答案也可） 手机的取样和马桶的取样都不相同（2分）（能答 “取样不同”即得2分）（4）210 （3分） 取培养基涂布0.1mL无菌水进行培养（2分）（只答无菌水没有等量或0.1mL给1分，答“取空白培养基不接种进行培养”不得分，因为这是检测培养基是否合格，而不是对照实验）【解析】（1）各种培养基的具体配方不同，但一般都含有水、碳源、氮源和无机盐。 （2）微生物接种的方法常用的是平板划线法和稀释涂布平板法。根据图中菌落的分布相对较均匀可知，接种的方法为后者。稀释涂布平板法需要用到涂布器、酒精灯、移液管、无菌水等，接种环是平板划线法中使用的工具。 （3）不同的微生物在固体培养基上形成的菌落在形状、大小、颜色、亮度等都是不同的。由于两家电视台对手机和马桶的取样对象和部位均不相同，所以检测的结果也就不可能相同。 （4）25平方厘米的样品制成10mL菌悬液，再稀释10倍后，取0.1mL进行接种，相当于总稀释了10倍，平均有50个，所以该手机屏幕的细菌数为501025210。由于实验组的菌悬液稀释用的是无菌水，所以对照组要取等量的无菌水涂布在培养基上，不能空白对照。考点三 分解纤维素的微生物的分离1.纤维素分解菌能够产生纤维素酶分解纤维素。回答下列问题：(1)在培养纤维素分解菌的过程中，进行平板划线时，每次划线结束后仍然要灼烧接种环，原因是_。(2)在筛选纤维素分解菌的过程中，通常用_染色法，这种方法能够通过颜色反应直接对纤维素分解菌进行筛选。甲同学在实验时得到了如图所示的结果，则纤维素分解菌位于()内。ABCD(3)乙同学打算从牛胃中分离纤维素分解菌并计数，与分离醋酸菌相比，进行培养时除了营养不同外，最主要的实验条件差别是_，该同学采用活菌计数法统计的菌落数目往往比活菌的实际数目_。(4)丙同学在提取和分离纤维素酶的过程中，为了保证抵制外界酸和碱对酶活性的影响，采取的措施是向提取液和分离液中添加_。若探究纤维素酶活性的最适温度，如何设置对照？【答案】(1)及时杀死接种环上残留的菌种，避免细菌污染环境或感染实验操作者 (2)刚果红A(3)保证无氧环境小(低) (4)缓冲溶液不同的温度梯度之间就可以相互对照【解析】(1)灼烧接种环最直接的目的是杀死残留微生物，结束后灼烧是为了避免污染环境，感染实验操作者。(2)刚果红与纤维素形成的红色复合物在纤维素被分解后将不再形成，则在培养基上出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。(3)牛胃是一个厌氧的环境，所以其中的纤维素分解菌与需氧型醋酸菌培养条件有所不同。因是活菌计数，所以部分死亡菌无法计数。另外当菌落重合时，只能计数为一个菌落，所以偏小。(4)探究最适温度可设置一系列的温度梯度相互对照，其他无关变量要适宜。2.有些微生物能合成纤维素酶，通过对这些微生物的研究和应用，使人们能够利用秸秆等废弃物生产酒精，用纤维素酶处理服装面料等。研究人员用化合物A、硝酸盐、磷酸盐、以及微量元素配制的培养基，成功地筛选到能产生纤维素酶的微生物。分析回答问题：（1）培养基中加入的化合物A是_，为微生物的生长提供_，这种培养基属于_培养基。（2）为了筛选出能产生纤维素酶的微生物，向培养基中加入_。（3）某同学在测定大肠杆菌的密度时发现，在培养基上还有其他杂菌的菌落，由此他断定该大肠杆菌的品系被污染了他的断定是否确切？_。（4）在筛选出能产生纤维素酶的微生物之前，可用液体培养基培养，增加微生物的浓度。若获得纯净的菌株，常采用平板划线的方法进行接种，此过程所用的接种工具是_操作时采用_灭菌的方法；还可用_法操作。（5） 实验结束后，使用过的培养基应该进行灭菌处理才能倒掉，这样做的目的是_。【答案】（1）纤维素 碳源 选择 （2）刚果红 （3）不确切（4）接种环 灼烧 稀释涂布平板（5）防止造成环境污染 【解析】（1）利用只含纤维素作为惟一碳源的培养基分离纯化分解纤维素的微生物，这类培养基属于选择培养基。（2）在培养基中加入刚果红，它可以与纤维素形成红色复合物，当纤维素被分解后，在培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。（3）不能确定其他菌落是来自培养基还是来自培养过程。（4）用平板划线法进行接种的工具是接种环，接种环常用灼烧方法进行灭菌固体培养基的接种方法常用稀释涂布平板法或平板划线法。（5）使用过的培养基应该进行灭菌处理后才能倒掉，这样可以避免杂菌对环境造成污染（6）大肠杆菌是原核生物，果醋的制作使用的是醋酸杆菌和泡菜制作使用的是乳酸菌都是原核生物，制作果酒和制作腐乳利用的是酵母菌和毛霉，都是真核生物故选BC。3.土壤中的纤维素分解菌能合成纤维素酶，通过对这些微生物的研究与应用，使人们能够利用秸秆等废弃物生产酒精，用纤维素酶处理服装面料等从土壤中分离纤维素分解菌的实验流程如下：土壤取样选择培养基梯度稀释鉴别培养基。（1）纤维素酶是复合酶，由C1酶、Cx酶和_组成。（2）实验室中微生物筛选常应用选择培养基的方法，原理是_。为分离得到纤维素分解菌，使用的培养基应以_作为主要碳源。（3）梯度稀释前进行选择培养的目的是_，这一步一般选用_（填“固体”或“液体”）培养基。（4）梯度稀释后用_（仪器）将菌种接种在培养基表面。（5）用_染色法鉴定纤维素分解菌时，培养基上的菌落周围会形成透明圈，其大小反映_。【答案】（1）葡萄糖苷酶（2）根据某种微生物的特殊营养要求或其对某化学、物理因素的抗性而设计 纤维素（3）增加纤维素分解菌的浓度、液体 （4）涂布器（5）刚果红、产生纤维素酶能力大小（或产生纤维素酶的多少）【解析】分解纤维素的微生物的分离的实验原理：土壤中存在着大量纤维素分解酶，包括真菌、细菌和放线菌等，它们可以产生纤维素酶。纤维素酶是一种复合酶，可以把纤维素分解为纤维二糖，进一步分解为葡萄糖使微生物加以利用，故在用纤维素作为唯一碳源的培养基中，纤维素分解菌能够很好地生长，其他微生物则不能生长。在培养基中加入刚果红，可与培养基中的纤维素形成红色复合物，当纤维素被分解后，红色复合物不能形成，培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，从而可筛选纤维素分解菌。（1）纤维素酶是复合酶，由C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶组成。（2）实验室中微生物筛选常应用选择培养基的方法，原理是根据某种微生物的特殊营养要求或其对某化学、物理因素的抗性而设计。筛选纤维素分解菌应先将从土壤中获得的微生物，在以纤维素为唯一碳源的液体培养基上进行选择培养，选择培养的目的是增加纤维素分解菌的浓度。（3）梯度稀释前进行选择培养的目的是增加纤维素分解菌的浓度，这一步一般选用液体培养基。（4）梯度稀释后用涂布器将菌种接种在培养基表面。（5）用刚果红染色法鉴定纤维素分解菌时，培养基上的菌落周围会形成透明圈，其大小反映产生纤维素酶能力大小（或产生纤维素酶的多少）。五、分层训练 能力进阶 【基础达标】1.已知微生物A可以产生油脂，微生物B可以产生脂肪