选择性必修3 生物技术与工程
第一章 发酵工程
第一节 微生物的培养需要适宜条件
基础过关练
题组一 培养基的成分及类型
1.培养基为微生物提供适宜的生长环境。下列关于培养基的叙述正确的是( )
A.培养基是为微生物的生长繁殖提供营养的基质
B.所有的培养基都需要添加水、碳源、氮源和无机盐
C.合成培养基更多用于大规模生物发酵工业
D.液体培养基常用于微生物的分离和鉴定
2.下列关于微生物培养的叙述,正确的是( )
A.某些细菌生长过程中需要额外添加某些特定的有机化合物,比如培养酵母菌时,要添加维生素
B.NH3可以作为硝化细菌的氮源和能源物质
C.固体培养基中加入的琼脂能提供额外的碳源和氮源
D.微生物在培养液中培养一段时间后用显微镜观察,可见到形成的菌落
3.甲、乙、丙为三种微生物,下表中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是用来培养微生物的三种培养基。甲、乙、丙都能在Ⅲ中正常生长繁殖;甲能在Ⅰ中正常生长繁殖,而乙和丙都不能;乙能在Ⅱ中正常生长繁殖,甲、丙都不能。下列说法正确的是( )
项目 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
粉状硫10 g + + +
K2HPO4 4 g + + +
FeSO4 0.5 g + + +
蔗糖10 g + - +
(NH4)2SO4 0.4 g - + +
H2O 100 mL + + +
MgSO4 9.25 g + + +
CaCl2 0.5 g + + +
注:“+”表示培养基中加入了这种物质,“-”表示培养基中没有加入这种物质。
A.甲、乙、丙都是异养型微生物
B.甲、乙都是自养型微生物,丙是异养型微生物
C.甲是异养型微生物,乙是固氮微生物,丙是自养型微生物
D.甲是固氮微生物,乙是自养型微生物,丙是异养型微生物
4.将甲、乙、丙和丁四种细菌分别接种到①②③④四种培养基中,经培养后分别测得它们繁殖一代所需的时间,结果如表所示:
培养基 组别 培养基成分 繁殖一代所需时间(分钟)
甲 乙 丙 丁
① 葡萄糖、NaCl、P、MgSO4 43 100 - -
② 葡萄糖、NaCl、P、MgSO4、8种氨基酸 28 40 - -
③ 葡萄糖、NaCl、P、MgSO4、19种氨基酸 25 25 80 -
④ NaCl、MgSO4、N、P - - - 80
注:“-”表示细菌没有生长。
(1)从物理特征来看,以上四种培养基都属于 ,从化学成分分析,它们都属于 。
(2)甲、乙、丙和丁四种细菌,代谢类型与蓝细菌相似的是 ,判断依据是 。
(3)甲、乙均能在①培养基中生长,且 生长较快;比较②③组数据可知,丙细菌仅能在③组培养基中繁殖,推测其原因可能是 。
题组二 消毒和灭菌操作
5.(易错题)防止杂菌污染和获得纯净微生物培养物是研究和应用微生物的前提,也是发酵工程的重要基础。下列关于无菌操作技术的叙述,正确的是( )
A.分装时,培养基不能黏附在三角瓶口、试管口和培养皿的内壁上
B.接种环在划线前后都要进行灼烧,灼烧后立即划线以免灭菌失效
C.无菌技术只能用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染
D.高压蒸汽灭菌时,灭菌时间应从高压蒸汽灭菌锅开始加热时计时
6.无菌操作是微生物培养过程中的关键环节,下列叙述错误的是( )
A.接种环、涂布器、试管口等在接种过程中都需要进行灼烧灭菌
B.消毒采用的方法较温和,对被消毒的物体基本无害
C.灭菌是指使用强烈的物理、化学方法杀灭物体内外所有的微生物
D.含葡萄糖的培养基需在121 ℃(1 kg/cm2)条件下高压蒸汽灭菌20分钟
7.某同学配制含琼脂的牛肉膏蛋白胨培养基后,对培养基和培养皿进行灭菌处理,当培养基温度下降到50 ℃时,在超净工作台内的酒精灯火焰附近倒平板,待培养基冷却凝固后,将培养皿倒置。回答下列问题:
(1)培养基中的蛋白胨主要为微生物生长提供 和 。“在超净工作台内的酒精灯火焰附近”进行相关操作是为了 。
(2)对培养基和培养皿可进行的灭菌方法是 。
(3)培养微生物时,将培养皿倒置的目的是 。
(4)在配制的培养基上接种微生物进行实验,实验结束后,对使用过的培养基应进行 处理。
题组三 配制培养酵母菌的培养基
8.配制培养基是培养微生物的第一步,下列叙述正确的是( )
A.配制斜面培养基时试管中的液体量为试管长度的1/3
B.获得纯培养物的关键是阻止一切微生物生长
C.制作好的培养基都需要进行灭菌
D.在分装时培养基溅在三角瓶口和内壁上可以继续使用
9.将马铃薯去皮切块,加水煮沸一定时间,过滤得到马铃薯浸出液。在马铃薯浸出液中加入一定量的蔗糖和琼脂,用蒸馏水定容后灭菌,得到M培养基。下列有关叙述不正确的是( )
A.若用M培养基培养细菌,通常需要将pH调到中性偏酸
B.制作塞瓶口或试管口的棉塞不能用医用的脱脂棉,而需用普通棉花
C.M培养基中的马铃薯浸出液可为微生物提供无机盐
D.将M培养基分装到试管后可以做成斜面培养基,以用于菌种的保存
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.A 培养自养型微生物的培养基中可不加入碳源,培养固氮微生物的培养基中可不加入氮源,B错误。天然培养基更多用于大规模生物发酵工业,C错误。液体培养基常用于大规模快速繁殖某种微生物,固体培养基常用于微生物的分离、鉴定、活菌计数等,D错误。
2.B 某些细菌生长过程中需要在培养基中有针对性地添加某些特定的维生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶等有机化合物,酵母菌不属于细菌,A错误。硝化细菌是化能自养型微生物,能够将氨氧化成亚硝酸,进而将亚硝酸氧化成硝酸,并且能够利用该过程释放的能量合成有机物,因此NH3可以作为硝化细菌的氮源和能源物质,B正确。固体培养基中加入的琼脂属于凝固剂,不能提供额外的碳源和氮源,C错误。微生物在培养液中培养一段时间后用显微镜观察,可见到大量的微生物细胞;微生物在固体培养基表面生长,可以形成肉眼可见的菌落,D错误。
3.D 由题表可知,Ⅰ培养基不含氮源,只有能固氮的微生物才能在其上正常生长繁殖;Ⅱ培养基不含碳源,只有自养型微生物才能在其上正常生长繁殖;Ⅲ培养基含有氮源、碳源、水、无机盐等,营养成分全面,适合多种微生物生长繁殖。再结合题干分析可知,甲是固氮微生物、乙是自养型微生物、丙是异养型微生物,D正确。
4.答案 (1)液体培养基 合成培养基 (2)丁 丁能在没有碳源的培养基中生长,属于自养型细菌 (3)甲 ③组培养基中含有其生长所需的氨基酸,而②中没有
解析 (1)四个组别的培养基成分中均不含琼脂,从物理特征看都属于液体培养基;四组培养基的化学成分完全清楚,属于合成培养基。(2)蓝细菌是自养型细菌,能进行光合作用。甲、乙、丙和丁四种细菌中,丁能在没有碳源的培养基中生长,属于自养型细菌,代谢类型与蓝细菌相似。(3)甲、乙均能在①培养基中生长,甲繁殖一代所需的时间短于乙,说明甲生长较快;②③组培养基相比,只有氨基酸的种类数不同,推测③组培养基中含有丙生长所需的氨基酸,而②中没有,导致丙细菌仅能在③组培养基中繁殖。
5.A 接种环在划线前后都要进行灼烧,并在冷却后划线以免杀灭菌种,B错误。无菌技术能用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染,还能有效避免操作者自身被微生物感染,C错误。高压蒸汽灭菌时,灭菌时间应从高压蒸汽灭菌锅达到要求温度时(而不是开始加热时)计时,D错误。
6.D 灼烧灭菌的对象一般是接种环、涂布器等接种工具和试管口等,A正确;消毒是采用较温和的物理、化学方法仅杀死物体表面或内部一部分不需要的微生物,对被消毒的物体基本无害,B正确;葡萄糖在115 ℃以上会焦化,含葡萄糖的培养基可采用适当降低温度、压力(112 ℃,500 g/cm2)以及延长时间(30 min)的高压灭菌方法灭菌,D错误。
7.答案 (1)碳源 氮源 避免周围环境中微生物的污染 (2)高压蒸汽灭菌 (3)防止冷凝后形成的水珠滴落在培养基上污染培养基(合理即可) (4)灭菌
解析 (1)培养基中的蛋白胨含有碳源、氮源和维生素等, 主要为微生物生长提供碳源和氮源。 (4)在全部培养工作结束后,所有使用过的器皿、废弃物等都必须先经过高压灭菌后再洗涤或倾倒。
8.C 配制斜面培养基时试管中的液体量约为试管长度的1/4,A错误;防止非目标微生物进入培养基是获得纯培养物的关键,B错误;在分装时培养基溅在三角瓶口和内壁上不能继续使用,因为培养过程中非目标微生物会从瓶口沿器皿内壁上的培养基向内生长而发生污染,D错误。
9.A 细菌通常要求在中性偏碱的环境中生长,A错误;脱脂棉吸水后容易引起污染,制作棉塞应该使用普通棉花,B正确;斜面培养基常用于菌种保存,D正确。
7(共13张PPT)
1.微生物:对所有形体微小、肉眼不可见的生物的统称。人们需要的微生物即目标微生物。
2.培养基
(1)培养基的概念和成分
第一节 微生物的培养需要适宜条件
知识点 1 培养基为目标微生物提供适宜的生长环境
必备知识 清单破
概念 人们为满足微生物生长繁殖或积累代谢产物的需求而配制的混合养料 成分 水 无机盐 碳源 氮源 生长因子
来源 — 无机物 无机碳、有机物 含氮化合物 有机化合物
功能 水是细胞的重要组成成分 影响微生物细胞的吸水能力、微生物的代谢和生长 构建微生物自身的有机物;有机物既是碳源又是能源 合成微生物自身的蛋白质等有机物 满足某些微生物特殊的需求
在满足微生物生长所需的各种物质的同时,还要考虑微生物生活所需要的能量来源。
(2)不同微生物对培养基的理化特性需求不同
营养成分配比(“细菌喜荤,霉菌喜素”) 培养基的酸碱性
细菌 培养基常用蛋白胨和酵母提取物等来配制 通常为中性偏碱
霉菌 培养基一般用可溶性淀粉加无机物配制,或用添加蔗糖的豆芽汁等配制 中性偏酸
(3)培养基的类型
按物理特征分类 按化学成分分类 液体培养基 固体培养基 合成培养基 天然培养基
特点 不加凝固剂(如琼脂),微生物生长速度快 加入凝固剂(如琼脂),微生物生长速度慢 化学成分完全清楚 用化学成分不明确或成分不恒定的天然有机物制成,成本低
用途 常用于大规模快速繁殖某种微生物 常用于微生物分离、鉴定、活菌计数(平板)、菌种保存(斜面) 一般用于在实验室进行的、要求可重复性强的研究工作 常用于大规模的生物发酵工业
易错强调 区分平板和斜面
(1)平板和斜面都属于固体培养基,但两者制备方法稍有不同,用途也有所区别。
(2)平板
①概念:将灭菌后未凝固的固体培养基注入培养皿中,冷凝后制成的固体培养基简称为“平
板”。
②作用:可以让人们清楚地观察到在培养基表面由单个细胞生长繁殖成的菌落,常用于微生
物的分离、鉴定、活菌计数等。
③倒平板的过程
(3)斜面
①概念:将灭菌后未凝固的固体培养基注入试管,将试管斜放在台面上,培养基冷却后在试管
中形成了一个斜面,这样的固体培养基简称为“斜面”。
②作用:常用于菌种保存。
1.无菌技术:在培养某种微生物时,防止其他微生物混入,保持无菌物品及无菌区域不被污染
的操作技术。
2.保证实验器具与培养基无菌是获得微生物“纯”培养物的基础。
(1)加热是除掉各种微生物的简便易行的办法。
(2)高压灭菌
①装置:高压灭菌锅。
②灭菌时所需的温度、压力和时间:根据要消灭的微生物芽孢等结构的耐热性来确定。在微
生物实验中常用121 ℃(1 kg/cm2压力)对实验器具和培养基进行15~20 min的灭菌处理。
(3)较高温度下会分解的物质如尿素,可进行过滤除菌后,再在超净工作台内添加到培养基中;
对含葡萄糖的培养基,可采用适当降低温度、压力以及延长时间的高压灭菌方法灭菌。
(4)高压灭菌后,培养基放入超净工作台。实验器具放入烘箱中烘干,除去灭菌时高压蒸汽产
生的水分以免金属器械锈蚀。
知识点 2 灭菌和无菌操作技术可以排除非目标微生物的干扰
3.分装和接种
(1)分装时,培养基不可黏附在三角瓶口、试管口、培养皿内壁上的原因:防止在培养过程中
非目标微生物从瓶口沿器皿内壁上的培养基向内生长而发生污染。
(2)接种
4.对于接种间、培养间应定期采用紫外线或药物熏蒸的方法进行杀菌或消毒。在全部培养
工作结束后,所有使用过的器皿、废弃物等都必须先经过高压灭菌后再洗涤或倾倒,以免有
害菌体致病或污染环境。
知识点 3 配制可用于培养酵母菌的马铃薯蔗糖培养基
特别提醒 配制斜面培养基注意事项
(1)控制好温度,防止培养基提前凝固。
(2)不要让培养基粘在试管口。
(3)试管中的液体量约为试管长度的1/4。
知识辨析
1.大肠杆菌在液体培养基和固体培养基中的繁殖速度相同吗
不相同。细胞与固体培养基接触面积较小,细胞与环境间物质交换速度相对较慢,固体培养基表面的微生物生长速度比在液体培养基中慢。
2.已知某微生物培养基的成分为(NH4)2SO4、KH2PO4、FeSO4、CaCl2、H2O,推测该培养基可
培养圆褐固氮菌。这种说法正确吗
不正确。该培养基缺少有机碳源,可用于培养自养型微生物。圆褐固氮菌虽可以固氮,但其同化作用类型为异养型,培养基中必须提供含碳有机物,所以该培养基不能用来培养圆褐固氮菌。
提示
提示
3.在使用涂布器接种时,应该将涂布器在酒精灯的火焰上进行灼烧,然后立即进行涂布,以防
止其他微生物进入。这种说法正确吗
不正确。在使用涂布器接种时,应将涂布器浸泡在75%的酒精中,接种前将表面残留着少量
酒精的涂布器在酒精灯火焰上灼烧,冷却后用于涂布,避免高温烫死菌种。
4.微生物培养结束后,所有使用过的器皿需直接洗涤后保存。这种说法正确吗
不正确。微生物培养结束后,所有使用过的器皿、废弃物等都必须先经过高压灭菌后再洗
涤或倾倒。
5.马铃薯浸汁给酵母菌的生长提供了碳源、氮源、无机盐等成分。这种说法正确吗
正确。马铃薯浸汁为天然成分,含有糖类、氨基酸、无机盐等,可为酵母菌的生长提供碳源、氮源、无机盐等。
提示
提示
提示
定点 比较消毒、灭菌与防腐
关键能力 定点破
消毒 灭菌 防腐
方法 较温和的物理、化学方法 强烈的物理、化学方法 控制理化因素
结果 仅杀死物体表面或内部一部分不需要的微生物 杀灭物体表面以及内部的一切微生物,包括芽孢和孢子 抑制微生物生长繁殖
实例 (1)日常用品用煮沸消毒法; (2)接种室、超净工作台用紫外线消毒法; (3)皮肤、水果、饮用水用化学药剂消毒法 (1)接种工具用灼烧灭菌法; (2)培养基、器具用高压蒸汽灭菌法; (3)不能高温灭菌的化合物,要用无菌的G6玻璃砂漏斗过滤除菌 (1)除氧剂抑制需氧型微生物的繁殖;
(2)低温、盐腌、糖渍、干燥等措施保存食物
