專題18微生物的基本培養(yǎng)技術(shù)及應(yīng)用-2022年高考生物考前知識(shí)回歸教材與真題規(guī)范答題

專題18微生物的基本培養(yǎng)技術(shù)及應(yīng)用教材回歸：1.微生物的定義：肉眼難以看清，需要借助光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡才能觀察到的一切微小生物的總稱。2.培養(yǎng)基的配制（1）概念：人們按照微生物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的不同需求，配制出的供其生長(zhǎng)繁殖的營養(yǎng)基質(zhì)。（2）培養(yǎng)基作用：培養(yǎng)、分離、鑒定、保存微生物或積累其代謝物（3）培養(yǎng)基類型： 按物理狀態(tài)可分為液體培養(yǎng)基和固體培養(yǎng)基。 按功能可分為選擇培養(yǎng)基和鑒別培養(yǎng)基。（4）成分：各種培養(yǎng)基一般都含有水、碳源、氮源和無機(jī)鹽，此外還要滿足微生物生長(zhǎng)對(duì)pH、特殊營養(yǎng)物質(zhì)以及氧氣的要求。3.無菌技術(shù)（1）關(guān)鍵：防止外來雜菌的入侵。（2）無菌技術(shù)工作兩個(gè)方面：①對(duì)操作的_空間、操作者的_衣著_和_手_進(jìn)行_清潔_和_消毒_；②對(duì)用于微生物培養(yǎng)的_器皿_、__接種用具_(dá)_和__培養(yǎng)基_等進(jìn)行__滅菌_；（3）無菌技術(shù)主要包括消毒和滅菌項(xiàng)目理化因素的作用強(qiáng)度能否消滅芽孢和孢子常用方法消毒較為溫和不能煮沸消毒法、巴氏消毒法、化學(xué)藥物消毒法、紫外線照射滅菌強(qiáng)烈能灼燒滅菌、干熱滅菌、高壓蒸汽滅菌、濕熱滅菌法微生物的選擇培養(yǎng)基與計(jì)數(shù)1.選擇培養(yǎng)基：在微生物學(xué)中，_允許特定種類_的微生物生長(zhǎng)，同時(shí)_抑制或阻止其他種類_微生物生長(zhǎng)的培養(yǎng)基。2.微生物的選擇培養(yǎng)：（1）方法：_稀釋涂布平板法__；（2）方法概述：由于土壤細(xì)菌的數(shù)量龐大，要想得到特定微生物的純培養(yǎng)物，必須要對(duì)土壤進(jìn)行_充分稀釋_，然后再將菌液_涂布_到制備好的_選擇培養(yǎng)基_上；兩個(gè)基本操作：_梯度稀釋_和_涂布平板_。（3）操作流程eq\x(土壤取樣)→eq\x(樣品稀釋)→eq\x(取樣接種)→eq\x(培養(yǎng)觀察)→eq\x(菌種鑒定)微生物的數(shù)量測(cè)定間接計(jì)數(shù)法(稀釋涂布平板法)直接計(jì)數(shù)法(顯微計(jì)數(shù)法)原理當(dāng)樣品的稀釋度足夠高時(shí)，培養(yǎng)基表面生長(zhǎng)的一個(gè)菌落，來源于樣品稀釋液中的一個(gè)活菌，通過統(tǒng)計(jì)平板上的菌落數(shù)，就能推測(cè)出樣品中大約含有多少活菌利用特定細(xì)菌計(jì)數(shù)板或血細(xì)胞計(jì)數(shù)板，在顯微鏡下計(jì)算一定容積的樣品中微生物的數(shù)量公式每克樣品中的菌落數(shù)＝eq\f(C,V)×M；C：某稀釋度下平板上生長(zhǎng)的平均菌落數(shù)；V：涂布平板時(shí)所用的稀釋液的體積(mL)；M：稀釋倍數(shù)每毫升原液所含細(xì)菌數(shù)：每小格內(nèi)平均細(xì)菌數(shù)×400×104×稀釋倍數(shù)缺點(diǎn)當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)菌體連在一起時(shí)，平板上觀察到的只是一個(gè)菌落不能區(qū)分細(xì)胞死活結(jié)果比實(shí)際值偏小比實(shí)際值偏大解題技巧：兩種純培養(yǎng)方法對(duì)比比較項(xiàng)目平板劃線法稀釋涂布平板法關(guān)鍵操作接種環(huán)在固體培養(yǎng)基表面連續(xù)劃線①一系列的梯度稀釋②涂布平板操作注意事項(xiàng)每次劃線前后均需灼燒接種環(huán)稀釋度要足夠高，為確保實(shí)驗(yàn)成功可以增加稀釋度的范圍菌體獲取在具有顯著的菌落特征的區(qū)域挑取菌體從適宜稀釋度的平板上的菌落中挑取菌體適用范圍適用于好氧菌適用于厭氧菌和兼性厭氧菌優(yōu)點(diǎn)可以根據(jù)菌落的特點(diǎn)獲得某種微生物的單細(xì)胞菌落既可以獲得單細(xì)胞菌落，又能對(duì)微生物計(jì)數(shù)缺點(diǎn)不能對(duì)微生物計(jì)數(shù)操作復(fù)雜，需要涂布多個(gè)平板真題重現(xiàn)：一、單選題1．（2021·北京·高考真題）野生草本植物多具有根系發(fā)達(dá)、生長(zhǎng)較快、抗逆性強(qiáng)的特點(diǎn)，除用于生態(tài)治理外，其中一些可替代木材栽培食用菌，收獲后剩余的菌渣可作肥料或飼料。相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（）A．種植此類草本植物可以減少水土流失B．菌渣作為農(nóng)作物的肥料可實(shí)現(xiàn)能量的循環(huán)利用C．用作培養(yǎng)基的草本植物給食用菌提供碳源和氮源D．菌渣作飼料實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)在植物、真菌和動(dòng)物間的轉(zhuǎn)移【答案】B【解析】【分析】能量流動(dòng)的特點(diǎn)：?jiǎn)蜗蛄鲃?dòng)、逐級(jí)遞減。物質(zhì)可以循環(huán)利用，但能量是單向流動(dòng)的，不能循環(huán)利用?！驹斀狻緼、此類草本植物根系發(fā)達(dá)可以固定更多的土壤，故種植此類草本植物可以減少水土流失，A正確；B、能量可多級(jí)利用，但不能循環(huán)利用，B錯(cuò)誤；C、草本植物含有蛋白質(zhì)和纖維素，可給食用菌提供碳源和氮源，C正確；D、草本植物可栽培食用菌，而菌渣可作肥料或飼料，故實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)在植物、真菌和動(dòng)物間的轉(zhuǎn)移，D正確。故選B。2．（2021·北京·高考真題）人體皮膚表面存在著多種微生物，某同學(xué)擬從中分離出葡萄球菌。下述操作不正確的是（）A．對(duì)配制的培養(yǎng)基進(jìn)行高壓蒸汽滅菌B．使用無菌棉拭子從皮膚表面取樣C．用取樣后的棉拭子在固體培養(yǎng)基上涂布D．觀察菌落的形態(tài)和顏色等進(jìn)行初步判斷【答案】C【解析】【分析】實(shí)驗(yàn)室常用的消毒和滅菌方法的比較：1、消毒：煮沸消毒法（一般物品）、巴氏消毒法（一些不耐高溫的液體，如牛奶）、化學(xué)藥劑消毒法（如用酒精擦拭雙手，用氯氣消毒水源等）、紫外線消毒法（接種室、操作臺(tái)）；2、滅菌：灼燒滅菌（接種工具）、干熱滅菌（玻璃器皿、金屬用具）、高壓蒸汽滅菌（培養(yǎng)基及容器）?！驹斀狻緼、為避免雜菌污染干擾，需對(duì)配制的培養(yǎng)基進(jìn)行高壓蒸汽滅菌，A正確；B、葡萄球菌需從人體皮膚的微生物中分離，為避免雜菌污染，故需要使用無菌棉拭子從皮膚表面取樣，B正確；C、用取樣后的棉拭子浸出液在固體培養(yǎng)基上涂布，C錯(cuò)誤；D、根據(jù)微生物在固體平板培養(yǎng)基表面形成的菌落的形狀、大小、隆起程度和顏色等特征進(jìn)行鑒別，D正確。故選C。3．（2021·浙江·高考真題）下列關(guān)于原生質(zhì)體和細(xì)胞計(jì)數(shù)的敘述，錯(cuò)誤的是（）A．測(cè)定植物原生質(zhì)體的密度時(shí)，可用血細(xì)胞計(jì)數(shù)板B．紅墨水不能進(jìn)入活細(xì)胞，可用于檢測(cè)細(xì)胞的存活狀態(tài)并計(jì)數(shù)C．涂布分離法和劃線分離法均能得到單菌落，都可用于細(xì)胞計(jì)數(shù)D．酵母菌在液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時(shí)間后，可用比濁計(jì)測(cè)定其密度【答案】C【解析】【分析】微生物常見的接種的方法：①平板劃線法：將已經(jīng)熔化的培養(yǎng)基倒入培養(yǎng)皿制成平板，接種，劃線，在恒溫箱里培養(yǎng)。在劃線的開始部分，微生物往往連在一起生長(zhǎng)，隨著線的延伸，菌數(shù)逐漸減少，最后可能形成單個(gè)菌落。②稀釋涂布平板法：將待分離的菌液經(jīng)過大量稀釋后，均勻涂布在培養(yǎng)皿表面，經(jīng)培養(yǎng)后可形成單個(gè)菌落。其中稀釋涂布平板法可以用來進(jìn)行微生物的計(jì)數(shù)，而平板劃線法不能?！驹斀狻緼、可用血細(xì)胞計(jì)數(shù)板對(duì)原生質(zhì)體進(jìn)行計(jì)數(shù)，一般計(jì)數(shù)總數(shù)不少于300個(gè)細(xì)胞，A正確；B、活細(xì)胞的細(xì)胞膜具有選擇透過性，紅墨水中的色素分子不能透過細(xì)胞膜，當(dāng)細(xì)胞死亡后，細(xì)胞膜失去選擇透過性，紅墨水中的色素分子能進(jìn)入細(xì)胞，所以可用紅墨水檢測(cè)細(xì)胞的存活狀態(tài)并計(jì)數(shù)，B正確；C、劃線分離法不能用于細(xì)胞計(jì)數(shù)，C錯(cuò)誤；D、酵母細(xì)胞的密度與渾濁度指標(biāo)存在一定的數(shù)量關(guān)系，所以酵母菌在液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時(shí)間后，可用比濁計(jì)測(cè)定其密度，D正確。故選C。4．（2020·江蘇·高考真題）為純化菌種，在鑒別培養(yǎng)基上劃線接種纖維素降解細(xì)菌，培養(yǎng)結(jié)果如圖所示。下列敘述正確的是（

）A．倒平板后需間歇晃動(dòng)，以保證表面平整B．圖中Ⅰ、Ⅱ區(qū)的細(xì)菌數(shù)量均太多，應(yīng)從Ⅲ區(qū)挑取單菌落C．該實(shí)驗(yàn)結(jié)果因單菌落太多，不能達(dá)到菌種純化的目的D．菌落周圍的纖維素被降解后，可被剛果紅染成紅色【答案】B【解析】【分析】分析平板結(jié)果可知，采用的接種方法為平板劃線法，且劃線順序是Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)，可以看到Ⅲ區(qū)中出現(xiàn)了單菌落。【詳解】A、倒平板后無需晃動(dòng)，A錯(cuò)誤；B、Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)沒有出現(xiàn)單菌落，說明細(xì)菌數(shù)量太多，故應(yīng)從Ⅲ區(qū)挑取單菌落，B正確；C、出現(xiàn)單菌落即達(dá)到了菌種純化的目的，C錯(cuò)誤；D、剛果紅是一種染料，它可以與像纖維素這樣的多糖物質(zhì)形成紅色復(fù)合物，但并不和水解后的纖維二糖和葡萄糖發(fā)生這種反應(yīng)，D錯(cuò)誤。故選B。5．（2015·江蘇·高考真題）做“微生物的分離與培養(yǎng)”實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列敘述正確的是（

）A．高壓滅菌加熱結(jié)束時(shí)，打開放氣閥使壓力表指針回到零后，開啟鍋蓋B．用記號(hào)筆標(biāo)記培養(yǎng)皿中菌落時(shí)，不能標(biāo)記在皿蓋上C．倒平板時(shí)，應(yīng)將打開的皿蓋放到一邊，以免培養(yǎng)基濺到皿蓋上D．為了防止污染，接種環(huán)經(jīng)火焰滅菌后應(yīng)趁熱快速挑取菌落【答案】B【解析】【分析】在利用微生物時(shí)，常要求所利用的微生物不被其他微生物污染，因此在培養(yǎng)微生物時(shí)必須進(jìn)行無菌操作，無菌操作包括滅菌和消毒兩種方式：消毒的方法有巴氏消毒法、酒精消毒、煮沸消毒法；滅菌的方法有干熱滅菌、灼燒滅菌和高壓蒸汽滅菌。微生物的分離方法中最常用的是劃線分離法和涂布分離法，常用來統(tǒng)計(jì)樣品活菌數(shù)目的方法是涂布分離法?！驹斀狻緼、高壓滅菌加熱結(jié)束，等待壓力表指針回到0，且溫度下降后，才能打開放氣閥，開啟鍋蓋，若壓力未降至0就打開放氣閥，會(huì)因壓力驟然降低而造成培養(yǎng)基劇烈沸騰，并沖出管口或瓶口，污染棉塞，以致培養(yǎng)微生物時(shí)引起雜菌污染，A錯(cuò)誤；B、用記號(hào)筆標(biāo)記培養(yǎng)皿中菌落時(shí)，不能標(biāo)記在皿蓋上，而應(yīng)標(biāo)記在皿底上，B正確；C、倒平板時(shí)，不能將培養(yǎng)皿蓋完全打開，而應(yīng)只打開一條稍大于瓶口的縫隙，防止空氣中的雜菌污染培養(yǎng)基，C錯(cuò)誤；D、接種環(huán)在火焰上灼燒滅菌后，待冷卻后才可以挑取菌落，否則高溫會(huì)殺死待接種細(xì)菌，D錯(cuò)誤。故選B。二、綜合題6．（2021·湖南·高考真題）大熊貓是我國特有的珍稀野生動(dòng)物，每只成年大熊貓每日進(jìn)食竹子量可達(dá)12~38kg。大熊貓可利用竹子中8%的纖維素和27%的半纖維素。研究人員從大熊貓糞便和土壤中篩選纖維素分解菌。回答下列問題：（1）纖維素酶是一種復(fù)合酶，一般認(rèn)為它至少包括三種組分，即_________。為篩選纖維素分解菌，將大熊貓新鮮糞便樣品稀釋液接種至以_________為唯一碳源的固體培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)，該培養(yǎng)基從功能上分類屬于_________培養(yǎng)基。（2）配制的培養(yǎng)基必須進(jìn)行滅菌處理，目的是_________。檢測(cè)固體培養(yǎng)基滅菌效果的常用方法是_________。（3）簡(jiǎn)要寫出測(cè)定大熊貓新鮮糞便中纖維素分解菌活菌數(shù)的實(shí)驗(yàn)思路_________。（4）為高效降解農(nóng)業(yè)秸稈廢棄物，研究人員利用從土壤中篩選獲得的3株纖維素分解菌，在37℃條件下進(jìn)行玉米秸稈降解實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表所示。在該條件下纖維素酶活力最高的是菌株_________，理由是_________。菌株秸稈總重(g)秸稈殘重(g)秸稈失重（%）纖維素降解率（%）A2.001.5124.5016.14B2.001.5323.5014.92C2.001.4229.0023.32【答案】

C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶

纖維素

選擇

為了殺死培養(yǎng)基中的所有微生物（微生物和芽孢、孢子）

不接種培養(yǎng)（或空白培養(yǎng)）

將大熊貓新鮮糞便樣液稀釋適當(dāng)倍數(shù)后，取0.1mL涂布到若干個(gè)平板（每個(gè)稀釋度至少涂布三個(gè)平板），對(duì)菌落數(shù)在30～300的平板進(jìn)行計(jì)數(shù)，則可根據(jù)公式推測(cè)大熊貓新鮮糞便中纖維素分解菌活菌數(shù)

C

接種C菌株后秸稈失重最多，纖維素降解率最大【解析】【分析】1、分解纖維素的微生物分離的實(shí)驗(yàn)原理：（1）土壤中存在著大量纖維素分解酶，包括真菌、細(xì)菌和放線菌等，它們可以產(chǎn)生纖維素酶。纖維素酶是一種復(fù)合酶，可以把纖維素分解為纖維二糖，進(jìn)一步分解為葡萄糖使微生物加以利用，故在用纖維素作為唯一碳源的培養(yǎng)基中，纖維素分解菌能夠很好地生長(zhǎng)，其他微生物則不能生長(zhǎng)；（2）在培養(yǎng)基中加入剛果紅，可與培養(yǎng)基中的纖維素形成紅色復(fù)合物，當(dāng)纖維素被分解后，紅色復(fù)合物不能形成，培養(yǎng)基中會(huì)出現(xiàn)以纖維素分解菌為中心的透明圈，從而可篩選纖維素分解菌。2、消毒和滅菌：消毒滅菌概念使用較為溫和的物理或化學(xué)方法殺死物體表面或內(nèi)部的部分微生物（不包芽孢和孢子）使用強(qiáng)烈的理化因素殺死物體內(nèi)外所用的微生物（包括芽孢和孢子）常用方法煮沸消毒法、巴氏消毒法、化學(xué)藥劑消毒法、紫外線消毒法灼燒滅菌、干熱滅菌、高壓蒸汽滅菌適用對(duì)象操作空間、某些液體、雙手等接種環(huán)、接種針、玻璃器皿、培養(yǎng)基等【詳解】（1）纖維素酶是一種復(fù)合酶，一般認(rèn)為它至少包括三種組分，即C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶，前兩種酶使纖維素分解成纖維二糖，第三種酶將纖維二糖分解成葡萄糖。在用纖維素作為唯一碳源的培養(yǎng)基中，纖維素分解菌能夠很好地生長(zhǎng)，其他微生物則不能生長(zhǎng)。為篩選纖維素分解菌，將大熊貓新鮮糞便樣品稀釋液接種至以纖維素為唯一碳源的固體培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)；培養(yǎng)基從功能上分類可分為選擇培養(yǎng)基和鑒別培養(yǎng)基，故該培養(yǎng)基從功能上分類屬于選擇培養(yǎng)基。（2）配制培養(yǎng)基的常用高壓蒸汽滅菌，即將培養(yǎng)基置于壓力100kPa、溫度121℃條件下維持15～30分鐘，目的是為了殺死培養(yǎng)基中的所有微生物（微生物和芽孢、孢子）。為檢測(cè)滅菌效果可對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行空白培養(yǎng)，即將未接種的培養(yǎng)基在適宜條件下培養(yǎng)一段時(shí)間，若在適宜條件下培養(yǎng)無菌落出現(xiàn)，說明培養(yǎng)基滅菌徹底，否則說明培養(yǎng)基滅菌不徹底。（3）為測(cè)定大熊貓新鮮糞便中纖維素分解菌活菌數(shù)，常采用稀釋涂布平板法，在適宜的條件下對(duì)大熊貓新鮮糞便中纖維素分解菌進(jìn)行純化并計(jì)數(shù)時(shí)，對(duì)照組應(yīng)該涂布等量的無菌水。將大熊貓新鮮糞便樣液稀釋適當(dāng)倍數(shù)后，取0.1mL涂布到若干個(gè)平板（每個(gè)稀釋度至少涂布三個(gè)平板），對(duì)菌落數(shù)在30～300的平板進(jìn)行計(jì)數(shù)，則可根據(jù)公式推測(cè)大熊貓新鮮糞便中纖維素分解菌活菌數(shù)。（4）測(cè)定酶活力時(shí)可以用單位時(shí)間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物的減少量或產(chǎn)物的增加量來表示。由表格可知，在適宜的條件下，C菌株在相同的溫度和時(shí)間下，秸稈失重最多，纖維素降解率最大，說明該菌株的纖維素分解菌產(chǎn)生的纖維素酶活力最大?！军c(diǎn)睛】本題考查微生物的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)，要求考生識(shí)記計(jì)數(shù)微生物的方法；識(shí)記培養(yǎng)基的種類及功能；掌握纖維素分解分離和鑒別的原理，能結(jié)合所學(xué)的知識(shí)準(zhǔn)確答題。7．（2020·全國·高考真題）某種物質(zhì)S（一種含有C、H、N的有機(jī)物）難以降解，會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，只有某些細(xì)菌能降解S。研究人員按照下圖所示流程從淤泥中分離得到能高效降解S的細(xì)菌菌株。實(shí)驗(yàn)過程中需要甲、乙兩種培養(yǎng)基，甲的組分為無機(jī)鹽、水和S，乙的組分為無機(jī)鹽、水、S和Y。回答下列問題：（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，盛有水或培養(yǎng)基的搖瓶通常采用_______________的方法進(jìn)行滅菌。乙培養(yǎng)基中的Y物質(zhì)是_______________。甲、乙培養(yǎng)基均屬于______________培養(yǎng)基。（2）實(shí)驗(yàn)中初步估測(cè)搖瓶M中細(xì)菌細(xì)胞數(shù)為2×107個(gè)/mL，若要在每個(gè)平板上涂布100μL稀釋后的菌液，且保證每個(gè)平板上長(zhǎng)出的菌落數(shù)不超過200個(gè)，則至少應(yīng)將搖瓶M中的菌液稀釋________________倍。（3）在步驟⑤的篩選過程中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)培養(yǎng)基中的S超過某一濃度時(shí)，某菌株對(duì)S的降解量反而下降，其原因可能是___________