版高考生物总复习第33讲微生物的培养与应用教案中图版.docx
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版高考生物总复习第33讲微生物的培养与应用教案中图版
第33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
2.培养基对微生物的选择作用
3.某种微生物数量的测定
4.微生物在其他方面的应用
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
近三年
考情
2018·全国卷Ⅰ（37）、2018·全国卷Ⅱ（37）、
2018·全国卷Ⅲ（37）、2017·全国卷Ⅰ（37）、
2016·全国卷Ⅰ（39）、2016·全国卷Ⅲ（39）
科学探究
设计实验探究微生物培养的条件
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）（中图版选修一P3“实践案例”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）（中图版选修一P6“巩固提高”T2改编）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。
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·河北衡水中学七调）下列表格是某公司研发的一种培养大肠杆菌的培养基配方，请结合所学知识，回答下列相关问题。
成分
含量
蛋白胨
10.0g
乳糖
5.0g
蔗糖
5.0g
K2HPO4
2.0g
显色剂（伊红美蓝）
0.2g
琼脂
12.0g
将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1000mL
（1）根据用途划分，该培养基属于 培养基，若要分离能分解尿素的细菌，需对培养基做出的最关键的调整是 ，若还需鉴定分解尿素的细菌.需做出的调整是 。
（2）从培养基的成分上看，大肠杆菌的同化类型为 。
该培养基能否用于分离筛选出大肠杆菌？
为什么？
___________________________________
________________________________________________________________。
（3）在实验室培养微生物时，获得纯净培养物的关键是 ，紫外线可对空气进行灭菌的原因是___________________________________________
___________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
（4）某同学尝试纯化大肠杆菌，其中一个平板的菌落分布如上图，推测该同学接种时可能的操作失误是____________________________________________。
解析
（1）伊红美蓝是鉴定大肠杆菌的试剂，因此该培养基从用途上分属于鉴别培养基；若要分离能分解尿素的细菌，则需要保证培养基中以尿素为唯一氮源，即将蛋白胨换成尿素；鉴定分解尿素的细菌，需要使用酚红指示剂。
（2）大肠杆菌需要从培养基中获得碳源，因此其同化作用类型是异养型；由于表格中的培养基中的碳源种类很多，可供多种微生物生存，因此该培养基不能用于分离筛选出大肠杆菌。
（3）微生物培养时，关键是防止外来杂菌的感染；空气中的细菌可用紫外线杀灭，其原因是紫外线能让蛋白质变性，同时还能破坏DNA的结构。
（4）由题图可知，接种时该同学采用的是稀释涂布平板法，但菌落比较集中，没有很好地分散开来，可能是涂布不均匀导致的。
答案
（1）鉴别 将蛋白胨换成尿素 将伊红美蓝换成酚红指示剂
（2）异养型 不能，原因是培养基中的碳源种类很多，可供多种微生物生存 （3）防止外来杂菌的感染 紫外线能使蛋白质变性，还能破坏DNA的结构 （4）涂布不均匀
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。
（2019·河南天一大联考）“互联网＋餐饮”为大众生活带来了诸多改变，动动手指点外卖已经成为普通大众的生活方式。
为检测外卖糕点中微生物指标，食品监管人员通过无菌操作，将25g样品以及225mL磷酸盐缓冲液一起置于均质器中以8000～10000r/min的速度处理1min，获得均匀稀释液待用。
请回答下列问题：
（1）配制牛肉膏蛋白胨培养基时，在各成分都溶化后和倒平板前，要进行的操作是 、分装和灭菌。
对培养基进行灭菌的常用工具是_________________________________________________________________。
倒平板时，一般需冷却至50℃左右，并在酒精灯火焰旁进行操作。
接种之前进行的一系列稀释操作，目的是在培养基表面形成 ，这种接种方法是 。
（2）若培养基上平均有40个菌落，则1g样品中大致的活菌数量是 个。
该结果往往较实际值偏小，原因是
_________________________________________________________________。
有人认为，此处统计的菌落总数实际上仅为糕点样品中总细菌数的一部分，理由是______________________________________________________________。
答案
（1）调pH 高压蒸汽灭菌锅 单个菌落 稀释涂布平板法
（2）4×106 少数菌落可能是由两个或多个细菌形成的 每种细菌需求的营养物质和生长条件不同，培养时需满足其营养、温度、pH、需氧性等条件，因而实际只能获得糕点样品细菌中的一部分（答案合理即可）
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
随堂·真题&预测
1.（2018·全国卷Ⅰ，37）[生物——选修1：
生物技术实践]
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：
（1）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。
（2）M培养基中的马铃薯浸出液为微生物生长提供了多种营养物质，营养物质类型除氮源外还有 （答出两点即可）。
氮源进入细胞后，可参与合成的生物大分子有 （答出两点即可）。
（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_________________________________
_______________________________________________________________。
（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 。
解析
（1）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。
若M培养基是用于真菌的筛选，则应加入链霉素以抑制细菌的生长，其属于选择培养基。
（2）马铃薯浸出液中含有淀粉、蛋白质、脂质、无机盐、水等多种物质，因此，除氮源外其中还有微生物生长所需要的碳源、无机盐等营养要素。
进入细胞的氮源可参与合成蛋白质、核酸（DNA、RNA）等含氮的生物大分子。
（3）加入显色剂碘液后，淀粉遇碘变蓝，而淀粉的水解产物则不发生这种反应。
若在M培养基中用淀粉取代蔗糖，接种土壤滤液并培养，土壤中能产生淀粉酶的微生物可将淀粉分解，菌落周围就会出现透明圈，这样，我们就可以通过是否产生透明圈来筛选能产淀粉酶的微生物了。
（4）乙同学的结果中，1个平板的计数结果与另2个相差太远，说明在操作过程中可能出现了错误，结果的重复性太差，不能简单地将3个平板的计数值用来求平均值。
答案
（1）细菌 选择
（2）碳源、无机盐 蛋白质、核酸
（3）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 （4）乙同学的结果中，1个平板的计数结果与另2个相差悬殊，结果的重复性差
2.（2020·高考预测）纤维素酶在生物燃料制作、布料处理中起重要作用。
目前，利用微生物提高纤维素酶产量是主要发展方向。
如图甲，用紫外线照射含有纤维素分解菌的土样，分离、培养，再检测各菌株的纤维素酶的产生量。
请回答下列相关问题：
甲
乙
（1）紫外线照射的目的是 ，A0组未经紫外线处理，其作用是作为___________________________________________________________________。
（2）经高压灭菌锅灭菌的培养基，需要冷却后才能用来倒平板。
常用于估计培养基已冷却到50℃左右的简便方法为____________________________________。
（3）上述培养皿中的培养基除含有水和无机盐、酵母膏、水解酪素、琼脂等外，还应有 ，目的是选择纤维素分解菌。
（4）上述检测结果如图乙所示。
由图可知， （填字母）组酶含量与A0组相同，最可能的原因是_______________________________________________。
（5）纤维素酶还常应用于植物细胞工程，以去除细胞壁，这是利用了酶的 性。
解析
（1）紫外线属于诱发基因突变的物理因素，通过紫外线照射后细菌突变频率大大提高，从而可能筛选出人类需要的高产菌株；A0组未经紫外线处理，为对照组。
（2）用手触摸盛有培养基的锥形瓶刚刚不烫手时的温度是50℃左右。
（3）以纤维素作为唯一碳源的培养基上只有产纤维素酶的细菌才能存活。
（4）据图乙可知A5组纤维素酶的含量与对照组相同，由于基因突变具有低频性的特点，该组可能没有发生基因突变。
（5）植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，利用酶具有专一性的特点可用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得原生质体。
答案
（1）诱发基因突变，提高突变频率，获得高产的纤维素分解菌 对照
（2）用手触摸盛有培养基的锥形瓶刚刚不烫手
（3）纤维素
（4）A5 没有发生基因突变
（5）专一
课后·强化训练
（时间：
35分钟）
1.（2018·全国卷Ⅲ，37）[生物——选修1：
生物技术实践]
回答下列与酵母菌有关的问题：
（1）分离培养酵母菌通常使用 （填“牛肉膏蛋白胨”“MS”或“麦芽汁琼脂”）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_______________________
_________________________________________________________________。
（2）酵母菌液体培养时，若通入氧气，可促进 （填“菌体快速增殖”“乙醇产生”或“乳酸产生”）；若进行厌氧培养，可促进 （填“菌体快速增殖”“乙醇产生”或“乳酸产生”）。
（3）制作面包时，为使面包松软通常要在面粉中添加一定量的酵母菌，酵母菌引起面包松软的原因是________________________________________________
_______________________________________________________________。
解析
（1）酵母菌为异养型生物，通常使用麦芽汁琼脂培养基培养；培养基常用高压蒸汽灭菌法灭菌；由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体称为菌落。
（2）酵母菌为兼性厌氧型生物，有氧条件利于其繁殖，无氧条件下其进行酒精发酵。
（3）酵母菌分解葡萄糖可产生二氧化碳，使面包松软多孔。
答案
（1）麦芽汁琼脂 高压蒸汽 由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体
（2）菌体快速增殖 乙醇产生
（3）酵母菌分解葡萄糖会产生CO2，CO2使面包松软
2.（2019·河南安阳市调研）沙门氏菌是一类常见的食品致病菌，可使人得胃肠炎、伤寒等。
食品安全法要求其限量值为0，即样品中不得检出这类病菌，现要检测某批次的火腿肠中是否含有沙门氏菌，要用到1号和2号两种培养基。
请回答下列问题：
1号培养基
名称
含量（/1000mL）
牛肉膏粉
5g
蛋白胨
5g
三号胆盐
3.5g
柠檬酸钠
8.5g
煌绿
0.00033g
乳糖
10g
三号胆盐、柠檬酸钠和煌绿抑制大多数菌群，但不影响沙门氏菌的生长
2号培养基
名称
含量（/1000mL）
牛肉膏粉
5g
蛋白胨
5g
琼脂
15g
硫
升级会员 