第38讲 微生物的培养技术和应用（课件）-2025年高考生物一轮复习课件+讲义+专练（新教材新高考）

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第十单元 生物技术与工程 第38讲 微生物的培养技术和应用
1.获得纯净的微生物培养物是发酵工程的基础。2.阐明在发酵工程中灭菌是获得纯净的微生物培养物的基础。3.阐明无菌技术是在操作过程中，保持无菌物品和无菌区域不被微生物污染的技术。4.举例说明通过调整培养基的配方可有目的的培养某种微生物。5.概述平板划线法和稀释涂布平板法是实验室中进行微生物分离和纯化的常用方法。6.概述稀释涂布平板法和显微镜计数法是测定微生物数量的常用方法。
考点一 微生物的培养技术及应用 知识点一 培养基的配制知识点二 无菌技术知识点三 微生物的纯培养 考点二 微生物的选择培养和计数知识点一 选择培养基知识点二 选择培养基与鉴别培养基的比较知识点三 微生物的选择培养与数量测定知识点四 土壤中分解尿素细菌的分离与计数
归纳总结＋易错辨析＋教材隐性知识＋拓展延伸
1.实验室培养微生物的条件？2.培养基定义？分类？成分（必备营养组成、特殊需求）？3.获得纯净的微生物培养物的关键？4.无菌技术包括哪两个方面？消毒：定义？常用方法？应用范围？ 灭菌：定义？常用方法？应用范围？ 5.纯培养物的定义？纯培养的定义？ 菌落的定义？ 接种方法？ 6.微生物的纯培养包括哪些步骤？7.培养基、培养皿的灭菌方法 ？培养基调PH在哪一步之前进行？倒平板温度？平板冷凝后，倒置目的？8.锥形瓶瓶口通过火焰的目的？培养皿只打开一条缝的目的？平板划线法的原理？ 9.接种环灼烧次数？每次灼烧的目的？ 10.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？
希望我们一轮复习能够持续精进！—— 自主梳理课本（选必三）1.2
11.接种后的平板培养时如何放置？培养条件？同时培养一个未接种的平板作用？12.实验室微生物筛选的原理？13.选择培养基的概念？14.一些细菌能利用尿素的原因？尿素不能作为分解尿素的细菌的碳源的原因？配制什么培养基将土壤稀释液中能分解尿素的细菌分离出来？15.培养基中KH2PO4和Na2HPO4作用？16.微生物的数量测定的方法？17.活菌计数法常用的接种方式？原理？选择菌落数多少的平板计数？结果统计的是活菌数还是死菌数？为什么统计值比实际值小？18.直接计数法的优点？材料用具？结果统计的是活菌数还是死菌数？
考点一 微生物的培养技术及应用
知识点一、培养基的配制
人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质。
用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。
有无 凝固剂琼脂
微生物的分离、鉴定、活菌计数
微生物在固体培养基表面生长，可以形成肉眼可见的菌落。
刚果红（分解纤维素菌）
加高浓度NaCl的培养基
含化学成分不明确的天然物质
一般都含有碳源、氮源、水、无机盐
无机碳源：CO2、CO32-、HCO3-
有机碳源：糖类、脂质、蛋白质、有机酸、石油等
功能：①构成细胞物质和一些代谢产物②有机碳既是碳源又是能源。
无机氮源：NH4＋、NO3-、NH3等
有机氮源：牛肉膏、蛋白胨、尿素、氨基酸等
功能：主要用于合成蛋白质、核酸及含氮代谢产物等。
含C、H、O、N的有机物是异养型微生物的碳源、氮源、能源。
功能：提供无机营养 调剂PH 维持渗透压
功能：良好的溶剂 维持生物大分子结构的稳定
特殊条件：pH、O2和特殊营养物质
生长因子、氨基酸、维生素、碱基等
④培养厌氧微生物时，需要提供_____的条件。
①培养乳酸杆菌时，需要在培养基中添加_______；
②培养霉菌时，需要将培养基调至_____；
③培养细菌时，需要将培养基调至_____________；
获得 的微生物培养物。
防止 污染。
4.消毒与灭菌的比较：
较为温和理化方法，杀死部分微生物(不包括芽孢、孢子)
强烈的理化方法，杀死所有微生物(包括芽孢、孢子)
100 ℃煮沸5～6 min
62～65 ℃煮30 min或80-90 ℃煮30s-1 min
擦拭等,如用酒精擦拭双手、用氯气消毒水源
紫外线照射30 min
接种的金属工具、接种时用的试管口或瓶口等
直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧
耐高温、需要保持干燥的物品,如玻璃器皿和金属用具等
物品放入干热灭菌箱,160～170 ℃加热2～3h
培养基、培养皿等,生产和实验室常用
高压蒸汽灭菌锅内,100 kPa,温度121 ℃,15～30 min
接种室、接种箱，超净工作台
【教材隐性知识】教材隐性知识：源于选择性必修3 P10“相关信息”：生物消毒法是指利用生物或其_________除去环境中的部分微生物的方法。
在微生物学中，将接种于培养基内，在合适条件下形成的含特定种类微生物的群体。
由单一个体繁殖所获得的微生物群体。
获得纯培养物的过程就是纯培养。
知识点三、微生物的纯培养
1.培养物、纯培养物、纯培养概念辨析：
2.酵母菌纯培养的操作步骤：
湿热灭菌(高压蒸汽灭菌)法
防止水分蒸发过快，防止皿盖上的水珠落入培养基造成污染
操作：在酒精灯火焰附近
做对照，检测培养基灭菌是否合格
3.平板划线法操作步骤：
①接种环只蘸一次菌液,在培养基不同位置连续划线多次②划线首尾不能相接③每次划线前接种环进行灼烧灭菌，待冷却后再开始画线④划线后,培养皿倒置培养
【平板划线法注意事项】
1.下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？
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)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？
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；若有菌落形成，说明培养基灭菌不彻底，或培养基被污染了，需要重新制备。
1．在培养霉菌时，需要将培养基调至中性或弱碱性。(选择性必修3 P10正文)(　　)2．获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染。(选择性必修3 P10正文)(　　)3．为了避免周围环境中微生物的污染，接种过程中许多操作都应在超净工作台并在酒精灯火焰附近进行。(选择性必修3 P10正文)(　　)4．由单一个体繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物，获得纯培养物的过程就是纯培养。(选择性必修3 P11正文)(　　)
1.(2023·河北邢台高三模拟)在实验室培养微生物，需要人为地为微生物提供适宜的营养和环境条件。下列关于培养基配制的说法正确的是( ) A.培养基中需要碳源、氮源、水和无机盐齐全 B.培养基中必须添加琼脂 C.培养基制备中均需调节pH至酸性 D.无论哪种培养基均需要灭菌
培养固氮微生物时，培养基中可以不添加氮源
只有配制固体(或半固体)培养基时才需要添加琼脂
适宜的pH是微生物生长的必需条件，因此配制过程中需要调节pH，但培养霉菌时一般需要将pH调至酸性
2.(2023·江苏无锡高三模拟)下列操作不能达到灭菌目的的是( ) A.使用高压锅处理器皿 B.在火焰上灼烧接种环 C.用干热灭菌箱处理金属用具 D.防疫期间用石炭酸喷洒教室
防疫期间用石炭酸喷洒教室，属于消毒，不能达到灭菌的目的
3.(2023·河南开封高三模拟)下图为微生物的实验室培养的有关操作，下列相关叙述错误的是( )
A.步骤①中，需将接种工具灼烧至变红，以杀灭杂菌B.步骤②中，将接种工具冷却时不宜距酒精灯火焰太远C.图中接种方法的目的是使菌种逐渐稀释，经培养后获得单个菌落D.接种后应将培养皿倒置培养，培养后可以根据结果进行微生物计数
图示的平板划线法不能用于微生物的计数
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。
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称为选择培养基。
1.实验室中微生物筛选的原理：
2.选择培养基的概念：
不加含碳有机物的无碳培养基
分离酵母菌、霉菌等真菌
分离能消除石油污染的微生物
考点二 微生物的选择培养和计数
加入不影响甚至促进目标微生物生长，而抑制或阻止其他种类微生物生长的化学物质
加入某种指示剂或化学药品(不影响微生物正常生长)，使微生物的某种代谢产物与培养基中的特定指示剂或化学药品发生反应
培养、分离出目标微生物
培养酵母菌和霉菌时，可在培养基中加入青霉素，抑制细菌的生长；利用以尿素为唯一氮源的培养基来培养可分解尿素的细菌
可用伊红美蓝培养基鉴定饮用水或乳制品中是否含有大肠杆菌(若有，则菌落呈黑色)
知识点二、选择培养基与鉴别培养基的比较
稀释涂布平板法（统计菌落数）
知识点三、微生物的选择培养与数量测定
细菌适宜在酸碱度接近中性的潮湿土壤中生长，绝大多数分布在距地表3~8cm的土壤层。取样时，一般要铲去表层土。
取样时用的铁铲和取样纸袋在使用前都需要灭菌，操作完整后，一定要洗手。
公园里、街道旁、花盆中
2.稀释涂布平板法的操作步骤
（2）样品的稀释与涂布：
将10g土样加入盛有90mL无菌水的锥形瓶中，充分摇匀。取1mL上清液加入盛有9mL无菌水的试管中，依次等比稀释。
取0.1mL菌液，滴加到培养基表面。
将涂布器浸在盛有酒精的烧杯中。
将涂布器放在火焰上灼烧，待酒精燃尽、涂布器冷却后，再进行涂布。
用涂布器将菌液均匀地涂布在培养基表面。涂布时可转动培养皿，使涂布均匀。
（1）待涂布的菌液被培养基吸收后，将平板倒置（同时放一个未接种的培养基），放入30~37℃的恒温培养箱中培养1~2d。
问题1：培养时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为什么？
培养未接种的培养基的作用是对照。
问题2：与平板划线法相比，为什么稀释涂布平板法可以用于细菌的计数？
平板划线法最开始的划线很可能菌类会长成一片，导致无法计数，此外灼烧接种环的时候也会杀死一部分菌类。
系列梯度稀释操作和涂布平板操作
接种环在固体培养基表面连续划线
从适宜稀释度的平板上的菌落中挑取菌体
在具有显著的菌落特征的区域挑取菌体
可以计数，但是操作复杂，需涂布多个平板
使培养基上形成由单个细菌细胞繁殖而来的子细胞群体——菌落
3.稀释涂布平板法和平板划线法的比较
(1)原理：当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌。通过计数平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌。
4.利用稀释涂布平板法计数
例1：某同学在稀释倍数为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)，所以每克样品中的细菌数是 个。
选择30-300个菌落的平板进行计数；统计的菌落往往比活菌的实际数目低；每个稀释度至少取3个平板取其平均值；
因为当两个或多个细胞连在一起时，繁殖后形成的还是一个菌落
重复实验，减少偶然因素对实验结果的影响
利用细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定容积里样品中微生物的数量。
常用于相对较大的酵母菌细胞、霉菌孢子等的计数。
对细菌等较小的细胞进行观察和计数。
A.不能区分死菌和活菌→偏大B.不适于对运动细菌的计数。C.个体小的细菌在显微镜下难以观察。
问题3:为了避免上述缺点，我们该如何做？
可以染色（如使用台盼蓝，死细胞会被染成蓝色）后再进行显微镜计数。
知识点四、土壤中分解尿素细菌的分离与计数
分解尿素的细菌合成的脲酶可以将尿素分解成氨，氨会使培养基的碱性增强，在培养基中加入酚红指示剂培养细菌，若指示剂变红，可确定该细菌能够分解尿素
【教材隐性知识】选择性必修3 P19“探究·实践”：本活动初步筛选了能分解尿素的细菌，请进一步借助于生物化学的方法来鉴定所分离的菌种：
在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂。培养某种细菌后，如果PH升高，指示剂将变红，说明该细菌能够分解尿素。
原理：脲酶催化尿素分解成氨→培养基碱性增强→ 酚红变红→脲酶阳性
酚红培养基——鉴定分解尿素的细菌
1．菌液的稀释度足够高时，培养基表面会获得单菌落。(选择性必修3 P18正文)(　　)2．适于平板计数的菌落数范围为40～300。(选择性必修3 P18正文)(　　)3．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。(选择性必修3 P18正文)(　　)4．稀释涂布平板法计数时，平板上的一个菌落就是一个细菌。(选择性必修3 P20练习与应用2)(　　)
1.下列有关培养基的叙述正确的是( ) A.筛选、培养硝化细菌的培养基中不能加入氮源 B.固体培养基中的琼脂能为微生物生长提供碳源 C.在进行微生物的富集培养时常选用液体培养基 D.培养基中加入刚果红可用于尿素分解菌的鉴定
硝化细菌的培养基不需要添加碳源，但需要添加氮源
固体培养基中的琼脂只是作为凝固剂，不能为微生物生长提供碳源
培养基中加入刚果红可用于纤维素分解菌的鉴定
2.稀释涂布平板法是分离菌种常用的方法，下列相关叙述不恰当的是( ) A.固体培养基灭菌后，应冷却至50 ℃左右时倒平板 B.倒好的平板需立即使用，以免表面干燥，影响菌的生长 C.稀释涂布平板分离到的单菌落需进一步划线纯化 D.稀释涂布平板法既可用于微生物的分离，也可用于微生物的计数
倒好的平板需要放置一段时间，用以观察培养基是否被杂菌污染
1.（2024·江苏·高考真题）酵母菌是基因工程中常用的表达系统。下列相关叙述正确的是（     ）A．酵母菌培养液使用前要灭活所有细菌，但不能灭活真菌B．酵母菌是真核细胞，需放置在CO2培养箱中进行培养C．可用稀释涂布平板法对酵母菌计数D．该表达系统不能对合成的蛋白质进行加工和修饰
酵母菌培养液使用前要灭活所有细菌和真菌
将含有酵母菌的培养基放置在28℃恒温培养箱中进行培养
酵母菌是真核细胞，具有高尔基体和内质网，可以对合成的蛋白质进行加工和修饰
2.（2024·江苏·高考真题）某同学进行下列实验时，相关操作合理的是（     ）A．从试管取菌种前，先在火焰旁拔棉塞，再将试管口迅速通过火焰以灭菌B．观察黑藻的细胞质流动时，在高倍镜下先调粗准焦螺旋，再调细准焦螺旋C．探究温度对酶活性的影响时，先将酶与底物混合，然后在不同温度下水浴处理D．鉴定脂肪时，子叶临时切片先用体积分数为50%的乙醇浸泡，再用苏丹Ⅲ染液染色
在高倍镜下观察时，只能调节细准焦螺旋
探究温度对酶活性的影响时，应先将酶和底物分别在不同温度下处理，然后再混合，若先将酶与底物混合，再在不同温度下水浴处理，会在达到设定温度前就发生反应，影响实验结果。
鉴定脂肪时，子叶临时切片先用苏丹Ⅲ染液染色，然后用体积分数为50%的乙醇洗去浮色
3.（2024·重庆·高考真题）养殖场粪便是农家肥的重要来源，其中某些微生物可使氨氮化合物转化为尿素进而产生NH3，影响畜禽健康。为筛选粪便中能利用氨氮化合物且减少NH3产生的微生物。兴趣小组按图进行实验获得目的菌株，正确的是（     ）
A．①通常在等比稀释后用平板划线法获取单个菌落B．②挑取在2种培养基上均能生长的用于后续的实验C．③可通过添加脲酶并检测活性，筛选得到甲、乙 D．粪便中添加菌株甲比乙更有利于NH3的减少
由图可知，②筛选不能在尿素唯一氮源培养基上生长，而能在牛肉膏蛋白胨培养基上生长的菌株用于后续的实验
所以粪便中添加菌株乙比甲更有利于NH3的减少
4.（2024·浙江·高考真题）脲酶催化尿素水解，产生的氨可作为细菌的氮源。脲酶被去除镍后失去活性。下列叙述错误的是（     ）A．镍是组成脲酶的重要元素B．镍能提高尿素水解反应的活化能C．产脲酶细菌可在以NH4Cl为唯一氮源的培养基生长繁殖D．以尿素为唯一氮源的培养基可用于筛选产脲酶细菌
脲酶催化尿素水解的机理为降低化学反应所需的活化能，镍作为脲酶的重要组成元素，应该与降低尿素水解反应的活化能有关
5.（2023·重庆·高考真题）垃圾分类有利于变废为宝，减少环境污染。如图为分类后餐厨垃圾资源化处理的流程设计。下列叙述错误的是（     ）
A．压榨出的油水混合物可再加工，生产出多种产品B．添加的木屑有利于堆肥体通气，还可作为某些微生物的碳源C．X中需要添加合适的菌种，才能产生沼气D．为保证堆肥体中微生物的活性，不宜对堆肥体进行翻动
为保证堆肥体中微生物的活性，可以对堆肥体进行翻动
6.（2023·江苏·高考真题）下列关于细菌和酵母菌实验的叙述正确的是（　　） A．通常酵母菌培养基比细菌培养基有更高的碳氮比 B．通常细菌的生长速度比酵母菌快，菌落比酵母菌落大 C．通常细菌培养基用高压蒸汽灭菌法灭菌，酵母菌培养基用过滤除菌法除菌 D．血细胞计数板既可用于酵母菌的数量测定，也可用于细菌的数量测定
通常细菌的生长速度比酵母菌快，但形成的菌落，不一定细菌的大于酵母菌的，与细菌的种类有关，部分细菌的菌落小于酵母菌
通常细菌和酵母菌的培养基都可以用高压蒸汽灭菌法灭菌
血细胞计数板适用于真菌的计数，细菌计数板用于细菌的数量测定等
用稀释涂布平板法计数微生物时,为了使结果接近真实值,应设置三个或以上的平板,计算菌落平均数。另外,要求选择菌落数在30~300的平板进行计数。解题时注意以下情况:（1）只得到1个菌落数在30~300的平板是错误的,原因是不符合实验的重复原则,易受到偶然因素的影响。（2）得到3个或3个以上菌落数在30~300的平板,也不一定正确。 ①不同平板间差异较大,如得到3个平板,菌落数分别为230、34、240,虽然菌落数均在“30~300”之间,但是“34”与“230”“240”差距太大,所以应找出原因,重新实验。 ②不同平板之间差异不大,是符合要求的,用其平均值作为估算的最终结果。 由此可见,并不是只要得到3个或3个以上“菌落数在30~300的平板”即可,而应该是涂布的同一稀释度的平板均符合“菌落数在30~300的平板”且无较大差异,说明实验操作合格,才能按照计算公式进行计算。
稀释涂布平板法计数微生物的注意事项
教材深挖拓展及长句表达
1．(选择性必修3 P10正文拓展)消毒和灭菌都能杀死所有的微生物吗？
灭菌可杀死处理材料中的全部微生物(包括芽孢和孢子)，而消毒仅杀死部分微生物(一般不包括芽孢和孢子)。
2．(选择性必修3 P12探究·实践拓展)平板划线法划线过程中，为什么不能将最后一次的划线与第一次的划线相连？
平板划线法通过依次在上一次划线末端再次划线达到菌种稀释，获得单菌落的目的。若将最后一次的划线与第一次的划线相连则无法达到这一目的。
3.(选择性必修3 P18“文字”改编)想一想，如何根据平板上的菌落数推测出每克样品中的菌落数？
统计某一稀释度下平板上的菌落数，最好能统计3个平板，计算出平板上的菌落数的平均值，然后按公式即每克样品中的菌株数＝(C÷V)×M进行计算。
4．(选择性必修3 P20“到社会中去”改编)为什么测定活菌的数量不能用平板划线法？
由于在所划的线中，一般只有最后一次划线的末端才会形成只由一个细菌形成的菌落，而其他菌落往往由两个细菌或多个细菌繁殖而成，而在计数时一个菌落对应着一个细菌，这样在划线所得的平板中，菌落数目远低于活菌的实际数值，所以不能用平板划线法测定活菌数量。