1.2.2微生物的选择培养和计数课件-2024-2025学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 第二课时 微生物的选择培养和计数 针对特定的生物学现象，进行观察并提出问题，体现了科学探究的核心素养。 人们在研究或利用微生物时需要使用纯种，因为只有使用纯种才能保证实验的可重复性和结果的可靠性，才能保证产品的品质。所以，从混杂的微生物中分离得到目标微生物的纯种就成为培养微生物必须完成的任务。 思考： （1）如何从混杂的微生物中分离得到纯种的目标微生物? （2）分离得到的纯种微生物的数量又如何去测定? 1.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。 2.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.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。 1.根据微生物的代谢特征配制选择培养基。（科学思维） 2.设计实验分离土壤中的尿素分解菌，并对实验结果进行分析与评价。（科学探究） 一、选择培养基及微生物的选择培养 1．实验室中微生物筛选的原理 人为提供有利于目的菌生长的条件(包括 、 和pH等)，同时 其他微生物的生长。 2．选择培养基 在微生物学中，将 微生物生长，同时 其他种类微生物生长的培养基。 营养 温度 抑制或阻止 允许特定种类的 抑制或阻止 3．微生物的选择培养(稀释涂布平板法) (1)系列稀释(梯度稀释)操作： （2）涂布平板操作： ①取菌液：取0.1 mL菌液滴加到 表面。 ②涂布器灭菌：将涂布器浸在盛有 的烧杯中。再将涂布器放在火焰上灼烧，待 燃尽，涂布器 后，再进行涂布。 培养基 酒精 酒精 冷却 ③涂布过程：用 将菌液圴匀地涂布在培养基表面。涂布时可转动培养皿，使涂布 。 ④培养分离：待涂布的菌液被 吸收后，将平板 ，放入 的 中培养1～2 d。在涂布有合适浓度菌液的平板上就可以观察到分离的 。 涂布器 均匀 培养基 倒置 恒温培养箱 30～37 ℃ 单菌落 筛选分解尿素的细菌的选择培养基的配方： 组分 含量 KH2PO4 1.4 g Na2HPO4 2.1 g MgSO4·7H2O 0.2 g 葡萄糖 10.0 g 尿素 1.0 g 琼脂 15.0 g H2O 定容至1 000 mL 1.在培养基的配方中，为微生物的生长提供碳源和氮源的分别是什么物质？ 碳源是葡萄糖，氮源是尿素。 2.分离分解尿素的细菌的选择培养基是如何进行选择的？ 该选择培养基的配方中，尿素是培养基中的唯一氮源，因此，只有能够利用尿素的微生物才能够生长。 对微生物培养中的生物学现象进行观察并提出问题，体现了科学探究的核心素养。 ？ 3.为什么只有能分解尿素的微生物才能在该 培养基上生长？ 分解尿素的微生物能合成脲酶，而脲酶可将尿素分解成氨，从而为微生物提供氮源。 4.设计对照实验：如何验证所用的选择培养基 没有受到污染？ 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。 对微生物培养中的生物学现象进行观察并提出问题，体现了科学探究的核心素养。 [归纳提升] 1.不同培养基的特点和用途 培养基的种类 特点 用途 化学 成分来源划分 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 分类、鉴定 功能用途划分 选择培养基 在培养基中加入某种化学物质,以抑制不需要的微生物的生长,促进所需要的微生物的生长 培养、分离出特定微生物 鉴别培养基 培养基中加入能与目的菌的代谢产物发生显色反应的指示剂，用以鉴别不同种类的微生物 用已知成分的化学物质配制 鉴别不同种类 微生物 2.两种接种方法的比较 接种方法 平板划线法 稀释涂布平板法 主要步骤 系列梯度稀释操作和涂布平板操作 接种环在固体培养基表面连续划线 接种工具 接种环 单菌落的获得 从适宜稀释度的平板上的菌落中挑取菌体 在具有显著的菌落特征的区域挑取菌体 结果 能否用于计数 可以计数，但是操作复杂，需涂布多个平板 不能计数 用途 一般用于菌种的纯化 涂布器 一般用于筛选菌株 【例1】(2023·广东高考)研究者拟从堆肥中取样并筛选能高效降解羽毛、蹄角等废弃物中角蛋白的嗜热菌。根据堆肥温度变化曲线(如图)和选择培养基筛选原理来判断,下列最可能筛选到目标菌的条件组合是 （ ） 研究目的是筛选能高效降解羽毛、蹄角等废弃物中角蛋白的嗜热菌,因此既要耐高温,又要能够高效降解角蛋白,所以应在c点时取样,选角蛋白氮源培养基。 A A.a点时取样、尿素氮源培养基 B.b点时取样、角蛋白氮源培养基 C.b点时取样、蛋白胨氮源培养基 D.c点时取样、角蛋白氮源培养基 二、微生物的数量测定 1．微生物的数量测定 (1)原理：稀释涂布平板法除可以用于分离微生物外，也常用来 样品中活菌的数目。当样品的稀释度 时，培养基表面生长的一个单菌落，来源于样品稀释液中的 活菌。通过统计平板上的 数，就能推测出样品中大约含有多少活菌。 (2)统计：通常选用一定稀释范围的样品液进行培养，以保证获得菌落数为 、适于计数的平板。在同一稀释度下，应至少对 个平板进行重复计数，然后求出 。 统计 足够高 一个 菌落 30～300 3 平均值 (3)微生物的数量测定方法 ① 法。 ②利用显微镜 计数法。 稀释涂布平板 直接 如图所示，4号试管的结果表明每克土壤中的活菌数约为多少个？ （110+108+112）÷3÷0.1×105=1.1×108个 2．实验设计(土壤中分解尿素的细菌的分离与计数) (1)取样 从富含有机质、酸碱度接近中性的潮湿土壤中取样。先铲去表层土，在距地表约 cm的土壤层取样。 (2)样品的稀释 ①稀原因：样品的 直接影响平板上生长的 。 ②标准：选用一定稀释范围的样品液进行培养，保证获得菌落数在 之间，便于计数。 3～8 稀释度 菌落数目 30～300 (3)微生物的培养与观察： ①培养：不同种类的微生物，往往需要不同的培养 和培养 。 ②观察：每隔 统计一次 数目，最后选取菌落数目 时的记录作为结果。 温度 时间 24 h 菌落 稳定 甲、乙两位同学用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中的细菌数，在对应稀释倍数为106的培养基中，得到以下两种统计结果。 1.甲同学在该浓度下涂布了一个平板，统计的菌落数为230，该同学的统计结果是否真实可靠？为什么？ 不可靠。应设置重复实验，在同一稀释度下至少涂布3个平板，统计结果后计算平均值。 对稀释涂布平板法中的生物学现象进行分析并提出问题，体现了科学探究的核心素养。 ？ 2.乙同学在该浓度下涂布了3个平板，统计的菌落数分别为21、212、256，该同学将21舍去，然后取平均值。该同学对实验结果的处理是否合理？为什么？ 不合理。微生物计数时，如果实验中出现重复实验的结果差别很大的情况，应分析实验过程中可能的影响因素，找出差异的原因，而不能简单地将结果舍弃后进行计数。 对稀释涂布平板法中的生物学现象进行分析并提出问题，体现了科学探究的核心素养。 1.在甲同学确定自己操作无误的情况下，甲同学得出的菌落数多于其他同学的原因可能有哪些？ 在“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”实验中，甲同学从对应106倍稀释的培养基中筛选出大约150个菌落。但是，其他同学在同样的稀释度下只筛选出大约50个菌落。分析上述实例，探讨问题： 可能是他选择的土壤样品不同于其他同学；可能是培养基受到了污染。 2.如何设计对照实验帮助甲同学排除上述两个可能影响实验结果的因素？ （1）甲同学与其他同学取一样的土壤进行实验，如果统计结果一致，则可以确定是土壤样品不同于其他同学； （2）将甲同学配制的培养基在不加土样的情况下培养作为空白对照，以判断培养基是否受到污染。 1.为什么分离不同的微生物要采用不同的稀释度？ 关于微生物数量测定的实验设计问题： 土壤中各种微生物的数量是不同的，为获得不同类型的微生物，就需要按不同的稀释度进行分离。 2.怎样根据结果判断样品稀释操作是否成功？ 若得到了2个以上菌落数目在30～300的平板，则说明稀释操作比较成功，并能够进行菌落的计数。 3.本实验中应如何统计培养基上生长的菌落数？ 每隔24 h统计一次菌落数目，选取菌落数目稳定时的记录作为结果。 测定方法 稀释涂布平板法 显微镜直接计数法 计数对象 优点 缺点 计算结果 计算公式 菌体本身 培养基上的菌落数 计算方便、操作简单 计数的是活菌 不能区分死菌与活菌 操作较复杂，且有一定误差 比实际的数值偏小 比实际的数值偏大 每克样品中的菌株数＝(C÷V )×M 注：C表示某一稀释度下平板上生长的平均菌落数，V表示涂布平板时所用的稀释液的体积（ml），M表示稀释倍数 每mL含菌量＝每小格平均菌 体数×400×104×稀释倍数 1.微生物的常用测定方法 [归纳提升] 2．实验结果分析 内容 现象 结论 有无杂菌污染的判断 对照的培养皿中无菌落生长 未被杂菌污染 培养基中菌落数偏高 被杂菌污染 菌落形态多样，菌落数 培养基中混入其他杂菌 选择培养基的筛选作用 牛肉膏蛋白胨培养基上的菌落数目大于选择培养基上的数目 选择培养基具有筛选作用 样品的稀释操作 得到2个以上菌落数目在 的平板 操作成功 重复组的结果 若选取同一种土样，统计结果应接近 30～300 偏高 【例2】（2024·武汉高二检测）某生物兴趣小组完成了“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”的实验，具体操作流程如图所示。下列相关叙述错误的是（ ） A.纯化培养阶段使用选择培养基，应以尿素为 唯一氮源 B.梯度稀释时可用移液管或微量移液器进行操作 C.中间试管涂布的3个平板的菌落平均数小于160 D.由图中数据可知10g土样中的菌株数约为1.6×108个 在含有尿素为唯一氮源的选择性培养基上，只有能够分解尿素的微生物才能生长繁殖，故纯化培养阶段使用选择培养基，应以尿素为唯一氮源，A正确；稀释倍数越高，平板上出现的菌落数越少，中间试管涂布的3个平板的菌落平均数应大于160个，C错误；平板中平均有160个菌落，该过程中稀释的倍数为104，最后只取了0.1mL进行涂布稀释，由图示菌落计数结果知，10克土样中的菌株数约为160×104÷0.1×10=1.6×108个，D正确。 C 选择培养基 微生物的选择培养与计数 选择培养 数量测定 筛选原理 选择培养(稀释涂布平板法) 稀释涂布平板法 显微镜直接计数法 原理 方法 统计 1.（2024·红河高二检测）下列关于微生物生长条件的叙述，错误的是（ ） A.培养乳酸杆菌时，需要在培养基中添加维生素 B.培养霉菌时，一般需要将培养基调至酸性 C.培养细菌时，一般需要将培养基调至中性或弱碱性 D.培养乳酸菌时需要不断通入空气或氧气 D 维生素是乳酸杆菌生长、繁殖所必需的营养物质，因此培养乳酸杆菌时，需要在培养基中添加维生素，A正确；培养霉菌时，需要将培养基调至酸性，B正确；培养细菌时，需要将培养基调至中性或弱碱性，C正确；乳酸菌为厌氧菌，培养乳酸菌时需要提供无氧环境，不需要通入空气或氧气，D错误。 2．(2023·山东高考)平板接种常用在微生物培养中。下列说法正确的是 (　　) A.不含氮源的平板不能用于微生物培养 B.平板涂布时涂布器使用前必须进行消毒 C.接种后未长出菌落的培养基可以直接丢弃 D.利用以尿素为唯一氮源的平板能分离出合成脲酶的微生物 不含氮源的平板可用于固氮菌的培养,A错误;平板涂布时涂布器使用前必须先浸在酒精中,然后在火焰上灼烧,这种操作属于灭菌,不属于消毒,B错误;使用后的培养基即使未长出菌落也要在丢弃前进行灭菌处理,不能直接丢弃,以免污染环境,C错误;脲酶可以催化尿素分解,在以尿素为唯一氮源的平板上,能合成脲酶的微生物可以分解尿素获得氮源而进行生长繁殖,但是不能合成脲酶的微生物因缺乏氮源而无法生长,因此以尿素为唯一氮源的平板能分离出合成脲酶的微生物,D正确。 C 3.（2024·眉山高二检测）从自然界中筛选具有优良性状的菌种的一般步骤为：采集 样品→富集培养（使菌体数量增多）→纯种分离→性能测定，如图a、b是采用两种接 种方法接种后纯化培养的效果图。下列相关叙述正确的是（ ） A.可使用液体培养基进行富集培养 B.为获得纯种的目的菌种，需对采集的样品进行灭菌 C.获得图a所示结果的接种过程中，接种环需灼烧灭菌3次 D.利用图b计算出样品中菌体浓度为5.85×108个/ml，则接种稀释液的稀释倍数为107倍 与使用固体培养基相比，使用液体培养基培养菌种时，菌体可以分布在整个培养基中，可充分利用其中的营养物质，提高培养液中氧气含量，菌体数量增加的更快，A正确；利用稀释涂布平板法计算菌体浓度的方法为菌落数÷接种液体积×稀释倍数，而用于计数的平板的菌落数应在30-300之间，因此58.5个÷0.1ml×稀释倍数=5.85×108个/ml，计算得出稀释倍数为106倍，D错误。 A 4.（多选）生菜是我国消费最多的一类即食蔬菜，极易受到食源性金黄色葡萄球菌污染，现对生菜中金黄色葡萄球菌进行取样、分离、培养和计数，结果如图。相关说法错误的是（　　） A.使用从生菜表面取样后的无菌棉拭子在固体培养基上涂布 B.15℃可有效抑制金黄色葡萄球菌的繁殖，建议生菜在该温 度及以下贮藏运输 C.在培养基中加入刚果红，以便于快速筛选出金黄色葡萄球菌进行培养 D.生活中可用高压蒸汽对生菜灭菌以避免金黄色葡萄球菌感染 取样后的棉拭子不能直接涂布，而是先将棉拭子上的微生物制成菌悬液，再在固体培养基上涂布，A错误；由图可知，在15℃时，金黄色葡萄球菌的生长速率较低，故生菜应该在15℃及以下贮藏运输，B正确；刚果红是用来鉴定纤维素分解菌的，不能用来鉴定金黄色葡萄球菌，C错误；高压蒸汽处理会破坏生菜的结构和营养价值，故不能用高压蒸汽处理生菜，D错误。 ACD 5．（2024·全国甲卷）合理使用消毒液有助于减少传染病的传播。某同学比较了3 款消毒液A、B、C杀灭细菌的效果，结果如图所示。回答下列问题。 （1）该同学采用显微镜直接计数法和菌落计数法分别 测定同一样品的细菌数量，发现测得的细菌数量前者 大于后者，其原因是____________________________ ___________________________________________________。 （2）该同学从100 mL细菌原液中取1 mL加入无菌水中得到 10 mL稀释菌液，再从稀释菌液中取200 μL涂布平板，菌落 计数的结果为100，据此推算细菌原液中细菌浓度为______个/mL。 （1）显微镜直接计数法把死菌和活菌一起计数。菌落计数法计数只计活菌数，还可能存在多个活菌形成一个菌落的情况，故前者的数量多于后者。 （2）从100 mL细菌原液中取1 mL加入无菌水中得到10 mL稀释菌液，即稀释了10倍，200μL=0.2mL，1mL细菌原液中细菌浓度=（菌落数÷菌液体积）×稀释倍数=（100÷0.2mL）×10个=5000个/mL。 计数，后者存在多个活菌形成一个菌落的情况且只计数活菌 前者微生物分散的活菌和死菌一起 5000 （3）菌落计数过程中，涂布器应先在酒精灯上灼烧，冷却后再涂布。灼烧的目的 是___________________________________，冷却的目的是_____________________。 （4）据图可知杀菌效果最好的消毒液是____，判断依据是_____________________ _____________________________。（答出两点即可） （5）鉴别培养基可用于反映消毒液杀灭大肠杆菌效果。大肠杆菌在伊红 美蓝培养基上生长的菌落呈______色。 A （3）菌落计数过程中，涂布器应先在酒精灯上灼烧，冷却后再涂布。灼烧的目的是杀死涂布器上存在的微生物，防止污染，冷却的目的是防止温度过高杀死菌种。 （4）A消毒液活菌数减少量最多，且杀菌时间较短，效率最高，因此A消毒液杀菌效果最好。 （5）大肠杆菌在伊红美蓝培养基上生长的菌落呈紫黑色。 杀死涂布器上存在的微生物，防止污染 多，且杀菌时间较短，效率最高 防止温度过高杀死菌种 A消毒液活菌数减少量最 紫黑 $$