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第45讲 微生物的培养技术及应用
高三生物总复习课件-选择性必修3 生物技术与工程
考点一 微生物的基本培养技术
1．培养基的配制
基础·精细梳理
名师解读 几种微生物的营养和能量来源
考点一 微生物的基本培养技术
基础·精细梳理
2．无菌技术
考点一 微生物的基本培养技术
基础·精细梳理
(1)目的：获得纯净的培养物。
(2)关键：防止杂菌污染。
(3)常见物品的消毒或灭菌方法
①消毒方法及适用对象
②灭菌方法及适用对象
1．(2023·湖北襄阳四校联考)微生物培养过程中，要重视无菌操作，现代生物学实验中的许多方面也要进行无菌操作，防止杂菌污染，请分析下列操作，正确的是(　　)
A．煮沸消毒法中100 ℃煮沸5～6 min可以杀死全部微生物的细胞和芽孢、孢子
B．将接种环直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧，可以迅速彻底地灭菌
C．加入培养基中的指示剂和染料不需要灭菌
D．家庭制作葡萄酒时要将容器和葡萄进行灭菌
【考向1】结合培养基的配制和无菌技术，考查科学思维
考点一 微生物的基本培养技术
典例·精心深研
2．(2023·河南名校联盟)“掌心对掌心，手心压手背，十指交叉摩，手握关节搓，拇指围轴转，指尖掌心揉，手腕别放过。”七步洗手法可以清除手部的污物和微生物，是预防新冠病毒感染的有效措施之一。某生物实验小组设计了“比较洗手前后手上细菌分布情况”的探究活动：各小组成员分别将拇指在甲组培养基上轻轻按一下，然后用肥皂将该手洗干净，再将洗净后的拇指在乙组培养基上轻轻按一下。将这两组培养基放入恒温培养箱中，在适宜温度下培养24小时后，统计两组培养基中菌落数目，请回答下列问题：
(1)该实验中用到的培养基中加入了牛肉膏、蛋白胨、NaCl和水，蛋白胨可以为微生物的生长提供_________________等营养物质，为了使配制的溶液呈固体状态，还需要加入________。为了防止外来杂菌的入侵，可以将培养基放入盛有适量________的高压蒸汽灭菌锅内灭菌15～30 min。
【考向1】结合培养基的配制和无菌技术，考查科学思维
考点一 微生物的基本培养技术
典例·精心深研
氮源和维生素
琼脂
水
(2)实验中“将拇指在培养基上轻轻按一下”相当于微生物培养操作中的
__________________________，该操作应该在酒精灯火焰附近进行，原因是
_________________________________________。
(3)统计甲、乙两组培养皿中的菌落，乙组中菌落数比甲少得多，实验结果说明肥皂洗手不能彻底清除手上的微生物。为避免手上微生物在无菌操作中污染培养基，洗过的手还应进行_______________________________________　
等方法处理(答出1种即可)。
(4)有同学认为乙中也有菌落产生，是因为培养过程受到杂菌污染，请你在本实验的基础上设计一个简单的方案验证他的猜想是否正确，并预期结果和结论。________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
考点一 微生物的基本培养技术
典例·精心深研
避免周围环境中的微生物污染培养基
接种
再加一个不接种的相同培养基(空白培养基)，与甲、乙在相同条件下培养，若该培养基上没有生长菌落，说明培养过程未被杂菌污染，猜想错误；若该培养基上生长菌落，说明培养过程中被杂菌污染，猜想正确。
酒精棉球擦拭双手、戴消毒手套
3．微生物的纯培养——酵母菌纯培养的操作步骤
考点一 微生物的基本培养技术
基础·精细梳理
考点一 微生物的基本培养技术
基础·精细梳理
名师解读 培养物、纯培养物、纯培养
1．倒平板的操作步骤
考点一 微生物的基本培养技术
重点难点·透析
名师解读
(1)培养基要冷却到50 ℃左右时开始倒平板。温度过高会烫手，过低培养基又会凝固。
(2)要使锥形瓶的瓶口通过酒精灯火焰。通过灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基。
(3)倒平板时，要用左手的拇指和食指将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，不要完全打开，以免杂菌污染培养基。
(4)平板冷凝后，要将平板倒置。因为平板冷凝后，皿盖上会凝结水珠，平板倒置后，既可避免培养基表面的水分过快地挥发，又可防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。　　　
2．平板划线法操作步骤
考点一 微生物的基本培养技术
重点难点·透析
2．平板划线法操作步骤
考点一 微生物的基本培养技术
重点难点·透析
(1)实验成功关键点
考点一 微生物的基本培养技术
重点难点·透析
(2)平板划线法操作中几次灼烧接种环的目的
考点一 微生物的基本培养技术
重点难点·透析
下图是采用纯化微生物培养的两种接种方法接种后培养的效果图，请分析并回答下列问题：
(1)获得图A效果和图B效果的接种方法分别是什么？
提示　获得图A效果的接种方法为稀释涂布平板法，获得图B效果的接种方法为平板划线法
(2)某同学在纯化土壤中的细菌时，发现培养基上的菌落连成了一片，最可能的原因是什么？应当怎样操作才可避免此种现象？
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将接种环灼烧灭菌；采取的措施是增大稀释倍数或每次划新区域前先将接种环灼烧灭菌
考点一 微生物的基本培养技术
情境推理·探究
下图是采用纯化微生物培养的两种接种方法接种后培养的效果图，请分析并回答下列问题：
(3)接种操作为什么一定要在火焰附近进行？
提示　火焰附近存在着无菌区域
考点一 微生物的基本培养技术
情境推理·探究
3．(2023·江苏南京调研)下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．步骤①后需将培养基灭菌并调节pH
B．步骤①②③操作时需要在酒精灯火焰附近进行
C．步骤③到④的过程中，接种环共灼烧处理了5次
D．图中步骤①结束后需倒置平板，④结束后不需要
【考向2】结合微生物的纯培养，考查科学探究能力
考点一 微生物的基本培养技术
典例·精心深研
4．(2023·河北衡水金卷)丁草胺是一种有机除草剂，主要用于水稻田杂草的防除，具有潜在的致畸变和致突变性。而在水稻种植过程中农田有一段很长的淹水期，淹水会导致水稻田深层土壤处于厌氧状态。因此研究丁草胺厌氧降解菌对于水稻田土壤中丁草胺的降解具有重要意义。研究人员要对丁草胺厌氧降解菌进行分离、鉴定和扩大培养(如图)，请回答下列问题：
【考向2】结合微生物的纯培养，考查科学探究能力
考点一 微生物的基本培养技术
典例·精心深研
(1)你认为研究小组应该在哪里取样？____________________________________。　
(2)配制选择培养基时，研究人员先加入了K2HPO4、KH2PO4、FeSO4、MgCl2、NH4Cl、CaCl2、NaCl、微量元素复合液、维生素复合液等，他们还需要加入一定量的____________。对培养基灭菌通常采用______________法。灭菌结束后，应趁热将适量培养基分装于锥形瓶中，充入氮气，塞住胶塞并用铝帽固定，这样操作的目的是__________________________。
考点一 微生物的基本培养技术
典例·精心深研
频繁使用丁草胺的水稻田深层土壤
丁草胺
高压蒸汽灭菌
创造无氧的培养环境
(3)步骤③中，应将平板放入厌氧罐中，置于培养箱中恒温培养，对长出的菌落进行初步鉴定。菌落是初步区分微生物类型的重要特征，这些特征包括________________________________________________(至少答出2点)等。
(4)步骤④中，从第二次划线操作起，每次总是要从上一次划线的末端开始划线，其原因是_________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________。
考点一 微生物的基本培养技术
典例·精心深研
菌落的形状、大小、颜色、隆起程度、边缘特征
划线后，线条末端细菌的数目比线条起始处要少，从上一次划线的末端开始，能使细菌的数目随划线次数的增加逐步减少，最终得到由单个细菌繁殖而来的菌落
考点二 微生物的选择培养和计数
基础·精细梳理
1．选择培养基
名师解读 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。
3．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。
提示　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。
考点二 微生物的选择培养和计数
情境推理·探究
考点二 微生物的选择培养和计数
基础·精细梳理
2．稀释涂布平板法
(1)系列稀释操作
取1 mL上清液加入盛有9 mL无菌水的试管中，依次等比稀释。
考点二 微生物的选择培养和计数
基础·精细梳理
(2)涂布平板操作
1.(多选)(2022·山东青岛一模)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，下列说法正确的是(　　)
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.图中降解淀粉最高效的微生物是⑤，可根据菌落特征初步判断微生物类型
【考向1】结合微生物的选择培养，考查科学思维
考点二 微生物的选择培养和计数
典例·精心深研
2．(2023·福建莆田模拟)某纺织厂为使牛仔布呈现“穿旧”效果，准备用纤维素分解菌处理代替传统的浮石擦洗。工作人员拟从土壤样品中分离该类微生物，并进行扩大培养，相关工艺流程如下图。请回答下列问题：
【考向1】结合微生物的选择培养，考查科学思维
考点二 微生物的选择培养和计数
典例·精心深研
(1)进行土样中细菌数量的测定，常用稀释涂布平板法(选用104～106倍的稀释液)统计样品中活菌的数量。当第一次用稀释涂布平板法测定土样中纤维素分解菌的数量时，所进行实验的一般基本思路是___________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________。
(2)在系列稀释操作前，选择培养的一般目的是_____________________________
_________________________________________________________________________。
(3)涂布接种时，转动培养皿的目的是____________________________。
(4)在鉴别培养基上，菌落周围的透明圈大小可能与纤维素酶的_________有关。
考点二 微生物的选择培养和计数
典例·精心深研
将稀释范围适当放宽的稀释液，采用稀释涂布平板法分别接种到鉴别培养基(用刚果红染色)，以保证从中选择出菌落数在30～300的平板进行计数
以确保能够从样品中分离得到所需要的微生物，增加纤维素分解菌的数量
使菌液分布均匀
量和活性
两种纯化方法的比较
考点二 微生物的选择培养和计数
典例·精心深研
跳出题海
考点二 微生物的选择培养和计数
基础·精细梳理
3．微生物的数量测定
(1)利用稀释涂布平板法计数
①为了保证结果准确，一般选择菌落数为30～300的平板计数，并且在同一稀释度下，应至少对3个平板进行重复计数，并求平均值。
②统计结果往往比实际值少。
(2)利用显微镜直接计数
①需用细菌计数板或血细胞计数板。
②统计结果一般是活菌数和死菌数的总和。
1．利用稀释涂布平板法进行微生物数量测定时，统计的菌落数往往比活菌的实际数目要少，这是因为_________________________________。
提示　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
考点二 微生物的选择培养和计数
情境推理·探究
考点二 微生物的选择培养和计数
基础·精细梳理
4．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
考点二 微生物的选择培养和计数
基础·精细梳理
(2)操作步骤
考点二 微生物的选择培养和计数
基础·精细梳理
(3)实验结果分析与评价
考点二 微生物的选择培养和计数
基础·精细梳理
5．分解纤维素的微生物的分离
(1)分离方法与原理
考点二 微生物的选择培养和计数
基础·精细梳理
(2)纤维素分解菌的培养基成分及鉴定原理
2．传统酒曲含有多种有助于酿酒的微生物，某同学想研究一种传统酒曲中所含的微生物，进行了实验。将酒曲制成悬液稀释到一定的倍数，接种到以淀粉为唯一碳源的培养基上，培养一段时间后，观察透明圈的大小，并从最大的透明圈中央挑取菌落并保存。有人说，实验中形成的菌落并不只是能分解淀粉的菌落，你是否同意他的说法？请说明你的理由。
提示　同意。分解淀粉的微生物将淀粉分解后形成的有机物，可供不能分解淀粉的微生物生活。
考点二 微生物的选择培养和计数
情境推理·探究
3．(2022·广东卷，21)研究深海独特的生态环境对于开发海洋资源具有重要意义。近期在“科学号”考察船对中国南海科考中，中国科学家采集了某海域1 146米深海冷泉附近沉积物样品，分离、鉴定得到新的微生物菌株并进一步研究了其生物学特性。
回答下列问题：
【考向2】围绕微生物的分离和计数，考查科学思维和探究能力
考点二 微生物的选择培养和计数
典例·精心深研
(1)研究者先制备富集培养基，然后采用________________法灭菌，冷却后再接入沉积物样品，28 ℃厌氧培养一段时间后，获得了含拟杆菌的混合培养物，为了获得纯种培养，除了稀释涂布平板法，还可采用_____________法。据图分析，拟杆菌新菌株在以______________为碳源时生长状况最好。
(2)研究发现，将采集的样品置于各种培养基中培养，仍有很多微生物不能被分离筛选出来，推测其原因可能是________________________________________
_____________________________________________________________(答一点即可)。
考点二 微生物的选择培养和计数
典例·精心深研
高压蒸汽灭菌
平板划线
纤维素
某些微生物只有利用深海冷泉中的特有物质才能生存(或需要在深海冷泉的特定环境中才能存活)
(3)藻类细胞解体后的难降解多糖物质，通常会聚集形成碎屑沉降到深海底部。从生态系统组成成分的角度考虑，拟杆菌对深海生态系统碳循环的作用可能是________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________。
(4)深海冷泉环境特殊，推测此环境下生存的拟杆菌所分泌的各种多糖降解酶，除具有酶的一般共性外，其特性可能还有___________。
考点二 微生物的选择培养和计数
典例·精心深研
拟杆菌作为分解者，将沉降到深海底部的难降解多糖物质分解为无机物，归还到无机环境中，有利于碳循环的顺利进行
耐低温
1．(2022·湖北卷，5)灭菌、消毒、无菌操作是生物学实验中常见的操作。下列叙述正确的是(　　)
A．动、植物细胞DNA的提取必须在无菌条件下进行
B．微生物、动物细胞培养基中需添加一定量的抗生素以防止污染
C．为防止蛋白质变性，不能用湿热灭菌法对牛肉膏蛋白胨培养基进行灭菌
D．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
重温真题 经典再现
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2．(2021·山东等级考试，14)解脂菌能利用分泌的脂肪酶将脂肪分解成脂肪酸和甘油并吸收利用。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
重温真题 经典再现
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4
3．(2022·山东卷，14)青霉菌处在葡萄糖浓度不足的环境中时，会通过分泌青霉素杀死细菌，以保证自身生存所需的能量供应。目前已实现青霉素的工业化生产，关于该生产过程，下列说法错误的是(　　)
A．发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖
B．可用深层通气液体发酵技术提高产量
C．选育出的高产菌株经扩大培养后才可接种到发酵罐中
D．青霉素具有杀菌作用，因此发酵罐不需严格灭菌
重温真题 经典再现
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4．(2022·全国甲卷，37)某同学从被石油污染的土壤中分离得到A和B两株可以降解石油的细菌，在此基础上采用平板培养法比较二者降解石油的能力，并分析两个菌株的其他生理功能。
实验所用的培养基成分如下：
培养基Ⅰ：K2HPO4、MgSO4、NH4NO3、石油。
培养基Ⅱ：K2HPO4、MgSO4、石油。
操作步骤：
①将A、B菌株分别接种在两瓶液体培养基Ⅰ中培养，
得到A、B菌液；
②液体培养基Ⅰ、Ⅱ中添加琼脂，分别制成平板Ⅰ、
Ⅱ，并按图中所示在平板上打甲、乙两孔。
回答下列问题：
重温真题 经典再现
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4
菌株 透明圈大小 平板Ⅰ 平板Ⅱ
A ＋＋＋ ＋＋
B ＋＋ －
(1)实验所用培养基中作为碳源的成分是__________。培养基中NH4NO3的作用是为菌株的生长提供氮源，氮源在菌体内可以参与合成__________________
(答出2种即可)等生物大分子。
(2)步骤①中，在资源和空间不受限制的阶段，若最初接种N0个A细菌，繁殖n代后细菌的数量是__________。
重温真题 经典再现
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石油
DNA、RNA、蛋白质
N0·2n
(3)为了比较A、B降解石油的能力，某同学利用步骤②所得到的平板Ⅰ、Ⅱ进行实验，结果如表所示(“＋”表示有透明圈，“＋”越多表示透明圈越大，“－”表示无透明圈)，推测该同学的实验思路是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________。
(4)现有一贫氮且被石油污染的土壤，根据上表所示实验结果，治理石油污染应选用的菌株是__________，理由是_____________________________________
_______________________________________________________。
重温真题 经典再现
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在无菌条件下，将等量等浓度的A菌液和B菌液分别接种到平板Ⅰ的甲和乙两孔处，平板Ⅱ也进行同样的操作，在相同且适宜条件下培养一段时间，比较两个平板的两孔处的透明圈大小并作记录，根据透明圈大降解能力强，透明圈小降解能力弱，进而比较A、B降解石油的能力
A
A菌株降解石油的能力高于B菌株，并且在没有添加氮源的培养基中也能生长

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