微生物的培养技术及应用 专项训练-2025年高考生物一轮复习（新高考专用）

专题35微生物的培养技术及应用

考点分布重点难点备考指南

理解掌握微生物各种分离原理和方法。

1.微生物的实验室培养1.微生物的分离和培养

理解并掌握微生物数量测定的步骤和注

2.微生物的分离与计数2.某种微生物数量的测定

意事项。

3.培养基对微生物的选择作用

掌握培养基的选择方法。

考点一微生物的基本培养技术

＜知识梳理：＞

1.培养基是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。

一般都含有水、碳源、氮源和无机盐。止匕外，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。

培养基按物理状态可分为液体培养基和固体培养基。按功能可分为选择培养基和鉴别培养

基。

2.无菌技术的目的是获得纯净培养物。关键是防止外来杂菌的入侵。常用方法有灭菌和消

毒。灭菌桶装入待灭菌物品不要装太挤的原因是避免妨碍蒸汽流通而影响灭菌效果。加热灭

菌锅时应打开排气阀，目的是排除锅内冷空气,之后，才能关上排气阀。

3.纯化培养的方法有平板划线法和稀释涂布平板法。菌落是由单个细胞繁殖而来的肉眼可

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12ho

②划线分离：用接种坯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，放在红。恒温箱中培养12〜24h后，可看到划线的末端出

现不连续的单个菌落。

4.微生物的接种方法除平板划线法和稀释涂布平板法外,还包括斜面接种、穿刺接种等方法。

微生物接种的核心是防止杂菌污染，保证培养物的纯度。

5.(1)平板冷凝后，要将平板倒置，原因是可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染；

避免培养基水分过快挥发。

(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，原因是空气中的微生物可能在皿盖和皿底之间的培养基上滋生，可能会造成

污染。

(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

因是划线后，线条末端细菌的数目比线条起始处要少，每次从上一次划线的末端开始，能使

细菌的数目随着划线次数的增加而逐步减少，最终能得到由单个细菌繁殖而来的菌落。

＜考点精讲二二

1.(1)制备牛肉膏蛋白豚固体培养基

-W]-I称量|溶化|-I调P川一|灭菌|f|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：

9mL9mL9mL9mL9mL9mL

稀释液稀释液稀释液稀释液稀释液稀释液

②涂布平板操作步骤

篷J液(不超用涂布器将菌

涂布器浸在过0.1mL),液均匀地涂布

将沾有少量酒精

盛有酒精的滴加到培在培养基表面。

的涂布器在火焰

烧杯中养基表面涂布时可转动

上引燃，待酒精

培养皿，使菌液

燃尽后，冷却

分布均匀

3.选择培养基与鉴别培养基的比较

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

依据某些微生物对某些物质或环境条

原理产生特定的颜色或其他变化

件的嗜好或抗性而设计

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

4.消毒和灭菌的辨析

项目条件结果常用方法应用范围

煮沸消毒法日常用品

仅杀死物体表面或

较为温和巴氏消毒法不耐高温的液体

内部的部分微生物

消毒的物理或用酒精擦拭双

(不包括芽抱和抱

化学方法化学药剂消毒法手、用氯气消毒

子)

水源

灼烧灭菌法接种工具

杀死物体内外所有玻璃器皿、金属

强烈的理干热灭菌法

灭菌的微生物，包括芽抱用具

化因素

和抱子培养基及容器的

高压蒸汽灭菌法

灭菌

5.两种纯化方法的比较

项目平板划线法稀释涂布平板法

分离结果O

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

(1)接种环的灼烧：①第一次划线前，(1)在进行稀释操作时,每支试管及其

避免接种环上可能存在的微生物污染中的9mL水、移液管均需灭菌；操作

培养基；②再次划线前，杀死上次划线时，试管口和移液管应在离酒精灯火

注意事项

结束后接种环上残留的菌种，使每次划焰1〜2cm处。

线的菌种直接来源于上次划线的末端；(2)涂布平板时:①涂布器用体积分数

③划线结束后，杀死接种环上残留的菌为70%的酒精消毒，取出时要让多余

种，避免细菌污染环境和感染操作者。酒精在烧杯中滴尽，然后将沾有少量

(2)接种环灼烧后，要冷却后才能接触酒精的涂布器在酒精灯火焰上引燃；

菌液，以免温度太高杀死菌种。②不要将过热的涂布器放在盛放酒精

(3)划线时用力要大小适当，防止用力的烧杯中，以免引燃其中的酒精；③

过大将培养基划破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

操作较麻烦，平板不干燥效果不好，

缺点不能计数

容易蔓延

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；

共同点

都可用于观察菌落特征

典例1.高温淀粉酶在大规模工业生产中有很大的实用性。研究者从热泉中筛选出了能高效

生产高温淀粉酶的嗜热菌，其筛选过程如下图所示。请据图回答下列问题：

嗜热菌样品

酶

活

性

鉴

定

(1)I号培养基从物理状态来看，属于固体培养基，配制时要加入作为

凝固剂，从用途来看属于选择培养基，应以作为唯一碳源。

(2)配制固体培养基的基本步骤是()

A.计算、称量、倒平板、溶化、灭菌

B.计算、称量、溶化、倒平板、灭菌

C.计算、称量、溶化、灭菌、倒平板

D.计算、称量、灭菌、溶化、倒平板

(3)溶化时，烧杯中加入琼脂后要不停地,防止琼脂糊底引起烧杯破裂。对

培养基灭菌的方法一般为o

(4)过程①是,过程②所使用的接种方法是法。

(5)部分嗜热菌在I号培养基上生长时可释放分解培养基中的淀粉，在菌落周围

形成透明圈，挑选相应的菌落，接种到II号培养基进一步分离纯化后，再对菌种进行

培养。

【答案】（1）琼脂淀粉（2）C（3）搅拌高压蒸汽灭菌（4）稀释涂布平板（5）

淀粉酶扩大

【解析】（1）固体培养基中通常加入琼脂作为凝固剂。本实验的目的是获得生产高温淀粉

酶的嗜热菌，故其选择培养基中应以淀粉作为唯一碳源。（2）配制固体培养基的基本步骤

是计算、称量、溶化、灭菌、倒平板。（3）配制培养基加热溶化时，要注意加入琼脂后要

不断搅拌，防止琼脂糊底。对培养基的灭菌一般采用高压蒸汽灭菌法。（4）仔细观察题图

可知，过程①是菌液稀释，过程②是采用涂布平板法接种。（5）能产生淀粉酶的部分细菌

能分解利用淀粉，其菌落周围会出现透明圈，取这样的菌落再分离纯化可获得相应菌种，以

后可以对菌种进行扩大培养用于生产。

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o

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

【答案】(1)含碳有机物(或脂肪)碳源必须是含碳无机物(或碳酸盐)，同时加入硫化物选

择

(2)防止培养皿盖上凝结的水珠落入培养皿造成污染；防止培养基水分蒸发过快

(3)稀释涂布平板法D

(4)丙每次划线的菌种都来自上一次划线的末端，最后一次划线结束时更容易获得单菌落

【解析】(1)厌氧菌以“鲸落”肌肉中的脂肪为食，属于异养微生物，故培养“鲸落”群落

中厌氧菌的碳源必须是含碳有机物(或脂肪)。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，即硫细菌为自养生物，所以要培养硫细菌，培养基中的成分需要特

殊配制，主要体现在碳源必须是含碳无机物(或碳酸盐)，同时加入硫化物。这种人为提供有

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的培

养基为选择培养基。(3)使用涂布器涂布接种微生物的方法为稀释涂布平板法。稀释涂布平

板法接种的微生物会在培养基上形成均匀分布的菌落，而平板划线法接种的微生物在划线的

起始部分菌落连在一起生长，由图可知，A、B、C均形成了均匀分布的单个菌落，属于稀释

涂布平板法接种的，而D中菌落是连在一起生长的，是通过平板划线法接种的。

考点二微生物的筛选和计数

＜；知识梳理二＞

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、温度、pH等)，同时

抑制或阻止其他微生物的生长。

2.微生物计数可以用活菌计数法(统计菌落数目)和显微镜直接计数法

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，是因为它们能合成胭酶,这种物质在把尿

素分解成无机物的过程中起到催化作用。

(2)统计菌落数目：统计样品中的活菌数目一般用稀释涂布平板法。

(3)计算：根据公式“每克样品中的菌落数=(C+V)XM[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酚红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JR酶，能把尿素分解成CO?和NL

③实验现象及结论

培养基变红：该种细菌能分解尿素。培养基不变红：该种细菌不能分解尿素。

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，选用的稀释范围丕回，分离不

同微生物采用的稀释度不同。

4.在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌的原因是由于生物与环境的相互依存关系，在富

含纤维素的环境中，纤维素分解菌的含量相对较高，从这种土样中获得目的微生物的概率要

高于普通环境。

1.两种微生物计数方法的比较

间接计数法直接计数法

项目

（稀释涂布平板法）（显微镜计数法）

当样品的稀释度足够高时，培养基

表面生长的一个菌落，来源于样品利用特定细菌计数板或血细胞计数

原理稀释液中的一个活菌，通过统计平板，在显微镜下计算一定容积的样品

板上的菌落数，就能推测出样品中中微生物的数量

大约含有多少活菌

c每毫升原液所含细菌数：每小格内平

公式每克样品中的菌落数=7XM

均细菌数X400义10“X稀释倍数

当两个或多个菌体连在一起时，平

缺点不能区分细胞死活

板上观察到的只是一个菌落

结果比实际值偏小比实际值偏大

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

⑴微生物的筛选方法

单菌落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

挑取法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

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

养法

鉴定培

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

养法

（2）微生物的鉴别方法

根据微生物在固体培养基表面形成的菌落的形状、大小、

菌落特征鉴别法

隆起程度和颜色等特征进行鉴别

如培养基中加入酚红指示剂，培养某种微生物后，培养基

指示剂鉴别法

变红说明该种微生物能够分解尿素

如利用刚果红染色法，根据培养基中出现以纤维素分解菌

染色鉴别法

为中心的透明圈来鉴别分解纤维素的微生物

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”，需设置牛肉膏蛋白陈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。

⑵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o

（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。

【答案】（1）纤维素刚果红培养基（2）35℃高压蒸汽灭菌检测培养基平板灭菌是否合

格（3）涂布器液体纤维素不能

【解析】（1）用纤维素刚果红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

中心的透明圈。（2）4℃、20℃、35℃三个温度中，35℃最接近纤维素分解菌的生活环境

一羊胃的温度，故培养过程中应保持恒温培养箱中的温度约为35培养基灭菌一般用

高压蒸汽灭菌法。在接种之前，要随机选取若干灭菌后的空白平板先行培养一段时间，这样

做的目的是检测培养基平板灭菌是否合格。（3）科学家采用稀释涂布平板法分离、纯化纤维

素分解菌，故需要使用涂布器进行接种。

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。

KH2P。4Na2HP04MgS04•7H20葡萄糖尿素琼脂

1.4g2.1g0.2g10g1g15g

将表中物质溶解后，用蒸储水定容到100mLo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o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。

【答案】（1）碳源、氮源（无机盐、水）该培养基以尿素为唯一氮源（2）稀释涂布平板法酚

红红（3）①②③（4）灭菌

【解析】（1）该培养基为微生物生长提供了多种营养物质，营养物质类型包括碳源、氮源、

无机盐、水。能筛选出目的菌的原因是该培养基以尿素为唯一氮源。（2）图中将细菌接种到

固体培养基上时，采用的方法是稀释涂布平板法。尿素分解菌可以用酚红指示剂进行鉴定，

原因是其体内产生的JR酶能够催化尿素分解为氨，使酚红指示剂变成红色。（3）培养细菌的

培养基与培养皿、玻璃棒、试管、锥形瓶和吸管都需要进行灭菌处理；实验操作者的双手需

要进行消毒。（4）为避免污染环境，使用过的培养基应该进行灭菌处理后才能倒掉。

＜：真题速递：＞

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

【答案】A

【解析】A、成熟的植物细胞有中央大液泡，用高浓度蔗糖溶液处理，细胞会失水，成熟植

物细胞能发生质壁分离，因此用高浓度蔗糖溶液处理成熟植物细胞观察质壁分离，A正确；

B、向泡菜坛盖边沿的水槽中注满水形成内部无氧环境，不能创造无菌环境，B错误；

C、在用样方法调查种群密度时，应该做到随机取样，而不是在目标个体集中分布的区域划

定样方调查种群密度，C错误；

D、对外植体进行消毒可以减少外植体携带的微生物，但不能杜绝接种过程中的微生物污染,

D错误。

故选Ao

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，菌株中己突变的基因再次发生突变

【答案】B

【解析】据题意可知，甲硫氨酸依赖型菌株M和苏氨酸依赖型菌株N单独培养时均不会在基

本培养基上出现菌落，两者混合培养一段时间后，再接种在基本培养基中却出现菌落，除了

操作过程中出现杂菌污染，杂菌在基本培养基上生长形成菌落的原因以外，还可能的原因是

菌株获得了对方的遗传物质，或菌株中已突变的基因再次发生突变，使突变菌株能产生所需

的氨基酸，而变成了非依赖型菌株，从而能在基本培养基上生长形成菌落，A、C、D项正确；

M、N菌株混合培养一段时间，稀释涂布到基本培养基上后，培养出现的菌落是由单个细菌

形成的，菌落中不可能有M、N菌株同时存在而互为对方提供所缺失的氨基酸，故B项错误。

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

【答案】A

【解析】以尿素为唯一氮源的固体培养基是选择培养基，让能利用尿素的微生物生长，其他

微生物不能生长，但不能迅速杀死其他微生物，A项错误；不同微生物生长的适宜pH不同,

如培养霉菌时需将培养基的PH调至酸性，培养细菌时需将培养基的pH调至中性或微碱性，

B项正确；酵母菌酿酒时直接利用的物质是葡萄糖，因此酵母菌不能直接利用糯米淀粉发酵

得到糯米酒，C项正确；醋酸发酵时，适宜浓度的酒精可使醋酸菌活化，较高浓度的酒精会

抑制醋酸菌的活化，D项正确。

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JR酶的微生物

【答案】D

【解析】A、不含氮源的平板可用于固氮菌的培养，A错误；

B、平板涂布时涂布器使用前必须浸在酒精中，然后在火焰上灼烧灭菌，这种操作属于灭菌,

不属于消毒，B错误；

C、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错误；

D、麻酶可以催化尿素分解，在以尿素为唯一氮源的平板上，能合成版酶的微生物可以分解

尿素获得氮源而进行生长繁殖，但是不能合成版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JR酶的微生物，D正确。

故选Do

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:

⑴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o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2Xl（fj/mL,若要在每个平板上涂布100uL

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］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_____________________________