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【备考2023】高中生物新教材一轮复习学案
第34讲　微生物的培养技术与应用
[素养目标]
1．掌握选择培养基的原理，理解适者生存的含义。(生命观念)
2．通过分析培养基各成分在微生物培养中的作用，得出可以通过调整培养基的配方，有目的地培养某种微生物的结论。(科学思维)
3．通过微生物的相关实验，学会培养、分离微生物，以及微生物计数的实验设计。(科学探究)
　微生物的基本培养技术
1．培养基
(1)概念：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)种类
①按物理状态可分为液体培养基和固体培养基。
②按功能可分为选择培养基和鉴别培养基。
(3)成分：各种培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐，此外还要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及O2的需求。
2．无菌技术
(1)含义：在培养微生物的操作中，所有防止杂菌污染的方法。
(2)常用方法
3．微生物的纯培养
(1)概念：由单一个体繁殖所获得的微生物群体是纯培养物，获得纯培养物的过程就是纯培养。
(2)过程：包括配制培养基、灭菌、接种、分离和培养等步骤。
(3)常用方法：平板划线法和稀释涂布平板法。
(4)实例——酵母菌的纯培养
1．(选择性必修3 P9正文)培养基只能用以培养、分离、鉴定、保存微生物，不能用以积累其代谢产物。(×)
2．(选择性必修3 P9正文)琼脂固体培养基是实验室中最常用的培养基之一。(√)
3．(选择性必修3 P10正文)消毒是指使用较为温和的物理、化学或生物等方法杀死物体表面或内部的微生物，包括芽孢和孢子。(×)
4．(选择性必修3 P11正文)由单一个体繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物。(√)
5．(选择性必修3 P12~13“探究·实践”)经高压蒸汽灭菌后的培养基，要冷却至50 ℃左右时，才能在酒精灯火焰附近倒平板。(√)
6．(选择性必修3 P12~13 “探究·实践”)平板划线时要注意将最后一次的划线与第一次的划线相连。(×)
1．选择性必修3 P10“旁栏思考”：培养基需要氮源的原因是
________________________________________________________________________。
提示：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
2．选择性必修3 P10“相关信息”：牛肉膏和蛋白胨来源于动物原料，含有________________________营养物质。
提示：糖、维生素和有机氮等
3．选择性必修3 P12～13“探究·实践”：(1)在未接种的培养基表面应该没有菌落生长，如果有，说明____________________。
提示：培养基被杂菌污染
(2)在接种酵母菌的培养基上，如果观察到了不同形态的菌落，可能是______________________________等原因引起的。
提示：接种的菌种不纯或者无菌操作不规范
1．常见物品的消毒或灭菌方法[科学探究]
(1)消毒方法及适用对象
—日常食品、罐装食品等
　　　|
—牛奶等不耐高温的液体等
　　　|
—用酒精擦拭操作者双手、用氯气消毒水源等
　　　|
—接种室、接种箱或超净工作台等
(2)灭菌方法及适用对象
—接种工具、其他金属用具等
|
—玻璃器皿、金属用具等
|
—培养基及容器等
2．平板划线操作的注意事项[科学探究]
(1)灼烧接种环，待其冷却后才能伸入菌液，以免温度太高杀死菌种。
(2)第二次及其以后的划线操作总是从上一次划线末端开始，能使微生物的数目随着划线次数的增加而逐渐减少，最终得到由单个细菌繁殖而来的菌落。
(3)划线时最后一区不要与第一区相连。
(4)划线用力大小要适当，防止用力过大将培养基划破。
(5)操作第一步即取菌种之前及每次划线之前都需要进行火焰灼烧灭菌，划线操作结束时，仍需灼烧接种环，每次灼烧的目的如下表：
第一次操作 每次划线之前 划线结束
目的 杀死接种环上原有的微生物 杀死上次划线后接种环上残留的菌种，使下次划线的菌种直接来源于上次划线的末端，使每次划线菌种数目减少 杀死接种环上残存的菌种，避免微生物污染环境和感染操作者
[探究意图：以微生物的营养需求为情境信息考查理解能力]
据某微生物培养基的配方表回答下列问题。
编号 ① ② ③ ④ ⑤
成分 (NH4)2SO4 KH2PO4 FeSO4 CaCl2 H2O
含量 0.4 g 4.0 g 0.5 g 0.5 g 100 mL
(1)此培养基按物理性质划分属于什么类型？判断的依据是什么？
提示：液体培养基，因为没有凝固剂(如琼脂)。
(2)此培养基含有的微生物的营养成分包括哪些？若加入氨基酸，则它可充当的营养成分是什么？
提示：此培养基含有的微生物的营养成分包括水、无机盐和氮源三类，若加入氨基酸，则它可充当的营养成分包括碳源、氮源和生长因子。
(3)若要观察微生物的菌落特征，培养基中应添加的成分是什么？
提示：凝固剂(琼脂)。
突破点1　
1．不同的微生物对营养物质的需求各不相同，但一般都需要水、碳源、氮源和无机盐。下列有关微生物所需营养物质的描述，正确的是(　　)
A．氮源物质只能为该微生物提供必要的氮元素
B．有些碳源也可以给微生物的生长提供能源
C．无机盐是微生物不可缺少的营养物质，所以无机盐越多越好
D．所有微生物所需营养是一样的
解析：含氮的有机物既可给微生物提供氮元素，也可给微生物提供能源，A错误；含碳的有机物既可给微生物提供碳元素，也可给微生物提供能源，B正确；微生物生长需要无机盐，但不是越多越好，过多会导致培养基渗透压过高，使微生物因失水过多而不能生存，C错误；不同的微生物有各自的营养需求，如培养乳酸杆菌时需要在培养基中添加维生素，D错误。
答案：B
2．(2019·全国Ⅲ卷)回答下列与细菌培养相关的问题。
(1)在细菌培养时，培养基中能同时提供碳源、氮源的成分是________(填“蛋白胨”“葡萄糖”或“NaNO3”)。通常，制备培养基时要根据所培养细菌的不同来调节培养基的pH，其原因是________________________________________________。硝化细菌在没有碳源的培养基上________(填“能够”或“不能”)生长，原因是_______________________________。
(2)用平板培养细菌时一般需要将平板________(填“倒置”或“正置”)。
(3)单个细菌在平板上会形成菌落，研究人员通常可根据菌落的形状、大小、颜色等特征来初步区分不同种的微生物，原因是_________________________________________。
(4)有些使用后的培养基在丢弃前需要经过________处理，这种处理可以杀死丢弃物中所有的微生物。
解析：(1)蛋白胨中含有碳元素和氮元素，可为细菌生长提供碳源和氮源，葡萄糖只能提供碳源，NaNO3只能提供氮源。不同细菌生长繁殖所需要的最适pH不同，制备培养基时要根据所培养细菌种类的不同来调节pH。硝化细菌是自养生物，可通过化能合成作用利用空气中的CO2合成有机物，所以在没有碳源的培养基上也能生长。(2)用平板培养细菌时，一般将平板倒置，防止水滴倒流到培养基中造成污染。(3)在一定的培养条件下，不同微生物表现出各自稳定的菌落特征，因此研究人员可根据菌落的这些特征初步区分微生物的种类。(4)消毒仅杀死物体表面或内部的部分微生物，灭菌可杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。使用后的培养基丢弃前要进行灭菌处理，防止其中的微生物感染操作者或污染环境。
答案：(1)蛋白胨　不同细菌生长繁殖所需的最适pH不同　能够　硝化细菌可以利用空气中的CO2作为碳源　(2)倒置　(3)在一定的培养条件下，不同种微生物表现出各自稳定的菌落特征　(4)灭菌
有关培养基营养物质的配制
(1)培养不同的微生物所需要的营养物质可能不同
①自养型微生物的培养基主要以无机营养为主。
②异养型微生物的培养基主要以有机营养为主。
(2)对异养微生物来说，含C、H、O、N的化合物既是碳源，又是氮源。
(3)微生物需要补充生长因子，是由于缺乏合成这些物质所需要的酶或合成能力有限。
(4)微生物需要量最大的是碳源，能合成含碳有机物的是自养型，反之则为异养型。
突破点2　
3．培养基、培养皿、接种针、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化学药物消毒　②灼烧灭菌　③干热灭菌　④紫外线消毒　⑤高压蒸汽灭菌　⑥巴氏消毒
A．⑤③②①④⑥　　　　　　 B．①②③④⑤⑥
C．⑥②③④①⑤ D．③④②①⑥⑤
解析：培养基用高压蒸汽灭菌法灭菌；培养皿能耐高温且需要保持干燥，可用干热灭菌法灭菌；接种针可用灼烧灭菌法灭菌，以达到迅速彻底的灭菌效果；实验操作者的双手可用化学药物如酒精进行消毒；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。
答案：A
4．(2018·全国Ⅱ卷)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：
(1)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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)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__________________________，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“高锰酸钾”)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)能耐高温的、需要保持干燥的物品，如玻璃器皿(吸管、培养皿)和金属用具等可以放入干热灭菌箱中进行干热灭菌。(2)煮沸消毒法即在100 ℃煮沸5～6 min可以杀死微生物细胞和一部分芽孢；巴氏消毒法即在70～75 ℃煮30 min或在80 ℃煮15 min，可以杀死微生物，并且保证营养物质不被破坏。因此，与煮沸消毒法相比，牛奶消毒常采用的巴氏消毒法或高温瞬时消毒法的优点是在达到消毒目的的同时，营养物质损失较少。(3)因紫外线能破坏DNA结构，所以密闭空间内的空气可采用紫外线照射消毒。在照射前，适量喷洒消毒液，可强化消毒效果。(4)通常乙醇消毒是75%的酒精，有气味，影响水质，不适宜消毒自来水；高锰酸钾本身有颜色，消毒后溶液呈紫红色，无法使用；因此水厂供应的自来水通常是经过氯气消毒的。(5)采用高压蒸汽灭菌时，锅内的水加热煮沸，将其中原有的冷空气彻底排除后才能将锅密闭。如果未将锅内冷空气排尽，则会出现压力达到设定要求，而锅内并没有达到相应温度的现象。
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
选择无菌技术的原则
(1)考虑无菌技术的效果：灭菌的效果比消毒要好。
(2)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，而不能灭菌。
突破点3　
5．(多选)如图为实验室培养和纯化大肠杆菌过程中的部分操作步骤，下列说法正确的是(　　)
　
A．①步骤使用的培养基是已经调节过pH并灭菌的培养基
B．①②③步骤操作时需要在酒精灯火焰旁进行
C．③到④的过程中，接种环共灼烧了5次
D．④步骤操作时，不能将第1区和第5区的划线相连
解析：①步骤表示倒平板，在倒平板之前培养基已经调节过pH并灭过菌，A正确。①②③步骤操作时需要在酒精灯火焰旁进行，以防止杂菌污染，B正确。接种环在每次接种前和接种结束后都要通过灼烧来灭菌，所以③到④的过程中5次划线操作前都要灼烧灭菌，接种结束后还需灼烧灭菌1次，防止造成污染，由此可见，③到④的过程中共需灼烧接种环6次，C错误。④步骤操作时，不能将第1区和第5区的划线相连，D正确。
答案：ABD
6．研究发现乳酸菌素(小分子蛋白质)有抑菌作用，其提取及应用如图所示。
→→→
(1)筛选乳酸菌A时可选用________或稀释涂布平板法接种。对新配制的培养基灭菌时所用的设备是________。实验前需对超净工作台进行________处理。
(2)培养基中的尿素可为乳酸菌A生长提供________。
(3)抑菌实验时，在长满致病菌的平板上，会出现以抑菌物质为中心的透明圈。可通过测定透明圈的________来检测乳酸菌素的抑菌效果。
解析：(1)微生物接种的方法很多，最常用的是平板划线法和稀释涂布平板法；新配制的培养基需要用高压蒸汽灭菌锅灭菌；实验前需对超净工作台进行消毒处理。(2)尿素可为乳酸菌A生长提供氮源。(3)透明圈越大，表明抑菌效果越好。
答案：(1)平板划线法　高压蒸汽灭菌锅　消毒　(2)氮源　(3)直径(或大小)
培养物、纯培养物、纯培养的辨析
　微生物的选择培养和计数
1．微生物的选择培养
(1)选择培养基：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。
(2)稀释涂布平板法：将菌液进行一系列的梯度稀释后，将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基表面，进行培养。
①系列稀释操作
系列稀释：移液管需要经过灭菌。操作时，试管口和移液管应离火焰1～2 cm处。操作过程如下：
②涂布平板操作
序号 图示 操作
1 取0.1 mL菌液，滴加到培养基表面
2 将涂布器浸在盛有酒精的烧杯中
3 将沾有少量酒精的涂布器在火焰上灼烧，待酒精燃尽后，冷却8～10 s
4 用涂布器将菌液均匀地涂布在培养基表面。涂布时可转动培养皿，使菌液涂布均匀
③培养：待涂布的菌液被培养基吸收后，将平板倒置，放入30～37 ℃的恒温培养箱中培养1～2 d。
2．微生物的数量测定
(1)稀释涂布平板法
①计数原理：当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个单菌落，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。
②计数标准：为了保证结果准确，一般选择菌落数为30～300的平板进行计数。
③计数方法：通常选用一定稀释范围的样品液进行培养，以保证获得菌落数为30～300、适于计数的平板。在同一稀释度下，至少应对3个平板进行重复计数，然后求出平均值。
④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，统计结果一般用菌落数表示。
(2)显微镜直接计数法
①计数原理：利用特定的细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下观察、计数，然后再计算一定体积的样品中微生物的数量。
②优点：是一种常用的、快速直观的测定微生物数量的方法。
③缺点：统计的结果一般是死菌数和活菌数的总和。
3．土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
1．(选择性必修3 P18正文)利用稀释涂布平板法和平板划线法均可实现细菌的分离和计数。(×)
2．(选择性必修3 P16“思考·讨论”)培养分解尿素的细菌，培养基的pH会增大。(√)
3．(选择性必修3 P18~19“探究·实践”)筛选分解尿素的细菌的培养基以尿素为唯一氮源，且为液体培养基。(×)
4．(选择性必修3 P18正文)利用稀释涂布平板法统计菌落数目时，统计的菌落数就是活菌的实际数。(×)
5．(选择性必修3 P18正文)统计菌落数目时为保证结果准确，一般选择菌落数目最多的平板进行统计。(×)
6．(选择性必修3 P18正文)利用显微镜直接计数法统计的细菌数量就是活菌的数量。(×)
1．选择性必修3 P16“思考·讨论”：
(1)如果让你配制一种培养基，将土壤稀释液中能分解尿素的细菌分离出来，培养基的配方该如何设计？
提示：设计一种选择培养基，用尿素作为唯一氮源，可以将分解尿素的细菌分离出来。
(2)该培养基与普通培养基有哪些共同点和不同点？
提示：这种培养基与普通培养基相比，只是用尿素作为唯一氮源，培养基的其他营养成分基本相同。
2．选择性必修3 P18~19“探究·实践”节选：结合对照组，分析培养物中是否有杂菌污染以及选择培养基是否筛选出一些菌落。
提示：如果没有接种的培养基上没有菌落生长，说明培养基没有被杂菌污染。如果接种后的完全培养基上的菌落数明显多于选择培养基上的菌落数，说明选择培养基筛选出了一些尿素分解菌。
1．平板划线法和稀释涂布平板法的比较[科学探究]
项目 平板划线法 稀释涂布平板法
图示
过程 用接种环在固体培养基表面连续划线，将聚集的菌种逐步分散到培养基的表面 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固体培养基的表面，进行培养
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 吸收量较少，较麻烦，平板不干燥效果不好，容易蔓延
相同点 都使用固体培养基，若没有特殊要求，两种方法都可以用来分离微生物
2.两种微生物计数方法的比较[科学探究]
间接计数法(稀释涂布平板法) 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，通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌 利用特定细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定容积的样品中微生物的数量
公式 每克样品中的菌落数＝×M C：某稀释度下平板上生长的平均菌落数；V：涂布平板时所用的稀释液的体积(mL)；M：稀释倍数 每毫升原液所含细菌数：每小格内平均细菌数×400×104×稀释倍数
缺点 当两个或多个菌体连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落 不能区分细胞死活
结果 比实际值偏小 比实际值偏大
3.微生物的筛选与鉴别方法[科学思维]
(1)微生物的筛选方法
单菌落挑取法 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
选择培养法 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
鉴定培养法 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
(2)微生物的鉴别方法
菌落特征鉴别法 根据微生物在固体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
指示剂鉴别法 如培养基中加入酚红指示剂，培养某种微生物后，培养基变红说明该种微生物能够分解尿素
染色鉴别法 如利用刚果红染色法，根据培养基中出现以纤维素分解菌为中心的透明圈来鉴别分解纤维素的微生物
[探究意图：以土壤中微生物的分离与计数为情境信息考查问题解决能力]
下面是土壤中微生物的分离与计数的实验流程示意图。分析回答：
(1)图示统计菌落数目的方法是________________________________，利用该法统计的菌落数往往比活菌的实际数目________，原因是________________________________。
提示：稀释涂布平板法　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
(2)甲、乙两位同学用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中的细菌数。在对应稀释倍数为106的培养基中，得到以下两种统计结果。
①甲同学在该浓度下涂布了一个平板，统计的菌落数为230，该同学的统计结果是否真实可靠？为什么？
提示：不可靠。为增强实验的说服力与准确性，应设置重复实验，在同一稀释度下涂布至少3个平板，统计结果后计算平均值。
②乙同学在该浓度下涂布了3个平板，统计的菌落数分别为21、212、256，该同学将21舍去，然后取平均值。该同学对实验结果的处理是否合理？为什么？
提示：不合理。微生物计数时，如果实验中出现重复实验结果不一致的情况，应分析实验过程中可能的影响因素，找出差异的原因，需重新实验，而不能简单地舍弃。
突破点1　
1．物质W是一种含氮有机物，W在培养基中达到一定量时培养基表现为不透明。某小组欲从土壤中筛选出能降解W的细菌，结果如图。下列说法错误的是(　　)
A．透明圈的形成是因为W物质被分解
B．所用的选择培养基应该是以物质W为唯一氮源
C．甲菌落中的细菌可能是利用空气中的氮气作为氮源
D．乙菌落中的细菌都能降解W，不需要进一步纯化
解析：W在培养基中达到一定量时培养基表现为不透明，因此透明圈的形成是因为W物质被分解，A正确；要筛选出能降解W的细菌，所用的选择培养基应该是以物质W为唯一氮源，B正确；该培养基以W物质为唯一氮源，而甲菌落周围未出现透明圈，因此甲菌落中的细菌可能是利用空气中的氮气作为氮源，C正确；乙菌落中的细菌不一定都能降解W，因此仍需要进一步纯化，D错误。
答案：D
2．(2021·山东卷)解脂菌能利用分泌的脂肪酶将脂肪分解成甘油和脂肪酸并吸收利用。脂肪酸会使醇溶青琼脂平板变为深蓝色。将不能直接吸收脂肪的甲、乙两种菌分别等量接种在醇溶青琼脂平板上培养。甲菌菌落周围呈现深蓝色，乙菌菌落周围不变色。下列说法错误的是(　　)
A．甲菌属于解脂菌
B．实验中所用培养基以脂肪为唯一碳源
C．可将两种菌分别接种在同一平板的不同区域进行对比
D．该平板可用来比较解脂菌分泌脂肪酶的能力
解析：甲菌菌落周围呈现深蓝色说明甲菌能分泌脂肪酶分解脂肪产生脂肪酸，故甲菌属于解脂菌，A正确；乙菌菌落周围不变色，说明乙菌不能分泌脂肪酶分解脂肪，但其能在此培养基中存活并形成菌落，表明实验中所用培养基中脂肪不是唯一碳源，B错误；若两种菌的接种区域之间距离足够大，不容易相互干扰，可以将两种菌分别接种在同一平板的不同区域进行对比，C正确；由于解脂菌能利用分泌的脂肪酶将脂肪分解成甘油和脂肪酸，产生的脂肪酸能使醇溶青琼脂平板变为深蓝色，因此可根据平板中菌落周围深蓝色的面积大小来比较解脂菌分泌脂肪酶的能力，D正确。
答案：B
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
原理 依据某些微生物对某些物质或环境条件的嗜好或抗性而设计 产生特定的颜色或其他变化
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
突破点2　
3．微生物的接种技术有很多，有关常用的两种微生物接种方法的叙述不正确的是(　　)
A．只能应用于固体培养基接种
B．都可以用于微生物的计数
C．接种培养后均可获得单菌落
D．接种用具都需进行严格灭菌
解析：平板划线法和稀释涂布平板法都只能用于固体培养基上接种，A正确；稀释涂布平板法接种可以形成单菌落，所以常用来进行微生物的计数，平板划线法常用来筛选分离微生物，B错误；两种接种方法在培养基中都可形成单个菌落，C正确；为防止杂菌污染，接种用具需要灭菌后使用，D正确。
答案：B
4．有传言手机屏幕细菌比马桶按钮上的多。两个兴趣小组分别展开如下图的实验过程。下列分析错误的是(　　)
A．通过观察菌落的形态、大小，可知手机屏幕和马桶按钮上都存在多种微生物
B．以上两组实验接种方法相同，且都需要用到酒精灯、涂布器等
C．该实验对照组可以设置为取相同培养基接种等量无菌水进行培养
D．两组实验操作结果截然不同，说明其中有一组实验的操作出现失误
解析：不同的菌落形态、大小不同，图示两个实验中的手机屏幕和马桶按钮的实验结果都有多种形态的菌落，即存在多种微生物，A正确；根据图示中菌落分布情况分析，该实验的接种方法为稀释涂布平板法，该方法用到的工具有酒精灯、移液管、涂布器等，B正确；该实验的对照组应设置为取相同培养基接种等量无菌水进行培养，C正确；两实验操作结果截然不同，应是随机手机屏幕的取样和马桶的取样都不相同引起的，D错误。
答案：D
突破点3　
5．(多选)土壤中有丰富的微生物，若利用其中某种微生物，则需要进行菌种的分离和纯化，过程如图。下列相关叙述错误的是(　　)
A．若目的是筛选分解尿素[CO(NH2)2]的细菌，则尿素可以作为该菌的氮源和碳源
B．3号试管的稀释倍数为104，理论上3号试管的活菌数应是4号试管的10倍
C．4号试管的结果表明每克土壤中的活菌数约为1.1×108个
D．该种方法统计的菌落数比活菌的实际数目多
解析：若目的是筛选分解尿素[CO(NH2)2]的细菌，则尿素可以作为该菌的氮源，不能作为碳源，A错误；由样品稀释示意图分析可知，3号试管的稀释倍数为104倍，其活菌数应是4号试管的10倍，B正确；4号试管进行稀释涂布平板法计数的结果表明每克土壤中的菌株数为(110＋108＋112)÷3÷0.1×105＝1.1×108个，C正确；稀释涂布平板得到的菌落可能存在两个或多个细菌细胞长成一个菌落，使该实验方法统计得到的结果往往会比实际活菌数目要少，D错误。
答案：AD
6．(2020·全国Ⅰ卷)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：
(1)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________。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2×107个/mL，若要在每个平板上涂布100 μL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1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_______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)微生物培养过程中，培养基的灭菌通常采用高压蒸汽灭菌的方法。乙培养基为固体培养基，因此培养基中加入的是可使液体培养基凝固的琼脂。甲、乙两种培养基都是为了分离出可降解S的细菌，因此是选择培养基。(2)设稀释倍数为A，1 mL＝1 000 μL，套用计算式：A×＝2×107个/mL，计算出A＝104。(3)在筛选降解S物质的细菌的过程中，如果培养基中的S浓度过高，会导致细菌培养基的渗透压增大，细菌失水而代谢活性降低，对S的降解量反而下降(或者S改变了培养基的pH，导致细菌代谢活性降低)。(4)测定淤泥中能降解S的细菌细胞数的主要步骤：①淤泥取样，即取少量的淤泥加入无菌水中；②用稀释涂布平板法涂布到乙培养基上；③微生物培养与观察计数。(5)培养基中含有细菌生长所需要的4类基本营养物质，即水、碳源、氮源、无机盐。
答案：(1)高压蒸汽灭菌　琼脂　选择　(2)104　(3)S的浓度超过某一值时会抑制菌株的生长　(4)取淤泥加入无菌水中，涂布(或稀释涂布)到乙培养基上，培养后计数　(5)水、碳源、氮源和无机盐
[构建知识网络]
[强化生命观念]
1．消毒是指使用较为温和的物理、化学或生物等方法杀死物体表面或内部一部分微生物。
2．灭菌是指使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。
3．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胞群体。
4．选择培养基：在微生物学中，指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。
真题再现　感悟考情
1．(2020·山东卷)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，菌株中已突变的基因再次发生突变
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。
答案：B
2．(2020·浙江卷)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化醋杆菌活化
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化醋杆菌活化，较高浓度的酒精会抑制醋化醋杆菌的活化，D项正确。
答案：A
3．(2021·山东卷)含硫蛋白质在某些微生物的作用下产生硫化氢导致生活污水发臭，硫化氢可以与硫酸亚铁铵结合形成黑色沉淀。为探究发臭水体中甲、乙菌是否产生硫化氢及两种菌的运动能力，用穿刺接种的方法分别将两种菌接种在含有硫酸亚铁铵的培养基上进行培养，如图所示。若两种菌繁殖速度相等，下列说法错误的是 (　　)
A．乙菌的运动能力比甲菌强
B．为不影响菌的运动需选用液体培养基
C．该实验不能比较出两种菌产生硫化氢的量
D．穿刺接种等接种技术的核心是防止杂菌的污染
解析：硫化氢可以与硫酸亚铁铵结合形成黑色沉淀，甲、乙菌的穿刺路径相同，但乙菌的黑色范围大，这说明乙菌的运动能力比甲菌强，A正确；穿刺培养是将接种针深插入半固体培养基中进行接种以培养微生物的一种方法，常用于厌氧或兼性厌氧微生物的培养，B错误；在琼脂层中进行穿刺培养，可根据细菌自穿刺部位的扩散状况来了解细菌的运动性能，不能比较两种菌产生硫化氢的量，C正确；培养微生物的核心是防止杂菌污染，D正确。
答案：B
4．(2020·江苏卷)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 ① ② ③ ④
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1.0 g某土壤样品，转入99 mL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0.1 mL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，结果如下图。据图分析，应选择菌株________进行后续相关研究，理由是__________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)涂布器等玻璃器皿通常用干热灭菌法灭菌。(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梯度稀释，以获得细胞密度不同的菌悬液，一般来说，菌落数在30～300个的平板最适于计数。0.1 mL菌悬液中含有46个酵母菌落，则1 mL菌悬液中含有460个酵母菌落；1.0 g土壤样品首先稀释100倍，然后稀释10倍，共稀释了1 000倍，因此样本中每克土壤约含酵母菌460×1 000＝4.6×105个。(3)采用射线辐照引起酵母菌基因突变，此种方法属于诱变育种。检查诱变酵母菌产脂肪酶的能力，需要把酵母菌接种到以脂肪为唯一碳源的培养基上，按照产生菌落直径大小进行初步筛选，直径大的说明产酶能力强，利用的脂肪(碳源)多，直径小的说明产酶能力弱，利用的脂肪(碳源)少。(4)通过分析题图可知，相同时间内，菌株B细胞密度大，说明该菌株增殖速度快，单细胞蛋白产量高；相同时间内，菌株B利用的脂肪多，脂肪剩余量少，说明该菌株降解脂肪的能力强，净化效果好。
答案：(1)④　(2)梯度稀释　4.6×105(或460 000)　(3)诱变　脂肪(或油脂)　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

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