1.2 1 微生物的基本培养技术(课件PPT)-【赢在微点·轻松课堂】2024-2025学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程（人教版，多选）

高中生物学 选择性必修3 赢在微点 轻松课堂 生物学 第1章 发酵工程 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 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第2节　一　微生物的基本培养技术 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 —— —— 稳健启程•新知初步构建 课前•自主预习 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第2节　一　微生物的基本培养技术 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第2节　一　微生物的基本培养技术 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第2节　一　微生物的基本培养技术 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第2节　一　微生物的基本培养技术 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第2节　一　微生物的基本培养技术 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第2节　一　微生物的基本培养技术 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第2节　一　微生物的基本培养技术 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第2节　一　微生物的基本培养技术 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 —— —— 跟随名师·探究核心考点 课堂•合作探究 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第2节　一　微生物的基本培养技术 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第2节　一　微生物的基本培养技术 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 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2.作用:用以培养、分离、__________、保存微生物或积累其__________。 3.种类(按物理性质分类)。 液体培养基__________培养基。 4.营养构成:各种培养基一般都含有水、__________、__________和无机盐,此外还需要满足微生物生长对__________、特殊营养物质以及__________的需求。 氧气 营养物质 生长繁殖 鉴定 所有 能 二、无菌技术 1.目的:获得纯净的微生物培养物的关键是________________。 2.消毒和灭菌。 (1)概念。 比较 项目 理化因素的作用强度 消灭微生物的数量 芽孢和孢子 能否被消灭 消毒 较为__________ 物体表面或内部的______微生物 不能 灭菌 强烈 物体内外__________的微生物 __________ 防止杂菌污染 温和 部分 (2)常用方法。[连线] 灭菌 倒平板 三、微生物的纯培养 1.培养物:在微生物学中,将接种于培养基内,在合适条件下形成的_____________________ 称为培养物。 2.纯培养:由单一个体繁殖所获得的微生物群体称为__________,获得__________的过程就是纯培养。 3.酵母菌的纯培养技术。 (1)制备培养基的基本步骤。 配制培养基→__________→__________ 含特定种类微生物的群体 纯培养物 纯培养物 (2)倒平板的方法及注意事项。 ①请用文字和箭头写出正确的倒平板操作流程:_______________。 ②甲、乙、丙中的灭菌方法是__________。 ③丁中的操作需要等待________________才能进行。 丙→乙→甲→丁 灼烧灭菌 培养基冷却凝固 28 ℃ (3)接种和分离酵母菌。 平板划线法: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。 (4)培养酵母菌: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__________的平板倒置,放入__________恒温箱中,培养24~48 h。  连续划线 稀释分散 未接种 √ 自|主|检|测 判断对错(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)在液体培养基中加入凝固剂后,能够制成固体培养基。( ) (2)牛肉膏只能提供碳源。 ( ) (3)用酒精擦拭双手是常用的灭菌方法。 ( ) (4)培养基灭菌后,需要冷却到50 ℃左右时,才能用来倒平板。 ( ) (5)微生物接种方法很多,其核心都是要防止杂菌污染。 ( ) × √ × √ 知识点一　培养基及无菌技术 1.培养基配制的原则。 (1)目的要明确:不同的微生物对营养物质的需求不同,根据培养目的进行配制。 (2)营养要协调:营养物质的浓度和比例要适宜。营养物质浓度过低不能满足微生物营养需要,过高对微生物的生长有抑制作用。 (3)培养基还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及O2的需求。例如,在培养乳酸杆菌时,需要在培养基中添加维生素;在培养霉菌时,一般需要将培养基调至酸性;在培养细菌时,一般需要将培养基调至中性或弱碱性;在培养厌氧微生物时,需要提供无氧的条件。 2.培养基的成分。 营养物质 定义 作用 主要来源 碳源 凡能提供碳元素的物质 构成生物体细胞的物质和一些代谢产物,有些也是异养生物的能源物质 无机碳源:CO2、NaHCO3等;有机碳源:牛肉膏、糖类、脂肪酸、花生粉饼、石油等 氮源 凡能提供氮元素的物质 合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物 无机氮源:N2、NH3、铵盐、硝酸盐等;有机氮源:尿素、蛋白胨等 特殊营 养物质 生长必不可少的微量营养物质 是酶和核酸的组成成分 维生素、氨基酸、碱基等 水 — 不仅是优良的溶剂,而且可维持生物大分子结构的稳定 培养基、空气、代谢产物 无机盐 为微生物提供除碳、氮以外的各种重要元素,包括大量元素和微量元素 是细胞的组成成分、生理调节物质、某些化能自养菌的能源,酶的激活剂等 无机化合物 特别提醒　培养基中的2个“并非” (1)并非所有培养基中都一定有碳源和氮源,如自养型生物的培养基中可不含碳源,其可利用大气中的CO2;自生固氮微生物的培养基中可不含氮源,其可利用大气中的N2;硝化细菌氮源是NH3,同时又是它的能源。 (2)并非所有培养基中都需加特殊营养物质,这是因为许多微生物可自行合成这些特殊营养物质,面对那些合成能力有限或不能合成特殊营养物质的微生物,则需在培养基中额外添加。 3.几种常用灭菌和消毒方法的比较。 项目 概念 常用方法 应用范围 消毒 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 煮沸消毒法:在100 ℃煮沸5~6 min 微生物的营养细胞和一部分芽孢 巴氏消毒法:在63~65 ℃消毒30 min或72~76 ℃处理15 s或80~85 ℃处理10~15 s 一些不耐高温的液体,如牛奶 化学药物消毒法 ①用酒精擦拭双手;②用氯气消毒水源等 紫外线消毒法:紫外线照射30 min,在照射前,适量喷洒苯酚或煤酚皂溶液等消毒液,可加强消毒效果 如接种室、接种箱或超净工作台 灭菌 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 湿热灭菌:利用沸水、流通蒸汽或高压蒸汽进行灭菌的方法。其中高压蒸汽灭菌(以水蒸气为介质,在压力为100 kPa、温度为121 ℃的条件下,维持15~30 min)的效果最好 培养基及容器 干热灭菌: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1~2 h 耐高温的和需要保持干燥的物品,如玻璃器皿(如吸管、培养皿等)、金属用具等 灼烧灭菌:直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧 ①涂布器、接种环、接种针或其他金属用具;②试管口、瓶口等容易被污染的部位 　　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? 提示:无菌技术还能有效避免操作者被微生物感染。 自生固氮微生物 碳源、氮源和特殊营养 凝固剂(琼脂) 【典例1】　下表是某微生物培养基的配方。请分析回答下列问题: 编号 ① ② ③ ④ ⑤ 成分 (NH4)2SO4 KH2PO4 FeSO4 CaCl2 H2O 含量 0.4 g 4.0 g 0.5 g 0.5 g 100 mL (1)从培养基的营养成分看,此培养基可用来培养的微生物其同化作用类型是__________。利用该培养基培养微生物时,微生物所需要的碳源来自________________。  (2)此表中含有的微生物的营养成分包括___________________。  (3)若除去该培养基中的①后再加入不含氮元素的有机物,则此培养基可培养的微生物种类是____________________。  (4)培养基若加入氨基酸,则它可充当的营养成分是______________________。  (5)若要观察微生物的菌落特点,培养基中还应添加的成分是________________。 自养型 空气中的CO2 H2O、无机盐、氮源 解析　(1)从培养基的成分看,该培养基无有机物,因此可以培养自养型微生物,微生物所需的碳源只能由空气中的CO2提供。(2)培养基中的成分包括微生物需要的氮源、无机盐和H2O。(3)培养基中的①是该培养基中唯一的氮源,去掉后则成为无氮培养基,可用于培养自生固氮微生物,因为自生固氮微生物可以利用大气中的N2作为氮源。(4)在培养基中加入氨基酸,可以为微生物提供碳源、氮源和特殊营养。(5)微生物的菌落需要在固体培养基的表面生长,因此培养基中需要添加凝固剂(琼脂),使液体培养基凝固成固体培养基。 【微变式】　消毒和灭菌是两个不同的概念,灭菌是指彻底杀灭微生物使其永远丧失生长繁殖的能力。消毒仅指杀死一部分对人体有害的病原菌而对被消毒的物体基本无害。下列哪些事物适用于消毒处理 (　　) ①皮肤　②饮用水　③牛奶　④注射器　⑤培养皿　⑥接种环　⑦培养基　⑧果汁　⑨酱油　⑩手术刀 A.①②③⑧⑨　 B.④⑤⑥⑦⑩ C.①②③④⑤⑥⑧　 D.以上全部 答案与解析 解析　消毒指用比较温和的方法杀死微生物,适用于那些不耐高温的液体,如③牛奶、⑧果汁、⑨酱油,这样可以使其中的营养成分不被破坏;对要求不是很严格的①皮肤、②饮用水也用消毒的方法处理;而对于严格要求的④注射器、⑤培养皿、⑥接种环、⑦培养基、⑩手术刀等必须进行灭菌处理。所以,①②③⑧⑨应该用消毒的方法处理,故选A。 答案　A 知识点二　微生物的纯培养 一、相关概念及步骤 1.培养物、纯培养物、菌落的概念。 2.纯培养的概念、步骤和方法。 二、酵母菌的纯培养 1.制备培养基。 2.倒平板操作的注意事项。 (1)培养基要冷却到50 ℃左右时开始倒平板。温度过高会烫手,过低培养基又会凝固。 (2)要使锥形瓶的瓶口通过酒精灯火焰。通过灼烧灭菌,防止瓶口的微生物污染培养基。 (3)倒平板时,要用左手的拇指和食指将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙,不要完全打开,以免杂菌污染培养基。 (4)平板冷凝后,要将平板倒置。因为平板冷凝后,皿盖上会凝结水珠,培养基表面的温度也较高,平板倒置后,既可使培养基表面的水分更好地挥发,又可防止皿盖上的水珠落入培养基,造成污染。 (5)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,那么这个平板不能用来培养微生物,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。 (6)整个操作过程要在酒精灯火焰旁进行,避免杂菌污染。 3.接种和分离酵母菌。 (1)平板划线法的操作步骤。 (2)注意事项。 ①第一次划线及每次划线之前都需灼烧接种环灭菌,划线操作结束仍需灼烧接种环。 ②灼烧接种环之后,要等其冷却后才能伸入菌液,以免温度太高杀死菌种。 ③在做第二次以及其后的划线操作时,总是从上一次划线的末端开始划线,这样才能使细菌的数目随着划线次数的增加而逐步减少,最终得到由单个细菌繁殖而来的菌落。 ④划线时最后一次的划线不要与第一次的划线相连。 ⑤划线用力要大小适当,防止用力过大将培养基划破。 (3)平板划线操作中几次灼烧接种环的目的。 项目 第一次划线前灼烧 每次划线前灼烧 划线结束灼烧 目的 避免接种环上可能存在的微生物污染培养物 杀死上次划线结束后接种环上残留的菌种,使下次划线的菌种均来自上次划线的末端 杀死接种环上残留的菌种,避免细菌污染环境和感染操作者 　　在倒平板时为何要在酒精灯的火焰旁进行? 提示:酒精灯的火焰旁是无菌区域,在酒精灯的火焰旁操作,可以避免周围环境中微生物的污染。 了其他酸性物质 基因突变 【典例2】　白酒发酵过程中,窖池中培养液的pH会降低。为选育适合白酒生产的耐酸性强的酵母菌,研究者进行了相关实验。请回答有关问题: (1)酵母菌的代谢类型是________________。  (2)温度和pH是影响酵母菌生长和发酵的重要条件。__________℃左右最适合酵母菌繁殖。酵母菌能在pH为3.0~7.5的范围内生长,最适pH为4.5~5.0。发酵过程中窖池中培养液的pH会逐渐下降,原因是__________________________________________________ ________________。 (3)从窖池取含酵母菌的适量培养液分别接种到酸碱度不同的麦芽汁培养基上,发现在pH≤3的环境中,仍可检测到少量耐酸性酵母菌生长,这些菌株是__________形成的。  异养兼性厌氧型 28　 细胞呼吸产生二氧化碳,可形成碳酸;代谢过程中还产生 该菌对pH耐受范围更大,发酵初期pH近中性,C菌种适合此环境,更易于 形成优势菌群;发酵后期pH逐渐降低,C菌种依然能正常生长 (4)研究者从pH为2~3的培养液中获得菌种,可通过_________________________法接种到培养基上,进行纯化培养。纯化培养所用培养基常用__________法灭菌,灭菌后在__________附近倒平板。  (5)实验获得了三个耐酸性强的酵母菌菌株,特点如下表。 菌株 A B C 特点 pH≤3时,生长代谢正常并优于其他常规菌种 pH≤3时,生长代谢正常,pH 4~6时不正常 pH为2~6时,生长代谢正常并优于其他常规菌种 依据菌株特点,研究者认为C菌株更适合作为白酒发酵菌株,作出这一判断的理由是 __________________________________________________________________。 平板划线法和稀释涂布平板　 湿热灭菌　 酒精灯 解析　(1)酵母菌的代谢类型是异养兼性厌氧型。(2)适宜酵母菌生长的温度范围是18~ 30 ℃。即28 ℃左右最适合酵母菌繁殖。由于酵母菌细胞呼吸产生二氧化碳,可形成碳酸,以及代谢过程中还产生了其他酸性物质,所以在发酵过程中窖池中培养液的pH会逐渐下降。(3)酵母菌生长的最适pH为4.5~5.0,过酸的PH会导致酵母菌死亡,但在pH≤3的环境中,仍检测到少量耐酸性酵母菌生长,说明这些菌株是基因突变形成的。(4)常用的微生物接种方法为平板划线法和稀释涂布平板法。培养基的灭菌方法为湿热灭菌,培养基灭菌后要在酒精灯附近倒平板,以防止微生物的污染。(5)比较表格中的三种菌体的特点可知,C菌对pH耐受范围更大,而酵母菌发酵的初期pH近中性,所以C菌种适合此环境,更易于形成优势菌群;而且发酵后期pH逐渐降低,C菌种依然能正常生长,所以C菌株更适合作为白酒发酵菌株。 【微变式】　如图表示培养和纯化X细菌的部分操作步骤,下列相关叙述正确的是 (　　) A.步骤①倒平板操作时,倒好后应立即将其倒过来放置 B.步骤②接种环在火焰上灼烧后迅速蘸取菌液进行平板划线,以免空气中的杂菌污染 C.步骤③多个方向划线,使接种物逐渐稀释,培养后出现单个菌落 D.利用步骤④所示方法培养和纯化X细菌的同时可对其进行计数 答案与解析 解析　倒好平板后,应待培养基凝固后才能将平板倒过来放置;接种环在火焰上灼烧后应待接种环冷却,再蘸取菌液,否则会灼伤菌种;平板划线法不能用于对微生物进行计数。 答案　C 网络构建　知识构建　把握核心脉络 1.下列关于培养基的说法,正确的是 (　　) A.任何培养基都必须含有碳源、氮源、无机盐、水等营养物质 B.培养基只有两类:液体培养基和固体培养基 C.固体培养基中加入少量水即可制成液体培养基 D.配制培养基时要注意各种养分的浓度和比例 答案与解析 解析　不同微生物对营养物质的需求不同,如自养微生物的培养基不需要加碳源,自生固氮菌的培养基不需要加氮源。按不同的分类标准,培养基可有不同的种类和作用,其中固体培养基是在液体培养基里加入琼脂等凝固剂配制而成的。配制培养基时要注意各种养分的浓度和比例。 答案　D 2.获得纯净培养物的关键是防止外来杂菌的入侵,无菌技术在生产、生活和科研实践中有着广泛的应用。有关无菌技术的叙述错误的是 (　　) A.对于不耐高温的液体,如饮用前的鲜牛奶应用巴氏消毒法进行处理 B.耐高温且需要干燥的物品应用干热灭菌处理 C.对培养基灭菌时应用湿热灭菌法 D.使用后的培养基可以直接丢弃 答案与解析 解析　鲜牛奶常用巴氏消毒法消毒处理,A项正确;耐高温且需要干燥的物品应该用干热灭菌处理,如玻璃器皿,B项正确;常用湿热灭菌法对培养基进行灭菌处理,C项正确;使用后的培养基需要进行灭菌处理再丢弃,D项错误。 答案　D 3.(多选)有关平板划线操作的叙述正确的是 (　　) A.第一步灼烧接种环是为了避免接种环上可能存在的微生物污染培养物 B.每次划线前,灼烧接种环是为了杀死上次划线结束后,接种环上残留的菌种 C.在第二次划线时,接种环上的菌种直接来源于菌液 D.划线结束后,灼烧接种环,能及时杀死接种环上的菌种,避免细菌污染环境和感染操作者 答案与解析 解析　在平板划线操作中,用接种环取菌种前的第一步灼烧,其目的是避免接种环上可能存在的微生物污染培养物,A项正确;以后每次划线前灼烧接种环是为了杀死上次划线后残留的菌种,B项正确;从第二次划线开始,每次划线时接种环上的菌种直接来源于上次划线的末端,C项错误;划线结束后,仍需灼烧接种环,其目的是能及时杀死接种环上的菌种,避免细菌污染环境和感染操作者,D项正确。 答案　ABD 4.不同的微生物对营养物质的需要各不相同。下列有关一种以CO2为唯一碳源的自养微生物营养的描述,错误的是 (　　) A.氮源物质为该微生物提供必要的氮元素 B.碳源物质也是该微生物的能源物质 C.无机盐是该微生物不可缺少的营养物质 D.水是该微生物的营养要素之一 答案与解析 解析　由题干以CO2为唯一碳源可知,该微生物可以利用CO2合成有机物,CO2不能为微生物提供能量,其能源来自光能或氧化无机物释放出的化学能。 答案　B 5.空气中的微生物在重力等作用下,可以一定程度地沉降。某研究小组欲用平板收集教室空气中的微生物,以了解教室内不同高度空气中微生物的分布情况。实验步骤如下: ①配制培养基(成分:牛肉膏、蛋白胨、NaCl、X、H2O); ②制作无菌平板; ③设置空白对照组和若干实验组,进行相关操作; ④将各组平板置于37 ℃恒温箱中培养一段时间,统计各组平板上菌落的平均数。 开盖暴露一段时间 杂菌污染 回答下列问题: (1)该培养基中微生物所需的氮来源于_________________。若要完成步骤②,该培养基中的成分X通常是__________。  (2)步骤③中,实验组的操作是__________________________________________________ __________________。  (3)若在某次调查中,某一实验组平板上菌落平均数为36个/平板,而空白对照组的一个平板上出现了6个菌落,这种结果说明在此次调查中出现了__________现象。  牛肉膏、蛋白胨　 琼脂 将各实验组平板分别放置在教室不同高度的位置上, 解析　(1)牛肉膏和蛋白胨中均含有氮元素,因此微生物所需的氮来源于牛肉膏和蛋白胨。若要完成步骤②,需要进行倒平板操作,用到的是固体培养基,所以培养基中的成分X为琼脂。(2)该实验的空白对照组为不进行处理的无菌平板,实验组的操作为将各无菌平板分别放置在教室不同高度的位置上,开盖暴露相同时间。(3)若空白对照组的平板上出现了菌落,说明实验过程中出现了杂菌污染现象。 $$