2025届高三一轮复习生物：发酵工程的培养基及无菌技术课件

第二节 体液调节 专题八 生物工程与技术之发酵工程 1 聚 焦 概 念 概念3 发酵工程利用微生物的特定功能规模化生产对人类有用的产品 3.1 获得纯净的微生物培养物是发酵工程的基础 3.1.1 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 3.1.2 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 3.1.3 举例说明通过调整培养基的配方可有目的地培养某种微生物 3.1.4 概述平板划线法和稀释涂布平板法是实验室中进行微生物分离和纯化的常用方法 3.1.5 概述稀释涂布平板法和显微镜计数法是测定微生物数量的常用方法 教学提示：应开展下列教学活动：（1）通过配制培养基、灭菌、接种和培养等实验操作获得纯化的酵母菌落；（2）分离土壤中分解尿素的细菌，并进行计数。 一.培养基应该包括哪些营养物质？ 请分析水、无机盐、碳源、氮源在微生物培养中的作用? 二.培养基的类型有哪些？ (1)①按成分分类②按物理状态分类③按用途分类 (2)什么是选择培养基？请分别说出如何分离分解纤维素的微生物？如何分离固氮微生物？如何选择放线菌、细菌、酵母菌或霉菌等目标微生物？ （3）什么是鉴别培养基？说出鉴别培养基与选择培养基的主要区别是什么吗？（4）什么是加富培养基？说出加富培养基与选择培养基的主要区别是什么吗？ 三、消毒原理及方法 四、灭菌方法及原理 五、发酵工程的灭菌设备有哪些？各自有何特点？优缺点？高压蒸汽灭菌锅的使用方法及注意事项？ 六、无菌操作接种器具有哪些？各自适用范围？使用方法？ 七、无菌操作转移器具有哪些？各自适用范围？使用方法？ 八、配制培养基过程 九、平板划线法和稀释涂布平板法两种纯化细菌方法的比较 十、辨析统计菌落数稀释涂布平板法和显微镜计数法的两种方法 (2023·江苏卷，T22) ABC (2020·江苏卷，31)产脂肪酶酵母可用于含油废水处理。为筛选产脂肪酶酵母菌株，科研人员开展了相关研究。请回答下列问题： (1)常规微生物实验中，下列物品及其灭菌方法错误的是________(填编号)。 编号 ① ② ③ ④ 物品 培养基 接种环 培养皿 涂布器 灭菌方法 高压蒸汽 火焰灼烧 干热 臭氧 (2)称取1.0 g某土壤样品，转入99 mL无菌水中，制备成菌悬液，经________后，获得细胞密度不同的菌悬液。分别取0.1 mL菌悬液涂布在固体培养基上，其中10倍稀释的菌悬液培养后平均长出了46个酵母菌落，则该样本中每克土壤约含酵母菌__________________个。 ④ 梯度稀释 4.6×105(或460 000) (3)为了进一步提高酵母菌产酶能力，对分离所得的菌株，采用射线辐照进行________育种。将辐照处理后的酵母菌涂布在以______________为唯一碳源的固体培养基上，培养一段时间后，按照菌落直径大小进行初筛，选择直径________的菌落，纯化后获得A、B两突变菌株。 (4)在处理含油废水的同时，可获得单细胞蛋白，实现污染物资源化。为评价A、B两菌株的相关性能，进行了培养研究，结果如图。据图分析，应选择菌株 进行后续相关研究，理由是 _______________。 诱变 脂肪(或油脂) 较大 B 该菌株增殖速度快，单细胞蛋白产量高；降解脂肪能力强，净化效果好 系统大概念——发酵工程利用微生物生产对人类有用的产品 一.培养基应该包括哪些营养物质？ 请分析水、无机盐、碳源、氮源在微生物培养中的作用? 成分 含义 作用 来源 碳源 ___________ _______ 构成生物体的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：糖类、牛肉膏等 氮源 ___________ _______ _______________________ 无机氮源：N2、NH3、铵盐、硝酸盐等；有机氮源：蛋白胨等 提供碳元素的物质 提供氮元素的物质 合成蛋白质、核酸等物质 无机盐 为微生物提供除碳、氮之外的各种重要元素，包括大量元素和微量元素 为微生物提供无机营养，调节培养基的pH等 无机化合物：KH2PO4、 K2HPO4、NaCl等 水 生物体含量最高的无机化合物 良好的溶剂，参与化学反应等 培养基、代谢产物 考向　培养基配制及其作用 1.(多选)现有两种固体培养基，已知其配制时所加的成分和含量如下表，假设用这两种培养基分别去分离土壤中的两种微生物，甲、乙适合分离的微生物是 成分 KH2PO4 MgSO4· 7H2O NaCl CaSO4· 2H2O CaCO3 葡萄糖 纯淀粉 甲培养基 0.02% 0.02% 0.02% 0.01% 0.5% 0.5% 2% 乙培养基 0.02% 0.02% 0.02% 0.01% 0.5% － － 成分 KH2PO4 MgSO4· 7H2O NaCl CaSO4· 2H2O CaCO3 葡萄糖 纯淀粉 甲培养基 0.02% 0.02% 0.02% 0.01% 0.5% 0.5% 2% 乙培养基 0.02% 0.02% 0.02% 0.01% 0.5% － － A.甲培养基适于分离自养型自生固氮菌 B.甲培养基适于分离异养型自生固氮菌 C.乙培养基适于分离自养型自生固氮菌 D.乙培养基适于分离异养型自生固氮菌 √ √ 1.尝试从碳源和氮源的角度分析不同类型的微生物所需的培养基成分的特点 项目 自养型微生物 异养型微生物 碳源 等无机物 等有机物 氮源 等无机物 等有机物 CO2、NaHCO3 糖类 NH3、硝酸盐 牛肉膏、蛋白胨、酵母粉等 【合作探究1】 注意：在碳源上区分明显，在氮源上区分不明显 2.几种微生物的营养和能量来源 微生物 碳源 氮源 能源 蓝细菌 NH4+、NO3-等 硝化细菌 NH3的氧化 根瘤菌 糖类等有机物 有机物中的化学能 大肠杆菌 糖类、蛋白质 等 。 蛋白质 等 。 有机物中的化学能 CO2 光能 CO2 NH3 N2 化学能 有机物 【合作探究2】 (2)什么是选择培养基？请分别说出如何分离分解纤维素的微生物？如何分离固氮微生物？如何选择放线菌、细菌、酵母菌或霉菌等目标微生物？ 概念：是一种能将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中分离出来的特殊培养基。 二.培养基的类型有哪些？ (1)①按成分分类②按物理状态分类③按用途分类 （3）什么是鉴别培养基？说出鉴别培养基与选择培养基的主要区别是什么吗？ 用于快速分类鉴定不同类型微生物的特殊培养基，也可用于分离和筛选产生某种代谢产物的微生物菌种。 选择培养基用于抑制大多数其他微生物的生长，或者造成有利于该菌生长的环境，一段时培养间后使得该菌成为优势菌。 鉴别性培养基用于鉴定不同微生物。 （4）什么是加富培养基？说出加富培养基与选择培养基的主要区别是什么吗？ 概念：也称营养培养基，即在培养基中加入有利于某些微生物生长和繁殖所需的特殊物质，如血液、血清、酵母浸膏、动植物组织液。 加 富培养基与选择培养基的比较 a．加富培养基类似于选择培养基。 b．采用加富培养基的目的，是增加所需分离的微生物的数量，使其形成生长优势，以分离出该种微生物。 c．采用选择培养基的目的，一般是抑制不需要的微生物生长和繁殖，而使所需要的微生物增殖，再分离出所需微生物。 培养基 类型 微生物 以纤维素为唯一碳源 添加可溶性淀粉 添加亚硫酸铋 缺乏氮源 添加10%的酚溶液 添加溴甲酚紫 添加青霉素、 四环素等 百日咳博德氏菌 选择培养基 鉴别培养基 选择培养基 选择培养基 选择培养基 分解纤维素的微生物 固氮微生物 放线菌 伤寒沙门氏菌 酵母菌或霉菌等真菌 产胞外淀粉酶 淀粉水解圈 由紫色转为黄色 产酸微生物 鉴别培养基 选择培养基 加富培养基 加入血液成分 考点二 发酵工程的无菌技术 大本P317-318 人教 P10 1.发酵工程的灭菌方法 浙科 P7 人教 P11 高压蒸汽灭菌锅的使用方法及注意事项？ 121℃ 103kPa 操作步骤 操作要领 加水 将内层灭菌桶取出，向外层锅内加水，水面与三角形搁架平齐 装锅 将灭菌物品放在灭菌桶中(不要装得太满)，加盖，对称固定螺栓 加热排气 加热灭菌锅，打开排气阀，等冷空气完全排尽后，关闭排气阀 保温保压 100 kPa、121 ℃下，保温保压15～30 min 出锅 1.关闭电源 2.压力表降至“0”点，（温度下降）打开排气阀， 3.旋开固定螺栓，取出灭菌物品 高压蒸汽灭菌锅的使用 2.发酵工程的灭菌设备 电热鼓风干燥箱——干热灭菌 适用范围： ①空的玻璃器皿：培养皿、接种针、移液管 ②金属用具：镊子、手术刀等 ③耐高温物品：石蜡油、碳酸钙等 优点：使灭菌器皿保持干燥 缺点：带有胶皮或塑料的物品、液体及固体培养基一般不能用 使用标准：以能否杀死细菌的芽孢作为彻底灭菌的标准 使用条件：160℃，加热2~3h 三、消毒原理及方法 1.概念： 2.常用的消毒方法 ①煮沸消毒法：100℃煮沸5～6min，可以杀死微生物的营养细胞和一部分芽孢 ②巴氏消毒法： 62～65℃下消毒30 min或80～90℃处理30s～1min，适合一些不耐高温的液体，如牛奶。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。 ③化学药剂消毒法：用70%酒精擦拭双手、用氯气消毒水源等。 ④紫外线消毒法：接种室、接种箱或超净工作台在使用前可用紫外线照射30min。在照射前，适量喷洒石炭酸或煤酚皂溶液等消毒液，可以加强消毒效果。 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 （1）能，该方法最大的优点是可以不破坏溶液中各种化学成分。 学程P22 练习题1 学程P22 练习题1 （2）不能，因为 0.22 μm 孔径滤膜无法滤除液体中的病毒（噬菌体）。 学程P22 练习题1 （3）使用孔径远小于 0.22 μm 的滤膜，如孔径为 0.025 μm的滤膜. 蛋白质或细胞结构 培养基 空气 干燥 接种针 接种 饱和蒸汽 过滤阻留 无菌空气 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。 接种器具 玻璃涂布器 接种针 接种环 平板稀释涂布接种 穿刺接种 斜面接种或者平板培养基上划线接种 3.发酵工程的无菌操作器具 转移器具 移液管 刻度移液管 3.发酵工程的无菌操作器具 移液管的使用方法及注意事项——课本P18 3.发酵工程的无菌操作器具 微量取液器——固定容量、可调容量 移液枪 3.发酵工程的无菌操作器具 超净工作台 原理： 使用方法： 优点： 工作台内紫外线灯具有杀菌作用；空气过滤器确保空气的无菌 开机杀菌30min，关掉紫外灯，10min后使用 操作方便、理想的无菌操作设备 3.发酵工程的无菌操作器具 (1)穿刺接种：常用于 微生物。 (2)斜面接种：常用的菌种传代和低温下 菌种的方法。 (3)斜面接种和培养酵母菌 ①主要目的： 、扩大培养和 等。 ②主要步骤：准备接种→ →试管口灭菌→挑取少许菌种→ →培养。 厌氧 保存 菌种转移 保存纯净菌种 接种环灭菌 划线接种 4.微生物接种和传代的无菌技术 平板划线法、稀释涂布平板法分离、纯化微生物 实验：酵母菌的纯培养（人教P12） 什么是纯培养？ 纯培养物？ 实验：酵母菌的纯培养（人教P12） 培养基、培养皿 如何灭菌？ 实验：酵母菌的纯培养（人教P12） 请思考以下问题： ①平板冷凝后，要将平板倒置的原因是什么？ 提示　因为平板冷凝后，皿盖上会凝结水珠，平板倒置后，既可避免培养基表面的水分过快地挥发，又可防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。 ②在接种前随机取若干个灭菌后的未接种的平板，先行培养一段时间，这样做的目的是 。 检测培养基平板灭菌是否合格 ③平板划线第二次及其以后的划线操作总是从上一次划线末端开始，这样做的目的是什么？ 提示　能使微生物的数目随着划线次数的增加而逐渐减少，最终得到由单个微生物繁殖形成的纯培养物。 ④平板划线时最后一次划线为何不能与第一次划线相连？ 提示　最后一次划线已经将酵母菌稀释成单个细胞，如果与第一次划线相连，则增加了酵母菌数目，得不到纯化的效果。 稀释涂布平板法分离、纯化微生物 走进实验室：P24 《分离土壤中分解尿素的细菌并进行计数》 混合平板法分离、纯化微生物 苏教 P23 两种纯化细菌方法的比较 项目 平板划线法 稀释涂布平板法 纯化原理 通过接种环在固体培养基表面__________的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面 将菌液进行一系列的梯度稀释，稀释度足够高时，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞 主要步骤 平板划线操作 系列梯度稀释操作和涂布平板操作 接种工具 ________ _______ 平板示意图 连续划线 接种环 涂布器 优点 可以观察菌落特征，对混合菌进行分离 可以计数，可以观察菌落特征 缺点 不能计数 操作复杂，需要涂布多个平板 共同点 都要用到固体培养基；都需进行无菌操作；都会在培养基表面形成单个的菌落；都可用于观察菌落特征 （人教课后习题）某化工厂为了处理排出污水中的一种有害的、难以降解的有机化合物A，其研究团队用化合物A、磷酸盐、镁盐和微量元素等配制了培养基，成功地筛选出能高效降解化合物A的细菌(目的菌)。 若要研究目的菌的生长规律，可挑取单个菌落进行液体培养，再采用 方法进行计数。请你预测目的菌的种群数量会发生怎样的变化。 细菌计数板计数 S型增长 考向一　发酵工程灭菌的方法设备与无菌技术操作器具 4.下列有关使用高压蒸汽灭菌锅的操作，错误的是 A.加水时，水面应与三角搁架平齐 B.加盖时，将排气软管插入内层灭菌桶的排气槽内 C.加热时，待冷空气完全排尽后关上排气阀 D.切断电源后，打开排气阀使压力表降到零后开盖 考向突破 强化关键能力 √ 5.(2022·南通高三月考)微生物培养时常利用无菌技术避免杂菌的污染，下列相关叙述错误的是 A.配制好的培养基应放入干热灭菌箱中进行干热灭菌 B.实验中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.实验结束后对实验室喷洒石碳酸同时配合紫外线照射 √ 2.(2021·山东，20)含硫蛋白质在某些微生物的作用下产生硫化氢导致生活污水发臭。硫化氢可以与硫酸亚铁铵结合形成黑色沉淀。为探究发臭水体中甲、乙菌是否产生硫化氢及两种菌的运动能力，用穿刺接种的方法，分别将两种菌接种在含有硫酸亚铁铵的培养基上进行培养，如图所示。若两种菌繁殖速度相等，下列说法错误的是 A.乙菌的运动能力比甲菌强 B.为不影响菌的运动需选用液体培养基 C.该实验不能比较出两种菌产生硫化氢的量 D.穿刺接种等接种技术的核心是防止杂菌的污染 1 2 3 4 5 √ 重温高考 真题演练 59 1.(2021·山东，14)解脂菌能利用分泌的脂肪酶将脂肪分解成甘油和脂肪酸并吸收利用。脂肪酸会使醇溶青琼脂平板变为深蓝色。将不能直接吸收脂肪的甲、乙两种菌分别等量接种在醇溶青琼脂平板上培养。甲菌菌落周围呈现深蓝色，乙菌菌落周围不变色，下列说法错误的是 A.甲菌属于解脂菌 B.实验中所用培养基以脂肪为唯一碳源 C.可将两种菌分别接种在同一平板的不同区域进行对比 D.该平板可用来比较解脂菌分泌脂肪酶的能力 1 2 3 4 √ 5 2.(2021·山东，20)含硫蛋白质在某些微生物的作用下产生硫化氢导致生活污水发臭。硫化氢可以与硫酸亚铁铵结合形成黑色沉淀。为探究发臭水体中甲、乙菌是否产生硫化氢及两种菌的运动能力，用穿刺接种的方法，分别将两种菌接种在含有硫酸亚铁铵的培养基上进行培养，如图所示。若两种菌繁殖速度相等，下列说法错误的是 A.乙菌的运动能力比甲菌强 B.为不影响菌的运动需选用液体培养基 C.该实验不能比较出两种菌产生硫化氢的量 D.穿刺接种等接种技术的核心是防止杂菌的污染 1 2 3 4 5 √ THANKS Lavf58.30.100 jasmine $$