专题18微生物的基本培养技术及应用-2022年高考生物考前知识回归教材与真题规范答题

专题18微生物的基本培养技术及应用教材回归：1.微生物的定义：肉眼难以看清，需要借助光学显微镜或电子显微镜才能观察到的一切微小生物的总称。2.培养基的配制（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）培养基作用：培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物（3）培养基类型： 按物理状态可分为液体培养基和固体培养基。 按功能可分为选择培养基和鉴别培养基。（4）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、特殊营养物质以及氧气的要求。3.无菌技术（1）关键：防止外来杂菌的入侵。（2）无菌技术工作两个方面：①对操作的_空间、操作者的_衣着_和_手_进行_清洁_和_消毒_；②对用于微生物培养的_器皿_、__接种用具__和__培养基_等进行__灭菌_；（3）无菌技术主要包括消毒和灭菌项目理化因素的作用强度能否消灭芽孢和孢子常用方法消毒较为温和不能煮沸消毒法、巴氏消毒法、化学药物消毒法、紫外线照射灭菌强烈能灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌、湿热灭菌法微生物的选择培养基与计数1.选择培养基：在微生物学中，_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.微生物的选择培养：（1）方法：_稀释涂布平板法__；（2）方法概述：由于土壤细菌的数量庞大，要想得到特定微生物的纯培养物，必须要对土壤进行_充分稀释_，然后再将菌液_涂布_到制备好的_选择培养基_上；两个基本操作：_梯度稀释_和_涂布平板_。（3）操作流程eq\x(土壤取样)→eq\x(样品稀释)→eq\x(取样接种)→eq\x(培养观察)→eq\x(菌种鉴定)微生物的数量测定间接计数法(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＝eq\f(C,V)×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解题技巧：两种纯培养方法对比比较项目平板划线法稀释涂布平板法关键操作接种环在固体培养基表面连续划线①一系列的梯度稀释②涂布平板操作注意事项每次划线前后均需灼烧接种环稀释度要足够高，为确保实验成功可以增加稀释度的范围菌体获取在具有显著的菌落特征的区域挑取菌体从适宜稀释度的平板上的菌落中挑取菌体适用范围适用于好氧菌适用于厌氧菌和兼性厌氧菌优点可以根据菌落的特点获得某种微生物的单细胞菌落既可以获得单细胞菌落，又能对微生物计数缺点不能对微生物计数操作复杂，需要涂布多个平板真题重现：一、单选题1．（2021·北京·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【答案】B【解析】【分析】能量流动的特点：单向流动、逐级递减。物质可以循环利用，但能量是单向流动的，不能循环利用。【详解】A、此类草本植物根系发达可以固定更多的土壤，故种植此类草本植物可以减少水土流失，A正确；B、能量可多级利用，但不能循环利用，B错误；C、草本植物含有蛋白质和纤维素，可给食用菌提供碳源和氮源，C正确；D、草本植物可栽培食用菌，而菌渣可作肥料或饲料，故实现了物质在植物、真菌和动物间的转移，D正确。故选B。2．（2021·北京·高考真题）人体皮肤表面存在着多种微生物，某同学拟从中分离出葡萄球菌。下述操作不正确的是（）A．对配制的培养基进行高压蒸汽灭菌B．使用无菌棉拭子从皮肤表面取样C．用取样后的棉拭子在固体培养基上涂布D．观察菌落的形态和颜色等进行初步判断【答案】C【解析】【分析】实验室常用的消毒和灭菌方法的比较：1、消毒：煮沸消毒法（一般物品）、巴氏消毒法（一些不耐高温的液体，如牛奶）、化学药剂消毒法（如用酒精擦拭双手，用氯气消毒水源等）、紫外线消毒法（接种室、操作台）；2、灭菌：灼烧灭菌（接种工具）、干热灭菌（玻璃器皿、金属用具）、高压蒸汽灭菌（培养基及容器）。【详解】A、为避免杂菌污染干扰，需对配制的培养基进行高压蒸汽灭菌，A正确；B、葡萄球菌需从人体皮肤的微生物中分离，为避免杂菌污染，故需要使用无菌棉拭子从皮肤表面取样，B正确；C、用取样后的棉拭子浸出液在固体培养基上涂布，C错误；D、根据微生物在固体平板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，D正确。故选C。3．（2021·浙江·高考真题）下列关于原生质体和细胞计数的叙述，错误的是（）A．测定植物原生质体的密度时，可用血细胞计数板B．红墨水不能进入活细胞，可用于检测细胞的存活状态并计数C．涂布分离法和划线分离法均能得到单菌落，都可用于细胞计数D．酵母菌在液体培养基中培养一段时间后，可用比浊计测定其密度【答案】C【解析】【分析】微生物常见的接种的方法：①平板划线法：将已经熔化的培养基倒入培养皿制成平板，接种，划线，在恒温箱里培养。在划线的开始部分，微生物往往连在一起生长，随着线的延伸，菌数逐渐减少，最后可能形成单个菌落。②稀释涂布平板法：将待分离的菌液经过大量稀释后，均匀涂布在培养皿表面，经培养后可形成单个菌落。其中稀释涂布平板法可以用来进行微生物的计数，而平板划线法不能。【详解】A、可用血细胞计数板对原生质体进行计数，一般计数总数不少于300个细胞，A正确；B、活细胞的细胞膜具有选择透过性，红墨水中的色素分子不能透过细胞膜，当细胞死亡后，细胞膜失去选择透过性，红墨水中的色素分子能进入细胞，所以可用红墨水检测细胞的存活状态并计数，B正确；C、划线分离法不能用于细胞计数，C错误；D、酵母细胞的密度与浑浊度指标存在一定的数量关系，所以酵母菌在液体培养基中培养一段时间后，可用比浊计测定其密度，D正确。故选C。4．（2020·江苏·高考真题）为纯化菌种，在鉴别培养基上划线接种纤维素降解细菌，培养结果如图所示。下列叙述正确的是（

）A．倒平板后需间歇晃动，以保证表面平整B．图中Ⅰ、Ⅱ区的细菌数量均太多，应从Ⅲ区挑取单菌落C．该实验结果因单菌落太多，不能达到菌种纯化的目的D．菌落周围的纤维素被降解后，可被刚果红染成红色【答案】B【解析】【分析】分析平板结果可知，采用的接种方法为平板划线法，且划线顺序是Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区，可以看到Ⅲ区中出现了单菌落。【详解】A、倒平板后无需晃动，A错误；B、Ⅰ区、Ⅱ区没有出现单菌落，说明细菌数量太多，故应从Ⅲ区挑取单菌落，B正确；C、出现单菌落即达到了菌种纯化的目的，C错误；D、刚果红是一种染料，它可以与像纤维素这样的多糖物质形成红色复合物，但并不和水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应，D错误。故选B。5．（2015·江苏·高考真题）做“微生物的分离与培养”实验时，下列叙述正确的是（

）A．高压灭菌加热结束时，打开放气阀使压力表指针回到零后，开启锅盖B．用记号笔标记培养皿中菌落时，不能标记在皿盖上C．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D．为了防止污染，接种环经火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落【答案】B【解析】【分析】在利用微生物时，常要求所利用的微生物不被其他微生物污染，因此在培养微生物时必须进行无菌操作，无菌操作包括灭菌和消毒两种方式：消毒的方法有巴氏消毒法、酒精消毒、煮沸消毒法；灭菌的方法有干热灭菌、灼烧灭菌和高压蒸汽灭菌。微生物的分离方法中最常用的是划线分离法和涂布分离法，常用来统计样品活菌数目的方法是涂布分离法。【详解】A、高压灭菌加热结束，等待压力表指针回到0，且温度下降后，才能打开放气阀，开启锅盖，若压力未降至0就打开放气阀，会因压力骤然降低而造成培养基剧烈沸腾，并冲出管口或瓶口，污染棉塞，以致培养微生物时引起杂菌污染，A错误；B、用记号笔标记培养皿中菌落时，不能标记在皿盖上，而应标记在皿底上，B正确；C、倒平板时，不能将培养皿盖完全打开，而应只打开一条稍大于瓶口的缝隙，防止空气中的杂菌污染培养基，C错误；D、接种环在火焰上灼烧灭菌后，待冷却后才可以挑取菌落，否则高温会杀死待接种细菌，D错误。故选B。二、综合题6．（2021·湖南·高考真题）大熊猫是我国特有的珍稀野生动物，每只成年大熊猫每日进食竹子量可达12~38kg。大熊猫可利用竹子中8%的纤维素和27%的半纤维素。研究人员从大熊猫粪便和土壤中筛选纤维素分解菌。回答下列问题：（1）纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括三种组分，即_________。为筛选纤维素分解菌，将大熊猫新鲜粪便样品稀释液接种至以_________为唯一碳源的固体培养基上进行培养，该培养基从功能上分类属于_________培养基。（2）配制的培养基必须进行灭菌处理，目的是_________。检测固体培养基灭菌效果的常用方法是_________。（3）简要写出测定大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌活菌数的实验思路_________。（4）为高效降解农业秸秆废弃物，研究人员利用从土壤中筛选获得的3株纤维素分解菌，在37℃条件下进行玉米秸秆降解实验，结果如表所示。在该条件下纤维素酶活力最高的是菌株_________，理由是_________。菌株秸秆总重(g)秸秆残重(g)秸秆失重（%）纤维素降解率（%）A2.001.5124.5016.14B2.001.5323.5014.92C2.001.4229.0023.32【答案】

C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶

纤维素

选择

为了杀死培养基中的所有微生物（微生物和芽孢、孢子）

不接种培养（或空白培养）

将大熊猫新鲜粪便样液稀释适当倍数后，取0.1mL涂布到若干个平板（每个稀释度至少涂布三个平板），对菌落数在30～300的平板进行计数，则可根据公式推测大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌活菌数

C

接种C菌株后秸秆失重最多，纤维素降解率最大【解析】【分析】1、分解纤维素的微生物分离的实验原理：（1）土壤中存在着大量纤维素分解酶，包括真菌、细菌和放线菌等，它们可以产生纤维素酶。纤维素酶是一种复合酶，可以把纤维素分解为纤维二糖，进一步分解为葡萄糖使微生物加以利用，故在用纤维素作为唯一碳源的培养基中，纤维素分解菌能够很好地生长，其他微生物则不能生长；（2）在培养基中加入刚果红，可与培养基中的纤维素形成红色复合物，当纤维素被分解后，红色复合物不能形成，培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，从而可筛选纤维素分解菌。2、消毒和灭菌：消毒灭菌概念使用较为温和的物理或化学方法杀死物体表面或内部的部分微生物（不包芽孢和孢子）使用强烈的理化因素杀死物体内外所用的微生物（包括芽孢和孢子）常用方法煮沸消毒法、巴氏消毒法、化学药剂消毒法、紫外线消毒法灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌适用对象操作空间、某些液体、双手等接种环、接种针、玻璃器皿、培养基等【详解】（1）纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括三种组分，即C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶，前两种酶使纤维素分解成纤维二糖，第三种酶将纤维二糖分解成葡萄糖。在用纤维素作为唯一碳源的培养基中，纤维素分解菌能够很好地生长，其他微生物则不能生长。为筛选纤维素分解菌，将大熊猫新鲜粪便样品稀释液接种至以纤维素为唯一碳源的固体培养基上进行培养；培养基从功能上分类可分为选择培养基和鉴别培养基，故该培养基从功能上分类属于选择培养基。（2）配制培养基的常用高压蒸汽灭菌，即将培养基置于压力100kPa、温度121℃条件下维持15～30分钟，目的是为了杀死培养基中的所有微生物（微生物和芽孢、孢子）。为检测灭菌效果可对培养基进行空白培养，即将未接种的培养基在适宜条件下培养一段时间，若在适宜条件下培养无菌落出现，说明培养基灭菌彻底，否则说明培养基灭菌不彻底。（3）为测定大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌活菌数，常采用稀释涂布平板法，在适宜的条件下对大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌进行纯化并计数时，对照组应该涂布等量的无菌水。将大熊猫新鲜粪便样液稀释适当倍数后，取0.1mL涂布到若干个平板（每个稀释度至少涂布三个平板），对菌落数在30～300的平板进行计数，则可根据公式推测大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌活菌数。（4）测定酶活力时可以用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示。由表格可知，在适宜的条件下，C菌株在相同的温度和时间下，秸秆失重最多，纤维素降解率最大，说明该菌株的纤维素分解菌产生的纤维素酶活力最大。【点睛】本题考查微生物的实验室培养，要求考生识记计数微生物的方法；识记培养基的种类及功能；掌握纤维素分解分离和鉴别的原理，能结合所学的知识准确答题。7．（2020·全国·高考真题）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100μL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___________