第十单元　第57课时　微生物的培养技术与应用-2025年高考生物大一轮复习课件

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1.通过配制培养基、灭菌、接种和培养等实验操作获得纯化的酵母菌菌落。2.分离土壤中分解尿素的细菌，并进行计数。
考点一　　微生物的基本培养技术
考点二　　微生物的选择培养和计数
1.培养基的配制(1)培养基的概念、用途和类型①概念：人们按照微生物对 的不同需求，配制出的供其______ 的营养基质。②用途：用以 微生物或积累其 。
培养、分离、鉴定、保存
③培养基的种类(按物理性质分)
(2)培养基的配方①主要营养物质：水、 、氮源、 。②其他条件：pH、 和氧气。如表：
2.无菌技术(1)目的：获得 的微生物培养物。(2)关键：防止 污染。(3)消毒与灭菌的比较
(4)注意事项①实验操作时，应避免已经灭菌处理的材料用具与 接触。②为避免周围环境中微生物的污染，实验操作应在超净工作台上并在___________附近进行。
3.微生物的纯培养概念辨析
4.纯培养的过程(以酵母菌为例)：包括_____________________________________等步骤。(1)制备培养基倒平板注意事项：a.温度：50 ℃左右；b.操作：在 附近；c.冷凝后平板倒置。
配制培养基、灭菌、接种、分离和培养
提醒　平板冷凝后，皿盖上会凝结水珠，将平板倒置，既可以防止皿盖上的水珠落入培养基，又可以避免培养基中的水分过快挥发。
(2)接种和分离酵母菌①平板划线法的原理：通过 在固体培养基表面 的操作，将聚集的菌种逐步 到培养基的表面。经数次划线后培养，可以分离得到 。
②平板划线法的操作步骤
(3)培养酵母菌将接种后的平板和一个 的平板倒置，放入28 ℃左右的恒温培养箱中培养24～48 h。
(1)培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐，有时还需要加入一些特殊的物质(　　)(2)倒平板时，应将打开的皿盖放到一边，以免培养基溅到皿盖上(　　)
(3)为了防止污染，接种环经火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落(　　)
(4)对实验操作的空间、操作者的衣着和手，进行清洁和灭菌(　　)
发酵生产啤酒的过程中，杂菌产生的微量副产物是啤酒“上头”的原因之一，可采用平板划线法对酵母菌进行纯化。如图是平板划线操作的示意图，据图回答下列问题：
(1)用图中字母和箭头表示平板划线操作的正确步骤：_________________________。
d→b→f→a→e→c
(2)在划线操作结束时，仍然需要灼烧接种环吗？为什么？
提示　需要；划线结束后灼烧接种环，能及时杀死接种环上残留的菌种，避免污染环境和感染操作者。
(3)在第二次以及其后的划线操作时，为什么总是从上一次划线的末端开始划线？
提示　划线后，线条末端菌种的数目比线条起始处要少，每次从上一次划线的末端开始，能使菌种的数目随着划线次数的增加而逐步减少，最终能得到由单个微生物繁殖而来的菌落。
(4)接种结束后，为什么要将一个未接种的培养基和一个已接种的培养基放在一起培养，未接种的培养基表面如果有菌落生长，说明了什么？
提示　培养未接种的培养基的作用是对照，未接种的培养基经过培养后无菌落生长，说明培养基的制备是成功的；若有菌落生长，说明培养基灭菌不彻底，或培养基被污染了，需要重新制备。
考向一　微生物的基本培养技术1.(2020·江苏，19)为纯化菌种，在鉴别培养基上划线接种纤维素降解细菌，培养结果如图所示。下列叙述正确的是A.倒平板后需间歇晃动，以保证表面平整B.图中Ⅰ、Ⅱ区的细菌数量均太多，应从Ⅲ区挑取 单菌落C.该实验结果因单菌落太多，不能达到菌种纯化的目的D.菌落周围的纤维素被降解后，可被刚果红染成红色
2.(2021·山东，20)含硫蛋白质在某些微生物的作用下产生硫化氢导致生活污水发臭。硫化氢可以与硫酸亚铁铵结合形成黑色沉淀。为探究发臭水体中甲、乙菌是否产生硫化氢及两种菌的运动能力，用穿刺接种的方法，分别将两种菌接种在含有硫酸亚铁铵的培养基上进行培养，如图所示。若两种菌繁殖速度相等，下列说法错误的是A.乙菌的运动能力比甲菌强B.为不影响菌的运动需选用液体培养基C.该实验不能比较出两种菌产生硫化氢的量D.穿刺接种等接种技术的核心是防止杂菌的污染
微生物的选择培养和计数
1.区分选择培养基与鉴别培养基
提醒　常见选择培养基举例：(1)缺少氮源的培养基可以筛选能利用大气中N2的微生物。(2)含青霉素的培养基可淘汰细菌，筛选出真菌。(3)无有机碳源的培养基可筛选出自养微生物。
2.微生物的选择培养和数量测定(1)稀释涂布平板法步骤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。
(2)微生物的数量测定方法①显微镜直接计数法
提醒　显微镜直接计数法本身不能区分细菌的死活，但是通过一定的辅助处理，可以实现活菌计数，如在计数前用台盼蓝染液进行染色，可以通过统计无色细胞的个数来对活菌进行计数。
②间接计数法——活菌计数法(即稀释涂布平板法)a.原理：当样品的稀释度 时，培养基表面生长的一个 ，来源于样品稀释液中的 。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。b.计数原则：为了保证结果准确，一般选择菌落数为 的平板进行计数。
c.误差分析：用此种方法统计的菌落数目往往比活菌的实际数目 (填“高”或“低”)，因为__________________________________________ 。
当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的
3.土壤中分解尿素的细菌的分离与计数的实验操作(1)实验原理
(3)实验结果分析与评价
(1)利用稀释涂布平板法统计菌落数目时，统计的菌落数就是活菌的实际数(　　)
(2)统计菌落数目时为保证结果准确，一般选择菌落数目最多的平板进行统计(　　)
(3)利用稀释涂布平板法和平板划线法均可实现细菌的分离和计数(　　)
(4)利用显微镜直接计数法统计的细菌数量就是活菌的数量(　　)
在发酵生产啤酒过程中，要随时检测培养液中的酵母菌数量、产物浓度等，以了解发酵进程。甲、乙、丙三位同学用稀释涂布平板法测定同一培养液的酵母菌数。在对应稀释倍数为106的培养基中，得到以下三种统计结果。(1)甲同学在该浓度下涂布了一个平板，统计的菌落数为230，该同学的统计结果是否真实可靠？为什么？
提示　不可靠；为增加实验的说服力与准确性，应设置重复实验，在同一稀释度下至少涂布3个平板，统计结果后计算平均值。
(2)乙同学在该浓度下涂布了3个平板，统计的菌落数分别为21、212、256，该同学将21舍去，然后取平均值。该同学对实验结果的处理是否合理？为什么？
提示　不合理；微生物计数时，如果实验中出现重复实验的结果差别很大的情况，应分析实验过程中可能的影响因素，找出差异的原因，而不能简单地将结果舍弃后进行计数。
(3)在稀释涂布平板法中，为何需至少涂布3个平板？
提示　作为重复实验，统计时取平均值，以减少偶然因素对实验结果的影响，增强实验结果的说服力。
(4)为什么要选取菌落数目稳定时的记录作为结果？
提示　尽量缩小统计的菌落数与实际活菌数的差值，因为繁殖慢的菌体开始看不出明显的菌落特征。
(5)丙同学在稀释倍数为106的培养基中测得平板上菌落数的平均值为234个(涂布平板时所用稀释液的体积为0.1 mL)，那么稀释倍数为106的试管中细菌的浓度是 个/mL。每克样品中的细菌数是 个。
考向二　目标微生物的筛选与鉴定3.(2023·广东，10)研究者拟从堆肥中取样并筛选能高效降解羽毛、蹄角等废弃物中角蛋白的嗜热菌。根据堆肥温度变化曲线(如图)和选择培养基筛选原理来判断，下列最可能筛选到目标菌的条件组合是A.a点时取样、尿素氮源培养基B.b点时取样、角蛋白氮源培养基C.b点时取样、蛋白胨氮源培养基D.c点时取样、角蛋白氮源培养基
4.(2022·江苏，3)下列是某同学分离高产脲酶菌的实验设计，不合理的是A.选择农田或公园土壤作为样品分离目的菌株B.在选择培养基中需添加尿素作为唯一氮源C.适当稀释样品是为了在平板上形成单菌落D.可分解酚红指示剂使其褪色的菌株是产脲酶菌
考向三　微生物的分离与计数5.(不定项)(2021·江苏，18)为提高一株石油降解菌的净化能力，将菌涂布于石油为唯一碳源的固体培养基上，以致死率为90%的辐照剂量诱变处理。下列叙述不合理的是A.将培养基分装于培养皿中后灭菌，可降低培养基污染的概率B.涂布用的菌浓度应控制在30～300个/mLC.需通过预实验考察辐射时间对存活率的影响，以确定最佳诱变时间D.挑取培养基上长出的较大单菌落，纯化后进行降解效率分析
6.(2020·江苏，31)产脂肪酶酵母可用于含油废水处理。为筛选产脂肪酶酵母菌株，科研人员开展了相关研究。请回答下列问题：(1)常规微生物实验中，下列物品及其灭菌方法错误的是_____(填编号)。
(2)称取1.0 g某土壤样品，转入99 mL无菌水中，制备成菌悬液，经__________后，获得细胞密度不同的菌悬液。分别取0.1 mL菌悬液涂布在固体培养基上，其中10倍稀释的菌悬液培养后平均长出了46个酵母菌落，则该样本中每克土壤约含酵母菌__________________个。
4.6×105(或460 000)
(3)为了进一步提高酵母菌产酶能力，对分离所得的菌株，采用射线辐照进行______育种。将辐照处理后的酵母菌涂布在以______为唯一碳源的固体培养基上，培养一段时间后，按照菌落直径大小进行初筛，选择直径______的菌落，纯化后获得A、B两突变菌株。
(4)在处理含油废水的同时，可获得单细胞蛋白，实现污染物资源化。为评价A、B两菌株的相关性能，进行了培养研究，结果如图。据图分析，应选择菌株_____进行后续相关研究，理由是_________________________________________________________________。
该菌株增殖速度快，单细胞蛋白产量高；降解脂肪能力强，净化效果好
1.(选择性必修3 P10)培养基的化学成分包括 等。2.(选择性必修3 P11)无菌技术的选择：对于一些不耐高温的液体，如牛奶，可使用 法；用 消毒水源；培养基一般采用 法进行灭菌；培养皿可以采用 法灭菌；接种环可以采用 法灭菌。
水、无机盐、碳源、氮源
3.(选择性必修3 P13)平板划线操作的第一步灼烧接种环是为了__________ ；每次划线前灼烧接种环是为了_____________________________________________________________________ ，从而通过划线次数的增加，使每次划线时菌种的数目逐渐减少，以便得到单菌落。划线结束后灼烧接种环，能 。
上可能存在的微生物污染培养物
次划线结束后，接种环上残留的菌种，使下一次划线时，接种环上的菌
种直接来源于上次划线的末端
及时杀死接种环上残留的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者
4.(选择性必修3 P16)选择培养基是指________________________________ 。5.(选择性必修3 P19)检测培养物中是否有杂菌污染的方法是____________ 。判断选择培养基是否起到筛选作用的方法是_______________________________________________ 。
在微生物学中，将允许特定种类的微
生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基
后的未接种的培养基，观察是否有菌落产生
配制牛肉膏蛋白胨培养基作为对照，观察选择培养基
上的菌落数是否远少于牛肉膏蛋白胨培养基上的菌落数目
6.(2023·新课标，35节选)从豆科植物的根瘤中分离根瘤菌进行培养，可以获得纯培养物，此实验中的纯培养物是 。7.(2021·广东，21节选)基于菌株H嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，研究人员设计了一种不需要灭菌的发酵系统，其培养基盐浓度设为60 g/L，pH为10，菌株H可正常持续发酵60 d以上。该系统不需要灭菌的原因是___________________________________________________________________ (答出两点即可)。
由根瘤菌繁殖形成的单菌落
度为60 g/L的条件下，其他杂菌因失水过多而死亡；pH为10的条件下，
其他杂菌的酶变性失活，生长繁殖受抑制
8.(2023·全国乙，37节选)在粉碎的秸秆中接种菌T，培养一段时间后发现菌T能够将秸秆中的纤维素大量分解，其原因是 。9.(2022·河北，23节选)枯草芽孢杆菌为好氧微生物，液体培养时应采用 (填“静置”或“摇床震荡”)培养。培养过程中抽样检测活菌数量时，应采用 (填“稀释涂布平板法”或“显微镜直接计数法”)，其原因是__________________________________________________________________________________________________________________。
用稀释涂布平板法在培养基上看到的每一个菌落都来自一个活细胞，而显微镜直接计数法会将死亡的枯草芽孢杆菌也计算在内
10.(2021·湖南，21节选)简要写出测定大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌活菌数的实验思路：__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
将大熊猫新鲜粪便样液稀释适当倍数后，取0.1 mL涂布到若干个平板(每个稀释度至少涂布三个平板)，对菌落数为30～300的平板进行计数，则可根据公式推测大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌活菌数
一、选择题：每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求。1.(2024·青岛高三联考)微生物培养时常利用无菌技术避免杂菌的污染。下列相关叙述错误的是A.配制好的培养基应放入干热灭菌箱中进行干热灭菌B.实验中避免已灭菌处理的材料用具与周围物品接触C.接种前后的接种环都要在酒精灯火焰上进行灼烧D.实验结束后对实验室喷洒石炭酸同时配合紫外线照射
2.(2023·淮安高三模拟)如图为实验室中酵母菌纯培养过程的部分操作步骤，下列说法正确的是A.微生物的纯培养物就是指不含代谢废物的微生物培养物B.步骤①中，用手触摸估计培养基冷却至室温后开始倒平板C.步骤①使用的培养基制备过程是先调pH再灭菌D.③到④过程中，每次划线后都需要灼烧接种环并蘸取菌液
3.(2021·山东，14)解脂菌能利用分泌的脂肪酶将脂肪分解成甘油和脂肪酸并吸收利用。脂肪酸会使醇溶青琼脂平板变为深蓝色。将不能直接吸收脂肪的甲、乙两种菌分别等量接种在醇溶青琼脂平板上培养。甲菌菌落周围呈现深蓝色，乙菌菌落周围不变色，下列说法错误的是A.甲菌属于解脂菌B.实验中所用培养基以脂肪为唯一碳源C.可将两种菌分别接种在同一平板的不同区域进行对比D.该平板可用来比较解脂菌分泌脂肪酶的能力
4.(2023·山东，15)平板接种常用在微生物培养中。下列说法正确的是A.不含氮源的平板不能用于微生物培养B.平板涂布时涂布器使用前必须进行消毒C.接种后未长出菌落的培养基可以直接丢弃D.利用以尿素为唯一氮源的平板能分离出合成脲酶的微生物
5.(2024·长沙高三调研)为加速我国北方冬春季秸秆原位还田的腐化过程，研究人员以冻牛粪为材料筛选出耐低温(10 ℃)的纤维素降解菌。下列相关叙述正确的是A.选用冻牛粪为材料与其富含纤维素及含耐低温微生物有关B.初筛菌种前，要利用固体培养基在37 ℃条件下扩大培养目标菌种C.用于筛选的培养基是加入刚果红染料的牛肉膏蛋白胨培养基D.应选择菌落直径与周围透明圈直径比值大的菌落进行纯化
6.(2024·莱芜高三三模)野生型谷氨酸棒状杆菌能在基本培养基上生长，精氨酸依赖型谷氨酸棒状杆菌因缺乏将鸟氨酸转化为精氨酸的酶不能在基本培养基上生长，但可作为鸟氨酸生产的优良菌种。如图为纯化精氨酸依赖型谷氨酸棒状杆菌(目的菌)的部分流程图。下列相关叙述正确的是注：①②③④代表培养基，a、b、c 表示操作步骤，d、e为菌落。
A.步骤a诱导菌种基因突变可增加突变株的数量B.步骤b用平板划线法将菌种接种在②的表面C.培养基③因缺少精氨酸导致菌落数目比④少D.目的菌e扩大培养后可用于工业化生产鸟氨酸
二、选择题：每小题给出的四个选项中有一个或多个符合题目要求。7.(2024·娄底高三调研)研究人员拟从土壤样品中分离出高效降解甲醇的酵母菌并进行大量培养，操作流程如下。下列相关叙述正确的是
A.为保证无菌操作，接种环使用前必须干热灭菌B.平板浇注分离法适宜于厌氧型或兼性厌氧型的微生物的分离和计数C.挑取菌落时，应挑取多个菌落，分别测定酵母菌细胞中甲醇的含量D.为了获得甲醇耐受酵母菌，可通过逐步提高培养基中甲醇的浓度来实现
8.(2024·张家界高三三模)为研究山药储藏过程中发生腐烂的原因，从多个品种中分离得到一种酵母菌。在不同条件下培养并用不同生防剂对这种酵母菌进行研究，得到数据如图(图1不同生防剂的作用结果，图2山药酵母菌在不同pH下生长情况)。下列相关说法不正确的是
A.分离导致山药腐烂的酵母菌可以通过多次稀释涂布平板法实现B.可以根据酵母菌菌落大小、外观及基因测序等方法进行菌种鉴别C.生防剂的抑制率可以用(对照菌落直径－处理菌落直径)/处理菌落直径×100% 表示D.为防止山药贮藏期间发生腐烂，可采用细黄链霉菌对山药进行处理，并适当 调高pH
9.(2024·德州高三调研)为筛选出可高效抑制番茄枯萎病菌(一类真菌)的土壤芽孢杆菌菌株，科研人员从土壤中采集、分离、筛选芽孢杆菌菌株作为待测菌株，并采用平板对峙培养法观察各待测菌株的抑菌能力。如图为研究过程示意图，下列叙述正确的有A.过程①常利用涂布器沾取0.1 mL菌 液涂布平板B.过程②可根据芽孢杆菌菌落的形态、 颜色进行挑选C.若甲、乙、丙三个平板的平均菌落 数为12个，则10 g土样中芽孢杆菌 约有1.2×109个D.实验筛选出的菌株仍需进行大田种植试验以检测防治效果
三、非选择题10.(2022·全国乙，37)化合物S被广泛应用于医药、食品和化工工业。用菌株C可生产S，S的产量与菌株C培养所利用的碳源关系密切。为此，某小组通过实验比较不同碳源对菌体生长和S产量的影响，结果见表。
回答下列问题：(1)通常在实验室培养微生物时，需要对所用的玻璃器皿进行灭菌，灭菌的方法有___________________________________(答出2点即可)。
干热灭菌、湿热灭菌(或高压蒸汽灭菌)
(2)由实验结果可知，菌株C生长的最适碳源是________；用菌株C生产S的最适碳源是_________。菌株C的生长除需要碳源外，还需要______________(答出2点即可)等营养物质。
(3)由实验结果可知，碳源为淀粉时菌株C不能生长，其原因是______________。
(4)若以制糖废液作为碳源，为进一步确定生产S的最适碳源浓度，某同学进行了相关实验。请简要写出实验思路：_____________________________________________________________________________________________________________________。
设计一系列不同浓度的制糖废液分别培养菌株C，测定不同浓度制糖废液中S产量，寻找S产量最大的碳源浓度，确定最适碳源浓度
(5)利用制糖废液生产S可以实现废物利用，其意义是__________________________________。
11.(2024·菏泽高三调研)生物兴趣小组试图探究牛和山羊的瘤胃中的微生物对尿素是否有分解作用，设计了以下实验，并成功筛选到能降解尿素的细菌(目的菌)。培养基成分如表所示，实验步骤如图所示。请分析回答问题：
(1)本实验所使用的培养基按功能来分应为_____培养基，原理是________________________________________________________。
只有能合成脲酶的细菌才能分解尿素，才能在该培养基上生长
(2)用来筛选分解尿素细菌的培养基含有KH2PO4和Na2HPO4，其作用有___________________________________________________________。
为细菌生长提供无机盐、作为缓冲剂维持细胞生长过程中pH的稳定
(3)实验是否需要振荡培养来提高溶氧量：____(填“是”或“否”)，原因是____________________________________________。转为固体培养时，常采用__________________________法接种，获得单菌落后继续筛选。(4)若在稀释倍数为105的三个培养基中，菌落数分别是156、174、183，则每克内容物中尿素分解菌的数目为_________个。
多为厌氧菌，接触空气后会死亡
平板划线法或稀释涂布平板
(5)为证明分离得到的细菌是否可以分解尿素，可在培养基中加入______指示剂，看指示剂是否_____。(6)为进一步确定取自瘤胃中液体的适当稀释倍数，将接种的培养皿放置在37 ℃恒温培养箱中培养24～48 h，观察并统计具有红色环带的菌落数，结果见表，其中合理的稀释倍数为__________。
12.菌落总数可作为判定食品被污染程度的标志，也可以用于观察细菌在食品中繁殖的动态，以便对送检样品进行卫生学评估提供证据。下图是某样品培养简化流程图，请分析回答下列问题：
(1)该营养琼脂培养基配制过程中，其基本步骤包括按照培养基配方准确计算、称量、溶化、调节pH、______________________法灭菌等。然后将培养基放入47 ℃水浴锅保温，选择此温度的理由是________________________________________________________。
高压蒸汽灭菌(湿热灭菌)
化状态(在凝固之前接种且不致将培养物烫死)
(2)实验过程中须将样品剪碎并使用均质器10 000 r·min－1处理1 min，其目的是______________________________。从水浴锅取出营养琼脂培养基倒平板适量，稍冷却后移液0.2 mL样品于培养皿进行涂布，涂布时可___________，使涂布更均匀。
尽量使样品中的微生物细胞分散
(3)本实验用菌落计数的原理是基于_______________________，运用这种方法统计的结果往往较实际值偏_____。具体培养结果如下表。选取菌落数30～300的培养皿作为菌落总数的测定标准。当只有一个稀释浓度的平均菌落数符合此范围，以该培养皿菌落数×稀释倍数报告。当有两个浓度菌落值在30～300之间，报告结果由二者菌落数比值决定，若比值不大于2，则取平均数，且菌落数大于100取两位有效数字，两位之后的数值四舍五入；若比值大于2，则报告稀释度较低(稀释次数越多，稀释度越高)的培养皿菌落数。请填写例次3中“？”处的菌落总数为_______。
(4)利用鲜奶进行工业生产酸奶时，不能使用_______污染的鲜奶为原料，否则会使乳酸菌生长受到限制；利用______法可以除去鲜奶中的白细胞、杂菌和其他肉眼可见的异物，取其上清液用于发酵制酸奶。
(5)密封良好的泡菜坛内有时会长一层白膜，这些白膜是_________(填“乳酸菌”或“酵母菌”)繁殖产生的。在泡菜腌制过程中坛、蔬菜等均未进行严格灭菌，而在发酵过程中一般不会出现其他杂菌大量繁殖，其原因是______(填序号)。①发酵的原料中缺乏杂菌生长需要的各种营养物质②发酵过程的温度不适合杂菌的生长③乳酸菌产生较多乳酸，许多好氧菌被杀死④在自然界中乳酸菌占优势