高考生物一轮复习讲义第52讲微生物的培养技术及应用

第十一单元生物技术与工程第52讲微生物的培养技术及应用【课标要求】1.灭菌是获得纯净的微生物培养物的前提；2.阐明无菌技术是在操作过程中，保持无菌物品与无菌区域不被微生物污染的技术；3.说明通过调整培养基的配方可有目的地培养某种微生物；4.概述平板划线法和稀释涂布平板法是实验室中进行微生物分离和纯化的常用方法；5.概述稀释涂布平板法和显微镜计数法是测定微生物数量的常用方法。考点1培养基和无菌技术考点透析知识1微生物的培养基1.概念：人们按照微生物对的不同需求，配制出供其的营养基质。2.类型(1)根据物理性质分①固体培养基——用于微生物的分离、纯化、鉴定、活菌计数和保藏等。②——一般用于工业生产和扩大培养(可通过振荡、摇床等实现对培养基充分利用)。③半固体培养基。三者的区别在于是否加入凝固剂及加的量多少。常用的凝固剂有等。(2)根据成分分①——一般用于普通培养和工业化生产，如牛肉膏蛋白胨培养基。②合成培养基——多用于研究和育种。(3)根据用途分eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(基础培养基,特殊培养基\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(,鉴别培养基等))))3.培养基的营养构成(1)各种培养基一般都含有和无机盐等营养物质。营养物质作用主要来源水良好的溶剂、细胞结构的重要组成成分培养基、空气、代谢产物碳源提供碳元素，有机碳源是异养生物的物质葡萄糖、蔗糖、淀粉、纤维素、牛肉膏、蛋白胨等氮源提供氮元素，合成、磷脂以及含氮代谢产物无机氮源，如铵盐、硝酸盐等；有机氮源，如酵母粉、、等无机盐组成细胞结构和许多化合物，调节生命活动；某些化能自养菌的能源如磷酸盐等无机化合物(2)培养基的其他条件：满足微生物对pH、特殊营养物质以及O2等的需求。培养微生物种类特殊要求乳酸杆菌培养基中添加霉菌培养基的pH调至细菌培养基的pH调至厌氧微生物需要提供的条件深度指津不同种类的微生物代谢特点不同，因此对培养基中营养物质的需求也不同。如，自养型微生物所需的营养物质主要是无机盐，碳源可来自大气中的CO2，氮源可由含氮无机盐提供。异养型微生物所需的营养物质主要是有机物，即碳源、氮源主要由有机物提供，部分异养型微生物也可以利用无机氮源。知识2无菌技术获得纯净的微生物培养物的关键是。无菌技术主要包括：和。1.消毒和灭菌项目消毒灭菌概念使用较为的物理、化学或生物等方法杀死物体或内部一部分微生物使用的理化方法杀死物体内外的微生物，包括常用方法消毒法、巴氏消毒法、消毒法、紫外线消毒法灭菌(如高压蒸汽灭菌法)、干热灭菌、灭菌区别最大区别在于是否杀死芽孢和孢子2.三种灭菌方法的比较类型湿热灭菌干热灭菌灼烧灭菌媒介沸水、流通蒸汽或高压蒸汽热空气火焰的充分燃烧层方法高压蒸汽灭菌：100kPa、121℃，维持15～30min160～170℃、1～2h直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧对象等耐高温的和需要保持干燥的物品，如、等、试管口、瓶口等原理高温或高温、高压使蛋白质，导致微生物活体以及芽孢和孢子全部死亡3.操作对象或注意点(1)对实验操作的、操作者的衣着和手进行清洁和。(2)将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等进行。(但是不耐高温的培养基或成分可采用其他方法除菌，如血清可通过过滤除菌。)(3)为了避免周围环境中微生物的污染，实验操作都应在超净工作台并在附近进行。(4)实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与接触。解疑释惑教材中的高压蒸汽灭菌锅利用的是湿热灭菌原理。关于手动式高压蒸汽灭菌锅的使用如下：操作步骤操作要领①加水向外层锅内加水(蒸馏水或纯化水)，水面达到水位标记线即可(水量过少会烧干)②装锅将待灭菌物品放在灭菌桶中(不要装得太满，至少留空间)，加盖，旋紧固定螺栓③加热排气加热灭菌锅，打开排气阀，等冷空气后，关闭排气阀(否则压强达标时，温度上不去，蒸汽的穿透力低，影响灭菌效果)④保温、保压100kPa、121℃下，15～30min(苏教版为103kPa、121℃下15～20min)⑤出锅压力表指针降至“0”点，温度下降后再打开排气阀思辨小练1.判断下列说法的正误：(1)液体培养基含有水，而固体培养基不含水。()(2)以CO2为唯一碳源的自养微生物，其中碳源物质也是该微生物的能源物质。()(3)(2023·山东卷T15B)平板涂布时涂布器使用前必须进行消毒。()(4)(2023·山东卷T15A)不含氮源的平板不能用于微生物培养。()(5)对接种环灼烧灭菌时，只需要在酒精灯火焰上烧红环状部分。()2.在科研和生产上，研究和应用微生物的前提是，获得纯净的微生物培养物。在实验室中培养微生物，一方面要为人们需要的微生物提供合适的和环境条件，另一方面确保其他微生物无法混入。典题说法考向1微生物的培养基例1下列关于培养基和所含营养物质的说法，正确的是()A．通常情况下，琼脂既可作为凝固剂，也可作为微生物的碳源B．蛋白胨为微生物的生长主要提供碳源、氮源、磷酸盐和维生素C．培养乳酸杆菌时需要在培养基中添加特殊营养物质维生素D．被污染的培养基高压蒸汽灭菌后还能继续使用考向2无菌技术例2(2025·镇江期初)防止杂菌污染是获得纯净的微生物培养物的关键。下列叙述错误的是()A．利用微生物能够寄生于多种细菌体内使细菌裂解，可实现生物消毒B．利用紫外线对超净工作台进行消毒前，喷洒消毒液可加强消毒效果C．利用干热灭菌箱对培养基进行灭菌时，应在160℃的热空气中维持2～3hD．利用酒精灯对金属用具进行灼烧灭菌时，应在酒精灯火焰充分燃烧层进行考点2微生物的基本培养技术考点透析知识1微生物的纯培养1.纯培养：在微生物学中，将接种于内，在合适条件下形成的含的群体称为培养物。由所获得的微生物群体称为纯培养物，获得的过程就是纯培养。2.微生物纯培养的步骤：、、倒平板、、分离和培养等步骤。3.酵母菌的纯培养(1)菌落：分散的微生物在适宜的表面或内部可以繁殖形成肉眼可见的、有一定形态结构的。(2)获得单菌落的两种常用方法：和。(3)酵母菌的纯培养步骤注：倒平板的具体操作步骤如下图所示：解疑释惑平板倒置培养的目的主要有：既可以造成污染，又可以，等等。知识2分离纯化，获得单菌落的两种方法1.纯化方法(1)上图A可表示用法接种获得的平板，菌体的分离是通过操作实现的。(2)上图B可表示用法接种获得的平板，菌体的分散是通过一系列的操作实现的。(3)获得图A用到的接种工具是接种环，而图B是涂布器。图A、B都可用于观察菌落特征。2.平板划线的具体操作解疑释惑灼烧接种环的不同目的①第一次划线前：杀死接种环上的微生物，避免污染；②每次划线前：杀死残留菌种，保证每次划线菌种来自上次划线；③划线结束后：杀死残留菌种，避免污染环境和感染操作者。思辨小练1.判断下列说法的正误：(1)培养基分装到培养皿后进行灭菌。()(2)转换划线角度后需灼烧接种环再进行划线。()(3)平板冷凝后应将平板倒置，防止皿盖上的冷凝水落入培养基，造成污染。()(4)(2023·山东卷T15C)接种后未长出菌落的培养基可以直接丢弃。()2.如何判断在制备和培养过程中，培养基是否被污染？典题说法考向微生物的纯培养例(2025·泰州靖江期中)实验小组对酿酒酵母菌进行平板划线的纯培养操作，下列有关叙述正确的是()A．将配制好的马铃薯琼脂培养基放入干热灭菌箱内灭菌B．在酒精灯火焰附近，将培养皿盖完全打开后倒入培养基C．从第一次划线的末端开始到第二次划线结束，即完成接种D．将接种后的平板和未接种的平板倒置，放入恒温培养箱中培养变式(2023·江苏卷)下列关于细菌和酵母菌实验的叙述，正确的是()A．通常酵母菌培养基比细菌培养基有更高的碳氮比B．通常细菌的生长速度比酵母菌快，菌落比酵母菌落大C．通常细菌培养基用高压蒸汽灭菌法灭菌，酵母菌培养基用过滤除菌法除菌D．血细胞计数板既可用于酵母菌的数量测定，也可用于细菌的数量测定考点3微生物的选择培养和计数知识1微生物的选择培养1.选择培养的作用原理：人为提供的条件(包括营养、温度、pH等)，同时。2.稀释涂布平板法操作过程取样，将10g土样加入盛有90mL无菌水的瓶中，摇匀，取加入盛有的试管中，依次。取最后一支试管中菌液滴加到培养基表面进行涂布。如下图所示：(1)稀释操作时：每支试管及其中的9mL水、移液管等均需灭菌；操作时，试管口和移液管应在离火焰1～2cm处。(2)涂布平板时：①用体积分数为70%的酒精消毒，取出时，让多余酒精在烧杯中滴尽，然后将沾有少量酒精的涂布器在酒精灯火焰上；②不要将的涂布器放入盛放酒精的烧杯中，以免引燃其中的酒精；③酒精灯与培养皿距离要合适，移液管枪头不要接触任何物体；④培养皿盖不能完全打开，应只掀开一条缝。概念辨析分离纯化菌种的两种方法的比较项目平板划线法稀释涂布平板法接种用具接种环涂布器分离结果单菌落的获得单菌落从后划线的区域挑取只有达到合适的稀释度才能得到单菌落应用都会在培养基表面形成单菌落，达到分离纯化微生物的目的；都可用于观察菌落特征不能用于微生物的计数可对微生物进行计数其他共同点都要用到固体培养基；都需进行无菌操作；都可以在培养基上形成由单个微生物繁殖而来的纯培养物——单菌落知识2微生物的计数1.测定微生物数量常用的方法方法间接计数法(法、活菌计数法)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，就能推测出样品中大约含有多少活菌利用特定的血细胞计数板(常用于较大的真核细胞，如酵母菌、霉菌孢子等，及某些较大的原核细胞)或(常用于相对较小的细菌等)，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体数：C×M÷VC：某一稀释度几次重复培养后的菌落平均数；M：稀释倍数；V：涂布所用的稀释液体积数(mL)每毫升原液所含细菌数：①每小格平均细菌数×400×10000×；②5(或4)个中方格的菌体数×5(或4)×10000×稀释倍数结果比实际值偏，因为(因此，统计结果一般用菌落数而不是用活菌数来表示)比实际值偏，因为此法注：稀释涂布平板法计数中，为了使结果接近真实值，应设置三个或三个以上的平板(平行重复原则，增强实验的说服力和准确性)，计算菌落平均数。另外，为了保证结果的准确，要求选择同一稀释度的平板菌落数在的平板进行计数。深度指津(1)微生物的计数方法非常多样，应根据实际情况选择合适的方法。涉及一些新的微生物计数方法，应根据具体情境，弄清其背后的原理。列举两个其他计数方法：①比浊法：随着微生物的繁殖，液体培养基的浑浊程度会增加，因此可根据液体培养物的浑浊程度来估计微生物的数量，通常使用分光光度计测定光的透过率。②实时荧光定量PCR(qPCR)：通过定量PCR技术检测特定微生物的DNA，可以精确测定微生物的数量。(2)稀释涂布平板法用于微生物分离时不需要平板上菌落数在30～300；稀释涂布平板法用于筛选基因工程转化的细胞时，不一定需要再次平板划线处理，可以直接PCR扩增以获得阳性克隆的细胞；如果是稀释涂布平板法用于纯化微生物时，才需要多次平板划线操作，以减少一个菌落是由2个或多个连在一起的微生物细胞繁殖而来的概率。2.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，这种物质在把尿素分解成无机物的过程中起到作用。CO(NH2)2＋H2Oeq\o(→,\s\up9(脲酶))CO2＋2NH3(2)分离方法：利用以为唯一氮源的选择培养基进行选择培养。(3)鉴定方法：在培养基中加入指示剂，指示剂变红说明菌落中的菌体为分解尿素的细菌。(4)统计菌落数目：统计样品中的活菌数一般用法。(5)实验流程：土壤取样→→微生物的培养与观察→细菌的。概念辨析选择培养基和鉴别培养基的比较比较项目选择培养基鉴别培养基原理添加某物质或控制温度或pH等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根据微生物的代谢特点，在培养基中加入某种指示剂或化学药品，产生特定的颜色或其他变化用途从众多微生物中分离所需微生物(目的菌)鉴别不同种类的微生物举例①加入青霉素分离得到酵母菌和霉菌；②以尿素为唯一氮源，分离出分解尿素的微生物①以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂；②利用刚果红染色法筛选分解纤维素的微生物(出现以纤维素分解菌为中心的透明圈)；③用伊红—亚甲蓝琼脂培养基鉴别大肠杆菌(菌落呈深紫色，并有金属光泽)注：鉴定微生物除了利用表中的鉴别培养基进行如指示剂鉴别、染色鉴别等方法，还可以根据菌落特征鉴别，即根据微生物在固体平板培养基表面形成的菌落的形状、大小、隆起程度和颜色等特征进行鉴别。思辨小练判断下列说法的正误：(1)选择培养基可以鉴定某种微生物的种类。()(2)(2023·山东卷T15D)利用以尿素为唯一氮源的平板能分离出合成脲酶的微生物。()(3)“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”实验中，土壤取样时需要对纸袋和铁铲都预先灭菌。()(4)分解尿素的细菌在分解尿素时，可以将尿素转化为氨，使得培养基的酸碱度降低。()(5)统计菌落数目时，统计的菌落数就是活菌的实际数目。()(6)细菌适宜在酸碱度接近中性的潮湿土壤中生长，大部分距离地表3～8cm，因此取样时一般要铲去表层土壤。()(7)刚果红可以与纤维素形成透明复合物，所以可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。()典题说法考向1微生物的选择培养和计数例1(2025·镇江期初)聚乙烯醇(PVA)是化工污水中的一种难以降解的大分子有机物，PVA分解菌能产生PVA酶对其进行降解。下列关于PVA分解菌的筛选与培养的叙述，正确的是()A．土壤样品应加到以PVA为唯一碳源的鉴别培养基中培养B．直接选择水解圈直径最大的菌株以利于快速获得高效降解菌C．利用平板划线法进行计数得出的微生物数量常比实际值小D．可利用不含PVA的培养基对筛选出的PVA分解菌进行扩大培养考向2微生物培养的应用例2(2025·南通期初)水体中氮素的去除对清洁水体有重要意义，异养硝化细菌能将硝酸铵转化为氨，科研工作者从污水中筛选出异养硝化细菌ZW2和ZW5菌株，并研究其转化能力，结果如图。相关叙述正确的是()A．进行ZW2和ZW5菌株初步筛选时，采用平板划线法接种并计数B．初步筛选并培养后，一般依据菌落形状等特征来区分不同的微生物C．分离ZW2和ZW5菌株时，培养基中需要添加刚果红作为指示剂D．ZW2菌株的转化能力较ZW5强，可以扩大化培养用于水体净化深度指津选择培养基——4种常见制备方法或实例配套精练第十一单元生物技术与工程第52讲微生物的培养技术及应用一、单项选择题1.(2025·淮安一联)微生物需要从外界吸收营养物质并通过代谢来维持正常的生长和繁殖，下列与此有关的说法，正确的是()A．有的氮源可以作为细菌的能源物质B．加入酚红指示剂的培养基，可以筛选大肠杆菌C．大肠杆菌与分解尿素的细菌所利用的氮源相同D．以尿素为唯一氮源的培养基上长出的一定是能分解尿素的细菌2.下列关于微生物实验操作的叙述，错误的是()A．培养微生物的试剂和器具都要进行高压蒸汽灭菌B．接种前后，接种环都要在酒精灯火焰上进行灼烧C．接种后的培养皿要倒置，以防培养污染D．菌种分离和菌落计数都可以使用固体培养基3.人们在研究、利用微生物时，需用无菌技术培养获取纯种微生物，并对其进行计数或保存。下列有关叙述正确的是()A．用稀释涂布平板法进行微生物计数时，结果往往比实际值低B．培养基配制过程是计算、称量、溶化、调pH、定容、灭菌、倒平板C．高压蒸汽灭菌后，打开排气阀，待压力表指针降至“0”后开盖取物D．获得纯种微生物后，利用涂布平板法接种至斜面培养基上，进行低温保存4.(2024·南京调研)为纯化菌种，在鉴别培养基上划线接种纤维素降解细菌，培养结果如下图所示。下列叙述正确的是()A．图示采用的接种方法为稀释涂布平板法B．图中Ⅰ、Ⅱ区的细菌数量均太多，应从Ⅲ区挑取单菌落C．该实验结果因单菌落太多，不能达到菌种纯化的目的D．菌落周围的纤维素被降解后，可被刚果红染成红色5.(2025·如皋期初)瘤胃是牛、羊等反刍动物具有的特殊的器官，其中的微生物多为厌氧菌，接触空气后会死亡。如图表示从牛的瘤胃中分离和鉴定纤维素分解菌。下列叙述正确的是()A．牛体内提取的瘤胃液不能使用干热灭菌，应使用湿热灭菌B．甲和乙应使用纤维素为唯一碳源的牛肉膏蛋白胨培养基C．乙和丁的接种方法均可分离纯化并进行计数D．实验中培养基表面加入一层无菌石蜡能促进目的菌生长6.(2024·南通一模)南通某中学兴趣小组从垃圾堆放点的土壤中分离出一株分解柴油的芽孢杆菌。相关叙述正确的是()A.配制培养基时应以柴油为唯一氮源，并加入琼脂B．配制好的培养基应先分装至培养皿，再用湿热灭菌法灭菌C．土壤样液可先进行富集培养，再进行涂布筛选D．选择平板中的菌落数必须在30～300之间7.下列关于产纤维素酶菌分离及运用的叙述，不合理的是()A．筛选培养基中应含有大量的葡萄糖或蔗糖提供生长营养B．可从富含腐殖质的林下土壤中筛选产纤维素酶菌C．在分离平板上长出的菌落需进一步确定其产纤维素酶的能力D．用产纤维素酶菌发酵处理农作物秸秆可提高其饲用价值8.(2025·海安期初)研究者用酸笋开发具有降低胆固醇功能的益生菌。先将酸笋发酵液接种到含有CaCO3的固体培养基上，筛选出乳酸菌，然后将乳酸菌接种到含有胆固醇的培养液中，筛选出能够降解胆固醇的乳酸菌。相关叙述正确的是()A．腌制酸笋需要水封，为乳酸菌发酵提供无菌环境B．乳酸菌细胞内能进行碱基互补配对的细胞器有线粒体和核糖体C．菌落直径与溶钙圈直径比值大的菌落为目标菌落D．胆固醇既可以为乳酸菌的生长提供碳源，也可以参与动物细胞膜的组成9.(2025·苏州期初)某兴趣小组为研究“使用公筷对餐后菜品细菌数量的影响”，将每道菜分为3盘，一盘取样冷藏，一盘使用公筷，一盘不用公筷，实验过程如下图。下列相关操作或叙述正确的是()A．固体培养基X对菜品中的细菌有