高考生物复习江苏选修一 第34讲.docx
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高考生物复习江苏选修一第34讲
第34讲 微生物的培养与应用
考纲考情——知考向
核心素养——提考能
最新考纲
1.微生物的分离和培养（B）
2.某种微生物数量的测定（C）
3.微生物的应用（B）
4.（实验）微生物的分离和培养（b）
科学思维
分析培养基的成分及其作用,比较平板划线法和稀释涂布平板法的异同
科学探究
设计实验探究微生物培养的条件
近三年江苏考情
2018年T31（6分）；2017年T5（2分）、T31（3分）；2016年T10（2分）、T19（2分）、T25（3分）；2015年T13（2分）、T31（8分）
社会责任
关注有害微生物的控制及宣传健康生活
考点一 微生物的实验室培养
1.培养基
（1）概念:
人们按照微生物对营养物质的不同需求,配制出供其生长繁殖的营养基质.
（2）营养组成:
一般都含有水、碳源、氮源和无机盐.此外,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.
（3）种类
①按照物理性质可分为液体培养基、固体培养基、半固体培养基.
②按照成分的来源可分为天然培养基和合成培养基.
③按照功能用途可分为选择培养基、鉴别培养基等.
2.无菌技术
（1）含义:
在培养微生物的操作中,所有防止杂菌污染的方法.
（2）常用方法
3.大肠杆菌的纯化培养
（1）制备牛肉膏蛋白胨固体培养基
→
→
→
→
（2）纯化大肠杆菌的方法
①纯化培养原理:
想方设法在培养基上得到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的菌落,即可获得较纯的菌种.
②纯化大肠杆菌的关键步骤:
接种.
③常用的微生物接种方法有两种
a.平板划线法:
是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.如图所示
b.稀释涂布平板法:
是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.
（3）菌种的保存方法
①对于频繁使用的菌种,可以采用临时保藏的方法.
②对于需要长期保存的菌种,可以采用甘油管藏的方法.
（1）（人教版选修一P16“旁栏思考题”拓展）请你判断以下材料或用具是否需要消毒或灭菌.如果需要,请选择合适的方法.
①培养细菌用的培养基与培养皿
②玻棒、试管、烧瓶和吸管
③实验操作者的双手
提示 ①②需要灭菌；③需要消毒.
（2）（人教版选修一P17“倒平板操作”）为什么需要使锥形瓶的瓶口通过火焰?
平板冷凝后,为什么要将平板倒置?
提示 通过灼烧灭菌,防止瓶口的微生物污染培养基.
平板冷凝后,皿盖上会凝结水珠,凝固后的培养基表面的湿度也比较高,将平板倒置,既可以使培养基表面的水分更好地挥发,又可以防止皿盖上的水珠落入培养基,造成污染.
（人教版选修一P18“旁栏”）微生物的接种方法除了平板划线法和稀释涂布平板法外,还包括斜面接种、穿刺接种等方法.微生物接种的核心都是要防止杂菌的污染,保证培养物的纯度.
1.（2018·全国卷Ⅱ,37）[生物——选修1:
生物技术实践]
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）在实验室中,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 .
解析
（1）在实验室中,能耐高温的、需要保持干燥的物品,如玻璃器皿和金属材质的实验器具等可以放入干热灭菌箱中进行干热灭菌.
（2）巴氏消毒法或高温瞬时消毒法与煮沸消毒法相比,其优点表现为在达到消毒目的的同时,营养物质损失较少.（3）紫外线照射能消毒的原因是其能够破坏微生物细胞中的DNA分子.在利用紫外线照射前,适量喷洒石炭酸或煤酚皂溶液等消毒液,可强化消毒效果.（4）自来水通常采用氯气消毒.（5）采用高压蒸汽灭菌时,若压力达到设定要求,而温度未达到相应要求,最可能的原因是没有排尽高压蒸汽灭菌锅内的冷空气.
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
2.（2018·扬州一模）在白酒发酵的窖池中,当培养液的pH≤4.5时,酵母菌的代谢活动逐渐受到抑制,甚至停止.耐酸性酵母菌能在pH≤3.5的环境下继续表现出较强发酵能力,适宜作白酒发酵生产用菌种,为选育适合白酒生产的耐酸性强的酵母菌,研究者进行了相关实验.请回答下列有关问题:
（1）在发酵过程中,窖池中培养液的pH会逐渐下降,原因是_________________.
（2）取窖底泥,溶于10mL无菌水中,再取1mL上清液接入一定量的麦芽汁培养基中培养,其目的是 ,2天后分别接种到不同酸碱度的麦芽汁培养基上,培养结果见下表.为选择合适的菌种,根据培养结果,可从表格中pH范围为 的培养基中获得菌种（“＋”越多表示菌体长得越好）.
pH＝5
pH＝4
pH＝3
pH＝2.5
pH＝2
＋＋＋＋＋
＋＋＋＋
＋＋＋
＋＋
＋
（3）通过下图所示 法进行纯化培养,取最终的酵母菌稀释液0.1mL滴在培养基上进行涂布,要将涂布器 后才能进行操作.在恒温培养箱中培养一段时间后,其中某组的3个平板上菌落数分别为99个、92个、94个,则可以推测酵母菌液中每毫升含菌数为 个.运用这种方法统计的结果往往较实际值偏小,原因是_________________________________________________.
（4）实验获得了三个耐酸性较强的酵母菌菌株,特点如下表.
菌株
A
B
C
特点
pH≤3.5时,生长代谢正常、优于其他常规菌种
pH≤3.5时,生长代谢正常,pH4～6时不正常
pH2.5～6,生长代谢正常、优于其他常规菌种
依据菌株特点,研究者认为 菌株更适合作为白酒发酵菌株,作出这一判断的理由是______________________________________________________.
解析
（1）在发酵过程中,酵母菌细胞呼吸产生CO2,可形成碳酸,可能还产生其他酸性代谢产物,所以窖池中培养液的pH会逐渐下降.
（2）麦芽汁培养基中含酵母菌生长的各种物质,可以使酵母菌大量繁殖；需要选育的是耐酸性强的酵母菌,而耐酸性酵母菌能在pH≤3.5的环境下继续表现出较强发酵能力,所以根据培养结果,可从表格中pH为2～3的培养基中获得菌种.（3）图示纯化培养的方法为稀释涂布平板法；在培养基上进行涂布时,要将涂布器灼烧冷却后才能进行操作；根据图解可知菌液被稀释了106倍,该稀释度下平板上生长的平均菌落数为（99＋92＋94）÷3＝95个,涂布平板时所用的稀释液的体积是0.1mL,所以该酵母菌液中每毫升含菌数为95÷0.1×106＝9.5×108个；由于有的菌落可能是由2个或多个菌体形成的,所以运用这种方法统计的结果往往较实际值偏小.（4）根据表格分析可知,C菌对pH的耐受范围更大,发酵初期pH近中性,C菌种适合此环境,更易于形成优势菌群；发酵后期pH逐渐降低,C菌种依然能正常生长,所以C菌株更适合作为白酒发酵菌株.
答案
（1）细胞呼吸产生CO2,可形成碳酸,代谢过程还产生了其他酸性物质
（2）使得酵母菌大量繁殖 2～3 （3）稀释涂布平板 灼烧冷却 9.5×108 有的菌落可能是由2个或多个菌体形成的 （4）C 该菌对pH的耐受范围更大,发酵初期pH近中性,C菌种适合此环境,更易于形成优势菌群；发酵后期pH逐渐降低,C菌种依然能正常生长（答案合理即可）
走出微生物培养的5个误区
（1）不是所有微生物培养基中均需加入特殊营养物质.碳源、氮源、水分、无机盐是微生物生长必需的四大营养成分,有些微生物可自行合成特殊营养物质,而对那些合成能力有限或不能合成特殊营养物质的微生物（如乳酸菌）,则需在培养基中添加诸如维生素等物质.
（2）平板划线法纯化大肠杆菌时不同阶段灼烧接种环的目的不同
①第一次操作:
杀死接种环上原有的微生物.
②每次划线之前:
杀死上次划线后接种环上残留的菌种,使下次划线的菌种直接来源于上次划线的末端.
③划线结束后:
杀死接种环上残存的菌种,避免细菌污染环境和感染操作者.
（3）倒平板的温度一般在50℃左右适宜,温度过高会烫手,温度过低培养基又会凝固.平板冷却凝固后需倒置,这样既可使培养基表面的水分更好地挥发,又防止皿盖上的水珠落入培养基,造成培养基污染.
考点二 微生物的筛选和计数
1.土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
（1）原理与流程
（2）统计菌落数目时,培养基表面生长的1个菌落,来源于样品稀释液中1个活菌.为了保证结果准确,一般选择菌落数在30～300的平板进行计数.
（3）从平板上的菌落数推测出每克样品中的菌落数的计算方法是（平均菌落数C÷涂布的稀释液体积V×稀释倍数M）
点悟:
利用稀释涂布平板法成功统计菌落数目的关键是恰当的稀释度
（4）实验结果分析与评价
2.分解纤维素的微生物的分离
（1）纤维素酶及纤维素分解菌筛选原理、方法
（2）实验流程
（3）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,以纤维素作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.
②鉴别培养基含琼脂,为固体培养基,细菌可在该培养基上形成肉眼可见的菌落.
③刚果红染色法应用于鉴别（选择、鉴别）培养基.
（2018·南京、盐城一模）多氯联苯是一种对人体有很大危害的有机物质,污染土壤后,很难清除.研究发现,部分酵母菌具有分解多氯联苯的作用.为消除这种污染,科研人员计划从受污染的土壤中筛选出高效分离多氯联苯的菌株.请回答问题:
（1）筛选分解多氯联苯的菌株时,应将土壤样品 ,接种到以 为唯一碳源的培养基上,从功能上讲,该培养基属于 培养基.
（2）对初步提取到的菌株要进行 培养,一般操作方法有两种,其中之一是下图所示的 法.
（3）将酵母菌溶液分别稀释10倍、100倍、1000倍.每个浓度都接种三个平板,每个平板均接入0.1mL稀释菌液,该接种方法是 法.培养时,需将培养皿 培养,以防冷凝水造成污染.经适当培养后,平板上的菌落数如上表所示.据此可得出,每升菌液中酵母菌活菌数为 个.
解析
（1）筛选分解多氯联苯的菌株时,应将土壤样品稀释,接种到以多氯联苯为唯一碳源的培养基上.这样的培养基只有能分解多氯联苯的菌株才能生存,因此从功能上讲,该培养基属于选择培养基.
（2）对初步提取到的菌株要进行纯化,纯化方法有两种,即平板划线法和稀释涂布平板法.图示是利用平板划线法进行微生物接种,把聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面.（3）将酵母菌溶液进行稀释后接种到平板上的方法是稀释涂布平板法.微生物培养时,为了防止皿盖上的冷凝水滴入培养基造成污染,需将培养皿倒置培养.计数时,应该选择菌落数为30～300之间的平板进行统计,据表中数据可以判断稀释100倍的符合要求.由表中数据可以计算出三个平板的平均菌落数为（45＋57＋51）÷3＝51,每个平板均接入0.1mL稀释菌液,故每升菌液中酵母菌活菌数为51÷0.1×1000×100＝5.1×107个.
答案
（1）稀释（溶解） 多氯联苯 选择
（2）纯化 平板划线 （3）稀释涂布平板 倒置 5.1×107
澄清易错易混·强化科学思维
[易错易混]
易错点1 混淆两种“对照组”与“重复组”
点拨
（1）两种对照组作用比较
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.
易错点2 不清楚为什么测定活菌的数量不能用平板划线法?
点拨 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,而其他一些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.
易错点3 易混淆选择培养基与鉴别培养基
点拨
（1）选择培养基允许特定的微生物生长,同时抑制或阻止其他种类微生物生长.土壤中分解尿素的细菌的分离利用的是选择培养基.
（2）鉴别培养基是在培养基中加入某种特殊的化学物质,某种微生物在培养基中生长后能产生某种代谢产物,而这种代谢产物可以与培养基中的特殊化学物质发生特定的化学反应,产生明显的特征性变化,根据这种特征性变化,可将该种微生物与其他微生物区分开来的培养基.用于筛选纤维素分解菌的培养基就是鉴别培养基.
[深度纠错]
（2018·湖北长望浏宁四县一模）农业生产上有一种广泛使用的除草剂在土壤中不易被降解,长期使用会污染土壤.为修复被污染的土壤,可按图示程序选育出能降解该除草剂的细菌.已知该除草剂（含氮有机物）在水中溶解度低,含一定量该除草剂的培养基不透明.请分析回答:
（1）微生物接种是微生物学研究中最常用的基本操作技术,该技术的核心是 .
（2）在选育过程中,应将土壤浸出液接种于以该除草剂为唯一 的培养基上.通过比较单菌落周围 的大小,可筛选出高效的目的菌.实验结果如上图显示的A～E五种菌株中, 是最理想菌株.
（3）若想对初步筛选得到的目的菌进行纯化并计数,可采用的接种方法是 .将1mL土壤溶液分别稀释10倍和100倍,每种稀释度各在3个平板上分别接入0.1mL稀释液,经过适当培养后,6个平板上的菌落数分别为59、57、58和2、7、5,空白对照组的平板上没有菌落,则每升土壤溶液中活菌数的理论值为 个.实际上每升土壤溶液中的活菌数比通过统计所得的这一数值要大,因为____________________________________________
____________________________________________________________________.
（4）科研人员用放射线处理该细菌,获得突变株A和B,然后对突变株A和B进行实验,结果如下表所示:
接种的菌种
一般培养基
实验处理及结果
A
不生长
添加营养物质甲,能生长
B
不生长
添加营养物质乙,能生长
A＋B
能生长
不添加营养物质甲、乙,能生长
请分析突变株A和B混合在一起接种于一般营养基中能生长的最可能原因._____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
解析
（1）微生物接种技术的核心是防止杂菌污染.
（2）已知该除草剂为含氮有机物,在水中溶解度低,含一定量该除草剂的培养基不透明；降解该除草剂的细菌能分解培养基中的该除草剂,使培养基中出现透明圈.可见,在选育能降解该除草剂的细菌的过程中,应将土壤浸出液接种于以该除草剂为唯一氮源的培养基上.通过比较单菌落周围透明圈的大小,可筛选出高效的目的菌.实验结果图显示的A～E五种菌株中,E菌落周围的透明圈最大,因此E是最理想菌株.（3）对初步筛选得到的目的菌进行纯化并计数,可采用稀释涂布平板法进行接种.统计菌落数目时,一般选择菌落数在30～300的平板进行计数,因此应选择稀释度为10倍的、分别接入0.1mL稀释液的3个平板上的菌落数（分别为59、57、58）进行统计,则每升土壤溶液中活菌数的理论值为[（59＋57＋58）÷3]×10÷（0.1×10－3）＝5.8×106（个）.由于统计结果是用菌落数来表示的,当两个或多个细菌连在一起时,平板上观察到的只是一个菌落,所以实际上每升土壤溶液中的活菌数比通过统计所得的这一数值要大.（4）分析表中信息可知:
突变株A生长需要营养物质甲,突变株B生长需要营养物质乙,据此可推知,突变株A和B混合在一起接种于一般培养基中能生长的最可能原因是:
突变株A生长需要营养物质甲,突变株B可以提供；突变株B生长需要营养物质乙,突变株A可以提供.
答案
（1）防止杂菌污染（无菌操作）
（2）氮源 透明圈 E （3）稀释涂布平板法 5.8×106 统计结果是用菌落数来表示的,当两个或多个细菌连在一起时,平板上观察到的只是一个菌落 （4）突变株A生长需要营养物质甲,突变株B可以提供；突变株B生长需要营养物质乙,突变株A可以提供
探索高考命题的奥秘（九）
[教材原型]
1.（人教版选修一P21“内文第三自然段”）实验室中微生物的筛选,人为提供有利于目的菌株生长的条件（包括营养、温度、pH等）,同时抑制或阻止其他微生物生长.
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,称做选择培养基（selectivemedia）.
转换视角1
1.[2018·全国卷Ⅰ,37
（1）]将马铃薯去皮切块,加水煮沸一定时间,过滤得到马铃薯浸出液.在马铃薯浸出液中加入一定量蔗糖和琼脂,用水定容后灭菌,得到M培养基.
回答下列问题:
M培养基若用于真菌的筛选,则培养基中应加入链霉素以抑制 的生长,加入了链霉素的培养基属于 培养基.
答案 细菌 选择
2.（人教版选修一P28“内文第二自然段”）刚果红（CongoRed,简称CR）是一种染料,它可以与像纤维素这样的多糖物质形成红色复合物,但并不和水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应.当我们在含有纤维素的培养基中加入刚果红时,刚果红能与培养基中的纤维素形成红色复合物.当纤维素被纤维素酶分解后,刚果红—纤维素的复合物就无法形成,培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈.这样,我们就可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌.
转换视角2
2.[2018·全国卷Ⅰ,37（3）]若在M培养基中用淀粉取代蔗糖,接种土壤滤液并培养,平板上长出菌落后可通过加入显色剂筛选出能产淀粉酶的微生物.加入的显色剂是 ,该方法能筛选出产淀粉酶微生物的原理是_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________.
答案 碘液 淀粉遇碘液显蓝色,产淀粉酶的菌落周围淀粉被水解,形成透明圈
转换视角3
3.[2014·全国卷Ⅰ,39
（2）（3）]
（1）在含纤维素的培养基中加入刚果红（CR）时,CR可与纤维素形成 色复合物.用含有CR的该种培养基培养纤维素分解菌时,培养基上会出现以该菌的菌落为中心的 .
（2）为从富含纤维素的土壤中分离获得纤维素分解菌的单菌落,某同学设计了甲、乙两种培养基（成分见下表）:
酵母膏
无机盐
淀粉
纤维素粉
琼脂
CR溶液
水
培养基甲
＋
＋
＋
＋
－
＋
＋
培养基乙
＋
＋
＋
－
＋
＋
＋
注:
“＋”表示有,“－”表示无.
据表判断,培养基甲 （填“能”或“不能”）用于分离和鉴别纤维素分解菌,原因是 ；培养基乙 （填“能”或“不能”）用于分离和鉴别纤维素分解菌,原因是___________________________________.
答案
（1）红 透明圈
（2）不能 液体培养基不能用于分离单菌落 不能 培养基中没有纤维素,不会形成CR—纤维素红色复合物,即使出现单菌落也不能确定其为纤维素分解菌
课后·分层训练
（时间:
35分钟）
1.（2018·南通、泰州一模）下列检测某熟制食品中大肠杆菌是否超标的实验操作,不合理的是（ ）
A.待检测食品需要经过灭菌操作后取样检测
B.应设置未接种的培养基,作为实验的对照
C.用稀释涂布平板法接种计数大肠杆菌的活菌数
D.接种后将培养皿倒置并在适宜温度下培养
解析 待检测食品不能经过灭菌操作后取样检测,否则检测不到大肠杆菌,或者统计值偏小.
答案 A
2.（2018·通、泰、淮、连、扬、徐、宿三模）下列有关微生物培养的叙述,正确的是（ ）
A.溶化牛肉膏时,称好的牛肉膏连同称量纸一同放入烧杯
B.涂布接种时,涂布器应在干热灭菌箱中灭菌冷却后再使用
C.纯化培养时,培养皿应倒置放在恒温培养箱内的摇床上培养
D.观察菌落时,应将培养皿盖拿掉后在显微镜下进行观察计数
解析 涂布器使用前常浸在酒精中,然后再灼烧冷却后使用；纯化培养时,培养皿倒置在恒温培养箱内培养,但是不需要摇床处理；观察菌落时不能打开培养皿盖且无需在显微镜下观察.
答案 A
3.在分离、纯化大肠杆菌实验中,划线接种（图1）、培养结果（图2）如下图.有关叙述错误的是（ ）
A.接种前应对培养基进行高压蒸汽灭菌
B.连续划线的目的是获得单个细菌形成的菌落
C.接种过程中至少需要对接种环灼烧5次
D.图1中a区域为划线的起始位置
解析 一般采用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌,A正确；菌液经过连续划线,菌液中的菌体会越来越少,最终会获得单个细菌形成的菌落,B正确；每次划线前后都需要将接种环灼烧灭菌,因此按照图中划线顺序（d→c→b→a）,整个划线过程需要对接种环灼浇5次,C正确；每次划线的菌种来自上一区域的末端,因此划线的起始区域菌落最多,由图乙可推知,图甲中的d区域菌落多,为划线的起始位置,D错误.
答案 D
4.（2018·苏锡常镇三模）下列有关微生物分离、纯化及计数的叙述,错误的是（ ）
A.常用富含纤维素的培养基富集培养纤维素分解菌
B.平板划线法通过连续划线将聚集的菌种分散并计数
C.稀释涂布平板法通过系列梯度稀释可将微生物分散
D.用血细胞计数板计数微生物时,实验结果往往偏大
解析 平板划线法可以用于分离微生物,但不能用于计数,稀释涂布平板法可以计数.用血细胞计数板计数微生物时,死菌、活菌都统计在内,实验结果往往偏大.
答案 B
5.某化工厂的污水池中含有一种有害的难以降解的有机化合物A,研究人员用化合物A、磷酸盐、镁盐以及微量元素等配制的培养基,成功筛选到能高效降解化合物A的细菌（目的菌）.实验的主要步骤如图所示.下列有关叙述错误的是（ ）
A.培养基中加入化合物A作为唯一碳源,目的是为了筛选目的菌
B.实验培养过程中
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