1.2 微生物的培养技术及应用（第1课时）-【堂堂清】2024-2025学年高二生物下学期同步精品课件（2019人教版选择性必修3）

1.2.1 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？ 微生物的类群 微生物 无细胞结构：病毒 有细胞结构 细菌 放线菌、蓝细菌 支原体、衣原体 原核生物 真核生物 原生生物 (如草履虫、衣藻等) 真菌 (如酵母菌、霉菌等) 禽流感病毒 新冠病毒 球菌 支原体 草履虫 酵母菌 难以用肉眼观察的微小生物的统称； 微生物是难以用肉眼观察的微小生物的统称，包括细菌、真菌和病毒等。 本章提及的微生物主要指用于发酵的细菌和真菌。 实验室培养微生物的基本思路 禽流感病毒 新冠病毒 球菌 支原体 草履虫 酵母菌 ①为微生物提供合适的营养 ③确保其他微生物无法混入 ②为微生物提供合适的环境条件 ④将需要的微生物分离出来 培养基 培养环境 无菌技术 分离培养 微生物的基本培养技术 培养基的配置 01 1.培养基的概念： 人们按照微生物对 的不同需求，配制出供其 的营养基质。 2.培养基的作用： 用以 、 、 、 微生物或积累其代谢物。 营养物质 生长繁殖 培养 分离 鉴定 保存 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。 菌落 培养基的配置 01 3.培养基的种类： 液体培养基 固体培养基 无 有 凝固剂（如琼脂） 琼脂：是一种从红藻中提取的多糖， 在98℃以上融化，在44℃以下凝固， 琼脂仅作凝固剂，不提供能量和营养。 培养基的配置 01 3.培养基的种类： 划分标准 培养基种类 特点 用途 物理 性质 培养基 加凝固剂，如琼脂 微生物的 、 ，活菌 ，菌种 ； 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； 培养基 不加凝固剂 常用于 ； 化学 成分 培养基 含化学成分不明确的 天然物质 工业生产 培养基 培养基成分明确 分类、鉴定 固体 半固体 液体 天然 合成 分离 鉴定 计数 保藏 工业生产 培养基的配置 01 培养基的基本组成是什么？ 水分 碳源：提供碳元素的物质 氮源：提供氮元素的物质 无机盐 培养基的配置 01 4．培养基的营养构成： 基本成分 举例 作用 碳源 碳源 CO2、CO32-、HCO3- 为 微生物提供碳元素 碳源 牛肉膏、蛋白胨、葡萄糖等 为 微生物提供碳元素 氮源 氮源 NH4＋、NO3-、NH3等 是微生物合成 、 等物质所必需的。 氮源 牛肉膏、蛋白胨、尿素、氨基酸等 无机盐 K2HPO4、MgSO4、FeSO4、Ca(NO3)2 、NaCl等 ①调节 平衡； ②调节 平衡，等； 水 -- ①良好的 ； ②参与 反应，等； 自养 异养 注：含C、H、O、N的有机物是 异养型微生物的碳源、氮源、能源 蛋白质 核酸 无机 有机 无机 有机 酸碱 渗透压 溶剂 生物化学 培养基的配置 01 培养基中只需要有碳源、氮源、水和无机盐就好了吗？ 思考 提示：还需满足微生物生长对 、 以及 。 例如，在培养乳酸杆菌时，需要在培养基中添加 ； 在培养霉菌时，一般需要将培养基调至 ； 在培养细菌时，一般需要将培养基调至 ； 在培养厌氧微生物时，需要提供 的条件。 pH 特殊营养物质 O2的需求 维生素 酸性 中性或弱碱性 无氧 特殊营养物质：生长因子、氨基酸、维生素、碱基等 注：牛肉膏和蛋白胨来源于动物，含有糖、维生素和有机氮等营养物质。 培养基的配置 01 常见的细菌培养基配方 探究·实践 【资料】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 5 g 碳源、氮源、磷酸盐和维生素等 蛋白胨 10 g 碳源、氮源和维生素等 NaCl 5 g 无机盐 H2O 定容至1 000 mL 水 【思考1】牛肉膏蛋白胨培养基是 培养基， 判断的依据是 。 【思考2】牛肉膏蛋白胨培养基中能为细菌同时提供碳源和氮源的物质 是 。 液体 培养基中未加凝固剂 牛肉膏和蛋白胨 牛肉膏 蛋白胨 提示：不一定。 例如，培养自养型微生物时， 一般不需要添加 ， 原因： ； 培养固氮微生物时， 一般不需要添加 ， 原因： 。 光合细菌 固氮菌(根瘤菌) 培养基的配置 01 常见的细菌培养基配方 探究·实践 【思考3】培养微生物时，培养基中是否必须有碳源和氮源？ 碳源 微生物可以利用空气中的CO2 氮源 微生物可以利用空气中的N2 蓝细菌-光合作用 硝化细菌-化能合成作用 固氮菌的同化类型是： 异养型，需要有机碳源； 培养基的配置·判断正误P6 01 (1)牛肉膏和蛋白胨来源于动物，含有糖、维生素和有机氮等营养物质(　　) (2)所有微生物在培养时，培养基中都需加入氮源(　　) (3)培养不同微生物的培养基成分完全一样(　　) √ × × 培养不同微生物的培养基成分不完全一样： 如：①培养自养微生物的培养基不需要碳源； ②培养固氮菌的培养基中可以不添加氮源； 培养固氮菌（可以利用空气中的N2）的培养基中可以不添加氮源； 培养基的配置·落实思维方法P6 01 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 D 含C、H、O、N的有机化合物可以既是碳源，又是氮源，×； CO2是光能自养型细菌的碳源，但不能提供能量，×； 不一定，如：CO2是无机物，可作自养型微生物的碳源，×； 硝化细菌可以利用NH3， NH3的氧化过程可以为硝化细菌提供用以化能合成作用的能量，√； 培养基的配置·落实思维方法P6 01 2．下列有关微生物培养基种类及配制原则的叙述，正确的是(　　) A．任何培养基都必须含有碳源、氮源、水、无机盐及特殊的营养物质 B．液体培养基可用于观察菌落，固体培养基可用于工业生产 C．微生物的生长除受营养因素影响外，还受pH、O2、渗透压等的影响 D．淀粉可作为所有微生物的碳源 C 培养基不一定都含有碳源、氮源，×； 固体培养基， 液体培养基，×； 某些微生物不能利用淀粉， 而只能利用葡萄糖、果糖、蔗糖和麦芽糖等糖类，×； 情境导入 获得纯净的微生物培养物的关键是什么？ 思考 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。 对操作的空间、操作者的衣着和手，进行清洁和消毒； 将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等进行灭菌； 无菌技术 02 ①消毒 ②灭菌 无菌技术·消毒 02 项目 主要方法 应用范围 消毒法 ① ℃消毒30min； ② ℃处理15s； ③ ℃处理10～15s； 牛奶、啤酒、果酒和 酱油等不耐高温的液体 消毒法 100 ℃煮沸 min； 家庭餐具等生活用品 消毒 紫外灯照射 min； 适量喷洒 或 可加强效果； 接种室、接种箱 或超净工作台 消毒 用体积分数为 ； 擦拭实验者双手 水源 1.概念： 指使用较为 的物理、化学或生物等方法杀死物体表面或内部 微生物。 2.常用方法： 温和 一部分 巴氏 63-65 72-76 80-85 煮沸 5-6 紫外线 30 化学药物 70%的酒精 氯气 扩展：生物消毒法是指利用生物或其代谢物除去环境中的部分微生物的方法。 苯酚 煤酚皂 无菌技术·消毒 02 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什么？ 思考 提示：在达到 目的的同时， 损失较少。 消毒用的酒精是不是浓度越高越好？ 思考 提示：不是，若酒精浓度过高，菌体表面 过快而凝固成一层保护膜，酒精不能渗入其中； 但若酒精浓度过低， 。 杀菌能力减弱 消毒 营养物质 蛋白质变性 无菌技术·灭菌 02 1.概念： 指使用 的理化方法杀死物体内外 的微生物，包括 和 。 强烈 所有 芽孢 孢子 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，叫做芽孢。 孢子：细菌、原生动物、真菌和植物等产生的一种有繁殖或休眠作用的生殖细胞，能直接发育成新个体。 注：芽孢和孢子具有 高度的耐热性， 可抗化学药物和抗辐射。 无菌技术·灭菌 02 2.常用方法： ① 灭菌:利用沸水、流通蒸汽或高压蒸汽进行灭菌的方法。 湿热 注：其中 的效果最好： a.主要方法: 的条件下， 维持 ； b.应用范围：常用于培养基、无菌水等的灭菌。 高压 蒸汽 灭菌锅 高压蒸汽灭菌 100 kPa、121 ℃ 15-30min 无菌技术·灭菌 02 2.常用方法：② 灭菌； a.主要方法：干热灭菌箱中， ℃的热空气中维持 h； b.应用范围： 适用于 的、需要保持 的物品， 玻璃器皿(如吸管、试管、培养皿)、 金属用具(如镊子、剪刀)等。 干热灭菌箱 干热 160-170 1-2 耐高温 干燥 无菌技术·灭菌 02 2.常用方法：③ 灭菌； 灼烧 充分 燃烧层 不充分 燃烧层 酒精灯 a.主要方法： 直接在酒精灯火焰的 层灼烧； b.应用范围： 接种工具(如涂布器、接种环、接种针)、 其他金属用具、试管口或瓶口等 充分燃烧 充分 燃烧层 不充分 燃烧层 无菌技术·小结 02 类型 理化因素作用强度 消灭微生物数量 芽孢和孢子能否被消灭 消毒 灭菌 1.比较消毒和灭菌对微生物作用效果的差异： 较为温和 强烈 部分微生物 全部微生物 一般不能 能 2.无菌操作过程中，应注意： ①避免已经灭菌处理的材料用具与 .相接触。 ②实验操作应在 上并在 .火焰附近进行。 周围物品 超净工作台 酒精灯 无菌技术 02 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，还有什么作用？ 思考 无菌技术还能有效避免污染环境 以及操作者自身被微生物感染。 注意： ①实验室中，切不可吃东西、喝水，离开实验室时一定要洗手， 以防止被微生物感染。 ②使用后的培养基丢弃前一定要进行灭菌处理，以免污染环境。 无菌技术·判断正误P7 02 (1)消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害(　　) (2)与消毒相比，灭菌对微生物的杀灭更彻底(　　) (3)无菌操作的对象只要是没有生物活性的材料(如培养基、接种环等)， 都可采用干热灭菌法进行灭菌(　　) √ √ × 培养基的灭菌一般采用湿热灭菌法。 无菌技术·落实思维方法P8 02 3．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 C 无菌技术的关键是防止杂菌污染，×； 不一定，如：玻璃器具和金属用具可以进行干热灭菌，×； 无菌技术中，若处理对象为液体，可以用湿热灭菌法灭菌，×； 无菌技术·落实思维方法P8 02 4．下列关于实验室无菌技术的叙述，错误的是(　　) A．接种室、超净工作台可以用紫外线照射进行消毒 B．在100 ℃条件下煮沸5～6 min属于灭菌方法 C．实验结束后使用过的培养基应灭菌处理后再丢弃 D．金属接种工具直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧灭菌 B 煮沸消毒法，×； 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。 过程 包括 、 、 、 和 等步骤。 微生物的纯培养 03 培养物 纯培养物 纯培养 配制培养基 灭菌 接种 分离 培养 单个细胞 微生物群 单个菌落 连续划线 稀释分散 生长繁殖 微生物的纯培养 03 酵母菌的纯培养 探究·实践 一、实验原理： 采用 法和 法将单个微生物分散在 培养基上，之后经培养得到的单菌落一般是由单个微生物繁殖形成的 。 平板划线 稀释涂布平板 固体 纯培养物 即分离纯化 稀释涂布平板法：一系列的梯度稀释、涂布固体培养基(平板)； 平板划线法: 接种环在固体培养基(平板)表面连续划线； 微生物的纯培养 03 酵母菌的纯培养 探究·实践 【扩展】鉴定菌种的重要依据： 菌落的大小、形状、颜色、 透明度、光泽度等。 霉菌 念珠菌显色培养基 大肠杆菌培养基 酵母菌培养基 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。 菌落 微生物的纯培养 03 酵母菌的纯培养 探究·实践 二、材料用具： ①酵母菌培养液； ②马铃薯、葡萄糖(或蔗糖)、蒸馏水、琼脂； ③其他：天平、小刀、纱布、烧杯、锥形瓶、棉塞、牛皮纸(或报纸)、 皮筋、培养皿、接种环、酒精灯、超净工作台、 高压蒸汽灭菌锅、干热灭菌箱、恒温培养箱。 微生物的纯培养 03 酵母菌的纯培养 探究·实践 三、方法步骤： 1.制备培养基：① →② →③ 。 配置培养基 灭菌 倒平板 ①配置培养基： 称取去皮马铃薯200g，切成小块，加水1000ml， 加热煮沸至马铃薯软烂，用纱布过滤。 向滤液中加入20g葡萄糖(蔗糖)、 15-20g琼脂，用蒸馏水定容至1000ml。 →根据物理性质划分： 培养基，根据化学成分划分： 培养基. 固体 天然 微生物的纯培养 03 酵母菌的纯培养 探究·实践 ②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。 →培养基灭菌- 灭菌法； →培养皿灭菌- 灭菌法； 湿热 干热 注：调节pH应在定容完成之后，灭菌之前进行操作。 包牛皮纸：避免因水蒸气凝结而浸湿棉塞，导致污染。 微生物的纯培养 03 酵母菌的纯培养 探究·实践 ③倒平板：a.温度： 左右；b.操作：在 附近。 (1)拔出锥形瓶的棉塞。 (2)将瓶口迅速通过火焰。 (3)用拇指和食指将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，将培养基(10~20mL)倒入培养皿，立即盖上皿盖。 (4)等待培养基冷却凝固后，将培养皿倒过来放置。 →目的：通过灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基; →注：不能完全打开皿盖， 避免杂菌污染培养基; →目的：防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染；避免培养基的水分过快的挥发。 50℃ 酒精灯火焰 温度太高会烫手，温度太低培养基会凝固 可以用手触摸盛有培养基的锥形瓶，感觉锥形瓶的温度下降到刚刚不烫手时，就可以进行倒平板了 视频：倒平板 03 微生物的纯培养 03 酵母菌的纯培养 探究·实践 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？ 思考 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。 分离纯化方法：平板划线法 微生物的纯培养 03 酵母菌的纯培养 探究·实践 2.接种和分离酵母菌：通过 在固体培养基（平板）表面 的操作，将聚集的菌种逐步 到培养基表面。经数次划线后培养，可以分离得到由单个微生物繁殖而形成的 。 连续划线法 分区划线法 接种环 连续划线 稀释分散 单菌落 微生物的纯培养 03 酵母菌的纯培养 探究·实践 具体操作： (1)将接种环放在火焰上灼烧，直到接种环的金属丝烧红； (2)在火焰旁冷却接种环。同时，拔出装有酵母菌培养液的试管的棉塞； (4)在火焰附近用接种环蘸取一环菌液； (3)试管口通过火焰； →灼烧灭菌; →防止接种环温度过高杀死菌种; →灼烧灭菌; →注：仅蘸取一次； 微生物的纯培养 03 酵母菌的纯培养 探究·实践 具体操作： (6)在火焰附近将培养皿打开一条缝隙，用接种环在培养基表面迅速划3-5条平行线，盖上皿盖； (5)将试管口通过火焰，并塞上棉塞； (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。 →灼烧灭菌; →注：不要划破培养基； →注：不要将最后一次的划线与第一次的划线相连。 注意不要划破培养基。 a.划破，会造成划线不均匀，难以分离单菌落； b.存留在划破处的单个细胞无法形成规矩的菌落。 微生物的纯培养 03 酵母菌的纯培养 探究·实践 为什么最后一次的划线与第一次的划线 不能相连？ 思考 1 2 3 4 5 图中共划了5个区域，在每次划线前后均需要对接种环灼烧灭菌，因此共需要灼烧接种环多少次？ 思考 最后一次的划线已经将微生物稀释成单个的细胞，如果与第一次的划线相连则增加了微生物的数目，得不到纯化的效果。 6次。 灼烧时期 目的 取菌种前 杀死接种环上 ； 每次 划线前 杀死上次划线时残留的菌种，使下一次划线的菌种直接来源于 ，从而使每次划线时菌种数目逐渐 ，直至得到 ； 接种 结束后 杀死接种环上残留的菌种， 避免微生物 ； 微生物的纯培养 03 酵母菌的纯培养 探究·实践 第1区划线 接种环灭菌（灼烧） 第2区划线 接种环灭菌（灼烧） 接种环灭菌（灼烧） 第5区划线 接种环灭菌（灼烧） 污染环境和感染操作者 原有微生物 【核心归纳】不同时期灼烧接种环的目的： 上次划线的末端 减少 单个细胞 视频：接种和分离（平板划线法） 03 微生物的纯培养 03 酵母菌的纯培养 探究·实践 3.培养酵母菌：完成平板划线后，待菌液被培养基吸收，将 的平板和一个 的平板 ，放入 ℃左右 (培养温度因酵母菌种类的不同而稍有差异) 的 中培养24-48h。 接种后 未接种 倒置 28 恒温培养箱 设置未接种平板组的意义是什么？ 思考 对照组，通过观察未接种平板是否有菌落存在 以确定培养基 或 。 是否被污染 灭菌是否彻底 四、实验结果与分析： 1.未接种的培养基表面：应该 （填“有”或“没有”）菌落生长； 若有菌落生长，则说明 。 2.在接种酵母菌的培养基上：可观察到独立的菌落， 这些菌落在颜色、形状和大小上 ， 酵母菌菌落一般表面光滑，多呈乳白色。 若在培养基中观察到不同形态的菌落， 原因可能是 。 微生物的纯培养 03 酵母菌的纯培养 探究·实践 菌液不纯，混入其他杂菌，或在实验操作过程中被杂菌污染 相似 培养基被污染，应该重新制备 没有 微生物的纯培养·判断正误P8 03 (1)培养基分装到培养皿后再进行湿热灭菌(　　) (2)倒平板时，应将打开的皿盖放到一边，以免培养基溅到皿盖上(　　) (3)配制培养基时应先灭菌再调pH(　　) × × × 配制培养基时应先调pH再灭菌； 先进行湿热灭菌，再在无菌环境中将其分装到培养皿中； 将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，将培养基倒入培养皿，立即盖上皿盖； 微生物的纯培养·落实思维方法P9 03 5.下列有关微生物的分离与培养的叙述，错误的是(　　) A．获得纯净培养物的关键是防止杂菌污染 B．倒置平板可防止培养皿皿盖上的冷凝水落入培养基 C．倒平板时将培养皿的皿盖拿开，以便于将锥形瓶中的培养基倒入培养皿 D．检验培养基是否被杂菌污染的最有效方法是将未接种的培养基放在恒温 培养箱中培养 C 将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，将培养基倒入培养皿，立即盖上皿盖，×； 微生物的纯培养·落实思维方法P10 03 6．在分离、纯化细菌的实验中，划线接种(甲)、培养结果(乙)如图，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．图甲中的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 C d区域菌落最多-d区域为划线的起始区域，×； 练习与应用·书本P14 1. 微生物的纯培养既需要适宜的培养基,又要防止杂菌污染。 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。（ ） 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? × √ × 提示：日常生活中保存食品的方法有 、 、 等。 ① 可以降低食品的含水量; ② 可以通过食盐、糖等制造高渗环境，从而抑制微生物的生长和繁殖； ③ 则是通过降低微生物的代谢速率来抑制微生物的生长和繁殖。 干制 腌制 低温储存 干制 腌制 低温储存 练习与应用·书本P14 3.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24 h后，发现贴有“洗手后”标签的培养皿中菌落较少。请分析回答下列问题。 (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”相当于微生物培养中的哪一步操作? (3)从实验结果来看,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； 提示： 。因为 。 我们可以通过 或 等方法来避免手上微生物的污染。 用酒精棉球擦拭双手 不能 通过实验结果可以看到,洗手后手上还有一些微生物 戴消过毒的手套 练习与应用·书本P14 4.某生物兴趣小组将从葡萄皮上成功分离来的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下图所示。请分析回答下列问题： (1)摇床转速不同,意味着培养条件有什么不同? (2)从图中数据你可以得出什么结论? 其原因是什么? (3)为什么培养8h后，其中2个能瓶中酵母菌的种群密度基本达到稳定? 意味着培养液中02含量不同。 培养液中02含量越高,酵母菌种群密度越大。 这时候已经达到了环境容纳量（K值）。 Lavf58.51.100 Lavf58.51.100 $$