选修三“微生物培养与应用”全考点深度解析，这篇笔记帮你拿满分

【来源：易教网 更新时间：2026-02-22】

微生物培养：从基础概念到核心考点

同学们，大家好。今天我们要把高中生物选修三中最为核心、也是考试中经常出现“大题”的板块——微生物的培养与应用，彻底梳理一遍。这部分内容在高考中占比虽然不是最大的，但往往作为压轴的实验题出现，逻辑性强，考点细致。很多同学在面对这类题目时，常常因为对基础概念理解不够透彻，或者对实验原理模棱两可而丢分。

今天这份笔记，希望能帮助大家构建起完整的知识体系，拿下这部分分数。

培养基的种类与成分：构建微生物的“家”

要培养微生物，首先得给它们准备一个适宜的环境，这就是培养基。大家要掌握的第一个知识点就是培养基的分类。这个分类标准很多，千万不要搞混了。

按照物理性质来划分，培养基可以分为固体培养基和液体培养基。固体培养基中通常会加入琼脂作为凝固剂，这就像我们在做果冻时加入明胶一样，让培养基呈现固态。这种培养基常用于微生物的分离、鉴定和计数。而液体培养基则不加凝固剂，主要用于工业生产，让我们可以快速获得大量的菌体或代谢产物。

再来看化学成分的分类。如果培养基的化学成分完全明确，我们就叫它合成培养基；如果含有一些化学成分不明确的天然物质，比如牛肉膏、蛋白胨，那就是天然培养基。这两种培养基各有用途，合成培养基适合成分精确控制的研究，天然培养基则营养丰富，成本低。

是按用途划分，这点非常重要，考试常考。分为选择培养基和鉴别培养基。选择培养基的作用在于“去伪存真”，只允许特定种类的微生物生长，抑制其他微生物；鉴别培养基则能根据微生物的代谢产物，通过指示剂的颜色变化来区分不同种类的微生物。

无论哪种培养基，其基本成分都大同小异，一般都含有水、碳源、氮源和无机盐。水是生命之源，碳源提供能量和碳架，氮源提供合成蛋白质的原料，无机盐则维持酶的活性。当然，微生物在固体培养基表面生长时，会形成肉眼可见的菌落，这是我们判断微生物存在的重要依据。

除了基本营养，我们还要关注特殊的需求。微生物对pH、特殊营养物质以及氧气都有特定要求。比如，有些细菌是好氧的，有些是厌氧的，培养时必须满足它们对O2的需求。这些细节往往是实验题中的陷阱。

无菌技术：获得纯净培养物的关键

在微生物实验中，获得纯净培养物是成功的第一步。而防止外来杂菌的入侵，则是获得纯净培养物的关键。这就需要我们掌握严格的消毒和灭菌技术。

大家要区分“消毒”和“灭菌”这两个概念。消毒指的是使用较为温和的物理或化学方法，仅杀死物体表面或内部一部分对人体有害的微生物（不包括芽孢等）；灭菌则要强烈得多，它是使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢。

常用的灭菌方法有三种：灼烧灭菌、干热灭菌和高压蒸汽灭菌。

灼烧灭菌最为直接，我们将接种工具如接种环、接种针在酒精灯火焰上充分灼烧，可以达到彻底灭菌的目的。注意，操作过程中接种环需要在火焰旁冷却后才能接触菌种，否则会烫死菌种。

干热灭菌适用于需要保持干燥的物品，比如玻璃器皿、金属用具等。通常在干热灭菌箱中进行，利用高温使微生物体内的蛋白质变性。

高压蒸汽灭菌是实验室最常用的方法，特别是针对培养基。这是因为高压蒸汽穿透力强，在压力为100 kPa，温度为121℃的条件下，维持15到30分钟，能有效杀死包括芽孢在内的所有微生物。大家要记住这个关键条件，选择题中经常出现。

实验操作流程：从制备到纯化

如果我们用固体培养基对大肠杆菌进行纯化培养，整个过程主要分为两大步：制备培养基和纯化大肠杆菌。

固体培养基的制备流程可以概括为五个字：计算、称量、溶化、灭菌、倒平板。每一步都有其操作规范。比如“倒平板”这一步，需要等待培养基冷却到50℃左右时，在酒精灯火焰附近进行。倒好后，待平板冷却凝固，我们需要将平板倒置，这样可以防止皿盖上的冷凝水滴落污染培养基。

接下来是微生物的接种。常用的两种方法是平板划线法和稀释涂布平板法。

平板划线法是通过连续划线，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基表面。最终在培养基的某一区域，会得到由单个细胞繁殖而来的菌落。这种方法的核心在于“稀释”，操作时注意最后一次划线不能与第一次相连。

稀释涂布平板法则是将菌液进行一系列的梯度稀释，然后分别涂布到培养基表面。当稀释度足够高时，微生物将分散成单个细胞，在培养基上形成单个菌落。这种方法常用于活菌计数。

微生物计数与对照实验的设计

计数是微生物实验中的难点，也是考点。常用的计数方法有活菌计数法、显微镜直接计数法和滤膜法。

显微镜直接计数法虽然快速，但它统计的是死菌和活菌的总数。而我们通常更关心活菌的数量，这时就需要用到活菌计数法，也就是稀释涂布平板法。

活菌计数法的原理是：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个活菌。但是，这里有一个极易出错的知识点：统计的菌落数往往比活菌的实际数目低。为什么？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。

这就是我们常说的“联体”现象。

为了提高实验结果的可信度，设置对照实验是必不可少的。设置对照的主要目的是排除实验组中非测试因素对实验结果的影响。

我们来看两个经典的对照案例。

第一个，如何证明培养基是否受到污染？我们设置实验组：培养基中接种要培养的微生物；设置对照组：培养基中接种等量的蒸馏水。这就是空白对照。如果对照组长出了菌落，说明培养基或操作过程中受到了污染。

第二个，如何证明某选择培养基是否有选择功能？实验组使用该选择培养基，对照组使用普通培养基（如牛肉膏蛋白胨培养基）。如果普通培养基的菌落数明显大于选择培养基中的数目，说明该选择培养基确实起到了筛选作用，抑制了非目标微生物的生长。

两种特定微生物的分离与应用

在考试中，针对特定功能微生物的分离是高频考点，这里重点讲解分解尿素的细菌和分解纤维素的微生物。

分解尿素的细菌

土壤中有很多细菌能分解尿素，我们要把它们筛选出来，需要用到以尿素为唯一氮源的选择培养基。为什么是唯一氮源？因为只有这样，不能分解尿素的微生物才会因为缺乏氮源而无法生长，从而筛选出目标菌种。

鉴别是否为分解尿素的细菌，我们可以在培养基中加入酚红指示剂。细菌分解尿素会产生氨，氨会使培养基的pH升高。酚红指示剂在碱性环境下会变红。所以，如果看到培养基变红，我们就可初步鉴定该菌能分解尿素。

分解纤维素的微生物

纤维素是植物细胞壁的主要成分，分解纤维素的微生物在自然界的物质循环中起着重要作用。要分离这类微生物，我们通常使用以纤维素为唯一碳源的培养基。

这里涉及一个关键的酶——纤维素酶。纤维素酶是一种复合酶，至少包括三种组分：C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶。大家要搞清楚它们的作用顺序：C1酶和CX酶作用于纤维素，将纤维素分解成纤维二糖；然后，葡萄糖苷酶再将纤维二糖分解成葡萄糖。

筛选纤维素分解菌的常用方法是刚果红染色法。这个方法的原理非常有趣：刚果红可以与像纤维素这样的多糖物质形成红色复合物，但并不和水解后的纤维二糖、葡萄糖发生这种反应。当纤维素被纤维素酶分解后，刚果红—纤维素的复合物就无法形成，培养基中就会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。

简单来说，产生了透明圈，说明纤维素被分解了，说明这里有纤维素分解菌。而且，透明圈越大，一般说明该菌分解纤维素的能力越强。这个逻辑关系在实验分析题中经常用到。

与思考

通过对微生物的培养与应用这一章节的系统梳理，我们可以发现，生物选修三的学习不仅是对记忆力的考验，更是对逻辑思维的锻炼。从培养基的选择到灭菌方法的确定，从接种操作的细节到对照实验的设计，每一个环节都蕴含着严谨的科学原理。

特别是关于酶的组成、计数方法的原理以及选择培养基的设计思路，这些内容在考题中往往以综合分析的形式出现。希望同学们在复习时，不要死记硬背，要结合实验流程去理解每一个步骤背后的“为什么”。

比如，为什么倒平板要冷却到50℃左右？太热会产生太多水蒸气，太冷则会凝固倒不开。为什么统计菌落数往往低于实际数？因为存在多个细胞成一个菌落的情况。理解了这些逻辑，无论题目如何变化，你都能找到解题的突破口。

微生物的世界虽然微小，但其中蕴含的生命规律却宏大而精妙。掌握好这部分知识，不仅能帮助你在高考生物中多拿分，更能为你将来深入生物学领域打下坚实的基础。希望大家课后能多翻看课本，结合这份笔记，把这些知识点真正内化于心，在考场上游刃有余。