1.2 微生物的培养和应用（第1课时）（情境教学课件）-【大单元教学】高二生物同步备课系列（人教版2019选择性必修3）

null第2节 微生物的培养技术和应用 第1课时 微生物的基本培养技术 高中生物学 | 人教版（2019）| 选择性必修3·生物技术与工程 【情境导入】警惕发酵食品中毒 情境导入 2 【情境导入】警惕发酵食品中毒 在制作过程中有杂菌（如肉毒杆菌）混入。 思考1：食用自制泡菜出现中毒的原因是什么？ 思考2：怎样才能保证无处不在的杂菌不混入发酵物中呢？ 应该先对制作用具和原料进行灭菌处理，再接种纯的菌种，并控制发酵条件，避免杂菌进入。 课程标准内容要求 素养目标 1.阐明在发酵工程中灭菌是获得纯净的微生物培养物的前提。 2．阐明无菌技术是在操作过程中，保持无菌物品与无菌区域不被微生物污染的技术。 3.举例说明调整培养基的配方可有目的地培养某种微生物。 1.根据微生物的代谢类型分析培养基的组成。（科学思维） 2.讨论并掌握无菌技术的实验操作方法；讨论并掌握微生物的纯培养的方法。（科学探究） 教学目标 课程标准内容、素养目标 微生物的培养技术及应用 防止杂菌污染，获得纯净的微生物培养物，是研究和应用微生物的前提，也是发酵工程的重要基础。 研究和应用微生物的前提 提供微生物生长繁殖所需营养和环境条件 实验室培养微生物的要求 确保其它微生物无法混入 ——培养基 ——无菌技术 获得纯净的微生物培养物 ——微生物的纯培养 微生物的培养技术及应用 相关信息 认识微生物 1.微生物的定义 肉眼难以看清，需要借助光学显微镜或电子显微镜才能观察到的一切微小生物的总称。 SARS-CoV-2 大肠杆菌 肺炎链球菌 酵母菌 草履虫 6 微生物的培养技术及应用 相关信息 认识微生物 2.微生物的分类 根据 结构 真菌: 酵母菌、毛霉等 原生生物: 草履虫、变形虫等 细菌: 肉毒杆菌、乳酸菌等 病毒: HIV、噬菌体等 无细胞结构 原核细胞 真核细胞 HIV 噬菌体 乳酸菌 肉毒杆菌 酵母菌 毛霉 草履虫 变形虫 培养基的配制 1 无菌技术 2 目录 CONTENTS 微生物的纯培养 3 目录页 8 一、培养基的配制 1.培养基的概念及作用 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，即培养基。 概念： 用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。 作用： 微生物在琼脂固体培养基表面或内部生长，可以形成肉眼可见的菌落。 2.培养基的类型 类型 一、培养基的配制 按物理性质 按功能 按成分来源 固体培养基 半固体培养基 液体培养基 选择培养基 鉴别培养基 天然培养基 合成培养基 琼脂 有 无 酵母菌菌落 依据 培养基种类 培养基特点 作用 物理性质 固体培养基 加凝固剂，如琼脂 微生物的分离与鉴定，活菌计数，保藏菌种 半固体培养基 容器放倒不致流出，剧烈震动则破散 观察微生物的运动、分类鉴定 液体培养基 不加凝固剂 常用于扩大培养、工业生产 功能 选择培养基 根据某种微生物的特殊营养要求配置 选择分离 鉴别培养基 加入能与目的菌的代谢产物发生显色反应的指示剂 鉴定 成分来源 天然培养基 含化学成分不明确的天然物质 工业生产 合成培养基 用已知的化学物质配制 分类鉴定 培养基的类型 拓展 一、培养基的配制 任务一：培养基的成分 编号 ① ② ③ ④ ⑤ 成分 (NH4)2SO4 KH2PO4 FeSO4 CaCl2 H2O 含量 0.4g 4.0g 0.5g 0.5g 10mL 据某微生物培养基的配方表回答下列问题： 1.此培养基按照物理性质划分，属于什么类型？判断的依据是什么？ 2.此培养基含有的微生物的营养成分包括哪些？若加入氨基酸，则它可充当的营养成分是什么？ 3.若要观察微生物的菌落特征，培养基中应添加什么成分？ 活动 一、培养基的配制 任务一：培养基的成分 据某微生物培养基的配方表回答下列问题： 活动 1.此培养基按照物理性质划分，属于什么类型？判断的依据是什么？ 2.此培养基含有的微生物的营养成分包括哪些？若加入氨基酸，则它可充当的营养成分是什么？ 3.若要观察微生物的菌落特征，培养基中应添加什么成分？ 液体培养基，因为没有凝固剂（如琼脂）。 该培养基中所含的营养成分包括水、无机盐、氮源三类，若加入氨基酸，可充当氮源、碳源和生长因子。 琼脂 基本营养成分：水、碳源、氮源、无机盐，此外还要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的需求。 ①碳源： 无机碳源 有机碳源 例如CO2、CO32-、HCO3-等 例如葡萄糖、牛肉膏、蛋白胨等 提供碳元素的物质 一、培养基的配制 3.培养基的营养成分 一般情况下，添加无机碳源培养基用来培养自养微生物；添加有机碳源培养基用来培养异养微生物。 一、培养基的配制 3.培养基的营养成分 基本营养成分：水、碳源、氮源、无机盐，此外还要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的需求。 例如N2、NO3-、NH3、NH4＋等 例如牛肉膏、蛋白胨、尿素等 一般情况下，不添加氮源培养基可用来培养固氮微生物。 ②氮源： 提供氮元素的物质 无机氮源 有机氮源 15 一、培养基的配制 3.培养基的营养成分 基本营养成分：水、碳源、氮源、无机盐，此外还要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的需求。 ③特殊营养物质： 维生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶等 (牛肉膏、酵母膏、蛋白胨中含有，如培养乳酸杆菌需添加维生素。） ④pH需求： 霉菌（pH调至酸性） 细菌（pH调至中性或微碱性） ⑤氧气需求： 厌氧生物（提供无氧条件） 一、培养基的配制 3.培养基的营养成分 实例：牛肉膏蛋白胨培养基 表1-1 1000ml牛肉膏蛋白胨培养基的营养组成 组分 含量 提供的主要营养 牛肉膏 5g 碳源、磷酸盐和维生素等 蛋白胨 10g 氮源和维生素等 NaCl 5g 无机盐 H2O 定容至1000ml 水 一、培养基的配制 补充说明 （1）含有C、H、O、N的有机物可作为异养型微生物的碳源、氮源、能源； （2）自养型微生物与异养型微生物培养基的主要差别在于碳源； （3）自养型微生物所需的碳源来自无机碳源，异养型微生物所需的碳源来自有机碳源，因此可以根据培养基中营养物质判断微生物的代谢类型； （4）无机氮源不但能给自养型微生物提供氮源，也能作为能源物质，如NH3既作为硝化细菌的氮源，也作为能源（NH3氧化释放的化学能）； （5）无机盐除了可以调节酸碱平衡、维持一定的渗透压之外，有些无机盐离子可以作为化能合成菌的能源（如硝化细菌、铁细菌等）。 18 一、培养基的配制 【对点练习】大肠杆菌是寄生于人和动物肠道中的细菌，利用其代谢产物能与染料伊红-亚甲蓝反应，使菌落呈黑色，从而将其鉴别出来。下表是其培养基配方，相关叙述错误的是（　　） 成分 蛋白胨 乳糖 磷酸 二氢钾 X 蒸馏水 2%伊红 水溶液 0.5%亚甲蓝 水溶液 含量 10g 10g 2g 20～30g 1000ml 20ml 13ml A．培养基配方中X的成分可以是琼脂 B．该培养基中蛋白胨提供的主要营养有碳源、氮源和维生素 C．可采用干热灭菌法对该培养基灭菌 D．可利用培养基上菌落的特征来判断和鉴别大肠杆菌的存在 C 培养基的配制 1 无菌技术 2 目录 CONTENTS 微生物的纯培养 3 目录页 20 二、无菌技术 获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染。 无菌技术应围绕着如何避免杂菌的污染展开，主要包括消毒和灭菌。 二、无菌技术 活动 任务二：常用的消毒和灭菌的方法 阅读教材第10~11页，思考以下问题： 1.消毒和灭菌的原理有哪些？试举例说明。 2.消毒和灭菌都能杀死所有的微生物吗？ 消毒 灭菌 煮沸消毒法 巴氏消毒法 化学药剂消毒法 紫外线消毒 灼烧灭菌法 干热灭菌法 高压蒸汽灭菌法 下表为无菌技术的主要方法： My First Template 二、无菌技术 活动 任务二：常用的消毒和灭菌的方法 1.消毒和灭菌的原理有哪些？试举例说明。 2.消毒和灭菌都能杀死所有的微生物吗？ ①使菌体蛋白质凝固变性，如高压蒸汽灭菌； ②抑制细菌代谢和生长，或破坏细菌细胞膜的结构，改变其通透性，使细菌破裂、溶解，如某些化学消毒法； ③损伤细菌的DNA，如紫外线消毒。 灭菌可杀死处理材料中的全部微生物，包括芽孢和孢子，而消毒仅杀死部分微生物，一般不包括芽孢和孢子。 二、无菌技术 1.消毒 是指使用较为温和的物理、化学或生物等方法杀死物体表面或内部一部分微生物。 【相关信息】 生物消毒法：利用生物或其代谢物除去环境中的部分微生物的方法。例如，有的微生物能够寄生于多种细菌体内，使细菌裂解因此可以用它们来净化污水、污泥。 常用的消毒方法 煮沸消毒法 化学药剂 紫外线 巴氏消毒 二、无菌技术 2.灭菌 指使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。 【拓展认识】 芽孢：有些细菌在一定得条件下细胞内形成 一个椭圆形的休眠体，芽孢壁很厚，对干旱、 低温、高温等恶劣的环境有很强的抗性。 孢子：某些生物的繁殖体。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，能发育为一个新个体。 芽孢和孢子具有高度的耐热性，可抗化学药 物和抗辐射。 My First Template 二、无菌技术 2.灭菌 常用的灭菌方法——湿热灭菌 利用沸水、流通蒸汽或高压蒸汽进行灭菌的方法。高压蒸汽灭菌效果最好，100 kPa、121℃下维持15～30min，常用于培养基、无菌水等的灭菌。 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。 注：使用后的培养基必须灭菌后才能丢弃，以免污染环境。 高压蒸汽灭菌锅 二、无菌技术 2.灭菌 常用的灭菌方法——干热灭菌 原理：使微生物细胞膜破坏、蛋白质变性和原生质干燥等。 将灭菌物品放入密闭容器如干热灭菌箱，在160～170℃的热空气中维持2～3h。常用于耐高温的和需要保持干燥的物品，如玻璃器皿(如试管、培养皿、吸管、注射器)、金属用具(如针头、 镊子、剪刀等)等。 干热灭菌箱 二、无菌技术 2.灭菌 常用的灭菌方法——干热灭菌 原理：使微生物燃烧。 将微生物的接种工具，如涂布器、接种环、接种针或其它金属用具，直接在酒精灯火焰的充分燃烧层（外焰）灼烧，可以迅速彻底地灭菌。此外，在接种过程中，试管口、瓶口等容易被污染的部位，也可以通过火焰灼烧来灭菌。 注：灼烧灭菌效果最彻底。 无菌技术 概念 常用方法 操作方法 适用对象 消毒 较为温和理化方法，杀死部分微生物（不包括芽孢、孢子） 煮沸消毒法 100 ℃煮沸5～6 min 日常器皿消毒 巴氏消毒法 62～65℃煮30min或80-90℃煮30s-1min 不耐高温的液体 化学药剂消毒法 擦拭等,如用酒精擦拭双手、用氯气消毒水源 生物活体、水源等 紫外线消毒 紫外线照射30min 接种室、接种箱，超净工作台 灭菌 强烈的理化方法，杀死所有微生物（包括芽孢、孢子） 灼烧灭菌法 直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧 接种的金属工具、试管口或瓶口等 干热灭菌法 物品放入干热灭菌箱,160～170℃加热2～3h 耐高温、需要保持干燥的物品,如玻璃器皿和金属用具等 高压蒸汽灭菌法 （湿热灭菌） 高压蒸汽灭菌锅内,100kPa,温度121℃,15～30min 培养基、培养皿等,生产和实验室常用 消毒和灭菌 比较 可以杀死牛奶中的绝大多数微生物，并且不破坏牛奶的营养成分。 用酒精时，体积分数为70%的酒精消毒效果最好，原因是浓度过高，菌体表面蛋白质凝固形成一层保护膜，酒精不容易深入其中；浓度过低，杀菌力减弱。 在照射前，适量喷洒石碳酸或煤酚皂溶液等消毒液，可以加强消毒效果。 二、无菌技术 3.消毒和灭菌的主要工作 一方面，对操作的空间、操作者的衣着和手，进行清洁和消毒。 一方面，对用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等进行灭菌。 无菌操作过程中，应避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品相接触。实验操作应在超净工作台并在酒精灯火焰附近进行。 无菌技术还能有效避免操作者被微生物感染。 二、无菌技术 【对点练习】在生产、生活和科研实践中，经常通过消毒和灭菌来避免杂菌的污染。回答下列问题： (1)在实验室中，玻璃和金属材质的实验器具      （填“可以”或“不可以”）放入干热灭菌箱中进行干热灭菌。制备琼脂培养基时，采用             法灭菌15～20min。倒平板操作时，应在     旁进行。菌种鉴定后将其接种至液体培养基的目的是        。 (2)牛奶的消毒常采用巴氏消毒法或高温瞬时消毒法，与煮沸消毒法相比，这两种方法的优点是                                 。 (3)密闭空间内的空气可采用紫外线照射消毒，其原因是紫外线能       。 (4)某同学在使用高压蒸汽灭菌锅时，若压力达到设定要求，而锅内并没有达到相应温度，最可能的原因是                                      。 可以 高压蒸汽灭菌 点燃的酒精灯火焰 扩大培养，增加菌种数目 既可以杀死病菌，又能保持物品中营养物质风味不变 破坏DNA结构 未将锅内冷空气排尽 课堂总结 微生物的基本培养技术 培养基 常用的消毒方法 常用的灭菌方法 无菌技术 培养基的类型 培养基的营养物质 基本成分：碳源、氮源、水、无机盐 特殊需求：特殊物质、培养条件等 按物理性质划分 按组成成分划分 按功能划分 随堂检测 1．“细菌喜荤，霉菌喜素”，一般来说，在培养细菌时，需添加动物性营养物质，如蛋白胨等；而在培养霉菌时，一般需要添加植物性营养成分，如豆芽汁。下列相关叙述不正确的是（    ） A．蛋白胨为细菌提供碳源、氮源和特殊营养物质 B．细菌和霉菌体内的酶存在差异，导致二者偏好的营养成分不同 C．分别培养细菌和霉菌时，需将培养基调节至相同的pH D．若需要比较细菌和霉菌形成的菌落差异，培养基中还需添加琼脂 C 随堂检测 2．下列关于利用选择培养基筛选细菌的叙述，错误的是（　　） A．利用高盐培养基筛选耐盐菌 B．利用无氮源的培养基筛选硝化细菌 C．利用无碳源的培养基筛选光合细菌 D．利用以尿素为唯一氮源的培养基筛选能合成脲酶的细菌 B 【详解】 A、耐盐菌种能在高盐培养基上生存，因此，利用高盐培养基能筛选耐盐菌，同时抑制其他微生物的生长，A正确； B、不能利用无氮源的培养基筛选硝化细菌，因为硝化细菌为化能合成细菌，需要利用氨氧化的能量合成有机物，B错误； C、光合细菌能利用空气中的二氧化碳合成有机物进而把光能储存到有机物中，因此，可利用无碳源的培养基筛选光合细菌，C正确； D、产脲酶细菌能利用脲酶催化尿素分解产生NH3，NH3可作为细菌生长的氮源，不能产脲酶的细菌则无法分解尿素获得氮源，因此以尿素为唯一氮源的培养基可用于筛选产脲酶细菌，D正确。 随堂检测 3．不同的生物学实验中防止杂菌污染的方法不尽相同。下列方法使用错误的是（　　） A．制作泡菜时，将盐水煮沸冷却后使用 B．倒平板时，培养基冷却凝固后需倒置 C．植物组织培养时，对外植体进行灭菌处理 D．动物细胞培养时，培养液中添加适量的抗生素 C 【详解】A、在果酒发酵后期为了保证酵母菌无氧呼吸产生酒精，不能保持瓶盖打开，A错误； B、糖源充足时醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成乙酸，B错误； C、毛霉属于真菌，不是细菌，C错误； D、制作泡菜时随着发酵天数的增加，亚硝酸盐的含量先增加后减少，所以亚硝酸盐的含量变化与泡菜腌制时间的长短有关，D正确。 故选D。 随堂检测 4．下列关于微生物相关操作，正确的是（　　） A．为了有效防止杂菌的污染，可将土壤稀释液彻底灭菌后再接种到培养基上 B．培养基要维持正常的pH和渗透压，调pH一般应在灭菌后 C．灼烧、高压蒸汽灭菌、干热灭菌都属于无菌技术，紫外线照射不属于 D．根据培养基的物理状态可将其分为液体培养基和固体培养基 D 【详解】 A、灭菌会杀死稀释液中所有微生物，得不到所需菌株，A错误； B、调pH一般应在灭菌前，B错误； C、灭菌和消毒都属于无菌技术，常用的灭菌方法主要有灼烧灭菌、干热灭菌和高压蒸汽灭菌，紫外线照射属于消毒，C错误； D、根据培养基的物理状态可将其分为液体培养基和固体培养基，D正确。 故选D。 感谢聆听！ 高中生物学 | 人教版（2019）| 选择性必修3·生物技术与工程 37 Lavf58.46.101 $$