第1章 第2节 第1课时 微生物的基本培养技术-【金版教程】2024-2025学年高中生物必修3 生物技术与工程 创新导学案word（人教版2019 单选版）

第2节　微生物的培养技术及应用 第1课时　微生物的基本培养技术 1.概述培养基的配制方法。2.概述微生物纯培养的基本操作要求，并进行酵母菌的纯培养。 知识点一　培养基的配制 1．培养基的概念：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。 2．培养基的作用：用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。 3．培养基的分类 液体培养基：不含凝固剂，呈液体状态的培养基 　↓(加入凝固剂，如琼脂) 固体培养基：呈固体状态的培养基(琼脂固体培养基是实验室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，可以形成肉眼可见的菌落) 4．培养基的营养组成 (1)一般组成：水、碳源、氮源和无机盐等营养物质。 (2)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1000 mL 水 (3)特殊需求：满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及O2的需求。 微生物 乳酸杆菌 霉菌 细菌 厌氧微生物 特殊需求 添加维生素 调至酸性 调至中性或弱碱性 无氧 易漏边角 1．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。本章中提及的微生物主要指用于发酵的细菌和真菌。 2．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。 知识点二　无菌技术 1．获得纯净的微生物培养物的关键：防止杂菌污染。 2．主要方法 消毒 灭菌 概念 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 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 常用方法 煮沸消毒、巴氏消毒等 灼烧灭菌、干热灭菌、湿热灭菌等 适用对象 操作的空间、操作者的双手和衣着等 用于微生物培养的器皿、接种用具、培养基等 3.注意事项 (1)做好消毒和灭菌工作后，应避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品接触。 (2)为避免周围环境中微生物的污染，接下来的许多操作应在超净工作台上并在酒精灯火焰附近进行。 易漏边角 消毒和灭菌的主要方法及应用范围 项目 主要方法 应用范围 消毒 煮沸消毒法 100 ℃煮沸5～6 min 家庭餐具等 巴氏 消毒法 63～65 ℃消毒30 min或72～76 ℃处理15 s或80～85 ℃处理10～15 s 牛奶等不耐高温的液体 化学药 剂消毒 利用酒精、氯气等进行消毒 酒精擦拭双手、氯气消毒水源等 紫外线 消毒 紫外线照射30 min 接种室、接种箱或超净工作台 灭菌 湿热 灭菌 一种利用沸水、流通蒸汽或高压蒸汽进行灭菌的方法。其中高压蒸汽灭菌的效果最好 培养基等 干热 灭菌 灭菌物品放入干热灭菌箱，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、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 涂布器、接种环、接种针或其他金属用具，试管口或瓶口等 知识点三　微生物的纯培养 1．相关概念 (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含特定种类微生物的群体。 (2)纯培养物：由单一个体繁殖所获得的微生物群体。 (3)纯培养：获得纯培养物的过程。 2．微生物的纯培养步骤：包括配制培养基、灭菌、接种、分离和培养等步骤。 3．探究·实践：酵母菌的纯培养 (1)原理 ①菌落：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获得单菌落的方法：采用稀释涂布平板法和平板划线法能将单个微生物分散在固体培养基上，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纯培养物。 (2)目的要求 ①学会配制培养酵母菌的培养基并倒平板。 ②学会进行无菌操作。 ③尝试通过平板划线操作来获得纯化的酵母菌菌落。 (3)酵母菌的纯培养的方法步骤 ①制备培养基 ②接种和分离酵母菌 注意事项 a．蘸取菌液及每次划线之前都需要灼烧接种环，划线操作结束后仍需灼烧接种环，三种灼烧的目的不同。 灼烧时期 目的 蘸取菌液前 杀死接种环上原有的微生物 每次划线前 杀死上一次划线结束后接种环上残留的菌种，使下一次划线时接种环上的菌种直接来源于上一次划线的末端 划线操作结束后 杀死接种环上残留的菌种，避免菌种污染环境和感染操作者 b.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。 c．在作第二次以及其后的划线操作时，需要从上一次划线的末端开始划线：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。 d．不要将最后一次的划线与第一次的划线相连：最后一次的划线已经将细菌稀释成单个的细胞，如果与第一次的划线相连则增加了细菌的数目，得不到纯化的效果。 ③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24～48 h。 (4)结果分析与评价 ①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，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。 课堂小结 1．(目标1)下表为培养某种微生物的培养基配方，下列相关叙述错误的是(　　) 成分 含量 牛肉膏 5 g 蛋白胨 10 g NaCl 5 g H2O 定容至1000 mL A．依物理性质划分，该培养基属于液体培养基 B．培养基中的碳源是牛肉膏和蛋白胨，氮源也是牛肉膏和蛋白胨 C．用该培养基培养细菌时，应将pH调至中性或弱碱性 D．若用该培养基培养乳酸杆菌，则应再添加维生素 答案　D 解析　该培养基配方中没有凝固剂，依物理性质划分，该培养基属于液体培养基，A正确；乳酸杆菌的生长繁殖需要维生素，而牛肉膏和蛋白胨中均含有维生素，因此用该培养基培养乳酸杆菌不需要再添加维生素，且乳酸杆菌培养基中应含葡萄糖，故不能用该培养基培养，D错误。 2．(目标2)微生物的实验室培养要进行严格的灭菌和消毒。下列说法正确的是(　　) A．消毒和灭菌仅用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染 B．灭菌和消毒均可以杀死环境中的一切微生物，包括芽孢和孢子 C．灼烧灭菌的对象是金属器具，不能是玻璃器具 D．无菌操作时，要对实验操作的空间、操作者的衣物和手进行清洁和消毒 答案　D 解析　消毒和灭菌还能有效避免操作者被微生物感染，A错误；灭菌可以杀死环境中的所有微生物，包括芽孢和孢子，消毒只能杀死物体表面或内部的部分微生物，B错误；灼烧法灭菌的对象可以是玻璃器具，如锥形瓶瓶口，C错误。 3．(目标2)如图是平板划线示意图，划线的顺序为1→2→3→4→5。下列操作方法正确的是(　　) A．操作前不用进行任何处理 B．划线操作必须在酒精灯火焰上进行 C．在5区域中才可以得到所需菌落 D．在1、2、3、4、5次划线的前后都要对接种环灭菌 答案　D 解析　划线之前应对接种环灼烧灭菌，A错误；划线操作在酒精灯火焰旁进行，B错误；在5个区域中，只要有单个活菌，通过培养均可获得所需菌落，C错误。 4．(目标2)下列叙述不正确的是(　　) A．倒平板后的培养皿需进行灭菌 B．培养时培养皿的放置应如图b所示 C．接种时不能划破培养基，否则难以达到分离单菌落的目的 D．接种结束后，在培养皿上标注菌种及接种日期等信息 答案　A 解析　将培养皿和培养基先分别灭菌，再进行倒平板，A错误；培养过程中培养皿应倒置，如图b所示，这样放置可防止皿盖上的冷凝水滴落，造成培养基污染，B正确。 5．(目标1、2)如下表所示为某微生物培养基的配方，请回答： 成分 含量 NaNO3 3 g K2HPO4 1 g KCl 0.5 g MgSO4·7H2O 0.5 g FeSO4 0.01 g (CH2O) 30 g H2O 定容至1000 mL 青霉素(抑制细菌的生长) 0.1万单位 (1)按物理性质划分，该培养基属于________培养基。 (2)根据培养基原料，所培养微生物的同化作用类型是________。 (3)该培养基中的碳源是________。 (4)对培养基进行灭菌，应该采用的方法是________________。 答案　(1)液体　(2)异养型　(3)(CH2O) (4)湿热灭菌法(或高压蒸汽灭菌法) 解析　(1)从培养基成分看，没有琼脂等凝固剂，属于液体培养基。 题型一　培养基的成分及种类分析 例1　甲、乙、丙为三种微生物，可以分别在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种培养基中正常生长繁殖。若甲和丙交换培养基，甲能正常生长繁殖，丙不能。甲和丙都不能在培养基Ⅱ中正常生长繁殖。下列叙述正确的是(　　) 培养基 Ⅰ Ⅱ Ⅲ CO(NH2)2 10 g － － ＋ K2HPO4 4 g ＋ ＋ ＋ FeSO4 0.5 g ＋ ＋ ＋ 蔗糖10 g ＋ － ＋ (NH4)2SO4 0.4 g － ＋ － MgSO4 9.25 g ＋ ＋ ＋ 琼脂10 g ＋ ＋ ＋ H2O定容至1000 mL ＋ ＋ ＋ 注：“＋”表示培养基中加入了这种物质，“－”表示培养基中没有加入这种物质。 A．三种培养基都有水，故都是液体培养基 B．甲、乙、丙都不是自养微生物 C．CO(NH2)2可以作为丙的碳源和氮源 D．丙一定不是固氮微生物 解题分析　三种培养基都有凝固剂(琼脂)，故都是固体培养基，A错误；Ⅱ培养基中没有碳源，而乙能在该培养基中正常生长繁殖，说明乙是自养微生物，B错误；CO(NH2)2是尿素可以作为丙的氮源，但一般不作为其碳源，C错误；Ⅰ培养基中没有氮源，结合题干“若甲和丙交换培养基，甲能正常生长繁殖，丙不能”可知，丙一定不是固氮微生物，D正确。 答案　D 例2　下列有关以CO2为唯一碳源的自养微生物所需营养物质的描述中，错误的是(　　) A．铵盐和硝酸盐等无机氮为该微生物提供必要的氮素 B．碳源物质为该微生物提供能源物质 C．水、无机盐也是该微生物不可缺少的营养物质 D．琼脂不是该微生物的营养要素之一 解题分析　由题中信息可知，该微生物的碳源是CO2，属于无机物，不能作为微生物的能源物质，B错误；琼脂是凝固剂，D正确。 答案　B 知识拓展 1．培养基的配制原则 (1)目的要明确：配制时应根据微生物的种类、培养目的等确定配制的培养基种类，因为不同微生物对营养物质的需求不同。 (2)营养要协调：注意各种营养物质的浓度和比例。 (3)pH要适宜：各种微生物适宜生长的pH范围不同。 2．培养微生物时，培养基中不一定有碳源和氮源。例如，培养自养型微生物时，一般不需要添加碳源，微生物可以利用空气中的二氧化碳；培养固氮微生物时，一般不需要添加氮源，微生物可以利用空气中的氮气。 题型二　微生物的纯培养 例3　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。下列有关叙述不正确的是(　　) A．操作过程中，接种环至少需灼烧五次 B．完成平板划线后，待菌液被培养基吸收后再放入培养箱中培养 C．图甲中的a区域为划线的起始区域 D．接种前应对培养基进行高压蒸汽灭菌 解题分析　微生物的纯培养常采用平板划线法，其操作过程中每次划线前都需要灼烧接种环，以保证菌种来自上一次划线的末端，划线结束后也要灼烧接种环，防止污染环境、感染接种者，分析题图可知，划线四次，因此接种环至少需灼烧五次，A正确；图乙是根据图甲划线后培养所得的菌落图，由图可知，a区域出现了单菌落，d区域菌落连成一片，根据平板划线法的原理，a区域为划线的最终区域，d区域为划线的起始区域，C错误。 答案　C 例4　下列是培养和纯化X细菌的部分操作步骤，相关叙述正确的是(　　) A．步骤①中，倒好平板后应立即将其倒置，防止冷凝水落在培养基上污染培养物 B．步骤②接种环应先在火焰上灼烧，灼烧后接种环应立即放入试管中蘸取菌液 C．步骤③在培养基表面连续划线，使接种物逐渐稀释，培养后可分离得到单个菌落 D．步骤④是将培养皿放在恒温培养箱中培养，一段时间后得到的都是X细菌的菌落 解题分析　步骤①中，倒好的平板应待其冷却凝固后，再倒置，A错误；步骤④培养后得到的菌落可能有杂菌，需要进一步筛选、纯化，D错误。 答案　C 知识拓展 (1)倒平板、接种和分离微生物的操作在酒精灯火焰旁进行，避免周围环境中微生物的污染。 (2)倒平板时不要将培养基溅在皿盖与皿底之间，否则此培养基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。 课后课时作业 题号 1 2 3 4 5 6 7 难度 ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ 对点 培养基的配制 培养基的配制 无菌技术 无菌技术 微生物的纯培养 微生物的纯培养 微生物的纯培养 题号 8 9 10 11 12 13 难度 ★ ★★ ★★ ★★ ★ ★★ 对点 微生物的纯培养 培养基的配制 微生物的纯培养 微生物的纯培养 培养基的配制及微生物的纯培养 培养基的配制及微生物的纯培养 [基础对点] 知识点一　培养基的配制 1．下列关于培养基的说法，不正确的是(　　) A．培养基一般都含有碳源、氮源、无机盐、水等营养物质 B．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 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　C 解析　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，但在固体培养基中加入水不能制成液体培养基，C错误。 2．有关培养基配制原则表述正确的是(　　) A．任何培养基都必须含有碳源、氮源、无机盐、水 B．碳源和氮源必须具有一定比例，碳元素的含量最多，其次为氮元素 C．微生物的生长除受营养因素影响外，还受到pH、氧、渗透压的影响 D．培养细菌时，一般需将培养基的pH调至酸性 答案　C 解析　培养自养型微生物时不需要添加碳源，培养固氮菌时可以不加氮源，A错误；一般来说，培养基中含量最多的是水，所以含量最多的不是碳元素，B错误。 知识点二　无菌技术 3．微生物培养时常利用无菌技术避免杂菌的污染，相关叙述错误的是(　　) A．对操作空间和用于微生物培养的器皿要进行灭菌处理 B．实验中要避免已灭菌处理的材料用具与周围物品接触 C．接种前后的接种环都要在酒精灯火焰上进行灼烧 D．实验室可定期采用药物熏蒸并配合紫外线照射进行消毒 答案　A 4．下列关于表中消毒与灭菌的描述，错误的是(　　) 常用方法 应用举例 消毒 ① 日常用品 ② 不耐高温的液体 ③ 皮肤 灭菌 灼烧灭菌法 ④ 干热灭菌法 ⑤ 高压蒸汽灭菌法 ⑥ A．若要彻底除去物体内外的芽孢和孢子，只靠方法①②③是不行的 B．牛奶、啤酒等通常用方法②消毒，④可以为接种针、涂布器 C．用酒精擦拭双手，用氯气处理饮用水等操作属于③ D．培养皿、培养基灭菌均可采用干热灭菌法和高压蒸汽灭菌法 答案　D 解析　常用的消毒方法并不能彻底除去物体内外的孢子和芽孢，若要彻底除去芽孢和孢子，则需要灭菌，A正确；对于牛奶、啤酒等不耐高温的液体，常用的消毒方法是巴氏消毒法，对于接种工具常用灼烧灭菌法来灭菌，B正确；培养基不能用干热灭菌法灭菌，D错误。 知识点三　微生物的纯培养 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．酵母菌的纯培养实验中，在培养基上观察到不同的菌落，可能是无菌操作不规范等原因引起的 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 答案　C 解析　倒平板时用食指和拇指夹住培养皿的皿盖并开启一条稍大于瓶口的缝隙，随后倒入培养基，C错误。 6．关于制备牛肉膏蛋白胨固体培养基，下列说法不正确的是(　　) A．培养基配制好先用湿热灭菌法灭菌后调pH B．在酒精灯火焰旁进行倒平板及接种操作 C．待培养基冷却至50 ℃左右时倒平板，待平板冷凝后将平板倒过来放置 D．实验结束离开实验室时一定要洗手，以防止被微生物感染 答案　A 7．下图为纯培养酵母菌的一个操作环节，下列相关叙述中，错误的是(　　) A．该操作步骤是接种，方法是平板划线法 B．除第一次划线外，以后的每一次划线的起点是上一次划线的末端 C．图中酵母菌密度最小的是5处 D．培养基中的营养物质浓度越高，对酵母菌的生长越有利 答案　D 8．做“酵母菌的纯培养”实验时，下列叙述不正确的是(　　) A．使用固体培养基 B．使用已灭菌的接种环、培养皿，操作过程中不再灭菌 C．在未接种的培养基表面若有菌落生长，则需要重新进行实验 D．使用后的培养基在丢弃前一定要进行灭菌处理 答案　B 解析　酵母菌的纯培养实验用的是固体培养基，A正确；使用已灭菌的接种环、培养皿，操作过程中接种环、试管口还需灼烧灭菌，B错误；未接种的培养基表面有菌落生长，说明灭菌不彻底，需要重新进行实验，C正确。 [能力提升] 9．如表是某微生物培养基的主要成分。下列有关说法错误的是(　　) 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 A.此培养基可用来培养自养型微生物 B．此表中的营养成分共有三类，即水、无机盐、氮源 C．若除去①，此培养基可培养硝化细菌 D．若在该培养基中加入蛋白胨，则它可充当碳源、氮源 答案　C 解析　此培养基无碳源，因此可用来培养自养型微生物，A正确；此表中的营养成分共有三类，即水、无机盐、氮源[(NH4)2SO4]，B正确；硝化细菌利用的氮源是NH3，可将其氧化成HNO2，进而将HNO2氧化成HNO3，利用这两个反应释放的能量将CO2和H2O合成有机物，(NH4)2SO4可分解产生NH3，除去①，此培养基不能用来培养硝化细菌，C错误；蛋白胨是含元素C和N的有机物，因此培养基中若加入蛋白胨，则它可充当碳源、氮源，D正确。 10．某同学想从泡菜汁中筛选耐高盐乳酸菌，进行了如下实验：取泡菜汁样品，划线接种于一定NaCl浓度梯度的培养基，经培养得到了单菌落。下列叙述正确的是(　　) A．培养乳酸菌的培养基和器具都要进行灼烧灭菌 B．泡菜汁需多次稀释后才能划线接种 C．需在无氧条件下培养 D．分离得到的微生物均为乳酸菌 答案　C 解析　培养基要进行高压蒸汽灭菌，所用器具需要干热灭菌，且操作过程中接种环需要灼烧灭菌，A错误；划线接种时，泡菜汁无需进行多次稀释，B错误；乳酸菌是厌氧菌，需在无氧条件下培养，C正确；泡菜汁中还有酵母菌等，因此分离得到的微生物不只有乳酸菌，D错误。 11．酵母菌纯培养过程中，关于接种操作的叙述不正确的是(　　) A．取下培养液试管棉塞后需将试管口通过火焰 B．接种环在火焰上烧红后应尽快蘸取菌液 C．在火焰附近将培养皿打开一条缝隙，迅速完成一次划线 D．每两次划线之间均需灼烧接种环 答案　B 解析　取下培养液试管棉塞后需将试管口通过火焰，进行灼烧灭菌，防止被杂菌污染，A正确；接种环在火焰上烧红后应待其冷却后才能蘸取菌液，否则会杀死菌种，B错误；每两次划线之间均需灼烧接种环，目的是杀死接种环上残留的菌种，使下次划线的菌种来自上次划线的末端，D正确。 12．回答下列与细菌培养相关的问题。 (1)在细菌培养时，制备培养基时要根据所培养细菌的不同来调节培养基的pH，其原因是____________________________。硝化细菌在没有碳源的培养基上________(填“能够”或“不能”)生长，原因是________________________________。 (2)单个细菌在平板上会形成菌落，研究人员通常可根据菌落的形状、大小、颜色等特征来初步区分不同种的微生物，原因是________________________________________________________。 (3)用平板培养细菌时一般需要将平板________(填“倒置”或“正置”)。 (4)在接种前需要检测培养基是否被污染。对于固体培养基应采用的检测方法是______________________________________________________________。 答案　(1)不同细菌生长繁殖所需的最适pH不同　能够　硝化细菌可以利用空气中的CO2作为碳源 (2)在一定的培养条件下，不同种微生物表现出各自稳定的菌落特征 (3)倒置 (4)将未接种的培养基在适宜的温度下放置适宜的时间，观察培养基上是否有菌落产生 13．鲸死亡后会沉入海底，俗称“鲸落”。“鲸落”后期会形成一个以厌氧菌和硫细菌等为主体的生态系统。厌氧菌以“鲸落”肌肉中的脂肪为食，同时产生硫化氢等一些硫化物。硫细菌将硫化物氧化成硫酸盐，并以该过程中释放的能量合成有机物。请回答相关问题： (1)培养微生物的培养基中一般都会含有水、无机盐、氮源和碳源，培养“鲸落”群落中厌氧菌的碳源是__________。要培养硫细菌，培养基中的成分需要特殊配制，主要体现在__________________________________，这种培养基可以用来专一性培养硫细菌。 (2)在分离“鲸落”中的微生物时要制备固体培养基，在倒平板操作后，将平板倒置，这样做的目的是____________________________________________________。 (3)若想得到“鲸落”中某目标菌种，可用平板划线法进行纯化。若下图甲是接种培养后的菌落分布图，对应的平板划线操作示意图为________。图甲中的③更易获得单菌落，原因是____________________________________________________________________。 答案　(1)脂肪　碳源必须是含碳无机物(或碳酸盐)，同时加入硫化物　(2)防止培养皿皿盖上凝结的水珠落入培养皿造成污染 (3)丙　每次划线的菌种都来自上一次划线的末端，最后一次划线获得的菌落密度最小，更容易获得单菌落 解析　厌氧菌以“鲸落”肌肉中的脂肪为食，属于异养型微生物，故培养“鲸落”群落中厌氧菌的碳源是脂肪。硫细菌将硫化物氧化成硫酸盐，并以该过程中释放的能量合成有机物，即硫细菌为自养型微生物，所以要培养硫细菌，培养基中的成分需要特殊配制，主要体现在碳源必须是含碳无机物(或碳酸盐)，同时加入硫化物。 10 学科网（北京）股份有限公司 $$