微生物的培育與應用【學問梳理】一、培育基的概念、種類及養分要素1．概念：人們依據微生物對__養分物質__的不同需求，配制出供其__生長繁殖__的養分基質。2．種類：依據培育基的__物理狀態__劃分為__液體培育基__和__固體培育基__。3．養分要素：各種培育基一般都含有水、__碳源__、__氮源__、__無機鹽__，此外還要滿意微生物生長對__pH__、__特別養分物質__以及__氧氣__的要求。二、無菌技術1．獲得純凈培育物的關鍵是防止__雜菌__的入侵。2．消毒和滅菌(1)消毒，常用方法有__煮沸__消毒法、__巴氏__消毒法和__化學藥劑__消毒法。(2)滅菌，常用方法：__干熱__滅菌、__灼燒__滅菌、__高壓蒸汽__滅菌。三、純化大腸桿菌的無菌操作本試驗運用__固體__培育基進行大腸桿菌的純化培育，可分成__制備培育基__和__純化大腸桿菌__兩個階段進行。四、篩選菌株1．自然界中目的菌株篩選的依據：依據它對__生存環境__的要求，到相應的環境中去找尋。2．試驗室中微生物篩選的原理：人為供應有利于__目的菌株__生長的條件(包括養分、溫度、pH等)，同時__抑制__或__阻擋__其他微生物生長。3．篩選分解尿素的細菌：在選擇培育基的配方中，把尿素作為培育基中的唯一__氮源__，原則上只有能夠利用__尿素__的微生物才能夠生長。五、統計菌落數目的方法1．常用方法：__間接計數(活菌計數)__法。2．統計依據：當樣品的__稀釋度__足夠高時，培育基表面生長的一個菌落，來源于樣品稀釋液中的一個__活菌__。通過統計平板上的菌落數，就能推想出樣品中大約含有多少活菌。3．操作：(1)設置重復組，增加試驗的勸服力與精確性。(2)為保證結果精確，一般選擇菌落數在__30～300__的平板進行計數。4．計算公式：每克樣品中的菌株數＝(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__，V代表涂布平板時所用的__稀釋液的體積__，M代表__稀釋倍數__。六、設置比照1．比照試驗：是指除了__被測試條件__以外，其他條件都相同的試驗。2．主要目的：解除試驗組中__非測試因素__對試驗結果的影響，提高試驗結果的可信度。例如，為了確認培育基是否被雜菌污染，需以不進行接種的培育基培育作為空白比照。七、試驗設計1．土壤取樣：(1)取樣緣由：土壤有“微生物的__自然培育基__”之稱，同其他生物環境相比，土壤中的微生物數量__最大__，種類__最多__。(2)土壤要求：富含__有機質__，pH接近__中性__且潮濕。(3)取樣部位：距地表約__3～8_cm__的土壤層。2．樣品稀釋：(1)稀釋緣由：樣品的__稀釋程度__干脆影響平板上生長的__菌落數目__。(2)稀釋標準：選用肯定稀釋范圍的樣品液進行培育，保證獲得菌落數在__30～300之間__，便于計數。3．微生物的培育與視察：(1)培育：依據不同微生物的須要，限制相宜的培育__溫度__和培育時間。(2)視察：①視察方法：每隔24h統計一次菌落數目，最終選取菌落數目穩定時的記錄作為結果。②菌落的特征：包括菌落的__形態__、__大小__、隆起程度和__顏色__等。八、操作提示1．無菌操作：(1)取土樣的用具在運用前都須要__滅菌 __。(2)試驗操作均應在__火焰旁__進行。2．做好標記：本試驗運用的平板和試管比較多，為避開混淆，運用前應標明培育基的__種類__、__培育日期__以及平板上培育樣品的__稀釋度__等。3．制定安排：對于耗時較長的生物試驗，要事先制定安排，以便提高__工作效率__。4．菌種鑒定：細菌合成的__脲酶__將尿素分解成氨，使培育基的__堿性__增加。在以尿素為唯一氮源的培育基中加入__酚紅__指示劑，培育某種細菌后，若指示劑變__紅__，可初步鑒定該種細菌能夠分解尿素。九、纖維素與纖維素酶1．纖維素(1)化學組成：由__C、H、O__三種元素組成，是地球上含量最豐富的__多糖__類物質。(2)分布及作用：__棉花__是自然界中纖維素含量最高的自然產物，此外木材、作物秸稈等也富含纖維素；纖維素是構成植物__細胞壁__的主要組成成分之一。(3)某些商品纖維素①水溶性的__羧甲基纖維素鈉__(CMC—Na)②不溶于水的__微晶纖維素__(Avicel)2．纖維素酶(1)組成：纖維素酶是一種__復合酶__，包括三種組分，即__C1酶__、__Cx酶__、__葡萄糖苷酶__。(2)作用：C1酶和Cx酶使纖維素分解成__纖維二糖__，__葡萄糖苷酶__將纖維二糖分解為__葡萄糖__。十、纖維素分解菌的篩選1．方法：__剛果紅__染色法。2．原理(1)含纖維素的培育基中加入的__剛果紅__，可與纖維素形成__紅色復合物__。(2)當纖維素被__纖維素酶__分解后，形成的__纖維二糖__、__葡萄糖__不和剛果紅發生這種反應，紅色復合物就無法形成，培育基中出現以__纖維素分解菌__為中心的透亮圈，可通過是否產生__透亮圈__來篩選纖維素分解菌。十一、試驗設計1．流程2．纖維素分解菌大多分布在__富含纖維素__的環境中。3．通過選擇培育基可增加纖維素分解菌的濃度。1．下列有關培育基敘述正確的是()A．培育基的養分成分都有碳源、氮源、水、無機鹽B．除水以外的無機物都屬于無機鹽C．用培育基培育甲型H1N1流感病毒作為科學探討D．培育基配制過程中應調pH，適應各微生物的生長【解析】固氮微生物培育基可無氮源，有的無機物如NH4NO3可作氮源，甲型H1N1流感病毒必需寄生在細胞內，不能用培育基培育。【答案】D2．某一種細菌要從環境中獲得現成的亮氨酸(20種必需氨基酸中的一種)才能生長，此菌株對鏈霉素敏感。試驗者用誘變劑處理此菌株，想篩選出下表中細菌菌株類型。依據試驗者的目的，選用的培育基類型是()選項篩選不須要亮氨酸的菌株篩選抗鏈霉素菌株篩選不須要亮氨酸的抗鏈霉素菌株①L＋S＋L－S－L＋S－②L－S－L＋S＋L－S＋③L－S＋L＋S＋L－S－④L＋S－L－S－L＋S＋注：L：亮氨酸S：鏈霉素“＋”：加入“－”：不加入如：L－：不加亮氨酸S＋：加入鏈霉素A．①B．②C．③D．④【解析】不須要亮氨酸的菌株能夠在不含亮氨酸的培育基上正常生長，而其他微生物則不能；抗鏈霉素的菌株能夠在含鏈霉素的培育基上正常生長，而其他微生物則不能；要篩選不須要亮氨酸的抗鏈霉素的菌株須要在不含亮氨酸但含有鏈霉素的培育基上培育。【答案】B3．在接種操作的過程中，操作不正確的是()A．要將接種環灼燒滅菌B．取下棉塞后要將試管口灼燒滅菌C．將接種環伸入試管內，先接觸長菌多的部位D．接種后還要將管口滅菌加塞【解析】將灼燒過的接種環伸入菌種管內，在試管內壁或未長菌落的培育基上接觸一下，讓其充分冷卻，然后輕輕刮取少許菌落，再從菌種管內抽出接種環。【答案】C4．下列有關微生物培育與應用的說法正確的是()A．自然培育基是指干脆取自自然界不需加工的培育基B．接種前需對培育基、培育皿、接種環、試驗操作者的雙手等進行嚴格的滅菌處理C．大腸桿菌的純化培育過程包括培育基的配制和純化大腸桿菌兩個階段D．分別分解尿素的細菌時，尿素是培育基中唯一的氮源和碳源【解析】自然培育基是成分不明確的培育基，并不是不需加工配制的培育基；試驗者的雙手需進行消毒處理；分別分解尿素的細菌時，尿素是唯一氮源而不是唯一碳源。【答案】C5．以下有關生物技術實踐的敘述中，不正確的是()A．除活菌計數法外，顯微鏡干脆計數也是測定微生物數量的常用方法B．在富含纖維素的環境中找尋纖維素分解菌，符合生物與環境相適應的生物學觀點C．在釀酒生產上，常向發酵罐中加少量尿素，其目的是作為氮源，用于酵母菌合成蛋白質和核酸D．不能用稀釋涂布平板法來測定土壤溶液中某活菌數目【解析】除活菌計數法外，顯微鏡干脆計數也是測定微生物數量的常用方法，A正確；在富含纖維素的環境中找尋纖維素分解菌，符合生物與環境相適應的生物學觀點，B正確；在釀酒生產上，常向發酵罐中加少量尿素，其目的是作為氮源，用于酵母菌合成蛋白質和核酸，C正確；可用稀釋涂布平板法來測定土壤溶液中某活菌數目，D錯誤。【答案】D6．微生物培育是微生物工程中的基礎技術，下列相關敘述正確的是()A．病毒和細菌的培育基成分相同B．平板劃線法中的“線”是連續的、不分區域的C．微生物培育基中并不是都必需添加碳源或氮源D．在微生物培育操作過程中，為防止雜菌污染，需對培育基和培育皿進行消毒【解析】病毒必需寄生在活細胞內才能進行生命活動，如可用活雞胚培育病毒；平板劃線法每次劃線前都要灼燒接種環，劃線是分區域的；微生物種類不同，對養分物質的需求不同，應依據所培育微生物的須要確定培育基的成分；對培育基和培育皿要進行滅菌，而不是消毒。【答案】C7．用平板劃線法或稀釋涂布平板法純化大腸桿菌時()①可以用相同的培育基②都須要運用接種針進行接種③都須要在火焰旁進行接種④都可以用來計數活菌A．①② B．③④C．①③ D．②④【解析】平板劃線法或稀釋涂布平板法都運用固體培育基；平板劃線法運用接種針進行操作，而稀釋涂布平板法運用涂布器進行操作；純化時，要進行無菌操作，須要在火焰旁接種，避開空氣中的微生物混入培育基；平板劃線法一般用于分別而不是計數。【答案】C8．鑒別纖維素分解菌的培育基中碳源為()A．CMC－Na B．木聚糖C．纖維素 D．裂解酶【解析】分別纖維素分解菌的選擇培育基中，加入纖維素粉，而鑒別纖維素分解菌的培育基中加入的是纖維素鈉(CMC－Na)。【答案】A9．在做分別分解尿素的細菌試驗時，一同學從對應稀釋倍數為106的培育基上篩選出大約150個菌落，而其他同學只篩選出大約50個菌落。該同學的結果產生的緣由可能有()①土樣不同②培育基被污染③操作失誤④沒有設置比照A．①②③ B．②③④C．①③④ D．①②④【解析】試驗結果不同，最可能的緣由是土樣不同，其次是操作失誤或培育基被污染，而與是否設置比照沒有關系。【答案】A10．在農業生產中發覺一種廣泛運用的除草劑(含氮有機化合物)在土壤中不易降解，長期運用可污染土壤。為修復被該除草劑污染的土壤，可按下面程序選育能降解該除草劑的細菌(已知該除草劑在水中溶解度低，含肯定量該除草劑的培育基不透亮)。(1)制備土壤浸出液時，為避開菌體濃度過高，需將浸出液進行________處理。(2)要從長期運用該除草劑的土壤中分別目的菌，從物理性質、用途方面來看，上述培育皿中培育基的特點是_______________________。(3)在劃線培育時，只有很少菌落出現，大部分細菌在此培育基上不能生長的主要緣由是__________或有氧條件抑制了這些細菌的生長。(4)在固體培育基上形成的菌落中，無透亮帶菌落利用的氮源主要是________，有透亮帶菌落利用的氮源主要是________，據此可篩選出目的菌。(5)科研人員用放射線處理該細菌獲得兩個突變株A和B，然后對突變株A和B進行試驗，結果如下表所示：接種的菌種一般培育基試驗處理及結果A不生長添加養分物質甲，能生長B不生長添加養分物質乙，能生長A＋B能生長不添加養分物質甲、乙就能生長突變株A不能在一般培育基上生長的緣由是_________________。突變株A和B混合在一起接種于一般培育基中能生長的最可能緣由是_____________________。【解析】(1)制備土壤浸出液時，為避開菌體濃度過高，需將浸出液進行稀釋處理。(2)從物理性質來看，題圖培育皿中培育基屬于固體培育基；從用途方面來看，該培育基是以含氮除草劑為唯一氮源的選擇培育基。(3)在以該除草劑為唯一氮源的培育基上，不能降解該除草劑的細菌(除具有固氮實力的細菌外)是不能生長的。(4)含肯定量該除草劑的培育基不透亮，菌落四周形成透亮帶是由于該除草劑被某些細菌降解導致的。(5)突變株A的生長依靠于養分物質甲，突變株B的生長依靠于養分物質乙。不添加養分物質甲和乙，二者混合培育時都能生長，最可能的緣由是突變株A為突變株B供應了養分物質乙，突變株B為突變株A供應了養分物質甲。【答案】(1)稀釋(2)以該除草劑為唯一氮源的固體培育基(3)培育基中缺少這些細菌可利用的氮源(4)氮氣該除草劑(5)突變株A缺乏合成養分物質甲所須要的酶突變株A生長須要養分物質甲，突變株B可以供應；突變株B生長須要養分物質乙，突變株A可以供應11．下列關于微生物分別和培育的敘述，錯誤的是()A．可采納干熱滅菌法對微生物培育基進行滅菌B．測定土壤樣品中的細菌數目，常用菌落計數法C．分別土壤中不同的微生物，要采納不同的稀釋度D．分別能分解尿素的細菌，要以尿素作為培育基中唯一的氮源【解析】培育基滅菌通常用的是高壓蒸汽滅菌法，而干熱滅菌法通常適用于玻璃器皿、金屬用具等耐高溫且不適合其他方法的物品；分別能分解尿素的細菌，用的選擇培育基里尿素是唯一的氮源，這樣才能分別出分解尿素的細菌。【答案】A12．某學者欲探討被石油污染過的土壤中的細菌數并從中篩選出能分解石油的細菌。下列有關操作錯誤的是()A．利用平板劃線法對細菌進行計數B．利用以石油為唯一碳源的培育基篩選能分解石油的細菌C．采納稀釋涂布平板法分別菌種D．稱取土壤和稀釋土壤溶液時應在火焰旁【解析】平板劃線法能對細菌分別純化但不能計數，通常將被石油污染過的土壤浸出液稀釋后，采納稀釋涂布平板法分別分解石油的細菌菌種，并對菌種進行計數；篩選能分解石油的細菌只能利用以石油為唯一碳源的選擇培育基；稱取土壤和稀釋土壤溶液過程中的每一步都要在火焰旁操作。【答案】A13．細菌莢膜的視察是微生物形態結構視察的基本內容之一。硅酸鹽細菌在無氮培育基、鉀細菌培育基及硅酸鹽細菌培育基上均能生長，形成較厚的莢膜。下表1為無氮培育基的配方，表2是每種培育基上每個稀釋度的菌落數及菌落直徑狀況。請回答下列問題：表1無氮培育基的配方葡萄糖10.0gK2SO40.2gK2HPO40.2gCaCO35.0gMgSO4·7H2O0.2g瓊脂20.0gNaCl0.2g－－將上述物質溶解后，用蒸餾水定容至1000mL表2各稀釋度平板上菌落數及菌落直徑培育基種類各稀釋度對應的平均菌落數菌落直徑(mm)103104105106無氮培育基323201.0～2.0鉀細菌培