第2节　第2课时　微生物的选择培养和计数 课件-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

该高中生物学课件聚焦微生物的选择培养和计数，涵盖选择培养基原理、微生物数量测定方法及土壤中分解尿素细菌的分离计数实验。课堂从自然界筛选实例切入，衔接实验室选择培养基设计，通过“微思考”和情境探究搭建理论到实验的学习支架。 其亮点是以科学思维和探究实践为核心，通过对比分析直接与间接计数法、实验误差讨论及高考真题剖析，培养学生逻辑推理与实验设计能力。例如“土壤分解尿素细菌分离”实验的完整流程指导，结合“结论要语辨一辨”强化理解，助学生掌握技能，也为教师提供系统教学与考练资源。

第1章　发酵工程 第2节　第2课时　微生物的选择培养和计数 学习目标 1.能够运用生物与环境相适应的观点来理解选择培养的原理。 2.学会通过调整培养基的配方来有目的地培养某种微生物。 3.掌握测定微生物数量的常用方法。 4.掌握土壤中分解尿素的细菌的分离与计数实验,培养科学探究能力。 目 录 索 引 主题一　选择培养基、微生物的选择培养和数量测定 主题二　实验:土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 教考衔接　微生物的培养及其在日常生活中的应用 课堂小结 主 题 一 基础知识•落实 主题一　选择培养基、微生物的选择培养和数量测定 1.选择培养基 (1)自然界中目的菌的筛选 ①实例:聚合酶链式反应(PCR)中用到的耐高温的DNA聚合酶,就是从热泉中筛选出的　　　　　　中提取出来的。 ②依据:水生栖热菌能在　　　　　的高温条件下生存,而绝大多数微生物在此条件下不能生存。 水生栖热菌 70~80 ℃ (2)实验室中目的菌的筛选 ①原理:人为提供有利于　　　　生长的条件(包括营养、温度和pH等),同时　　　　　　其他微生物的生长。 ②方法:利用选择培养基分离。 选择培养基:允许　　　　　的微生物生长,同时　　　　　　其他种类微生物生长的培养基。 目的菌 抑制或阻止 特定种类 抑制或阻止 [微思考]反刍动物,如牛和羊,具有特殊的器官——瘤胃。在瘤胃中生活着多种微生物,其中许多微生物能分解尿素。请设计实验,从瘤胃中分离出能够分解尿素的微生物。 提示 用尿素作为唯一氮源,可以将能分解尿素的微生物分离出来。由于瘤胃中的微生物多为厌氧细菌,接触空气后便会死亡,因此分离其中能分解尿素的微生物除了需要准备选择培养基,还应该参照厌氧细菌的培养方法进行实验设计。 元认知　可以通过科学设计一种选择培养基,分离出所需要的目的菌种。 2.微生物的选择培养 90 等比 0.1 酒精 酒精燃尽 冷却 吸收 倒置 恒温培养箱 单菌落 3.微生物的数量测定 (1)稀释涂布平板法 一 活菌 30~300 平均值 菌落 (2)显微镜直接计数法 细菌计数板 活菌 死菌 快速直观 结论要语　辨一辨 (1)以尿素为唯一氮源的培养基是选择培养基。(　　) (2)脲酶能催化尿素分解产生N2,N2可作为细菌生长的氮源。(　　) (3)在用涂布器涂布平板时,为了操作方便可完全打开培养皿皿盖。(　　) (4)当菌落数目稳定时,选取菌落数为30~300的平板进行计数。(　　) √ × × √ 情境探究•提升 自然界中微生物数量繁多,种类庞杂,如何从中分离出需要的特定微生物?结合教材第16~18页“选择培养基”和“微生物的选择培养”,思考并回答下列问题。 (1)要将土壤稀释液中能分解尿素的细菌分离出来,如何设计培养基配方?分析其筛选原理。 提示 设计一种选择培养基,用尿素作为唯一氮源,可以将能分解尿素的细菌分离出来。只有分解尿素的细菌能合成脲酶,脲酶可将尿素分解成NH3,NH3可作为细菌生长的氮源。 (2)欲判断培养基是否具有选择作用、是否有杂菌污染,应如何分别设置对照组? 提示 判断培养基是否具有选择作用,还需用牛肉膏蛋白胨培养基进行接种后培养,观察两种培养基上的菌落数目,进行对比得出结论。判断培养基是否有杂菌污染,需将未接种的培养基同时进行培养。 (3)用平板划线法接种培养结果的图片如图。结合图片分析,平板划线法能否达到对细菌进行计数的目的?为什么? 提示 不能。平板划线法最开始的划线,细菌很可能会长成一片,导致无法计数,此外灼烧接种环的时候也会杀死一部分细菌。 (4)当菌液稀释倍数足够高时,培养基表面生长的一个单菌落来源于一个活菌。用稀释涂布平板法接种培养的结果如图所示。为什么稀释涂布平板法可以用于细菌的计数? 提示 稀释涂布平板法会进行等比稀释,在合适的稀释倍数下,均匀涂布得到的菌落互不接触,可以确定菌落的密度,再通过计算可以得知原液中的活细菌数。 方法归纳•拓展 选择培养基的类型举例 类型 条件 分离得到的菌种 改变培养条件 70~80 ℃的高温 水生栖热菌 添加某种 化学物质 加入青霉素 酵母菌、霉菌等真菌 高浓度食盐 金黄色葡萄球菌 特殊碳源、氮源 石油是唯一碳源 能消除石油污染的微生物 营养缺陷 不加碳源 自养型微生物 不加氮源 固氮菌 对点应用•突破 突破点1　微生物的选择培养 1.某些土壤细菌可将尿素分解成CO2和NH3供植物吸收和利用。下列说法错误的是(　　) A.土壤中的细菌之所以能分解尿素,是因为它们能合成脲酶 B.能分解尿素的细菌也能以尿素的分解产物CO2作为碳源 C.为了筛选可分解尿素的细菌,在配制培养基时应以尿素为唯一氮源 D.筛选分解尿素细菌的培养基含有KH2PO4的作用是提供无机盐和维持pH B 解析 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,B项错误。 2.研究人员利用无机盐、琼脂和石油配制培养基,欲培养出石油降解菌,以修复被石油污染的土壤。下列叙述错误的是(　　) A.这种培养基是一种选择培养基 B.这种培养基的唯一碳源是石油 C.能在该培养基上生长的微生物可能是石油降解菌 D.石油降解菌在未被石油污染的土壤中含量较高 D 解析 分离获得能降解石油的菌株的关键是用以石油作为唯一碳源的选择培养基进行培养,A、B两项正确。由于该培养基以石油作为唯一碳源,能在该培养基上生长的微生物可能是石油降解菌,除此之外,有些以空气中二氧化碳为碳源的微生物也能在该培养基上生存,C项正确。石油降解菌在被石油污染的土壤中含量较高,D项错误。 突破点2　平板划线法和稀释涂布平板法的比较 3.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 D 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项错误。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项错误。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上进行培养,C项错误。 4.(2025浙江阶段练习)筛选具有优良性状菌种的步骤为:样品采集→富集培养→分离纯化→性能测定,图a、b是采用两种接种方法接种后纯化培养效果图。下列叙述错误的是(　　) A.对采集的样品进行富集培养时,应选择液体培养基 B.获得图a所示结果的接种过程中,每次划线前接种环都需蘸取菌液 C.图a、b接种方法都可用于分离微生物,但并不能都用于微生物计数 D.若图b培养基以尿素为唯一氮源,则可用于分离能合成脲酶的细菌 B 解析 富集培养所用的培养基为液体培养基,在液体培养基中微生物可与营养物质充分接触,A项正确。图a为采用平板划线法分离微生物获得单菌落的结果图,接种环只需在第一个区域划线前蘸取一次菌液,其后的划线都从前一次的末端开始,以达到稀释菌种的目的,B项错误。图b采用的接种方法是稀释涂布平板法,平板划线法和稀释涂布平板法都可用于分离微生物,但平板划线法不能用于微生物的计数,C项正确。能合成脲酶的细菌(能分解尿素)能够在以尿素为唯一氮源的培养基上生长和繁殖,D项正确。 主 题 二 基础知识•落实 主题二　实验: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　　　　的微生物才能分解尿素。利用以　　　　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。 [微提醒]利用尿素作为唯一氮源的培养基分离出的微生物不一定都是能分解尿素的微生物,因为有些微生物可以利用能分解尿素的细菌的代谢物进行生长繁殖。 脲酶 尿素 [微思考]为什么酚红能够作为判断某细菌是否为尿素分解菌的指示剂? 提示 酚红指示剂是一种常用的酸碱指示剂,在pH高于8.4时呈现红色。分解尿素的细菌能产生脲酶,脲酶将尿素分解成NH3,培养基pH升高,可使酚红指示剂变红。 元认知　细菌合成的脲酶将尿素分解为NH3,NH3会使培养基的碱性增强, pH升高。 2.方法步骤 (1)土壤取样 ①土壤要求:酸碱度接近中性且潮湿。 ②取样部位:距地表　　　　　　的土壤层。 (2)样品的稀释 测定土壤中细菌的数量,一般选用　　　　　　　　　　　　　　倍稀释的稀释液进行平板培养,当第一次做这个实验时可以将稀释的范围放 　　 　一点。 3~8 cm 1×104、1×105和1×106 宽 (3)微生物的培养与观察 ①培养:根据不同微生物的需要,控制适宜的培养　　　　和培养时间。细菌一般在　　　　　　 ℃的温度下培养　　　　 d。 ②观察 a.观察方法:每隔　　　h统计一次菌落数目,选取　　　　　　　　时的记录作为结果,这样可以防止因培养时间不足而遗漏部分菌落。 b.记录菌落的特征:包括菌落的　　　　、　　　　和　　　　等。 温度 30~37 1~2 24 菌落数目稳定 形状 大小 颜色 3.操作提示 (1)无菌操作:取土样的用具在使用前都需要　　　　。 (2)做好标记:本实验使用的平板和试管较多,为了避免混淆,最好在使用前做好标记。例如,在标记培养皿时应该注明组别、培养日期和平板上培养样品的　　　　　等。 (3)制定计划:该实验耗时长,需要事先规划时间,以便提高实验效率,在操作时有条不紊。 灭菌 稀释度 结论要语　辨一辨 (1)稀释涂布平板法能分离细菌,也能计数。(　　) (2)测定不同微生物数量时,接种的土壤稀释液的稀释度相同。(　　) (3)菌落特征是鉴别菌种的重要依据。(　　) (4)利用显微镜直接计数法统计的细菌数量就是活菌的数量。(　　) √ × √ × 情境探究•提升 1.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。下面是利用以尿素作为唯一氮源的选择培养基对土壤中分解尿素的细菌进行分离与计数的实验过程,请回答有关问题。 (1)若取6 g土样,应加入　　　 mL的无菌水配制成稀释10倍的土壤溶液。因土壤中细菌的密度很大,需要不断加以稀释,配制成101~107不同稀释倍数的土壤溶液。将103~107倍稀释的土壤稀释液分别取0.1 mL涂布到平板上培养,每个稀释度下至少涂布　　　个平板。 54 3 (2)将接种的培养皿放置在37 ℃恒温培养箱中培养24~48 h,观察并统计菌落数,结果如下表,其中　　　　倍的稀释比较合适,由此计算出每克土壤中的活菌数为　　　　　　。 稀释倍数 103 104 105 106 107 菌落 数/个 1号平板 478 367 270 26 5 2号平板 496 354 264 20 8 3号平板 509 332 252 29 3 (3)若将分离纯化后的单个菌落进行液体培养,可采用定期取样的方法进行计数。若以一个大方格(体积为0.1 mm3)有25个中方格的计数板为例进行计算,设五个中方格中总菌数为50,菌液稀释倍数为102,那么原菌液的菌群密度为　　　　　个/mL。 105 2.62×108 2.5×108 2.甲、乙两名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106的培养基中,得到以下两种统计结果。 (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可靠?应如何改进? 提示 不可靠。为增加实验的说服力与准确性,应设置重复实验,在同一稀释度下至少涂布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　　　　　(填“合理”或“不合理”)。微生物计数时,如果实验中出现重复实验的结果差别很大的情况,应　　　 　　　　　。 分析实验过程中可能的影响因素,从操作是否规范、培养基配制是否合理等方面查找原因 不合理 方法归纳•拓展 1.直接计数法和间接计数法的比较 项目 直接计数法 间接计数法(稀释涂布平板法) 原理 利用特定的细菌计数板或血细胞计数板,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 当样品的稀释度足够高时,培养基表面生长的一个单菌落,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 主要 用具 显微镜、细菌计数板或血细胞计数板 培养基 项目 直接计数法 间接计数法(稀释涂布平板法) 计数 数据 菌体本身 培养基上的菌落数 优点 计数方便、操作简单 计数的是活菌 缺点 死菌、活菌都计算在内 操作较复杂,有一定误差 2.土壤中分解尿素的细菌的分离与计数操作中需注意的问题 (1)为了保证结果准确,一般选择菌落数在30~300的平板进行计数。 (2)恰当的稀释度是成功统计菌落数目的关键。 (3)为增强实验的说服力与准确性,设计实验时,需要涂布至少3个平板作为重复组,目的是排除实验中偶然因素对实验结果的影响。 (4)分析实验结果时,要考虑重复组结果是否接近,如果相差太大,意味着操作有误,需重新实验。 (5)为防止培养时间不足导致菌落遗漏,在菌落计数时,每隔24 h统计一次菌落数目,选取菌落数目稳定时的记录作为结果。 (6)统计的菌落数目往往比活菌的实际数目少。 对点应用•突破 突破点1　微生物的数量测定 5.(2025江西抚州期中)某实验小组完成了“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”实验,操作流程如图所示,下列叙述正确的是(　　) A.培养基应以尿素为唯一氮源,其上生长的都是能分解尿素的细菌 B.培养一段时间后,培养基中的营养成分会减少,pH会升高 C.使用后的培养基在丢弃前一定要进行消毒处理,以免污染环境 D.涂布3个平板可以避免出现菌落数比活菌的实际数目少的现象 B 解析 培养基应以尿素为唯一氮源,但其上生长的不一定都是能分解尿素的细菌,因为有些微生物可以利用能分解尿素的细菌的代谢物进行生长繁殖,A项错误。由于分解尿素的细菌是异养型生物,所以培养一段时间后,培养基的营养成分会减少,分解尿素的细菌合成的脲酶将尿素分解成氨,氨会使培养基的碱性增强,pH会升高,B项正确。使用后的培养基在丢弃前一定要进行灭菌处理,以免污染环境,C项错误。涂布3个平板可以减小实验误差,但并不能避免出现菌落数比活菌的实际数目少的现象,D项错误。 名师点睛　每克(或毫升)样品中的活菌数=× 稀释倍数。 突破点2　不同计数方法的比较 6.下列有关稀释涂布平板法计数和显微镜直接计数法的叙述,错误的是 (　　) A.利用血细胞计数板计数属于显微镜直接计数法,其缺点是不能区分死菌与活菌 B.两种计数方法,其统计值与实际值相比,均有差异,但差异原因不同 C.两种计数方法均能在计数的同时观察到所研究微生物的形态特征 D.当菌落数目稳定时,一般选取菌落数在30~300的且差异不大的平板进行计数 C 解析 用稀释涂布平板法计数时,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,故而统计值比实际值小,用显微镜直接计数法计数时不能区分死菌和活菌,故统计的微生物数量往往大于实际的活菌数,因此两种计数方法的统计值与实际值相比均有差异,但差异原因不同,A、B两项正确。稀释涂布平板法观察到的是菌落的形态特征,而不是微生物的形态特征,显微镜直接计数法观察到的是微生物的形态特征,C项错误。当菌落数目稳定时,一般选取菌落数在30~300的且差异不大的平板进行计数,D项正确。 教 考 衔 接 教考衔接　微生物的培养及其在日常生活中的应用 近几年高考加强了对微生物的基本培养技术、微生物的选择培养和计数及微生物技术在生产、生活中实际应用的考查,既突出对基础知识的考查,又关注微生物技术在实际生产、生活中的应用,特别突出致病细菌与人体健康的相关考查。题目信息贴近生活,呈现方式多种多样,或文字描述,或流程图展示,突出对微生物计数方法的考查,考查学生图文转化能力、逻辑推理能力和学以致用能力,激发学生学习生物的兴趣和需求。 经典例题•剖析 【典例】 (2024全国甲卷)合理使用消毒液有助于减少传染病的传播。某同学比较了3款消毒液A、B、C杀灭细菌的效果,结果如图所示。回答下列问题。 (1)该同学采用显微镜直接计数法和菌落计数法分别测定同一样品的细菌数量,发现测得的细菌数量前者大于后者,其原因是       　。 (2)该同学从100 mL细菌原液中取1 mL加入无菌水中得到10 mL稀释菌液,再从稀释菌液中取200 μL涂布平板,菌落计数的结果为100,据此推算细菌原液中细菌浓度为　　　　　　　个/mL。 (3)菌落计数过程中,涂布器应先在酒精灯上灼烧,冷却后再涂布。灼烧的目的是　 ,冷却的目的是 　 。 显微镜直接计数法统计细菌总数,菌落计数法只统计活菌数 5 000 灭菌 避免高温杀死细菌 (4)据图可知杀菌效果最好的消毒液是　　　　,判断依据是　  　。(答出两点即可)  相同处理时间下使用A后活细菌减少量最大;使用A达到活细菌减少量最大时所用时间最短 (5)鉴别培养基可用于反映消毒液杀灭大肠杆菌的效果。大肠杆菌在伊红—亚甲蓝培养基上生长的菌落呈　　　　　　色。 A 黑(或深紫) 解析 (1)显微镜直接计数法是活细菌和死细菌一起计数,菌落计数法只计数活细菌,而且可能出现两个及两个以上活细菌形成一个菌落的情况。 (2)由题意可知,菌液稀释倍数为10倍,故细菌原液中细菌浓度为100÷0.2×10=5 000(个/mL)。 (3)灼烧的目的是灭菌,冷却的目的是防止温度过高而杀死菌种。 (4)与使用消毒液B和C相比,使用消毒液A时,相同处理时间的活细菌减少量最大,减少同等量活细菌所需时间最短。 (5)大肠杆菌在伊红—亚甲蓝培养基上生长的菌落呈黑色或深紫色。 思维导引　①基于计数方法的推理 ②基于实验目的和实验结果的推理 方法归纳•拓展 平板划线法和稀释涂布平板法的比较 对点应用•突破 1.(2025福建漳州期中)自生固氮菌是土壤中能独立进行固氮的细菌。科研人员进行了土壤中自生固氮菌的分离和固氮能力测定的研究,部分实验流程如下图。已知步骤④获得的三个平板的菌落数分别为90、95、100,对照组平板的菌落数为0。 下列叙述正确的是(　　) A.步骤②振荡20 min的目的是扩大菌种数量,属于选择培养 B.步骤④使用接种环划线接种,使用前需要灼烧灭菌 C.1 g土壤中平均自生固氮菌数约为9.5×106个 D.④所用培养基应加入碳源、氮源、水、无机盐和琼脂 C 解析 步骤②充分振荡的主要目的是使土壤颗粒与无菌水充分混匀,得到土壤悬浮液,A项错误。由题图可知,步骤④平板中的菌落分布均匀,故所用的接种工具是涂布器,接种方法是稀释涂布平板法,B项错误。1 g土壤中平均自生固氮菌数约为(90+95+100)/3÷0.1×104=9.5×106(个),C项正确。本实验需要分离自生固氮菌,自生固氮菌可以利用空气中的氮作为氮源,故④所用培养基中不能加入氮源,D项错误。 2.(2025福建福州期中)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。 (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。甲、乙培养基均属于　　　　培养基。乙培养基中的Y物质是 　　　　。 (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100 μL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 　　　　 　　　　　　　　　　　(答出1点即可)。 (4)上述实验中,甲、乙两种培养基所含有的组分虽然不同,但都能为细菌的生长提供4类营养物质,即　　　　　　　　　　　　　。 高压蒸汽灭菌 选择 琼脂 104 S的浓度超过某一值时会抑制菌株的生长 水、碳源、氮源和无机盐 解析 (1)常用高压蒸汽灭菌法对盛有水或培养基的摇瓶进行灭菌。甲、乙培养基均以S(一种含有C、H、N的有机物)为唯一碳源和氮源,属于选择培养基。乙培养基为接种的培养基,属于固体培养基,结合题干“乙的组分为无机盐、水、S和Y”,其中S(一种含有C、H、N的有机物)含有碳源和氮源,则Y物质是琼脂(凝固剂)。 (2)利用稀释涂布平板法对细菌进行计数,要保证每个平板上长出的菌落数不超过200,假设稀释倍数为a,在每个平板上涂布100 μL(即0.1 mL)稀释后的菌液,则有200÷0.1×a=2×107,则稀释倍数a=104。 (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S的浓度超过某一值时,此时外界溶液浓度大于细菌细胞液的浓度,导致细菌细胞由于渗透作用失水过多,从而抑制菌株的生长。 (4)甲、乙两种培养基都能为细菌的生长提供水、碳源、氮源和无机盐4类营养物质。 课 堂 小 结 本 课 结 束 $