专题35 微生物的培养技术及应用（串讲）-备战高考生物一轮复习串讲精练（新高考专用）

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1．培养基是人们按照微生物对____________的不同需求，配制出供其____________的营养基质。
一般都含有____________和无机盐。此外，还需要满足微生物生长对_____、氧气以及____________的要求。
培养基按物理状态可分为液体培养基和____________。按功能可分为选择培养基和____________。
2．无菌技术的目的是获得____________。关键是防止____________的入侵。常用方法有_____和_____。灭菌桶装入待灭菌物品不要装太挤的原因是____________________________________。加热灭菌锅时应打开排气阀，目的是____________，之后，才能关上排气阀。
3．纯化培养的方法有平板划线法和____________法。菌落是由____________繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体。
平板划线法分离纯化大肠杆菌的步骤：
①接种：在装有液体培养基的三角瓶中接种大肠杆菌，在摇床上_____ ℃下振荡培养12 h。
②划线分离：用_____在接种有大肠杆菌的三角瓶中沾取菌液一次，在固体培养基的平板上连续划线，盖好培养皿。
③培养观察：将培养皿倒置，放在_____ ℃恒温箱中培养12～24 h后，可看到划线的末端出现不连续的单个_____。
4.微生物的接种方法除平板划线法和稀释涂布平板法外，还包括_____接种、_____接种等方法。
微生物接种的核心是____________________________________。
5.(1)平板冷凝后，要将平板倒置，原因是_______________________________________________________________。
(2)在倒平板的过程中，如果不小心将培养基溅在皿盖与皿底之间的部位，这个平板不能用来培养微生物，原因是_______________________________________________________________。
(3)平板划线法在做第二次以及其后的划线操作时，总是从上一次划线的末端开始划线，原因是_______________________________________________________________。
1．（1）制备牛肉膏蛋白胨固体培养基
eq \x(计算)→eq \x(称量)→eq \x(溶化)→eq \x(调pH)→eq \x(灭菌)→eq \x(倒平板)
（2）纯化大肠杆菌的方法
①平板划线法：通过接种环在琼脂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。
②稀释涂布平板法：将菌液进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面，进行培养。
2.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。
操作步骤：
②涂布平板操作步骤
3．选择培养基与鉴别培养基的比较
4.消毒和灭菌的辨析
5.两种纯化方法的比较
典例1.(2020·汕头质检)某生物兴趣小组的同学计划调查某快餐店的冰块中大肠杆菌的含量。具体实验步骤如下：
第一步：配制培养基(成分：蛋白胨、氯化钠、乳糖、水、X和Y)。
第二步：制作无菌平板(含成分Y)。
第三步：设置空白对照组和实验组，对照组接种①，实验组接种②。
第四步：将各组平板置于37 ℃恒温箱中培养一段时间，统计各组平板上菌落的平均数。
回答下列问题：
(1)培养基中的乳糖可以为大肠杆菌提供____________。为了方便大肠杆菌的鉴定，需要在培养基中添加成分X______________，在该培养基表面，大肠杆菌的菌落呈现________(填颜色)。为了完成步骤二，该培养基中的成分Y通常是____________。
(2)完善步骤三，①是____________________________，②是___________________________。
(3)在纯化大肠杆菌前，将灭菌后的空平板先培养一段时间，目的是__________________。划线的某个平板培养后，第一划线区域长满了菌落，第二划线区域却无菌落产生，可能的原因是______________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
(4)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。分析其原因是振荡培养能提高培养液中____________的含量和____________的利用率。
典例2.鲸死亡后会沉入海底，俗称“鲸落”。“鲸落”后期会形成一个以厌氧菌和硫细菌等为主体的生态系统。厌氧菌以“鲸落”肌肉中的脂肪为食，同时产生一些硫化氢等硫化物。硫细菌将硫化物氧化成硫酸盐，并以该过程中释放的能量合成有机物。请回答相关问题：
(1)培养微生物的培养基中一般都会含有水、无机盐、氮源和碳源，培养“鲸落”群落中厌氧菌的碳源必须是________。要培养硫细菌，培养基中的成分需要特殊配制，主要体现在__________________________________________________________________________________________________，这种培养基可以用来专一性培养硫细菌，所以称为________培养基。
(2)在分离“鲸落”中的微生物时要制备固体培养基，在倒平板操作后，将平板倒置，这样做的目的是________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(3)为了研究“鲸落”中含有微生物的情况，需将“鲸落”提取物加水稀释，然后将稀释水样用涂布器分别涂布到琼脂固体培养基的表面进行培养，这种方法称为________________。下面所示的四种菌落分布情况中，不可能由该方法得到的是________。
(4)若想得到“鲸落”中某目标菌种，可用平板划线法进行纯化。若下图甲是接种培养后的菌落分布图，对应的平板划线操作示意图为________。图甲中的③更易获得单菌落，判断依据是_____________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
考点二 微生物的筛选和计数
1．筛选菌株的原理：人为提供有利于目的菌株生长的条件(包括营养、__________、pH等)，同时__________或__________其他微生物的生长。
2．微生物计数可以用__________法（统计菌落数目）和___________________法
3．土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
(1)分离原理：土壤中的细菌之所以能分解尿素，是因为它们能合成__________，这种物质在把尿素分解成无机物的过程中起到__________作用。
(2)统计菌落数目：统计样品中的活菌数目一般用___________________法。
(3)计算：根据公式“每克样品中的菌落数＝(C÷V)×M[C代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数，V代表涂布平板时所用的稀释液的体积(mL)，M代表稀释倍数]”进行计算
(4)分解尿素的细菌的鉴别
①方法：在以尿素为唯一氮源的培养基中加入_______指示剂培养分解尿素的细菌。
②原理分解尿素的细菌可以产生______，能把尿素分解成CO2和NH3
③实验现象及结论
培养基变红：该种细菌_______分解尿素。培养基不变红：该种细菌_______分解尿素。
测定土壤中细菌的总量和测定土壤中能分解尿素的细菌数目，选用的稀释范围_______，分离不同微生物采用的稀释度_______。
4.在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌的原因是___________________________________________________________________。

1两种微生物计数方法的比较
注：细菌的数目还可以通过滤膜法来测定。
2．微生物的筛选与鉴别方法
(1)微生物的筛选方法
(2)微生物的鉴别方法
3.微生物的分离与计数实验中对照组和重复组的设置及作用
(1)两种对照组的设置及作用
①判断培养基中“是否有杂菌污染”，需将未接种的培养基同时进行培养。
②判断选择培养基“是否具有筛选作用”，需设置牛肉膏蛋白胨培养基进行接种后培养，观察两种培养基上菌落数目，进行对比得出结论。
(2)重复组的设置及作用：为排除偶然因素对实验结果的干扰，在每一稀释度下宜设置至少3个平板作重复组，选择菌落数均在30～300且数目相差不大的三个平板，用“平均值”代入计数公式予以计算菌落数。
典例1.(2020·吉林长春实验中学期末)科学家从羊等食草动物胃中筛选纤维素分解菌，并对其降解纤维素的能力进行了研究。请回答下列问题：
(1)若科学家在____________平板上，发现以某种菌的菌落为中心的透明圈，则表明此种菌为纤维素分解菌。
(2)在纤维素分解菌的培养过程中应保持恒温箱中的温度约为________(填“4 ℃”“20 ℃”或“35 ℃”)。科学家采用稀释涂布平板法分离、纯化纤维素分解菌。在实验前，需要使用__________________法对培养基进行灭菌；在接种前，随机取若干灭菌后的空白平板先行培养了一段时间，目的是__________________________________________________________。
(3)在接种的过程中，需要使用________(填“接种环”或“涂布器”)进行接种。科学家欲将筛选得到的纤维素分解菌进行大量培养，应选用________(填“液体”或“固体”)培养基，并以________为唯一碳源，配制此培养基时，________(填“能”或“不能”)使用牛肉膏作为氮源。
典例2.(2020·四川乐山市调研)尿素是一种重要的农业肥料，经微生物分解后能更好地被植物利用。某生物兴趣小组试图探究土壤中微生物对尿素是否有分解作用，设计实验并成功筛选到能高效分解尿素的细菌(目的菌)。培养基成分如下表所示。
将表中物质溶解后，用蒸馏水定容到100 mL。实验过程如图所示：
回答下列问题：
(1)该培养基为微生物生长提供了多种营养物质，营养物质类型包括____________________
_______________________________________________________________________________
(答出两点即可)。能筛选出目的菌的原因是__________________________________________
______________________________________________________________________________。
(2)图中将细菌接种到固体培养基上时，采用的方法是 ______________。初步筛选出来的菌种还需要进一步的鉴定：在培养基中加入________指示剂，接种并培养初步筛选的菌种，若指示剂变成________色，则可说明该菌种能够分解尿素。
(3)在实验中，下列材料或用具需要灭菌的是_______(填序号)，需要消毒的是_______(填序号)。
①培养细菌的培养基与培养皿
②玻璃棒、试管、锥形瓶和吸管
③实验操作者的双手
(4)实验结束后，使用过的培养基应该进行________处理后，才能倒掉。
1.（2023·北京·统考高考真题）高中生物学实验中，下列实验操作能达成所述目标的是（ ）
A．用高浓度蔗糖溶液处理成熟植物细胞观察质壁分离
B．向泡菜坛盖边沿的水槽中注满水形成内部无菌环境
C．在目标个体集中分布的区域划定样方调查种群密度
D．对外植体进行消毒以杜绝接种过程中的微生物污染
2.(2020·山东，20)野生型大肠杆菌可以在基本培养基上生长，发生基因突变产生的氨基酸依赖型菌株需要在基本培养基上补充相应氨基酸才能生长。将甲硫氨酸依赖型菌株M和苏氨酸依赖型菌株N单独接种在基本培养基上时，均不会产生菌落。某同学实验过程中发现，将M、N菌株混合培养一段时间，充分稀释后再涂布到基本培养基上，培养后出现许多由单个细菌形成的菌落，将这些菌落分别接种到基本培养基上，培养后均有菌落出现。该同学对这些菌落出现原因的分析，不合理的是( )
A．操作过程中出现杂菌污染
B．M、N菌株互为对方提供所缺失的氨基酸
C．混合培养过程中，菌株获得了对方的遗传物质
D．混合培养过程中，菌株中已突变的基因再次发生突变
3.(2020·浙江7月选考)下列关于微生物培养及利用的叙述，错误的是( )
A．利用尿素固体培养基可迅速杀死其他微生物，而保留利用尿素的微生物
B．配制培养基时应根据微生物的种类调整培养基的pH
C．酵母菌不能直接利用糯米淀粉发酵得到糯米酒
D．适宜浓度的酒精可使醋酸菌活化
4.（2023·山东·高考真题）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.(2020·全国Ⅰ，37)某种物质S(一种含有C、H、N的有机物)难以降解，会对环境造成污染，只有某些细菌能降解S。研究人员按照下图所示流程从淤泥中分离得到能高效降解S的细菌菌株。实验过程中需要甲、乙两种培养基，甲的组分为无机盐、水和S，乙的组分为无机盐、水、S和Y。
回答下列问题：
(1)实验时，盛有水或培养基的摇瓶通常采用__________________的方法进行灭菌。乙培养基中的Y物质是________。甲、乙培养基均属于________培养基。
(2)实验中初步估测摇瓶M中细菌细胞数为2×107个/mL，若要在每个平板上涂布100 μL稀释后的菌液，且保证每个平板上长出的菌落数不超过200个，则至少应将摇瓶M中的菌液稀释________倍。
(3)在步骤⑤的筛选过程中，发现当培养基中的S超过某一浓度时，某菌株对S的降解量反而下降，其原因可能是_________________________________________________(答出1点即可)。
(4)若要测定淤泥中能降解S的细菌细胞数，请写出主要实验步骤：____________________
_____________________________________________________________________________。
(5)上述实验中，甲、乙两种培养基所含有的组分虽然不同，但都能为细菌的生长提供4类营养物质，即____________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
6.（2023·北京·统考高考真题）自然界中不同微生物之间存在着复杂的相互作用。有些细菌具有溶菌特性，能够破坏其他细菌的结构使细胞内容物释出。科学家试图从某湖泊水样中分离出有溶菌特性的细菌。
(1)用于分离细菌的固体培养基包含水、葡萄糖、蛋白胨和琼脂等成分，其中蛋白胨主要为细菌提供 和维生素等。
(2)A菌通常被用做溶菌对象。研究者将含有一定浓度A菌的少量培养基倾倒在固体培养平板上，凝固形成薄层。培养一段时间后，薄层变浑浊（如图），表明 。
(3)为分离出具有溶菌作用的细菌，需要合适的菌落密度，因此应将含菌量较高的湖泊水样 后，依次分别涂布于不同的浑浊薄层上。培养一段时间后，能溶解A菌的菌落周围会出现 。采用这种方法，研究者分离、培养并鉴定出P菌。
(4)为探究P菌溶解破坏A菌的方式，请提出一个假设，该假设能用以下材料和设备加以验证（主要实验材料和设备：P菌、A菌、培养基、圆形滤纸小片、离心机和细菌培养箱） 。
考点分布
重点难点
备考指南
1.微生物的实验室培养
2.微生物的分离与计数
1.微生物的分离和培养
2.某种微生物数量的测定
3.培养基对微生物的选择作用
理解掌握微生物各种分离原理和方法。
理解并掌握微生物数量测定的步骤和注意事项。
掌握培养基的选择方法。
项目
选择培养基
鉴别培养基
制备方法
培养基中加入某些化学物质
培养基中加入某种指示剂或化学药品
原理
依据某些微生物对某些物质或环境条件的嗜好或抗性而设计
产生特定的颜色或其他变化
用途
从众多微生物中分离出所需的微生物
鉴别不同种类的微生物
项目
条件
结果
常用方法
应用范围
消毒
较为温和的物理或化学方法
仅杀死物体表面或内部的部分微生物(不包括芽孢和孢子)
煮沸消毒法
日常用品
巴氏消毒法
不耐高温的液体
化学药剂消毒法
用酒精擦拭双手、用氯气消毒水源
灭菌
强烈的理化因素
杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子
灼烧灭菌法
接种工具
干热灭菌法
玻璃器皿、金属用具
高压蒸汽灭菌法
培养基及容器的灭菌
项目
平板划线法
稀释涂布平板法
分离结果


关键操作
接种环在固体培养基表面连续划线
①一系列的梯度稀释②涂布平板操作
接种用具
接种环
涂布器
注意事项
(1)接种环的灼烧：①第一次划线前，避免接种环上可能存在的微生物污染培养基；②再次划线前，杀死上次划线结束后接种环上残留的菌种，使每次划线的菌种直接来源于上次划线的末端；③划线结束后，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。
(2)接种环灼烧后，要冷却后才能接触菌液，以免温度太高杀死菌种。
(3)划线时用力要大小适当，防止用力过大将培养基划破
(1)在进行稀释操作时，每支试管及其中的9 mL水、移液管均需灭菌；操作时，试管口和移液管应在离酒精灯火焰1～2 cm处。
(2)涂布平板时：①涂布器用体积分数为70%的酒精消毒，取出时要让多余酒精在烧杯中滴尽，然后将沾有少量酒精的涂布器在酒精灯火焰上引燃；②不要将过热的涂布器放在盛放酒精的烧杯中，以免引燃其中的酒精；③酒精灯与培养皿距离要合适，移液管头不要接触任何其他物体
优点
可以观察菌落特征，对混合菌进行分离
可以计数，可以观察菌落特征
缺点
不能计数
操作较麻烦，平板不干燥效果不好，容易蔓延
共同点
都要用到固体培养基；都需进行无菌操作；都会在培养基表面形成单个的菌落；都可用于观察菌落特征
项目
间接计数法
(稀释涂布平板法)
直接计数法
(显微镜计数法)
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
利用特定细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定容积的样品中微生物的数量
公式
每克样品中的菌落数＝eq \f(C,V)×M
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
当两个或多个菌体连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落
不能区分细胞死活
结果
比实际值偏小
比实际值偏大
单菌落挑取法
利用平板划线法或稀释涂布平板法接种到固体平板培养基表面，直接根据微生物菌落的特征利用单菌落挑取的方法获得目的微生物
选择培养法
利用选择培养基对微生物进行选择培养，直接获得目的微生物
鉴定培养法
利用鉴别培养基使目的微生物菌落呈现特有的特征，然后筛选目的微生物
菌落特征鉴别法
根据微生物在固体培养基表面形成的菌落的形状、大小、隆起程度和颜色等特征进行鉴别
指示剂鉴别法
如培养基中加入酚红指示剂，培养某种微生物后，培养基变红说明该种微生物能够分解尿素
染色鉴别法
如利用刚果红染色法，根据培养基中出现以纤维素分解菌为中心的透明圈来鉴别分解纤维素的微生物
KH2PO4
Na2HPO4
MgSO4·7H2O
葡萄糖
尿素
琼脂
1.4 g
2.1 g
0.2 g
10 g
1 g
15 g