2027届高考生物人教版一轮复习导学案：微生物的培养技术及应用

该高中生物学高考复习学案系统覆盖微生物培养技术及应用核心考点，包括培养基成分与种类、微生物纯化与灭菌、接种培养方法、特定微生物分离计数等，按“基础原理-操作技术-实践应用”层次架构知识，通过问题链引导学生自主梳理，构建完整知识网络。 亮点在于任务驱动式探究设计与诊断反馈机制，如“分析培养基配方判断类型”“设计纯化酵母菌步骤”等活动培养科学思维与探究实践素养，课堂训练结合真题，亮考帮模块助学生自主诊断，教师可依学情精准指导，有效提升学生自主复习能力与备考实效。

2027届高考生物人教版一轮复习导学案：微生物的培养技术及应用 学习目标 1.阐明培养基的成分和种类。2.了解纯化酵母菌的方法和操作过程，说出消毒与灭菌的区别。3.举例说明微生物接种和培养的方法。4.举例说明分离和计数某种特定的目标微生物的原理、方法等。 核心体系 活动方案 活动一 阐明培养基的成分和种类 下面是某微生物培养基的配方表，请回答下列问题。 编号 ① ② ③ ④ ⑤ 成分 （NH4）2SO4 KH2PO4 FeSO4 CaCl2 H2O 含量 0.4 g 4.0 g 0.5 g 0.5 g 100 mL （1）按物理性质划分，此培养基属于什么类型？原因是什么？ （2）按功能划分，此培养基属于什么培养基？原因是什么？此培养基能培养什么类型的微生物？ （3）此培养基含有的微生物的营养成分包括哪几类？若加入氨基酸，则它可充当的营养成分是什么？ （4）若要观察微生物的菌落特征，培养基中应添加的成分是什么？ （5）若用该培养基来分离尿素分解菌，应除去表中哪一类成分？同时还需添加什么成分？ （6）培养基需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及O2的需求，请补充完成下表。 微生物 对培养基的需求 乳酸杆菌 添加________ 霉菌 将培养基调至________性 细菌 将培养基调至________性 厌氧微生物 提供________的条件 活动二 了解纯化酵母菌的方法和操作过程、熟悉灭菌和无菌操作的要求 下图是酵母菌纯培养的操作步骤。请回答下列问题。 步骤1：制备培养基→步骤2：接种和分离→步骤3：培养→步骤4：结果分析与评价 （1）培养基的配制原则有哪些？调节pH需要在灭菌之前进行，原因是什么？培养酵母菌常用哪种培养基？ （2）什么是纯培养物？什么叫纯培养？通常包括哪些步骤过程？ （3）获得纯净的微生物培养物的关键是______。培养基灭菌采用的方法是______________________，该方法灭菌的条件是__________________________，在这种条件下，不仅杀死微生物的_______________，还能杀死微生物的_______ _____。 （4）培养皿、接种针等工具还可以用干热灭菌法进行灭菌，干热灭菌时的温度是________，灭菌时间是________。 （5）培养基灭菌后，需要冷却到________℃左右时，才能用来倒平板。可以用手触摸盛有培养基的锥形瓶来估计培养基温度；倒平板在酒精灯火焰附近进行，目的是____________________________________；平板冷却凝固后，需将平板倒置，目的是_____________________________________________________________。 （6）步骤2可采用________法纯化、分离微生物。 （7）步骤3培养时如何检测是否有杂菌污染？ （8）如何根据实验结果判断分离是否成功？ 活动三 举例说明微生物接种和培养方法 为了调查某河流的水质状况，某研究小组测定了该河流水样中的大肠杆菌含量，并进行了大肠杆菌的分离等工作。请回答下列问题。 （1）该小组采用稀释涂布平板法检测水样中的细菌含量。在涂布接种前，随机取若干灭菌后的空平板先行培养了一段时间，这样做的目的是什么？在涂布平板时，滴加到培养基表面的菌悬液量不宜过多的原因是什么？ （2）该小组采用平板划线法分离水样中的细菌。操作时，接种环通过________灭菌，在第二次及以后划线时，总是从上一次的末端开始划线。这样做的目的是什么？ （3）平板划线法如果划线5次需要灼烧接种环多少次？第一次划线前、每次划线前、划线结束后灼烧接种环的目的分别是什么？ （4）接种环和涂布器都通过________灭菌。将涂布器从酒精中取出时，要让______________________，然后再放在火焰上灼烧。 （5）下图是采用两种接种法接种后培养的结果，A、B分别采用的是什么接种法？ A B （6）该小组将得到的菌株接种到液体培养基中并混匀，一部分进行静置培养，另一部分进行振荡培养。结果发现：振荡培养的细菌比静置培养的细菌生长速度快。原因是什么？ （7）一般情况下，使用过的培养基不能随便丢弃，原因是什么？应该如何处理？ 活动四 举例说明分离某种特定微生物的过程 尿素是一种重要的农业氮肥，不能直接被农作物吸收，只有当土壤中的微生物将尿素分解后才能被植物吸收利用，因此对土壤中分解尿素的微生物进行分离和鉴定具有重要意义。下图表示研究者从土壤中筛选分解尿素的细菌并计数的相关实验，请据图回答下列问题。 （1）选择培养的作用原理：人为提供________的条件（包括营养、温度、pH等），同时____________。 （2）进行过程①和②的目的分别是____________和______________________；图中弧线箭头上“？”的具体操作是________________。 （3）进行培养基配制和灭菌时，灭菌与调节pH的先后顺序是_____________ _____________________。纯化菌种时为了得到单一菌落，常采用的接种方法是______________和______________。 （4）若分离得到的是尿素分解菌，该培养基中尿素作为________。培养基中pH升高，酚红指示剂变为________色，pH升高的原因是_____________________ _______________________________________________。 （5）若分离的是纤维素分解菌，配制培养基的特点是？简述鉴别原理？ （6）实验过程中如何防止其他微生物的污染？ （7）研究者可以通过观察培养形成的菌落的________________、隆起程度等特征，来判断培养基上是否感染了其他细菌。在实验中，研究者每隔24 h统计一次菌落数目，并选取菌落数目稳定时的记录作为结果，这样可以防止____________ ______________________________________。 活动五 举例说明微生物的计数方法 自然界中的微生物往往是混杂生长的。人们在研究微生物时一般要将它们分离提纯，然后进行数量的测定。下面是对大肠杆菌进行数量测定的实验，请回答有关问题。 （1）制备稀释倍数为102、103、104、105、106的系列稀释液。 （2）为了得到更加准确的结果，你选用________接种样品。 （3）适宜温度下培养。 结果分析： ①测定的大肠杆菌数，为了保证结果准确，一般选择菌落数为________的平板进行计数。在对应稀释倍数为106的培养基中，得到以下4种统计结果，与事实更加接近的是________。 A.涂布了1个平板，统计的菌落数是230 B.涂布了2个平板，统计的菌落数是215和260，取平均值238 C.涂布了3个平板，统计的菌落数分别是221、212和56，取平均值163 D.涂布了3个平板，统计的菌落数分别是210、240和256，取平均值235 ②一同学在稀释倍数为106的培养基中测得平板上菌落数的平均值为212，那么每毫升样品中的菌落数是（涂布平板时所用稀释液的体积为0.2 mL）__________。 ③用这种方法测定密度，实际活菌数量要比测得的数量________，原因是__________________。若采用直接计数法（显微计数法）计数，结果可能________的原因是__________________________________________。 ④某同学在测定大肠杆菌的密度时发现，在培养基上还有其他杂菌的菌落，能否肯定该大肠杆菌的品系被污染了？为什么？ 课堂训练 1. [2025镇江检测]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160 ℃的热空气中维持2～3 h 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 2. [2025福建卷]科研人员将光合系统相关基因整合到大肠杆菌后，该菌能在无碳源培养基中生长繁殖。下列叙述错误的是（　　） A.必需整合光反应和暗反应系统的相关基因 B.暗反应所需的所有能量来源于细胞中的ATP C.改造成功的大肠杆菌可用CO2作为唯一碳源 D.该菌在无碳源培养基中生长繁殖一定需要光照 3. 下列关于土壤中分解尿素的细菌的分离与计数的叙述，正确的是（　　） A.只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素 B.筛选分解尿素的细菌时，应以尿素作为培养基中唯一的营养物质 C.统计样品中的活菌数目一般用平板划线法 D.在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，若指示剂变蓝，则表明筛选到了分解尿素的细菌 4. [2026江苏百校联考]为了提高乳糖酶的产量，科研人员从奶酪中分离纯化出了能高效生产乳糖酶的酵母菌，操作过程如图所示。其中Xgal是一种无色物质，能被乳糖酶分解为半乳糖和蓝色的溴靛蓝，使菌落呈蓝色。下列相关叙述正确的是（　　） A.将菌液接种到培养基乙所采用的方法是平板划线法 B.含Xgal培养基从功能上划分，属于选择培养基 C.纯培养过程中，配制好培养基后须依次进行灭菌、调节酸碱度和倒平板操作 D.牛奶中添加适量乳糖酶获得无乳糖牛奶，一般不会破坏牛奶中的其他营养成分 5. [2026南通通州期中]某种除草剂不易降解，长期使用会污染土壤。研究人员按下图流程，选育能降解该除草剂的细菌（含一定量该除草剂的培养基不透明）。下列相关叙述正确的是（　　） A.进行Ⅰ操作前，必须对土壤液进行等比稀释 B.由Ⅱ可推测，接种环共进行了5次灼烧灭菌 C.配制Ⅱ、Ⅲ的培养基时，先湿热灭菌再调节pH D.Ⅲ中透明圈直径/菌落直径的比值越大，说明其降解效果越好 6. [2025盐城射阳中学模拟]某野生型细菌能通过图Ⅰ途径合成色氨酸，其突变株则不能。将突变株TrpB、TrpC、TrpE（仅图1中的某一步受阻）分别接种在图2培养基的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 区域，短时间培养三个区域均有少量细菌生长增殖，继续培养后Ⅰ区域的两端和Ⅱ区域的一端的菌株继续生长增殖，而 Ⅲ 区域菌株不再生长。下列叙述不正确的是（　　） 图1　色氨酸合成途径 图2 A.配制图2培养基时加入了琼脂和少量色氨酸，pH通常呈酸性 B.使用接种环接种3种突变菌株，接种前需对接种环进行灼烧灭菌 C.TrpC菌株继续生长增殖的一端为靠近Ⅲ区域的一端 D.TrpE菌株不再生长可能是由于缺乏催化吲哚合成色氨酸的酶 7. （多选）研究人员拟从土壤样品中分离出高效降解甲醇的酵母并进行大量培养，操作流程如下。下列相关叙述正确的有（　　） A.为保证无菌操作，培养基、接种环等使用前都必须干热灭菌 B.平板浇注分离法适宜于厌氧型或兼性厌氧型的微生物的分离和计数 C.挑取菌落时，应挑取多个菌落，分别测定酵母细胞中甲醇的含量 D.扩大培养时，可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵 8. 泡菜传统自然发酵方式的发酵周期相对较长，生产效率低。研究人员欲从泡菜中分离筛选出高产酸乳酸菌，为泡菜工厂化生产提供依据。请分析并回答下列问题。 （1）配制CaCO3­MRS培养基 成分：蛋白胨、牛肉膏、酵母粉、磷酸氢二钾、葡萄糖、琼脂粉、碳酸钙等。 ①根据物理性质分类，该培养基属于________培养基，为乳酸菌提供氮源的成分是________________________； ②培养过程中，乳酸菌产生乳酸溶解碳酸钙，形成溶钙圈，便于____________ ____。 （2）高产酸乳酸菌的培养与分离 其部分实验目的与具体操作如下表所示，请完成下表。 实验目的 简要操作过程 梯度稀释 在无菌条件下取样品中泡菜汁1 mL，加入①________进行10倍梯度稀释，依次得到10-5、10-6、10-7的稀释液 接种培养 分别取上述稀释液1 mL加入无菌培养皿中，然后将CaCO3­MRS培养基浇注混匀冷凝后，将培养皿②________，并连续培养48 h 分离纯化 挑取③______________进行平板划线培养 长期保存 将菌种加入30%的甘油中在－20 ℃保存 （3）高产酸乳酸菌的鉴定 提取筛选乳酸菌的DNA，通常采用16S rDNA（编码rRNA对应的DNA序列）的通用引物进行PCR扩增并测序鉴定。以16S rDNA作为细菌分类依据的原因是不同菌属的16S rDNA具有________。 （4）高产酸乳酸菌发酵效果检测 研究人员研究了两种高产酸乳酸菌（乳酸菌A50f7和A50b9）在发酵泡菜过程中pH的变化，结果如下图所示。据图分析，该研究实验的自变量是___________ _____________________，可以看出，接种两种乳酸菌效果相近，其相近之处表现为均能快速降低_____________，且接种量越大作用效果越明显。 图1 图2 亮考帮 一、亮闪闪 本节课我掌握了 核心知识点，理清了 的解题逻辑；通过课堂小组讨论，学会了用 思路分析题型，纠正了之前混淆的概念，整体搭建起本节知识框架，这是我本节课最大的收获。 二、考考你 我出一道思考题： 解答： 出题后自测发现，这类题型的 步骤容易粗心出错，后续做题要重点留意。 三、帮帮我 我存在的疑惑： 1. 知识点的原理没有完全理解； 2.遇到 类题目不知道怎么切入解题； 3. 概念容易和之前学的内容弄混，希望课堂互助环节可以和同学探讨。 参考答案 活动方案 活动一 （1） 液体培养基。没有加凝固剂（琼脂）。 （2） 选择培养基。因为没有碳源，只有自养型微生物才能生长（利用空气中的CO2）。 （3） 水、无机盐和氮源三类。碳源、氮源和生长因子。 （4） 凝固剂（琼脂）。 （5） （NH4）2SO4。加入尿素和不含氮元素的有机物。 （6） 维生素　酸　中性或弱碱　无氧 活动二 （1） 目的明确、营养协调、pH适宜等。灭菌后调节pH，容易造成杂菌污染。马铃薯葡萄糖培养基。 （2） 由单一个体繁殖所获得的微生物群体是纯培养物。获得纯培养物的过程就是纯培养。包括配制培养基、灭菌、接种、分离和培养等。 （3） 防止杂菌污染　高压蒸汽灭菌　在压力为100 kPa、温度为121 ℃的条件下保持15～30 min　营养体　芽孢、孢子 （4） 160～170 ℃　1～2 h （5） 50　酒精灯火焰周围存在无菌区，避免杂菌污染　防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染；避免培养基水分过快蒸发 （6） 平板划线 （7）设置对照组（未接种平板）与实验组（接种）一起培养，对照组若有菌落生长，则说明培养基被杂菌污染。 （8）接种的培养基表面出现单菌落，菌落大小、形状、颜色等一致，且符合该微生物特征。 活动三 （1） 检查培养基灭菌是否彻底。培养基表面的菌悬液会出现积液，导致菌体堆积，影响分离效果。 （2） 灼烧　将聚集的菌体逐步稀释以便获得单个菌落。 （3） 6次。第一次划线前：杀死接种环上的微生物，避免污染培养物；每次划线前：杀死残留菌种，保证每次划线菌种来自上次划线末端；划线结束后：杀死残留菌种，避免污染环境和感染操作者。 （4） 灼烧　多余的酒精在烧杯中滴尽 （5） A是平板划线法，B是稀释涂布平板法。 （6） 振荡培养能提高培养液的溶解氧的含量，同时可以使菌体与培养液充分接触，提高营养物质的利用率。 （7）有些微生物可能是致病微生物，需灭菌后方可丢弃。 活动四 （1） 有利于目的菌生长　抑制或阻止其他微生物的生长 （2） 选择培养　增加分解尿素的细菌的数量　挑出菌落 （3） 先调节pH，后灭菌　平板划线法　稀释涂布平板法 （4） 氮源　红　尿素分解菌合成的脲酶将尿素分解成氨 （5） 以纤维素作为唯一碳源。刚果红可以与像纤维素这样的多糖物质结合形成红色复合物，但并不与水解后的纤维二糖、葡萄糖等发生这种反应。在含有纤维素的培养基中加入刚果红，培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。 （6） 培养基灭菌，接种环境灭菌，接种过程无菌操作。 （7） 形状、大小、颜色　因培养时间不足导致遗漏细菌数目 活动五 （2） 稀释涂布平板法 （3） ①30～300　D　②1.06×109个　③多　当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察的是一个菌落　偏大　计数的结果是死菌数与活菌数的总和　④不能，因为不能排除杂菌来自培养基或来自培养过程。 提示： 微生物的鉴别方法 1 菌落特征鉴别法：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。 2 指示剂鉴别法：如在上述以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂。 3 染色鉴别法：如利用刚果红染色法，根据培养基中出现以纤维素分解菌为中心的透明圈来筛选分解纤维素的微生物。 后两种方法需要利用鉴别培养基，是利用微生物的特点，在培养基中加入某种指示剂或化学药品，产生特定的颜色或其他变化。再如，伊红—亚甲蓝（美兰）琼脂培养基可以鉴别大肠杆菌，生长在此培养基上的大肠杆菌菌落呈深紫色，并有金属光泽。 课堂训练 1 C　有的微生物能够寄生于多种细菌体内使细菌裂解，因此可以使用这些微生物进行生物消毒，如净化污水、污泥等，A正确；干热灭菌应在160 ℃～170 ℃的热空气中维持1～2 h，培养基一般用高压蒸汽灭菌法，C错误；接种环等金属用具一般用灼烧灭菌，即直接在酒精灯火焰充分燃烧层灼烧灭菌，D正确。 2 B　光反应和暗反应两者缺一不可，因此必须整合光反应和暗反应相关基因，A正确；暗反应的能量不仅来源于ATP，还需NADPH提供能量且作为还原剂，B错误；改造后的大肠杆菌通过暗反应固定CO2合成有机物，CO2可作为唯一碳源，C正确；光反应需要光照提供能量，若培养基无碳源，菌体必须依赖光反应进行自养，因此生长繁殖需要光照，D正确。 3 A 4 D　将菌液接种到培养基乙所采用的方法是稀释涂布平板法，A错误；“X-gal是一种无色物质，能被乳糖酶分解为半乳糖和蓝色的溴靛蓝，使菌落呈蓝色”，含X-gal培养基从功能上划分，应属于鉴别培养基，B错误；纯培养过程中，培养基配制好后，需先进行酸碱度的调节，然后灭菌，最后进行倒平板操作，如果先灭菌再调节酸碱度，会引入杂菌，影响培养基的无菌性，C错误；乳糖酶专一性地分解乳糖，牛奶中添加适量乳糖酶获得无乳糖牛奶，一般不会破坏牛奶中的其他营养成分，D正确。 5 D　蘸取上清液前不需等比稀释土壤液，因为图Ⅱ中的接种方法是平板划线法，A错误；接种需在酒精灯火焰周围进行，每次接种前需对接种环进行灼烧灭菌，以去除接种环上残留的菌液，由Ⅱ可推测，接种环共进行了6次灼烧灭菌，B错误；配制Ⅱ、Ⅲ的培养基时，先调节pH，再湿热灭菌，C错误；透明圈是降解该除草剂而形成的，故Ⅲ中透明圈/菌落面积比值越大说明其降解效果越好，D正确。 6 A　该培养基是固体培养基，所以加入了琼脂，从接种后短时间三个区域均有少量细菌生长增殖可知，培养基中加入了少量色氨酸，能让突变株在短时间生长，细菌生长的培养基pH通常呈中性或微碱性，而不是酸性，A错误。在微生物接种操作中，使用接种针或接种环接种前需进行灼烧灭菌，以杀死接种针或接种环上可能存在的微生物，防止杂菌污染，B正确。Ⅲ区域菌株不再生长，说明不能利用其他两种突变体合成的物质，应是最后一环节受阻；Ⅰ区域的两端菌株继续生长增殖，说明可以利用其他两种突变体合成的物质，应是第一环节受阻；从色氨酸合成途径来看，TrpC突变株是邻氨基苯甲酸合成吲哚这一步受阻，Ⅰ区域的两端和Ⅱ区域的一端的菌株继续生长增殖，说明Ⅲ区域能为TrpC突变株提供吲哚，所以TrpC菌株继续生长增殖的一端为靠近Ⅲ区域的一端（因为Ⅲ区域能产生吲哚，扩散到 Ⅱ区域靠近Ⅲ区域的一端，使TrpC突变株能继续生长），C正确。TrpE突变株不能生长，根据色氨酸合成途径，可能是由于缺乏催化吲哚合成色氨酸的酶，导致无法合成色氨酸，在培养基中少量色氨酸消耗完后就不能再生长，D正确。 7 BD　为从土壤样品中分离出高效降解甲醇的酵母，要保证全程无菌操作，对培养基、接种环等进行灭菌处理，其中培养基使用高压蒸汽灭菌，而接种环使用灼烧灭菌，A错误；平板浇注分离法适宜于厌氧型或兼性厌氧型的微生物的分离和计数，B正确；挑取菌落时，应挑取多个菌落，分别测定培养液中甲醇的含量，C错误；发酵液中残留糖的浓度可指示发酵的进程，随着发酵的进行，当发酵液中糖的浓度降到较低水平时，酵母代谢减慢，此时可终止发酵，D正确。 8 （1） ①固体　蛋白胨、牛肉膏、酵母粉　②筛选高产酸乳酸菌　 （2） ①9 mL无菌水　②倒置　③有明显溶钙圈的菌落　 （3） 差（特）异性　 （4） 乳酸菌种类和接种量（发酵时间）　泡菜发酵过程中的pH值 解析：（1） ①该培养基含有琼脂，琼脂是凝固剂，根据物理性质分类，该培养基属于固体培养基；氮源是指提供氮元素的物质，蛋白胨、牛肉膏、酵母粉含有氮元素，可为乳酸菌提供氮源。②培养基中含有碳酸钙，乳酸菌产生乳酸会与碳酸钙反应形成溶钙圈，便于筛选高产酸乳酸菌。（2） 要分离和培养高产酸乳酸菌，首先可以对泡菜汁进行梯度稀释，稀释时需要用无菌水，如1 mL泡菜汁＋9 mL无菌水，相当于对泡菜汁稀释了10倍，以此类推；培养时为了防止冷凝水滴落冲散菌落，应将培养皿倒置培养；溶钙圈明显的菌落，产乳酸的能力强，应挑选有明显溶钙圈的菌落进行平板划线培养。（3） 不同菌属的16S rDNA具有差（特）异性，PCR能鉴定不同的DNA。（4） 自变量是人为改变的量，据图分析，该研究实验的自变量是乳酸菌种类（乳酸菌A50f7和A50b9）和接种量（发酵时间）；结合图示结果可知，两种乳酸菌均能快速降低泡菜发酵过程中的pH值，且接种量越大作用效果越明显，效果相近。 2027届高考生物人教版一轮复习导学案 第1页（共1页） 学科网（北京）股份有限公司 $