2026届高三生物一轮复习课件 发酵工程-第2课时 微生物的培养技术及应用

发酵工程 1 第2课时 微生物的培养技术及应用 2 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 3 考点一 微生物的基本培养技术（识记·应用类） 4 1.培养基的配制 （1）培养基的概念、用途和类型 ①概念：人们按照微生物对__________的不同需求，配制出的供其 __________的营养基质。 ②用途：用以________________________微生物或积累其________。 营养物质 生长繁殖 培养、分离、鉴定、保存 代谢物 必备知识·精梳理 5 ③种类： 划分 标准 培养基类型 配制特点 主要应用 物理 性质 ______培养基 加入凝固剂较多 菌种____________ ______ ________培养 基 加入凝固剂______ 菌种______ ______培养基 ____加入凝固剂 工业生产，连续培 养 固体 分离、鉴定、计数 半固体 较少 保存 液体 不 必备知识·精梳理 6 划分 标准 培养基类型 配制特点 主要应用 化学 组成 ______培养基 由已知成分配制而成，培 养基成分明确 菌种____________ ______培养基 由天然成分配制而成，培 养基成分不明确 工业生产，降低成 本 合成 分类、鉴定 天然 （续表） 必备知识·精梳理 7 划分 标准 培养基类型 配制特点 主要应用 目的 用途 ______培养基 添加某种指示剂或化学药 剂 菌种的______ ______培养基 添加（或缺少）某种化学 成分 菌种的______ 鉴别 鉴别 选择 分离 （续表） 必备知识·精梳理 8 （2）培养基的营养组成 ①一般都含有____、______、______和无机盐。 ②还要满足微生物生长对__________________________的需求,如： 水 碳源 氮源 种类 对培养基的需求 乳酸杆菌 添加________ 霉菌 一般将培养基调至____性 细菌 一般将培养基调至____________性 厌氧微生物 提供______的条件 、特殊营养物质以及氧气 维生素 酸 中性或弱碱 无氧 必备知识·精梳理 9 2.无菌技术 （1）目的：获得____________________。 （2）关键：防止______污染。 纯净的微生物培养物 杂菌 必备知识·精梳理 10 （3）消毒与灭菌的比较 项目 消毒 灭菌 条件 较为______的理化因素 ______的理化因素 结果 杀死物体表面或内部 _________微生物 杀死物体内外的______微生 物 芽孢和孢子 一般不能杀灭 能杀灭 适用对象 实验操作的空间、操作者 衣着和双手 微生物培养器皿、接种用具 和培养基等 常用方法 ______消毒法、______消 毒法等 ______灭菌法、______灭菌 法、______灭菌法等 温和 强烈 一部分 所有 煮沸 巴氏 湿热 干热 灼烧 必备知识·精梳理 11 3.微生物的纯培养 （1）概念辨析 固体培养基 一定形态结构 必备知识·精梳理 12 （2）酵母菌纯培养的操作步骤 琼脂 湿热灭菌（高压蒸汽灭菌） 干热灭菌 灼烧灭菌法 必备知识·精梳理 13 平板划线法 恒温培养箱 28 必备知识·精梳理 14 ［注意］倒平板的操作细节 ①培养基要冷却到<m></m>左右时，在酒精灯火焰附近倒平板。温度过高 会烫手,过低培养基又会凝固。 ②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。 ③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。 必备知识·精梳理 15 ④平板冷凝后,要将平板倒置。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。 必备知识·精梳理 16 （3）平板划线法 ①平板划线法的操作步骤 必备知识·精梳理 17 ②平板划线时每次灼烧的目的 项目 目的 第一次划线前灼烧 杀死接种环上原有的微生物 中间每次划线前灼 烧 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,使每次划线后 菌种数目减少 划线结束后灼烧 杀死接种环上残存的菌种,避免微生物污染环境和 感染操作者 必备知识·精梳理 18 【考点易错】（明辨析） （1）微生物在液体培养基中生长可形成菌落。（ ） × [解析] 菌落是分散的微生物在固体培养基上大量繁殖形成的肉眼可见 的、有一定形态结构的子细胞群体。在液体培养基中不能形成菌落。 （2）获得纯净微生物培养物的关键是防止杂菌污染。（ ） √ （3）配制培养基时应先灭菌再调 。 （ ） × [解析] 制备培养基时应先调 再灭菌。 必备知识·精梳理 19 （4）牛肉膏蛋白胨培养基中，牛肉膏为碳源，蛋白胨为氮源。（ ） × [解析] 牛肉膏蛋白胨培养基中，牛肉膏和蛋白胨都能提供氮源和碳源。 （5）[2023·河北卷] 平板倒置培养为筛选乳酸菌创造无氧环境。 （ ） × [解析] 平板倒置培养既可避免培养基表面的水分过分地挥发，又可 防止培养皿皿盖上的水珠落入培养基，不是创造无氧环境。 必备知识·精梳理 20 （6）煮沸消毒法中煮沸 可以杀死全部微生物的细胞 和芽孢、孢子。（ ） × [解析] 煮沸消毒可以杀死微生物的营养细胞和部分芽孢,灭菌能杀灭 环境中一切微生物,包括孢子和芽孢。 （7）[2022·湖北卷] 为防止蛋白质变性,不能用湿热灭菌法对牛肉膏蛋 白胨培养基进行灭菌。（ ） × [解析] 一般用湿热灭菌法对牛肉膏蛋白胨培养基进行灭菌,以防止杂 菌污染。 必备知识·精梳理 21 【长句拓展】（练思维） 1.某同学在纯化土壤中的细菌时，发现培养基上的菌落连成了一片， 可能的原因是________________________________________________ _____________________。 菌液浓度过高、划线次数过少或划线时在划下一区域前未将接种环灼烧灭菌 2.平板划线时最后一次划线不能与第一次划线相连的原因是_________ ____________________________________________________________ _____________________________。 最后一次划线已经将菌液稀释到较低浓度，如果与第一次划线相连，则增加了菌种数目，达不到纯化的效果 必备知识·精梳理 22 3.未接种的培养基直接培养起的作用是___________________________ ____________________________________________________________ _________________________________。 做空白对照，判断培养基灭菌是否彻底，判断培养基是否被污染；若培养后培养基表面无菌落，则说明培养基灭菌彻底且没有被污染 必备知识·精梳理 23 命题角度一 考查无菌技术及培养基 1.[2024·广东广州模拟] 固氮微生物可将空气中的氮气 还原为氨， 并转化为细胞中的含氮物质，是土壤中氮素的主要来源。表格是一个 用于分离培养固氮微生物的培养基配方，其中甘露醇的分子式为 ，下列叙述中错误的是（ ） 典型例题·提能力 24 物质名称 含量 典型例题·提能力 25 A.甘露醇在该培养基中的主要作用是调节渗透压 B.固氮菌合成的氨属于初生代谢物 C.配制该培养基时先调节 再进行湿热灭菌 D.该培养基为选择培养基，不含凝固剂 [解析] 苷露醇主要为该微生物提供碳源，A错误。 √ 典型例题·提能力 26 2.[2025·江苏镇江月考] 防止杂菌污染是获得纯净的微生物培养物的关 键。下列叙述错误的是（ ） A.利用微生物能够寄生于多种细菌体内使细菌裂解，可实现生物消毒 B.利用紫外线对超净工作台进行消毒前，喷洒消毒液可加强消毒效果 C.利用干热灭菌箱对培养基进行灭菌时，应在 的热空气中维持 D.利用酒精灯对金属用具进行灼烧灭菌时，应在酒精灯火焰充分燃烧 层进行 √ 典型例题·提能力 27 [解析] 对培养基一般采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌，而不用干热灭 菌法，C错误。 典型例题·提能力 28 无菌技术的三个主要注意点 ①实验前应对操作空间、操作人员进行消毒，对所用器具和培养基进 行灭菌。 ②实验进行时需在酒精灯火焰周围无菌区操作。 ③避免已杀菌处理的材料再次被污染。 [题后归纳] 典型例题·提能力 29 命题角度二 考查微生物的纯培养 3.[2024·江西九江二模] 江西某科研团队从赣江边的土壤中分离出一株 抗菌活性强的细菌 ，实验发现该菌在中性和碱性条件下的抗菌 能力很强。以下有关微生物分离与纯化的叙述，错误的是（ ） 典型例题·提能力 30 A.配制好选择培养基后，一般利用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌 B.为检验培养过程中有无杂菌污染，应准备一个未接种的空白培养基 作对照 C.若要探究细菌 是否耐高温，可将接种后的平板放在高温 （如 ）恒温培养箱中培养一段时间 D.核糖体（即）具有种间特异性，可以根据 序列初步 判断 菌的类别 √ 典型例题·提能力 31 [解析] 培养基需要采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌，即在 、 条件下处理 ，A正确。为检验培养过程中有无杂 菌污染，应同时准备一个未接种的空白培养基作对照，若空白培养 基无菌落形成，则说明培养过程中无杂菌污染；若有菌落形成，则 说明有杂菌污染，需要重新培养，B正确。若要探究细菌 是否 耐高温，可将接种后的平板放在高温（如 ）恒温培养箱中培 养一段时间，若有菌落形成，说明该菌耐高温；若没有菌落形成， 则说明该菌不耐高温，C正确。 具有种间特异性，若要初步判断 菌的类别，可测定其 的碱基序列，D错误。 典型例题·提能力 32 4.[2024·湖南长沙模拟] 某中学为宣传正确佩戴口罩可降低患呼吸道传 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 处，然后对着培养基讲话 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，放入恒温培养箱中培养 C.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 √ 典型例题·提能力 33 [解析] 实验中牛肉膏蛋白胨培养基应为固体培养基，为了防止其他 微生物的干扰，应进行严格灭菌处理，A正确；分析题意可知，本实 验是为了确定正确佩戴口罩可降低患呼吸道传染疾病的风险，而人 的体温约为 ，因此应设置与人的体温基本相同的温度，即在 恒温培养箱中培养 ，B错误；为宣传正确佩戴口罩可降 低患呼吸道传染疾病的风险，本实验的实验组为佩戴口罩对着培养 基讲话 或咳嗽2次，实验中还应该设置不戴口罩直接讲话或咳 嗽进行实验对照，C正确；不同微生物的菌落具有其特殊的特征，在 实验培养结束后，可根据菌落的形状、大小、色泽等特征初步区分 不同种的微生物，D正确。 典型例题·提能力 34 考点二 微生物的选择培养和计数（识记·应用类） 35 1.选择培养基 抑制或阻止 必备知识·精梳理 36 2.微生物的选择培养——稀释涂布平板法的操作步骤 （1）系列稀释操作：该操作常用在将细胞接种到培养基之前，通过 __________的方法分散细胞，随着稀释程度的增大，单位体积中的微 生物细胞数量______，细胞得以分散。 液体稀释 减少 操作步骤： 必备知识·精梳理 37 （2）涂布平板操作 培养基 酒精 冷却 菌液 必备知识·精梳理 38 3.微生物的数量测定——两种计数方法的比较 项 目 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________，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 利用特定的___________ _______________，在显 微镜下观察、计数，然 后再计算一定体积的样 品中微生物的数量 单菌落 细菌计数板或血细胞计数板 必备知识·精梳理 39 项 目 间接计数法（稀释涂布平板法） 直接计数法（显微计数 法） 公 式 每克样品中的菌株数 ， 其中 代表某一稀释度下平板上生长的 平均菌落数， 代表涂布平板时所用的 稀释液的体积， 代表稀释倍数 每毫升原液中所含的微 生物数 每小格的平均微 生物数 稀释倍数 缺 点 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 不能区分死菌与活菌 （续表） 必备知识·精梳理 40 项 目 间接计数法（稀释涂布平板法） 直接计数法（显微计数 法） 结 果 与实际值相比______ 与实际值相比______ 偏小 偏大 ［提醒］血细胞计数板比细菌计数板厚，常用于相对较大的酵母菌细 胞、霉菌孢子等的计数。用细菌计数板可对细菌等较小的细胞进行观 察和计数。间接计数法常用于对活菌计数。 （续表） 必备知识·精梳理 41 4.土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 （1）实验原理 ①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。 ②配制以尿素为唯一氮源的选择培养基，能够生长的细菌可能是能分 解尿素的细菌。 必备知识·精梳理 42 （2）操作步骤 菌落 必备知识·精梳理 43 【考点易错】（明辨析） （1）稀释涂布平板法既能分离细菌，也能对细菌进行计数。（ ） √ （2）筛选分解尿素的细菌应以尿素作为培养基中的唯一氮源。（ ） √ （3）用显微镜对酵母菌直接计数时，只需要选择一次计数即可。 （ ） × [解析] 为了减少实验误差，用显微镜对酵母菌进行直接计数时，不 能选择一次计数，而是需要重复进行计数，然后取平均值。 必备知识·精梳理 44 （4）当牛肉膏蛋白胨培养基上的菌落数目明显小于选择培养基上的 菌落数目时，说明选择培养基已筛选出一些细菌菌落。（ ） × [解析] 若牛肉膏蛋白胨培养基上的菌落数明显大于选择培养基上的 菌落数，说明选择培养基已筛选出一些菌种。 （5）涂布用的菌液浓度应控制在个/ 。（ ） × [解析] 为了保证结果准确，一般选择菌落数为 的平板进行 计数，而非涂布用的菌液浓度控制在个/ 。 必备知识·精梳理 45 （6）稀释涂布平板法计数时,平板上的一个菌落就是一个细菌。（ ） × [解析] 当稀释度足够高时,平板上的一个单菌落来源于样品稀释液中 的一个活菌。 （7）[2023·江苏卷] 血细胞计数板既可用于酵母菌的数量测定，也可 用于细菌的数量测定。（ ） × [解析] 血细胞计数板适用于真菌的计数，细菌计数板用于细菌的数量 测定等。 必备知识·精梳理 46 【长句拓展】（练思维） 1.在进行菌落计数时要选择菌落数为 的平板的原因是 ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ________________________________ 。 2.利用稀释涂布平板法纯化分解尿素的细菌时，经培养后发现培养基 上出现多种菌落，可能的原因有________________________________ _____________________。 操作过程存在杂菌污染；可能存在自生固氮菌形成的菌落 若平板中的菌落数小于30，说明稀释倍数太大，会造成误差；若平 板中的菌落数大于300，则菌落的生长受到抑制，并且难以区分各个 菌落，也不能准确计数，会造成误差 必备知识·精梳理 47 3.稀释涂布平板法统计的菌落数目往往比活菌的实际数目低的原因是 ________________________________________________________。 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 必备知识·精梳理 48 命题角度一 考查微生物的选择培养与计数 1.[2025·广东潮州月考] 为高效降解农业秸秆废弃物，研究人员从土壤 中筛选纤维素分解菌并计数，部分操作流程如图。下列叙述正确的是 （ ） 典型例题·提能力 49 ①土壤取样时，应做到随机取样 ②富集培养可采用液体培养基，可充 分利用其中的营养物质 ③选择培养的培养基应以纤维素为唯一碳源 ④进行系列梯度稀释的目的是便于涂布平板后得到单菌落 ⑤涂布平 板时，将涂布器从酒精中取出后，立即放在火焰上灼烧防止污染 ⑥ 菌落计数时，统计的菌落数往往比实际数目少 A.①②③④ B.①③④⑥ C.②③④⑥ D.②③④⑤ √ 典型例题·提能力 50 [解析] ①获取土壤中纤维素分解菌时需要选择富含纤维素的环境， 如树林中堆积的落叶经长时间发酵分解形成的腐殖土，①错误；② 富集培养可采用液体培养基，可充分利用其中的营养物质，②正确； ③分析题意，本实验的目的是从土壤中筛选纤维素分解菌并计数， 选择培养的培养基应以纤维素为唯一碳源，③正确；④进行系列梯 度稀释的目的是便于涂布平板后得到单菌落，④正确；⑤将涂布器 从酒精中取出时，要让多余的酒精在烧杯中滴尽，然后放在火焰上 灼烧，⑤错误；⑥菌落计数时，统计的菌落数往往比实际数目少， 这是因为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，⑥正确。综上所述，C符合题意。 典型例题·提能力 51 2.[2024·河南濮阳模拟] 谷氨酰胺酶（酶）是一种催化 谷氨 酰胺水解成 谷氨酸和氨的酶，能增大蛋白质的溶解性，提高食品 工业中蛋白质的利用率。研究人员利用谷氨酰胺—甘氨酸 （谷氨酰胺—甘氨酸遇热易分解）为唯一氮源从土壤中筛选产 酶的 金黄杆菌，实验过程如图所示。下列叙述错误的是（ ） 典型例题·提能力 52 A.该实验不仅筛选出了产 酶的金黄杆菌， 并且还对其进行了计数 B.金黄杆菌在培养基 Ⅰ 和 Ⅲ 中的生长速 度高于在培养基 Ⅱ 中的生长速度 C.培养基 Ⅰ ~ Ⅲ 中的氮源相同，三种培养基都是选择培养基 D.酶的活性可以用单位时间内催化 谷氨酰胺水解生成氨的数量来表示 √ 典型例题·提能力 53 [解析] 该实验筛选出了产 酶的金黄杆菌，但从题图中的操作看只 做了一个平板，并没有对细菌进行计数，A错误。 典型例题·提能力 54 项目 平板划线法 稀释涂布平板法 分离结果 __________________________________ __________________________________ 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 接种用具 接种环 涂布器 [题后归纳] 典型例题·提能力 55 项目 平板划线法 稀释涂布平板法 优点 可以观察菌落特征，对 混合菌进行分离 可以计数，可以观察菌落特征 缺点 不能计数 操作复杂，需要涂布多个平板 共同点 都要用到固体培养基；都需进行无菌操作；都会在培养 基表面形成单个的菌落；都可用于观察菌落特征 （续表） 典型例题·提能力 56 3.[2025·辽宁大连月考] 为保障公共饮用水的安全， 工作人员常用如图所示“滤膜法”对饮用水进行检 测。大肠杆菌作为指示菌之一，国家标准为每升 饮用水中大肠杆菌数量不能超过3个。下列相关叙述错误的是（ ） A.图中所示培养基上长出的所有大肠杆菌属于一个种群 B.滤膜法检测 饮用水中的大肠杆菌数量要进行多次抽样检测 C.用滤膜法检测被动物粪便严重污染的水体结果可能比实际值偏小 D.滤膜转移到培养基之后，滤膜上的大肠杆菌数量呈“ ”形增长 命题角度二 考查微生物培养的实践应用 √ 典型例题·提能力 57 [解析] 在一定的自然区域内，同 种生物的所有个体是一个种群， 题图所示培养基上长出的所有大 肠杆菌属于一个种群，A正确； 滤膜法检测 饮用水中的大肠杆菌数量要进行多次抽样检测，求平 均值，B正确；用滤膜法检测被动物粪便严重污染的水体，由于大肠 杆菌的数量过多，从而使两个或多个细菌长到一起，进而导致大肠 杆菌数量的检测结果可能比实际值偏小，C正确；受空间、营养物质 等的限制，滤膜转移到培养基之后，滤膜上的大肠杆菌数量呈“ ”形 增长，D错误。 典型例题·提能力 58 4.[2024·山东济南一模] 某实验小组通过控制苯浓度，对从污泥处理厂 的活性污泥中筛选获得的苯降解菌进行驯化培养，挑选出合适的培养 条件，同时驯化培养出较好的苯降解菌，培养的实验结果如下表所示。 下列有关叙述错误的是 （ ） 组别 加入苯浓度/ 菌落数目/个 菌落密度/（个 ） ① 200 几乎无 几乎无 ② 20 60 1200 ③ 2 54 1120 ④ 0.2 24 450 典型例题·提能力 59 A.该实验中驯化苯降解菌的培养基上应该加入适量的琼脂 B.第①组几乎没有菌落的原因可能是苯浓度过高对细菌产生了毒性 C.第④组菌落数目少的原因可能是培养基上的碳源的含量不足 D.由该实验可知， 的苯浓度是培养苯降解菌的最适浓度 √ 组别 加入苯浓度/ 菌落数目/个 菌落密度/（个 ） ① 200 几乎无 几乎无 ② 20 60 1200 ③ 2 54 1120 ④ 0.2 24 450 典型例题·提能力 60 [解析] 若要培养菌落，通常在培养基中加入适量琼脂制成固体培养 基，A正确；第①组苯浓度过高，可能超出了细菌所能承受的范围， 对细菌产生毒性，抑制其生长和繁殖，导致培养基上几乎没有菌落， B正确；第④组苯浓度过低，提供的碳源不足，可能无法满足细菌生 长所需，导致菌落数目少，C正确；仅根据这几组实验数据，不能确 定 的苯浓度就是培养苯降解菌的最适浓度，还需要更多更 小浓度梯度的实验来进一步确定，D错误。 典型例题·提能力 61 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 、 等 光能 硝化细菌 的氧化 根瘤菌 糖类等有机物 有机物 酵母菌 糖类、蛋白质等有机物 蛋白质等 有机物 [题后归纳] 典型例题·提能力 62 $$