1.2.1微生物的基本培养技术（原卷版）

第1章发酵工程第2节一、微生物的基本培养技术学习目标必备知识一、培养基二、无菌技术三、微生物的纯培养拓展延伸高考链接模拟演练概述培养基的成分和配制方法区分消毒和灭菌，掌握不同物品的灭菌方法3.概述微生物纯培养的基本操作要求一、培养基1．概念：人们按照微生物对的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质——培养基，用以培养、分离、、保存微生物或。2．种类：培养基种类划分标准培养基特点作用固体培养基物理性质加，如琼脂微生物的分离与鉴定，活菌计数，保藏菌种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、液体培养基不加凝固剂常用于3．营养构成：(1)主要营养物质：水、(提供碳元素的物质)、(提供氮元素的物质)和无机盐。(2)某种常见的细菌培养基——牛肉膏蛋白胨培养基的营养构成组分含量提供的主要营养牛肉膏5g和维生素等蛋白胨10g等NaCl5g无机盐H2O定容至1000mL水(3)培养基还需满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及O2的需求。例如，在培养乳酸杆菌时，需要在培养基中添加；在培养霉菌时，一般需要将培养基调至；在培养细菌时，一般需要将培养基调至；在培养厌氧微生物时，需要提供的条件。无菌技术获得纯净的微生物培养物的关键是。无菌技术应围绕着如何避免杂菌的污染展开，主要包括和_。1．消毒(1)概念：指使用较为的物理、化学或等方法杀死物体表面或内部微生物。(2)适用对象：操作的、操作者的和手等。(3)常用方法：煮沸消毒法、巴氏消毒法、化学药剂消毒法和紫外线消毒法①煮沸消毒法：100℃煮沸5～6min，可以杀死微生物的和一部分。②巴氏消毒法：62～65℃下消毒30min或80～90℃处理30s～1min，适合一些的液体，如牛奶。可以杀死牛奶中的绝大多数微生物，并且不破坏牛奶的。③化学药剂消毒法：用擦拭双手、用消毒水源等。④紫外线消毒法：接种室、接种箱或超净工作台在使用前可用照射30min。在照射前，适量喷洒或溶液等消毒液，可以加强消毒效果。2．灭菌(1)概念：指使用的理化方法杀死物体内外的微生物，包括和孢子。(2)适用对象：用于微生物培养的器皿、用具和等。(3)常用方法：湿热灭菌、干热灭菌和灼烧灭菌等。①湿热灭菌：利用沸水、流通蒸汽或进行灭菌的方法。灭菌效果最好，100kPa、121℃下维持15～30min，常用于、等的灭菌。②干热灭菌：将灭菌物品放入密闭容器如干热灭菌箱，在160～170℃的热空气中维持2～3h。常用于和需要的物品（如玻璃器皿、金属用具等）。③灼烧灭菌：将微生物的接种工具，如涂布器、、或其它金属用具，直接在酒精灯火焰的（外焰）灼烧，可以迅速彻底地灭菌。此外，在接种过程中，试管口、瓶口等容易被污染的部位，也可以通过来灭菌。三、微生物的纯培养1．概念(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称为培养物。(2)纯培养物：由繁殖所获得的微生物群体。(3)纯培养：获得的过程。2．步骤：微生物的纯培养包括、、、和等步骤。3．酵母菌的纯培养(1)原理：微生物群体分散或稀释成，单个细胞繁殖成单个菌落。菌落：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，这就是菌落。(2)获得单菌落的方法：采用法和法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。(3)步骤①配制培养基去皮，切块的马铃薯加热煮沸至软烂后，用纱布过滤，向滤液中加入适量葡萄糖（也可用蔗糖代替）、琼脂，用蒸馏水定容。②灭菌转移至锥形瓶中的培养基采用灭菌，培养皿进行灭菌③倒平板待培养基冷却到左右时，在酒精灯火焰附近倒平板④接种和分离方法：原理：通过接种环在固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面，经数次划线后培养，可以分离得到⑤培养将接种后的平板和一个的平板倒置放入恒温培养箱中培养4.平板划线法操作步骤(1)第二次及其以后的划线操作总是从上一次划线末端开始，这样做的目的是：。(2)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，每次灼烧的目的填写下表：项目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，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(3)平板划线时最后一次划线为不能与第一次划线相连的原因：。(4)在灼烧接种环之后，要等其冷却后再进行划线，以免。5．实验结果的分析(1)培养未接种的培养基的目的是检测培养基是否被(或检查培养基制备是否合格)。未接种的培养基表面若有菌落生长，则说明培养基，应该重新制备；若无菌落生长，则说明。(2)在接种酵母菌的培养基上可观察到独立的菌落，这些菌落在颜色、形状和大小上相似，酵母菌菌落一般表面，多呈。(3)若在培养基中观察到不同形态的菌落，原因可能是，混入其他杂菌，或在实验操作过程中被杂菌污染。1.几种微生物的营养和能量来源微生物碳源氮源能源蓝细菌CO2NHeq\o\al(＋,4)、NOeq\o\al(－,3)等光能硝化细菌CO2NH3NH3的氧化根瘤菌糖类等有机物N2有机物大肠杆菌糖类、蛋白质等有机物蛋白质等有机物2.芽孢和孢子芽孢：有些细菌在一定的条件下，细胞里面形成一个椭圆形的休眠体(不是繁殖体)，叫作芽孢。芽孢的壁很厚，对干旱、低温、高温等恶劣的环境有很强的抵抗力。例如，有的细菌的芽孢煮沸3小时以后才死亡。芽孢又小又轻，可以随风飘散。当环境适宜(如温度、水分适宜)的时候，芽孢又可以萌发，形成一个细菌。孢子：细菌、原生动物、真菌和植物等产生的一种有繁殖或休眠作用的生殖细胞。孢子的特点是能直接长成新个体。酵母菌纯培养注意的问题(1)倒平板时，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。(2)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。(3)平板冷凝后，要将平板倒置的原因：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。(4)倒平板后不需要间歇晃动，以保持表面平整。（2020江苏卷）(5)培养基灭菌后要冷却到50°C左右时，开始倒平板，其原因是琼脂是一种多糖，在98°C以上会融化，在44°C以下会凝固，倒平板时高于50°C会烫手，低于50°C时，如不及时操作，琼脂会凝固。(6)在倒平板的过程中，如果不小心将培养基溅在皿盖与皿底之间的部位，那么这个平板不能用来培养微生物，因为空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生。(7)在接种前随机取若干个灭菌后的未接种的平板，先行培养了一段时间，这样做的目的是检测培养基平板灭菌是否合格。【例1】（2023·重庆·统考高考真题）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【变式11】（2023·浙江·统考高考真题）某同学想从泡菜汁中筛选耐高盐乳酸菌，进行了如下实验：取泡菜汁样品，划线接种于一定NaCl浓度梯度的培养基，经培养得到了单菌落。下列叙述正确的是（

）A．培养基pH需偏碱性 B．泡菜汁需多次稀释后才能划线接种C．需在无氧条件下培养 D．分离得到的微生物均为乳酸菌【变式12】（2022·海南·统考高考真题）为探究校内植物园土壤中的细菌种类，某兴趣小组采集园内土壤样本并开展相关实验。下列有关叙述错误的是（

）A．采样时应随机采集植物园中多个不同地点的土壤样本B．培养细菌时，可选用牛肉膏蛋白胨固体培养基C．土壤溶液稀释倍数越低，越容易得到单菌落D．鉴定细菌种类时，除形态学鉴定外，还可借助生物化学的方法【例2】（2023·北京·统考高考真题）高中生物学实验中，下列实验操作能达成所述目标的是（）A．用高浓度蔗糖溶液处理成熟植物细胞观察质壁分离B．向泡菜坛盖边沿的水槽中注满水形成内部无菌环境C．在目标个体集中分布的区域划定样方调查种群密度D．对外植体进行消毒以杜绝接种过程中的微生物污染【变式21】（2021·天津·统考高考真题）下列操作能达到灭菌目的的是（

）A．用免洗酒精凝胶擦手 B．制作泡菜前用开水烫洗容器C．在火焰上灼烧接种环 D．防疫期间用石炭酸喷洒教室【变式22】（2022·天津·高考真题）下图所示实验方法的应用或原理，不恰当的是（

）实验方法应用原理A．分离绿叶中的色素B．不同色素在层析液中溶解度不同C．细菌计数D．逐步稀释A．A B．B C．C D．D【例3】（2021·北京·统考高考真题）野生草本植物多具有根系发达、生长较快、抗逆性强的特点，除用于生态治理外，其中一些可替代木材栽培食用菌，收获后剩余的菌渣可作肥料或饲料。相关叙述错误的是（）A．种植此类草本植物可以减少水土流失B．菌渣作为农作物的肥料可实现能量的循环利用C．用作培养基的草本植物给食用菌提供碳源和氮源D．菌渣作饲料实现了物质在植物、真菌和动物间的转移【变式31】（2011·重庆·高考真题）下列有关细菌培养的叙述，正确的是A．在琼脂固体培养基上长出的单个菌落含有多种细菌B．在培养基中加入青霉素可抑制真菌而促进细菌生长C．向液体培养基中通入氧气能促进破伤风杆菌的生长D．在半固体培养基中接种细菌培养后可以观察其运动【变式32】（2016·江苏·统考高考真题）漆酶属于木质降解酶类，在环境修复、农业生产等领域有着广泛用途。下图是分离、纯化和保存漆酶菌株的过程，相关叙述错误的是（

）A．生活污水中含有大量微生物，是分离产漆酶菌株的首选样品B．筛选培养基中需要加入漆酶的底物，通过菌落特征挑出产漆酶的菌落C．在涂布平板上长出的菌落，在通过划线进一步纯化D．在适宜温度下，接种后的斜面培养基上菌落长成后，可在低温下临时保存菌株1．娄底市某中学为宣传正确佩戴口罩可降低呼吸道传染疾病的风险进行了相关实验。实验中将牛肉膏蛋白胨培养基置于距正确佩戴口罩的实验者口部前方50cm处，然后对着培养基讲话1min或咳嗽2次，再进行微生物培养和观察。下列叙述错误的是（）A．实验中牛肉膏蛋白胨应为固体培养基，并进行严格灭菌B．实验者对培养基进行处理后，放入20℃恒温培养箱中培养1~2dC．实验中还应设置不戴口罩直接讲话或咳嗽进行实验对照D．培养结束后可根据菌落的形状、大小、颜色等特征初步区分不同种的微生物2．（2024·云南大理·统考二模）肺炎支原体是支原体肺炎的主要致病菌，在患者体内采集样本并制成菌液后，进行分离培养是诊断支原体肺炎的主要方法。下列有关叙述错误的是（

）A．肺炎支原体是一种无细胞壁的原核生物B．培养肺炎支原体的培养基中，一般都含有水、碳源、氮源和无机盐等营养物质C．在对肺炎支原体进行纯培养的过程中需要对接种环、培养皿和培养基等进行灭菌D．微生物的纯培养物就是不含有代谢废物的微生物培养物3．（2024·广东·一模）超市中酸奶的配料表显示其有乳杆菌、嗜热链球菌等乳酸菌。研究小组计划将酸奶中的不同乳酸菌进行分离纯化，下列操作的顺序正确的是（

）①高压蒸汽灭菌、倒固体平板②将酸奶进行系列稀释③准备水、培养皿并配制培养基④挑取单菌落接种到斜面培养基⑤用涂布器涂布并进行37℃厌氧培养A．①→②→③→④→⑤ B．③→①→②→⑤→④C．①→③→②→⑤→④ D．②→③→①→④→⑤4．（2024·湖南株洲·统考一模）L天冬酰胺酶由细菌和真菌合成，可分解天冬酰胺释放出氨，然后与奈斯勒试剂反应呈棕色。为筛选获得L天冬酰胺酶高产菌株，设计了如下固体培养基。固体培养基：主要成分有牛肉膏、蛋白胨、水、NaCl、琼脂、奈斯勒试剂。实验结果如下图。下列叙述错误的是（）A．根据实验结果可知，接种时采用的是稀释涂布平板法B．应选择菌落C作为高产L天冬酰胺酶菌株进行大量培养C．该培养基从功能来看属于选择培养基，其中充当氮源的成分是牛肉膏D．无菌技术还可以避免操作者被有害微生物感染，实验结束后的培养基不能直接丢弃5．（2023·贵州黔东南·统考一模）某实验小组筛选得到塑料降解菌，用来降解塑料，以解决塑料的污染问题。下列叙述错误的是（

）A．培养基灭菌后再依次分装到各个培养皿中B．可采用平板划线法来统计样液中的细菌数量C．获得塑料降解菌纯培养物的关键是防止杂菌污染D．实验结束后，已使用的培养基要灭菌后才能倒掉6．（2024·吉林长春·统考一模）生活饮用水中大肠杆菌超标会引起肠道外感染和急性腹泻，严重时会危及生命。某研究小组利用表中的培养基对生活饮用水中的大肠杆菌进行培养和计数，下列叙述正确的是（

）成分蛋白胨蔗糖乳糖K2HPO4显色剂（伊红—亚甲蓝）琼脂含量10.0g5.0g2.0g2.0g0.2g12.0g将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1000mLA．按照用途划分，该培养基属于选择培养基B．配置培养基时，应先进行灭菌后再调节pH值C．计数时，应采用稀释涂布平板法进行接种D．为防止杂菌污染，应向培养基中添加适量抗生素7．下列有关食品保存和发酵食品制作的叙述，正确的是（

）A．巴氏消毒法是将牛奶煮沸以杀死杂菌B．低氧保存果蔬可抑制微生物的细胞呼吸C．制作泡菜时需要先通入空气然后再密封D．通过细菌的发酵作用可将豆腐变成腐乳8．某研究小组设计了一个利用作物秸秆生产燃料乙醇的小型实验，实验流程如图所示(清水淋洗时菌T不会流失)。下列分析错误的是（

）A．在粉碎的秸秆中接种菌T是为了将秸秆中的纤维素大量分解B．淋洗液主要为酵母菌的生长繁殖提供碳源、能源等C．采用湿热灭菌法对培养基进行灭菌时需控制压力为100kPa，温度为100℃D．与以粮食为原料发酵生产乙醇相比，图中方式能节约粮食和提高能量利用率9．原油中含有大量有害的、致癌的多环芳烃，土壤中有些细菌可以利用原油中的多环芳烃作为碳源，在培养基中形成分解圈。为筛选出能高效降解原油的菌株并投入除污，某小组同学设计了相关实验。下列有关实验的叙述，不正确的是（

）A．应配制来源于被原油污染土壤的土壤稀释液备用B．配制以多环芳烃为唯一碳源的选择培养基C．将土壤稀释液灭菌后接种到选择培养基上D．在选择培养基上能形成分解圈的可能为所需菌种10．垃圾的生物处理是指利用生物（主要是微生物），将垃圾中的有机物转化为稳定的产物、能源和其他有用的物质的一种处理技术。下列有关叙述不合理的是（

）A．降解塑料（成分是聚乙烯）垃圾，需用聚乙烯作唯一碳源的培养基筛选菌种B．筛选降解石油的细菌时，培养基及接种工具分别需要干热灭菌和灼烧灭菌C．厌氧技术处理生活垃圾，产生沼气，实现了生活垃圾的能源化D．春季播种前利用微生物堆肥处理农田秸秆，有利于提高土壤储碳量11．熔喷布是生产口罩的重要材料，主要成分是聚丙烯，废弃口罩会对环境造成污染。某人从土壤中分离到一种能分解聚丙烯的细菌。下列说法错误的是（）A．制备培养基时需要先将培养基的pH调节至中性或弱碱性，再灭菌、倒平板B．以聚丙烯为唯一碳源的培养基，按功能划分，该培养基属于选择培养基C．从土壤中分离能分解聚丙烯的细菌，可采用平板划线法、稀释涂布平板法接种D．对该菌进行扩大培养时，应持续增加培养液中营养物质浓度，以提高菌种密度12．（2023·湖南娄底·涟源市第一中学校联考模拟预测）某培养基成分如下：葡萄糖4～10g，（NH4）2SO44g，K2HPO47g，KH2PO42g，MgSO41g，CaCl20．02g，微量元素（Fe、Co、Mn、Zn、Cu、Ni、Mo）各2～10μg，蒸馏水1000mL，pH7．2．下列相关叙述正确的是（

）A．从培养基组成来看，该培养基属于固体培养基B．从培养基的pH分析该培养基可用于培养霉菌C．去掉（NH4）2SO4，该培养基可用于选择培养固氮微生物D．微量元素在生物体中含量很少，培养基中可以不加或少加13．（2024·陕西榆林·统考一模）固氮菌X广泛分布于富含有机质的土壤中，具有生物固氮能力，可以将空气中的氮气转化为植物能够利用的氨态氮等，从而促进植物的生长发育。从土壤中分离固氮菌X的过程如图所示，回答下列问题：(1)为了从土壤中获取高效固氮的固氮菌X，科研人员常从的土壤中采样。获取到的土壤样品，能不能进行灭菌?，理由是。(2)根据固氮菌X的特性进行培养基的配制时，需要用（填“不含氮源”或“富含氮源”）培养基。然后将土壤样品进行图中过程①的选择培养，其目的是。再对固氮菌X进行过程②中的纯培养，据图分析，所采用的接种方法是。(3)研究人员分离得到甲、乙、丙三株固氮菌X，并进行了固氮能力的鉴定，实验结果如表所示。固氮菌X甲乙丙氨态氮相对含量0.750.600.93据表分析，若要增强某片土壤的肥力，可选择的菌种最好是，依据是。14．（2024·上海黄浦·统考一模）深海微生物研究：开展深海微生物研究对于开发海洋资源具有重要意义。我国研究人员采集了深海冷泉附近的沉积物样品，采用新型分离策略，纯化、鉴定得到了全新的拟杆菌菌株，并进一步研究了其生物学特性，具体过程如图1所示，图中I~V是操作步骤。(1)拟杆菌是厌氧生物，细胞呈弯曲杆状，透射电镜观察细胞长2.0~6.0μm，宽0.5~0.8μm。拟杆菌一定具有的细胞结构是_____。（单选）A．线粒体 B．内质网 C．细胞核 D．核糖体(2)研究人员经基因组测序发现拟杆菌中与藻类多糖降解有关的基因数量明显高于其他菌种，因此向基本培养基中分别添加不同藻类多糖来配制系列培养基①，并以此对菌种进行分离。基本