1.2 微生物的培养技术及应用（第1课时）-【备课一点通】2024-2025学年高二生物下学期同步特色课件（人教版2019选择性必修3）

第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 向经过杀菌处理的牛奶中添加某些对人体有益的细菌，再经过发酵就可以制成酸奶。由于制作工艺并不复杂，一些人会在家里自制酸奶。自制酸奶虽然方便，但是食用自制酸奶导致肠胃不适的事例屡见不鲜，主要原因是在制作过程中有杂菌混入。 发酵前先对原料和制作用具进行灭菌处理 发酵时接种纯种的菌种 发酵时严格控制发酵条件，防止杂菌进入 ...... 从社会中来 怎样才能保证无处不在的杂菌不混入发酵物中呢？ 2 01 微生物的基本培养技术 1.什么是微生物？ 难以用肉眼观察的微小生物的统称。 无细胞结构的病毒 原核细胞 真核细胞 真菌、原生生物等 微生物的类群 新冠病毒、噬菌体等 细菌、放线菌等 本章提及的微生物主要指用于发酵的细菌和真菌。 3.实验室培养微生物基本要求： 2.研究和应用微生物的前提（发酵工程的重要基础）是： 、 。 防止杂菌污染 获得纯净的微生物培养物 (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 无菌技术 纯化培养 被污染的培养基 高压蒸汽灭菌锅 一、培养基的配制 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） 任务1：请同学们自主阅读教材P9-11，完成以下问题： 6 1.培养基概念： 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。 3.培养基类型： 2.培养基作用： 用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。 一、培养基的配制 （1）按培养基的物理性质分 液体培养基 固体培养基 加凝固剂 （如琼脂） 不能被微生物利用， 只起凝固作用 琼脂固体培养基是实验室中最常用的培养基之一！ 微生物在琼脂固体培养基表面或内部生长，形成肉眼可见的菌落！ 微生物的分离、鉴定、活菌计数 扩大培养、 工业生产 （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 一、培养基的配制 8 标准 培养基种类 培养基特点 作用 物理性质 功能 成分来源 小结： 培养基的类型及用途 固体 半固体 液体培养基 加凝固剂，如琼脂 加凝固剂,容器放倒不致流出，剧烈震动则破散 不加凝固剂 分离与鉴定，活菌计数，保藏菌种 观察微生物的运动、分类鉴定 常用于扩大培养，工业生产 选择培养基 鉴别培养基 天然培养基 合成培养基 允许特定微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长 培养基加入某种指示剂或化学药品,以鉴别不同种类微生物 化学成分不明确的天然物质 培养基成分明确 培养、分离出特定微生物 鉴别不同种类微生物 工业生产 分类、鉴定 一、培养基的配制 1 4.基本成分： 碳源、氮源、水、无机盐 ①碳源 无机碳源： 有机碳源： CO2、CO32-、HCO3- 牛肉膏、蛋白胨、葡萄糖、石油等 自养 异养 ②氮源 无机氮源： 有机氮源： NH4＋、NO3-、硝酸盐、铵盐 牛肉膏、蛋白胨、尿素等 ③水 ④无机盐 ⑤其他要求： PH、O2、特殊营养物质 微生物名称 乳酸杆菌 霉菌 细菌 厌氧微生物 对培养基的 特殊要求 添加 维生素 调至酸性 调至中性 或弱碱性 提供 无氧环境 一、培养基的配制 表1-1 1000ml牛肉膏蛋白胨培养基的营养构成 组分 含量 提供的主要营养 牛肉膏 5g 碳源、磷酸盐和维生素 蛋白胨 10g 氮源和维生素等 NaCl 5g 无机盐 H2O 定容至1000mL 水 1.此培养基提供的主要营养物质有几种？ 3.培养基中营养物质是浓度是否越高越好？为什么 5种 否，营养物质浓度过高会使微生物失水，反而不利于微生物生长。 一、培养基的配制 2.为何培养基需要氮源？ 培养基中的氮元素是微生物合成蛋白质、核酸等物质所必需的。 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 12 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 课堂练习 13 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？ 任务2：请同学们自主学习教材P10-11页，思考完成以下问题： （P10） （P10） 14 1.获得纯净的微生物培养物的关键是 。 2.无菌技术主要包括 和 。 比较项目 理化性质的 作用强度 能否杀死所有微生物 能否杀死芽孢和孢子 消毒 灭菌 较为温和 比较强烈 能 能 否 否 结合概念，比较消毒和灭菌对微生物作用效果的差异 防止杂菌污染 消毒 灭菌 二、无菌技术 知识拓展 芽孢： 有些细菌在一定的条件下，细胞里面形成一个椭圆形的休眠体(不是繁殖体)，叫作芽孢。 芽孢的壁很厚，对干旱、低温、高温等恶劣的环境有很强的抵抗力。例如，有的细菌的芽孢煮沸3小时以后才死亡。芽孢又小又轻，可以随风飘散。当环境适宜(如温度、水分适宜)的时候，芽孢又可以萌发，形成一个细菌。 芽孢和孢子 孢子： 细菌、原生动物、真菌和植物等产生的一种有繁殖作用的无性生殖细胞。能直接发育成新个体。 二、无菌技术 类型 条件 结果 适用对象 常用方法 应用范围 消 毒 灭 菌 仅杀死物体表面或内部的部分微生物 较为温和的物理、化学或生物方法 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 煮沸消毒法 巴氏消毒法 化学药剂消毒法 紫外线消毒法 灼烧灭菌法 干热灭菌法 （高压蒸汽灭菌法） 日常用品 不耐高温的液体 酒精——双手 氯气——水源 接种室（箱） 超净工作台 接种工具 玻璃器皿、金属工具 培养基、容器 湿热灭菌 操作的空间、操作者的双手和衣着等 接种环、接种针、玻璃器皿、培养基等 二、无菌技术 酒精可使菌体蛋白脱水、凝固变性而达到消毒目的，对芽孢无效。95%酒精不能用于消毒，这是因为95%（高浓度）酒精渗透入菌体蛋白迅速凝固形成坚固的菌膜，影响酒精渗透入菌体，而降低了消毒效果，所以不能用于消毒。 ②干热灭菌： 160-170℃ 加热1-2h。 ③高压蒸气灭菌： 100kPa、121℃ 15-30min。 ①灼烧灭菌 二、无菌技术 原理——酒精可使菌体蛋白脱水、凝固变性而达到消毒目的，对芽孢无效。95%酒精不能用于消毒，这是因为95%（高浓度）酒精渗透入菌体蛋白迅速凝固形成坚固的菌膜，影响酒精渗透入菌体，而降低了消毒效果，所以不能用于消毒。 1.为什么常选择70%的酒精作为消毒剂？95%酒精效果会更好吗？ 思考讨论 培养基含有水，采用干热灭菌会将水蒸干，无法培养微生物。高压蒸汽灭菌能保持培养基中的水分。在含水状态下将微生物杀死。 2.培养基是否能干热灭菌？ 3.旁栏思考：无菌技术除了用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染外，还有什么目的？ 无菌技术还能有效避免操作者自身被微生物感染。 思考讨论 无菌技术的方法、类型和对象[连一连] 课堂练习 三、微生物的纯培养 任务3：请同学们自主学习教材P11-13页，思考完成以下问题： 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 纯培养物： 纯培养： 培养物： 将接种于培养基内，在合适条件下形成的含有特定种类微生物的群体称为培养物。 有单一个体繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物。 获得纯培养物的过程就是纯培养。 配置培养基 灭菌 倒平板 接种和分离 培养 操作步骤： 三、微生物的纯培养 ①概念：分散的微生物在适宜的固体培养基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，这就是菌落。 ②特征： ③功能： 鉴定菌种的重要依据 大小、形状、隆起程度、颜色等。 平板划线法、稀释涂布平板法 (2)菌落： (1)原理： 微生物群 分散或稀释 单个细胞 单个菌落 繁殖 (3)获得单菌落的方法： 【探究和实践】 酵母菌的纯培养 三、微生物的纯培养 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 去皮 切块 加水 (1000mL) 加热煮沸 软烂 马铃薯 纱布过滤 加琼脂 （15～20g） 酵母菌 培养基 加水定容 (1000mL) 称取马铃薯 (200g) 马铃薯块 滤液 加葡萄糖/蔗糖 （20g） 调pH ① ② 2.方法步骤： 三、微生物的纯培养 【探究和实践】 酵母菌的纯培养 配置培养基 转移 灭菌15~30min 皮筋勒紧 包牛皮纸 放入高压蒸汽灭菌锅中（100kPa、121℃） 酵母菌培养基 锥形瓶 加棉塞 高压蒸汽灭菌锅 1. 避免因水蒸气凝结而浸湿棉塞。 2. 避免再次污染 培养基——高压蒸汽灭菌 注意：先调pH再灭菌 三、微生物的纯培养 【探究和实践】 酵母菌的纯培养 灭菌 2.方法步骤： 配置培养基 培养皿——干热灭菌 灭菌2h 几层牛皮纸包紧 放入干热灭菌箱（160～170℃） 5～8套培养皿 干热灭菌箱 三、微生物的纯培养 【探究和实践】 酵母菌的纯培养 灭菌 2.方法步骤： 配置培养基 1.在哪进行倒平板操作？ 2.何时开始倒平板？ 3.为何将锥形瓶口通过火焰？ 4.培养基冷却凝固后为何要倒置？ 三、微生物的纯培养 【探究和实践】 酵母菌的纯培养 灭菌 2.方法步骤： 配置培养基 倒平板 待培养基冷却至50℃左右时，在酒精灯火焰旁附近倒平板： 通过灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基。 不要完全打开，以免杂菌污染培养基 防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染 琼脂是一种多糖，在98℃以上熔化，在44℃以下凝固，倒平板时高于50℃会烫手，低于50℃时，若不及时操作，琼脂会凝固。 三、微生物的纯培养 1.在倒平板的过程中，若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。 思考讨论 2.怎么确定所倒平板未被杂菌污染或灭菌彻底？ 将所倒平板放入37℃的恒温箱中培养12h～24h， 观察是否有菌落存在以确定是否被污染或灭菌是否彻底。 （2）平板划线法：通过接种环在固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。（经数次划线后，可以得到单菌落。） （1）接种的最常用技术(方法)： 平板划线法、稀释涂布平板法 将目的微生物移接到培养基中的过程。 三、微生物的纯培养 【探究和实践】 酵母菌的纯培养 灭菌 2.方法步骤： 配置培养基 倒平板 接种和分离 注意：不要划破培养基(一旦划破，会造成划线不均匀，难以达到分离单菌落)。 接种和分离 三、微生物的纯培养 三、微生物的纯培养 1.在灼烧接种环之后，为什么要等其冷却后再进行划线？ 2.在做第二次以及其后的划线操作时，为什么总是从上一次划线的末端开始划线？ 答：以免接种环温度太高，杀死菌种。 答：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步减少，最终能得到由单个细菌繁殖而来的菌落。 思考讨论 34 灼烧的顺序 目的 第一次灼烧 每次划线之前灼烧 划线结束灼烧 杀死接种环上原有的微生物，避免杂菌污染 杀死上次划线结束后接种环上残留的菌种，使每次划线的菌种来自上次划线末端 杀死残留菌种，避免污染环境、感染操作者 3.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，仍然需要灼烧接种环吗？为什么？ 思考讨论 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24~48h。 未接种的平板作为对照组，若有其上菌落生长，则说明培养基被污染或者灭菌不彻底。 警示：在实验室中，切记不可吃东西、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。 三、微生物的纯培养 【探究和实践】 酵母菌的纯培养 灭菌 2.方法步骤： 配置培养基 倒平板 接种和分离 培养 3 微生物的纯培养 【探究和实践】 酵母菌的纯培养 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？ 3.结果分析与评价： 在未接种的培养基表面应该没有菌落生长，如果有，说明培养基被杂菌污染。 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？ 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。 【思维训练】 如果要更加有力地支持或反驳水果“酵素”有益健康的论点，应该怎样获取证据？ 所谓“酵素”，就是“酶”的另一种说法。“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”中可能有糖类(包括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，不存在它独有的、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。 课堂小结 【练习与应用】 Lavf58.12.100 Tencent APD MTS 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