高考一轮复习人教版微生物的培养技术及应用发酵工程及其应用教案

第2课微生物的培养技术及应用、发酵

工程及其应用

-N核心概念,自查必夯实必备知识

【课标要求】

获得纯净的微生物是发酵工程的基础

【概念梳理】

一、微生物的基本培养技术

L培养基：

⑴概念:人们按照微生物对懿物质的不同需求，配制出供其生氐繁

殖的营养基质。

液他培养基

(2)种类一加入凝固剂，如球膈

、固体培养基

⑶成分。

①主要成分:水、碳源、氨源、无机盐。

②其他成分:还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及区的

要求。

③牛肉膏和蛋白月东中含有糖、维生素和直机氢等营养物质。

2.无菌技术：

⑴目的:获得纯净的微生物培养物。

(2)关键:防止杂菌污染。

⑶两种无菌技术的比较:

比较项目消毒火菌

作用强度较为遢和的理化因素强烈的理化因素

杀死物体表面或内部的部杀死物体内外所有的微生

作用程度

生微生物物

芽泡和泡子一般不能杀灭能杀灭

操作空间、活体生物材操作工具、玻璃器皿、培

适用对象

料、操作者的衣着和双手养基等

煮沸消毒法、巴氏消毒

湿热灭菌法、干热火菌

常用方法法、化学药剂消毒法、紫

法、灼烧火菌法

处线消毒法

3.微生物的纯培养：

⑴概念由单二加繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物，获得纯

培养物的过程就是纯培养。

⑵步骤:配制培养基、灭菌、接种、鳍和培养等。

⑶酵母菌的纯培养。

①菌落的概念:由二胞繁殖而来的肉眼可见的、有一定形

态结构的子细胞群体。

②接种方法:最常用的接种方法是平板划线法和稀释涂布平板法。

③步骤:制备培养基、接种和分离酵母菌、培养酵母菌。

二、微生物的选择培养和计数

1.选择培养基：

(1)概念:在微生物学中，将允许猿定种类的微生物生长,同时现制强阻

止其他种类微生物生长的培养基，称为选择培养基。

(2)举例:筛选土壤中分解尿素的细菌的选择培养基是以整为唯一氮

源按物理性质归类为固便培养基。

2.稀释涂布平板法：

将菌液进行一系列的槎度谑，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。在稀释度足够高的菌液里,聚集在

一起的微生物将被分散成里工细胞，从而能在培养基表面形成单个菌

落。

3.土壤中分解尿素的细菌的分离与计数的实验流程:土壤取样一挂园

逋一微生物的培养与观察。

三、发酵工程及其应用

1.发酵工程的特点：

(1)生产条件逼和。

(2)原料来源丰富且位指脸。

(3)产物专一。

(4)废弃物对环境的污染小、容易处理等。

2.发酵工程的一般流程：

(D选育菌种：

①从自然界中筛选；

②通过透变育种或基因工程育种获得。

(2)扩大培养:在发酵之前进行。

⑶配制培养基:在菌种确定后选择原料,反复实验确定培养基配方。

(4)灭菌:培养基和燧鳗置都必须严格灭菌。

(5)接种:无菌操作。

(6)发酵罐内发酵(发酵工程的中心环节)：

①了解发酵进程:随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等；

②及时添加必需的营养组分；

③严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。

⑺分离、提纯产物：

①发酵产品是微生物细胞:在发酵结束之后,采用建鼠诞等方法将

菌体分离和干燥；

②发酵产品是代谢物:根据产物的性质采取适当的提乱维f逸化

措施来获得产品。

【概念辨析】

1.判断下列有关微生物培养叙述的正误：

⑴所有的培养基中都要加入琼脂。(x)

分析:制作固体培养基需要加入琼脂,液体培养基不需要。

(2)为了防止污染才妾种环经火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落。(x)

分析:灼烧接种环之后，要冷却后才能挑取菌落,以免温度太高杀死菌

种。

(3)培养不同微生物的培养基成分完全一样。(x)

分析:培养不同微生物的培养基成分有所区别。

(4)获得纯净培养物的关键是防止杂菌污染。(力

⑸灭菌相比消毒对微生物的杀灭更彻底。(力

(6)倒平板后彳寺平板冷凝之后需将其倒置。N)

(7)若皿盖和皿底之间溅上培养基，这个培养基不可再用。(力

2.判断下列有关微生物分离与计数叙述的正误：

(1)只有能合成版酶的微生物才能分解尿素。N)

分析:腑酶是催化尿素分解的特异性水解酶，只有能合成服酶的微生物

才能分解尿素。

(2)平板划线法接种时，每一次划线前都要挑取菌种。(x)

分析接种时,要从上一次划线的末端开始作第二次划线，不用每次都

挑取菌种。

(3)需要将一个不接种的培养基放在相同的条件下培养，以检验培养

基的灭菌是否合格。N)

,~N关键能力•进阶M提升核心素养

考点一微生物的基本培养技术

【典例精研引领】

(2019.全国卷I)已知一种有机物X(仅含有C、H两种元素)不易降

解，会造成环境污染。某小组用三种培养基筛选土壤中能高效降解X

的细菌(目标菌)。

I号培养基:在牛肉膏蛋白陈培养基中加入X(5g/L)e

II号培养基:氯化钠(5g/L),硝酸铁(3g/L),其他无机盐(适量),X(15

g/L)e

ni号培养基:氯化钠(5g/L),硝酸镂(3g/L),其他无机盐(适量),X(45

g/L)0

回答下列问题。

⑴在I号培养基中，为微生物提供氮源的是_______on、in号培养

基中为微生物提供碳源的有机物是_________________0

(2)若将土壤悬浮液接种在II号液体培养基中，培养一段时间后，不能

降解x的细菌比例会_______________，其原因是

(3)II号培养基加入琼脂后可以制成固体培养基，若要以该固体培养基

培养目标菌并对菌落进行计数接种时，应采用的方法是

(4)假设从m号培养基中得到了能高效降解x的细菌，且该菌能将x

代谢为丙酮酸，则在有氧条件下,丙酮酸可为该菌的生长提供

和,

LL名她授法解题1抓题眼练思维

关键能

理解能力、解决问题的能力

力

题眼1：已知一种有机物X(仅含有C、H两种兀素)不易被

题眼信降解

息题眼2:II号培养基中只有有机物X;以该固体培养基培养

目标菌并对菌落进行计数

解题思明确培养基的基本成分;联系所学丙酮酸参与有氧呼吸的

维知识

【解析】本题考查微生物的培养与应用的相关知识。

⑴氮源是微生物生长需要的一类营养物质，是含氮化合物，可为微生

物的生长提供氮元素，牛肉膏、蛋白月东来源于动物原料，含有糖、维生

素和有机氮等营养物质,因此在I号培养基中，可为微生物提供氮源的

是牛肉膏、蛋白月东。碳源也是微生物生长所需要的一类营养物质，可

为微生物的生长提供碳元素，而有机物均含碳元素,n、m号培养基均

含有有机物x,因此,n、ni号培养基为微生物的生长提供碳源的均为

有机物x0

(2)由于II号培养基含有的碳源只有有机物x,所以若将土壤悬浮液接

种在II号液体培养基中，培养一段时间后，不能降解x的细菌由于无

法获得碳源而无法增殖导致比例下降。

(3)微生物的接种方法很多，最常用的有平板划线法与稀释涂布平板

法，由于稀释涂布平板法中,稀释度足够高的菌液经涂布培养后，在培

养基表面形成的一个菌落是由菌液中的一个活菌繁殖而来，所以常用

来进行微生物的计数。

(4)丙酮酸参与有氧呼吸的第二阶段，能被分解产生能量，且丙酮酸可

作为许多物质合成的中间产物，所以它可为微生物的生长提供能量和

合成其他物质的原料。

答案：(1)牛肉膏、蛋白月东X

(2)下降不能降解X的细菌因缺乏碳源不能增殖，而能降解X的细

菌能够增殖

⑶稀释涂布平板法

(4)能量合成其他物质的原料

教师专用心【母题变式延伸】核心素养新命题

⑴若以II号培养基的固体培养基培养目标菌，发现在培养基上的菌落

连成了一片，最可能的原因是什么?应当怎样操作才能避免此种现

象?(科学思维:分析与综合)

提示:最可能的原因是菌液浓度过高或划线时在划下一区域前未★第妾

种环灼烧灭菌;采取的措施是增大稀释倍数或每次划新的区域前先将

接种环灼烧灭菌。

(2)微生物的接种方法只有平板划线法和稀释涂布平板法吗?微生物接

种的核心是什么?(科学思维:分析与综合)

提示:不是。微生物的接种方法还包括斜面接种、穿刺接种等,其核心

是防止杂菌污染,保证培养物的纯度。

教师

专用【备选典例】

如表是某微生物培养基的成分及含量，请据此回答下列问题:

编号成分含量

①粉状硫10g

②

(NH4)2SO40.4g

③KH2PO44.0g

④MgSCU9.25g

⑤FeSO40.5g

⑥

CaCl20.5g

⑦H2O100mL

(1)上表培养基可培养的微生物类型是一。

(2)若除去成分②，加入(CH?。),该培养基可用于培养o

⑶表中营养成分共有类。

(4)使用后的培养基在丢弃前，要进行的是__________。

⑸题表中各成分含量确定的原则是___________________________O

(6)若要利用题表培养基观察菌落，应该增加的成分是____________o

【解析】⑴题表中的营养物质有水、无机盐、氮源三类，缺乏碳源和

特殊营养物质。该培养基中没有碳源，说明培养的微生物是从空气中

获得碳源的,即可判断培养的微生物是自养型微生物。

(2)若加入(CH2O),该培养基中就有了碳源,但除去成分②，却使培养基

中没有了氮源，这时就可用于培养固氮微生物了。

⑶题表中的营养物质有水、无机盐、氮源三类。

(4)为避免污染环境，使用后的培养基在丢弃前要进行灭菌处理。

(5)题表中各成分含量要根据微生物的生长需要来确定。

(6)观察菌落往往用的是固体培养基,而题表中没有凝固剂，故需要加

入常见的凝固剂——琼脂。

答案:⑴自养型微生物⑵固氮微生物

(3)3(4)灭菌

（5）依微生物的生长需要确定

（6）琼脂（或凝固剂）

【知能素养提升】

L培养基中成分的含义、作用和主要来源（科学思维:比较、归纳）:

宫养要

含义作用主要来源

素

无机碳源:NaHCCh、

构成生物体细

82等；

胞的物质和一

凡能提供所需有机碳源:糖类、脂

碳源些代谢产物，有

碳元素的物质肪酸、花生饼粉、

些是异养生物

石油、牛肉冒1和蛋

的能源物质

白月东等

无机氮源:NH3、钱

合成蛋白质、

凡能提供所需盐、硝酸盐等；

氮源核酸以及含氮

氮元素的物质有机氮源:尿素、牛

的代谢产物

肉膏、蛋白月东等

生长因

酵母骨、蛋白月东、

子（特殊生长必不可少酶和核酸的组

动植物组织提取液

宫养物的微量有机物成成分

等

质）

在高等生物体不仅是优良的培养基、大气、代

水

内含量很高，溶剂，而且可谢产物等

在低等生物体维持生物大分

内含量更局！子结构的稳定

细胞内的组成

为微生物提供

成分;生理调

除碳、氮元素

节物质;某些培养基、大气等环

无机盐以外的各种重

化能自养菌的境

要元素，包括

能源;酶的激

某些大量元素

活齐I」

2.常见灭菌方法在操作中的注意事项（科学思维:比较、归纳）:

注意事项

灭菌方法

物品摆放取物特殊要求

火菌物

品不要

不能太

干降至70。。以与干热

挤，以免

热卜后取出:①火菌箱

影响热

灭防止烫伤;②内壁铁

空气或

菌防止玻璃器板接触，

蒸汽流

法皿炸裂以防包

通

装纸烤

焦起火

一定要

将锅内

冷空气

让温度自然彻底排

下降,当压力出后，才

表压力降为能密闭

湿

零时打开排升温升

热

气阀:防止锅压,否则，

灭

内压力突然可能导

菌

下降,灭菌容致锅内

法

器内液体冲压力虽

出容器，造成达到设

污染定值而

温度还

达不到

戢

接种环、接种针等金属用具，直接在酒精灯

灼烧火菌

火焰的充分燃烧层（即外焰）灼烧，并冷却后使

法

用

3.两种纯化细菌方法的辨析（科学思维:比较、归纳）:

比较项

平板划线法稀释涂布平板法

目

①一系列的梯度

接种环仕固体平板

关键操稀释

培养基表面连续划

作②涂布平板法操

线

作

稀释度要足够高,

注意事每次划线前后均需为确保实验成功

项灼烧接种环可以增加稀释度

的范围

在具有显著菌洛特从适宜稀释度的

菌体获

征的区域的菌落中平板上的菌落中

取

挑取菌体挑取菌体

可以根据菌落的特既可以获得单细

优点点求得某种微生物胞菌落，又能对微

的单细胞菌落生物进行计数

操作复杂,需要涂

缺点不能对微生物计数

布多个平板

【热点考向演练】

考向一结合微生物的培养，考查生命观念的结构与功能观

1.如表所示为某培养基的配方，下列叙述正确的是（）

成分含量成分含量

NaNO33gFeSO40.01g

KH2PO41g葡匐糖30g

琼脂15gH201000mL

MgSO4-7H2O0.5g青霉素万单位

A.根据物理性质划分，该培养基属于液体培养基

B卷攵生物在该培养基表面形成肉眼可见的菌落

C.根据培养基的配方可知,该培养基培养的微生物的同化作用类型是

自养型

D.固体培养基中加入少量水即可形成液体培养基

【解析】选B。从培养基成分来看,题表所示的培养基配方中有琼脂,

因此属于固体培养基,A、D错误灌攵生物在固体培养基表面生长，形成

肉眼可见的菌落,B正确;该培养基中的葡萄糖可作为有机碳源，因此

其培养的微生物的同化作用类型是异养型,C错误。

教师专用©【易错警示】微生物营养的三点提醒

⑴微生物最常用的碳源是糖类，尤其是葡萄糖;最常用的无机氮源是

镀盐和硝酸盐。

(2)对异养微生物来说，含C、H、0、N的化合物既是碳源，又是氮源

和能源。

⑶某些微生物之所以需要补充生长因子往往是由于缺乏合成作为生

长因子的物质所需要的酶或合成能力有限。

2.下列有关以C02为唯一碳源的自养微生物所需营养物质的描述中，

错误的是()

A.钱盐和硝酸盐等无机氮为该微生物提供必要的氮素

B.碳源物质也是该微生物的能源物质

C.水、无机盐也是该微生物不可缺少的营养物质

D.琼脂不是该微生物的营养要素之一

【解析】选B。钱盐和硝酸盐等无机氮为该微生物提供必要的氮

素,A项正确;以C02为唯一碳源的自养微生物,CO2不是该微生物的

能源物质,B项错误;水、无机盐也是该微生物不可缺少的营养物质,C

项正确;琼脂是凝固剂，不是该微生物的营养要素之一,D项正确。

考向二围绕无菌技术，考查科学思维与科学探究能力

3.（2021.天津等级考）下列操作能达到灭菌目的的是（）

A.用免洗酒精凝胶擦手

B.制作泡菜前用开水烫洗容器

C.在火焰上灼烧接种环

D.防疫期间用石炭酸喷洒教室

【解析】选C。A、B、D选项均是使用较为温和的物理或化学方法

杀死物体表面或内部的部分微生物（不包括芽泡和泡子），属于消毒;C

选项是使用强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物（包括芽泡和

抱子），属于灭菌。

4.（2018.全国卷II）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：

⑴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

⑶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

o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“高镒酸钾”)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)玻璃和金属材质的实验器具可以通过干热灭菌的方法来

灭菌。

(2)巴氏消毒法是在70~75℃煮30min或在80℃下煮15min,可以

杀死牛奶中的微生物，并使牛奶的营养成分不被破坏;高温瞬时消毒是

在较短的时间内利用高温杀死微生物,由于时间较短，营养物质损失较

少。

⑶紫外线有消毒、灭菌的作用，在照射前，适量喷洒消毒液，可以强化

消毒效果。

⑷自来水消毒通常采用“氯气”或“紫外线”等方法。

(5)使用高压蒸汽灭菌锅时,若压力达到设定要求，但没有达到相应温

度，最可能的原因是锅内冷空气没有排尽。

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

考向三围绕微生物的纯培养，考查科学思维与科学探究能力

5.（2021.沈阳模拟）如图为实验室培养和纯化大肠杆菌的部分操作步

骤，下列说法正确的是（）

①②③④

A.步骤②中打开含菌种的试管后需将试管口通过酒精灯火焰灭菌

B.步骤④中接种环共需5次灼烧处理

C.将接种后的图④平板放入培养箱中培养时无须倒置

D.①②③步骤操作时都不需要在酒精灯火焰旁进行

【解析】选A。打开含菌种的试管需通过火焰灭菌，取出菌种后需再

次通过火焰，塞上棉塞才可以,A正确;每次接种前后都要灼烧接种环，

因此完成步骤④中的5次划线操作共需灼烧接种环6次,B错误;划线

接种结束后，将平板倒置后放入培养箱中培养，这样可以防止表面的水

分过快挥发和防止皿盖上的水珠落入培养基造成污染,C错误;①②③

步骤操作时需要在酒精灯火焰旁进行，防止被杂菌污染,D错误。

6.（2021•天津滨海新区模拟）黑腐皮壳菌（一种真菌）感染苹果植株可引

发腐烂病，现对该菌进行分离培养和应用的研究，如表1是分离培养时

所用的培养基配方。请分析回答问题：

表1

物质马铃薯葡萄糖自来水氯霉素琼脂

1000

含量200g20g0.3g20g

mL

(1)如表培养基配方中,马铃薯可为微生物生长提供_______________

等营养成分;琼脂的作用是_______________________________o用

此培养基来培养黑腐皮壳菌，需将培养基进行___________处理，冷却

后接种。

(2)培养基的制备步骤包括__________称量、溶化、调pH、灭菌、

o等平板冷却凝固后，将平板倒置，以防止冷凝水污染培养

基。

(3)为了检测某苹果植株黑腐皮壳菌感染程度，需要对该植株患病组织

进行病菌计数研究，则应将提取的菌液采用法进行接

种。

(4)将分离获得的病菌分别接种至含有等量0.5%苦水碱剂、2%氟硅

口坐、6%戊嗖醇、40%福美碑、清水的培养基中进行抗药性检测实验,

结果如表2,分析可知,能很好地抑制该病菌的生长,

适合防治苹果腐烂病。

表2

0.5%苦水碱

小组2%氟硅嘤6%戊［1坐醇40%福美神清水

剂

菌落数

1023717

目

【解析】⑴培养基的基本成分包括碳源、氮源、无机盐和水,则表中

马铃薯可为微生物生长提供无机盐、碳源、氮源等营养成分,琼脂的

作用是(室温下)使培养基凝固。培养基灭菌一般是高压蒸汽灭菌。

(2)培养基的制备步骤包括计算、称量、溶化、调pH、灭菌、倒平

板。

(3)接种微生物常用平板划线法和稀释涂布平板法，其中只有稀释涂布

平板法能对微生物进行计数，因此对该株患病组织进行病菌计数研究

时,应将提取的菌液采用稀释涂布平板法进行接种。

⑷根据表中数据可知，含有2%氟硅嘤或6%戊口坐醇的培养基中的菌落

数最少，因此2%氟硅嘤或6%戊［I坐醇能很好地抑制该病菌的生长，适

合防治苹果腐烂病。

答案：(1)无机盐、碳源、氮源(室温下)使培养基凝固高压蒸汽灭

菌(2)计算倒平板⑶稀释涂布平板

(4)2%氟硅嘤或6%戊口坐醇

教师

专用

1.培养基、培养皿、接种环、实验操作者的双手、空气、牛奶所采

用的灭菌或消毒方法依次是()

①化学消毒法②灼烧灭菌③干热灭菌

④紫外线消毒法⑤高压蒸汽灭菌

⑥巴氏消毒法

A.⑤③②①④⑥B.①②③④⑤⑥

C.⑥②③④①⑤D.③④②①⑥⑤

【解析】选A。培养基用高压蒸汽灭菌;培养皿能耐高温，需用干热灭

菌接种环可用灼烧灭菌达到迅速彻底的灭菌效果;实验操作者的双手

可用化学药剂进行消毒，如用酒精擦拭;对空气可用紫外线消毒法;为

了不破坏牛奶的营养成分,可采用巴氏消毒法对其进行消毒。

2.下列叙述错误的是（）

A.培养细菌时需将培养基的温度调至15~18℃

B.在进行稀释涂布平板法操作时,首先要将菌液进行一系列的梯度稀

释

C.倒平板操作中彳寺平板冷却凝固后将平板倒过来放置

D.大肠杆菌纯化培养可以采用平板划线法或稀释涂布平板法

【解析】选A。不同细菌适宜生存的温度不同,因此需要根据不同的

细菌调节不同的温度,A错误;在进行稀释涂布平板法操作时,首先要

将菌液进行一系列的梯度稀释,B正确;倒平板操作中待平板冷却凝

固后将平板倒过来放置，防止冷凝水污染培养基,C正确;大肠杆菌纯

化培养可以采用平板划线法或稀释涂布平板法,D正确。

3.下列有关微生物培养的叙述，正确的是（）

A.平板划线法接种时，只需在每次划线操作之前对接种环进行灭菌即

可

B.溶化牛肉膏时，称好的牛肉膏连同称量纸一同放入烧杯

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】选B。用平板划线法接种微生物时，每次划线前后都要对接

种环进行灭菌,A错误;将称好的牛肉膏连同称量纸一同放入烧杯，加

入少量的水,加热,B正确;纯化培养时，培养皿应倒置放在恒温培养箱

内静止培养，不需要在摇床上培养,C错误;为防止空气中杂菌污染培

养物，观察菌落时，不能打开培养皿的盖子,D错误。

考点二微生物的选择培养和计数

【典例精研引领】

(2018.全国卷I)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

菌彳导到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o该方法能筛选出产淀粉酶微生物的原理

是____________________________________0

(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1330

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1240

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

教师专用心【名师授法解题】抓题眼练思维

关键能力理解能力、解决问题的能力

题眼1：M培养基可用于真菌的筛选。

题眼信息题眼2:通过加入显色剂筛选出能产淀粉酶的微生物。

题眼3:甲、乙同学涂布了3个平板，统计的菌落数

⑴根据M培养基用于真菌的筛选判断其培养基的类型；

(2)根据微生物细胞中生物大分子的元素组成，推断培养

基中宫养物质的作用；

解题思维(3)根据信息“通过加入显色剂筛选出能产淀粉酶的微生

物”，选择筛选方法。

(4)根据统计菌落数应具备的基本条件，判断微生物结果

是否可信

【解析】本题考查物质的合成、淀粉的鉴定及微生物的培养和计

数。

(1)链霉素属于抗生素，作用是抑制细菌的生长。可以通过加入链霉素

筛选出抗链霉素的真菌，属于选择培养基。

(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碳源、无机盐、有机盐、生长因子等，氮源

进入细胞后，可参与合成的生物大分子有蛋白质、核酸。

(3)淀粉遇碘变蓝，所以应加入的显色剂是碘液。该方法能筛选出产淀

粉酶微生物的原理是淀粉遇碘液显蓝色,产淀粉酶的菌落周围淀粉被

水解,形成透明圈。

(4)正确稀释涂布平板,平板上的菌落数应为30~300o而乙同学的结

果中』个平板的计数结果与另2个相差悬殊，结果的重复性差。

答案：(1)细菌选择(2)碳源、无机盐蛋白质、核酸

⑶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

⑷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

教师专用心【母题变式延伸】核心素养新命题

⑴用稀释涂布平板法进行统计样品中菌落的数目时往往比实际数低,

原因是什么?(科学思维:分析与综合)

提示:两个或多个细菌连在一起时，平板上观察到的是一个菌落。

（2）为什么能在选择培养基上生长的不一定是所需要的目的菌？（科学

思维:分析与综合）

提示:原则上选择培养基只能允许特定种类的微生物生长，但实际上，

微生物的培养是一个非常复杂的问题，有些微生物可以利用其他微生

物的代谢产物生长繁殖，因此能在选择培养基上生长的微生物不一定

都是所需的微生物，还需进一步鉴定。

【知能素养提升】

L统计菌落数目（科学思维:比较、归纳）:

间接计数法（稀释涂布平直接计数法（显微镜直接计

比较四目

板法）数法）

样品的稀释度足够高时，

培养基表面生长的一^

利用特定细菌计数板或血

菌落，来源于样品稀释液

细胞计数板，在显微镜卜计

原理中的一个沽菌，通过统计

算一定容积的样品中微生

平板上的菌落数,就能推

物的数量

测出样品中大约含有多

少沽菌

每克样品中的菌株数

每毫升原液所含细菌数:每

=（C+V）xM

公式小格平均细菌数X400X10

。：某稀释度卜平板上生

OOOx稀释倍数

长的平均菌落数;V：涂布

平板时所用的稀释液的

体积（mL）；胚稀释倍数

当两个或多个细胞连在

缺点一起时，平板上观察到的不能区分细胞死活

只是一个菌落

误差比实际值偏小比实际值偏大

细菌的数目还可以通过滤膜法来测定

2.设置对照和重复（科学思维:比较、归纳）:

比较项目对照重复

排除非测试因素对实验结排除偶然因素对实

目的

果的影响验结果的影响

空白对照:确定培养基制作

是否合格或被杂菌污染；

同一稀释度涂布至

方法条件对照:用完全培养基与

少3个平板

选择培养基对照，说明选择

培养基具有选择作用

【热点考向演练】

考向一结合选择培养基的制备,考查归纳与概括能力

1.（2021•天津二十五中模拟）下列有关土壤中微生物的分离与计数的

说法中，错误的是（）

A.因为土壤中各类微生物的数量不同，所以为获得不同类型的微生物

要按不同的稀释倍数进行分离

B.测定土壤中细菌总量和测定土壤中能分解尿素的细菌的数量，选用

的稀释范围不同

C.采用平板计数法获得的菌落数往往少于实际的活菌数

D.牛肉膏蛋白月东培养基的菌落数目明显小于选择培养基的数目，说明

选择培养基已筛选出一些细菌菌落

【解析】选D。土壤中各种微生物数量不同，细菌为70%~90%,其次

是放线菌，真菌最少，故不同类型微生物，要按不同稀释倍数进行,A项

正确;根据选项A可知，测定土壤中细菌的总量和测定土壤中能分解

尿素的细菌的数量,需要选用的稀释范围不同,B项正确;由于当两个

细胞或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落，故采用平

板计数法获得的菌落数往往少于实际的活菌数,C项正确;验证选择培

养基是否具有选择作用，需设立牛肉膏蛋白月东培养基作为对照，若牛肉

膏蛋白月东培养基上的菌落数明显大于选择培养基，说明选择培养基具

有筛选作用,D项错误。

2.（2019.北京高考）筛选淀粉分解菌需使用以淀粉为唯一碳源的培养

基。接种培养后，若细菌能分解淀粉，培养平板经稀碘液处理,会出现

以菌落为中心的透明圈（如图），实验结果见下表。

菌种径:C(mm)透明圈直径:H（mm）H/C

细菌I

细菌n

有关本实验的叙述，错误的是（）

A.培养基除淀粉外还含有氮源等其他营养物质

B.筛选分解淀粉的细菌时，菌液应稀释后涂布

C.以上两种细菌均不能将淀粉酶分泌至细胞外

值反映了两种细菌分解淀粉能力的差异

【解析】选Co本题考查微生物的筛选与鉴定。培养基含有碳源（淀

粉）、氮源、水、无机盐和生长因子等营养物质,A项正确;为了得到

单个细菌形成的菌落，菌液应该稀释后进行涂布,B项正确;这两种细

菌形成的菌落周围均出现透明圈,说明均能将淀粉酶分泌到细胞外,C

项错误;H/C值不同反映这两种细菌分解淀粉的能力不同,D项正确。

3.（2019.全国卷II）物质W是一种含氮有机物,会污染土壤。W在培养

基中达到一定量时培养基表现为不透明。某研究小组欲从土壤中筛

选出能降解W的细菌（目标菌）。回答下列问题。

⑴要从土壤中分离目标菌，所用选择培养基中的氮源应该是

（2）在从土壤中分离目标菌的过程中，发现培养基上甲、乙两种细菌都

能生长并形成菌落（如图所示）。如果要得到目标菌，应该选择______

菌落进一步纯化,选择的依据是

透明圈

甲

⑶土壤中的某些微生物可以利用空气中的氮气作为氮源。若要设计

实验进一步确定甲、乙菌能否利用空气中的氮气作为氮源，请简要写

出实验思路、预期结果和结论，即

(4)该小组将人工合成的一段DNA转入大肠杆菌，使大肠杆菌产生能

降解W的酶(酶E)o为了比较酶E与天然酶降解W能力的差异，该

小组拟进行如下实验，请完善相关内容。

①在含有一定浓度W的固体培养基上,A处滴加含有酶E的缓冲

液,B处滴加含有相同浓度天然酶的缓冲液,C处滴加.

三处滴加量相同。

②一段时间后，测量透明圈的直径。若C处没有出现透明圈，说明

；若A、B处形成的透明圈直径大小相近，说明

【解析】本题考查营养条件对微生物培养的影响、筛选目标菌的方

法等。

⑴要筛选出能降解W的目标菌，应用物质W为唯一氮源的选择培养

基进行选择。

(2)培养基上甲、乙两种菌都能生长，但只有乙菌落周围出现透明圈，

说明乙菌能降解W,所以要得到目标菌,应选择乙菌落进一步纯化。

(3)要设计实验进一步确定甲、乙菌能否利用空气中的氮气作为氮源,

应将甲、乙菌分别培养在无氮源培养基上，看细菌能否生长，能生长的

细菌能利用空气中的氮气作为氮源。

(4)①为比较酶E与天然酶降解W能力的差异,应遵循等量原则和单

一变量原则科学设计实验,A处滴加含有酶E的缓冲液,B处滴加含有

相同浓度天然酶的缓冲液,C处滴加缓冲液，三处滴加量相同。

②一段时间后可以通过透明圈的有无和直径的大小判断W被降解的

程度。C处不出现透明圈,说明缓冲液不能降解W;A、B处形成的透

明圈直径大小相近,说明酶E与天然酶降解W的能力相近。

答案：(1)物质W⑵乙乙菌落周围出现透明圈，说明乙菌能降解W

⑶将甲、乙菌分别接种在无氮源培养基上,若细菌能生长，则说明该

细菌能利用空气中的氮气作为氮源

(4)①缓冲液②缓冲液不能降解W酶E与天然酶降解W的能力

相近

考向二结合微生物计数，考查科学思维能力

4.(2021.绵阳模拟)某同学将1mL土壤样液稀释100倍，在3个平板上

用稀释涂布平板法分别接入0.1mL稀释液，经适当培养后,3个平板上

的菌落数分别为56、57和580下列叙述错误的是()

A.可得出土壤样液中活菌数大约为5.7x107个人

B.此方法统计的菌落数往往比实际的活菌数目低

C.一般选择菌落数在30~300的平板进行计数

D.显微镜直接计数法统计的都是稀释液中活菌数

【解析】选D。将1mL样品稀释100倍，在3个平板上分别接入0.1

mL稀释液;经适当培养后,3个平板上的菌落数分别为56、57和58,

据此可得出每升样品中的活菌数为

(56+57+58尸3HMxlOOOxlOO=5.7xl()7个,A正确;由于两个或多个细菌

形成一个菌落，所以统计的菌落数往往比实际的活菌数目低,B正确；

一般选择菌落数在30~300的平板进行计数,C正确;显微镜直接计数

法统计的都是稀释液中所有个体的数目，包括死菌,D错误。

教师专用心【知识总结】土壤中分解尿素的细菌的分离与计数的注意

事项

⑴在实验操作中，每个步骤都要注意无菌操作，以防培养基被污染，影

响实验效果。

⑵样品稀释液的最佳浓度为获得每个平板上有30~300个菌落，这个

稀释度细菌一般为10,105、106倍液,放线菌一般为io3、I。，105

倍液，真菌一般为102、103、104倍液。

⑶为排除非测试因素(培养基)的干扰，实验需设置空白牛肉膏蛋白月东

培养基进行对照。

(4)每一稀释倍数的菌液都至少要涂布3个平板，作为重复实验，求其

平均值，若其中有菌落数与其他实验组差距悬殊的，需要对该平板重新

制作。

5.图甲是稀释涂布平板法中的部分操作,图乙是平板划线法操作的结

果。

下列相关叙述中，不正确的是()

A.甲中涂布前要将涂布器灼烧，冷却后才能取菌液

B.对于浓度较高的菌液，如果甲中的稀释倍数仅为IO?,则所得的菌落

不是由单一的细胞或泡子繁殖而成的

C.乙中培养皿中所得的菌落都符合要求

D.乙中的连续划线的起点是上一次划线的末端

【解析】选C。灼烧后的涂布器如果没有冷却就接触菌种，会将菌体

杀死,A正确;稀释倍数过低，会导致多个菌体聚集在一起繁殖成菌

落,B正确;平板划线法中一般最后一次划线的末端处形成的菌落才是

由单一的细胞或泡子繁殖而成的，这种菌落才符合要求,C错误;连续

划线中，除了第一次划线外，每一次划线的起点均是上一次划线的末

端，目的是使得菌体密度越来越小，保证最后划线末端处的菌落是由单

一的细胞或泡子繁殖而成的,D正确。

教师专用心

(1)高温会杀死菌体,所以一些经过高温或灼烧灭菌的器材需要冷却后

才能接触菌种。

(2)两种接种方法中,只有稀释涂布平板法才适合对细菌进行计数而平

板划线法中除了最后一次划线末端处的菌落是由单一的细菌繁殖而

成的，其他每个菌落往往是由多个细菌一起繁殖而成，即一个菌落并非

对应着一个细菌。

教师

专用【加固训练拔高】

1.（2021.宿迁模拟）我国《生活饮用水卫生标准》中关于生活饮用水

的细菌标准的具体规定如下:细菌总数1mL中不超过100个,大肠杆

菌数1L水中不超过3个。为了检验某城市自来水是否达标,某生物

兴趣小组进行了相关的实验。下列有关叙述错误的是（）

A.实验过程中应用到涂布器、移液管等操作工具

B.取样水龙头应用火焰灼烧，打开水龙头一段时间后再取样

C.检验自来水中大肠杆菌数是否达标，可用稀释涂布平板法来分离并

计数

D.若空白对照组上有6个菌落，则在实验组数据基础上减去6,以获得

最准确数据

【解析】选D。实验过程中应用到涂布器、移液管等操作工具,A正

确;为避免杂菌污染，取样水龙头应用火焰灼烧，打开水龙头一段时间

后再取样，是为了防止温度过高杀死目的菌;B正确;检验自来水中大

肠杆菌数是否达标，可用稀释涂布平板法来分离并计数,C正确;若空

白对照组上有6个菌落，则说明该实验失败，实验数据不能采用,D错

误。

2.（2021.天门模拟）如图是从土壤中筛选产腑酶细菌的过程，下列叙述

错误的是（）

逐级挑取

土黑品土既培养基①

培养基②菌种

A.能产生腑酶的细菌可以分解利用尿素

B.图中逐级稀释的程度会直接影响细菌培养基上的菌落数量

C.培养基中可添加KH2Po4、NazHPCU以提供无机盐和作为缓冲剂

D.培养基①应以尿素为唯一氮源,培养基②的作用是纯化培养产服酶

细菌

【解析】选D。能产生版酶的细菌可以分解利用尿素,A正确;图中逐

级稀释的程度会直接影响细菌培养基上的菌落数量,B正确;培养基中

可添加KH2Po4、NazHPCU,为细菌生长提供无机营养、作为缓冲剂

保持细胞生长过程中的PH,C正确;培养基①为选择培养基，应以尿素

为唯一氮源，培养基②为鉴别培养基，其作用不是纯化培养产肥酶细

菌,D错误。

考点三发酵工程及其应用

【典例精研引领】

（2021.洛阳模拟）发酵工程在现代生物工程中地位越来越重要。下列

有关发酵过程叙述错误的是（）

A.首先要对发酵设备和培养基严格灭菌

B.要随时取样，检测培养液的细菌数目、产物浓度等，以了解发酵进程

C.在发酵过程中不需要向装置中再添加必需的营养组分

D.要严格控制温度、pH、溶解氧等环境因素

教师专用心

关键能

理解能力、解决问题的能力

力

题眼信题眼1:发酵工程

息题眼2:发酵过程叙述错误的是

⑴根据发酵工程中无菌技术要求进行判断

解题思（2）在发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节,需要随时掌控

维发酵情况

⑶温度、pH、溶解氧等因素是微生物生长的基本条件

【解析】选c。首先要对发酵设备和培养基严格灭菌,A正确;要随时

取样，检测培养液的细菌数目、产物浓度等，以了解发酵进程,B正确;

在发酵过程中需要向装置中再添加必需的营养组分,C错误;要严格控

制温度、pH、溶解氧等环境因素,D正确。

教师专用心【母题变式延伸】核心素养新命题

⑴发酵工程中灭菌不彻底有什么危害?（科学探究:实验分析）

提示:灭菌是微生物发酵过程中的一个重要环节，一旦有杂菌感染，可

能导致产量大大下降。

（2）发酵结束后，对发酵产品如何处理?（科学探究:实验分析）

提示:如果发酵产品是微生物本身，发酵结束后，采用过滤、沉淀等方

法将菌体分离和干燥。如果是代谢物，可根据产物的性质采取适当的

提取、分离和纯化获得产品。

【知能素养提升】

1.发酵装置——大型发酵罐的结构示意图（科学思维:分析、推理能

力）:

n排气管

pHif

养物的加入LI"观谢］、溶解氧探测器

取样管一3=f

,T令却水排出口

・搅拌叶轮

温度传感器

.—冷却夹层

和控制装置

4-3一生物传感

冷却水进入14

喷雾装置

・空气进入

空气过滤器

⑴搅拌叶轮在发酵过程中的作用。

①通过叶轮的搅拌作用，使培养基在发酵罐内得到充分的混合,尽可能