高三生物专题十七 微生物的利用知识点分析全国通用

专题十七微生物的利用（传统发酵技术的应用、微生物的培养与应用）
高考预测
本专题主要介绍了微生物在传统发酵技术方面的应用以及微生物的培养、鉴定、分离技术。

微生物内容对于高中学生来讲一直都是一个难点，但从高考的角度讲，它又是考察的一个热点内容，比如微生物的培养技术、无菌技术、微生物的分离与鉴定技术等都是我们复习应当重点注意的地方。

另外，随着知识与生活的密切联系，果酒、果醋、泡菜、腐乳的制作原理和流程也会成为考查的方向。

知识体系
考点归纳突破发酵条件——温度
温度对微生物的影响是多方面的。

首先，温度影响酶的活性。

在最适温度X围内，随着温度的升高，菌体生长和代谢加快，发酵反应的速率加快。

当超过最适温度X围以后，随着温度的升高，酶很快失活，菌体衰老，发酵周期缩短，产量降低。

其次，温度也能影响生物合成的途径。

例如，金色链霉菌在30℃以下时，合成金霉素的能力较强，但当温度超过35℃时，则只合成四环素而不合成金霉素。

此外，温度还会影响发酵液的物理性质，以及菌种对营养物质的分解吸收等。

因此，要保证正常的发酵过程，就需维持最适温度。

但菌体生长和产物合成所需的最适温度不一定相同。

如灰色链霉菌的最适生长温度是37℃，但产生抗生素的最适温度是28℃。

通常，必须通过实验来确定不同菌种各发酵阶段的最适温度，采取分段控制。

发酵条件——pH
pH能够影响酶的活性，以及细胞膜的带电荷状况。

细胞膜的带电荷状况如果发生变化，膜的透性也会改变，从而有可能影响微生物对营养物质的吸收及代谢产物的分泌。

此外，pH 还会影响培养基中营养物质的分解等。

因此，应控制发酵液的pH。

但不同菌种生长阶段和合成产物阶段的最适pH往往不同，需要分别加以控制。

在发酵过程中，随着菌体对营养物质的利用和代谢产物的积累，发酵液的pH必然会发生变化。

如当尿素被分解时，发酵液中的NH4+浓度就会上升，pH也随之上升。

在工业生产上，常采用在发酵液中添加维持pH的缓冲系统，或通过中间补加氨水、尿素、碳酸铵或碳酸钙来控制pH。

目前，国内已研制出检测发酵过程的pH电极，用于连续测定和记录pH变化，并由pH控制器调节酸、碱的加入量。

培养基的种类按培养基物理性质划分:
名称特征功能
固体培养基外观显固体状态的培养基主要用于微生物的分离、鉴定
液体培养基呈液体状态的培养基主要用于工业生产
按培养基的化学成分划分
种类特征用途
天然培养基用化学成分不明确的天然物质配成主要用于工业生产
合成培养基用化学成分已知的化学物质配成主要用于微生物的分类、鉴定按培养基的功能分
种类制备方法原理用途例
选择培养基培养基中加
入某种化学
成分
根据某种微生物的特殊营养要求或其
对某化学、物理因素的抗性而设计的
培养基
使混合菌样中的劣势菌
变成优势菌，从而提高
该菌的筛选率
加入青霉素分
离得到酵母菌
和霉菌
鉴别培加入某种试依据微生物产生的某种代谢产物与培鉴别和区分菌落相似的伊红和美蓝培
养基剂或化学药
品养基中特定试剂或化学药品反应，产
生明显的特征变化而设计
微生物养基可以鉴别
大肠杆菌
培养基的配制原则目的要明确
目的包含两层含义，一指培养的微生物种类、二指培养的目的是用于生产还是科学研究，因为二者对培养基的化学成分、物理状态等方面要求不同，例如用于生产的培养基应具有原料易得、价格低廉、配制方便等特点，而用于科学研究的培养基应具有成分含量准确，可多次重复实验的特点。

营养要协调
它表现在两个方面，一是营养物质的浓度要适宜，二是营养物质间的浓度比例要适宜。

pH要适宜
由于微生物在生长代谢过程中营养物质利用和代谢产物的形成往往会改变环境中的pH，为了维持培养基中pH的相对恒定，可在培养基中加入缓冲剂，最常用的缓冲剂是磷酸氢二钾或磷酸二氢钾。

微生物的选择培养和鉴别培养筛选菌株
微生物的选择培养，是指利用培养基的组成使适宜生长的特定微生物得到较快繁殖的技术。

在选择培养基的配方中，尿素是培养基中的唯一氮源，因此，原则上只有能够利用尿素的微生物才能够生长。

但实际上，微生物的培养是一个非常复杂的问题，有些微生物可以利用其他微生物的代谢产物生长繁殖，因此能够在选择培养基上生长的微生物不一定是所需要的微生物，还需要进一步的验证。

测定某种微生物的数量微生物的计数方法——稀释涂布平板法⑴原理：当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，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。

⑵操作注意点：样品稀释程度将直接影响平板上生长的菌落数；培养时，应将培养皿倒置；取样及配置系列浓度的菌液时，要在酒精灯火焰旁进行。

⑶结果分析
①选取具有合适菌落数的稀释倍数并计数，原则是：细菌、放线菌、酵母菌以每个培养皿内有30～300个菌落为宜。

霉菌以每个培养皿内有10～100个菌落为宜。

②同一稀释倍数各个重复的菌落数相差不太悬殊。

③一般来说，在同样的培养条件下，同种微生物表现为相同的菌落特征。

④将统计的菌落数按下列公式计算，得出每克样品菌数。

每克土壤样品菌数＝某稀释倍数的菌落平均数×稀释倍数
微生物的计数方法——显微镜直接计数法
显微镜直接计数法是将少量待测样品的悬浮液置于一种特别的具有确定面积和容积的载玻片上，于显微镜下直接计数的一种简便、快速、直观的方法。

用血细胞计数板在显微镜下直接计数是一种常用的微生物计数方法。

血球计数板是一块特制的载玻片，其上由四条槽构成三个平台；中间较宽的平台又被一短槽隔成两半，每一边的平台上各自刻有一个方格网，每个方格网共分为九个大格，中间的大方格即为计数室。

计数室的刻度一般有两种规格，一种是一个大方格分成25个中方格，而每个中方格又分成16个小方格；另一种是一个大方格分成16个中方格，而每个中方格又分成25个小方格，但无论是哪一种规格的计数板，每一个大方格中的小方格都是400个。

每一个大方格边长为1mm，则每一个大方格的面积为1mm2，盖上盖玻片后，盖玻片与载玻片之间的高度为0.1mm，所以计数室的容积为0.1mm3。

计数时，通常数五个中方格的总菌数，然后求得每个中方格的平均数，再乘上25或16，就得出一个大方格中的总菌数，然后再换算成1mL菌液中的总菌数。

高考真题体验1．（2008某某）图甲是果醋发
酵装置。

发酵初期不通气，溶液中有气泡产生；中期可
以闻到酒香；后期接种醋酸菌，适当升高温度并通气，酒香逐渐变成醋香。

图乙中能表示整个发酵过程培养液pH变化的曲线是（）
A．① B．② C．③ D．④考点定位：本题考查了果醋发酵过程中的pH变化
指点迷津：果醋发酵过程中，发酵初期不通气有气泡产生，说明无氧呼吸产生了二氧化碳和酒精；中期闻到酒香说明得到了足够多的酒精。

后期接种醋酸菌并通气，说明进行有氧呼吸，这时也产生大量的二氧化碳。

参考答案：B2．（2008某某）下列关于腐乳制作的描述中，错误的是（）
A．在腐乳制作过程中必须有能产生蛋白酶的微生物参与
B．含水量大于85%的豆腐利于保持湿度，适宜制作腐乳
C．加盐和加酒都能抑制微生物的生长
D．密封瓶口前最好将瓶口通过火焰以防杂菌污染
考点定位：本题考查了腐乳的制作技术
指点迷津：在腐乳制作过程中，应当注意各方面条件的控制。

含水量适中（70％左右）。

含水量过高腐乳不易成型。

参考答案：B3．（2005某某生物）下列关于平菇培养的操作程序，正确的是（）A．配制牛肉膏蛋白胨培养基，接种，高压蒸气灭菌，培养
B．配制牛肉膏蛋白胨培养基，高压蒸气灭苗，接种，培养
C．配制棉予壳培养基，接种，高压蒸气灭菌，培养
D．配制棉子壳培养基，高压蒸气灭菌，接种，培养
考点定位：本题考查的知识点是平菇培养的基本技术的操作程序。

指点迷津：培养平菇所用的培养基是棉子壳，具体的操作程序是：配制培养基、高压蒸气灭菌、接种、培养。

参考答案 D4．（2008某某）下列叙述中错误的是（）
A．改变NaCl溶液的浓度只能使DNA溶解而不能使其析出
B．在沸水浴中，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色
C．加盐和加酒都能抑制微生物的生长
D．密封瓶口前最好将瓶口通过火焰以防杂菌污染
考点定位：本题考查了微生物培养过程中的一些操作问题
指点迷津：在DNA的提取过程中，不同浓度的氯化钠溶液既可能使DNA溶解，也可能使DNA析出
参考答案：A5．（2006某某卷）下列所述环境条件下的微生物，能正常生长繁殖的是（）
A．在缺乏生长素的无氮培养基中的圆褐固氮菌
B．在人体表皮擦伤部位的破伤风杆菌
C．在新配制的植物矿质营养液中的酵母菌
D．在灭菌后的动物细胞培养液中的禽流感病毒
考点定位：本题综合考查微生物的营养和代谢类型
指点迷津：微生物正常生长繁殖需要齐全的营养（C源、N源、H2O、无机盐、生长因子），圆褐固氮菌能固氮，所以可在无氮培养基上繁殖。

B、C、D考查几种常见微生物的代谢类型：破伤风杆菌是厌氧型，人体表皮与空气接触，其中的氧气会抑制其生存；酵母菌是异养型，需要现成的有机物，而植物矿质营养液中缺乏有机物；禽流感病毒是非细胞生物，不能独立进行新陈代谢，只能营活性寄生，动物细胞培养液中没有细胞。

参考答案 A 6．（2008某某）苯酚是工业生产排放的有毒污染物质，自然界中存在着降解苯酚的微生物。

某工厂产生的废水中含有苯酚，为了降解废水中的苯酚，研究人员从土壤中筛选获得了只能降解利用苯酚的细菌菌株，筛选的主要步骤如图所示，①为土壤样品。

请回答下列问题：
⑴②中培养目的菌株的选择培养基中应加入________________作为碳源，②中不同浓度碳源的培养基__________（A．影响；B．不影响）细菌的数量，如果要测定②中活细菌数量，常采用_________法。

⑵④为对照，微生物在④中不生长，在⑤中生长，④与⑤培养基的主要区别在于
_____________；使用___________法可以在⑥上获得单菌落。

采用固体平板培养细菌时为什么进行倒置培养？______________
⑶如何比较不同菌株降解苯酚能力的大小？________________
⑷实验过程中如何防止其它微生物的污染？________________
考点定位：本题主要考察了微生物的培养基分离技术
指点迷津：在微生物培养过程中，选择培养基一般是利用目的微生物的代谢特性，在本题中要选择降解苯酚的微生物，就应当在培养基中加入苯酚。

在测活菌数量时，一般通过稀
释涂布平板法对菌落进行计数，通过菌落数代表活菌数。

采用固体平板培养细菌时要倒置培养，以防止冷凝后形成的水珠滴落在培养基上污染培养基。

在微生物的培养过程中，应当采用无菌技术。

参考答案⑴苯酚 A 稀释涂布平板法
⑵④的培养基没有加入苯酚作为碳源，⑤培养基的中加入苯酚作为碳源；使用释涂布平板法或平板划线法可以在⑥上获得单菌落。

采用固体平板培养细菌时要倒置培养，以防止冷凝后形成的水珠滴落在培养基上污染培养基。

⑶取5支洁净培养瓶→分别加入相同培养基（加等量的苯酚，用pH试纸检测这5支瓶内培养基的pH，用苯酚调试使之相等，苯酚是唯一的碳源）→分别接种5种等量的来自不同菌株的菌种→在相同的适宜条件下培养相同的时间→再用pH试纸检测这5支瓶内培养基的pH。

苯酚显酸性，不同菌株的菌种降解苯酚的能力不同，5支瓶内培养基中的苯酚被分解的量不同，所以pH不同。

用pH试纸检测这5支瓶内培养基的pH，从而比较不同菌株降解苯酚能力的大小。

⑷从制备培养基到接种、培养等全部实验过程要无菌操作：①对实验操作的空间、操作者的衣着和手，进行清洁和消毒。

②将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等进行灭菌。

③为避免周围环境中微生物的污染，实验操作应在酒精灯火焰附近进行。

④实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与周围物品相接触。

7．（2008某某）利用纤维素解决能源问题的关键，是高性能纤维素酶的获取。

请完善实验方案，并回答相关问题。

【实验目的】比较三种微生物所产生的纤维素酶的活性。

【实验原理】纤维素酶催化纤维素分解为葡萄糖，用葡萄糖的产生速率表示酶活性大小；用呈色反应表示葡萄糖的生成量。

【实验材料】三种微生物（A～C）培养物的纤维素酶提取液，提取液中酶蛋白浓度相同。

【实验步骤】
⑴取四支试管，分别编号。

⑵在下表各列的一个适当位置，填写相应试剂的体积量，并按表内要求完成相关操作。

⑶将上述四支试管放入37℃的水浴，保温1小时。

⑷在上述四支试管中分别加入________________试剂，摇匀后，进行________________处理。

⑸观察比较实验组的三支试管与对照组试管的颜色及其深浅。

【实验结果】
【分析讨论】
⑴该实验中的对照组是________________号试管。

⑵实验组试管均呈现的颜色是________________，但深浅不同。

⑶上述结果表明：不同来源的纤维素酶，虽然酶蛋白浓度相同，但活性不同。

若不考虑酶的最适pH和最适温度的差异，其可能原因是________________。

⑷你认为上述三种微生物中，最具有应用开发价值的是________________。

⑸从解决能源问题的角度，开发这种纤维素酶的意义在于
__________________________。

考点定位：本题是一个微生物技术的综合题
指点迷津：本题结合比较三种微生物所产生的纤维素酶的活性的实验，对于微生物的培养条件，实验设计的一些基本原则，微生物技术与社会生活的联系等内容进行了考察。

在实验步骤的设计中，应当注意变量的控制。

纤维素酶可以把纤维素分解为葡萄糖，可以通过班氏试剂来进行鉴定。

每一项技术的应用都是结合了生物学原理，但也可以为我们的生活带来便利。

参考答案：
【实验步骤】⑵如下表
⑷班氏加热（加热至沸腾）
【分析讨论】
⑴4 ⑵红黄色⑶不同酶的氨基酸序列不同（不同酶的空间结构不同）
⑷微生物B ⑸葡萄糖可用作制取酒精的原料；用纤维素代替化石燃料（言之有理即给分）。