2023届高考生物一轮专题复习课件：微生物的培养技术及应用

这是一份2023届高考生物一轮专题复习课件：微生物的培养技术及应用，共41页。PPT课件主要包含了2培养基的分类，强化模拟限时训练，真题演练等内容，欢迎下载使用。

考法四　微生物培养的基本技术
1．对培养基的认识(1)培养基的主要成分
(3)培养基的配制原则①目的要明确：根据微生物的种类、培养目的等选择原料配制培养基，如培养自养微生物就不用加入有机营养物质。②营养要协调：注意各种营养物质的浓度和比例。③pH要适宜：各种微生物适宜生长的pH范围不同。
①自养微生物与异养微生物划分的主要依据是能否以无机碳作为生长的主要或唯一碳源，与氮源无关。两者所用培养基的区别可总结如下：
②微生物最常用的碳源和氮源：最常用的碳源是糖类；最常用的氮源是铵盐和硝酸盐。对异养微生物来说，含C、H、O、N的有机化合物既是碳源，又是氮源。③琼脂的作用：加入培养基中的琼脂只起凝固作用，一般不能被微生物利用。④蛋白胨主要提供氮源，也能提供碳源和维生素；牛肉膏既可作氮源也可作碳源， 还能提供无机盐和维生素。
2．无菌技术获得纯净微生物培养物的关键是防止杂菌污染，方法包括消毒和灭菌。
紫外线消毒的原理是破坏微生物体内的DNA或RNA，其他无菌技术的原理都是使微生物中的蛋白质变性。
3．平板划线法和稀释涂布平板法的比较
3 [全国Ⅱ2018·37，15分]在生产、生活和科研实践中，经常通过消毒和灭菌来避免杂菌的污染。回答下列问题：(1)在实验中，玻璃和金属材质的实验器具________(填“可以”或“不可以”)放入干热灭菌箱中进行干热灭菌。(2)牛奶的消毒常采用巴氏消毒法或高温瞬时消毒法，与煮沸消毒法相比，这两种方法的优点是________________________________________________________________________。(3)密闭空间内的空气可采用紫外线照射消毒，其原因是紫外线能______________。在照射前，适量喷洒________，可强化消毒效果。(4)水厂供应的自来水通常是经过________(填“氯气”“乙醇”或“高锰酸钾”)消毒的。(5)某同学在使用高压蒸汽灭菌锅时，若压力达到设定要求，而锅内并没有达到相应温度，最可能的原因是________________________________________________________________________。
【答案】(1)可以(2)在达到消毒目的的同时，营养物质损失较少(3)破坏DNA结构　消毒液(4)氯气(5)未将锅内冷空气排尽
【解析】(1)干热灭菌法适用于玻璃器皿和金属用具等的灭菌。(2)巴氏消毒法是一种利用较低的温度即可杀死病菌，并能保持食品中营养物质及风味基本不变的消毒法；高温瞬时消毒法能在很短时间内有效地杀死微生物，并较好地保持食品应有的品质；煮沸消毒法则需在100 ℃条件下煮沸5～6 min，常用于一般外科器械、胶管、注射器、饮水和食具的消毒。(3)紫外线能破坏DNA结构，造成生长性细胞死亡和再生性细胞死亡，达到杀菌消毒的效果。如在照射前，适量喷洒消毒液，可强化消毒效果。(4)水厂供应的自来水通常是经过氯气消毒的；可用酒精擦拭双手消毒；高锰酸钾可用于伤口消毒等，但需要准确配制。(5)使用高压蒸汽灭菌锅时，当压力达到一定值时，需打开排气阀，让锅里面的冷空气排出，而且要确保全部排出，否则会因为不能达到预定的温度而不能有效地灭菌。
题型四 微生物培养的基本技术
5．某研究小组为了调查湘江永州段河流的水质状况，测定了该河流水样中的细菌含量，并进行了细菌分离等工作。回答下列问题：(1)在样品稀释和涂布平板步骤中，下列选项不需要的是________(填序号)。①酒精灯　②培养皿　③显微镜　④无菌水(2)在涂布平板时，滴加到培养基表面的菌悬液量不宜过多的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)向试管内分装含琼脂的培养基时，若试管口黏附有培养基，需要用酒精棉球擦净的原因是________________。(4)该小组采用稀释涂布平板法检测水样中的细菌含量。在涂布接种前，随机取若干凝固后的空白平板先行培养了一段时间，这样做的目的是______________________。
(5)该小组采用平板划线法分离水样中的细菌。操作时，接种环通过________灭菌，在微生物的培养中，一般要对配制的培养基进行高压蒸汽灭菌，其中“高压”是为了________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(6)该小组将得到的菌株接种到液体培养基中并混匀，一部分进行静置培养，另一部分进行振荡培养。结果发现，振荡培养的细菌比静置培养的细菌生长速度快，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
【答案】(1)③　(2)培养基表面的菌悬液过多会出现积液，导致菌体堆积，影响分离效果(3)避免培养基污染棉塞(4)检测培养基平板是否被污染(5)灼烧　使温度升高，彻底杀死培养基中的微生物(6)振荡培养能提高培养液中溶解氧的含量，同时可使菌体与培养液充分接触，提高营养物质的利用率
【解析】(1)在样品稀释和涂布平板步骤中，需要使用①酒精灯、②培养皿、④无菌水等，但不需要③显微镜。(2)在涂布平板时，若滴加到培养基表面的菌液量过多，会导致菌体堆积，影响分离效果，因此在涂布平板时，滴加到培养基表面的菌悬液量不宜过多。(3)向试管内分装含琼脂的培养基时，若试管口黏附有培养基，为了防止培养基污染棉塞，应该用酒精棉球将其擦净。(4)微生物培养过程需要无菌操作，配制的培养基需要进行高压蒸汽灭菌，在接种前，可以将灭菌并倒平板后的培养基进行培养，以检测培养基是否被污染。(5)利用平板划线法分离细菌时，接种环应该灼烧灭菌，培养基应该利用高压蒸汽灭菌法灭菌，其中高压是为了提高温度，彻底杀死培养基中的微生物。(6)振荡培养能提高培养液中溶解氧的含量，同时可使菌体与培养液充分接触，提高营养物质的利用率，所以振荡培养的细菌比静置培养的细菌生长速度快。
考法五　微生物的选择培养与计数
(1)原理①利用目的菌对某一营养物质的偏好，专门在培养基中加入该营养物质，使其成为一种加富(或营养)培养基。②利用微生物对某种物质的抗性，在培养基中加入该物质，使原来生长占优势的微生物的生长受抑制，而目的菌的生长占优势，从而使其富集并得到分离。(2)常见的分离微生物的方法①改变培养基中的营养成分，如培养基中缺乏氮源时，可用于分离固氮微生物，利用以纤维素为唯一碳源的培养基分离纤维素分解菌；在以尿素为唯一氮源的培养基中，分离尿素分解菌等。②在培养基中加入抗生素，如加入青霉素、链霉素，可以抑制细菌的生长，从而分离出真菌等真核微生物。
(3)利用透明圈筛选微生物①抗生素与透明圈的关系：将含抗生素的滤纸片均匀置于平板培养基上的不同位置，某种细菌形成的透明圈越大，说明该细菌对该抗生素越敏感，该抗生素的抑菌能力越强。若不出现透明圈，说明该细菌对该抗生素不敏感。②分解圈(或透明圈)的大小与微生物降解能力的关系：在固体培养基中加入溶解性差、可被特定菌利用的营养成分，形成浑浊、不透明的培养基背景；接种培养物后，目的菌落周围就会形成分解圈(或透明圈)，分解圈(或透明圈)的大小反映了菌落利用此物质的能力，常作为初步快速筛选目的菌的方法。如在培养基中加入可溶性淀粉、酪素或原油，可以分别用于检测菌株产淀粉酶、产蛋白酶或降解原油能力的大小。(4)微生物数目的统计方法①直接计数法：常用显微镜直接计数(利用特定的细菌计数板或血细胞计数板)。②间接计数法(活菌计数法)：常用稀释涂布平板法计数。
4 [浙江2021年6月·29节选]回答与甘蔗醋制作有关的问题：(1)为了获得酿造甘蔗醋的高产菌株，以自然发酵的甘蔗渣为材料进行筛选。首先配制醋酸菌选择培养基：将适量的葡萄糖、KH2PO4、MgSO4溶解并定容，调节pH，再高压蒸汽灭菌，经__________后加入3%体积的无水乙醇。然后将10 g自然发酵的甘蔗渣加入选择培养基，震荡培养24 h。用__________将少量上述培养液涂布到含CaCO3的分离培养基上，在30 ℃培养48 h。再挑取分离培养基上具有__________的单菌落若干，分别接种到与分离培养基成分相同的__________培养基上培养24 h后，置于4 ℃冰箱中保存。(2)优良产酸菌种筛选。将冰箱保存的菌种分别接入选择培养基，培养一段时间后，取合适接种量的菌液在30 ℃、150 r/min条件下震荡培养。持续培养至培养液中醋酸浓度不再上升，或者培养液中__________含量达到最低时，发酵结束。筛选得到的优良菌种除了产酸量高外，还应有__________________(答出2点即可)等特点。
【答案】(1)冷却　玻璃刮刀　较大透明圈　斜面(2)乙醇　耐酒精度高、耐酸高【解析】本题以利用甘蔗渣制醋为背景，考查微生物培养、菌种分离等知识。(1)无水乙醇是易挥发的有机物，且温度过高会燃烧，高压蒸汽灭菌后的培养基需要降温冷却后再加入无水乙醇。涂布分离时用的器具是玻璃刮刀。醋酸菌的产酸能力越强，透明圈的直径与单菌落直径的比值越大，因此选择有较大透明圈的单菌落作为菌种。菌种保存时用固体斜面培养基。(2)发酵结束时，培养液中反应物的含量最低或产物的含量不再增多，即需检测培养液中生成物醋酸的浓度或反应物乙醇的含量。由于醋酸发酵液中有较高浓度的酒精和醋酸，所以醋酸发酵所需的优良醋酸菌要适应高酒精度、高酸的环境，这样有利于发酵的进行。
题型五 微生物的选择培养与计数
6．聚羟基脂肪酸酯(PHA)是由嗜盐细菌合成的一种胞内聚酯，它具有类似于合成塑料的理化特性，且废弃后易被生物降解，可用于制造无污染的“绿色塑料”。科学家从某咸水湖中寻找生产PHA菌种的流程图如图所示，下列说法正确的是(　　)①取湖水→②接种在培养基上→③培养→④挑取单菌落，分别扩大培养→⑤检测菌的数目和PHA的产量→⑥获得目标菌株A．步骤②可用稀释涂布平板法接种到含合成塑料的选择培养基上B．扩大培养时，接种后需要将培养基放入恒温箱倒置培养，以防杂菌污染C．④所用到的培养基应加入琼脂，以便挑取单菌落获得纯化菌株D．挑取菌落时，应挑取多个菌落并分别测定嗜盐细菌的PHA含量
【答案】D　【解析】由于该细菌是生活在某咸水湖中的嗜盐细菌，故步骤②可用稀释涂布平板法接种到含盐量较高的选择培养基上，A错误；扩大培养时应选用液体培养基，液体培养基中不应加入琼脂，且不能倒置培养，B、C错误；挑取菌落时，应挑取多个菌落并分别测定嗜盐细菌的PHA含量，D正确。
微生物的培养技术及应用
1．[天津2021·1，4分]下列操作能达到灭菌目的的是(　　)A．用免洗酒精凝胶擦手B．制作泡菜前用开水烫洗容器C．在火焰上灼烧接种环D．防疫期间用石炭酸喷洒教室
【答案】C　【解析】本题考查消毒和灭菌。用免洗酒精凝胶擦手属于消毒，不能达到灭菌目的，A不符合题意；制作泡菜前用开水烫洗容器，不能达到灭菌目的，因为部分微生物有一定的耐热性，不能被杀死，B不符合题意；接种前对接种环灼烧是为了彻底杀死接种环上的细菌、芽孢等可能引起污染的一切生物体，C符合题意；用石炭酸喷洒教室可起到消毒作用，不能达到灭菌目的，D不符合题意。
2．[江苏2021·18，3分](多选)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照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
【答案】AB　【解析】本题考查微生物的分离与培养的相关知识。培养基应先灭菌再分装于培养皿中，A错误；微生物计数时，利用稀释涂布平板法进行涂布，经培养获得的培养基上的菌落数在30～300之间才能计数，B错误；预实验可以为正式实验摸索条件，C正确；石油降解菌能分解石油，从而能够在培养基中生存，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，从而获得能高效降解石油的菌种，D正确。
7．[全国甲2022·37，15分]某同学从被石油污染的土壤中分离得到A和B两株可以降解石油的细菌，在此基础上采用平板培养法比较二者降解石油的能力，并分析两个菌株的其他生理功能。
实验所用的培养基成分如下。培养基Ⅰ：K2HPO4，MgSO4，NH4NO3，石油。培养基Ⅱ：K2HPO4，MgSO4，石油。操作步骤：①将A、B菌株分别接种在两瓶液体培养基Ⅰ中培养，得到A、B菌液；②液体培养基Ⅰ、Ⅱ中添加琼脂，分别制成平板Ⅰ、Ⅱ，并按图中所示在平板上打甲、乙两孔。
回答下列问题。(1)实验所用培养基中作为碳源的成分是________。培养基中NH4NO3的作用是为菌株的生长提供氮源，氮源在菌体内可以参与合成________________(答出2种即可)等生物大分子。(2)步骤①中，在资源和空间不受限制的阶段，若最初接种N0个A细菌，繁殖n代后细菌的数量是__________。(3)为了比较A、B降解石油的能力，某同学利用步骤②所得到的平板Ⅰ、Ⅱ进行实验，结果如表所示(“＋”表示有透明圈，“＋”越多表示透明圈越大，“－”表示无透明圈)，推测该同学的实验思路是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)现有一贫氮且被石油污染的土壤，根据上表所示实验结果，治理石油污染应选用的菌株是____，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
【答案】(1)石油　蛋白质、核酸　(2)N0·2n(3)将等量的A、B菌株分别接种在平板Ⅰ、Ⅱ的甲、乙两孔中，置于相同且适宜的条件下培养一段时间后，观察并比较平板Ⅰ和Ⅱ上A、B周围透明圈的大小(4)A　与菌株B相比，菌株A分解石油的能力强，并且能在无氮源的培养基上分解石油，菌株B无法在无氮源的培养基上分解石油
【解析】本题考查微生物的培养、比较与应用。(1)石油主要是碳氢化合物。根据培养基Ⅰ和Ⅱ的配方可知，其中的碳源为石油。生物大分子主要有三类：多糖、蛋白质、核酸，其中含有N元素的生物大分子为蛋白质、核酸。氮源提供的氮在生物体内主要参与合成蛋白质、核酸等生物大分子。(2)在资源和空间不受限制的阶段，种群呈现“J”型增长。因此最初接种N0个A细菌，繁殖n代后细菌数量为N0·2n。(3)石油本身呈现黑色或者褐红色，石油在培养基上被分解后，形成透明圈，可以根据菌株周围产生透明圈的大小判断A、B菌株分解石油能力的大小。根据题干信息，平板Ⅰ和平板Ⅱ中均有甲、乙两孔，可以接种菌株A和菌株B，在写实验思路时，应写清楚自变量设置、因变量的观测指标等信息。由表中结果可知，等量的菌株A、B依次接种到平板Ⅰ、Ⅱ中比较透明圈大小。实验思路详见答案。(4)由题中表格信息可知，在有氮源的平板Ⅰ中菌株A的透明圈大于菌株B的，说明菌株A降解石油能力强；在无氮源的平板Ⅱ中菌株A有透明圈，说明其能在无氮源的条件下降解石油，而菌株B 无透明圈，说明其在无氮源的条件下不能降解石油，现有一贫氮且被石油污染的土壤，说明其氮元素含量少，因此治理石油污染应该选择菌株A，而不选择菌株B。
8．[全国乙2022·37，15分]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)。(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：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)利用制糖废液生产S可以实现废物利用，其意义是________________________________________________________________________(答出1点即可)。
【答案】(1)高压蒸汽灭菌、干热灭菌(2)葡萄糖　制糖废液　水、氮源、无机盐(答出2点即可)(3)菌株C不能产生淀粉酶(4)配制一系列以不同浓度的制糖废液为唯一碳源的培养基，分别培养菌株C，放在相同且适宜的条件下培养相同时间，测定含不同浓度制糖废液的培养基中S的产量，产量最高的浓度接近最适碳源浓度(5)减少污染、节省原料、降低生产成本
【解析】本题考查灭菌的方法、微生物培养及相关实验设计。(1)通常在实验室培养微生物时，需要对玻璃器皿进行灭菌，玻璃器皿常用的灭菌的方法有干热灭菌、高压蒸汽灭菌等。(2)分析题表结果可知，碳源为葡萄糖时，菌株C的细胞干重最大，故菌株C生长的最适碳源是葡萄糖；碳源为制糖废液时，化合物S的产量最大，故用菌株C生产S的最适碳源是制糖废液。培养微生物的培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐，在提供上述几种主要营养物质的基础上，培养基还需要满足微生物生长对pH、氧气以及特殊营养物质的要求，故菌株C的生长除需要碳源外，还需要氮源、无机盐、水等营养物质。(3)由实验结果可知，碳源为淀粉时菌株C不能生长，说明菌株C不能直接利用淀粉，分析其原因可能是菌株C不能产生淀粉酶，无法将淀粉水解、利用。(4)实验目的是以制糖废液作为碳源，进一步确定菌株C生产S的最适碳源浓度，分析可知该实验自变量是制糖废液的浓度，因变量是S的产量。实验思路详见答案。(5)利用制糖废液生产S可以实现废物利用，既有利于减少污染、节省原料，又能降低生产成本。
9．[浙江2022年6月·29(一)，7分]回答与产淀粉酶的枯草杆菌育种有关的问题：(1)为加速分离产淀粉酶的枯草杆菌，可将土样用________制成悬液，再将含有悬液的三角瓶置于80 ℃的________中保温一段时间，其目的是________________。(2)为提高筛选效率，可将菌种的________过程与菌种的产酶性能测定一起进行：将上述悬液稀释后涂布于淀粉为唯一碳源的固体培养基上培养，采用________显色方法，根据透明圈与菌落直径比值的大小，可粗略估计出菌株是否产酶及产酶性能。(3)为了获得高产淀粉酶的枯草杆菌，可利用现有菌种，通过________后再筛选获得，或利用转基因、________等技术获得。
【答案】(1)无菌水　水浴　杀死不耐热微生物(2)分离　 KI－I2(3)人工诱变　原生质体融合【解析】本题考查微生物的分离与培养。(1)根据题中信息分析，将土样制成悬液时应该使用无菌水。由“保温”二字可知，含有悬液的三角瓶应该置于80 ℃的水浴中。因为80 ℃的水浴温度较高，不耐热的微生物无法在这样的环境中生存，由此可推断此操作的目的是杀死不耐热微生物。(2)根据题中“悬液稀释后涂布于淀粉为唯一碳源的固体培养基上培养”可推断这是分离能分解淀粉的菌种，而鉴定淀粉是否被菌种分解，可利用KI－I2与淀粉的显色反应来实现。(3)利用现有菌种获得高产淀粉酶的枯草杆菌，除通过人工诱变筛选获得外，也可利用转基因技术和原生质体融合技术。
10．[广东2022·21，12分]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”考察船对南中国海科考中，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________________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____________法。据图分析，拟杆菌新菌株在以________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__________________________________(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________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)深海冷泉环境特殊，推测此环境下生存的拟杆菌所分泌物各种多糖降解酶，除具有酶的一般共性外，其特性可能还有________________。
【答案】(1)高压蒸汽灭菌　平板划线　纤维素(2)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)(3)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，有利于深海生态系统物质循环的顺利进行(4) 酶的最适温度较低
【解析】本题考查微生物的培养、生态系统的物质循环和酶的特性。(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。由图可知，培养相同时间，在以纤维素为碳源的培养基中，拟杆菌细胞数最多，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，有利于物质循环的顺利进行。(4)深海冷泉温度较低，生活在其中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，其最适温度应比较低。