(浙江选考)2020版高考生物一轮复习第29讲微生物的培养、利用及浅尝现代生物技术学案.doc
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1、1第 29 讲 微生物的培养、利用及浅尝现代生物技术知识内容展示 核心素养对接科学思维分析培养基的成分及其作用,比较划线分离法和涂布分离法的异同科学探究 设计实验探究微生物培养的条件1.大肠杆菌的培养和分离2.分离以尿素为氮源的微生物社会责任 关注有害微生物的控制及宣传健康生活考点一 微生物的培养和利用1.(2018浙江 11 月选考)回答与微生物培养及应用有关的问题:(1)对培养基进行高压蒸汽灭菌时,灭菌时间应从_时开始计时。对于不耐热的液体培养基,一般可将其转入 G6 玻璃砂漏斗中,采用_方式可较快地进行过滤灭菌。(2)与酿造果醋相比,利用大米、高粱等富含淀粉的原料制醋,需增加_的过程。某
2、醋化醋杆菌培养基由蛋白质胨、酵母提取物和甘露醇组成,其中甘露醇的主要作用是_。(3)为筛选胞外 淀粉酶分泌型菌种,一般从_(A.果园树下 B.肉类加工厂周围 C.米酒厂周围 D.枯树周围)获得土样,用无菌水稀释,涂布到含有淀粉的选择培养基上培养,一段时间后在培养基表面滴加碘液,可在菌落周围观察到透明的水解圈。若要筛选酶活性较高的菌种,需挑选若干个_比值大的菌落,分别利用液体培养基振荡培养进行扩增。然后将培养液离心,取_用于检测酶活性。解析 (1)由于高压蒸汽灭菌锅的升温升压需要一定时间,而未达设定温度和压力将导致灭菌不彻底,因此对培养基进行高压蒸汽灭菌时,灭菌时间应从达到设定的温度或压力值时开
3、始计时。对于不耐热的液体培养基,如尿素培养基,一般可将其转入 G6玻璃砂漏斗中过滤灭菌,采用抽滤方式可加快过滤速度。(2)相比果醋制作中先利用葡萄糖进行酒精发酵,再进行醋酸发酵,以淀粉为原料制醋,需增加淀粉分解成糖的过程。醋化醋杆菌培养基由蛋白胨、酵母提取物和甘露醇组成,其中甘露醇的主要作用是作为碳源。(3)结合生物具有适应性的规律,米酒厂周围的淀粉量相对较多,因此存在可分泌 淀粉酶的分泌型菌种。分泌的 淀粉酶活性越高,数量越多,菌落周围的透明水解圈越大。由于水解圈越大,2表明淀粉分解量越多,因此水解圈直径与菌落直径比值大的菌落,分泌的酶活性较高。经液体培养基振荡培养进行扩增后,再将培养液离心
4、,菌种会分布于沉淀,而分泌的胞外酶分布于上清液,可取上清液测定酶活性。答案 (1)达到设定的温度或压力值 抽滤(2)将淀粉分解成糖 作为碳源(3)C 水解圈直径与菌落直径 上清液2.(2018浙江 4 月选考节选)在淀粉分离生产工艺研究中,为促进淀粉絮凝沉降,添加生物絮凝剂(乳酸菌菌液),其菌株起重要作用。为了消除絮凝剂中的杂菌,通常将生产上使用的菌液,采用_,进行单菌落分离,然后将其_,并进行特性鉴定,筛选得到纯的菌株。答案 划线分离法(或涂布分离法) 扩大培养3.(2017浙江 11 月选考节选)为了获得优良的酿酒红曲霉菌株,将原菌株的孢子诱变处理后制成较稀浓度的单孢子悬液,这样做的目的是
5、在培养时有利于获得_。答案 单菌落4.(2017浙江 4 月选考节选)回答与泡菜腌制和亚硝酸盐测定有关的问题:制作泡菜时,为缩短发酵周期,腌制前可加入乳酸菌。取少量酸奶,用无菌蒸馏水稀释后,再用_蘸取少量的稀释液,在 MRS 乳酸菌专用培养基的平板上划线,以获得乳酸菌单菌落。下图所示的划线分离操作,正确的是_。解析 从酸奶中分离乳酸菌时,可采用划线分离法,方法是用接种环蘸取少量的稀释液,在 MRS 乳酸菌专用培养基的平板上划线,以获得乳酸菌单菌落。图示的划线分离中 B 图方法是正确的,A 图不分区划线,但划线太稀疏,分离效果很差,B、C、D 都采用了分区划线,但 C、D 都没有注意除第一区外,
6、之后每区划线的第一条线都需要从上一区划线的末端开始。答案 接种环 B5.(2016浙江 10 月选考节选)请回答从土壤中分离产脲酶细菌和脲酶固定化实验的有关问题:3(1)LB 固体培养基:取适量的蛋白胨、酵母提取物、NaCl,加入一定量的蒸馏水溶解,再加_,灭菌备用。(2)尿素固体培养基:先将适宜浓度的尿素溶液用_灭菌过的 G6 玻璃砂漏斗过滤,因为 G6 玻璃砂漏斗_,故用于过滤除菌。然后将尿素溶液加到已经灭菌的含有酚红的培养基中,备用。(3)取适量含产脲酶细菌的 104 、10 5 两种土壤稀释液,分别涂布接种到 LB 固体培养基和尿素固体培养基上,培养 48 h,推测固体培养基上生长的菌
7、落数量最少的是_。A.105 稀释液尿素固体培养基B.105 稀释液LB 固体培养基C.104 稀释液尿素固体培养基D.104 稀释液LB 固体培养基在尿素固体培养基上产脲酶细菌菌落周围出现_,其原因是细菌产生的脲酶催化尿素分解产生_所致。解析 (1)本实验中的 LB 培养基是要与尿素培养基作对比的,所以要用琼脂糖替换琼脂。(2)尿素培养基的灭菌要分开进行,除尿素外的其他成分仍用高压蒸汽灭菌,尿素溶液用G6 玻璃砂漏斗过滤除菌,再将除菌的尿素加到已灭菌的其他成分中。G6 玻璃砂漏斗由于孔径小,细菌不能滤过,可用于过滤除菌,但需要在使用前进行高压蒸汽灭菌。(3)由于在土壤中产脲酶的细菌远少于普通
8、细菌,所以在尿素培养基上的菌落数相对少得多,另外稀释倍数高的土壤稀释液中细菌数量少,在培养基上菌落数也相对少。在尿素固体培养基上产脲酶细菌菌落周围出现红色环带,这是因为脲酶催化尿素分解产生氨,使培养基呈碱性,酚红指示剂在碱性下呈红色。答案 (1)琼脂糖 (2)高压蒸汽 孔径小,细菌不能滤过(3)A 红色环带 氨(或 NH3)本题组对应与选修一 P1928,微生物的利用。考查了微生物的培养和分离方法。一、大肠杆菌的培养和分离1.大肠杆菌(1)特性:大肠杆菌是革兰氏阴性、兼性厌氧(代谢类型)的肠道杆菌,在肠道中一般对人无害,但若进入人的_泌尿系统,就会对人体产生危害。 (2)用途:是基因工程技术中
9、被广泛采用的工具。42.实验内容和过程(1)实验内容:将大肠杆菌扩大培养和划线分离,即用 LB 液体培养基扩大培养大肠杆菌,培养后再在 LB 固体平面_培养基上划线进行分离,随后培养基上就会形成一个个单独的菌落。(2)实验过程50 mL LB 液体培养基和 50 mL LB 固体培养基及培养皿高压蒸汽灭菌将培养基分别倒入 4 个灭菌后的培养皿中,水平放置,使之形成平面培养基灭菌倒平板接种在装有液体培养基的三角瓶中接种大肠杆菌,在摇床上振荡培养 12 h用接种环在接种有大肠杆菌的三角瓶中蘸菌液一次,在固体培养基的平板上连续划线,盖好培养皿培养皿倒置(盖在下面),放在 37 恒温培养箱中培养 12
10、24 h,可看到划线的末端出现不连续的单个菌落划线分离培养观察菌种保存在无菌操作下将单菌落用接种环取出,再用划线法接种在斜面上,37 培养 24 h 后,置于 4_冰箱中保存5二、分离以尿素为氮源的微生物1.菌种特点含有脲酶,可以通过降解尿素作为其生长的氮源。2.培养基用以尿素为唯一氮源的培养基培养,以 LB 全营养培养基为对照。3.实验原理(1)筛选以尿素为氮源的微生物,可使用以尿素为唯一氮源的选择培养基进行培养选择。(2)细菌合成的脲酶能将尿素分解成 NH3,致使 pH 升高,使酚红指示剂变红。4.实验过程5.反应的鉴定在配制培养基时,加入指示剂酚红,培养时细菌将尿素分解产生碱性的氨,使培
11、养基上菌落周围出现红色的环带。1.培养基(1)培养基是指微生物生存的环境和营养物质,一般都含有五大营养要素:即:水、无机盐、碳源、氮源、生长因子。一般来讲, “细菌喜荤、霉菌喜素” ,大肠杆菌一般采用 LB 培养基,其主要成分为蛋白胨、酵母提取物、氯化钠、水等,若要扩大培养,则采用 LB 液体培养基,6若要分离获得纯种,则采用 LB 固体培养基,这两者的主要区别在于后者加入了琼脂。霉菌培养基一般用无机物配制成或添加蔗糖的豆芽汁。(2)种类划分标准 培养基种类 特点 用途液体培养基 不加凝固剂 工业生产、扩大培养半固体培养基观察微生物的运动、分类、鉴定物理性质固体培养基加凝固剂,如琼脂微生物分离
12、、鉴定、活菌计数、保藏菌种天然培养基含化学成分不明确的天然物质工业生产化学成分合成培养基培养基成分明确(用化学成分已知的化学物质配成)分类、鉴定选择培养基培养基中加入某种化学物质,以抑制不需要的微生物的生长,促进所需要的微生物的生长培养、分离出特定微生物(如尿素固体培养基)用途鉴别培养基根据微生物的代谢特点,在培养基中加入某种指示剂或化学药品鉴别不同种类的微生物7(3)微生物筛选过程中必要的两种对照培养基及其作用 对照组 作用 现象 结论 未接种培养基 有无杂菌污染的判断 未接种的培养皿中无菌落生长 未被杂菌污染接种的 LB 全营养培养基选择培养基筛选作用的确认LB 全营养培养基上的菌落数大于
13、选择培养基上的数目选择培养基具有筛选作用 2.无菌操作(1)通常在超净台中进行,超净台使用前 30 min,打开紫外灯和过滤风,注意打开紫外灯后人必须离开,使用时必须关闭紫外灯。(2)消毒和灭菌:培养基、培养皿、试管、三角瓶、枪头、接种环、镊子等用具通常用高压蒸汽灭菌,这些用具通常需要用牛皮纸或报纸包好,其中容器先要用棉塞或封口膜封口再包好,放入灭菌锅中,在 121 (1_kg/cm 2压力)下灭菌 15 min。实验用的棉花不能用脱脂棉,因脱脂棉易吸水,吸水后容易引起污染。如果培养基中有葡萄糖,为防止葡萄糖分解碳化,要用 500 g/cm2压力(90 以上)灭菌 30 min。由于尿素加热会
14、分解,只能用 G6玻璃砂漏斗过滤除菌,但玻璃砂漏斗使用前也要在 121 下用纸包好灭菌,用后还需用 1 mol/L 的 HCl 浸泡,并抽滤去酸,再用蒸馏水洗至洗出液呈中性,干燥后保存。将培养基转移到三角瓶和试管中时必须用三角漏斗,以免培养基沾到三角瓶口和试管口,发生污染。(3)消毒和灭菌比较条件 结果 常用方法 应用范围紫外线消毒法 接种室、超净台消毒较为温和的物理或化学方法仅杀死物体表面或内部的部分对人体有害的微生物化学药剂消毒法用酒精擦拭双手,用氯气消毒水源灼烧灭菌法 接种工具干热灭菌法 玻璃器皿、金属工具高压蒸汽灭菌法 培养基及容器的灭菌灭菌强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物,包括
15、芽孢和孢子过滤除菌 不能加热灭菌的化合物,要8用 G6 玻璃砂漏斗过滤93.微生物接种的两种常用方法比较比较 划线分离法 涂布分离法工具 接种环 玻璃刮刀原理通过接种环在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表面。在数次划线后培养,可以分离到由一个细菌细胞繁殖而来的肉眼可见的细胞群体,即菌落将菌液用无菌水进行梯度稀释,然后将不同稀释度的菌液分别用玻璃刮刀涂布到固体培养基的表面,进行培养。在稀释度足够高的菌液里,聚集在一起的微生物将被分散成单个细菌细胞,从而能在培养基表面形成单个的菌落特点 方法简单,但不适宜计数单菌落更易分开,可用于计数,但操作复杂些目的 使培养基上形成
16、单个细菌细胞繁殖而来的子细胞群体菌落4.菌种保存选用固体斜面培养基,于 4_冰箱中保存。用灼烧后的接种环从斜面取菌种时,往往要先使接种环接触培养基以达到冷却的目的,然后再取菌体。5.接种完成后应将培养皿倒置培养,目的是:防止水蒸气凝结成的水滴落入培养基表面冲散菌落,影响单菌落的形成和分离。角度 围绕微生物的利用考查科学实践的能力1.(2018浙江五校联考)某村庄有一条小溪,近几年由于上游几家乳胶厂不断向其中排放废水,小溪变得不再清澈。某同学想测定该溪水中的细菌含量情况。回答下列问题:(1)先根据所学知识制备 LB 培养基。制备该培养基的步骤是:计算称量溶化灭菌倒平板,下列关于制备 LB 培养基
17、的叙述,错误的是_。A.培养基应先调 pH 再进行灭菌B.培养基应先灭菌再分装到培养皿C.溶化琼脂时不能使培养基溢出或烧焦D.灭菌时一般用高压蒸汽灭菌锅在 121 ,500 g/cm 2压力下灭菌 15 分钟(2)该同学利用上述制备的培养基来检测水样中的细菌数量,他所选择的分离方法应是_;该同学在接种前,随机取若干灭菌后的空白平板先行培养了一段时间,这样做的10目的是_。接种在超净工作台上进行,工作台上实验前一段时间需打开,实验中需关闭的是_(A.酒精灯 B.照明灯 C.紫外线 D.过滤风)(3)值得注意的是,他所选择的这种方法统计的结果往往比实际细菌的数目要低,这是因为_(不考虑实验操作原因
18、引起的细菌数目的变化)(4)该同学欲将所分离出的某种细菌临时保藏,应接种到试管的_培养基上,等菌落长成后,放入冰箱低温保藏。解析 如果培养基中有葡萄糖,为防止葡萄糖分解碳化,要用 500 g/cm2压力(90 以上)灭菌 30 min,题中培养基为 LB 培养基,高压蒸汽灭菌锅在 121 ,1 kg/cm2压力下灭菌15 分钟;微生物的分离方法有划线分离法和涂布分离法,划线分离法不能计活菌数,涂布分离法只能计活菌数,所以统计的结果往往比实际细菌的数目要低,接种前,随机取若干灭菌后的空白平板先行培养了一段时间,可以检测灭菌是否彻底;菌种的保存应接种在斜面上,37 培养 24 h 后,于 4 冰箱
19、中保存。答案 (1)D(2)(稀释)涂布分离法 检查平板灭菌是否彻底 C(3)该方法只能统计样品中活菌的数目,死菌无法统计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(4)斜面2.(2018金丽衢十二校联考)普通酵母菌直接利用淀粉的能力很弱,有人将地衣芽孢杆菌的 淀粉酶基因转入酵母菌中,经筛选得到了可高效利用淀粉的工程酵母菌菌种(过程如图 1 所示)(1)图 1 中,为达到筛选目的,平板内的固体培养基应以_作为唯一碳源。过程需重复几次,目的是_11_。(2)某同学尝试过程的操作,其中一个平板经培养后的菌落分布如图 2 所示。该同学的接种方法是_;推测该同学接种时可能的操作失误是_。(
20、3)上述工程酵母菌培养过程中,有关操作正确的是_。A.玻璃刮刀用火焰灼烧进行灭菌B.培养基分装到培养皿后进行灭菌C.倒平板和取菌液都必须在酒精灯火焰旁进行D.获得的菌种如果需要保存,可置于 37 恒温保存解析 (1)为筛选得到高效利用淀粉的工程酵母菌菌种,固体培养基应以淀粉作为唯一碳源。多次重复筛选是为获得高效利用淀粉的工程酵母菌的纯化菌种。(2)由图 2 的结果表明,该同学采用的是涂布分离法,其操作的失误是涂布不均匀,造成平板上菌落未均匀分布。(3)涂布操作用的玻璃刮刀通常保存在 70%酒精中,使用前引燃酒精,火焰熄灭后待其冷却后使用;培养基通常先灭菌,后趁热倒平板;保存菌种通常使用斜面培养
21、基,在 4 冰箱中保存;倒平板和取菌液都必须在酒精灯火焰旁进行,这是无菌操作要求。答案 (1)淀粉 筛选出真正高效利用淀粉的工程酵母菌菌种 (2)涂布分离法 涂布不均匀 (3)C考点二 浅尝现代生物技术(2015浙江 10 月选考节选)科研人员拟将已知的花色基因(目的基因)转入矮牵牛的核基因组中,培育新花色的矮牵牛。请回答:(1)取田间矮牵牛的幼嫩叶片,经自来水冲洗,先用 70%_浸泡,再用 5%次氯酸钠浸泡,最后用_清洗,作为转基因的受体材料。(2)取出试管苗,在适宜的光照、温度和 80%以上的_等条件下进行炼苗。解析 (1)用作组培的外植体若取自自然环境则需要消毒,方法是外植体经自来水冲洗
22、,先用 70%酒精浸泡,再用 5%次氯酸钠浸泡,最后用无菌水清洗,才能用于接种。(2)组培时,试管苗需经炼苗才能定植,炼苗时需将试管苗从培养瓶中取出,移栽至具适宜的光照、温度和较高湿度的环境中。答案 (1)酒精 无菌水 (2)湿度本题组对应选修一 P59P61,植物的组织培养121.组织培养就是取一部分植物组织,如根、茎、花瓣、叶或花粉等,在无菌的条件下接种在三角瓶中的琼脂培养基上,给予一定的光照和温度,使之产生愈伤组织,或进而生根发芽。组织培养必须在培养基中加入生长素和细胞分裂素。两者的摩尔浓度比决定组织是生根还是生芽。当细胞分裂素与生长素的比例高时,诱导芽的生成,两者比例大致相等时,愈伤组
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