2025届高考生物一轮总复习选择性必修3第十单元生物技术与工程第46讲微生物的培养技术及应用课件

这是一份2025届高考生物一轮总复习选择性必修3第十单元生物技术与工程第46讲微生物的培养技术及应用课件，共60页。PPT课件主要包含了营养物质，生长繁殖，积累其代谢物，CO2，纯净的微生物培养物，微生物的纯培养，湿热灭菌，酒精灯火焰，单菌落，上一次划线的末端等内容，欢迎下载使用。

【课标要求】　1.阐明在发酵工程中灭菌是获得纯净的微生物培养物的前提。2.阐明无菌技术是在操作过程中，保持无菌物品与无菌区域不被微生物污染的技术。3.举例说明通过调整培养基的配方可有目的地培养某种微生物。4.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。5.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　微生物的基本培养技术 1．培养基的配制(1)培养基的种类和用途。①含义：人们按照微生物对______________的不同需求，配制出供其____________的营养基质。
②③用途：用以培养、分离、________、保存微生物或_______________。[易错提醒]　是否含有凝固剂(如琼脂)是区分固体培养基与液体培养基的唯一标准，含凝固剂的为固体培养基。
(2)培养基的营养组成。①营养组成：水、无机盐、碳源、____________，此外还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及O2的需求。②几种微生物的营养和能量来源。
2.无菌技术(1)目的：获得___________________________。(2)关键：防止__________污染。(3)常用方法：__________和__________。(4)无菌技术的主要方法及适用对象。[连一连]
提示：b—Ⅰ—⑥　b—Ⅱ—①　a—Ⅲ—⑤　b—Ⅳ—②　a—Ⅴ—④　a—Ⅵ—③
[易错提醒]　灭菌的效果比消毒要好。活体生物材料、操作者的手等只能消毒，而不能灭菌。
[易错提醒]　区别培养物、纯培养物、纯培养
[教材命题点思考]1．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_________________________________________。提示：在达到消毒目的的同时，营养物质损失较少
2．分离培养酵母菌通常使用____________(填“牛肉膏蛋白胨”“MS”或“马铃薯蔗糖”)培养基，该培养基应采用________灭菌法灭菌。若将酵母菌划线接种在平板上，培养一段时间后可观察到菌落，菌落的含义是______________________________________________________。提示：马铃薯蔗糖　高压蒸汽　由单个或少数微生物细胞分裂形成的肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞群体
3．在实验中，研究者每隔24 h统计一次菌落数目，并选取菌落数目稳定时的记录作为结果，这样可以防止____________________________。提示：因培养时间不足导致遗漏细菌数目
[情境命题点思考]4．采用下表配方配制的培养液分离果胶酶产生菌时，该表X处的成分应是________(填“葡萄糖”或“果胶”)，不选另一种成分的原因是_______________________________________________。
提示：果胶　大多数微生物以葡萄糖作为碳源，不具有选择作用
5．下图是采用纯化微生物培养的两种接种方法接种后培养的效果图，请分析并回答下列问题：
(1)获得图A效果和图B效果的接种方法分别是什么？______________________________________________________________提示：获得图A效果的接种方法为稀释涂布平板法，获得图B效果的接种方法为平板划线法。
(2)某同学在纯化土壤中的细菌时，发现培养基上的菌落连成了一片，最可能的原因是什么？应当怎样操作才可避免此种现象？______________________________________________________________提示：最可能的原因是菌液浓度过高或划线时在划下一区域前未将接种环灼烧灭菌。应采取的措施是增大稀释倍数或每次在新区域划线前先将接种环灼烧灭菌。(3)接种操作为什么一定要在火焰附近进行？______________________________________________________________提示：火焰附近存在无菌区域。
2．平板划线法操作步骤(1)主要过程。
通过接种环在固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。经数次划线后培养，可以分离得到单菌落。(2)培养结果。
考向1　无菌操作技术1．(2022·湖北选择考)灭菌、消毒、无菌操作是生物学实验中常见的操作。下列叙述正确的是(　　)A．动、植物细胞DNA的提取必须在无菌条件下进行B．微生物、动物细胞培养基中需添加一定量的抗生素以防止污染C．为防止蛋白质变性，不能用湿热灭菌法对牛肉膏蛋白胨培养基进行灭菌D．可用湿热灭菌法对实验中所使用的微量离心管、细胞培养瓶等进行灭菌
解析：动、植物细胞DNA的提取不需要在无菌条件下进行，A项错误；动物细胞培养基中需添加一定量的抗生素以防止污染，保证无菌环境，而微生物的培养基中不能加入抗生素，B项错误；一般用湿热灭菌法对牛肉膏蛋白胨培养基进行灭菌，以防止杂菌污染，C项错误；可用湿热灭菌法对实验中所使用的微量离心管、细胞培养瓶等进行灭菌，以防止杂菌污染，D项正确。
2．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。下列关于消毒和灭菌的叙述，错误的是(　　)A．牛奶的消毒常用巴氏消毒法或高温瞬时消毒法B．水厂供应的自来水通常是经过高锰酸钾消毒的C．用紫外灯对密闭教室消毒前，适量喷洒消毒液可强化消毒效果D．培养基不能放入干热灭菌箱中进行干热灭菌解析：高锰酸钾是强氧化剂，不宜用其对自来水进行消毒，B项错误。
考向2　平板划线法的接种过程及微生物实验室培养3．(2024·山东烟台高三期末)下图表示研究人员在实验室中使用的分批培养细菌的方法，下列叙述错误的是(　　)
A．尿素分解菌可利用培养基中的尿素是因为能合成脲酶B．在酒精灯火焰附近打开皿盖，用接种环在培养基表面迅速划3～5条平行线，灼烧接种环后再划线C．液体选择培养基通常可用于选择培养，增大目标菌种的浓度D．将锥形瓶放在摇床上振荡培养能提高溶氧量和养料的利用率解析：在酒精灯火焰附近将培养皿打开一条缝隙，用接种环在培养基表面迅速划3～5条平行线，盖上皿盖，灼烧接种环，待其冷却后再划线，B项错误。
4．为纯化菌种，在鉴别培养基上划线接种分解尿素的细菌，培养结果如下图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．为保证无菌操作，接种针、接种环使用前都必须消毒B．倒平板后需间歇晃动，以保证表面平整C．图中Ⅰ、Ⅱ区的细菌数量均太多，应从Ⅲ区挑取单菌落D．该实验结果因单菌落太多，不能达到菌种纯化的目的
解析：接种针、接种环使用前都必须经过灭菌，A项错误；倒平板后无需晃动，B项错误；出现单菌落即达到了菌种纯化的目的，D项错误。
考点二　微生物的选择培养和计数 1．选择培养基(1)概念：在微生物学中，允许__________的微生物生长，同时__________________其他种类微生物生长的培养基。(2)原理：人为提供有利于__________生长的条件(包括营养、温度和pH等)，同时____________其他微生物的生长。
(3)实例：分离分解尿素的细菌的选择培养基。①设计原理：分解尿素的细菌能合成__________，催化尿素分解产生__________，为其生长提供氮源。②配方设计：以______________为唯一______________。
[易错提醒]　能在选择培养基上生长的不一定是所需要的目的菌。原则上选择培养基只能允许特定种类的微生物生长，但实际上，微生物的培养是一个非常复杂的问题，有些微生物可以利用其他微生物的代谢物进行生长繁殖，因此能在选择培养基上生长的微生物不一定都是所需的微生物，还需要进一步鉴定。
2．微生物的选择培养(稀释涂布平板法)(1)土壤取样：铲取土样，将样品装入纸袋中。
(4)培养观察。①待涂布的菌液被培养基__________后，将平板倒置，放入30～37 ℃的______________中培养1～2 d。②在涂布有合适浓度菌液的平板上就可以观察到分离的______________。
[易错提醒]　关于“选择菌落数在30～300的平板”的两个理解误区：只得到1个菌落数在30～300的平板不符合实验的重复原则，易受到偶然因素的影响；得到3个或3个以上菌落数在30～300的平板也不一定正确，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，但由于34与另外两个平板上的菌落数差异较大，应找出原因并重新实验。
[教材命题点思考]1．为了筛选可分解尿素的细菌，在配制培养基时，应选择________________(填“尿素”“NH4NO3”或“尿素＋NH4NO3”)作为氮源，不选择其他两组的原因是________________________________。提示：尿素　其他两组都含有NH4NO3，能分解尿素的细菌和不能分解尿素的细菌都能利用NH4NO3，不能起筛选作用
2．对细菌计数时往往会产生实验误差，稀释涂布平板法计数的值比实际值________，原因是_______________________________________；显微镜计数法计数的结果比实际值________，原因是___________________________。提示：偏小　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　偏大　显微镜下无法区分细胞的死活，计数时包括了死菌
3．经多次规范操作、重复实验，平板上均出现________________的菌落，初步证明鲜牛奶中存在金黄色葡萄球菌，但鲜牛奶供应商仍认为此菌并非鲜牛奶携带。因此，要对本操作进行完善，完善的方案是________________________________________________。提示：金黄色葡萄球菌　为增强实验结论的严谨性，应增加空白对照组
4．甲、乙两位同学用稀释涂布平板法测定某一土壤样品中微生物的数量，在同一稀释倍数下得到以下结果：甲同学涂布了3个平板，统计的菌落数分别是110、140和149，取平均值133；乙同学涂布了3个平板，统计的菌落数分别是27、169和176，取平均值124。有人认为这两位同学的结果中，乙同学的结果可信度低，其原因是______________________________________________________。提示：乙同学的结果中，1个平板的计数结果与另外2个相差悬殊，结果的重复性差
两种纯化细菌的方法的比较
考向1　微生物的选择培养1．(2023·广东选择考)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(如下图所示)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
解析：由题图可知，随着堆肥时间的延长，堆肥温度先升高后保持稳定，a点时堆肥温度最低，c点时堆肥温度最高。该实验的目的是筛选能高效降解羽毛、蹄角等废弃物中角蛋白的嗜热菌，应该用以角蛋白为唯一氮源的培养基进行筛选培养，且应该在高温条件下(c点时)取样，D项符合题意。
2．(2024·茂名一模)研究人员欲筛选出能高效降解一次性口罩(主要是由C、H两种元素组成的聚丙烯纤维)的细菌，设计了如下图所示的流程。回答下列问题：
(1)土壤是微生物的天然培养基，该培养基能为微生物的生长提供的四大营养物质分别是碳源、________________________。
(2)通过相关实验来选择较合适的土壤样品，该实验的自变量是________________，最适合作为选择土壤样品的指标是___________________。(3)图中“甲”指的是___________，使用的是液体培养基，目的是______________________________________。
提高聚丙烯纤维降解菌的比例和密度
(4)将分离纯化得到的不同菌种分别接种到鉴别培养基上，鉴别培养基应以______________为唯一碳源，并加入能与之结合的显色剂。设不同菌种的菌落面积为s，菌落周围透明圈的面积为S，选择S/s的值________的菌落，就是能高效降解一次性口罩的目的菌群。
考向2　微生物的分离与计数3．(2024·大湾区一模)热纤梭菌是一种能高效降解纤维素的嗜热厌氧细菌，可分泌一种多酶复合体，从而将纤维素水解为可溶性糖，在农林废弃物的转化利用中具有应用价值。下图是筛选该菌的过程，下列相关叙述错误的是(　　)
A.从牛粪堆的深层取样比从表层取样更加合理B．甲、丙都是以纤维素为唯一碳源的选择培养基C．用平板乙统计菌落数可准确反映该菌的真实数量D．丙中纤维素的残留量可反映该菌降解纤维素的能力
解析：热纤梭菌是一种嗜热厌氧细菌，与表层相比，牛粪堆的深层氧气含量低、温度高，更适合热纤梭菌生存，A项正确；题图是筛选能高效降解纤维素的嗜热厌氧细菌，因此甲、丙都是以纤维素为唯一碳源的选择培养基，B项正确；根据题图可知，平板乙中的菌落是利用稀释涂布平板法接种的菌种，由于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，因此用该方法统计的菌体数量会比活菌的实际数量少，C项错误；热纤梭菌可分泌一种多酶复合体，其可将纤维素水解为可溶性糖，因此丙中纤维素的残留量可反映该菌降解纤维素的能力，D项正确。
4．尿素容易保存，是目前使用量较大的一种化学氮肥，尿素分子并不能直接被农作物吸收，只有被尿素分解菌分解成氨之后才能被植物利用。如图是从土壤中分离、计数尿素分解菌的过程，下列有关分析正确的是(　　)
A．若②过程稀释了10倍，则乙锥形瓶里盛有9 mL 无菌水B．③的接种方法可用平板划线法或稀释涂布平板法C．a、b、c培养基可以用牛肉膏蛋白胨培养基D．若①②过程分别稀释了10倍，a、b、c培养基上的菌落数依次为57、58、56个，则10 g土样中的尿素分解菌数量约为5.7×109个
解析：②过程加入了2 mL菌液，若稀释了10倍，则乙锥形瓶里应盛有18 mL无菌水，A项错误；平板划线法不能计数，B项错误；牛肉膏和蛋白胨均可提供氮源，a、b、c培养基应以尿素为唯一氮源，C项错误；a、b、c培养基上的菌落平均数为(57＋58＋56)÷3＝57(个)，10 g土样加入90 mL无菌水相当于稀释了10倍，则由题图可知，共稀释了106倍，每克样品中的菌株数约为(57÷0.1)×106＝5.7×108(个)，所以10 g土样约含有尿素分解菌5.7×109个，D项正确。
高考真题体验1．(2023·山东等级考)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
解析：不含氮源的平板可用于固氮菌的培养，A项错误；平板涂布时涂布器使用前必须浸在酒精中，然后在火焰上灼烧，这种操作属于灭菌，不属于消毒，B项错误；使用后的培养基即使未长出菌落也要在丢弃前进行灭菌处理，不能直接丢弃，以免污染环境，C项错误；脲酶可以催化尿素分解，在以尿素为唯一氮源的平板上，能合成脲酶的微生物可以分解尿素获得氮源进行生长繁殖，但是不能合成脲酶的微生物因缺乏氮源而无法生长，因此以尿素为唯一氮源的平板能分离出合成脲酶的微生物，D项正确。
2．(2022·海南选择考)为探究校内植物园土壤中的细菌种类，某兴趣小组采集园内土壤样本并开展相关实验。下列有关叙述错误的是(　　)A．采样时应随机采集植物园中多个不同地点的土壤样本B．培养细菌时，可选用牛肉膏蛋白胨固体培养基C．土壤溶液稀释倍数越低，越容易得到单菌落D．鉴定细菌种类时，除形态学鉴定外，还可借助生物化学的方法
解析：采集植物园中土壤样本的原则之一是要随机采样，A项正确；牛肉膏蛋白胨固体培养基中含有细菌生长所需的碳源、氮源、水和无机盐等，可用于细菌的培养，B项正确；土壤溶液稀释倍数足够高时，才能将聚集的菌体分散开，有助于形成单菌落，C项错误；不同种类细菌的理化特性一般不同，鉴定细菌种类时，除根据菌落特征进行形态学鉴定外，还可借助生物化学的方法进行鉴定，D项正确。
3．(2021·山东等级考)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
解析：甲菌菌落周围呈现深蓝色，说明甲菌能分泌脂肪酶以分解脂肪产生脂肪酸，故甲菌属于解脂菌，A项正确；乙菌不能分泌脂肪酶来分解脂肪，但其能在此培养基中存活并形成菌落，表明实验中所用培养基中脂肪不是唯一碳源，B项错误；可将两种菌分别接种在同一平板的不同区域进行对比观察，根据平板中菌落周围深蓝色的面积大小来比较解脂菌分泌脂肪酶的能力，C项、D项正确。
4．(2022·广东选择考)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”考察船对我国南海科考中，我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，为了获得纯种培养物，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。解析：富集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对微生物进行分离纯化。分析题图可知，在以纤维素为碳源的培养基中细胞数最多，故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__________________________________________________________________________________________________(答1点即可)。解析：深海冷泉中某些微生物只有利用深海冷泉中的特有物质才能生存，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。
某些微生物只有利用深海冷泉中的特有物质才能生存(或某些微生物只有在深海冷泉的特定环境中才能存活)
(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_________________________________________________________________________________________________________________。解析：拟杆菌为异养生物，其作为深海生态系统中的分解者，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。
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