精品版高考生物一轮复习第11单元生物技术实践第34讲微生物的培养和利用学案苏教版.docx
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精品版高考生物一轮复习第11单元生物技术实践第34讲微生物的培养和利用学案苏教版
第34讲 微生物的培养和利用
考试说明1.微生物的分离和培养（实验与探究能力）。
2.某种微生物数量的测定（实验与探究能力）。
3.培养基对微生物的选择作用（实验与探究能力）。
4.微生物在其他方面的应用（实验与探究能力）。
考点一 微生物的实验室培养
1.培养基
（1）概念:
人们按照微生物对 的不同需求,配制出供其生长繁殖的 。
（2）营养成分:
水、 、 、无机盐四类营养物质,另外还需要满足微生物生长对 、特殊营养物质以及 的要求。
（3）类型:
培养基含凝固剂, 培养基不含凝固剂。
2.无菌技术
（1）目的:
获得 。
（2）关键:
防止 的入侵。
（3）无菌技术的主要方法及适用对象（连线）
措施 操作对象 主要方法
a消毒
b.灭菌
Ⅰ.培养基
Ⅱ.接种环
Ⅲ.操作者双手
Ⅳ.培养皿
Ⅴ.无菌室
Ⅵ.牛奶
①灼烧灭菌
②干热灭菌
③巴氏消毒
④紫外线消毒
⑤化学消毒
⑥高压蒸汽灭菌
3.制备牛肉膏蛋白胨固体培养基
（1）步骤:
计算→ →溶化→ →倒平板。
（2）倒平板的过程
①在火焰旁右手拿锥形瓶,左手 。
②右手拿锥形瓶,使锥形瓶的瓶口迅速通过 。
③左手将培养皿打开一条缝隙,右手将培养基倒入培养皿,左手立刻盖上 。
④待平板冷却凝固后,将平板 放置,使皿盖在下、皿底在上。
4.纯化大肠杆菌
（1）原理:
在培养基上将细菌稀释或分散成 细胞,使其长成单个的菌落,这个菌落就是纯化的细菌菌落。
图11-34-1
（2）平板划线法（图11-34-1中 ）:
通过接种环在琼脂固体培养基表面 的操作,将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。
（3）稀释涂布平板法（图11-34-1中 ）:
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 的表面,进行培养。
当稀释倍数足够高时,即可获得单个细菌形成的 。
5.菌种的保藏
（1）对于频繁使用的菌种,可以采用 法。
（2）对于需要长期保存的菌种,可以采用 法。
1.消毒和灭菌的区别
条件
结果
消毒
较为温和的物理或化学方法
仅杀死物体表面或内部一部分对人体有害的微生物（不包括芽孢和孢子）
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
2.两种纯化细菌的方法的比较
比较
项目
平板划线法
稀释涂布平板法
关键
操作
接种环在固体平板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
优点
可以根据菌落的特点获得某种微生物的单细胞菌落
既可以获得单细胞菌落,又能对微生物计数
缺点
不能对微生物计数
操作复杂,需要涂布多个平板
适用
范围
适用于好氧菌
适用于厌氧菌和兼性厌氧菌
3.平板划线操作3个易错点
（1）灼烧接种环之后,要冷却后再进行接种,以免温度太高杀死菌种。
（2）划线时最后一区域不要与第一区域相连。
（3）划线用力要大小适当,防止用力过大将培养基划破。
1.[2017·广东韶关一模]为了调查北江河中细菌的污染情况,某研究性学习小组同学进行了实验。
实验包括制备培养基、灭菌、接种及培养、菌落观察计数。
请回答与此实验相关的问题。
（1）实验中制备的牛肉膏蛋白胨培养基的部分成分列表如下:
成分
牛肉膏
蛋白胨
NaCl
蒸馏水
含量
0.5g
1g
0.5g
100mL
表中各成分含量的比例确定的原则是 。
（2）对培养基进行灭菌,通常采用的方法是 。
为了使培养基达到良好的灭菌效果,一般在压力为100kPa,温度为 ℃的条件下,维持15~30min。
（3）为了更好地对细菌计数,一般采用的接种方法是 ,该方法的操作是将菌液进行一系列的 ,然后再分别 到琼脂固体培养基的表面。
（4）接种后放在恒温箱培养一段时间后,为保证结果准确,
选择菌落数在 的平板进行计数。
该组同学在菌落计数时发现,统计的菌落数比实际数目要低,可能的原因是 。
2.[2017·福建漳州三模]如图11-34-2为微生物的实验培养和纯化醋酸菌的部分操作步骤。
请回答下列问题:
图11-34-2
（1）①是制备培养基时 中的主要操作,该操作需使锥形瓶的瓶口通过火焰,目的是通过 ,防止瓶口的微生物污染培养基。
（2）该纯化醋酸菌的接种方法是 。
完成步骤④的操作,接种共需要 次灼烧处理。
（3）纯化的醋酸菌菌种将频繁用于果醋生产,则可以采用 的方法保存菌种,但这种方法保存的时间不长,原因是 。
（4）将醋酸菌加入果酒中,乙醇可为醋酸菌的生命活动提供 ,将温度控制在 ℃,可以获得较多果醋。
考点二 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
1.筛选菌株
（1）自然界中目的菌株筛选的依据:
根据它对 的要求,到相应的环境中去寻找。
（2）实验室中微生物筛选的原理:
人为提供有利于 生长的条件（包括营养、温度、pH等）,同时抑制或阻止其他微生物生长。
（3）选择培养基:
允许特定种类的微生物生长,同时 和 其他种类微生物生长的培养基。
2.统计菌落数目
（1）常用方法:
法。
（2）统计依据:
当样品的 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 。
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。
（3）其他方法:
还可利用 计数。
3.设置对照
设置对照的主要目的是排除实验组中 对实验结果的影响,提高实验结果的 ,例如为了排除培养基被杂菌污染的可能性,需以 培养基培养作为空白对照。
4.实验设计
项目
内容
实验原理
（1）能合成 的细菌才能分解尿素
（2）配制以 为唯一氮源的培养基,能够生长的细菌就是能分解尿素的细菌
实验流程
土壤取样（富含 ）→配制土壤溶液和制备培养基→ →涂布平板与培养→菌落
鉴定
（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:
细菌分解尿素的反应中,细菌合成脲酶将尿素分解成了 ,其会使培养基中的 增强,pH升高
1.选择培养基的作用原理
（1）在培养基中加入某种化学物质,如加入青霉素可以分离出酵母菌和霉菌;加入高浓度的食盐可以得到金黄色葡萄球菌。
这里的加入是在满足基本所需培养成分的基础上加入。
（2）改变培养基中的营养成分,如缺乏氮源时可以分离出固氮微生物;以石油作为唯一碳源时,可以分离出能消除石油污染的微生物。
（3）改变微生物的培养条件,如将培养基放在高温环境中培养可以得到耐高温的微生物。
（4）通过某些特殊环境分离微生物,如在高盐环境中可分离出耐盐菌;在高温环境中可分离得到耐高温的微生物。
2.培养基的种类与应用
分类
依据
种类
特点
应用
物理
性质
液体培
养基
不加凝固剂
工业生产
半固体
培养基
加凝固剂（少）
观察微生物的运动、微生物的分离、鉴定
固体培
养基
加凝固剂（多）
微生物的分离、鉴定,活菌计数、保藏
化学
成分
天然培
养基
含化学成分不明的天然物质
工业生产
合成培
养基
培养基成分明确或用一定化学物质配制
分类、鉴定
用途
选择培
养基
添加某物质,抑制杂菌生长,促进所需微生物生长
培养分离出特定微生物
鉴别培
养基
根据微生物的代谢特点,在培养基中加入某种指示剂
鉴别微生物
3.两种计数方法的比较
比较
项目
间接计数法
（稀释涂布平板法）
直接计数法
（显微计数法）
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:
（C÷V）×M。
C:
某稀释度下平板上生长的平均菌落数;V:
涂布平板时所用的稀释液的体积（mL）;M:
稀释倍数
每毫升原液所含细菌数:
每小格平均细菌数×400×10000×稀释倍数
缺点
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
不能区分细胞死活
结果
比实际值偏小
比实际值偏大
【题组训练】
1.[2017·南昌一模]下表为某微生物培养基的配方,请回答相关问题:
成分
含量
成分
含量
Na2HPO4
3g
尿素
1.0g
K2HPO4
1g
C6H12O6
30g
MgSO4·7H2O
0.5g
琼脂
15g
FeSO4
0.01g
H2O
1000mL
NH4NO3
0.3g
（1）按物理性质划分,该培养基属于 培养基,无论配制何种培养基,在原料称量、溶化之后都要先 ,然后分装、包扎并灭菌,常用的灭菌方法是 。
（2）根据培养基的成分判断,该培养基能否用于分离土壤中分解尿素的细菌?
,原因是 。
（3）为检测尿素分解菌是否存在,还应加入 ,如果存在,将出现 反应。
（4）微生物常用的接种方法有 。
2.某研究小组从牛的瘤胃中采集样本,进行分解尿素的微生物的分离与计数。
实验基本步骤如图11-34-3所示。
配制培养基→灭菌、倒平板→接种→培养→观察、统计
图11-34-3
（1）分解尿素的微生物含有 ,因此,配制培养基时以尿素作为唯一氮源,尿素会被分解成 ,使培养基的碱性增强。
（2）配制培养基时,需添加琼脂,琼脂起 的作用;培养基中添加 作为指示剂,可使目标菌落的周围产生红色环带。
（3）对尿素溶液进行灭菌的最适方法是 灭菌。
A.高压蒸汽
B.干热
C.添加抗生素
D.过滤
E.紫外线照射
F.70%酒精浸泡
（4）该小组在接种前,随机取若干灭菌后的空白平板先行培养了一段时间,这样做的目的是 ;然后将1mL瘤胃样液稀释1000倍,在3个平板上用涂布法分别接入0.1mL稀释液;经适当培养后,3个平板的菌落数分别为49、47和45。
据此可得出每升瘤胃样液中分解尿素的微生物活菌数为 个,理论上,统计的菌落数往往 （填“低”“等”或“高”）于接种的实际活菌数目。
易错点拨 “选择菌落数在30~300的平板”的提醒
（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,原因是如果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”,但由于34与另外两个平板差异较大,应找出原因并重新实验。
考点三 分解纤维素的微生物的分离
1.纤维素酶
（1）纤维素酶是一种复合酶,一般认为它至少包括 、 和 三种组分。
（2）作用:
纤维素
。
2.纤维素分解菌的筛选
（1）方法:
法。
纤维素分解菌
↓
（2）原理:
红色消失,出现 。
（3）培养基:
以 为唯一碳源的选择培养基。
（4）实验流程
土壤取样:
富含 的环境
↓
选择培养:
用 培养,以增加纤维素分解菌的浓度
↓
:
制备系列稀释液
↓
涂布平板:
将样品涂布到 的培养基上
↓
挑选产生 的菌落
1.分离纤维素分解菌所用的两种培养基比较
分离纤维素分解菌的实验中先用选择培养基,再用鉴别培养基。
（1）选择培养基为液体培养基,以纤维素为碳源和能源的微生物可以正常生长,而其他绝大多数微生物不能正常生长;因培养基中无凝固剂,故其为液体培养基,利用液体培养基能使营养成分被充分消耗,以增加纤维素分解菌的浓度。
（2）鉴别培养基含琼脂,为固体培养基,细菌可在培养基上形成肉眼可见的菌落。
刚果红染色法应用的就是鉴别培养基。
2.筛选微生物的两个实例比较
比较
项目
土壤中分解尿素
的细菌的分离
分解纤维素的
微生物的分离
方法
利用以尿素为唯一氮源的选择培养基进行选择培养
利用以纤维素为唯一碳源的选择培养基进行选择培养
（续表）
比较
项目
土壤中分解尿素
的细菌的分离
分解纤维素的
微生物的分离
原理
分解尿素的细菌能够合成脲酶,故能在以尿素为唯一氮源的培养基上生长
培养基中含有丰富的纤维素,能够分解纤维素的微生物具有更多的生存机会而大量繁殖
鉴定
在培养基中加入酚红指示剂,指示剂变红说明尿素被分解,从而说明菌落中的细菌为分解尿素的细菌
刚果红染色法,菌落周围出现红色消失的透明圈,该菌落为分解纤维素的微生物的菌落
1.[2017·成都一诊]牛的食物主要是草茎类,其中含有大量的纤维素。
牛胃内的微生物在帮助消化和利用植物纤维素方面起了决定性的作用。
回答下列问题:
（1）纤维素是地球上含量最丰富的多糖类物质,组成纤维素的单体为 。
牛胃中某些微生物能够产生纤维素酶,这种酶是一种复合酶,其中的 能使纤维素分解成纤维二糖。
（2）实验室培养牛胃内的微生物,分离得到高纯度纤维素分解菌的关键环节是 。
为避免周围环境中微生物的污染,实验操作应在 附近进行;倒平板用的培养皿需要保持干燥,可以采用 法进行灭菌。
（3）为了从牛胃的食糜中分离出纤维素分解菌,配制的选择培养基要以 为唯一碳源。
筛选纤维素分解菌时,常用的刚果红染色法有两种,一种是先培养微生物,再加入刚果红进行颜色反应,另一种是 。
在涂布平板时滴加到培养基表面的菌悬液量不宜过多,原因是 。
2.[2017·河北石家庄二模]为了分离和纯化高效分解石油的细菌,科研人员利用被石油污染过的土壤进行如图11-34-4所示的实验。
图11-34-4
（1）配制好的培养基通常使用 法灭菌。
步骤③与步骤②中培养基成分相比,最大的区别是 。
（2）同学A进行步骤④的操作,其中一个平板经培养后的菌落分布如图乙所示。
该同学的接种方法是 ,出现图乙结果可能的失误操作是 。
（3）同学B也按照同学A的接种方法进行了步骤④的操作:
将1mL样品稀释100倍,在3个平板上分别接入0.1mL稀释液;经适当培养后,3个平板上的菌落数分别为56、58和57。
据此可得出每升样品中的活菌数为 个。
（4）步骤⑤需要振荡培养,原因是
。
（5）步骤⑤后取样测定石油含量的目的是 。
历年真题明考向
1.[2017·全国卷Ⅰ]某些土壤细菌可将尿素分解成CO2和NH3,供植物吸收和利用。
回答下列问题:
（1）有些细菌能分解尿素,有些细菌则不能,原因是前者能产生 。
能分解尿素的细菌不能以尿素的分解产物CO2作为碳源,原因是
。
但可用葡萄糖作为碳源,进入细菌体内的葡萄糖的主要作用是 （答出两点即可）。
（2）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
。
（3）用来筛选分解尿素细菌的培养基含有KH2PO4和Na2HPO4,其作用有
（答出两点即可）。
2.[2017·江苏卷]苯酚及其衍生物广泛存在于工业废水中,对环境有严重危害。
小明同学准备依据图11-34-5操作步骤,从处理废水的活性污泥中分离筛选酚降解高效菌株。
请回答下列问题:
图11-34-5
（1）酚降解菌富集培养基含有蛋白胨、K2HPO4、MgSO4、苯酚和水,其中可作为碳源的有 。
（2）将采集到的样品接种培养,苯酚用量应随转接次数增加而逐渐 ,以达到富集酚降解菌的目的。
若上图平板中菌落过于密集,应进一步 ,以便于菌落计数与分离。
制备平板培养基时除了需要水、营养物质外,还必须添加 。
（3）图11-34-6为连续划线法示意图,在图中 （填图中序号）区域更易获得单菌落。
图11-34-6
（4）采用比色测定法（使用苯酚显色剂）检测降解后的废水中苯酚残留量。
先制作系列浓度梯度并进行显色反应,下表中1~5号比色管的苯酚浓度应分别为
。
管号
1
2
3
4
5
6
苯酚浓度（mg/L）
1
如果废水为50mg/L苯酚溶液,降解后约有21%的苯酚残留,则需将残留液稀释 （填序号:
①5 ②10 ③20）倍后,再进行比色。
3.[2016·全国卷Ⅰ]空气中的微生物在重力等作用下,可以一定程度地沉降。
某研究小组欲用平板收集教室空气中的微生物,以了解教室内不同高度空气中微生物的分布情况。
实验步骤如下:
①配制培养基（成分:
牛肉膏、蛋白胨、NaCl、X、H2O）;
②制作无菌平板;
③设置空白对照组和若干实验组,进行相关操作;
④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）该培养基中微生物所需的氮来源于 。
若要完成步骤②,该培养基中的成分X通常是 。
（2）步骤③中,实验组的操作是
。
（3）若在某次调查中,某一实验组平板上菌落平均数为36个/平板,而空白对照组的一个平板上出现了6个菌落,这种结果说明在此次调查中出现了 现象。
若将30（即36-6）个/平板作为本组菌落数的平均值,该做法 （填“正确”或“不正确”）。
4.[2016·全国卷Ⅲ]某同学用新鲜的泡菜滤液为实验材料分离纯化乳酸菌。
分离纯化所用固体培养基中因含有碳酸钙而不透明,乳酸菌产生的乳酸能溶解培养基中的碳酸钙。
回答下列问题:
（1）分离纯化乳酸菌时,首先需要用 对泡菜滤液进行梯度稀释,进行梯度稀释的理由是 。
（2）推测在分离纯化所用的培养基中加入碳酸钙的作用有 和 。
分离纯化时应挑选出 的菌落作为候选菌。
（3）乳酸菌在-20℃长期保存时,菌液中常需要加入一定量的 （填“蒸馏水”“甘油”或“碳酸钙”）。
第34讲 微生物的培养和利用
考点一
【知识梳理】
1.
（1）营养物质 营养基质
（2）碳源 氮源 pH 氧气 （3）固体 液体
2.
（1）纯净培养物
（2）外来杂菌
（3）a-Ⅲ-⑤ a-Ⅴ-④ a-Ⅵ-③ b-Ⅰ-⑥ b-Ⅱ-① b-Ⅳ-②
3.
（1）称量 灭菌
（2）拔出棉塞 火焰 培养皿的皿盖 倒过来
4.
（1）单个
（2）A 连续划线 （3）B 琼脂固体培养基 菌落
5.
（1）临时保藏
（2）甘油管藏
【题组训练】
1.
（1）根据所培养微生物对各营养成分的需求量（或比例）
（2）高压蒸汽灭菌 121
（3）稀释涂布平板法 梯度稀释 涂布
（4）30~300 某些菌落可能是由两个或多个细菌连在一起形成的
[解析]
（1）培养基配制的过程中,成分含量的比例确定的原则是根据所培养微生物对各营养成分的需求量（或比例）。
（2）对培养基进行灭菌,通常采用的方法是高压蒸汽灭菌,即将灭菌物品放置在盛有适量水的高压蒸汽灭菌锅内,为达到良好的灭菌效果,一般在压力为100kPa,温度为121℃的条件下,维持15~30min。
（3）为了更好地对细菌计数,一般采用的接种方法是稀释涂布平板法,该方法的操作是将菌液进行一系列的梯度稀释,然后再分别涂布到琼脂固体培养基的表面。
（4）接种后放在恒温箱培养一段时间后,为保证结果准确,选择菌落数在30~300的平板进行计数。
由于某些菌落可能是由两个或多个细菌连在一起形成的,因此统计的菌落比实际数目要低。
2.
（1）倒平板 灭菌
（2）平板划线法 6
（3）临时保藏 菌种容易被污染或产生变异
（4）能量 30~35
[解析]
（1）①是制备培养基时倒平板中的主要操作,该操作需使锥形瓶的瓶口通过火焰,目的是通过灭菌,防止瓶口的微生物污染培养基。
（2）根据图④可知,该纯化醋酸菌的接种方法是平板划线法。
平板划线时,每次划线前都要进行灼烧,最后一次划线结束也要进行灼烧,因此共需要6次灼烧处理。
（3）纯化的醋酸菌菌种将频繁用于果醋生产,则可以采用临时保藏的方法保存菌种,但这种方法保存的时间不长,原因是菌种容易被污染或产生变异。
（4）将醋酸菌加入果酒中,乙醇可为醋酸菌的生命活动提供能量;果醋发酵的适宜温度是30~35℃。
考点二
【知识梳理】
1.
（1）生存环境
（2）目的菌株 （3）抑制 阻止
2.
（1）稀释涂布平板
（2）稀释度 活菌 （3）显微镜直接
3.非测试因素 可信度 未接种的
4.脲酶 尿素 有机质 系列稀释 计数 酚红 氨 碱性
【题组训练】
1.
（1）固体 调pH 高压蒸汽灭菌
（2）不能 培养基中含有NH4NO3,尿素不是唯一氮源
（3）酚红 红色
（4）平板划线法、稀释涂布平板法和稀释混合平板法
[解析]微生物培养基一般都含有水、碳源、氮源、无机盐,此外还要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求,对异养微生物来说,含C、N的化合物既是碳源,也是氮源,即有些化合物作为营养要素成分时并不是起单一方向的作用。
（1）分析题中表格可知,该培养基中加入琼脂作为凝固剂,因此属于固体培养基,不论何种培养基,在各成分都溶化后分装前,要先调整pH,培养基常用的灭菌方法为高压蒸汽灭菌。
（2）根据培养基的成分判断,该培养基中含有NH4NO3,尿素不是唯一氮源,因此该培养基不能用于分离土壤中分解尿素的细菌。
（3）为检测尿素分解菌的存在与否,在以尿素为唯一氮源的选择培养基中加入酚红指示剂,如果存在尿素分解菌,则指示剂将变红色。
（4）微生物常用的接种方法有平板划线法、稀释涂布平板法和稀释混合平板法。
2.
（1）脲酶（或分解尿素的酶） 氨（或NH3）
（2）凝固剂 酚红
（3）D （4）检测培养基平板灭菌是否合格 4.7×108 低
[解析]常用的灭菌方法:
高压蒸汽灭菌法适用于一
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