高三一轮学案生物（人教版）第十单元第50课时微生物的培养技术与应用

第50课时微生物的培养技术与应用课标要求1.通过配制培养基、灭菌、接种和培养等实验操作获得纯化的酵母菌菌落。2.分离土壤中分解尿素的细菌，并进行计数。考情分析1.微生物的基本培养技术2024·湖南·T62024·山东·T·湖北·T42021·天津·T12.微生物的选择培养和计数2024·黑吉辽·T·江西·T·全国甲·T372023·山东·T·广东·T·辽宁·T92022·辽宁·T152022·海南·T·江苏·T32022·河北·T·山东·T14考点一微生物的基本培养技术1．培养基的配制(1)培养基的概念、用途和类型①概念：人们按照微生物对______________________的不同需求，配制出的供其生长繁殖的营养基质。②用途：用以____________________________微生物或积累其代谢物。③培养基的种类(按物理性质分)培养基种类培养基特点作用____培养基加凝固剂，如____微生物的分离与鉴定，活菌计数，保藏菌种半固体培养基容器放倒不致流出，剧烈震动则破散观察微生物的运动、分类鉴定____培养基不加凝固剂常用于工业生产、微生物的扩大培养(2)培养基的配方①主要营养物质：水、________、氮源、____________。②其他条件：pH、特殊营养物质和氧气。如表：微生物乳酸杆菌霉菌细菌厌氧微生物特殊需求添加____一般pH调至____一般pH调至____________2.无菌技术(1)目的：获得________的微生物培养物。(2)关键：防止________污染。(3)常用方法：灭菌和消毒。(4)注意事项①实验操作时，应避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品接触。②为避免周围环境中微生物的污染，实验操作应在超净工作台上并在______________附近进行。[提醒]选择无菌技术的原则：一要考虑无菌技术的效果，灭菌的效果比消毒要好；二要考虑操作对象的承受能力，活体生物材料、操作者的手等只能采用消毒，而不能用灭菌。3．微生物的纯培养概念辨析4．纯培养的过程(以酵母菌为例)(1)不含氮源的平板不能用于微生物培养(2023·山东，15A)()(2)可用湿热灭菌法对实验中所使用的微量离心管、细胞培养瓶等进行灭菌(2022·湖北，4D)()(3)接种后未长出菌落的培养基可以直接丢弃(2023·山东，15C)()分析微生物平板划线和培养的具体操作微生物平板划线和培养的具体操作如图所示，据图回答下列问题：(1)图示①～⑧中不正确的操作及其原因分别是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)在第二次以及其后的划线操作时，为什么总是从上一次划线的末端开始划线？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(3)在划线操作结束时，仍然需要灼烧接种环吗？为什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________平板划线法操作中几次灼烧接种环的目的考向一微生物的基本培养技术1．(经典高考题)为纯化菌种，在鉴别培养基上划线接种纤维素降解细菌，培养结果如图所示。下列叙述正确的是()A．倒平板后需间歇晃动，以保证表面平整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2．(2024·深圳联考)某同学将5个手指尖在贴有“洗手前”标签的固体培养基上轻轻按一下，然后用肥皂将该手洗干净，再将这5个手指尖在贴有“洗手后”标签的同种培养基上轻轻按一下。将这两个培养皿放入37℃恒温培养箱中培养24h后，发现贴有“洗手后”标签的培养皿中菌落较少。下列相关叙述错误的是()A．这个实验中需要进行灭菌处理的材料用具有培养皿和培养基等B．“将手指尖在培养基上轻轻按一下”相当于微生物培养中的接种C．从实验结果来看，洗手后的操作不会污染培养基D．培养基中的氮元素是微生物合成蛋白质、核酸等物质所必需的考点二微生物的选择培养和计数1．区分选择培养基与鉴别培养基种类特点用途举例选择培养基允许__________________，同时___________________________从众多微生物中分离所需的微生物以尿素为唯一氮源的培养基分离得到尿素分解菌鉴别培养基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，进而产生特定的颜色或其他变化鉴别不同种类的微生物用伊红—亚甲蓝培养基鉴别大肠杆菌[提醒]常见选择培养基举例：(1)缺少氮源的培养基可以筛选能利用大气中N2的微生物。(2)含青霉素的培养基可淘汰细菌，筛选出真菌。(3)无有机碳源的培养基可筛选出自养微生物。2．微生物的选择培养和数量测定(1)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：②涂布平板操作步骤(2)微生物的数量测定方法①显微镜直接计数法[提醒]显微镜直接计数法本身不能区分细菌的死活，但是通过一定的辅助处理，可以实现活菌计数，如在计数前用台盼蓝染液进行染色，可以通过统计无色细胞的个数来对活菌进行计数。②活菌计数法3．土壤中分解尿素的细菌的分离与计数的实验操作(1)实验原理(2)实验流程(3)实验结果分析与评价[教材隐性知识]选择性必修3P19“探究·实践”：本活动初步筛选了能分解尿素的细菌，请进一步借助于生物化学的方法来鉴定所分离的菌种：分解尿素的细菌合成的脲酶可以将尿素分解成氨，氨会使培养基的________性增强，在培养基中加入______指示剂培养细菌，若指示剂________，可确定该细菌能够分解尿素。(1)平板涂布时涂布器使用前必须进行消毒(2023·山东，15B)()(2)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(2023·山东，15D)()(3)稀释涂布平板法和平板划线法均能得到单菌落，都可用于细菌计数(2021·浙江6月选考，17C)()(4)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(2023·江苏，7D)()理解微生物的选择培养和计数的原理某兴趣小组从富含纤维素的土壤中取样，加入选择培养基中进行振荡培养，之后接种于鉴别培养基上进行培养，筛选出能够高效分解纤维素的微生物。请回答下列相关问题：1．从富含纤维素的土壤中取样的原因是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________2．分离出分解纤维素的微生物，应该配制以____________为唯一碳源的培养基，目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。3.已知刚果红与纤维素能形成红色复合物，当纤维素被分解后，复合物无法形成，平板上会出现以菌落为中心的透明圈(如图)，几号真菌降解纤维素的能力最强，理由是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________4．三位同学用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中细菌数量，在对应稀释倍数为106的稀释液中各取0.1mL涂平板，得到以下统计结果：甲同学涂布了两个平板，统计的菌落数是236和260，取平均值248；乙同学涂布了三个平板，统计的菌落数是209、240和250，取平均值233；丙同学涂布了三个平板，统计的菌落数是21、212和256，取平均值163；在三位同学的统计中，______同学的统计是正确的，据此计算，每克土壤样品中含细菌________个。考向二目标微生物的筛选与鉴定3.(2023·广东，10)研究者拟从堆肥中取样并筛选能高效降解羽毛、蹄角等废弃物中角蛋白的嗜热菌。根据堆肥温度变化曲线(如图)和选择培养基筛选原理来判断，下列最可能筛选到目标菌的条件组合是()A．a点时取样、尿素氮源培养基B．b点时取样、角蛋白氮源培养基C．b点时取样、蛋白胨氮源培养基D．c点时取样、角蛋白氮源培养基4．(2022·江苏，3)下列是某同学分离高产脲酶菌的实验设计，不合理的是()A．选择农田或公园土壤作为样品分离目的菌株B．在选择培养基中需添加尿素作为唯一氮源C．适当稀释样品是为了在平板上形成单菌落D．可分解酚红指示剂使其褪色的菌株是产脲酶菌考向三微生物的分离与计数5．(2024·武汉调研)研究者从温泉中筛选出能高效产生耐高温淀粉酶的嗜热细菌的过程如图1所示。将得到的嗜热细菌悬液转接到特定固体培养基上培养，得到若干菌落后用碘液作显色处理，结果如图2所示。下列说法错误的是()A．过程①②一般都取1mL菌液转移B．试管甲、乙都通过无菌水稀释C．图2中周围不显蓝色的菌落含有所需菌种D．过程①②属于稀释涂布平板法，能对分离得到的微生物进行计数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，可以观察菌落特征缺点不能计数操作复杂，需要涂布多个平板共同点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，都可用于观察菌落特征6.(经典高考题)产脂肪酶酵母可用于含油废水处理。为筛选产脂肪酶酵母菌株，科研人员开展了相关研究。请回答下列问题：(1)常规微生物实验中，下列物品及其灭菌方法错误的是________(填编号)。编号①②③④物品培养基接种环培养皿涂布器灭菌方法高压蒸汽火焰灼烧干热臭氧(2)称取1.0g某土壤样品，转入99mL无菌水中，制备成菌悬液，经__________后，获得细胞密度不同的菌悬液。分别取0.1mL菌悬液涂布在固体培养基上，其中10倍稀释的菌悬液培养后平均长出了46个酵母菌落，则该样本中每克土壤约含酵母菌________个。(3)为了进一步提高酵母菌产酶能力，对分离所得的菌株，采用射线辐照进行__________育种。将辐照处理后的酵母菌涂布在以__________为唯一碳源的固体培养基上，培养一段时间后，按照菌落直径大小进行初筛，选择直径______的菌落，纯化后获得A、B两突变菌株。(4)在处理含油废水的同时，可获得单细胞蛋白，实现污染物资源化。为评价A、B两菌株的相关性能，进行了培养研究，结果如图。据图分析，应选择菌株________进行后续相关研究，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。一、过教材1．下列有关微生物培养基的成分与配制过程的相关说法，正确的是()A．培养基中添加的牛肉膏可为微生物提供碳源、氮源和维生素等B．与液体培养基相比，固体培养基含有琼脂成分C．培养硝化细菌时，培养基中需要加氮源，不需要加入碳源D．为防止杂菌污染，灭菌后的培养基应立即倒入培养皿中并盖上皿盖，待冷却后倒置E．在培养细菌时，需要将培养基调至中性或弱酸性F．配制培养基过程中应先调pH再进行高压蒸汽灭菌2．获得纯净微生物培养物的关键是防止外来杂菌的入侵。下列关于无菌操作的叙述，错误的是()A．牛奶可使用巴氏消毒法，其优点是能够杀死全部微生物，保留牛奶风味B．在接种箱或超净工作台的使用过程中，可用紫外线照射30min来进行消毒C．灼烧灭菌的对象可以是金属用具和玻璃器皿，在酒精灯火焰充分燃烧层进行D．高压蒸汽灭菌时的灭菌条件通常是100kPa121℃，15～30minE．若培养皿盖和培养皿底之间溅有培养基，则不宜用此培养皿培养大肠杆菌F．倒平板时应该把培养皿盖完全打开，以免培养基溅到培养皿盖上G．倒平板后，对空白培养基进行培养，可检测培养基是否被污染H．接种前后接种环都必须灼烧灭菌I．倒平板和接种操作都需要在酒精灯的火焰附近进行3．下列有关微生物分离、纯化、计数及培养的叙述，错误的是()A．平板划线法接种时不能划破培养基，第3次划线应从第2次划线的末端开始B．平板划线法接种时，若在平板上划线4个区，则需灼烧接种环5次C．用涂布器蘸取少量菌液滴加在培养基表面，涂布时可转动培养皿，使菌液分布均匀D．在筛选产纤维素酶的微生物时，含纤维素和刚果红的固体培养基既是选择培养基也是鉴别培养基E．接种后需立即倒置培养以避免皿盖上的冷凝水落入培养基造成污染F．对培养皿进行编号或对菌种进行标注时，应使用记号笔在皿底标记G．菌落的大小、颜色、隆起程度等特征都可作为菌种鉴定的依据H．同一稀释度下应至少对3个平板进行重复计数，然后求平均值I．利用显微镜直接计数，统计的结果一般是活菌数和死菌数的总和J．用平板划线法和稀释涂布平板法进行微生物计数时，所得数据往往比实际数据偏小二、过高考1．(2021·广东，21节选)基于菌株H嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，研究人员设计了一种不需要灭菌的发酵系统，其培养基盐浓度设为60g/L，pH为10，菌株H可正常持续发酵60d以上。该系统不需要灭菌的原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出两点即可)。2．(2023·全国乙，37节选)在粉碎的秸秆中接种菌T，培养一段时间后发现菌T能够将秸秆中的纤维素大量分解，其原因是________________________。3．(2022·河北，23节选)枯草芽孢杆菌为好氧微生物，液体培养时应采用____________(填“静置”或“摇床震荡”)培养。培养过程中抽样检测活菌数量时，应采用__________________(填“稀释涂布平板法”或“显微镜直接计数法”)，其原因是___________________________________________________________________________________________________________。4．(2022·全国乙，37节选)用菌株C可产生S，若以制糖废液作为碳源，为进一步确定生产S的最适碳源浓度，某同学进行了相关实验。请简要写出实验思路：________________________________________________________________________________________。答案精析考点一整合1．(1)①营养物质②培养、分离、鉴定、保存③固体琼脂液体(2)①碳源无机盐②维生素酸性中性或弱碱性无氧2．(1)纯净(2)杂菌(4)②酒精灯火焰4．湿热灭菌法接种环连续划线稀释分散单菌落判断正误(1)×[不含氮源的平板可用于固氮菌的培养。](2)√(3)×[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。]提升(1)②拔出棉塞后完全握住棉塞会造成杂菌污染，应握住棉塞上部；⑥划线时不能将培养皿完全打开，应在火焰附近将培养皿打开一条缝隙，用接种环在培养基表面迅速划三至五条平行线，盖上皿盖；⑦划线时第5次的划线不能与第1次的划线相连；⑧平板应倒置培养。(2)划线后，线条末端菌种的数目比线条起始处要少，每次从上一次划线的末端开始，能使菌种的数目随着划线次数的增加而逐步减少，最终能得到由单个微生物繁殖而来的菌落。(3)需要；划线结束后灼烧接种环，能及时杀死接种环上残留的菌种，避免污染环境和感染操作者。评价1．B[温度降低后，培养基易凝固，因此倒平板后要及时轻轻晃动，以保持均一性，A错误；由题图可知，随着划线次数增多，细菌密度逐渐减小，Ⅲ区开始出现单菌落，应从Ⅲ区挑取单菌落，B正确；菌落是由单个微生物细胞或多个同种细胞繁殖到一定程度后形成的，能得到单菌落即可以达到菌种纯化的目的，C错误；刚果红能与纤维素形成红色复合物，菌落周围的纤维素被降解后红色消失，出现透明圈，D错误。]2．C[从实验结果看，贴有“洗手后”标签的培养皿中菌落较少，并不能说明洗手后的操作不会污染培养基，C错误。]考点二整合1．特定种类的微生物生长抑制或阻止其他种类微生物生长2．(1)②酒精冷却(2)②活菌30～300平均值少当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落3．(1)脲酶尿素(2)30～300稀释涂布平板30～37(3)少于30～300教材隐性知识碱酚红变红判断正误(1)×[平板涂布时涂布器使用前必须先浸在酒精中，然后在火焰上灼烧，这种操作属于灭菌。](2)√(3)×[平板划线法只能用于细菌分离，不能用于细菌计数。](4)×[血细胞计数板不适用于微小的细菌计数。]提升1．纤维素分解菌大多分布在富含纤维素的环境中。2．纤维素促进纤维素分解菌生长，抑制其他微生物的生长3．④；④形成的透明圈与菌落直径的比值最大。4．乙2.33×109评价3．D[研究目的是筛选能高效降解羽毛、蹄角等废弃物中角蛋白的嗜热菌，因此目标菌既要耐高温，又要能够高效降解角蛋白，所以应在c点时取样，并且用角蛋白氮源培养基进行选择培养，D符合题意。]4．D[农田或公园土壤中含有较多的产脲酶的微生物，A正确；为了筛选可分解尿素的细菌，配制的培养基应选择尿素作为唯一氮源，能合成脲酶的微生物在该培养基上能生长，B正确；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，C正确；在细菌分解尿素的化学反应中，细菌合成的脲酶将尿素分解成氨，氨会使培养基的pH升高，酚红指示剂将变红，因此在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，能对分离的菌种做进一步鉴定，D错误。]5．A[过程①为稀释过程，一般取1mL菌液转移，过程②为涂布平板过程，一般取0.1mL菌液进行涂布，A错误；图2中周围不显蓝色的菌落产生的淀粉酶可以在高温下分解淀粉，所以周围不显蓝色的菌落含有所需菌种，C正确。]6．(1)④(2)等比稀释4.6×105(或)(3)诱变脂肪较大(4)B该菌株增殖速度快，单细胞蛋白产量高；降解脂肪能力强，净化效果好解析(2)利用稀释涂布平板法统计活菌数目时，需要将制备的菌悬液进行等比稀释，以获得细胞密度不同的菌悬液，一般来说，菌落数为30～300的平板最适于计数。0.1mL菌悬液中含有46个酵母菌落，则1mL菌悬液中含有460个酵母菌落；1.0g土壤样品首先稀释100倍，