2025版高考生物一轮总复习教案选择性必修3第十单元生物技术与工程第二讲微生物的培养技术及应用考点二微生物的选择培养和计数

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知|识|巩|固
1．微生物的选择培养
(1)选择培养基
(2)稀释涂布平板法
①系列稀释操作：该操作常用在将细胞接种到培养基之前，通过液体稀释的方法分散细胞，随着稀释程度的增大，单位体积中的微生物细胞数量减少，细胞得以分散。
操作步骤：
②涂布平板操作步骤
③培养：待涂布的菌液被培养基吸收后，将平板倒置，放入30～37 ℃的恒温培养箱中培养1～2 d。
2．微生物的数量测定
(1)利用稀释涂布平板法计数
①原理：当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个单菌落，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。
②计数标准：为了保证结果准确，一般选择菌落数在30～300、适于计数的平板计数，并且在同一稀释度下，应至少对3个平板进行重复计数，然后求出平均值。增强实验的说服力与准确性。
③计数方法：用此种方法统计的菌落数往往比活菌的实际数目少，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)显微镜直接计数法

3．实验：土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
(1)实验原理
②配制以尿素为唯一氮源的选择培养基，能够在该培养基中生长的细菌就是能分解尿素的细菌
(2)操作步骤

(3)实验结果分析与评价
思|维|辨|析
易错整合，判断正误。
(1)菌液的稀释度足够高时，培养基表面会获得单菌落。( √ )
(2)稀释涂布平板法计数时，统计的菌落数往往比活菌的实际数目少。( √ )
(3)细菌计数板常用于相对较大的酵母菌细胞、霉菌孢子等的计数。( × )
(4)分解尿素的细菌在分解尿素时，可以将尿素转化为氨，使得培养基的碱性降低。( × )
(5)菌落大小一致时，纤维素分解菌在刚果红培养基上形成的透明圈越大，说明该类纤维素分解菌分解纤维素的能力越强。( √ )
延|伸|探|究
1．微生物筛选的原理是什么？
提示：人为提供有利于目的菌生长的条件(包括营养、温度和pH等)，同时抑制或阻止其他微生物的生长。
2．为什么稀释涂布平板法统计的菌落数目往往比活菌的实际数目少？
提示：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。
3．分离纤维素分解菌应在富含纤维素的环境中寻找的原因是什么？
提示：培养基中富含纤维素，能够分解纤维素的微生物具有更多的生存机会而大量繁殖。
剖析难点·考点突破
重|难|精|讲
1．选择培养基四种常见制备方法或实例
(1)加入某些特定的物质(前提是培养基具备全部营养成分)

(2)改变培养基的营养成分

(3)利用培养基中的“特定化学成分”进行分离

(4)通过某些“特殊环境”进行分离

2．两种微生物计数方法的比较
精|准|命|题
考向一 结合选择培养基及微生物的筛选，考查科学思维能力
》例1 (2022·山东卷)青霉菌处在葡萄糖浓度不足的环境中时，会通过分泌青霉素杀死细菌，以保证自身生存所需的能量供应。目前已实现青霉素的工业化生产，关于该生产过程，下列说法错误的是( D )
A．发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖
B．可用深层通气液体发酵技术提高产量
C．选育出的高产菌株经扩大培养后才可接种到发酵罐中
D．青霉素具有杀菌作用，因此发酵罐不需严格灭菌
解析：因青霉菌处在葡萄糖浓度不足的环境中时，会通过分泌青霉素杀死细菌，故碳源不宜使用葡萄糖，不利于青霉素的产生，A正确；青霉菌的代谢类型为异养需氧型，可用深层通气液体发酵技术，保证其有氧呼吸，提高产量，B正确；选育出的高产菌株数量较少，故需经扩大培养纯化后才可接种到发酵罐中，C正确；为了防止细菌、真菌等微生物的污染，获得纯净的青霉素，发酵罐仍然需严格灭菌，D错误。
〔变式训练〕 (2024·福建莆田模拟)某纺织厂为使牛仔布呈现“穿旧”效果，准备用纤维素分解菌处理代替传统的浮石擦洗。工作人员拟从土壤样品中分离该类微生物，并进行扩大培养，相关工艺流程如下图。请回答下列问题：
(1)进行土样中细菌数量的测定，常用稀释涂布平板法(选用104～106倍的稀释液)统计样品中活菌的数量。当第一次用稀释涂布平板法测定土样中纤维素分解菌的数量时，所进行实验的一般思路是将稀释范围适当放宽的稀释液，采用稀释涂布平板法分别接种到鉴别培养基(用刚果红染色)，以保证从中选择出菌落数在30～300的平板进行计数。
(2)在系列稀释操作前，选择培养的一般目的是以确保能够从样品中分离得到所需要的微生物，增加纤维素分解菌的数量。
(3)涂布接种时，转动培养皿的目的是使菌液分布均匀。
(4)在鉴别培养基上，菌落周围的透明圈大小可能与纤维素酶的量和活性有关。
解析：(1)第一次用稀释涂布平板法测定土样中纤维素分解菌的数量时，需要将稀释范围适当放宽的稀释液，采用稀释涂布平板法分别接种到鉴别培养基(用刚果红染色)，以保证从中选择出菌落数在30～300的平板进行计数。
(2)选择培养的目的是确保能够从样品中分离得到所需要的纤维素分解菌，增加纤维素分解菌的数量。
(3)涂布接种时，转动培养皿的目的是使菌液分布均匀。
(4)该实验中的透明圈的大小与纤维素分解菌分泌的纤维素酶的量和活性有关。
两种纯化方法的比较
考向二 围绕微生物的分离和计数，考查科学思维和探究能力
》例2 (2022·广东卷)研究深海独特的生态环境对于开发海洋资源具有重要意义。近期在“科学号”考察船对中国南海科考中，中国科学家采集了某海域1 146米深海冷泉附近沉积物样品，分离、鉴定得到新的微生物菌株并进一步研究了其生物学特性。
回答下列问题：
(1)研究者先制备富集培养基，然后采用高压蒸汽灭菌法灭菌，冷却后再接入沉积物样品，28 ℃厌氧培养一段时间后，获得了含拟杆菌的混合培养物，为了获得纯种培养，除了稀释涂布平板法，还可采用平板划线法。据图分析，拟杆菌新菌株在以纤维素为碳源时生长状况最好。
(2)研究发现，将采集的样品置于各种培养基中培养，仍有很多微生物不能被分离筛选出来，推测其原因可能是某些微生物只有利用深海冷泉中的特有物质才能生存(或需要在深海冷泉的特定环境中才能存活)。(答一点即可)
(3)藻类细胞解体后的难降解多糖物质，通常会聚集形成碎屑沉降到深海底部。从生态系统组成成分的角度考虑，拟杆菌对深海生态系统碳循环的作用可能是拟杆菌作为分解者，将沉降到深海底部的难降解多糖物质分解为无机物，归还到无机环境中，有利于碳循环的顺利进行。
(4)深海冷泉环境特殊，推测此环境下生存的拟杆菌所分泌的各种多糖降解酶，除具有酶的一般共性外，其特性可能还有耐低温。
解析：(1)培养基通常采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。可以采用稀释涂布平板法或平板划线法，将单个微生物分散在固体培养基上，经过培养得到单菌落，从而获得纯净培养物。分析图可知，在以纤维素为碳源的培养基中，细胞数量最多，可推知拟杆菌新菌株在以纤维素为碳源时生长状况最好。
(2)深海冷泉中可能存在某些微生物，只有利用冷泉中的特有物质才能生存(或需要在深海冷泉的特定环境中才能存活)，故将采集的样品置于各种培养基中培养，仍可能有很多微生物不能被分离筛选出来。
(3)拟杆菌为异养生物，作为该生态系统的分解者，能将沉降到深海底部的难降解多糖物质分解为无机物，归还到无机环境中，有利于碳循环的顺利进行。
(4)深海冷泉温度较低，故生活在其中的拟杆菌所分泌的各种多糖降解酶，应具有耐低温的特性，低温条件下能高效降解多糖，保证拟杆菌的正常生命活动所需。间接计数法
(稀释涂布平板法)
直接计数法
(显微计数法)
计算方法
每克样品中的活菌数＝eq \f(C,V)×M
C：某稀释度下平板上生长的平均菌落数；
V：涂布平板时所用的稀释液的体积(mL)；
M：稀释倍数
每毫升原液所含细菌数：每小格内平均细菌数×400×104×稀释倍数
缺点
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
统计的结果一般是死菌数与活菌数的总和
结果
比实际值偏小
比实际值偏大