第1章 第2节 一 微生物的基本培养技术-2024-2025学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程同步课件PPT（人教版2019）

第2节　微生物的基本培养技术 第1章　发酵工程 生物 学习目标 ①阐明灭菌是获得纯净的微生物培养物的前提。 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概述平板划线法和稀释涂布平板法是实验室进行微生物分离和纯化的常用方法。 教学重难点 重点： 酵母菌的纯培养 难点 酵母菌的纯培养 提示：这需要应用无菌技术和微生物的培养技术。 导入新课 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。由于制作工艺并不复杂，有的人会在家里自制酸奶。自制酸奶虽然方便，但是食用自制酸奶导致肠胃不适的事例屡见不鲜，主要原因是在制作过程中有杂菌混入。怎样才能保证无处不在的杂菌不混入发酵物中呢？ 问题思考 酸奶 提示：提供合适的营养和环境条件(培养基);确保其他微生物无法混入(无菌技术),并将需要的微生物分离出来。 导入新课 如何培养微生物? 问题思考 一、培养基的配制 新课讲授 新课讲授 1.培养基 什么是培养基？ [探究一]培养基的配制 提示：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出的供其生长繁殖的营养基质。 培养基 新课讲授 培养基的作用是什么？ [探究一]培养基的配制 提示：培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。 培养基 新课讲授 培养基的类型有哪些？ [探究一]培养基的配制 标准 培养基种类 培养基特点 应用 物理 状态 功能 原料 来源 固体培养基 加凝固剂，如琼脂 微生物的分离与鉴定，活菌计数，保藏菌种 半固体培养基 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 液体培养基 不加凝固剂 常用于工业生产 选择培养基 根据某种微生物的特殊营养要求配制 选择分离 鉴别培养基 加入能与目的菌的代谢物发生显色反应的指示剂 鉴定 含化学成分不明确的天然物质 用已知的化学物质配制 分类鉴定 工业生产 天然培养基 合成培养基 新课讲授 [探究一]培养基的配制 2.培养基的配制 培养基的营养成分有哪些？ 提示：水、无机盐、碳源、氮源等。 1000 mL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 新课讲授 [探究一]培养基的配制 培养基还需满足微生物生长对 pH、特殊营养物质以及O2的需求，请举例说明。 提示：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。 二、无菌技术 新课讲授 新课讲授 [探究二]无菌技术 提示：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。 获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染。无菌技术主要包括消毒和灭菌。 什么是消毒？ 不同的消毒技术 新课讲授 什么是灭菌？ [探究二]无菌技术 提示：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。 不同的灭菌技术 新课讲授 消毒和灭菌一样吗？请列表比较。 [探究二]无菌技术 类型 适用范围 操作方法 消毒 较为温和的物理、化学或生物等方法杀死部分微生物(不包括芽孢、孢子) 煮沸消毒法 巴氏消毒法 化学药物消毒 紫外线消毒 日常生活 不耐高温的液体 生物活体、水源等 接种室、接种箱 或超净工作台 100 ℃煮沸5~6 min 63~65 ℃消毒30 min或72~76 ℃处理15 s或 80~85 ℃处理10~15 s 紫外线照射30 min 如用酒精擦拭双手、用氯气消毒水源等 新课讲授 [探究二]无菌技术 类型 适用范围 操作方法 灭菌 强烈的理化方法杀死所有微生物(包括芽孢、孢子) 灼烧灭菌 干热灭菌 湿热灭菌 接种工具、试管口或瓶口等 耐高温、需要保持干燥的物品，如玻璃器皿、金属用具等 培养基、培养皿等 高压蒸汽灭菌锅内，在压力为100 kPa、温度为 121 ℃条件下，维持15~30 min来灭菌 10~15 s物品放入干热灭菌箱，160~170 ℃维持1~2 h 直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧 三、微生物的纯培养 新课讲授 新课讲授 [探究三]微生物的纯培养 提示：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。 什么是微生物的纯培养？ 微生物的纯培养的步骤包括哪些？ 提示：配制培养基、灭菌、接种、分离和培养等。 新课讲授 [探究三]微生物的纯培养 什么是菌落？ 提示：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。 菌落 新课讲授 [探究三]微生物的纯培养 微生物的纯培养的具体方法是什么？ 提示：采用平板划线法和稀释涂布平板法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。 平板划线 稀释涂布 新课讲授 [探究三]微生物的纯培养 酵母菌的纯培养的具体步骤是怎样的？ 提示：1.制备培养基 (1)配制培养基 称取去皮马铃薯200g，切成小块，加水1000 mL，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1000 mL。　 (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15~30 min。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2 h。 (3)倒平板：待培养基冷却至50 ℃左右时，在酒精灯火焰附近倒平板。 倒平板注意事项：①温度控制在50 ℃左右；②在酒精灯火焰附近操作；③冷凝后平板倒置。 新课讲授 [探究三]微生物的纯培养 酵母菌的纯培养的具体步骤是怎样的？ 提示：2.接种和分离酵母菌 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表面。经过数次划线后培养，可以分离得到单菌落。 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 ℃左右的恒温培养箱中培养24~48 h。 1.培养基的成分及功能 新课讲授 [核心归纳] 营养要素 来源 功能 碳源 无机碳源 CO2、CO32-　、HCO3- 等含碳无机物 ①构成细胞物质和一些代谢产物； ②有机碳既是碳源又是能源 有机碳源 糖类、脂质、蛋白质、有机酸、石油等 氮源 无机氮源 铵盐、硝酸盐等 将无机氮合成含氮的代谢产物 有机氮源 牛肉膏、蛋白胨、尿素、氨基酸等 合成蛋白质、核酸及含氮的代谢产物 水 外界摄入 ①良好的溶剂； ②维持生物大分子结构的稳定 无机盐 无机物 ①提供无机营养； ②调节pH； ③维持渗透压 新课讲授 2.几种微生物的营养和能量来源 [核心归纳] 微生物 碳源 氮源 能源 蓝细菌 CO2 光能 硝化细菌 CO2 NH3 NH3的氧化 根瘤菌 糖类等有机物 N2 有机物 大肠杆菌 糖类、蛋白质等有机物 蛋白质等 有机物 新课讲授 [核心归纳] 3.培养基的类型 标准 培养基种类 培养基特点 作用 物理 性质 固体培养基 加凝固剂，如琼脂 微生物的分离与鉴定，活菌计数，保藏菌种 半固体培养基 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 液体培养基 不加凝固剂 常用于工业生产 功能 选择培养基 根据某种微生物的特殊营养要求配制 选择分离 鉴别培养基 加入能与目的菌的代谢产物发生显色反应的指示剂 鉴定 来源 天然培养基 含化学成分不明确的天然物质 工业生产 合成培养基 用已知的化学物质配制 分类鉴定 新课讲授 [核心归纳] 4.芽孢和孢子 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(不是繁殖体)，叫作芽孢。芽孢的壁很厚，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。芽孢又小又轻，可以随风飘散。当环境适宜(如温度、水分适宜)的时候，芽孢又可以萌发，形成一个细菌。 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。孢子的特点是能直接长成新个体。 新课讲授 [核心归纳] 5.配制培养基的注意事项 (1)如果需要调节培养基的pH，应该在定容完成后，灭菌之前进行操作。 (2)培养基灭菌后要冷却到50 ℃左右时开始倒平板。其原因是琼脂是一种多糖，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。 (3)倒平板时，要使锥形瓶的瓶口迅速通过火焰。通过灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基。 (4)平板冷却凝固后，要将平板倒置。 (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。 新课讲授 [核心归纳] 6.平板划线法接种菌种时，可防止杂菌污染的操作 (1)接种前将接种环放在酒精灯火焰上灼烧。 (2)划线操作在酒精灯火焰旁进行。 (3)接种环蘸取菌液前后，要将试管口通过火焰。 (4)划线时将培养皿的皿盖打开一条缝隙，用接种环在培养基表面迅速划线，划线后及时盖上皿盖。 新课讲授 [核心归纳] 7.实验结果的分析 (1)培养未接种的培养基的目的是检测培养基是否被杂菌污染(或检查培养基制备是否合格)。未接种的培养基表面若有菌落生长，则说明培养基被污染，应该重新制备；若无菌落生长，则说明未被污染。 (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、形状和大小上相似，酵母菌菌落一般表面光滑，多呈乳白色。 (3)若在培养基中观察到不同形态的菌落，原因可能是菌液不纯，混入其他杂菌，或在实验操作过程中被杂菌污染。 【练习1】 当堂训练 下列关于微生物营养物质的描述，正确的是（ ） A.所有碳源都能为微生物生长提供能源 B.蛋白胨主要提供氮源和维生素 C.硝酸钾只能为微生物生长提供无机盐 D.营养物质越多，微生物生长繁殖越快 B 【练习2】 当堂训练 下列关于微生物培养基的说法，不正确的是（ ） A.牛肉膏主要给微生物提供碳源、磷酸盐和维生素 B.培养硝化细菌可以不加有机碳 C.微生物都可以利用琼脂作为碳源 D.固体培养基常用于菌种的鉴定和分离 C 【练习3】 当堂训练 接种环、培养皿、培养基、实验操作者的双手所采用的灭菌、消毒方法依次是（ ） ①煮沸消毒法　②灼烧灭菌　③干热灭菌　④化学药剂消毒　⑤高压蒸汽灭菌 A.①②③⑤ B.②③⑤④ C.②③④⑤ D.①②⑤④ B 【练习4】 当堂训练 防止杂菌入侵，获得纯净的培养物，是研究和应用微生物的前提。下列叙述错误的是（ ） A.实验室里可以用紫外线或化学药物进行消毒 B.接种环、接种针等金属用具，直接在酒精灯火焰的内焰部位灼烧灭菌 C.在实验室中，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 D.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 B 【练习5】 当堂训练 如图是倒平板的操作，下列相关叙述错误的是（ ） A.正确的操作顺序是丙→乙→甲→丁 B.甲应在酒精灯火焰附近进行 C.此培养基不可能为液体培养基 D.完成甲后应快速进行丁操作 D 【练习6】 当堂训练 某同学配制好含琼脂的牛肉膏蛋白胨培养基后，对培养基和培养皿进行高压蒸汽灭菌，当培养基温度下降到50 ℃左右时，在酒精灯火焰附近倒平板，待培养基冷却至室温，按照下表进行处理： 组别 处理 A组 打开培养皿盖，距地面0.3 m处暴露15 min B组 打开培养皿盖，距地面0.6 m处暴露15 min C组 打开培养皿盖，距地面0.9 m处暴露15 min D组 打开培养皿盖，距地面1.2 m处暴露15 min E组 不打开培养皿盖 【练习6】 当堂训练 将处理完毕的培养皿置于适宜温度下培养2～3 d，观察每个培养皿中的菌落特征和数目。请回答下列问题： (1)实验中E组的作用是_____________，若该组的培养基表面没有菌落生长，这说明__________________。 (2)“在酒精灯火焰附近”进行相关操作是为了______________________________；“待培养基冷却至室温”的目的是 _____________________________________________________________。实验结束后，对使用过的培养基应_______________。 (3)若挑取培养皿中的某一菌落，利用平板划线法进行纯化，则在进行第二次及以后的划线时，总是从上一次划线的末端开始划线，这样做的目的是_________________________________________。 培养基灭菌合格 （空白）对照 避免周围环境中微生物的污染 使培养基凝固和防止培养基温度过高杀死接种在其上的微生物 进行灭菌处理 将聚集的菌体逐渐分散以便获得单个菌落 课堂小结 谢谢大家 $$