2024版高考生物总复习：发酵工程第2讲微生物的培养与应用课件

第2讲微生物的培养与应用课标考情——知考向核心素养——提考能课标要求1.阐明在发酵工程中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.举例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科学思维通过分析培养基的成分及作用，归纳平板划线法与稀释涂布平板法的异同科学探究能够按照要求设计分离微生物的实验社会责任关注有害微生物的控制、宣传健康生活自主学习·巩固基础知识点一微生物的实验室培养[自主学习]1.培养基氮源无机盐液体培养基鉴别培养基pH

氧气2.无菌技术巴氏消毒法干热灭菌湿热灭菌外来杂菌3.酵母菌的纯培养(1)纯培养：在微生物学中，将接种于__________内，在合适条件下形成的________________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。

培养基含特定种类微生物单一个体繁殖纯培养物(2)纯培养过程。

琼脂蒸馏水干热灭菌箱恒温培养箱单50℃

酒精灯火焰[自主检测]1.思考判断(1)培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐，有时还需要加入一些特殊的物质。(

)(2)倒平板时，应将打开的皿盖放到一边，以免培养基溅到皿盖上。(

)(3)消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害。(

)(4)为了防止污染，接种环经火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落。(

)(5)平板划线法中每一次划线后要将接种环灼烧。(

)√√√××2.深挖教材(1)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，还有什么目的?_______________________________________________。

(2)微生物的接种方法只有平板划线法和稀释涂布平板法吗?微生物接种的核心是什么?______________________________________________________________________________________________________________。

提示：还能有效避免操作者自身被微生物感染

提示：不是。微生物的接种技术还包括斜面接种，穿刺接种等方法。其核心是防止杂菌污染，保证培养物的纯度知识点二土壤中分解尿素的细菌的分离[自主学习]酚红样品稀释培养观察以尿素为唯一氮源稀释涂布平板法[自主检测]1.思考判断(1)选择培养基可以鉴定某种微生物的种类。(

)(2)从物理性质的角度看，选择培养基多属于液体培养基。(

)(3)只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素。(

)(4)筛选能分解尿素的细菌所利用的培养基中，尿素是唯一的氮源。(

)(5)分解尿素的细菌在分解尿素时，能将尿素转化为氨，使得培养基的pH降低。(

)(6)在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，若指示剂变蓝，则说明筛选到分解尿素的细菌。(

)√√××××2.深挖教材(1)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?__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(2)细菌数目的测定还有哪些方法?举例说明：________________________________________________________。

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，然后按公式每克样品中的菌落数＝(C÷V)×M进行计算

提示：滤膜法。测定饮用水中大肠杆菌的数目可以采用滤膜法重难探究·素养达标重点一

微生物的实验室培养[深度讲解]1.培养基中的营养成分培养基一般都含有水、无机盐、碳源和氮源等营养物质，此外，还要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。营养要素来源功能碳源无机碳源CO2、NaHCO3、CaCO3等含碳无机物①构成细胞中的物质和一些代谢产物；②有些既是碳源又是能源有机碳源糖类、脂质、蛋白质、有机酸、石油、花生粉饼等氮源无机氮源NH3、铵盐、硝酸盐、N2等将无机氮合成含氮有机物有机氮源牛肉膏、蛋白胨、核酸、尿素、氨基酸等合成蛋白质、核酸及含氮的有机物2.培养基的种类及应用

划分标准培养基种类特点应用按物理性质分液体培养基不加凝固剂工业生产半固体培养基加凝固剂(如琼脂)观察微生物的运动、分类鉴定固体培养基微生物的分离、鉴定、活菌计数、菌种保存划分标准培养基种类特点应用按用途分选择培养基培养基中加入某种化学物质，以抑制不需要的微生物的生长，促进所需的微生物的生长培养、分离出特定微生物(如培养酵母菌和霉菌，可在培养基中加入青霉素；以尿素为唯一氮源的培养基用于分离分解尿素的细菌)划分标准培养基种类特点应用按用途分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鉴别不同种类的微生物(如可用伊红—美蓝培养基鉴别饮用水中是否有大肠杆菌)按化学成分分天然培养基含化学成分不明确的天然物质工业生产合成培养基培养基成分明确分类、鉴别3.平板划线法和稀释涂布平板法的比较

[考向预测](一)考查微生物的营养成分(素养目标：生命观念)1.(2022年广东深圳期末)为了检测牛奶中是否含有某种微生物，配制的培养基的配方如下，请分析回答下列问题(注：伊红—亚甲蓝是由两种染色剂组成的细胞染料)：蛋白胨乳糖蔗糖K2HPO4伊红亚甲蓝蒸馏水10g5g5g2g0.4g0.065g1000mL将培养基pH调至7.2(1)根据配方，该培养基可用来培养______________(填“细菌”“霉菌”或“细菌与霉菌”)，其所含氮源的功能主要是________________________________________。

(2)该微生物在同化作用上的代谢类型是______型，其在培养基上产生的单个菌落在生态学中被称为____________________。

(3)接种好的培养皿在恒温箱中培养时要倒置，目的是_____________________________________________________________。细菌用于合成蛋白质、核酸异养种群防止冷凝水滴落在培养基上；避免水分过快蒸发(4)有同学为统计消毒后的牛奶中该微生物的含量，取5mL牛奶样液进行了下图操作，每个平板中统计的菌落数分别为87、83、85，则经过消毒后的牛奶中该微生物的含量大约是_________________个·mL－1。用该方法统计样本菌落数时________(填“需要”或“不需要”)设置空白对照组，目的是

___________________________________。

用于判断培养基是否被污染需要85000(或8.5×104)

【解析】(4)由图可知，牛奶样液稀释了103倍，则消毒后牛奶中每毫升含细菌数为(87+83+85)÷3÷1×103＝8.5×104(个)。统计样本菌落数的该方法叫稀释涂布平板法，统计样本菌落时，需要设置空白对照组，目的是用于判断培养基是否被污染。(二)考查微生物的纯培养(素养目标：生命观念)2.某兴趣小组试图从土壤中分离某种细菌，流程图如图所示。如表所示配方的培养基可筛选某种细菌，该细菌可以在该培养基上生长，进而形成菌落。回答下列问题：KH2PO4

1.4gNa2HPO4

2.1gMgSO4·7H2O

0.2g葡萄糖10.0g尿素1.0g琼脂15g将上述物质溶解后，用蒸馏水定容至1000mL(1)该培养基可筛选的细菌是_______________，判断的依据是______________________________。(2)如果从土壤中获取的样本含该细菌的数量较少，需要对样本中的细菌进行扩大培养，请判断能否用表格中的培养基来扩大培养?________(填“能”或“不能”)，理由是________________________________________________________________________________________________。

(3)如果需要对该细菌进行计数，则应用_______________法接种。接种尿素分解菌后的培养基需要倒置培养，原因是_______________________________________________。

分解尿素的细菌培养基中尿素是唯一的氮源不能

扩大培养应该用液体培养基，表格中配方含有琼脂，是固体培养基稀释涂布平板防止培养皿盖上的水滴落造成培养基的污染(4)从第二次稀释开始，分别取1mL菌液加入______mL无菌水逐步稀释10倍后，三个培养皿中分别形成了54、46、50个菌落，则1g土壤样本中的活菌为________个。

(5)为了确定该细菌确实属于所要分离的细菌，需要在培养基中加入________指示剂。培养该细菌后，因pH升高，指示剂将变红。

9

5×107

酚红【解析】(1)根据题中表格可知，该培养基中只有尿素一种氮源，因此该培养基可以用于筛选能分解尿素的细菌。(2)该培养基是固体培养基，而菌种的扩大培养需要用液体培养基，所以该培养基不能用来扩大培养尿素分解菌。(3)微生物接种的常用方法有平板划线法和稀释涂布平板法，其中稀释涂布平板法可以对微生物进行计数。接种分解尿素的细菌后的培养基需要倒置培养，可以防止培养皿盖上凝结的水珠落入培养基中造成污染。(4)对培养液进行稀释时，应取1

mL菌液加入9

mL无菌水中，即稀释10倍，如题图所示，1

g土壤样本共稀释106倍，三个培养皿中分别形成了54个、46个、50个菌落，则1

g土壤样本中约有分解尿素的细菌数量为(54+46+50)÷3×106＝5×107个。重点二

微生物的分离与计数[深度讲解]1.分离和鉴定分解尿素的细菌的方法项目详解土壤采样采集的土壤应该选择含有尿素的土壤选择培养选择土样，将土样放在含有尿素作为唯一氮源的培养基上进行选择培养梯度稀释选用一定稀释范围的样品液进行培养以保证菌落数在30~300鉴定方法加入酚红指示剂，若指示剂变红，说明该种菌能分解尿素2.选择培养基四种常见制备方法或实例(1)加入某些特定的物质(前提是培养基具备全部营养成分)。(2)改变培养基的营养成分。

(3)利用培养基的特定化学成分分离。

(4)通过某些特殊环境分离。

3.统计菌落数目的方法(1)显微镜直接计数法。①原理：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体积的样品中微生物的数量。②缺点：不能区分死菌与活菌。(2)间接计数法(活菌计数法)。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操作：a.设置重复组，增强实验的说服力及准确性。b.为了保证结果准确，一般选择菌落数在30~300的平板进行计数。③计算公式：每克样品中的菌株数＝(C÷V)×M，其中C代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数，V代表涂布平板时所用的稀释液的体积(mL)，M代表稀释倍数。注意：统计的菌落数往往比活菌的实际数目小。这是因为当两个或多个细菌连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。[考向预测]微生物筛选的基本过程(素养目标：科学探究)苯酚(C6H5OH)是重要的化工原料，被广泛应用于工业生产中，易形成污染，具有致癌、致畸和致突变作用。苯酚降解菌能分解工业废水中的苯酚。自然界中能分解苯酚的微生物有几百种，多为细菌、放线菌等。分离和纯化高效降解苯酚的微生物的实验流程如图1所示：请回答下列问题：(1)在制作苯酚降解菌的富集培养基和平板分离培养基时，培养基中应以________为唯一碳源，后者除基本营养成分外，还应添加__________(物质)，然后用___________________________(方法)对培养基进行灭菌。

(2)用平板划线法分离得到的单个菌落大小、颜色、隆起度等不完全一致的原因是_____________________________________________________________________________________。

苯酚琼脂高压蒸汽灭菌法(湿热灭菌法)

工业废水中能降解苯酚的微生物有多种，不同种类的微生物在平板上形成的菌落特征不同(3)对分离得到的某株苯酚降解菌进行菌株生长及苯酚降解实验，结果如图2所示。实验结果表明此菌株适于降解的苯酚浓度为________g/L，判断依据是____________________________________________________________。

1.0

此苯酚浓度下菌体繁殖快(或菌体数量最多)，且苯酚的降解率高典题演练·破解高考1.(2022年广东卷)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。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1146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：(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，为了获得纯种培养物，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)。

高压蒸汽灭菌平板划线

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)

纤维素(3)藻类细胞解体后产生的难降解多糖物质，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________________。

耐低温

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【解析】(1)培养基通常采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。可以采用稀释涂布平板法或平板划线法，将单个微生物分散在固体培养基上，经过培养得到单菌落，从而获得纯净培养物。分析题图可知，在以纤维素为碳源的培养基中，细胞数量最多，可推知拟杆菌新菌株在以纤维素为碳源时生长状况最好。(2)深海冷泉中可能存在某些微生物，只有利用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)，故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。(3)拟杆菌为异养生物，作为该生态系统的分解者，能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。(4)深海冷泉温度较低，故生活在其中的拟杆菌所分泌的各种多糖降解酶，应具有耐低温的特性，才能高效降解多糖，保证拟杆菌的正常生命活动所需。2.(2021年广东卷)中国科学家运用合成生物学方法构建了一株嗜盐单胞菌H，以糖蜜(甘蔗榨糖后的废弃液，含较多蔗糖)为原料，在实验室发酵生产PHA等新型高附加值可降解材料，期望提高甘蔗的整体利用价值。工艺流程如图。回答下列问题：(1)为提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率，可在液体培养基中将蔗糖作为__________，并不断提高其浓度，经多次传代培养(指培养一段时间后，将部分培养物转入新配的培养基中继续培养)以获得目标菌株。培养过程中定期取样并用__________________的方法进行菌落计数，评估菌株增殖状况。此外，选育优良菌株的方法还有________________________________(答出两种即可)等。

(2)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)。唯一碳源血细胞计数板计数诱变育种、基因工程育种

盐浓度为60g/L的条件下，其他杂菌因失水过多而死亡；pH为10的条件下，其他杂菌的酶变性失活，生长繁