第1章 第2节 第2课时 微生物的选择培养和计数(Word教参)-【精讲精练】2024-2025学年高中生物选择性必修3（人教版2019 多选）

第2课时　微生物的选择培养和计数 学习目标 1.阐明微生物选择培养的原理 科学思维 2.概述测定微生物数量的方法 科学思维 3.进行土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 科学探究 一、选择培养基及微生物的选择培养 1．选择培养基 有些微生物可以利用其他微生物的代谢产物生长繁殖，因此能在选择培养基上生长的微生物不一定都是所需的微生物，还需进一步验证。　 2．微生物的选择培养(稀释涂布平板法) (1)系列稀释操作 将10 g土样加入盛有90 mL无菌水的锥形瓶中，充分摇匀。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。 (2)涂布平板操作 (3)培养分离：待涂布的菌液被培养基吸收后，将平板倒置，放入30～37 ℃的恒温培养箱中培养1～2 d。在涂布有合适浓度菌液的平板上就可以观察到分离的单菌落。 二、微生物的数量测定 1．微生物数量测定的基本方法 2．土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 (1)实验原理：绝大多数微生物都能利用葡萄糖，但是只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素。利用以尿素作为唯一氮源的选择培养基，可以从土壤中分离出分解尿素的细菌。 (2)方法步骤 尿素是一种重要的农业氮肥，但是尿素并不能直接被农作物吸收。只有当土壤中的细菌将尿素分解成NH3以后，才能被利用。土壤中的细菌之所以能分解尿素，是因为它们能合成脲酶。尿素只能在脲酶的催化下被分解成NH3才能被植物吸收利用。结合所学知识判断： (1)筛选分解尿素的细菌的培养基以尿素为唯一氮源，且为液体培养基(×) (2)能分解尿素的细菌之所以能分解尿素，是因为其能产生脲酶(√) (3)稀释涂布平板法能分离细菌，也能计数(√) (4)测定不同微生物数量时，接种的土壤悬浮液的稀释度相同(×) (5)菌落特征是鉴别菌种的重要依据(√) (6)利用显微镜直接计数法统计的细菌数量就是活菌的数量(×) 　　　　　　　　　　探究点一　选择培养基和微生物的选择培养 筛选分解尿素的细菌的选择培养基的配方如表所示，探究下列问题： 组分 含量 KH2PO4 1.4 g Na2HPO4 2.1 g MgSO4·7H2O 0.2 g 葡萄糖 10.0 g 尿素 1.0 g 琼脂 15.0 g H2O 定容至1 000 mL (1)在培养基的配方中，为微生物的生长提供碳源和氮源的分别是什么物质？ 提示　碳源是葡萄糖，氮源是尿素。 (2)分离分解尿素的细菌的选择培养基是如何进行选择的？ 提示　该选择培养基的配方中，尿素是培养基中的唯一氮源，因此，只有能够利用尿素的微生物才能够生长。 (3)为什么只有能分解尿素的微生物才能在该培养基上生长？ 提示　分解尿素的微生物能合成脲酶，而脲酶可催化尿素分解产生NH3，NH3可作为微生物生长的氮源。 如何进一步鉴定选择培养基上的菌落是分解尿素的细菌？ 提示　在培养基中添加酚红指示剂，培养基变红则可以初步鉴定为分解尿素的细菌。 1．两种接种方法的比较 项目 平板划线法 稀释涂布平板法 用途 一般用于菌种的纯化 一般用于筛选菌株 优点 可对混合菌进行分离 可以计数 缺点 不能计数 操作复杂，若平板不干燥，则效果不好；若菌液浓度大，则长不出单菌落 培养 结果 2.稀释涂布平板法操作注意问题 (1)稀释操作时：每支试管及其中的9 mL水、移液管等均需灭菌；操作时，试管口和移液管应在离火焰1～2 cm处。 (2)涂布操作中的注意事项 ①涂布器浸在体积分数为70%的酒精中，取出时，让多余酒精在烧杯中滴尽，然后将沾有少量酒精的涂布器在火焰上灼烧。 ②不要将过热的涂布器放在盛放酒精的烧杯中，以免引燃烧杯中的酒精。 (3)同一稀释度的样液加到三个或三个以上的平板上，经涂布、培养，计算出菌落平均数。 1．(2024·邯郸高二月考)下图为从土壤中分离纯化尿素分解菌的过程。酚红指示剂在碱性环境中呈红色。下列有关叙述错误的是(　　) A．①②③④培养基都应以尿素为唯一氮源 B．图中所用培养基灭菌常用的方法是高压蒸汽灭菌 C．④过程采用稀释涂布平板法进行接种，接种工具是涂布器 D．可用酚红指示剂鉴定，菌落周围是否出现红色圈 解析　尿素分解菌可以产生脲酶将尿素分解，从而能利用尿素，但其他微生物不能，因此要分离纯化尿素分解菌，培养基都应以尿素为唯一氮源，A正确；对培养基的灭菌常用高压蒸汽灭菌法，B正确；据图可知，④过程采用的是平板划线法进行接种，接种工具是接种环，C错误；尿素分解菌能合成脲酶，脲酶催化尿素分解产生NH3，使培养基碱性增强，pH升高，酚红指示剂会变红，因此可用酚红指示剂鉴定菌落周围是否出现红色圈，D正确。 答案　C 2．(2023·广东卷)研究者拟从堆肥中取样并筛选能高效降解羽毛、蹄角等废弃物中角蛋白的嗜热菌。根据堆肥温度变化曲线(如图)和选择培养基筛选原理来判断，下列最可能筛选到目标菌的条件组合是(　　) A．a点时取样、尿素氮源培养基 B．b点时取样、角蛋白氮源培养基 C．b点时取样、蛋白胨氮源培养基 D．c点时取样、角蛋白氮源培养基 解析　研究目的是筛选能高效降解羽毛、蹄角等废弃物中角蛋白的嗜热菌，因此既要耐高温，又要能够高效降解角蛋白，所以在c点取样，并且用角蛋白氮源培养基进行选择培养，D正确，A、B、C错误。 答案　D 　　　　　　　　　　　　　　探究点二　微生物的数量测定 1．甲、乙两位同学用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中的细菌数。在对应稀释倍数为1×106的培养基中，得到以下两种统计结果。探究下列问题： (1)甲同学在该浓度下涂布了一个平板，统计的菌落数为230，该同学的统计结果是否真实可靠？为什么？ 提示　不可靠。为增强实验的说服力与准确性，应设置重复实验，在同一稀释度下涂布至少3个平板，统计结果后计算平均值。 (2)乙同学在该浓度下涂布了3个平板，统计的菌落数分别为21、212、256，该同学将21舍去，然后取平均值。该同学对实验结果的处理是否合理？为什么？ 提示　不合理。微生物计数时，如果实验中出现重复实验结果不一致的情况，应分析实验过程中可能的影响因素，找出差异的原因，需重新实验，而不能简单地舍弃。 (3)某同学在三种稀释度下吸取0.1 mL的菌液涂布平板，统计菌落数，得到了以下的数据，试计算1 g样品的活菌数。 稀释度 平板 平板1 平板2 平板3 1×104 320 360 356 1×105 212 234 287 1×106 21 23 18 提示　1×105的稀释度下取0.1 mL涂布的三个平板上的菌落数在30～300，计算其平均值为(212＋234＋287)/3≈244。进一步可以换算出1 g样品中活菌数为(244÷0.1)×105＝2.44×108。 2．下面是土壤中分解尿素的细菌的分离与计数的实验流程示意图，探究下列问题： (1)图示统计菌落数目的方法是什么？利用该法统计的菌落数往往比活菌的实际数目低，为什么？ 提示　稀释涂布平板法。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。 (2)在稀释涂布平板法中，为何需至少涂布3个平板？ 提示　作为重复实验，统计时取平均值，以减少偶然因素对实验结果的影响，增强实验结果的说服力。 (3)为什么要选取菌落数目稳定时的记录作为结果？ 提示　尽量缩小统计的菌落数与实际活菌数的差值，因为繁殖慢的菌体开始看不出明显的菌落。 1．两种微生物计数方法的比较 2．“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”实验结果分析 3．(2024·荆州高二月考)平板划线法和稀释涂布平板法是接种微生物的两种常用方法，下列描述正确的是(　　) A．采用稀释涂布平板法获得的菌落数往往多于实际的活菌数 B．平板划线法是将不同稀释度的菌液通过接种环在固体培养基表面连续划线 C．稀释涂布平板法是将不同稀释度的菌液倒入液体培养基中进行培养 D．与平板划线法相比，稀释涂布平板法形成单菌落的效果更好 解析　由于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，所以利用稀释涂布平板法获得的菌落数往往少于实际的活菌数，A错误；平板划线法不需要稀释菌液，是将菌液通过接种环在固体培养基表面连续划线，B错误；稀释涂布平板法是将不同稀释度的菌液涂布到固体培养基中进行培养，C错误。 答案　D 4．(2024·保定高二模拟)如图为“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”实验中样品稀释示意图。据图分析正确的是(　　) A．3号试管的稀释倍数为103倍 B．5号试管的结果表明每克土壤中的菌株数为1.7×109 C．5号试管中稀释液进行平板培养得到的菌落平均数恰为4号试管的10倍 D．该方法可对微生物进行准确计数 解析　3号试管的稀释倍数为104倍，A错误；5号试管进行稀释涂布平板法计数的结果表明每克土壤中的菌株数为(168＋175＋167)÷3÷0.1×106 ＝1.7×109(个)，B正确；4号试管中如果稀释倍数适当，平板培养得到的菌落平均数可能是5号试管的10倍，C错误；稀释涂布平板法得到的菌落可能存在两个或多个细胞长成一个菌落的情况，使该实验方法统计得到的结果比实际活菌数目少，D错误。 答案　B 关注图中5支试管的梯度稀释倍数，通过如下公式计算：每克样品中的菌落数＝×稀释倍数。　 [课堂小结] [课堂巩固] 1．用稀释涂布平板法来统计样品中尿素分解菌的数目，为了提高实验结果的可信度，往往要设置对照实验，对于对照组的要求不包括以下哪项(　　) A．对照组培养基也要严格灭菌，且不接种任何微生物 B．对照组和实验组培养基放在相同条件下培养 C．所用培养基成分及pH大小完全与实验组一致 D．在对微生物进行培养前，需要对菌液和培养基进行灭菌 解析　对照组培养基也要严格灭菌，且不接种任何微生物，为空白对照，A不符合题意；对照组和实验组的培养基都要置于相同条件下培养，以保证单一变量，B不符合题意；对照组所用培养基的成分及pH应与实验组完全一致，C不符合题意；在对微生物进行培养前，需要对培养基进行灭菌，不能对含目的菌的菌液进行灭菌，D符合题意。 答案　D　 2．稀释涂布平板法是微生物培养的一种常用的接种方法。下列相关叙述错误的是(　　) A．操作中需要将菌液进行一系列的浓度梯度稀释 B．不同浓度的菌液均可在培养基表面形成单个的菌落 C．需将不同稀释浓度的菌液分别涂布到固体培养基表面 D．操作过程中对培养基和涂布器等均需进行严格灭菌处理 解析　稀释涂布平板法的操作中需要将菌液进行一系列的浓度梯度稀释，当稀释度足够高时，可在培养基表面形成单个的菌落，若稀释度不够高，细胞聚集在一起，得不到单个的菌落，A正确，B错误；需将不同稀释度的菌液分别涂布到固体培养基表面，C正确；操作过程中对培养基和涂布器等均需进行严格灭菌处理，以防杂菌污染，D正确。 答案　B 3．筛选淀粉分解菌需使用以淀粉为唯一碳源的培养基。接种培养后，若细菌能分解淀粉，培养平板经稀碘液处理，会出现以菌落为中心的透明圈(如图)，实验结果见下表。 菌种 菌落直径：C/mm 透明圈直径：H/mm H/C 细菌Ⅰ 5.1 11.2 2.2 细菌Ⅱ 8.1 13.0 1.6 有关本实验的叙述，错误的是(　　) A．培养基除淀粉外还含有氮源等其他营养物质 B．筛选分解淀粉的细菌时，菌液应稀释后涂布 C．以上两种细菌均不能将淀粉酶分泌至细胞外 D．H/C值反映了两种细菌分解淀粉能力的差异 解析　微生物培养基一般都含有四类营养物质：水、无机盐、碳源、氮源，A正确；常用稀释涂布平板法筛选淀粉分解菌，涂布前需将菌液稀释，B正确；由题图可知，细菌Ⅰ和Ⅱ形成的菌落周围都出现了透明圈，说明两种细菌都能将淀粉酶分泌至细胞外，C错误；淀粉分解菌可分解淀粉，导致菌落周围的淀粉被分解，不能与碘液反应生成蓝色，故而出现透明圈，透明圈直径与菌落直径的比值越大，说明细菌分解淀粉能力越强，D正确。 答案　C 4．(不定项)(2024·静海一中检测)下列有关微生物分离、纯化、计数及培养的叙述中，错误的是(　　) A．测定土壤中细菌的数量，一般选用1×104、1×105、1×106倍稀释的稀释液进行平板培养 B．菌落的大小、颜色、有无荚膜、隆起程度等特征都可作为菌种鉴定的依据 C．用血细胞计数板计数微生物时，实验结果往往偏小 D．将好氧型菌株接种到培养液中需静置培养，防止培养液沾染试管壁引发污染 解析　菌落的大小、颜色、隆起程度等特征都可作为菌种鉴定的依据，但是有无荚膜通过肉眼无法观察，B错误；用血细胞计数板计数微生物时，因死菌、活菌都计算在内，因此，实验结果往往偏大，C错误；将好氧型菌株接种到培养液中需振荡培养，D错误。 答案　BCD　 5．某些土壤细菌可将尿素分解成CO2和NH3，供植物吸收和利用。回答下列问题： (1)有些细菌能分解尿素，有些细菌则不能，原因是前者能产生________。能分解尿素的细菌不能以尿素的分解产物CO2作为碳源，原因是__________________________________， 但可用葡萄糖作为碳源，进入细菌体内的葡萄糖的主要作用是_____________________ ___________________________________________________(答出两点即可)。 (2)为了筛选可分解尿素的细菌，在配制培养基时，应选择________(填“尿素”“NH4NO3”或“尿素＋NH4NO3”)作为氮源，不选择其他两组的原因是___________________________。 (3)用来筛选分解尿素细菌的培养基含有KH2PO4和Na2HPO4，其作用有________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出两点即可)。 解析　(1)只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素，以尿素作为氮源。能分解尿素的细菌是一种分解者，属于异养型生物，不能以尿素的分解产物CO2作为碳源。能分解尿素的细菌可以以葡萄糖作为碳源，进入细菌体内的葡萄糖的主要作用是：一方面可氧化分解为细胞生命活动提供能量，另一方面其代谢中间产物可为多种有机物的合成提供原料。(2)为了筛选可分解尿素的细菌，在配制培养基时，应选择以尿素作为唯一氮源的选择培养基，而其他两组都含有含氮物质NH4NO3，能分解尿素的细菌和不能分解尿素的细菌都能利用NH4NO3，不能起到筛选作用。(3)用来筛选分解尿素细菌的培养基含有KH2PO4和Na2HPO4，其作用：KH2PO4和Na2HPO4构成缓冲对，可维持培养基的pH相对稳定；KH2PO4和Na2HPO4能为微生物生长提供无机盐。 答案　(1)脲酶　分解尿素的细菌是异养生物，不能利用CO2来合成有机物　为细胞生命活动提供能量，为其他有机物的合成提供原料　(2)尿素　其他两组都含有NH4NO3，能分解尿素的细菌和不能分解尿素的细菌都能利用NH4NO3，不能起到筛选作用　(3)为细菌生长提供无机盐离子，作为缓冲剂保持细胞生长过程中pH稳定 学科网（北京）股份有限公司 $$