1.2.1 微生物的基本培养技术（教学课件）-【上好课】高二生物同步高效课堂（人教版2019选择性必修3）

第一章 发酵工程 第2节 第1课时 微生物的基本培养技术 【本节聚焦】 1.什么是培养基？如何配制？ 2.什么是无菌技术？ 3.怎样进行酵母菌的纯培养？ 本PPT模板部分元素使用了幻灯片母版制作。如果需要修改，点击-视图-幻灯片母版-修改；完成后关闭编辑母版即可。 1 从社会中来 向经过杀菌处理的牛奶中添加对人体有益的乳酸菌，再经过发酵就可以制成酸奶，在家里自制酸奶虽然方便，但是食用自制酸奶导致肠胃不适的事件屡见不鲜，主要原因是在制作过程中有杂菌混入。 怎样才能保证无处不在的 杂菌 不混入发酵物中呢？ 讨论： （微生物） 什么是微生物？ （P9右下角相关信息） 实验室培养微生物有什么要求呢？ 2 从社会中来 实验室培养微生物关键: (1）提供微生物生长繁殖所需营养和环境条件 (2）确保其它微生物无法混入 (3)并将需要的微生物分离出来 培养基的配制 无菌技术 微生物的纯化培养 3 一、培养基的配制 合作探究一：请同学们自主阅读教材P9-10，小组合作思考讨论完成问题。 1.培养基的概念？作用？ 2.培养基的类型？实验室最常用的培养基？ 3.培养基的营养构成？如何满足不同微生物的特殊需求？ （P9） 4 一、培养基的配制 1.概念： 人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质。 2.作用： 用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。 3.类型： 有无 凝固剂琼脂 液体培养基 固体培养基 微生物的分离、鉴定、活菌计数 扩大培养、工业生产 （1）按物理性质分 微生物在固体培养基表面生长，可以形成肉眼可见的菌落。 5 一、培养基的配制 3.类型： （2）按用途分 选择培养基 鉴别培养基 （3）按化学性质分：天然培养基、合成培养基 思考：怎样选择出抗氨苄青霉素能力的细菌? 培养基+氨苄青霉素 6 一、培养基的配制 思考：培养基虽然配方不同，但它们一般都含有哪些物质呢？分析表1-1，解决问题。 组分 含量 提供的主要营养 牛肉膏 5g 、磷酸盐和维生素等 蛋白胨 10g 和维生素等 琼脂 20g ； NaCl 5g ； H2O 定容至1000ml 。 表1-1 1000ml牛肉膏蛋白胨培养基的营养组成 碳源、氮源 碳源、氮源 凝固剂 无机盐 水 应用最广泛普通的细菌基础培养基 7 一、培养基的配制 4.培养基的营养成分： （1）基本成分： 碳源、氮源、水、无机盐 1.为什么培养基需要氮源?（P10旁栏思考） 2.培养任何微生物，是否必须有有机碳源和有机氮源？ 3.如何满足不同微生物的特殊要求？ 思考 是微生物合成蛋白质、核酸等物质所必需的。 例：自养型微生物可利用无机碳源（如空气中的CO2）； 固氮微生物可利用无机氮源（如空气中的N2）。 不一定 8 一、培养基的配制 4.培养基的营养成分： 除上述几种主要营养物质，培养基还需要满足微生物生长对 、 以及 的需求。 pH 特殊营养物质 O2 （2）特殊条件： 生长因子、氨基酸、维生素、碱基等 例如： 1.培养乳酸杆菌需要添加 ； 2.培养霉菌时需将PH调至 ，培养细菌时将PH调至 ； 3.培养厌氧微生物时需要提供 条件。 维生素 酸性 中性或微碱性 无氧 9 课堂练习 1.关于微生物的营养，下列说法正确的是 A.同一种物质不可能既作碳源又作氮源 B.凡是碳源都能提供能量 C.除水以外的无机物仅提供无机盐 D.无机氮源也可能提供能量 √ 牛肉膏和蛋白胨既既作碳源又作氮源 CO2、CO32-、HCO3-等无机碳源 CO2可以为自养微生物提供碳源 10 课堂练习 2.下列有关培养基的叙述，正确的是 A.微生物的培养都需要提供水、碳源、氮源、无机盐，缺一不可 B.微生物在固体培养基上生长时，可以形成肉眼可见的单个细菌 C.培养细菌时，需要将培养基调至中性或弱碱性 D.培养基只能培养细菌 √ 如:固氮菌，其能够利用空气中的氮气，作为氮源 形成肉眼可见的菌落 还能培养真菌 11 二、无菌技术 1.获得纯净的微生物培养物的关键？ 2.无菌技术包括什么？消毒和灭菌的概念？ 常用的消毒和灭菌方法？ 3.已灭菌的材料用具应注意什么？如何避免周围环境微生物的污染？ 4.(旁栏思考)无菌技术除用来防止培养物被污染外，还有什么作用？ 合作探究二：请同学们自主学习教材P10-11页，小组合作思考讨论完成问题。 （P10） （P10） 12 二、无菌技术 1.对象： （1）实验操作的空间、操作者的衣着和手，进行清洁和消毒。 （2）培养的器皿、接种用具和培养基等进行灭菌。 培养皿 接种环 培养基 注意：实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品相接触。为了避免周围环境中微生物的污染，实验操作应在超净工作台并在酒精灯火焰附近进行。 13 二、无菌技术 2.类型： 灭菌：用强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子 消毒：用较为温和的物理化学或生物方法杀死物体表面或内部的部分微生物 细胞膜 细胞壁 DNA 前孢子 芽孢囊 早期孢子 皮质 14 二、无菌技术 2.类型： ①煮沸消毒法：100℃煮沸5-6min。 ②巴氏消毒法：62-65℃下煮30min 或 80-90℃下煮30s-1min。 （1）常用的消毒方法 耐水耐高温的器械 不耐高温的液体（如牛奶） 15 二、无菌技术 2.类型： （1）常用的消毒方法 ③化学药剂消毒法：用70%酒精擦拭双手；氯气消毒水源。 ④紫外线消毒法： 用紫外灯照射接种室、接种箱、超净工作台 用酒精擦拭双手,用氯气消毒水源 接种室、超净工作台 16 二、无菌技术 2.类型： （2）常用的灭菌方法 原理：高温蒸汽破坏蛋白质、核酸等结构使其变性 优点：操作简便，效果可靠，可以杀灭所有的生物，包括最耐热的 某些微生物的休眠体。基本保持培养基的营养成分不被破坏。 对象：培养基等 注：使用后的培养基必须灭菌后才能丢弃，以免污染环境。 ①湿热灭菌：高压蒸汽灭菌锅内100kPa、121 ℃下维持15-30min 17 二、无菌技术 2.类型： （2）常用的灭菌方法 原理：使微生物细胞膜破坏、蛋白质变性和原生质干燥等 对象：耐高温，需保持干燥的物品，适用于玻璃器皿 (如试管、培养皿、吸管、注射器)金属器具 (如针头、 镊子、剪刀等)的灭菌. ②干热灭菌：干热灭菌箱内160-170 ℃下加热2-3h 18 二、无菌技术 ③灼烧灭菌：酒精灯火焰灼烧 效果：最彻底 原理：使微生物燃烧 对象：接种工具如接种环、接种针，以及接种过程中的试管口或瓶口等易被污染部位。 2.类型： （2）常用的灭菌方法 类型 适用范围 操作方法 消 毒 灭 菌 较为温和理化方法，杀死部分微生物 强烈的理化方法，杀死所有微生物（包括芽孢、孢子） 煮沸消毒法 日常生活 100 ℃煮沸5～6 min 巴氏消毒法 不耐高温的液体 62～65 ℃煮30 min或80-90 ℃煮30s-1 min 化学药剂 生物活体、水源等 用酒精擦拭双手、用氯气消毒水源 紫外线 紫外线照射30 min 灼烧灭菌 接种环、接种针、涂布器、试管口、瓶口等 直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧 干热灭菌 耐高温、需要保持干燥的物品,如玻璃器皿和金属用具等 干热灭菌箱,160～170 ℃加热2～3h 湿热灭菌 培养基、无菌水 高压蒸汽灭菌锅内, 100 kPa,温度121 ℃ 接种室、接种箱，超净工作台 19 1.下列有关无菌技术的说法，正确的是 A.无菌技术的关键是杀灭实验室中的所有的微生物 B.培养微生物的试剂和器具都要进行湿热灭菌 C.经巴氏消毒法处理的食品因微生物未被彻底消灭，不能在常温下长期保存 D.无菌技术中，若处理对象为液体，则只能消毒，不能灭菌 课堂练习 防止杂菌的污染 接种工具一般用灼烧灭菌 可用高压蒸汽灭菌锅 √ 20 2.关于消毒、灭菌的方法，下列描述错误的是 A.接种用的无菌操作台要进行灭菌处理 B.用巴氏消毒法处理牛奶是因为高温易破坏牛奶的营养成分 C.煮沸半小时后的凉开水中可能仍含有部分芽孢和孢子 D.先喷洒消毒液，再用紫外线照射可增强消毒效果 课堂练习 √ 低温不易破坏牛奶的营养成分 21 三、微生物的纯培养 合作探究一：请同学们自主学习教材P11-13页，小组合作思考讨论完成问题。 1.相关概念：培养物？纯培养物？纯培养？（P11） 2.酵母菌的纯培养的基本步骤？（注意倒平板和接种的具体操作） 3.什么是菌落？单菌落？（P12） 4.获得单菌落的方法？（P12） 22 三、微生物的纯培养 1.概念辨析： 培养物 纯培养物 纯培养 在微生物学中，将接种于培养基内，在合适条件下形成的含特定种类微生物的群体。 由单一个体繁殖所获得的微生物群体。 微生物群 分散 单个细胞 单个菌落 繁殖 获得纯培养物的过程就是纯培养。 23 三、微生物的纯培养 2.纯培养的步骤： 配制培养基 倒平板 接种和分离 培养 念珠菌显色培养基 大肠杆菌培养基 酵母菌培养基 金黄色葡萄球菌和 枯草杆菌培养基 灭菌 24 三、微生物的纯培养 3.探究·实践：酵母菌的纯培养 （1）制备培养基 观看视频，思考制备培养基的步骤和注意事项？ 25 三、微生物的纯培养 3.探究·实践：酵母菌的纯培养 （1）制备培养基 配制 培养基 称取去皮马铃薯200g，切小块，加水1000ml，煮沸至马铃薯软烂，用纱布过滤。向滤液加入20g葡萄糖(可用蔗糖代替)、15～20g琼脂，用蒸馏水定容至1000ml。 灭菌 将配制好的培养基转移到锥形瓶中，加棉塞，包上牛皮纸，并用皮筋勒紧，再放入高压蒸汽灭菌锅中，在压力为100kPa、温度为121℃的条件下，灭菌15~30min。将5～8套培养皿包成一包，用几层牛皮纸包紧，放入干热灭菌箱内，在160～170℃灭菌2h。 倒平板 26 三、微生物的纯培养 倒平板 待培养基 时，在 倒平板。 冷却到50℃左右 酒精灯火焰附近 避免周围环境中微生物的污染（P10） 3.探究·实践：酵母菌的纯培养 （1）制备培养基 27 三、微生物的纯培养 1.培养基灭菌后，需要冷却到50℃左右时，才能用来倒平板。你用什么办法来估计培养基的温度？ 用手触摸锥形瓶，刚刚不烫手即可 4.在倒平板的过程中，如果不小心将培养基溅在皿盖与皿底之间的部位，这个平板还能用来培养微生物吗？为什么？ 不能，因为空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生。 5.将所倒平板放入37℃的恒温箱中培养1～2d，观察是否有菌落存在，这样做的目的是？ 2.为什么需要使锥形瓶的瓶口通过火焰？ 通过灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基。 3.平板冷凝后，皿盖上会凝结水珠，培养基表面的湿度也比较高，所以将培养皿倒置，为什么？ 防止皿盖上的水珠落入培养基，同时避免培养基的水分过快的挥发。 检测培养基灭菌是否合格（或培养基是否被杂菌污染） 28 三、微生物的纯培养 3.探究·实践：酵母菌的纯培养 （2）接种和分离酵母菌 单个细胞 微生物群 单个菌落 连续划线 稀释分散 生长繁殖 平板划线法 稀释涂布平板法 平板划线法的具体操作步骤是怎样的？需要注意些什么？ 连续划线 分区划线 A B C D E 29 三、微生物的纯培养 3.探究·实践：酵母菌的纯培养 （2）接种和分离酵母菌 观看视频，思考平板划线法的具体操作步骤是怎样的？需要注意些什么？ 30 三、微生物的纯培养 3.探究·实践：酵母菌的纯培养 （2）接种和分离酵母菌——平板划线法 ①灼烧接种环，直至接种环金属丝烧红 ②在火焰旁冷却接种环，拔出酵母菌培养液试管的棉塞 ④在火焰附近用接种环蘸取一环菌液 ⑥将皿盖打开一条缝隙，将沾有菌种的接种环迅速伸入平板内，划3-5条平行线，盖上皿盖。 ⑤试管口通过火焰，并塞上棉塞 ③试管口通过火焰 ⑦灼烧接种环，待其冷却后，从第一次划线的末端开始作第二次划线。重复以上操作，作第三、四、五次划线。 31 三、微生物的纯培养 3.探究·实践：酵母菌的纯培养 （2）接种和分离酵母菌——平板划线法 1 2 3 4 5 划线轨迹 生长情况 注意事项: ①接种环只沾 次菌液,但要在培养基 位置连续划线多次； ②第一次划线区和最后一次划线区 （能/不能）相接； ③每次划线前和划线操作结束时，接种环需要 ； ④最后,培养皿需 培养。 一 不同 不能 灼烧灭菌 倒置 32 三、微生物的纯培养 1.为什么在操作的第一步以及每次划线之前都要灼烧接种环？在划线操作结束时,还需要灼烧接种环吗？为什么？ 2.在灼烧接种环之后，要等其冷却再进行划线，目的是什么？ 避免接种环温度过高而杀死菌种。 3.除第一次划线外，每次划线都从上一次划线的末端开始，目的是什么？ 划线后，线条末端细菌的数目比线条起始处要少，每次从上一次划线的末端开始，能使细菌的数目随着划线次数的增加而逐渐减少，最终能得到由单个细菌繁殖而来的菌落。 4.为什么划线时要注意不能划破培养基？ 一旦划破，会造成划线不均匀，难以达到分离单菌落的目的； 二是存留在划破处的单个细胞无法形成规矩的菌落，菌落会沿着划破处生长，会形成一个条状的菌落。 33 三、微生物的纯培养 3.探究·实践：酵母菌的纯培养 （3）培养酵母菌 警示：在实验中，不可吃东西、喝水，离开实验室时一定要洗手，以防止被微生物感染。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。 思考1：为什么要将平板倒置？ 思考2：为什么要同时放入未接种的平板？ 可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染 作对照，该培养基无菌落说明培养基没有污染 完成平板划线后，待菌液被培养基吸收，将接种后的平板和一个未接种的平板倒置，放入28℃左右(培养温度因酵母菌种类的不同而稍有差异)的恒温培养箱中培养24-48 h。 34 三、微生物的纯培养 1.在未接种的培养基表面是否有菌落生长? 如果有,说明了什么? 在未接种的培养基表面应该没有菌落生长，如果有，说明培养基灭菌不彻底或被杂菌污染。 可以在培养12h和24h后，观察菌落的大小、形状、颜色。培养24h后，菌落的大小、形状是否发生变化，菌落颜色是否加深，光泽度是否增加，等等 2.在接种酵母菌的培养基上,你是否观察到了单菌落?这些菌落的颜色、形状和大小是否一致?如果你观察到了不同形态的菌落,你能分析出可能是由哪些原因引起的吗? 在接种酵母菌的培养基上可观察到单菌落。如果培养基上生长的菌落的颜色、形状、大小基本一致，并符合酵母菌菌落的特点，则说明纯化酵母菌的操作成功；如果观察到了不同形态的菌落，可能是接种的菌种不纯或者无菌操作不规范等原因引起的。 3.你是如何记录实验结果的? 请与其他同学交流、互评。 35 课堂练习 打开一条稍大于瓶口的缝隙 1.下列关于倒平板的叙述，错误的是 A.待培养基冷却至50 ℃左右时倒平板 B.倒平板整个过程应在酒精灯火焰旁进行 C.完全打开培养皿皿盖，右手将锥形瓶中的培养基倒入培养皿，左手立即盖上培养皿的皿盖 D.为避免水滴滴入培养基，平板应倒过来放置 √ 36 课堂练习 √ a区域应该为划线的最终区域，d区域为划线的起始区域 2.在分离、纯化细菌的实验中，划线接种(甲)、培养结果(乙)如下图，a、b、c、d是划线的四个区域。下列叙述错误的是 A.每次划线前后都要对接种环灼烧灭菌 B.连续划线的目的是获得单个细菌形成的菌落 C.甲图中的a区域为划线的起始区域 D.蘸取菌液和划线要在酒精灯火焰旁进行 37 思维训练：评估“水果酵素”的功效是否真实？ “酵素”制作就是利用微生物进行无氧呼吸的原理，进行像制作泡菜一样的发酵。这样制作的“酵素”中可能含有一些简单的糖和膳食纤维等、蛋白质(包括多种酶)、有机酸等成分，不存在独有的、特殊的营养物质，其中甚至可能含有微生物发酵产生的有毒物质,食用后可能会危害人体健康。 因此,“吃水果‘酵素’可以美容、减肥、促进消化和提高免疫力”的论点值得怀疑。 所谓“酵素”，就是“酶”的另一种说法。 38 课堂小结 酵母菌的纯培养 2.接种和分离酵母菌 1.制备培养基 3.培养酵母菌 ①配制培养基（马铃薯、葡萄糖、琼脂、水） ②灭菌 ③倒平板（在酒精灯火焰附近操作） 培养基：湿热灭菌（高压蒸汽灭菌锅） 培养皿：干热灭菌（干热灭菌锅） 用接种环在固体培养基上用平板划线法接种 平板倒置，放入28℃左右的恒温培养箱培养 39 练习与应用 一、概念检测 1.判断下列相关表述是否正确。 （1）培养基中的营养物质浓度越高，对微生物的生长越有利。（ ） （2）消毒和灭菌的杀菌程度存在差异。 （ ） （3）微生物的纯培养物就是不含有代谢废物的微生物培养物。（ ） × √ × ①干制：降低食品的含水量； ②腌制：食盐、糖等制造高渗环境，抑制微生物的生长和繁殖； ③低温储存：降低微生物的代谢速率从而抑制微生物的生长和繁殖。 2.日常生活中保存食品的方法有哪些？这些方法是如何阻止或抑制微生物生长的？ 40 练习与应用 1.某同学将5个手指尖在贴有“洗手前”标签的培养基上轻轻按一下。然后用肥皂将该手洗干净，再将5个指尖在贴有“洗手后”标签的同种培养基上轻轻按一下。将这两个培养皿放入37℃恒温培养箱中培养24h后，发现贴有“洗手后”标签的培养皿中菌落较少。请回答： （1）这个实验中需要进行灭菌处理的材料用具有________________。 （2）“将指尖在培养基上轻轻按一下”相当于哪一步操作？ （3）洗手后我们就能进行无菌操作了吗？ 操作时，我们可以采用什么方法来避免手上微生物的污染？ 培养皿和培养基 接种 洗手后手上还有一些微生物 通过用酒精棉球擦拭双手，或戴消过毒的手套等方法来避免手上微生物的污染。 二、拓展应用 41 练习与应用 2. 将野生酵母菌分别接种于3个盛有等量同种液体培养基的锥形瓶中，并放置在摇床上培养，摇床转速分别为 210 r/min， 230 r/min和250 r/min。培养时间与酵母菌种群密度的关系如图。请分析： （1）摇床转速不同，意味着培养条件有什么不同？ 培养液中02含量不同。 （2）从图中数据你可以得出什么结论?其原因是什么? 培养液中02含量越高，酵母菌种群密度越大。 （3）为什么培养8h后，其中2个锥形瓶中酵母菌的种群密度基本达到稳定? 这时候已经达到了环境容纳量。 二、拓展应用 42 感谢您的观看！ 本PPT模板部分元素使用了幻灯片母版制作。如果需要修改，点击-视图-幻灯片母版-修改；完成后关闭编辑母版即可。 43 $$