1.2.1微生物的培养技术及应用课件-2024-2025学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

生物学（新人教版） 生物技术与工程 第一章 发酵工程 第 2 节 微生物的培养技术及应用（一） Biology 从社会中来 向经过杀菌处理的牛奶中添加某些对人体有益的细菌，再经过发酵就可以制成酸奶一般家庭自制酸奶可能会导致肠胃不适，主要原因是有杂菌混入。 那么怎么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。 无细胞结构 原核细胞 真核细胞 真菌：酵母菌、毛霉等； 原生生物：草履虫、变形虫等 1.微生物的类群 病毒：SARS病毒、新冠病毒等RAN病毒；噬菌体等DNA病毒 细菌：蓝细菌、大肠杆菌、乳酸菌等； 放线菌：链霉菌等 回顾旧知 微生物 概念：难以用肉眼观察的微小生物的统称 本章提及的微生物主要指用于发酵的细菌和真菌。 细菌的形态 杆菌 球菌 霍乱弧菌 葡萄球菌 螺旋菌 回顾旧知 微生物 一 微生物的基本培养技术 防止杂菌污染，获得纯净的微生物培养物 微生物结构简单、形体微小，眼睛看不到，若想得到纯净的微生物，就必须对其进行培养和分离。 实验室培养微生物关键: (1）提供微生物生长繁殖所需营养和环境条件 (2）确保其它微生物无法混入 (3)并将需要的微生物分离出来 培养基 纯化培养 无菌技术 发酵工程的基础： 壹 培养基的配制 一、培养基的配制 1、培养基概念： 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、培养基作用： 用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。 （ ①提供微生物繁殖所需各种营养， ②异养微生物的能源） 3、培养基类型： 有无 凝固剂琼脂 液体培养基 固体培养基 微生物的分离、鉴定、活菌计数 扩大培养、工业生产 微生物在固体培养基表面生长，可以形成肉眼可见的菌落。 按用途 选择培养基 鉴别培养基 如含抗生素的培养基 如不加氮源的培养基 伊红美蓝（大肠杆菌） 酚红（分解尿素菌） 刚果红（分解纤维素菌） 加高浓度NaCl的培养基 一、培养基的配制 3、培养基类型： （2）按用途分 允许特定种类的微生物生长,同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基。 在培养基中加入某种指示剂或化学药品,用以鉴别不同种类的微生物。 按化学成分 天然培养基 合成培养基 一般用于工业生产 一、培养基的配制 3、培养基类型： （3）按化学成分分 用化学成分不明确的天然物质配成，如加入血清血浆等 根据细胞生存所需要 的种类和数量（已知的）用人工方法模拟合成 计算 称量 溶化 灭菌 分类、鉴定 一、培养基的配制 划分标准 培养基种类 特 点 用途 物理性质 化学成分 用 途 不加凝固剂 加凝固剂，如琼脂 工业生产 观察微生物的运动 微生物分离、鉴定、活菌计数、保藏菌种 含化学成分不明确的天然物质 工业生产 培养基成分明确 分类、鉴定 允许特定种类的微生物生长,同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基 培养、分离出特定微生物 在培养基中加入某种指示剂或化学药品,用以鉴别不同种类的微生物 鉴别不同种类微生物 天然培养基 合成培养基 固体培养基 液体培养基 半固体培养基 选择培养基 鉴别培养基 3、培养基类型：（归纳） 一、培养基的配制 4.培养基的营养成分： （1）基本成分： 一般都含有碳源、氮源、水、无机盐 无机碳源： CO2、CO32-、HCO3- 有机碳源： 葡萄糖、牛肉膏、蛋白胨等含碳有机物，最常用的是糖类，尤其是葡萄糖 自养微生物 异养微生物 无机氮源： NH4＋、NO3-、NH3等 有机氮源： 牛肉膏、蛋白胨、尿素、氨基酸等 注：含C、H、O、N的有机物是异养型微生物的碳源、氮源、能源 Ca、K 、Mg为大量元素 Zn、Cu、Mn、Co、Mo等微量元素 碳 源 氮 源 水 无机盐 良好溶剂，参与细胞多种生化反应等。 为微生物生长提供所需的碳元素 合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物 组成成分、调节物质、酶的激活剂、(能源)等 微生物 碳源 蓝细菌 CO2 硝化细菌 CO2 根瘤菌 糖类等有机物 大肠杆菌 糖类、蛋白质等有机物 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 （牛肉膏、酵母膏、蛋白胨中含有） (2)还需满足微生物对 pH、特殊营养物质、氧气的需求 举例说明： 培养乳酸菌需要添加维生素 培养霉菌时需将PH调至酸性，培养细菌时将PH调至中性或微碱性 培养厌氧微生物时需要提供无氧条件 牛肉膏 蛋白胨 一、培养基的配制 维生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶等 培养微生物时需 要补充某些特殊营养物质，是由于这些微生物缺乏合成这些物质所需要的 酶或合成能力有限。 无 菌 技 术 贰 二、无菌技术 消毒 灭菌 获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染。 用较为温和的理化、化学或生物等方法杀死物体表面或内部的一部分微生物。 1.消毒 (1)概念： (2)方法： 资料卡 常用的消毒和灭菌方法 常用的消毒方法 ①煮沸消毒：100℃煮沸5-6 min，可以杀死微生物的营养细胞和一部分芽孢。 ②巴氏消毒：62-65℃下煮30 min或80-90℃处理30s-1min，适合不耐高温的液体，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：用75%酒精、新洁尔灭等进行皮肤消毒；氯气消毒水源等。 ④紫外线消毒：接种室、接种箱或超净工作台可用紫外线照射30min。在照射前，适量喷洒石碳酸或煤酚皂溶液等消毒液，加强消毒效果。 ①湿热灭菌：利用沸水、流通蒸汽或高压蒸汽进行灭菌。高压蒸汽灭菌效果最好，100 kPa、121℃下维持15-30 min，常用于培养基、无菌水等的灭菌。 ②干热灭菌：160-170℃下加热2-3h。常用于玻璃器皿和金属器具（耐高温的和需要保持干燥的物品）。 ③灼烧灭菌：常用于涂布器、接种环、接种针、试管口或其它金属用具等的灭菌。直接在酒精灯火焰的充分燃烧层（外焰）灼烧。 常用的消毒和灭菌方法 常用的灭菌方法 资料卡 二、无菌技术 (1)概念： 2.灭菌 用强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子 (2)方法： ②培养的器皿、接种用具和培养基等进行灭菌 ③实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品相接触 注意：为避免周围环境中微生物的污染，实验操作应在超净工作台并在酒精灯火焰附近进行。 二、无菌技术 3.无菌的范围： ①实验操作的空间、操作者的衣着和手，进行清洁和消毒 湿热灭菌（高压蒸汽灭菌） 干热灭菌 灼烧灭菌 化学药物消毒（酒精） 紫外线消毒 巴氏消毒法 以下所采用的灭菌或消毒方法依次是 化学药物消毒（次氯酸钠） 培养基 培养皿 接种环 实验操作者的双手 实验室 牛奶 有活性生物材料 知识反馈 微生物的纯培养 叁 3 微生物的纯培养 纯培养物： 纯培养： 培养物： 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称为培养物。 由单一个体繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物。 获得纯培养物的过程就是纯培养。 配置培养基 灭菌 倒平板 接种和分离 培养 操作步骤： 念珠菌显色培养基 大肠杆菌培养基 酵母菌培养基 金黄色葡萄球菌和枯草杆菌培养基 3 微生物的纯培养 【探究和实践】 酵母菌的纯培养 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、具有一定形态结构的子细胞群体。 微生物的常用接种方法： ____________和_________________。 平板划线法 单菌落： 由单个微生物繁殖形成的纯培养物。 稀释涂布平板法 3 微生物的纯培养 【探究和实践】 酵母菌的纯培养 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。 材料用具: 酵母菌培养液、马铃薯、葡萄糖（或蔗糖）、琼脂、蒸馏水、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、干热灭菌箱和恒温培养箱等。 方法步骤： 称取去皮的马铃薯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（也可用蔗糖代替）、15~20g琼脂，用蒸馏水定容至1000mL。 ①配制培养基 ②灭菌 将配置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。 棉塞表面比较松散，很容易有细菌附着，一旦操作不慎，就会使灭菌好的培养基二次污染。而牛皮纸或报纸，表面比较紧密，隔绝开了空气中的微生物。 3 微生物的纯培养 【探究和实践】 酵母菌的纯培养 配置培养基 灭菌 方法步骤： 3 微生物的纯培养 【探究和实践】 酵母菌的纯培养 倒平板 待培养基冷却至50℃左右时，在酒精灯火焰旁附近倒平板。倒平板的具体操作步骤如下。 通过灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基。 不要完全打开，以免杂菌污染培养基 可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染 琼脂是一种多糖，在98℃以上熔化，在44℃以下凝固，倒平板时高于50℃会烫手，低于50℃时，若不及时操作，琼脂会凝固。 配置培养基 灭菌 方法步骤： 倒平板 接种和分离 方法步骤： 通过接种环在固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。经数次划线后培养，可以分离得到单菌落。 注意事项 接种和分离 方法步骤： 上次划线的末端 增加 减少 单个细菌 第一区 灼烧并冷却 防止温度太高杀死菌种 灼烧的目的 灼烧的顺序 目的 第一次灼烧 每次划线之前灼烧 划线结束灼烧 避免杂菌的污染 杀死上次划线结束后接种环上残留的菌种，使每次划线的菌种来自上次划线末端 杀死残留菌种，避免污染环境、感染操作者 接种和分离 方法步骤： 接种方法： 平板划线法介绍 接种方法： 平板划线法 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24~48h。 培养酵母菌 方法步骤： 未接种的平板作为对照组，若有其上菌落生长，则说明培养基被污染或者灭菌不彻底。 警示：在实验室中，切记不可吃东西、喝水，离开实验室时一定要洗手，以防止被微生物感染。使用后的培养基在丢弃前一定要进行灭菌处理，以免污染环境。 1. 在未接种的培养基表面是否有菌落生长？如果有，说明了什么？ 结果分析与评价： 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，你是否观察到了单菌落？这些菌落的颜色、形状和大小是否一致？如果你观察到了不同形态的菌落，你能分析出可能是由哪些原因引起的吗？ 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。 【思维训练】 如果要更加有力地支持或反驳水果“酵素”有益健康的论点，应该怎样获取证据？ 所谓“酵素”，就是“酶”的另一种说法。“酵素”制作就是利用微生物进行无氧呼吸的原理，进行像制作泡菜一样的发酵。这样制作的“酵素”中可能有糖类(包括一些简单的糖和膳食纤维等)、蛋白质(包括多种酶)、有机酸等成分，不存在它独有的、特殊的营养物质，其中甚至可能含有微生物发酵产生的有毒物质,食用后可能会危害人体健康。因此,“吃水果‘酵素’可以美容、减肥、促进消化和提高免疫力”的论点值得怀疑。 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？ 干制——降低食品的水分含量； 腌制——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； 低温储存——通过降低微生物的代谢速率来抑制微生物的生长和繁殖。 练习与应用 1.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24h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 洗手后手上还有一些微生物，不能直接进行无菌操作；可以通过用酒精棉球擦拭双手，或戴消过毒的手套等方法来避免手上微生物的污染。 练习与应用 二、拓展应用 2. 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？ 培养液中02含量不同。 （2）从图中数据你可以得出什么结论?其原因是什么? 培养液中02含量越高，酵母菌种群密度越大。 （3）为什么培养8h后，其中2个锥形瓶中酵母菌的种群密度基本达到稳定? 这时候已经达到了环境容纳量。 练习与应用 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。 芽孢壁很厚，对干旱、低温、高温等恶劣的环境有很强的抵抗力。例如，有的细菌的芽孢，煮沸3小时以后才死亡。 孢子 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。能直接发育成新个体。 知识延伸 谢谢观看 Lavf58.51.100 Lavf58.51.100 Lavf58.20.100 Codec by Bilibili XCode Worker 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