专题24微生物的培养与应用（讲）

专题24微生物的培养与应用（讲）讲考纲考情讲考纲考情1.最新考纲（1）微生物的分离和培养Ⅰ（2）某种微生物数量的测定Ⅱ（3）培养基对微生物的选择作用Ⅱ2.最近考情2020全国卷Ⅰ(37)、2019全国卷Ⅰ(37)、2019全国卷Ⅱ(37)2019全国卷Ⅲ(37)、2018全国卷Ⅰ(37)、2018全国卷Ⅱ(37)2018全国卷Ⅲ(37)、2017全国卷Ⅰ(37)讲核心素养讲核心素养1.科学思维——分析与综合：分析培养基的成分及其作用；比较与分类：平板划线法和稀释涂布平板法异同；选择培养基和鉴别培养基的区别2.科学探究——设计实验：探究微生物培养的条件及如何分离某种微生物等3.社会责任——关注有害微生物的控制及宣传健康生活方式等构思维导图构思维导图考点一：微生物的实验室培养核心突破例题精讲核心突破例题精讲【例题】（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】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.棉拭子上的微生物需要用平板划线法在培养基上进行接种，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。知识总结知识总结（一）培养基【生命观念、科学探究】1.概念：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质。2.营养成分碳源：提供C元素的物质（CO2、NaHCO3、糖类、脂肪酸、花生粉饼、石油）氮源：提供N元素的物质（N2、NH3、铵盐、硝酸盐、尿素、牛肉膏、蛋白胨）水无机盐3.其他要求：PH、O2、特殊物质（生长因子、氨基酸、维生素、碱基等）4.培养基的分类（1）按物理状态分液体培养基：不加凝固剂（用于工业生产）半固体培养基：加凝固剂（用于观察微生物的运动、分类鉴定）固体培养基：加凝固剂（用于分离、鉴定、计数、保藏）（2）按化学成分分合成培养基：含化学成分不明确的天然物质（用于工业生产）天然培养基：成分明确（用于微生物的分类、鉴定）（3）按功能分种类制备方法原理用途举例选择培养基加入某些化学物质依据某些微生物对某些物质的特殊要求或抗性而设计从众多微生物中分离加入青霉素分离得到酵母菌和霉菌鉴别培养基加入某种指示剂或化学药品产生特定的颜色或其他变化鉴别不同种类的微生物用伊红美蓝培养基鉴别大肠杆菌（二）无菌技术【科学探究】类型条件结果常用方法应用范围消毒较为温和的物理或化学方法仅杀死物体表面或内部的部分微生物煮沸消毒法日常用品巴氏消毒法不耐高温的液体化学药剂消毒法酒精——双手氯气——水源紫外线消毒法接种室（箱）、超净工作台灭菌强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子灼烧灭菌法接种工具干热灭菌法玻璃器皿、金属工具高压蒸汽灭菌法培养基、容器关键：防止外来杂菌污染。【知识拓展】不同对象的无菌操作方法（连线）（三）大肠杆菌的纯化培养【科学探究】1.制备牛肉膏蛋白胨固体培养基（1）操作步骤：计算→称量→溶化→灭菌→倒平板（2）倒平板的方法及注意事项①酒精灯灭菌的方法是灼烧灭菌；②冷却倒置的目的：即可使培养基表面的水分更好的挥发，又可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。2.纯化培养的原理：在培养基上得到的由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的菌落，即可获得较纯的菌种。3.纯化大肠杆菌的关键步骤：接种4.接种方法（1）平板划线法：通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步分散到培养基的表面。（用于菌种分离、纯化，最终获得单个菌落）（2）稀释涂布平板法：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琼脂固体培养基的表面，进行培养。（用于菌种分离、计算）5.菌种的保存方法临时保藏：4℃冰箱长期保存：20℃甘油冷冻管藏法【知识拓展】（一）平板划线法的注意事项1.每次划线的菌液均来自上次划线的末端，能使细菌数目随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。2.最后一区不可与第一区相连；3.每次划线，均要灼烧并冷却接种环，冷却的目的是防止温度太高杀死菌种。4.灼烧的目的第一次划线每次划线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，使每次划线菌种数量减少杀死接种环上残存的菌种，避免污染环境和感染操作者（二）两种微生物纯化培养的方法比较项目平板划线法稀释涂布平板法平板示意图纯化原理通过连续划线操作实现将菌液进行一系列的梯度稀释和涂布平板操作实现注意事项每次划线前后均需灼烧接种环稀释度要足够高菌体获取在具有显著的菌落特征的区域菌落中挑取菌体从适宜稀释度的平板上的菌落中挑取菌体优点可以根据菌落的菌落特征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【变式训练】（2021·江苏模拟预测）平板涂布是分离菌种常用的方法，下列相关叙述不恰当的是（）A.固体培养基灭菌后，应冷却至50℃左右时倒平板B.倒好的平板需立即使用，以免表面干燥，影响菌的生长C.平板涂布分离到的单菌落需进一步划线纯化D.平板涂布法既可用于微生物的分离，也可用于微生物的计数【答案】B【解析】A.固体培养基灭菌后，应冷却至50℃左右时倒平板，固体培养基中含有琼脂，40℃左右会凝固，因此温度过低会导致培养基凝固无法倒平板，A正确；B.倒好的未接种的培养基不能马上使用，需要在恒温箱中保存12d，如果没有菌落生长，说明培养基的制备是成功的，这时才可以使用，B错误；C.平板涂布分离到的单菌落仍需进一步划线纯化，以利于菌种保藏，C正确；D.结合分析可知，平板涂布法既可用于微生物的分离，也可用于微生物的计数，D正确。故选B。考点二：土壤中分解尿素的细菌的分离与计数核心突破例题精讲核心突破例题精讲【例题】（2021·浙江绍兴一中一模）在“分离以尿素为氮源的微生物”实验中，下列叙述正确的是（）A.若要判断选择培养基是否起到了选择作用，需设置未接种的LB培养基作对照B.在尿素培养基上长出的菌落一定是尿素分解菌C.尿素可以作细菌的碳源和氮源D.如指示剂变红就能准确地认定该菌能分解尿素【答案】D【解析】A.若要判断选择培养基是否起到了选择作用，需设置接种了的牛肉膏蛋白胨培养基作对照，若牛肉膏蛋白胨培养基培养基上的菌落种类数目多于选择培养基上的菌落类型，则说明起到了选择作用，A错误；B.以尿素为唯一氮源的培养基上长出的不都是尿素分解菌，也有可能是自生固氮菌，B错误；C.分离分解尿素的细菌用的培养基属于固体培养基，除含碳源、氮源、水、无机盐外，还应含有琼脂，其中尿素可以作细菌的氮源，C错误；D.尿素分解菌可以产生脲酶将尿素分解分解为氨，使pH升高，培养基中进入酚红指示剂后，氨可以使指示剂呈红色，据此可以用酚红指示剂鉴别尿素分解菌，如指示剂变红就能准确地认定该菌能分解尿素，D正确。故选D。知识总结知识总结（一）筛选菌株【生命观念、科学探究】1.自然界中目的菌株筛选的方法：根据它对生存环境的要求，到相应的环境中去寻找。（筛选Taq酶：美国黄石公园热泉）2.实验室中微生物筛选的原理：人为提供有利于目的菌株生长的条件（包括营养、温度、PH等），同时抑制或阻止其他微生物的生长。（筛选尿素分解菌：以尿素为唯一氮源的选择培养基）不能分解尿素的菌株→死亡能分解尿素的菌株→存活（二）统计菌落数目【科学思维】1.显微镜直接计数法：利用特定的细菌计数板或者血细胞计数板计数。（缺点：不能区分死菌与活菌）2.稀释涂布平板法（间接，常用）：当样品稀释度足够高时，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，就能推测出样品中大约含有多少活菌。（1）活菌计算方法：每克样品中菌株数=（C÷V）×MC：某一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M：稀释倍数（2）注意事项：①设置重复实验，在每一稀释度下设置3个平板作为重复组，排除偶然因素对实验的干扰。②适宜菌落数均在30～300且数目相差不大的三个平板，用“平均值”代入计数公式。3.设置对照：排除实验组中非测试因素（无关变量）对实验结果的影响，提高实验结果的可信度。（例如：排除培养基被杂菌污染的可能性，需以未接种细菌的培养基作为空白对照。）【变式训练】（2021·浙江镇海中学模拟预测）金黄色葡萄球菌具有高度耐盐性，可引起人肠炎等疾病，在血平板（培养基中添加适量血液）上生长时，可破坏菌落周围的红细胞，使其褪色。某研究小组要测定某地自来水中金黄色葡萄球菌的浓度。下列说法错误的是（）A.培养基中加入适量NaCl有利于金黄色葡萄球菌的筛选B.配制培养基时应先调pH到中性偏碱后灭菌，灭菌结束后无需放入烘箱C.现将10mL无菌水依次稀释成101、102、103、104四个稀释液，再取四个稀释液各0.lmL分别接种到若干个血平板上，所用方法为涂布分离法D.若在上述103组的3个血平板上（每个接种0.lmL），金黄色葡萄球菌菌落数分别为35、36和37，则每升自来水中的活菌数约为3.6×105个【答案】D【解析】A.由于金黄色葡萄球菌具有高度耐盐性，适量NaCl不影响金黄色葡萄球菌生长的同时能抑制其它菌的生长，因此，金黄色葡萄球菌的培养基中加入适量NaCl，有利于金黄色葡萄球菌的筛选，A正确；B.金黄色葡萄球菌（细菌）适宜pH为中性偏碱性，配制培养基时应先调pH再灭菌，防止调pH时造成杂菌污染，同时灭菌结束后无需放入烘箱，否则培养基中的水份会丢失，B正确；C.先用无菌水稀释，再用相应的稀释液各0.lmL分别接种到若干个血平板上，所用接种方法是涂布分离法，C正确；D.若在103组的3个血平板上（每个接种0．1ml），金黄色葡萄球菌菌落数分别为35、36和37，则每升自来水中的活菌数约为（35+36+37）÷3÷103÷0.1×1000=3.6×108个，D错误。故选D。（三）分解尿素的细菌的分离实验设计【科学探究】1.实验原理：（1）能合成脲酶的细菌才能将尿素分解成氨；（2）配制以尿素为唯一氮源的培养基。2.实验流程3.鉴定（1）方法：培养基中加入酚红指示剂培养分解尿素的细菌（2）原理：细菌分解尿素的反应中，细菌合成的脲酶将尿素分解成了氨，会使培养基的碱性增强，PH升高。【变式训练】（2021·辽宁模拟预测）尿素是一种重要的农业肥料，土壤中的某些细菌能合成脲酶，可以将尿素分解成氨和CO2，然后被植物利用。下列有关土壤中尿素分解菌的分离和培养的叙述，正确的是（）A.为了防止杂菌污染应将采集的土样进行高压蒸汽灭菌B.若涂布的3个平板中的1组数据结果与另外两组相差太远，则需舍弃此数据C.本实验采用稀释涂布平板法进行分离和计数，用酚红试剂进行检测鉴定D.从反刍动物的瘤胃中与从土壤中分离尿素分解菌的实验条件和培养方法相同【答案】C【解析】A.采集的土样中含有欲分离的尿素分解菌，不能进行高压蒸汽灭菌，A错误；B.若满足有两组数据在30~300之间，则可以取符合要求的数据求平均值，若不满足有两组数据处于30～300之间，则需要重新实验，B错误；C.分离土壤中尿素分解菌实验可以采用稀释涂布平板法进行分离和计数，由于尿素分解产生氨，使培养基pH升高，可用酚红试剂进行检测鉴定，C正确；D.反刍动物的瘤胃中酸性较大，而土壤中尿素分解菌能使培养基呈碱性，因此两组分离尿素分解菌的实验条件不同，D错误。故选C。考点三：分解纤维素的微生物的分离核心突破例题精讲核心突破例题精讲【例题】（2021·辽宁模拟预测）秸秆还田可增加土壤肥力，缓解环境污染。为分离分解纤维素的微生物菌种，实现废物的资源化利用，研究人员设计了“土壤取样→选择培养→梯度稀释→涂布平板→挑选菌株”的实验流程。下列叙述错误的是（）A.配制培养基时，应在高压蒸汽灭菌之后调节pHB.选择培养时，应使用纤维素为唯一碳源的培养基C.进行梯度稀释时，应在酒精灯火焰旁完成各种操作D.挑选菌株后，应将使用过的培养基进行灭菌后再丢弃【答案】A【解析】A.配制培养基时，应在高压蒸汽灭菌之前调节pH，避免灭菌之后调pH造成杂菌污染，A错误；B.选择培养时，为分离分解纤维素的微生物菌种，应使用纤维素为唯一碳源的培养基，B正确；C.进行梯度稀释时，为了无菌操作，应在酒精灯火焰旁完成各种操作，C正确；D.挑选菌株后，为了防止造成污染，应将使用过的培养基进行灭菌后再丢弃，D正确。故选A。知识总结知识总结（一）纤维素【生命观念】1.主要存在部位：植物细胞壁2.基本单位：葡萄糖（二）纤维素酶【生命观念】1.组成：它是一种复合酶，一般认为它至少包括C1酶、C2酶、葡萄糖甘酶三种。2.功能：纤维素纤维二糖葡萄糖（三）纤维素分解菌的筛选【科学探究】1.方法：刚果红染色法，即通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。2.原理：刚果红