微生物的培養與應用
課題一 微生物的實驗室培養
一、培養基:人們按照微生物對營養物質的不同需求,配製出供其生長繁殖的營養基質,是進行微生物培養的物質基礎。
1、種類·培養基按照物理性質可分為液體培養基、半固體培養基和固體培養基。
·按照成分培養基可分為人工合成培養基和天然培養基。
·按照培養基的用途,可將培養基分為選擇培養基和鑑定培養基。
選擇培養基是指在培養基中加入某種化學物質,以抑制不需要的微生物生長,促進所需要的微生物的生長。
鑑別培養基是根據微生物的特點,在培養基中加入某種指示劑或化學藥品配製而成的,用以鑑別不同類別的微生物。
2、、化學成分包括 :水 、 無機鹽 、 碳源 、 氮源(有些可加生長因子、維生素)等。
·碳源:能為微生物的代謝提供碳元素的物質。如CO2、NaHCO3等無機碳源;糖類、石油、花生粉餅等有機碳源。異養微生物只能利用有機碳源。單質碳不能作為碳源。
·氮源:能為微生物的代謝提供氮元素的物質。如N2、NH3、NO3-、NH4+(無機氮源)、蛋白質、胺基酸、尿素、牛肉膏、蛋白腖(有機氮源)等。只有固氮微生物才能利用N2。
·培養基還要滿足微生物生長對PH、特殊營養物質以及氧氣的要求。例如,培養乳酸桿菌時需要在培養基中添加維生素,培養黴菌時須將培養基的pH調至酸性,培養細菌是需要將pH調至中性或微鹼性,培養厭氧型微生物是則需要提供無氧的條件。
3、配置原則
(1)目的明確:
(2)營養物質要協調,注意各營養物質的濃度和比例
(3)PH要適宜,各種微生物適宜生長的PH值範圍不同。
二、無菌技術:消毒和滅菌
1、消毒指使用較為溫和的物理或化學方法僅殺死物體表面或內部一部分對人體有害的微生物(不包括芽孢和孢子)。
消毒方法:常用煮沸消毒法,巴氏消毒法(對於一些不耐高溫的液體)還有化學藥劑(如酒精、氯氣、石炭酸等)消毒、紫外線消毒。
2、滅菌則是指使用強烈的理化因素殺死物體內外所有的微生物,包括芽孢和孢子。
滅菌方法有灼燒滅菌、乾熱滅菌、高壓蒸汽滅菌。
3、滅菌方法:
①接種環、接種針、試管口等使用灼燒滅菌法;
②玻璃器皿、金屬用具等使用乾熱滅菌法,所用器械是乾熱滅菌箱 ;
③培養基、無菌水等使用高壓蒸汽滅菌法,所用器械是高壓蒸汽滅菌鍋 。
④表面滅菌和空氣滅菌等使用紫外線滅菌法,所用器械是紫外燈 。
比較項 |
理化因素的作用強度 |
消滅微生物的數量 |
芽孢和孢子能否被消滅 |
消毒 |
較為溫和 |
部分生活狀態的微生物 |
不能 |
滅菌 |
強烈 |
全部微生物 |
能 |
三、實驗操作
(一)、製作牛肉膏蛋白腖固體培養基方法步驟:
計算、稱量、溶化、滅菌、倒平板。
5、倒平板操作的討論
①培養基滅菌後,需要冷卻到50℃左右時,才能用來倒平板。你用什麼辦法來估計培養基的溫度?
答:可用手觸摸盛有培養基的錐形瓶,感覺錐形瓶的溫度下降到剛剛不燙手時,就可以進行倒平板了。
②為什麼需要使錐形瓶的瓶口通過火焰?
答:通過灼燒滅菌,防止瓶口的微生物污染培養基。
③平板冷凝後,為什麼要將平板倒置?
答:平板冷凝後,皿蓋上會凝結水珠,凝固後的培養基表面的濕度也比較高,將平板倒置,既可以使培養基表面的水分更好地揮發,又可以防止皿蓋上的水珠落入培養基,造成污染。
④在倒平板的過程中,如果不小心將培養基濺在皿蓋與皿底之間的部位,這個平板還能用來培養微生物嗎?為什麼?
答:空氣中的微生物可能在皿蓋與皿底之間的培養基上滋生,因此最好不要用這個平板培養微生物。
(二)、純化大腸桿菌
1、微生物接種的方法最常用的是平板劃線法和稀釋塗布平板法。
2、用平板劃線法和稀釋塗布平板法接種的目的是:使聚集在一起的微生物分散成單個細胞,從而能在培養基表面形成單個的菌落,以便於純化菌種。
3、平板劃線操作的討論:
①為什麼在操作的第一步以及每次劃線之前都要灼燒接種環?在劃線操作結束時,仍然需要灼燒接種環嗎?為什麼?
答:操作的第一步灼燒接種環是為了避免接種環上可能存在的微生物污染培養物;每次劃線前灼燒接種環是為了殺死上次劃線結束後,接種環上殘留的菌種,使下一次劃線時,接種環上的菌種直接來源於上次劃線的末端,從而通過劃線次數的增加,使每次劃線時菌種的數目逐漸減少,以便得到菌落。劃線結束後灼燒接種環,能及時殺死接種環上殘留的菌種,避免細菌污染環境和感染操作者。
②在灼燒接種環之後,為什麼要等其冷卻後再進行劃線?
答:以免接種環溫度太高,殺死菌種。
③在作第二次以及其後的劃線操作時,為什麼總是從上一次劃線的末端開始劃線?
答:劃線後,線條末端細菌的數目比線條起始處要少,每次從上一次劃線的末端開始,能使細菌的數目隨著劃線次數的增加而逐步減少,最終能得到由單個細菌繁殖而來的菌落。
4、塗布平板操作的討論
塗布平板的所有操作都應在火焰附近進行。結合平板劃線與系列稀釋的無菌操作要求,想一想,接種應如何進行無菌操作?
提示:應從操作的各個細節保證「無菌」。例如,酒精燈與培養皿的距離要合適、吸管頭不要接觸任何其他物體、吸管要在酒精燈火焰周圍;等等。
(三)、恆溫箱培養:不同的微生物培養溫度不同,一般是37°C恆溫箱中,培養12~14小時。
(四)、菌種的保存
(1)對於頻繁使用的菌種,可以採用臨時保藏的方法。
①臨時保藏方法
將菌種接種到試管的固體斜面培養基上,在合適的溫度下培養。當菌落長成後,將試管放入4℃的冰箱中保藏。以後每3~6個月,都要重新將菌種從舊的培養基上轉移到新鮮的培養基上。
②缺點:這種方法保存的時間不長,菌種容易被污染或產生變異。
(2)對於需要長期保存的菌種,可以採用甘油管藏的方法。
在3mL的甘油瓶中,裝入1mL甘油後滅菌。將1mL培養的菌液轉移到甘油瓶中,與甘油充分混勻後,放在-20℃的冷凍箱中保存。
13、疑難解答
(1)微生物的營養物質:水、無機鹽、碳源、氮源及特殊營養物質五類。
(2)確定培養基製作是否合格的方法:將未接種的培養基在恆溫箱中保溫1~2天,無菌落生長,說明培養基的製備是成功的,否則需要重新製備。
課題二 土壤中分解尿素的細菌的分離與計數
尿素:是一種重要的農業氮肥,尿素並不能直接被農作物吸收。只有當土壤中的細菌將尿素分解成氨之後,才能被植物利用。土壤中的細菌之所以能分解尿素,是因為他們能合成脲酶,尿素最初是從人的尿液中發現的。
一、研究思路
1、篩選菌株
思路:尋找目的菌株時要根據它對生存環境的要求到它適應生長的環境中去尋找。
(1)實驗室中微生物的篩選應用的原理
人為提供有利於目的菌株生長的條件(包括營養、溫度、pH等),同時抑制或阻止其他微生物生長。
(2)選擇性培養基
在微生物學中,將允許特定種類的微生物生長,同時抑制或阻止其他種類微生物生長的培養基,稱作選擇培養基。
(3)配製選擇培養基的依據
根據選擇培養的菌種的生理代謝特點加入某種物質以達到選擇的目的。例如,培養基中不加入有機物可以選擇培養自養微生物;培養基中不加入氮元素,可以選擇培養能固氮的微生物;加入高濃度的食鹽可選擇培養金黃色葡萄球菌等。
2、統計菌落數目
(1)測定微生物數量的常用方法有稀釋塗布平板法和顯微鏡直接計數。
(2)採用稀釋塗布平板法計數的注意事項:①一般選取菌落數在30~300之間的平板進行計數②本法僅限於形成菌落的微生物。
(3)設置對照的主要目的是排除實驗組中非測試因素對實驗結果的影響,提高實驗結果的可信度。對照實驗是指除了被測試的條件以外,其他條件都相同的實驗,其作用是比照試驗組,排除任何其他可能原因的干擾,證明確實是所測試的條件引起相應的結果。
3、實驗設計
(1)土壤取樣:同其他生物環境相比,土壤中的微生物,數量最大,種類最多。在富含有機質的土壤表層,有更多的微生物生長。從富含有機物、潮濕、pH≈7的土壤中取樣。鏟去表層土,在距地表約3~8cm的土壤層取樣。
(2)製備培養基:製備一尿素為唯一氮源的選擇培養基
(3)樣品的稀釋:樣品的稀釋程度將直接影響平板上生長的菌落數目。在實際操作中,通選用一定稀釋範圍的樣品液進行培養,以保證獲得菌落數在30~300之間、適於計數的平板。
·測定土壤中細菌的數量,一般選用104、105 、106
·測定放線菌的數量,一般選用103、104 、105
· 測定真菌的數量,一般選用102、、103、 104
(4)取樣塗布
(5)微生物的培養與觀察
不同種類的微生物,往往需要不同的培養溫度和培養時間。
(6)細菌的計數
【旁欄思考題】
如何從平板上的菌落數推測出每克樣品中的菌落數?
統計某一稀釋度下平板上的菌落數,最好能統計3個平板,計算出平板菌落數的平均值。
每克樣品中的菌落數=(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代表塗布平板時所用的稀釋液的體積(ml),M代表稀釋倍數
「微生物的培養與應用」知識歸納
一、知識歸納
1、培養基的分類和應用
劃分標準 |
培養基種類 |
特點 |
用途 |
物理性質 |
液體培養基 |
不加凝固劑 |
工業生產 |
半固體培養基 |
加凝固劑,如瓊脂 |
觀察微生物的運動、分類、鑑定 |
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固體培養基 |
加凝固劑,如瓊脂 |
微生物分離、鑑定、活菌計數 |
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化學組成 |
天然培養基 |
含化學成分不明確的天然物質 |
工業生產 |
合成培養基 |
培養基成分明確(用化學成分已知的化學物質配成) |
分類、鑑定 |
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目的用途 |
選擇培養基 |
培養基中加入某種化學物質,以抑制不需要的微生物的生長,促進所需要的微生物的生長 |
培養、分離出特定微生物 |
鑑別培養基 |
根據微生物的代謝特點,在培養基中加入某種指示劑或化學藥品 |
鑑別不同種類的微生物 |
2、消毒與滅菌的區別
比較項目 |
消毒 |
滅菌 |
條件 |
使用較為溫和的理化方法 |
使用強烈的理化因素 |
結果 |
殺死物體表面或內部一部分對人體有害的微生物(不包括芽孢和孢子) |
殺死物體內外所有的微生物,包括芽孢和孢子 |
適用 |
實驗操作的空間、操作者的衣服和手 |
微生物的培養器皿、接種用具和培養基等 |
常用方法 |
煮沸消毒法(如在100℃,煮沸5~6 min)、巴氏消毒法(如在80℃,煮15 min);使用酒精、氯氣、石炭酸等化學藥劑進行消毒 |
灼燒滅菌、乾熱滅菌、高壓蒸汽滅菌 |
3、三種常用滅菌方法的比較
滅菌方法 |
滅菌條件 |
滅菌時間 |
適用材料或用具 |
灼燒滅菌 |
酒精燈火焰的充分燃燒層 |
直至燒紅 |
接種環、接種針或其他金屬工具 |
乾熱滅菌 |
乾熱滅菌箱內,160~170℃ |
1~2 h |
玻璃器皿(吸管、培養皿) 和金屬用具等 |
高壓蒸汽滅菌 |
100kPa,121℃ |
15~30 min |
培養基等 |
4、微生物的純化培養
包括培養基的製備和純化微生物兩個階段,純化微生物時常用的接種方法是平板劃線法和稀釋塗布平板法。
平板劃線法:通過接種環在瓊脂固體培養基表面連續劃線的操作,將聚集的菌種逐步稀釋分散到培養基的表面。在數次劃線後,就可以得到由一個細胞繁殖而來的肉眼可見的子細胞群體,這就是菌落。
稀釋塗布平板法:將菌液進行一系列梯度稀釋,然後將不同稀釋度的菌液分別塗布到瓊脂固體培養基的表面,進行培養。在稀釋度足夠高的菌液里,聚集在一起的微生物將被分散成單個細胞,從而能在培養基表面形成單個的菌落。
微生物的培養與應用相關知識拓展
發酵工程,是指採用現代工程技術手段,利用微生物的某些特定功能,為人類生產有用的產品,或直接把微生物應用於工業生產過程的一種新技術。發酵工程的內容包括菌種的選育、培養基的配製、滅菌、擴大培養和接種、發酵過程和產品的分離提純等方面。
富集培養是微生物學中最強有力的技術手段之一。主要是指利用不同微生物間生命活動特點的不同,制定環境條件使僅適應該條件的微生物旺盛生長,從而使其在群落中的數量大大增加,人們能夠更容易地從自然界中分離到所需的特定微生物。富集條件可根據所需分離的微生物的特點,從物理、化學、生物以及綜合多個方面進行選擇,如溫度、pH、紫外線、高壓、光照、氧氣、營養等許多方面。下圖描述了採用富集方法從土壤中分離能降解對羥基苯甲酸的微生物的實驗過程。 |
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(1)本實驗所需培養基為____________,碳源為_____________。 |
答案
(1)選擇培養基 對羥基苯甲酸 |
例題1.現有一種能生產甲硫氨酸的M菌,但產量很低,而且當培養液中甲硫氨酸的含量達到最大值後,繼續培養,甲硫氨酸含量會迅速下降。這是由於甲硫氨酸的積累反過來抑制了其合成。用紫外線照射可選育得到能抗甲硫氨酸抑制的高產新菌株。下列有關選育過程的表述,不正確的是
A.這種新菌株的選育方法屬於用物理因素誘導的誘變育種
B.M菌培養液中甲硫氨酸的含量達到最大值後又不斷減少是反饋調節的結果
C.用紫外線照射M菌的同時,還應在其培養基中添加甲硫氨酸
D.該選育過程中採用的培養基是液體培養基
答案D
例題2. (16分)焦化廠活性污泥中富含難降解的有機物苯甲醯胼,是當前焦化行業環保治理的難點。某同學通過查閱資料發現可通過細菌生物降解方法處理焦化廠污染物。請回答下列有關問題:
(1) 目的菌的篩選:選擇目的菌應該從_________中篩選,在配製培養基時僅加入 _________作為碳源,從功能上講該培養基屬於_________培養基,所選目的菌的同化作用類型是________。
(2) 優質菌株的馴化:欲要選出高效降解污染物的優質菌株,需採用逐步提高_________的方法馴化目的菌,培養出的目的菌株經稀釋塗布分離後得到_________以備鑑定和使用。
(3) 優質菌株降解污染物能力的測定:將分離得到的優質菌株_________到經過 _________處理的污染物液體培養基中,在適宜條件下培養,一定時間後,測定殘餘污染物的濃度。
答案(16分)(1)焦化廠活性污泥(焦化廠污染物) 苯甲醯肼 選擇 異養型 (2)苯甲醯肼濃度 單一菌落 (3)接種 滅菌
例題3.下列關於微生物培養和利用的敘述不正確的是
A.利用稀釋塗布平板法只能分離微生物不能對微生物進行計數
B.接種時連續劃線的目的是將聚集的菌種逐步稀釋獲得單菌落
C.以尿素為唯一氮源且含酚紅的培養基可選擇和鑑別尿素分解菌
D.用大白菜醃製泡菜的過程中亞硝酸鹽含量變化是先增加後減少
答案A
例題4.(16分)孔雀石綠(C23H25N2Cl)常用作紡織業的染料,也可用作水產養殖業的殺菌驅蟲劑。但它具有高毒性、高殘留的危害,因此對孔雀石綠廢水的處理已成為環境科學領域關注的熱點。科研人員從某化工廠污水池中分離獲得了能降解孔雀石綠的細菌菌株A。主要步驟如圖-25所示。
圖-25
分析並回答:
(1)從①到③的培養過程中培養液應加入 作為唯一碳源,此過程的目的是
和 。
(2)使用 法可以在④上獲得單個菌落。
(3)若要對獲得的菌株A進行分類鑑定,可先利用 技術進行體外DNA擴增,此過程中採用 方法將DNA雙鏈解開,而在菌株A體內,DNA複製時將雙鏈解開則是在 的作用下完成的。
(4)研究人員進一步研究了不同金屬離子對菌株A降解孔雀石綠的影響,實驗結果如圖-26。
由上述結果可以看出,與不加金屬離子的對照組相比,多數金屬離子對菌株A降解孔雀石綠有 作用,唯有Pb2+的作用相反。若要排除Pb2+本身對孔雀石綠有降解作用,則應設置 的培養基樣本作為對照。
【答案】 (1)孔雀石綠 篩選出菌株A 增加菌株A的濃度(擴大培養)
(2)稀釋塗布平板(或平板劃線)
(3)PCR 控制溫度 解旋酶
(4)抑制 含等量的Pb2+但不接種菌株A
【解析】本題考查微生物培養,DNA的複製
- 分離能降解孔雀石綠的細菌菌株,則需要製作以孔雀石綠為唯一碳源的選擇培養基,①②③過程可以篩選出菌株A,並且能增加菌株A的濃度。
- 用稀釋塗布平板或者平板劃線法法可以在④上獲得單個菌落。
- DNA擴增一般採用PCR技術,用控制溫度的方法將DNA解旋,而在細胞內,DNA雙鏈在解旋酶的作用下解開。
- 觀察圖,加入金屬離子後,多數降解率都受到抑制變低;若要排除Pb2+本身對孔雀石綠有降解作用,則應設置含等量的Pb2+但不接種菌株A的培養基樣本作為對照。
例題5.(16分)烹飪過程中產生的油煙冷卻後形成液態的油脂,傾入下水道後會對環境造成污染。科研人員通過實驗篩選出了能夠高效分解油脂的微生物。請分析回答:
實驗材料:烹飪油煙冷凝液(來自居民家廚房抽油煙機的油杯)、原始種子菌液(來自某城市污水廠曝氣池污泥)、人工配製的營養液。
(1)實驗過程(如下表所示):
步驟 |
原始成分及體積 |
定容 |
培養 |
培養溫度 |
獲得菌種 |
1 |
250mL種子菌液、10mL烹飪油煙冷凝液、5mL營養液 |
500mL |
6天 |
30℃ |
菌液a |
2 |
100mL菌液a、20mL烹飪油煙冷凝液、5mL營養液 |
500mL |
6天 |
30℃ |
菌液b |
3 |
100mL菌液b、40mL烹飪油煙冷凝液、5mL營養液 |
500mL |
6天 |
30℃ |
菌液c |
從功能上分析此培養基屬於—— 培養基。在培養過程中需通入空氣並振盪培養,由此推測所培養的微生物的異化作用類型是—— 型,在生態系統中屬於—— 。
(2)實驗結果(如圖所示)及分析:
① 實驗結果顯示—— 菌液適合在實際工程中應用,原因是—— 。
② 若在上述培養基中加入—— ,接種培養後,通過觀察—— 特徵,可以初步鑑別菌液中微生物的種類。以上三種菌液中—— 菌液的微生物種類最多。
答案(每空2分,共16分)
(1)選擇 需氧(型 ) 分解者
(2)① c 菌液c中油的濃度下降最快(菌液c中油分解速率最大、降解速度最快)
②瓊脂 菌落 a
新陳代謝類型
新陳代謝類型:包括同化作用(自養型和異養型)和異化作用(需氧、厭氧、兼性厭氧型)。
同化作用的實質是:合成自身物質(有機物),並貯存能量,那麼動、植物合成自身有機物所需的原料是否相同?不相同,正是所需原料的不同,把整個生物界的同化作用分為兩種類型。即:自養型和異養型。
例:各種綠色植物——自養型 蘑菇——異養型
各種藻類植物——自養型 青黴——異養型
細菌——異養型
利用光能的自養型生物是綠色植物,它們能利用光能將無機物合成自身有機物,這種合成作用叫光能合成作用。有些自養型生物體內無葉綠素,不能利用光能,而是利用環境中無機物氧化釋放出的化學能來合成自身物質,這種合成作用叫「化能合成作用」。
例如:硝化細菌、硫細菌、鐵細菌,它們分別能使還原態N、S、Fe氧化,並利用氧化反應釋放的能量(化學能)合成自身物質,貯存能量。
異化作用的不同類型
在異化作用的一些生理過程中,其中最關鍵最主要的是呼吸作用,所以異化作用是以呼吸作用的方式為分類依據的。呼吸作用方式分為有氧呼吸、無氧呼吸和兼性厭氧呼吸,所以異化作用的類型就分為需氧型、厭氧型和兼性厭氧型。
例題1.下圖表示從土壤中分離能降解酚類化合物對羥基苯甲酸的微生物的實驗過程。下列與該實驗相關內容的敘述中不正確的是
A.實驗中所用的培養基①②③④均屬於選擇培養基
B.圖中I、Ⅱ過程實現了對目標微生物的稀釋
C.統計⑤處培養基中的菌落數並不一定代表接種到④上的活菌數
D.在⑤處培養基上形成菌落的微生物同化作用類型為異養型
答案B
例題2.(20分)從某地分離到能分泌纖維素酶的枯草桿菌,對此菌進行誘變,利用染色法篩選纖維素酶產量高的菌體。(染色法:染料和培養基中的纖維素發生顏色反應,當纖維素被菌體水解,培養基中會出現以菌落為中心的透明圈)
(1)實驗材料:菌體懸液,紫外燈,添加__________為碳源的選擇培養基,培養皿等
(2)實驗過程及結果預期:
a.將菌體懸液稀釋至適當濃度,平均分成甲、乙兩組。
b.甲組用__________的紫外線照射一定時間,乙組不做處理。
c.__________接種至選擇培養基上。
d.觀察並測量__________的直徑與相應菌落直徑
e.若甲組中出現了纖維素酶產量高的菌體,其形成的菌落表現為__________比乙組相應值的平均值大。
(3)甲組中會出現纖維素酶產量不同的菌體,此現象是由於紫外線的照射改變了基因的 ,即發生了 (變異類型),體現了此變異的__________特點。
(4)枯草桿菌因沒有__________系統,其分泌纖維素酶與真核細胞蛋白質的分泌方式不同。
(5)
若用液體培養基培養上述細菌,研究其數量變化規律,繪製出該菌的生長速率曲線如右圖,據圖描述此菌的種群數量的變化規律是__________。
答案.(20分)
(1) 纖維素
(2) b. 適當劑量(強度)
c. 將等量甲乙兩組菌液
d.透明圈
e.透明圈的直徑與相應菌落直徑比值
(3) 結構(或鹼基排列順序) 基因突變 不定向
(4) 生物膜
(5) 先S型增長後下降(首先平穩隨後增加再平穩之後下降)
例題3.組氨酸缺陷型沙門氏菌是由野生菌種突變形成的,自身不能合成組氨酸。將其接種在缺乏組氨酸的平板培養基上進行培養,有極少量菌落形成。2-氨基芴是一種致突變劑,將沾有2-氨基芴的濾紙片放到上述平板培養基中,再接種組氨酸缺陷型沙門氏菌進行培養,會有較多菌落出現。以下敘述不正確的是
A.在接種前,2-氨基芴和濾紙片須進行滅菌處理
B.若用劃線法接種可以根據菌落數計算活菌數量
C.基因突變的可逆性與是否存在致突變劑無關
D.此方法可以用於檢測環境中的化學致突變劑
答案B
例題4.(18分)某實驗小組欲從土壤中篩選出能分泌澱粉酶的芽孢桿菌,設計實驗步驟如下,請給予合理的補充。
(1)採樣與培養:將採集的土樣混勻後稱取1g,置於經過—— 法滅菌處理的—— (填「固體」或「液體」)培養基中,28℃振盪培養。
(2)接種與選擇:為避免培養液中菌體濃度過高,需將培養液進行 ——處理。之後,將菌液塗布接種於以—— 為唯一碳源的固體培養基上,30℃條件下培養。為避免污染,需將培養皿呈—— 狀態放置。此外,為排除其他因素的影響,提高實驗可信度,本步驟需設計 ——作為空白對照。
(3)篩選與純化:將適量的碘液滴加在平板中的菌落周圍,如果菌落周圍的現象是—— ,則說明此種菌能夠—— 。從平板中挑取實驗效果明顯的目的菌株,採用 ——法接種於新的培養基平板,可對菌株進行進一步的純化。
答案.(每空2分,共18分)
(1)高壓蒸汽滅菌;液體
(2)系列稀釋(或「梯度稀釋」);澱粉;倒置;
未接種的空白培養基(或「接種等量無菌水的培養基」)
(3)出現透明圈;分泌澱粉酶使澱粉發生水解;(平板)劃線
例題5.(15分)在調查某湖水中H細菌指數(1升水中含有的H細菌菌群數)的實驗中,先將5升湖水水樣濃縮至5毫升,然後各取濃縮水樣1毫升,塗布到4個培養皿中培養,培養後統計的菌落數分別是42、38、55、18。實驗引發出一系列的問題,請回答:
(1) 培養基中含有蛋白腖、澱粉分別為細菌培養提供了_ ______ ___。
(2)配製好的培養基用____________法滅菌,並在 條件下接種。
(3)為了儘快觀察到細菌培養的實驗結果,應將接種了湖水樣品的平板置於___ ___中培養,培養的溫度設定在37℃。要使該實驗所得結果可靠,還應該同時在另一平板上接種__ ____作為對照進行實驗。
(4)細菌培養產生的單個菌落在生態學中稱為__________。 根據上述結果計算,被檢水樣的H細菌指數為__________。
(5)在培養H細菌的過程中發現了另一種X細菌,並進行了如下圖所示的實驗:
從生態學的角度分析,H細菌與X細菌之間的關係是____________。 X細菌周圍H細菌不能生長和繁殖的原因最可能是__________________。
(6)干擾素是動物或人體細胞受到病毒侵染後產生的一種糖蛋白,科學家用基因工程的方法生產干擾素時,用H菌作為—— ,常用的轉化方法是,先用—— 處理細胞,使其處於感受態,然後將其與—— 在緩衝液中混合,最後通過—— 的表達檢測干擾素基因是否成功導入。
(7)若X細菌感染特定人群,則X細菌對感染者來說屬於免疫學中的______物質,如果X細菌侵入人體細胞內,則徹底消滅這些細菌所涉及的免疫有_____________。
答案(15分)(1)氮源、碳源
(2)高壓蒸汽滅菌 無菌
(3)恆溫培養箱 等量無菌水
(4)種群 45
(5)競爭 X細菌產生了不利於其他細菌生存的物質
(6)受體細胞 Ca2+ 重組表達載體(重組DNA分子) 標記基因
(7)抗原 細胞免疫和體液免疫(特異性免疫)
例題6. (16分)石油污染會造成某些生物的大量死亡或大量增加,引起生態系統的變化。運用生物修復技術已發展成高效、低成本、環境友好的污染治理方法,該方法主要是在污染地接種經馴化的高效微生物來提高生物降解污染物的速率。圖1表示馴化降解石油成分菌株S25A1的方法。圖2為不同N:P對石油降解的影響。請回答:
(1)在被污染的區域的S25A1菌能降解石油,該菌的代謝類型為____________,屬於生態系統成分中的___________。
(2)研究人員用基因工程的方法增強S25A1菌株的降解能力,圖中載體的化學本質為_______________,除標出的抗性基因外,還應具有________和__________的起點。
(3)實驗中接種1的常用方法有____________和_______________,將其接種在固體培養基中,該培養基中除了必要的營養物質外,還需要添加____________,才能篩選出降解能力更強的菌株。
(4)在接種2中使用接種環接種前,需要用___________方法對接種環滅菌處理。
(5)從圖2中可以看出,_____元素含量較高時,石油能夠迅速降解。該元素在菌體細胞內可參與___________、____________等細胞結構的物質組成。
答案 (共16分,除特殊說明外每空1分)
(1)異養需氧型 分解者
(2)DNA 複製 轉錄(後兩空順序可顛倒)
(3)平板劃線法 稀釋塗布平板法 卡那黴素
(4)灼燒法 (2分)
(5)P (2分) 細胞膜(2分)、核糖體(2分)(後兩空順序可顛倒,其它答案合理給分)
例題7(16分)
赤霉病是由雪腐鐮刀菌等真菌感染引起的,廣泛發生在小麥等糧食作物上。雪腐鐮刀菌代謝產生的脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(DON,分子式為C15H20O6)嚴重影響禽畜生產和人體健康。請分析回答下列問題:
(1)下列微生物與雪腐鐮刀菌的細胞結構類似的是 ——(選填選項前的符號)。
a.酵母菌 b.醋酸桿菌 c.毛霉 d.乳酸菌 e.大腸桿菌
(2)為探究DON的致畸性是否與細胞的染色體變異有關,可向動物細胞培養液中加入一定劑量的DON,在—— 培養箱中保溫培養一段時間後,在顯微鏡下觀察染色體的—— 。
(3)某同學為篩選專一降解DON的菌,配製了下列培養基,在適宜條件下培養:
實驗步驟 |
取樣 |
培養基 |
培養結果 |
Ⅰ |
土壤樣品 |
葡萄糖,(NH4)2SO4,K2HPO43H2O, KH2PO4,NaCl,CaCl2, Mg SO47H2O,加水定容 |
培養液a |
Ⅱ |
1mL培養液a |
同上 |
菌落 |
Ⅲ |
挑取單菌落 |
真菌培養基 |
培養液b |
①為實現篩選目的,步驟Ⅰ所使用的培養基配方中,應去除—— 並加入—— 。
②為實現目的菌的分離和計數,步驟Ⅱ所使用的培養基中還應加入—— 製成平板,採用的接種方法是—— 。
③步驟Ⅲ的目的是—— 。
答案(16分,每空2分)
(1)a、c(答全給分)
(2)CO2 數目和形態(結構)(答全給分)
(3)① 葡萄糖 DON
② 瓊脂 稀釋塗布平板法
③ 快速增加目的菌的種群數量(擴大培養)