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第38讲 微生物的培养技术和应用
目录
01考情透视·目标导航 2
02知识导图·思维领航 3
03考点突破·考法探究 3
考点一 微生物的培养技术及应用 3
知识点1 培养基的配制 3
知识点2　无菌技术 5
知识点3　微生物的纯培养 6
考向1 结合培养基的配制和无菌技术，考查科学思维 8
考向2 结合微生物的纯培养，考查科学探究能力 8
考点二 微生物的选择培养和计数 9
知识点1 选择培养基 9
知识点2 选择培养基与鉴别培养基的比较 9
知识点3 微生物的选择培养与数量测定 10
知识点4 土壤中分解尿素细菌的分离与计数 12
考向1 结合微生物的选择培养，考查科学思维 13
考向2 结合微生物的分离与计数，考查科学思维 14
04真题练习·命题洞见（含2024年高考真题） 15
05长句分析·规范作答 17
一、教材知识链接 17
二、教材深挖拓展 17
三、长句规范作答 18
考点 由高考知核心知识点 预测
微生物的培养技术和应用 考点一：微生物的培养技术及应用 （3年18考，全国卷3年1考） 2024·江苏卷（选择题）、2024·山东卷（选择题） 2023·重庆卷（选择题）、2023·北京卷（解答题） 2023·全国卷（解答题）、2022·天津卷（选择题） 2022·海南卷（选择题） 题型：选择题、解答题 内容：本专题知识难度较高，要求基础要扎实。考查学生对相关微生物培养整体性的认识,或结合一些情景信息或表格信息设置题目，考查学生的应变能力、获取信息和综合分析能力。
考点二：微生物的选择培养和计数 （3年25考，全国卷3年2考） 2024·重庆卷（选择题）、2024·浙江卷（选择题） 2024·宁夏卷（解答题）、2023·辽宁卷（解答题） 2023·江苏卷（解答题）、2023·山东卷（选择题） 2023·广东卷（选择题）、2023·山东卷（选择题） 2023·广东卷（选择题）、2022·江苏卷（选择题） 2022·辽宁卷（选择题）、2022·湖南卷（解答题）
课标要求 1.获得纯净的微生物培养物是发酵工程的基础。 2.阐明在发酵工程中灭菌是获得纯净的微生物培养物的基础。 3.阐明无菌技术是在操作过程中，保持无菌物品和无菌区域不被微生物污染的技术。 4.举例说明通过调整培养基的配方可有目的的培养某种微生物。 5.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。 6.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。
新旧教材对比 增：①大肠杆菌纯化培养改为酵母菌的纯培养；②分解纤维素微生物的分离改为课后习题呈现。 改：①菌种的保藏；②制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的步骤。
考点一 微生物的培养技术及应用
知识点1 培养基的配制
1.定义：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出的供其生长繁殖的营养基质。
2.作用：用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。
3.种类：
（1）按物理性质分
①固体培养基：用于微生物的分离、鉴定、活菌计数。
②液体培养基：用于扩大培养、工业生产。
（2）按用途分
①选择培养基：如含抗生素的培养基、不加氮源的培养基、加高浓度NaCl的培养基。
②鉴别培养基：伊红美蓝（大肠杆菌）、酚红（分解尿素菌）、刚果红（分解纤维素菌）。
（3）按化学性质分
①天然培养基：含化学成分不明确的天然物质，一般用于工业生产。
②合成培养基
4.培养基的配方：一般都含有碳源、氮源、水、无机盐。
（1）碳源：构成细包物质和一些代谢产物；有机碳既是碳源又是能源。
①无机碳源：CO2、CO32-、HCO3-。
作用：用于培养自养微生物。
②有机碳源：糖类、脂质、蛋白质、有机酸、石油等。
作用：用于培养异养微生物。
（2）氮源：主要用于合成蛋白质、核酸及含氮代谢产物等。
①无机氮源：NH4＋、NO3-、NH3等。
②有机氮源：牛肉膏、蛋白胨、尿素、氨基酸等。
注意：含C、H、O、N的有机物是异养型微生物的碳源、氮源、能源。
（3）无机盐：提供无机营养、调剂PH、维持渗透压。
（4）水：良好的溶剂、维持生物大分子结构的稳定。
（5）特殊条件：pH、O2和特殊营养物质（生长因子、氨基酸、维生素、碱基等）。
【提示】“个性定制”
例：
①培养乳酸杆菌时，需要在培养基中添加 维生素 ；
②培养霉菌时，需要将培养基调至 酸性 ；
③培养细菌时，需要将培养基调至 中性或弱碱性 ；
④培养厌氧微生物时，需要提供 无氧 的条件。
知识点2　无菌技术
1.目的：获得纯净的微生物培养物。
2.关键：防止杂菌污染。
3.方法：消毒与灭菌
项目 消毒 灭菌
作用强度 较为温和的理化因素 强烈的理化因素
作用程度 杀死物体表面或内部一部分微生物 杀死物体内外的所有微生物
芽孢和孢子 一般不能杀灭 能杀灭
适用对象 实验操作的空间、操作者衣着和双手 微生物培养器皿、接种用具和培养基等
常用方法 煮沸消毒法、巴氏消毒法等 湿热灭菌法、干热灭菌法、灼烧灭菌法等
4.消毒与灭菌的比较
类型 适用范围 操作方法
消 毒 较为温和理化方法，杀死部分微生物(不包括芽孢、孢子) 煮沸消毒法 日常生活用品 100 ℃煮沸5～6 min
巴氏消毒法 不耐高温的液体 62～65 ℃煮30 min或80-90 ℃煮30s-1 min
化学药剂 生物活体、水源等 擦拭等,如用酒精擦拭双手、用氯气消毒水源
紫外线 接种室、接种箱，超净工作台 紫外线照射30 min
灭 菌 强烈的理化方法，杀死所有微生物(包括芽孢、孢子) 灼烧灭菌 接种的金属工具、接种时用的试管口或瓶口等 直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧
干热灭菌 耐高温、需要保持干燥的物品,如玻璃器皿和金属用具等 物品放入干热灭菌箱,160～170 ℃加热2～3h
湿热灭菌 培养基、培养皿等,生产和实验室常用 高压蒸汽灭菌锅内,100 kPa,温度121 ℃,15～30 min
5.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酒精灯火焰附近进行。
【教材隐性知识】教材隐性知识：源于选择性必修3 P10“相关信息”：生物消毒法是指利用生物或其 代谢物 除去环境中的部分微生物的方法。
知识点3　微生物的纯培养
1.培养物、纯培养物、纯培养概念辨析：
（1）培养物：在微生物学中，将接种于培养基内，在合适条件下形成的含特定种类微生物的群体。
（2）纯培养物：由单一个体繁殖所获得的微生物群体。
（3）纯培养：获得纯培养物的过程就是纯培养。
2.酵母菌纯培养的操作步骤：
注意：（1）灭菌前调pH。
（2）将接种后的平板和一个未接种的平板倒置,放入恒温培养箱培养：其目的是做对照，检测培养基灭菌是否合格。
注意：④等待培养基冷却凝固后，将培养皿倒过来放置：其目的是防止水分蒸发过快，防止皿盖上的水珠落入培养基造成污染。
倒平板注意事项：
①温度：50℃左右。
②操作：在酒精灯火焰附近。
③冷凝后平板倒置。
3.平板划线法操作步骤：
接种环灭菌→第1区划线→接种环灭菌→第2区划线→接种环灭菌→第3区划线→接种环灭菌→第4区划线→接种环灭菌→第5区划线→接种环灭菌。
【平板划线法注意事项】
①接种环只蘸一次菌液，在培养基不同位置连续划线多次。
②划线首尾不能相接。
③每次划线前接种环进行灼烧灭菌，待冷却后再开始画线。
④划线后，培养皿倒置培养。
【易错辨析】
1．在培养霉菌时，需要将培养基调至中性或弱碱性。(选择性必修3 P10正文)(　 　)
2．获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染。(选择性必修3 P10正文)(　 　)
3．为了避免周围环境中微生物的污染，接种过程中许多操作都应在超净工作台并在酒精灯火焰附近进行。(选择性必修3 P10正文)(　 　)
4．由单一个体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。(选择性必修3 P11正文)(　√　)
考向1 结合培养基的配制和无菌技术，考查科学思维
例1．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24 h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
【变式训练】在实验室培养微生物，需要人为地为微生物提供适宜的营养和环境条件。下列关于培养基配制的说法正确的是(　　)
A.培养基中需要碳源、氮源、水和无机盐齐全
B.培养基中必须添加琼脂
C.培养基制备中均需调节pH至酸性
D.无论哪种培养基均需要灭菌
考向2 结合微生物的纯培养，考查科学探究能力
例2．下列关于“酵母菌的纯培养”实验的叙述，错误的是(　　)
A.马铃薯捣烂后的滤液中含有酵母菌生长所需的多种营养成分
B.接种环灭菌时，顶端的环和环后的部分柄均需通过火焰灼烧
C.平板划线时，接种环应在固体培养基表面轻轻地连续划线
D.完成平板划线后，应将平板立刻倒置培养以免污染培养基
【变式训练】下图为微生物的实验室培养的有关操作，下列相关叙述错误的是(　　)
A．步骤①中，需将接种工具灼烧至变红，以杀灭杂菌
B．步骤②中，将接种工具冷却时不宜距酒精灯火焰太远
C．图中接种方法的目的是使菌种逐渐稀释，经培养后获得单个菌落
D．接种后应将培养皿倒置培养，培养后可以根据结果进行微生物计数
考点二 微生物的选择培养和计数
知识点1 选择培养基
1.实验室中微生物筛选的原理：人为提供有利于目的菌生长的条件（包括营养、温度和pH等），同时抑制或阻止其他微生物的生长。
加入青霉素的培养基 分离酵母菌、霉菌等真菌
不加氮源的无氮培养基 分离固氮菌
不加含碳有机物的无碳培养基 分离自养型微生物
加高浓度食盐 分离金黄色葡萄球菌
石油是唯一碳源 分离能消除石油污染的微生物
2.选择培养基的概念：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为选择培养基。
知识点2 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
原理 加入不影响甚至促进目标微生物生长，而抑制或阻止其他种类微生物生长的化学物质 加入某种指示剂或化学药品(不影响微生物正常生长)，使微生物的某种代谢产物与培养基中的特定指示剂或化学药品发生反应
用途 培养、分离出目标微生物 鉴别目标微生物
举例 培养酵母菌和霉菌时，可在培养基中加入青霉素，抑制细菌的生长；利用以尿素为唯一氮源的培养基来培养可分解尿素的细菌 可用伊红美蓝培养基鉴定饮用水或乳制品中是否含有大肠杆菌(若有，则菌落呈黑色)
图示
知识点3 微生物的选择培养与数量测定
1.稀释涂布平板法
（1）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。通过计数平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌。
（2）关键：恰当的稀释度、涂布是否均匀是成功统计菌落数目的关键。
2.稀释涂布平板法的操作步骤
（1）土壤取样：细菌适宜在酸碱度接近中性的潮湿土壤中生长，绝大多数分布在距地表3~8cm的土壤层。取样时，一般要铲去表层土。
取样时用的铁铲和取样纸袋在使用前都需要灭菌，操作完整后，一定要洗手。
城市：公园里、街道旁、花盆中。
农村：农田里、菜园里。
（2）样品的稀释与涂布： 将10g土样加入盛有90mL无菌水的锥形瓶中，充分摇匀。取1mL上清液加入盛有9mL无菌水的试管中，依次等比稀释。
（3）微生物的培养：待涂布的菌液被培养基吸收后，将平板倒置（同时放一个未接种的培养基），放入30~37℃的恒温培养箱中培养1~2d。
问题1：培养时要将一个未接种的培养基和一个已接种的培养基放在一起培养为什么？
问题2：与平板划线法相比，为什么稀释涂布平板法可以用于细菌的计数？
（4）注意事项：
①将涂布器从酒精中取出时，要让多余的酒精在烧杯中滴尽，然后再放在火焰上灼烧；不要将过热的涂布器放在盛有酒精的烧杯中，以免引燃酒精。
②过程中所有操作都应在酒精灯火焰旁进行。
③10g土样加入盛有90mL无菌水中后，已稀释10倍，在计算时，不要忽略。
④由于使用的是选择培养基，所以一般情况下，获得的单菌落即目的菌，但因为有些微生物可以利用目的菌的代谢产物来生长繁殖，所以还需要进一步验证。
3.稀释涂布平板法和平板划线法的比较
主要方法 稀释涂布平板法 平板划线法
分离结果
主要步骤 系列梯度稀释操作和涂布平板操作 接种环在固体培养基表面连续划线
接种用具 涂布器 接种环
菌体获取 从适宜稀释度的平板上的菌落中挑取菌体 在具有显著的菌落特征的区域挑取菌体
能否用于计数 可以计数，但是操作复杂，需涂布多个平板 不能计数
共同点 使培养基上形成由单个细菌细包繁殖而来的子细包群体——菌落
4.利用稀释涂布平板法计数（间接计数法）
(1)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。通过计数平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌。
例1：某同学在稀释倍数为106的培养基中测得平板上菌落数的平均值为234个(涂布平板时所用稀释液的体积为0.1 mL)，所以每克样品中的细菌数是 2.34×109 个。
（2）注意：
①选择30-300个菌落的平板进行计数；
②统计的菌落往往比活菌的实际数目低；
注意：因为当两个或多个细包连在一起时，繁殖后形成的还是一个菌落。
③每个稀释度至少取3个平板取其平均值；
注意：重复实验，减少偶然因素对实验结果的影响。
5.显微镜直接计数法
（1）原理：利用细菌计数板或血细包计数板，在显微镜下计算一定容积里样品中微生物的数量。
①血细包计数板：常用于相对较大的酵母菌细包、霉菌孢子等的计数。
②细菌计数板：对细菌等较小的细包进行观察和计数。
（2）优缺点：
①优点：快速、直观。
②缺点：
A.不能区分死菌和活菌→偏大；
B.不适于对运动细菌的计数；
C.个体小的细菌在显微镜下难以观察。
问题3：为了避免上述缺点，我们该如何做？
提示：可以染色（如使用台盼蓝，死细包会被染成蓝色）后再进行显微镜计数。
知识点4 土壤中分解尿素细菌的分离与计数
（1）实验原理
①土壤中的细菌之所以能分解尿素，是因为它们能合成脲酶；
②配制以尿素为唯一氮源的培养基，能够在该培养基中生长的细菌就是能分解尿素的细菌。
（2）分离流程
①土壤取样：在酸碱度接近中性的潮湿土壤中取样。
②样品稀释：一般选用1×104、1×105、1×106倍稀释的稀释液
③培养、观察：每隔24 h统计一次菌落数目，选取菌落数目稳定时的记录作为结果。
（3）鉴定计数：
①菌落特征可作为菌种鉴定的重要依据。
②在培养基中加入酚红指示剂，若指示剂变红，可确定细菌能分解尿素。
注意：分解尿素的细菌合成的脲酶可以将尿素分解成氨，氨会使培养基的碱性增强，在培养基中加入酚红指示剂培养细菌，若指示剂变红，可确定该细菌能够分解尿素。
【教材隐性知识】选择性必修3 P19“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，氨会使培养基的碱性增强，在培养基中加入酚红指示剂培养细菌，若指示剂变红，可确定该细菌能够分解尿素。
原理：脲酶催化尿素分解成氨→培养基碱性增强→ 酚红变红→脲酶阳性。
在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂。培养某种细菌后，如果PH升高，指示剂将变红，说明该细菌能够分解尿素。
酚红培养基→鉴定分解尿素的细菌
【易错辨析】
1．菌液的稀释度足够高时，培养基表面会获得单菌落。(选择性必修3 P18正文)(　 　)
2．适于平板计数的菌落数范围为40～300。(选择性必修3 P18正文)(　 　)
3．稀释涂布平板法计数时，统计的菌落数往往比活菌的实际数目少。(选择性必修3 P18正文)(　 　)
4．稀释涂布平板法计数时，平板上的一个菌落就是一个细菌。(选择性必修3 P20练习与应用2)(　 　)
考向1 结合微生物的选择培养，考查科学思维
例1．野生型大肠杆菌菌株能在基本培养基上生长，氨基酸营养缺陷型突变株无法合成某种氨基酸，只能在完全培养基上生长，下图为纯化某氨基酸营养缺陷型突变株的部分流程图，①②③④代表培养基，A、B、C表示操作步骤，D、E为菌落。下列叙述错误的是(　　)
A.图中①②④为基本培养基，③为完全培养基
B.A操作的目的是提高突变频率，增加突变株的数量
C.B的正确操作是用涂布器把菌液均匀地涂布在②表面
D.经C过程原位影印及培养后，可从④中挑取D进行纯化培养
【变式训练】耐高温淀粉酶在大规模工业生产中有很大的实用性。嗜热菌可以在高温环境中生存，其产生的淀粉酶最适温度较高。筛选能产生耐高温淀粉酶的嗜热菌过程如图1所示，其中Ⅰ号培养基用碘液处理的结果如图2所示。下列叙述正确的是(　　)
图1
图2
A.图2中周围不显蓝色的菌落含有所需菌种
B.倒平板后对培养皿进行高压蒸汽灭菌
C.淀粉是图2所示固体培养基的唯一碳源
D.甲、乙试管中均为选择培养基
考向2 结合微生物的分离与计数，考查科学思维
例2．北京冬奥会食堂让各国运动健儿爱上中国味道，其餐余垃圾在垃圾集中点采用生化＋雾化＋膜过滤技术处理后，可以达到无二次污染的标准。为筛选对抗生素有抗性、高效降解淀粉的微生物，提高“生化”处理的效率，研究人员将餐余垃圾机械化处理后加入装有无菌水的锥形瓶中制备餐余垃圾浸出液，然后进行如图所示操作，下列说法错误的是(　　)
A.餐余垃圾浸出液在接种前通常需要进行高压蒸汽灭菌处理
B.可用稀释涂布平板法将餐余垃圾浸出液接种在X培养基上
C.X培养基含有淀粉和抗生素，Y培养基是不含琼脂的液体培养基
D.图中高效降解淀粉的微生物是⑤，可根据菌落特征初步判断微生物类型
【变式训练】自生固氮菌是土壤中能独立进行固氮的细菌。科研人员进行了土壤中自生固氮菌的分离和固氮能力测定的研究，部分实验流程如图。已知步骤④获得的3个平板的菌落数分别为90、95、100，对照组平板为0。下列相关叙述正确的是(　　)
A.步骤②振荡20 min的目的是扩大菌种数量，属于选择培养
B.步骤④→⑤使用接种环划线接种，使用前需要灼烧灭菌
C.1 g土壤中平均自生固氮菌数约为9.5×106个
D.所用培养基应加入碳源、氮源、无机盐、水和琼脂
1．（2024·江苏·高考真题）酵母菌是生态工程中常用的表达系统。下列相关叙述正确的是（ ）
A．酵母菌培养液使用前要灭活所有细菌，但不能灭活真菌
B．酵母菌是真核细包，需放置在CO2培养箱中进行培养
C．可用稀释涂布平板法对酵母菌计数
6．（2023·江苏·高考真题）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．血细包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
一、教材知识链接
1.(选择性必修3 P10)培养基的化学成分包括水、无机盐、碳源、氮源等。
2.(选择性必修3 P10)获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染，无菌技术除了用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染外，还能有效避免操作者自身被微生物感染。
3.(选择性必修3 P12)菌落是指分散的微生物在适宜的固体培养基表面或内部可以繁殖形成肉眼可见的、有一定形态结构的子细包群体。采用平板划线法和稀释涂布平板法能将单个微生物分散在固体培养基上，之后经培养得到的单菌落一般是由单个微生物繁殖形成的纯培养物。
4.(选择性必修3 P16)选择培养基是指在微生物学中，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。
5.(选择性必修3 P12)平板冷凝后，要将平板倒置的原因是平板冷凝后，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，既可以减少培养基中的水分过快地挥发，又可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。
6.(选择性必修3 P13)平板划线操作的第一步灼烧接种环是为了避免接种环上可能存在的微生物污染培养物；每次划线前灼烧接种环是为了杀死上次划线结束后，接种环上残留的菌种，使下一次划线时，接种环上的菌种直接来源于上次划线的末端，从而通过划线次数的增加，使每次划线时菌种的数目逐渐减少，以便得到单菌落。划线结束后灼烧接种环，能及时杀死接种环上残留的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者。
7.(选择性必修3 P13)在灼烧接种环之后，要等其冷却后再进行划线的原因是以免接种环温度太高，杀死菌种。
8.(选择性必修3 P13)在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的原因是划线后，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。
9.(选择性必修3 P18)当两个或多个细包连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落，统计的菌落数往往比活菌的实际数目少。
10.(选择性必修3 P19)检测培养物中是否有杂菌污染的方法是同时培养灭菌后的未接种的培养基，观察是否有菌落产生。判断选择培养基是否起到筛选作用的方法是配制牛肉膏蛋白胨培养基作为对照，观察选择培养基上的菌落数是否远少于牛肉膏蛋白胨培养基上的菌落数目。
二、教材深挖拓展
1．(选择性必修3 P10正文拓展)消毒和灭菌都能杀死所有的微生物吗？
2．(选择性必修3 P12探究·实践拓展)平板划线法划线过程中，为什么不能将最后一次的划线与第一次的划线相连？
3.(选择性必修3 P18“文字”改编)想一想，如何根据平板上的菌落数推测出每克样品中的菌落数？
4．(选择性必修3 P20“到社会中去”改编)为什么测定活菌的数量不能用平板划线法？
三、长句规范作答
1．(科学思维)在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌的原因是_____________________________________
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21世纪教育网(www.21cnjy.com)第38讲 微生物的培养技术和应用
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01考情透视·目标导航 2
02知识导图·思维领航 3
03考点突破·考法探究 3
考点一 微生物的培养技术及应用 3
知识点1 培养基的配制 3
知识点2　无菌技术 5
知识点3　微生物的纯培养 6
考向1 结合培养基的配制和无菌技术，考查科学思维 8
考向2 结合微生物的纯培养，考查科学探究能力 8
考点二 微生物的选择培养和计数 10
知识点1 选择培养基 10
知识点2 选择培养基与鉴别培养基的比较 10
知识点3 微生物的选择培养与数量测定 10
知识点4 土壤中分解尿素细菌的分离与计数 13
考向1 结合微生物的选择培养，考查科学思维 14
考向2 结合微生物的分离与计数，考查科学思维 16
04真题练习·命题洞见（含2024年高考真题） 17
05长句分析·规范作答 20
一、教材知识链接 20
二、教材深挖拓展 21
三、长句规范作答 21
考点 由高考知核心知识点 预测
微生物的培养技术和应用 考点一：微生物的培养技术及应用 （3年18考，全国卷3年1考） 2024·江苏卷（选择题）、2024·山东卷（选择题） 2023·重庆卷（选择题）、2023·北京卷（解答题） 2023·全国卷（解答题）、2022·天津卷（选择题） 2022·海南卷（选择题） 题型：选择题、解答题 内容：本专题知识难度较高，要求基础要扎实。考查学生对相关微生物培养整体性的认识,或结合一些情景信息或表格信息设置题目，考查学生的应变能力、获取信息和综合分析能力。
考点二：微生物的选择培养和计数 （3年25考，全国卷3年2考） 2024·重庆卷（选择题）、2024·浙江卷（选择题） 2024·宁夏卷（解答题）、2023·辽宁卷（解答题） 2023·江苏卷（解答题）、2023·山东卷（选择题） 2023·广东卷（选择题）、2023·山东卷（选择题） 2023·广东卷（选择题）、2022·江苏卷（选择题） 2022·辽宁卷（选择题）、2022·湖南卷（解答题）
课标要求 1.获得纯净的微生物培养物是发酵工程的基础。 2.阐明在发酵工程中灭菌是获得纯净的微生物培养物的基础。 3.阐明无菌技术是在操作过程中，保持无菌物品和无菌区域不被微生物污染的技术。 4.举例说明通过调整培养基的配方可有目的的培养某种微生物。 5.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。 6.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。
新旧教材对比 增：①大肠杆菌纯化培养改为酵母菌的纯培养；②分解纤维素微生物的分离改为课后习题呈现。 改：①菌种的保藏；②制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的步骤。
考点一 微生物的培养技术及应用
知识点1 培养基的配制
1.定义：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出的供其生长繁殖的营养基质。
2.作用：用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。
3.种类：
（1）按物理性质分
①固体培养基：用于微生物的分离、鉴定、活菌计数。
②液体培养基：用于扩大培养、工业生产。
（2）按用途分
①选择培养基：如含抗生素的培养基、不加氮源的培养基、加高浓度NaCl的培养基。
②鉴别培养基：伊红美蓝（大肠杆菌）、酚红（分解尿素菌）、刚果红（分解纤维素菌）。
（3）按化学性质分
①天然培养基：含化学成分不明确的天然物质，一般用于工业生产。
②合成培养基
4.培养基的配方：一般都含有碳源、氮源、水、无机盐。
（1）碳源：构成细包物质和一些代谢产物；有机碳既是碳源又是能源。
①无机碳源：CO2、CO32-、HCO3-。
作用：用于培养自养微生物。
②有机碳源：糖类、脂质、蛋白质、有机酸、石油等。
作用：用于培养异养微生物。
（2）氮源：主要用于合成蛋白质、核酸及含氮代谢产物等。
①无机氮源：NH4＋、NO3-、NH3等。
②有机氮源：牛肉膏、蛋白胨、尿素、氨基酸等。
注意：含C、H、O、N的有机物是异养型微生物的碳源、氮源、能源。
（3）无机盐：提供无机营养、调剂PH、维持渗透压。
（4）水：良好的溶剂、维持生物大分子结构的稳定。
（5）特殊条件：pH、O2和特殊营养物质（生长因子、氨基酸、维生素、碱基等）。
【提示】“个性定制”
例：
①培养乳酸杆菌时，需要在培养基中添加 维生素 ；
②培养霉菌时，需要将培养基调至 酸性 ；
③培养细菌时，需要将培养基调至 中性或弱碱性 ；
④培养厌氧微生物时，需要提供 无氧 的条件。
知识点2　无菌技术
1.目的：获得纯净的微生物培养物。
2.关键：防止杂菌污染。
3.方法：消毒与灭菌
项目 消毒 灭菌
作用强度 较为温和的理化因素 强烈的理化因素
作用程度 杀死物体表面或内部一部分微生物 杀死物体内外的所有微生物
芽孢和孢子 一般不能杀灭 能杀灭
适用对象 实验操作的空间、操作者衣着和双手 微生物培养器皿、接种用具和培养基等
常用方法 煮沸消毒法、巴氏消毒法等 湿热灭菌法、干热灭菌法、灼烧灭菌法等
4.消毒与灭菌的比较
类型 适用范围 操作方法
消 毒 较为温和理化方法，杀死部分微生物(不包括芽孢、孢子) 煮沸消毒法 日常生活用品 100 ℃煮沸5～6 min
巴氏消毒法 不耐高温的液体 62～65 ℃煮30 min或80-90 ℃煮30s-1 min
化学药剂 生物活体、水源等 擦拭等,如用酒精擦拭双手、用氯气消毒水源
紫外线 接种室、接种箱，超净工作台 紫外线照射30 min
灭 菌 强烈的理化方法，杀死所有微生物(包括芽孢、孢子) 灼烧灭菌 接种的金属工具、接种时用的试管口或瓶口等 直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧
干热灭菌 耐高温、需要保持干燥的物品,如玻璃器皿和金属用具等 物品放入干热灭菌箱,160～170 ℃加热2～3h
湿热灭菌 培养基、培养皿等,生产和实验室常用 高压蒸汽灭菌锅内,100 kPa,温度121 ℃,15～30 min
5.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酒精灯火焰附近进行。
【教材隐性知识】教材隐性知识：源于选择性必修3 P10“相关信息”：生物消毒法是指利用生物或其 代谢物 除去环境中的部分微生物的方法。
知识点3　微生物的纯培养
1.培养物、纯培养物、纯培养概念辨析：
（1）培养物：在微生物学中，将接种于培养基内，在合适条件下形成的含特定种类微生物的群体。
（2）纯培养物：由单一个体繁殖所获得的微生物群体。
（3）纯培养：获得纯培养物的过程就是纯培养。
2.酵母菌纯培养的操作步骤：
注意：（1）灭菌前调pH。
（2）将接种后的平板和一个未接种的平板倒置,放入恒温培养箱培养：其目的是做对照，检测培养基灭菌是否合格。
注意：④等待培养基冷却凝固后，将培养皿倒过来放置：其目的是防止水分蒸发过快，防止皿盖上的水珠落入培养基造成污染。
倒平板注意事项：
①温度：50℃左右。
②操作：在酒精灯火焰附近。
③冷凝后平板倒置。
3.平板划线法操作步骤：
接种环灭菌→第1区划线→接种环灭菌→第2区划线→接种环灭菌→第3区划线→接种环灭菌→第4区划线→接种环灭菌→第5区划线→接种环灭菌。
【平板划线法注意事项】
①接种环只蘸一次菌液，在培养基不同位置连续划线多次。
②划线首尾不能相接。
③每次划线前接种环进行灼烧灭菌，待冷却后再开始画线。
④划线后，培养皿倒置培养。
【易错辨析】
1．在培养霉菌时，需要将培养基调至中性或弱碱性。(选择性必修3 P10正文)(　×　)
提示：酸性
2．获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染。(选择性必修3 P10正文)(　√　)
3．为了避免周围环境中微生物的污染，接种过程中许多操作都应在超净工作台并在酒精灯火焰附近进行。(选择性必修3 P10正文)(　√　)
4．由单一个体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。(选择性必修3 P11正文)(　√　)
考向1 结合培养基的配制和无菌技术，考查科学思维
例1．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24 h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
【答案】　C
【解析】　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。
【变式训练】在实验室培养微生物，需要人为地为微生物提供适宜的营养和环境条件。下列关于培养基配制的说法正确的是(　　)
A.培养基中需要碳源、氮源、水和无机盐齐全
B.培养基中必须添加琼脂
C.培养基制备中均需调节pH至酸性
D.无论哪种培养基均需要灭菌
【答案】　D
【解析】　培养固氮微生物时，培养基中可以不添加氮源，A正确；只有配制固体(或半固体)培养基时才需要添加琼脂，B错误；适宜的pH是微生物生长的必需条件，因此配制过程中需要调节pH，培养霉菌时一般需要将pH调至酸性，培养细菌时，一般需要将培养基调至中性或弱碱性，C错误；培养基均需要灭菌，D错误。
考向2 结合微生物的纯培养，考查科学探究能力
例2．下列关于“酵母菌的纯培养”实验的叙述，错误的是(　　)
A.马铃薯捣烂后的滤液中含有酵母菌生长所需的多种营养成分
B.接种环灭菌时，顶端的环和环后的部分柄均需通过火焰灼烧
C.平板划线时，接种环应在固体培养基表面轻轻地连续划线
D.完成平板划线后，应将平板立刻倒置培养以免污染培养基
【答案】　D
【解析】　马铃薯捣烂后的滤液中含有酵母菌生长所需的多种营养成分，如碳源、氮源和无机盐等，A正确；接种环灭菌时，顶端的环和环后的部分柄均需通过火焰灼烧，防止杂菌的污染，B正确；平板划线时，接种环应在固体培养基表面轻轻地连续划线，防止划破培养基表面，影响实验结果的观察，C正确；完成平板划线后，待菌液被培养基吸收，再将平板倒置培养，D错误。
【变式训练】下图为微生物的实验室培养的有关操作，下列相关叙述错误的是(　　)
A．步骤①中，需将接种工具灼烧至变红，以杀灭杂菌
B．步骤②中，将接种工具冷却时不宜距酒精灯火焰太远
C．图中接种方法的目的是使菌种逐渐稀释，经培养后获得单个菌落
D．接种后应将培养皿倒置培养，培养后可以根据结果进行微生物计数
【答案】　D
【解析】　步骤①中，接种前灼烧接种环至变红，目的是杀灭接种环上可能引起污染的微生物，A正确；步骤②中，将接种工具冷却时不宜距酒精灯火焰太远，防止受到杂菌污染，B正确；图中所示的接种方法是平板划线法，目的是使接种的菌种逐渐稀释，经培养后获得由单个细菌繁殖而来的菌落，C正确；图示的平板划线法不能用于微生物的计数，D错误。
【归纳总结】　
(1)无菌技术的三个主要注意点
①实验前应对操作空间、操作人员进行消毒，对所用器具和培养基进行灭菌。
②实验进行时需在酒精灯火焰周围无菌区操作。
③避免已杀菌处理的材料再次污染。
(2)倒平板时的注意事项
①琼脂是一种多糖，在98 ℃以上熔化，在44 ℃以下凝固。倒平板时高于50 ℃则会烫手，低于50 ℃时若不及时操作，琼脂会凝固。
②可以用手触摸盛有培养基的锥形瓶，感觉锥形瓶的温度下降到刚刚不烫手时，就可以进行倒平板了。
考点二 微生物的选择培养和计数
知识点1 选择培养基
1.实验室中微生物筛选的原理：人为提供有利于目的菌生长的条件（包括营养、温度和pH等），同时抑制或阻止其他微生物的生长。
加入青霉素的培养基 分离酵母菌、霉菌等真菌
不加氮源的无氮培养基 分离固氮菌
不加含碳有机物的无碳培养基 分离自养型微生物
加高浓度食盐 分离金黄色葡萄球菌
石油是唯一碳源 分离能消除石油污染的微生物
2.选择培养基的概念：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为选择培养基。
知识点2 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
原理 加入不影响甚至促进目标微生物生长，而抑制或阻止其他种类微生物生长的化学物质 加入某种指示剂或化学药品(不影响微生物正常生长)，使微生物的某种代谢产物与培养基中的特定指示剂或化学药品发生反应
用途 培养、分离出目标微生物 鉴别目标微生物
举例 培养酵母菌和霉菌时，可在培养基中加入青霉素，抑制细菌的生长；利用以尿素为唯一氮源的培养基来培养可分解尿素的细菌 可用伊红美蓝培养基鉴定饮用水或乳制品中是否含有大肠杆菌(若有，则菌落呈黑色)
图示
知识点3 微生物的选择培养与数量测定
1.稀释涂布平板法
（1）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。通过计数平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌。
（2）关键：恰当的稀释度、涂布是否均匀是成功统计菌落数目的关键。
2.稀释涂布平板法的操作步骤
（1）土壤取样：细菌适宜在酸碱度接近中性的潮湿土壤中生长，绝大多数分布在距地表3~8cm的土壤层。取样时，一般要铲去表层土。
取样时用的铁铲和取样纸袋在使用前都需要灭菌，操作完整后，一定要洗手。
城市：公园里、街道旁、花盆中。
农村：农田里、菜园里。
（2）样品的稀释与涂布： 将10g土样加入盛有90mL无菌水的锥形瓶中，充分摇匀。取1mL上清液加入盛有9mL无菌水的试管中，依次等比稀释。
（3）微生物的培养：待涂布的菌液被培养基吸收后，将平板倒置（同时放一个未接种的培养基），放入30~37℃的恒温培养箱中培养1~2d。
问题1：培养时要将一个未接种的培养基和一个已接种的培养基放在一起培养为什么？
提示：培养未接种的培养基的作用是对照。
问题2：与平板划线法相比，为什么稀释涂布平板法可以用于细菌的计数？
提示：平板划线法最开始的划线很可能菌类会长成一片，导致无法计数，此外灼烧接种环的时候也会杀死一部分菌类。
（4）注意事项：
①将涂布器从酒精中取出时，要让多余的酒精在烧杯中滴尽，然后再放在火焰上灼烧；不要将过热的涂布器放在盛有酒精的烧杯中，以免引燃酒精。
②过程中所有操作都应在酒精灯火焰旁进行。
③10g土样加入盛有90mL无菌水中后，已稀释10倍，在计算时，不要忽略。
④由于使用的是选择培养基，所以一般情况下，获得的单菌落即目的菌，但因为有些微生物可以利用目的菌的代谢产物来生长繁殖，所以还需要进一步验证。
3.稀释涂布平板法和平板划线法的比较
主要方法 稀释涂布平板法 平板划线法
分离结果
主要步骤 系列梯度稀释操作和涂布平板操作 接种环在固体培养基表面连续划线
接种用具 涂布器 接种环
菌体获取 从适宜稀释度的平板上的菌落中挑取菌体 在具有显著的菌落特征的区域挑取菌体
能否用于计数 可以计数，但是操作复杂，需涂布多个平板 不能计数
共同点 使培养基上形成由单个细菌细包繁殖而来的子细包群体——菌落
4.利用稀释涂布平板法计数（间接计数法）
(1)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。通过计数平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌。
例1：某同学在稀释倍数为106的培养基中测得平板上菌落数的平均值为234个(涂布平板时所用稀释液的体积为0.1 mL)，所以每克样品中的细菌数是 2.34×109 个。
（2）注意：
①选择30-300个菌落的平板进行计数；
②统计的菌落往往比活菌的实际数目低；
注意：因为当两个或多个细包连在一起时，繁殖后形成的还是一个菌落。
③每个稀释度至少取3个平板取其平均值；
注意：重复实验，减少偶然因素对实验结果的影响。
5.显微镜直接计数法
（1）原理：利用细菌计数板或血细包计数板，在显微镜下计算一定容积里样品中微生物的数量。
①血细包计数板：常用于相对较大的酵母菌细包、霉菌孢子等的计数。
②细菌计数板：对细菌等较小的细包进行观察和计数。
（2）优缺点：
①优点：快速、直观。
②缺点：
A.不能区分死菌和活菌→偏大；
B.不适于对运动细菌的计数；
C.个体小的细菌在显微镜下难以观察。
问题3：为了避免上述缺点，我们该如何做？
提示：可以染色（如使用台盼蓝，死细包会被染成蓝色）后再进行显微镜计数。
知识点4 土壤中分解尿素细菌的分离与计数
（1）实验原理
①土壤中的细菌之所以能分解尿素，是因为它们能合成脲酶；
②配制以尿素为唯一氮源的培养基，能够在该培养基中生长的细菌就是能分解尿素的细菌。
（2）分离流程
①土壤取样：在酸碱度接近中性的潮湿土壤中取样。
②样品稀释：一般选用1×104、1×105、1×106倍稀释的稀释液
③培养、观察：每隔24 h统计一次菌落数目，选取菌落数目稳定时的记录作为结果。
（3）鉴定计数：
①菌落特征可作为菌种鉴定的重要依据。
②在培养基中加入酚红指示剂，若指示剂变红，可确定细菌能分解尿素。
注意：分解尿素的细菌合成的脲酶可以将尿素分解成氨，氨会使培养基的碱性增强，在培养基中加入酚红指示剂培养细菌，若指示剂变红，可确定该细菌能够分解尿素。
【教材隐性知识】选择性必修3 P19“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，氨会使培养基的碱性增强，在培养基中加入酚红指示剂培养细菌，若指示剂变红，可确定该细菌能够分解尿素。
原理：脲酶催化尿素分解成氨→培养基碱性增强→ 酚红变红→脲酶阳性。
在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂。培养某种细菌后，如果PH升高，指示剂将变红，说明该细菌能够分解尿素。
酚红培养基→鉴定分解尿素的细菌
【易错辨析】
1．菌液的稀释度足够高时，培养基表面会获得单菌落。(选择性必修3 P18正文)(　√　)
2．适于平板计数的菌落数范围为40～300。(选择性必修3 P18正文)(　×　)
提示：30-300
3．稀释涂布平板法计数时，统计的菌落数往往比活菌的实际数目少。(选择性必修3 P18正文)(　√　)
4．稀释涂布平板法计数时，平板上的一个菌落就是一个细菌。(选择性必修3 P20练习与应用2)(　×　)
提示：是一个菌落
考向1 结合微生物的选择培养，考查科学思维
例1．野生型大肠杆菌菌株能在基本培养基上生长，氨基酸营养缺陷型突变株无法合成某种氨基酸，只能在完全培养基上生长，下图为纯化某氨基酸营养缺陷型突变株的部分流程图，①②③④代表培养基，A、B、C表示操作步骤，D、E为菌落。下列叙述错误的是(　　)
A.图中①②④为基本培养基，③为完全培养基
B.A操作的目的是提高突变频率，增加突变株的数量
C.B的正确操作是用涂布器把菌液均匀地涂布在②表面
D.经C过程原位影印及培养后，可从④中挑取D进行纯化培养
【答案】　A
【解析】　野生型大肠杆菌菌株能在基本培养基上生长，氨基酸营养缺陷型突变株无法合成某种氨基酸，只能在完全培养基上生长，根据题图可知，图中①②④为完全培养基，③为基本培养基，A正确；紫外线可以提高突变的频率，从而增加突变株的数量，B正确；B的正确操作是将菌液滴加到培养基表面，再用涂布器将菌液均匀地涂布在②表面，C正确；从图中可知，D在基本培养基中无法生长，在完全培养基中可生长，说明D是氨基酸营养缺陷型突变株菌落，故经C过程原位影印及培养后，可从④中挑取D菌落进行纯化培养，D错误。
【变式训练】耐高温淀粉酶在大规模工业生产中有很大的实用性。嗜热菌可以在高温环境中生存，其产生的淀粉酶最适温度较高。筛选能产生耐高温淀粉酶的嗜热菌过程如图1所示，其中Ⅰ号培养基用碘液处理的结果如图2所示。下列叙述正确的是(　　)
图1
图2
A.图2中周围不显蓝色的菌落含有所需菌种
B.倒平板后对培养皿进行高压蒸汽灭菌
C.淀粉是图2所示固体培养基的唯一碳源
D.甲、乙试管中均为选择培养基
【答案】　A
【解析】　淀粉与碘液反应呈现蓝色，能分解淀粉的嗜热菌在培养基上生长时可释放淀粉酶，分解培养基中的淀粉，故周围不显蓝色的菌落含有所需菌种，A正确；倒平板前培养皿和培养基都已灭菌处理，因此倒平板后不需要对培养皿再进行高压蒸汽灭菌，B错误；据图2可知，培养基上出现周围显蓝色的菌落和周围不显蓝色的菌落，因此淀粉可能不是图2所示固体培养基的唯一碳源，C错误；图1中①过程是梯度稀释，②过程是用稀释涂布平板法进行接种，因此甲、乙试管主要是对嗜热菌样品进行稀释，不具备选择作用，不属于选择培养基，D错误。
考向2 结合微生物的分离与计数，考查科学思维
例2．北京冬奥会食堂让各国运动健儿爱上中国味道，其餐余垃圾在垃圾集中点采用生化＋雾化＋膜过滤技术处理后，可以达到无二次污染的标准。为筛选对抗生素有抗性、高效降解淀粉的微生物，提高“生化”处理的效率，研究人员将餐余垃圾机械化处理后加入装有无菌水的锥形瓶中制备餐余垃圾浸出液，然后进行如图所示操作，下列说法错误的是(　　)
A.餐余垃圾浸出液在接种前通常需要进行高压蒸汽灭菌处理
B.可用稀释涂布平板法将餐余垃圾浸出液接种在X培养基上
C.X培养基含有淀粉和抗生素，Y培养基是不含琼脂的液体培养基
D.图中高效降解淀粉的微生物是⑤，可根据菌落特征初步判断微生物类型
【答案】　A
【解析】　若对餐余垃圾浸出液进行高压蒸汽灭菌会杀死菌种，导致实验失败，A正确；微生物的接种方法包括稀释涂布平板法和平板划线法，可用稀释涂布平板法将餐余垃圾浸出液接种在X培养基上，B正确；结合题意可知，本实验的目的是筛选对抗生素有抗性、高效降解淀粉的微生物，故图中X培养基以淀粉为唯一碳源，且应添加抗生素起选择作用；Y培养基是液体培养基，进行扩大培养，其中不含凝固剂琼脂，C正确；淀粉遇碘变蓝色，加入碘液后，能够分解淀粉的菌落周围出现透明圈，图中能高效降解淀粉的微生物是⑤(透明圈最大)，不同微生物形成的菌落特征不同，可根据菌落特征初步判断微生物类型，D错误。
【变式训练】自生固氮菌是土壤中能独立进行固氮的细菌。科研人员进行了土壤中自生固氮菌的分离和固氮能力测定的研究，部分实验流程如图。已知步骤④获得的3个平板的菌落数分别为90、95、100，对照组平板为0。下列相关叙述正确的是(　　)
A.步骤②振荡20 min的目的是扩大菌种数量，属于选择培养
B.步骤④→⑤使用接种环划线接种，使用前需要灼烧灭菌
C.1 g土壤中平均自生固氮菌数约为9.5×106个
D.所用培养基应加入碳源、氮源、无机盐、水和琼脂
【答案】　C
【解析】　步骤②需充分振荡的主要目的是使土壤中的微生物充分释放到无菌水中，A正确；由题图可知，步骤⑤平板中的菌落分布均匀，故步骤④→⑤所用的接种工具是涂布器，接种方法是稀释涂布平板法，B错误；1 g土壤中平均自生固氮菌数约为(90＋95＋100)/3÷0.1×104＝9.5×106(个)，C正确；本实验需要分离的自生固氮菌可以利用空气中的氮气作为氮源，故所用培养基中不能加入氮源，D错误。
1．（2024·江苏·高考真题）酵母菌是生态工程中常用的表达系统。下列相关叙述正确的是（ ）
A．酵母菌培养液使用前要灭活所有细菌，但不能灭活真菌
B．酵母菌是真核细包，需放置在CO2培养箱中进行培养
C．可用稀释涂布平板法对酵母菌计数
D．该表达系统不能对合成的蛋白质进行加工和修饰
【答案】B
【分析】 微生物常见的接种的方法：
（1）平板划线法：把混杂在一起的微生物或同一微生物群体中的不同细包用接种环在平板培养基，通过分区划线稀释而得到较多独立分布的单个细包，经培养后生长繁殖成单菌落，通常把这种单菌落当作待分离微生物的纯种。
（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。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单个细包，从而能在培养基表面形成单个的菌落。
【详解】A、酵母菌培养液使用前要灭活所有细菌和真菌，A正确；
B、将含有酵母菌的培养基放置在28℃恒温培养箱中进行培养，B错误；
C、稀释涂布平板法常用来统计样品中活菌的数目，当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的个单菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌。通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌，由此可知，可用稀释涂布平板法对酵母菌计数，C正确；
D、酵母菌是真核细包，具有高尔基体和内质网，可以对合成的蛋白质进行加工和修饰，D错误。
故选B。
2．（2024·江苏·高考真题）某同学进行下列实验时，相关操作合理的是（ ）
A．从试管取菌种前，先在火焰旁拔棉塞，再将试管口迅速通过火焰以灭菌
B．观察黑藻的细包质流动时，在高倍镜下先调粗准焦螺旋，再调细准焦螺旋
C．探究温度对酶活性的影响时，先将酶与底物混合，然后在不同温度下水浴处理
D．鉴定脂肪时，子叶临时切片先用体积分数为50%的乙醇浸泡，再用苏丹Ⅲ染液染色
【答案】A
【分析】在进行实验操作时，需要遵循正确的操作规范和原则，以保证实验的准确性和安全性。
【详解】 A 、从试管取菌种前，先在火焰旁拔棉塞，再将试管口迅速通过火焰，这样可以避免菌种被污染，A正确；
B、在高倍镜下观察时，只能调节细准焦螺旋，B错误；
C、探究温度对酶活性的影响时，应先将酶和底物分别在不同温度下处理，然后再混合，若先将酶与底物混合，再在不同温度下水浴处理，会在达到设定温度前就发生反应，影响实验结果，C错误；
D、鉴定脂肪时，子叶临时切片先用苏丹Ⅲ染液染色，然后用体积分数为50%的乙醇洗去浮色，D错误。
故选A。
3．（2024·重庆·高考真题）养殖场粪便是农家肥的重要来源，其中某些微生物可使氨氮化合物转化为尿素进而产生NH3，影响畜禽健康。为筛选粪便中能利用氨氮化合物且减少NH3产生的微生物。兴趣小组按图进行实验获得目的菌株，正确的是（ ）
A．①通常在等比稀释后用平板划线法获取单个菌落
B．②挑取在2种培养基上均能生长的用于后续的实验
C．③可通过添加脲酶并检测活性，筛选得到甲、乙
D．粪便中添加菌株甲比乙更有利于NH3的减少
【答案】B
【分析】由图可知，所筛选出的菌株之所以不能利用尿素，可能是由于不产生脲酶或分泌脲酶抑制剂。图中②筛选的是不能在尿素唯一氮源培养基上生长，而能在牛肉膏蛋白胨培养基上生长的菌株用于后续的实验。
【详解】A、平板划线法无需稀释，A正确；
B、由图可知，②筛选不能在尿素唯一氮源培养基上生长，而能在牛肉膏蛋白胨培养基上生长的菌株用于后续的实验，B错误；
C、所筛选出的菌株之所以不能利用尿素，可能是由于不产生脲酶或分泌脲酶抑制剂，所以③可通过添加脲酶并检测活性，筛选得到甲、乙，C正确；
D、由图可知，甲不产生脲酶而乙可以产生脲酶，且乙同时分泌脲酶抑制剂，粪便中可能还含有其他能产生脲酶的菌株使甲能够产生NH3，所以粪便中添加菌株乙比甲更有利于NH3的减少，D错误。
故选B。
4．（2024·浙江·高考真题）脲酶催化尿素水解，产生的氨可作为细菌的氮源。脲酶被去除镍后失去活性。下列叙述错误的是（ ）
A．镍是组成脲酶的重要元素
B．镍能提高尿素水解反应的活化能
C．产脲酶细菌可在以NH4Cl为唯一氮源的培养基生长繁殖
D．以尿素为唯一氮源的培养基可用于筛选产脲酶细菌
【答案】B
【分析】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，称为选择培养基。
2、只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素，利用以尿素作为唯一氮源的选择培养基，可以从土壤中分离出分解尿素的细菌。
【详解】A、根据题意，脲酶被去除镍后失去活性，说明镍是组成脲酶的重要元素，A正确；
B、脲酶催化尿素水解的机理为降低化学反应所需的活化能，镍作为脲酶的重要组成元素，应该与降低尿素水解反应的活化能有关，B错误；
C、产脲酶细菌可利用NH4Cl里的氮源进行代谢活动，因此产脲酶细菌可在以NH4Cl为唯一氮源的培养基生长繁殖，C正确；
D、产脲酶细菌能利用脲酶催化尿素分解产生NH3，NH3可作为细菌生长的氮源，不能产脲酶的细菌则无法分解尿素获得氮源，因此以尿素为唯一氮源的培养基可用于筛选产脲酶细菌，D错误。
故选B。
5．（2023·重庆·高考真题）垃圾分类有利于变废为宝，减少环境污染。如图为分类后餐厨垃圾资源化处理的流程设计。下列叙述错误的是（ ）

A．压榨出的油水混合物可再加工，生产出多种产品
B．添加的木屑有利于堆肥体通气，还可作为某些微生物的碳源
C．X中需要添加合适的菌种，才能产生沼气
D．为保证堆肥体中微生物的活性，不宜对堆肥体进行翻动
【答案】A
【分析】生态系统的功能包括能量流动、物质循环和信息传递，三者缺一不可；物质循环是生态系统的基础，能量流动是生态系统的动力，信息传递则决定着能量流动和物质循环的方向和状态；信息传递是双向的，能量流动是单向的，物质循环具有全球性。
【详解】A、压榨出的油水混合物可再加工，生产出多种产品，有利于实现物质的循环再生和能量的多级利用，A正确；
B、添加的木屑有利于堆肥体通气，木屑也可作为某些微生物的碳源，B正确；
C、X中需要添加合适的菌种，通过分解有机物才能产生沼气，C正确；
D、为保证堆肥体中微生物的活性，可以对堆肥体进行翻动，D错误。
故选A。
6．（2023·江苏·高考真题）下列关于细菌和酵母菌实验的叙述正确的是（　　）
杀死上次划线结束后，接种环上残留的菌种，使下一次划线时，接种环上的菌种直接来源于上次划线的末端，从而通过划线次数的增加，使每次划线时菌种的数目逐渐减少，以便得到单菌落。划线结束后灼烧接种环，能及时杀死接种环上残留的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者。
7.(选择性必修3 P13)在灼烧接种环之后，要等其冷却后再进行划线的原因是以免接种环温度太高，杀死菌种。
8.(选择性必修3 P13)在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的原因是划线后，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。
9.(选择性必修3 P18)当两个或多个细包连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落，统计的菌落数往往比活菌的实际数目少。
10.(选择性必修3 P19)检测培养物中是否有杂菌污染的方法是同时培养灭菌后的未接种的培养基，观察是否有菌落产生。判断选择培养基是否起到筛选作用的方法是配制牛肉膏蛋白胨培养基作为对照，观察选择培养基上的菌落数是否远少于牛肉膏蛋白胨培养基上的菌落数目。
二、教材深挖拓展
1．(选择性必修3 P10正文拓展)消毒和灭菌都能杀死所有的微生物吗？
提示：灭菌可杀死处理材料中的全部微生物(包括芽孢和孢子)，而消毒仅杀死部分微生物(一般不包括芽孢和孢子)。
2．(选择性必修3 P12探究·实践拓展)平板划线法划线过程中，为什么不能将最后一次的划线与第一次的划线相连？
提示：平板划线法通过依次在上一次划线末端再次划线达到菌种稀释，获得单菌落的目的。若将最后一次的划线与第一次的划线相连则无法达到这一目的。
3.(选择性必修3 P18“文字”改编)想一想，如何根据平板上的菌落数推测出每克样品中的菌落数？
提示：统计某一稀释度下平板上的菌落数，最好能统计3个平板，计算出平板上的菌落数的平均值，然后按公式即每克样品中的菌株数＝(C÷V)×M进行计算。
4．(选择性必修3 P20“到社会中去”改编)为什么测定活菌的数量不能用平板划线法？
提示：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。
三、长句规范作答
1．(科学思维)在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌的原因是_____________________________________
__________________________________________________________________________________________。
提示：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高于普通环境
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