1.2.1微生物的基本培养技术课件-2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3

第2节：微生物的培养技术及应用 一、微生物的基本培养技术 （共4课时） 人教版高中生物选择性必修3 生物技术与工程 第一章：发酵工程 2025年1月24日修改 1 上节重要知识回顾 1、传统发酵技术：直接利用原材料中 ，或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术。 2、腐乳制作：①菌种： ②发酵条件： ③原理： 3、泡菜制作：①菌种： ②发酵条件： ③原理： 4、果酒制作：①菌种： ②发酵条件： ③原理： 5、果醋制作：①菌种： ②发酵条件： ③原理： 天然存在的微生物 毛霉（为主）、酵母菌、曲霉等。 15-18℃，有氧。 蛋白酶能将豆腐的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸，脂肪酶可将脂肪水解为甘油和脂肪酸。 乳酸菌（为主）、酵母菌等。 室温，无氧，适宜的pH。 酵母菌 温度18-30℃，无氧，适宜的pH。 醋酸菌 温度30-35℃，有氧，适宜的pH。 厌氧菌 作为对照，排除无关变量对实验结果的影响。 先上升后下降 9 好氧 不耐酸 乳酸 ①食醋可抑制泡菜中亚硝酸盐的产生。 ②三组浓度中，0.6%的食醋抑制作用最强。 ③食醋浓度过高或过低，抑制作用均会下降。 学习目标 1、了解培养基的分类及主要成分，能够分析培养基配方的组成。 2、掌握实验室常见的消毒方法及原理，能够根据需要选择合适的消毒方法。 4、掌握倒平板的方法及注意事项。 第二节 微生物的培养技术及应用 一、微生物的基本培养技术 3、掌握实验室常见灭菌方法及原理，能够根据需要选择合适的灭菌方法。 5、掌握平板划线法的具体操作及注意事项。 1、微生物是难以用肉眼观察的微小生物的统称，包括 及一些 等。本章中提及的微生物主要指用于发酵的细菌和真菌。 2、 ，获得纯净的微生物培养物是研究和应用微生物的前题。 3、实验室培养微生物： ①要为人们需要的微生物提供合适的营养和环境条件； ②另一方面要确保其他微生物无法混入，并将需要的 微生物分离出来。 防止杂菌污染 细菌、真菌和病毒 原生生物 微生物培养技术 无菌技术 知识点一：培养基的配制 1、培养基定义： 人们按照微生物对 的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质。 2、培养基分类： （1）根据物理性质分为： 琼脂是什么？ ①固体培养基： ②液体培养基： ③半固体培养基： 一种多糖，具有不被微生物利用，对微生物无毒害的特点，用作凝固剂。 ●琼脂固体培养基是实验室最常用的培养基之一。 ●微生物在其 或内部生长，可以形成肉眼可见的 ，常用于微生物的 。 ●微生物与 接触更充分，增殖速度 ，常用于 培养。 ●常用于观察（ ）微生物的运动。 营养物质 表面 菌落 分离、鉴定、纯化和活菌计数 营养物质 快 扩大 厌氧 知识点一：培养基的配制 （2）根据培养基用途分为： ①选择培养基（见课本16页）: ②鉴别培养基: 在微生物学中，将允许 的微生物生长，同时 其他微生物的生长的培养基。 加入某种能与目的菌代谢产物发生反应的指示剂或化学药品，以鉴别某种微生物（出现某种特殊现象或颜色）。 ●例如（见课本 30页第2题），鉴别大肠杆菌时可以在培养基中添加 ，菌落呈 ，并有金属光泽。 2、培养基分类： 设计思路：抗生素能够抑制 的生长，但对病毒和真菌无明显抑制作用。 特定种类 ●例如，培养酵母菌和霉菌时可以在培养基中添加 。 抑制或阻止 青霉素 细菌 伊红-亚甲蓝 深紫色 知识点一：培养基的配制 （1）主要营养物质： 3、培养基成分： 水、碳源、氮源和无机盐。 ①碳源:提供碳元素的物质，构成生物体的细胞物质和一些代谢产物。 有机碳源: 生物的碳源， 能源。 无机碳源（如 ）: 生物的碳源，但 能源。 ②氮源:提供氮元素的物质，用于合成 及含氮的代谢产物。 有机氮源: 无机氮源: ●NH3： 的氮源， 能源。 ●N2： 的氮源。 ③无机盐:提供除碳、氮以外的重要元素（矿物质元素） ●可以维持培养基 的稳定。 C02 自养 不提供 异养 也是 硝化细菌 固氮微生物 蛋白质、核酸 也是 pH和渗透压 pH、特殊营养物质以及氧气等要求。 ●几种常见菌种对营养的特殊要求： ①培养乳酸杆菌时需要在培养基中添加 。 ②培养霉菌时需将培养基的pH调至 。 ③培养细菌时将培养基的pH调至 。 ④培养厌氧微生物时需要提供 的条件。 维生素 酸性 中性或微碱性 无氧 （2）还需要满足： ●如，维生素、氨基酸、碱基等。 知识点一：培养基的配制 3、培养基成分 4、培养基配方成分分析： 提供的主要营养 碳源、氮源、磷酸盐和维生素 碳源、氮源和维生素 水提供氢元素与氧元素 不提供营养，作为凝固剂 无机盐（钠离子与氯离子） 知识点一：培养基的配制 思考： 微生物的培养基是否都需要人工添加碳源或氮源？ 不一定，例如： ●培养自养微生物的培养基中 加入碳源。 ●培养固氮微生物的培养基中 加入氮源。 不需 不需 课堂练习 C 氮源 无机盐 成分中缺少碳源 缺少碳源和氮源 ①培养固氮微生物的培养基中 加入氮源。 不需 ②固氮微生物有自养和异养的。 如，根瘤菌为 ； 鱼腥蓝细菌为 。 固氮微生物相关知识： 异养 （2022、北京卷）鱼腥蓝细菌分布广泛，它不仅可以进行光合作用，还具有固氮能力。关于该蓝细菌的叙述，不正确的是（ ） 自养 C 异养，需加入有机碳源 原核生物，无细胞核 ●还可以有效避免 被微生物感染。 ●可以防止微生物污染 。 ●防止实验室的培养物被其他外来微生物污染。 环境 知识点二：无菌技术 1、目的： 获得 培养物，关键是 。 ①在实验室中，切不可 ，离开实验室时一定要 ，以防止被微生物感染。 ②使用后的培养基丢弃前一定要进行 处理，以免污染环境。 (1)课本10页左中思考题：无菌技术有什么作用？ (2)在实验室中要做到（见课本13页）： 纯净 防止外来杂菌的入侵 操作者自身 吃东西、喝水 洗手 灭菌 知识点二：无菌技术 2、无菌技术主要包括以下内容： 举例： ●对实验操作的空间、操作者的衣着和手，进行 。 ●微生物培养的器皿、接种用具和培养基等进行 。 （3）为避免周围环境中微生物的污染，许多实验操作应在 上并在 附近进行。 清洁和消毒 灭菌 酒精灯火焰 （2）避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品相 。 （1）消毒和灭菌工作： ①消毒：使用较为 的物理、化学或生物等方法杀死物体表面或内部一 微生物（不包括芽孢和孢子）。 ②灭菌：使用 的理化因素杀死物体 内外 微生物，包括芽孢和孢子。 温和 部分 强烈 所有的 接触 超净工作台 知识点二：无菌技术 3、常见消毒方法： （1）煮沸消毒法： 思考：为什么用巴氏消毒法对牛奶进行消毒？ 62-65℃消毒30min，或80-90℃处理30s-1min。 可以杀死牛奶中的绝大多数微生物，基本不会破坏牛奶的营养成分。 100℃，煮沸5-6min。 （2）巴氏消毒法： （3）化学药剂消毒法： 如：● 的酒精擦拭双手。 ●用氯气消毒水源。 适用于 的液体。 不耐高温 70-75% 知识点二：无菌技术 3、常见消毒方法： （4）紫外线消毒法： ①适用于： ②方法：可以用紫外线照射 。 ③目的：杀死物体 中的微生物。 ⑤原理：紫外线能使 变性，会损伤生物膜和DNA结构。 ④在照射前，适量喷晒石炭酸或煤酚皂溶液等 ，可以加强消毒效果。 （5）生物消毒法： ●利用 除去环境中的部分微生物的方法。 接种室、接种箱或超净工作台等。 30min 表面或空气 消毒液 蛋白质 生物或其代谢产物 知识点二：无菌技术 培养基及容器等。 （1）湿热灭菌法： ②设备： ③方法： ④适用于： 高压蒸汽灭菌锅 100KPa,121℃，维持15-30min。 利用沸水、流通蒸汽或高压蒸汽进行灭菌。 ①原理： ●效果最好 ⑤为达到良好的灭菌效果： ●必须将冷空气充分 再开始加压； ●待灭菌的物品放置不宜 。 4、常见灭菌方法： （2）灼烧灭菌： 外焰 内焰 在酒精灯 处灼烧。 涂布器、接种环、接种针或其他金属工具，试管口、瓶口灭菌。 ①设备： ②方法： ③适用于： 酒精灯。 排除 过紧 外焰 4、常见灭菌方法： （3）干热灭菌法: ①设备： ②方法： ③适用于： 干热灭菌箱 160-170℃，加热2-3h。 耐高温且需保持干燥的物品，如玻璃器皿和金属用具等。 知识点二：无菌技术 课堂练习： 例1，请你判断以下材料或用具是否需要消毒或灭菌。如果需要，请选择合适的方法。 （1）培养细菌用的培养基与培养皿 （2）玻棒、试管、烧瓶和吸管 （3）实验操作者的双手 （4）接种环 （5）接种室 原则：能灭菌就灭菌，当灭菌方法行不通时再考虑消毒。 需灭菌 高压蒸汽灭菌法 干热灭菌法 均用干热灭菌法 需灭菌 需消毒 可用化学药剂消毒法，如75%酒精。 需灭菌 灼烧灭菌法 需消毒 紫外线消毒法 课堂练习 例2、 （2022湖北卷） D 均为塑料制品，可用高压蒸汽灭菌。 ●需注意： ①灭菌时要 盖子，以免高温导致变形。 ②如有水进入，可以适当进行 。 拧松 烘干 知识点三：微生物的纯培养 1、常见概念： （1）培养物：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称为培养物。 （2）纯培养物：由 繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物。 （3）纯培养：获得纯培养物的过程。 （4）菌落： ①定义：分散的微生物在适宜的 表面或内部可以繁殖形成肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞群体。 ②获得单菌落的方法： 平板划线法、稀释涂布平板法 单一个体 思考：一个菌落一定是由一个细胞繁殖而来吗？ 不一定，想要获得由一个细胞繁殖而来的菌落，稀释度要 ，使细胞足够分散才可以。 固体培养基 足够高 ③一般来说，在相同的培养条件下，同种微生物表现出稳定的 ，包含菌落的 和 等。（见课本19页左下方） 菌落特征 形状、大小、隆起程度 颜色 知识点三：微生物的纯培养 2、举例-酵母菌的纯培养： 步骤包括配制培养基、灭菌、接种、分离和培养。 （1）制备培养基 ①配制培养基： ②灭菌： ●培养基用 灭菌。 ●培养皿用 灭菌。 高压蒸汽灭菌法 干热灭菌法 200g马铃薯 20g葡萄糖（蔗糖） 马铃薯琼脂培养基配方 15-20g琼脂 蒸馏水定容至1000mL 碳源、氮源、无机盐等 碳源 凝固剂 ●有些培养基的配制还涉及到调节pH、分装等环节，应在灭菌 进行。 前 知识点三：微生物的纯培养 2、举例-酵母菌的纯培养： 步骤包括配制培养基、灭菌、接种、分离和培养。 （1）制备培养基： ③倒平板： 待培养基冷却至 左右时，在 倒平板。 ●如何估计培养基温度已冷却到50℃？ ●为什么？ 用手触摸锥形瓶，感觉不烫手即可。 灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基。 ●不是完全打开 50℃ 酒精灯火焰附近 具体操作如下： 知识点三：微生物的纯培养 2、举例-酵母菌的纯培养： 步骤包括配制培养基、灭菌、接种、分离和培养。 （1）制备培养基： ③倒平板： 皿盖 皿底 既可以避免培养基中水分过快挥发，又可防止皿盖上水滴落入污染培养基。 ●为什么要将平板倒置放置？ 不能用，空气中的微生物容易在皿盖和皿底之间的部位生长。 ●如果不小心将培养基溅在皿盖与皿底之间的部位，这个平板还能用吗？ ●培养皿的设计原理：皿盖与皿底两部分合在一起形成 环境，空气中微生物 进入。 封闭的 不易 知识点三：微生物的纯培养 （2）接种和分离酵母菌 通过接种环在固体培养基表面 的操作，将聚集的菌种逐步 到培养基的表面，经数次划线后培养，可以分离得到单菌落。 连续划线 ●平板划线法原理： ●为什么？ 灼烧灭菌，避免接种环上可能存在的微生物污染培养基。 避免温度过高，杀死要培养的微生物。 2、举例-酵母菌的纯培养： 稀释分散 ●为什么？ ●线的起始和末端细菌数目有何不同？为什么这样操作？ 划线后线条末端的微生物数目比线条起始处要 ，这样做能使微生物的数目随着划线次数的增加而 ，保证最终能得到由 繁殖而成的菌落。 （2）接种和分离酵母菌： 知识点三：微生物的纯培养 2、举例-酵母菌的纯培养： 少 减少 单个细胞 ●五次划线操作需要灼烧几次接种环？ 六次 灼烧次数=划线次数+1 知识点三：微生物的纯培养 （2）接种和分离酵母菌 ●第2、3、4、5次灼烧的目的是什么？ 为了杀死 ，确保下次划线时接种环上的微生物直接来源于 。 ●最后一次灼烧的目的是什么？ 避免接种环上微生物污染 。 2、举例-酵母菌的纯培养： 课堂练习 （2023河北卷） B 环境和感染操作者 上次划线残留的微生物 上次划线的末端 倒置培养既可以避免培养基中水分过快挥发，又可防止皿盖上水滴落入污染培养基。 知识点三：微生物的纯培养 （3）培养酵母菌： ①培养条件： 28℃恒温培养24-48h。 ②空白对照的设置： ●方法： ●目的： 未接种的培养基（或者接种等量的无菌水）。 检测培养基灭菌是否合格。 （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？ 没有，若果有，说明培养基灭菌不彻底。 2、举例-酵母菌的纯培养： 3、结果分析与评价： （2）在接种酵母菌的培养基上可观察到单菌落，这些菌落的形状、隆起程度和颜色等方面 ，大小有 。 （3）如果培养基上出现不同的菌落，则说明接种的菌种可能 或者无菌操作不规范混入了 。 一致 不纯 杂菌 轻微差异 （8） 判断正误： √ ╳ √ ╳ ╳ √ ╳ ╳ 固体、液体、半固体。 灼烧灭菌法 先调pH后灭菌 打开一条缝，不能完全打开 需冷却 课后练习与应用 √ ╳ ●营养物质浓度过高会导致细胞渗透失水，甚至死亡。 ╳ 答：日常生活中保存食品的方法主要有： ①高温处理后罐藏：高温处理可以杀灭大部分的微生物。如果以密闭、真空、迅速冷却处理，可以有效延缓食物的腐坏变质，延长保存时间。 ②冷藏法：通过低温来降低微生物的新陈代谢速率，从而抑制微生物的生长繁殖。 ③干燥法：把食物中的水分降到一定限度以下，微生物就不容易生长繁殖，酶的活性也会受到抑制。 ④盐渍或糖渍：用较高浓度的盐和糖提高外界渗透压，可以抑制大部分微生物的繁殖。 ⑤醋渍：大多数细菌不能在pH值为4.5以下的环境中正常生长繁殖，所以可以利用提高氢离子浓度的方法进行防腐。 课后练习与应用 培养基、培养皿 接种 不能，还要消毒，一般需用75%酒精擦拭双手，或者佩戴无菌手套。 课后练习与应用 （1）O2含量不同，物质利用率不同。 ●振荡可以增加液体培养基中的溶氧量，还可以使菌株与培养液充分接触，提高物质利用率，利于微生物的繁殖。 （2）一定转速范围内，摇床转速越高，酵母菌的繁殖的速度越高。 （3）由于营养物质的消耗，酵母菌种群密度达到K值，培养液中的溶氧量和营养物质都有限。 巩固与提高 D D 谢谢观看 32 $$