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选择性必修3

发酵工程 利用微生物的特定功能，规模化生产人类所需要的产品的综合性生物工程。 微生物 难以用肉眼观察的微小生物的统称 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 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 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 从社会中来 那么怎么才能保证无处不在的杂菌不混入发酵物中呢？ 制作用具和原料进行灭菌处理 接种纯的菌种 控制发酵条件，避免杂菌进入。 第2节 微生物的培养技术及应用　 第1章　发酵工程 选择性必修三 一 微生物的基本培养技术 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 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 纯化培养 无菌技术 发酵工程的基础： (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。 【任务1】 概述培养基概念、作用、种类 【自主探究】请结合教材P9-10页，思考下列问题的： 1.培养基的用途有哪些？ 2.培养基的种类有哪些？ (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)作用： 无 有 凝固剂琼脂 液体培养基 (3)种类： 固体培养基 半固体培养基 扩大培养、工业生产 微生物的分离与鉴定，活菌计数，保藏菌种 观察微生物的运动、分类鉴定 概述培养基概念、作用、种类 用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。 【任务1】 微生物在固体培养基表面生长，可以形成肉眼可见的菌落。 (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)作用： (3)种类： 概述培养基概念、作用、种类 用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。 【任务1】 按用途分 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 加高浓度NaCl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） (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)作用： (3)种类： 概述培养基概念、作用、种类 用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。 【任务1】 按成分分 按化学成分 天然培养基 合成培养基 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 一般用于工业生产 分类、鉴定 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 培养基类型：（归纳） 【任务1】 概述培养基概念、作用、种类 【任务2】 阐明培养基的营养构成 请观察以下培养基 配方，归纳培养基 的营养构成。 （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：一般含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 【任务2】 阐明培养基的营养构成 试从碳源和氮源的角度分析不同类型微生物所需的培养基成分的特点： 微生物 代谢类型 碳源 氮源 能源 蓝细菌 硝化细菌 根瘤菌 大肠杆菌 NH4+、NO3-等 自养微生物 异养微生物 CO2 CO2 糖类等有机物 糖类、蛋白质等有机物 NH3 N2 蛋白质等 光能 NH3的氧化 有机物 有机物 【任务2】 阐明培养基的营养构成 阐明培养基的营养构成 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 碳源，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 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。 【任务2】 阐明培养基的配置原则 目的要明确 1 营养要协调 2 满足PH、特殊营养物质和O2的需求 3 【任务3】 课堂练习 1.关于微生物的营养，下列说法正确的是 A.同一种物质不可能既作碳源又作氮源 B.凡是碳源都能提供能量 C.除水以外的无机物仅提供无机盐 D.无机氮源也可能提供能量 √ 2.下列有关培养基的叙述，正确的是 A.微生物的培养都需要提供水、碳源、氮源、无机盐，缺一不可 B.微生物在固体培养基上生长时，可以形成肉眼可见的单个细菌 C.培养细菌时，需要将培养基调至中性或弱碱性 D.培养基只能培养细菌，不能培养真菌 √ 无 菌 技 术 贰 比较消毒和灭菌对微生物作用效果的差异 比较项 理化因素的作用强度 消灭微生物的数量 芽孢和孢子能否被消灭 消毒 灭菌 较为温和 强烈 部分微生物 全部微生物 一般不能 能 【任务4】 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，叫作芽孢。 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。能直接长成新个体。 无菌操作的对象是什么？ 培养皿 接种环 培养基 操作的空间、操作者的衣着和手等 【任务5】 【任务6】 请结合教材11页“常用的消毒和灭菌方法”完成表格 项目 主要方法 应用范围 消毒 巴氏消毒法 ℃消毒30 min 或 ℃处理15 s 或 ℃处理10～15 s 、啤酒、果酒和酱油等不耐高温的液体 煮沸消毒法 100 ℃煮沸 min 家庭餐具等生活用品 紫外线消毒 30 W紫外灯照射 min (损伤细菌的DNA) 化学药物消毒 擦拭实验者双手 水源 牛奶 63～65 72～76 5～6 30 体积分数为70%～75%的酒精 氯气 接种室、接种箱或超净工作台 80～85 比较分析无菌技术 【任务7】 项目 主要方法 应用范围 灭菌 灼烧灭菌 直接在酒精灯火焰的 层灼烧 干热灭菌 干热灭菌箱中, ℃的热空气中持 。 高压蒸汽灭菌 (湿热灭菌) 充分燃烧 接种工具，如涂布器、接种环、接种针或其他金属用具、试管口或瓶口等 160-170 1～2h 100 kPa、121 ℃的条件下，维持15～30 min 培养基等 耐高温的、需要保持干燥的物品，如玻璃器皿、金属用具等 比较分析无菌技术 【任务7】 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。 该研究成功的关键是要进行无菌操作，其作用是 (答出两点) 在上图中的涂布平板阶段，正确的无菌操作流程是:培养基 灭菌→置于超净工作台操作→在 倒平板→ 涂布器一在酒精灯火焰旁涂布。 无菌操作技术是微生物实验的基本技术，是保证微生物实验准确和顺利完成的重要环节。下列叙述错误的是 A.紫外线照射、甲醛熏蒸、酒精擦拭超净台都属于消毒 B.接种所用的吸管、培养皿及接种针等必须经严格灭菌 C.对培养基高压蒸汽灭菌时间不足1小时会严重影响效果 D.干热灭菌和将试管口通过火焰灼烧都能杀灭芽孢和孢子 防止杂菌污染、避免操作者被微生物感染、避免污染环境 高压蒸汽 酒精灯火焰附近 灼烧 ①培养物： 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 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称为培养物。 (2)纯培养步骤： (1)相关概念 配制培养基 灭菌 接种 分离 培养 阐明以下概念及纯培养流程 【任务1】 微生物在固体培养基表面或内部生长,可以形成肉眼可见的菌落 菌落：是指由单个微生物细胞在适宜固体培养基表面或内部生长繁殖到一定程度，形成肉眼可见的、有一定形态、构造等特征的子细胞集团。 念珠菌 霉菌 酵母菌 放线菌 形状、大小、光泽度、颜色、透明度等。 菌落是鉴定菌种的重要依据 菌落的概念 阐明以下概念及纯培养流程 【任务1】 (1)原理： (2)获得单菌落的方法： ②稀释涂布平板法: ①平板划线法: 微生物群 分散或稀释 单个细胞 单个菌落 繁殖 1.酵母菌纯培养的原理和接种方法 探究酵母菌的纯培养 【任务2】 阅读教材12页，了解以上酵母菌纯培养过程的具体操作细节分别是什么？ 酵母菌纯培养过程 (1)制备培养基： 配制培养基 (2)接种和分离酵母菌 灭菌 倒平板 接种方法： ②稀释涂布平板法: ①平板划线法: 培养酵母菌： 2.纯培养的过程： 探究酵母菌的纯培养 【任务2】 阅读教材12页，归纳酵母菌纯培养过程的是什么？ 称取去皮马铃薯200g，切成小块， 加水1000ml，加热煮沸至马铃薯软烂 用纱布过滤 用蒸馏水定容至1000ml 加入20g葡萄糖15-20g琼脂 获取滤液 2.纯培养的过程： (1)制备培养基： 配制培养基→灭菌→倒平板。 探究酵母菌的纯培养 【任务2】 5-8套培养皿，用几层牛皮纸包紧，放入干热灭菌箱内，160-170℃灭菌2h. 配制好的培养基转移到锥形瓶加棉塞，包上牛皮纸，用皮筋勒紧，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. 配制培养基→灭菌→倒平板。 (1)制备培养基： 探究酵母菌的纯培养 【任务5】 配制培养基→灭菌→倒平板。 防止瓶口微生物污染培养基 ①拔出锥形瓶的棉塞 ②将瓶口迅速通过火焰 ③用拇指和食指将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，将培基(10-20mL)倒入培养皿，立即盖上皿盖。 ④等待培养基冷却凝固后，将培养皿倒过来放置。 温度过高容易烫伤，低于50℃琼脂会凝固。 (1)制备培养基： 倒平板注意事项： ①温度：50℃左右 ②操作：在酒精灯火焰附近 ③冷凝后平板倒置 探究酵母菌的纯培养 【任务2】 配制培养基→灭菌→倒平板。 平板冷凝后，为什么要将平板倒置？ 将平板倒置，既可以避免培养基中的水分过快蒸发又可防止皿盖上的冷凝水落入培养基，造成污染。 怎么检测培养基的制作是否合格？ 如果未接种的培养基在恒温箱中保温1～2 d后无菌落生长，说明培养基的制备是成功的，否则需要重新制备。 (1)制备培养基： 探究酵母菌的纯培养 【任务2】 (2)接种和分离酵母菌 接种方法： 平板划线法: 请用一个字来总结接种环操作的关键步骤 (2)接种和分离酵母菌 ① ③ ② ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑥ ⑤ ③ ① ② ④ ⑦ 答案： 平板划线法 探究酵母菌的纯培养 【任务5】 为什么在操作的第一步以及每次划线之前都要灼烧接种环？在划线操作结束时，仍然需要灼烧接种环吗？为什么？请完善表格。 灼烧时期 目的 取菌种前 杀死接种环上_____________ 每次划线前 杀死上次划线时残留的菌种，使下一次划线的菌种直接来源于 ，从而使_______________________ ，直至得到_________ 接种结束后 杀死接种环上残留的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者 原有的微生物 上次划线的末端 每次划线时菌种数目逐渐 减少 单个细胞 平板划线法 (2)接种和分离酵母菌 探究酵母菌的纯培养 【任务2】 若要按照如图进行划线，那么在接种划线的操作过程中，共灼烧了几次接种环？ 图中共划了5个区域，在每次划线前后均需要对接种环灼烧灭菌，因此共需要灼烧接种环6次。 平板划线法 在第二次以及其后的划线操作时，总是从上一次划线的末端开始划线的原因： 划线后，线条末端酵母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，能使酵母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胞繁殖而来的菌落 (2)接种和分离酵母菌 探究酵母菌的纯培养 【任务2】 4 5 1 2 3 为什么最后一次的划线与第一次的划线不能相连？ 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，达不到纯培养的目的。 平板划线法 (2)接种和分离酵母菌 探究酵母菌的纯培养 【任务5】 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。 将接种后的平板 未接种的平板 (3)培养酵母菌 探究酵母菌的纯培养 【任务2】 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？ 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或灭菌不彻底。 3.结果分析与评价 探究酵母菌的纯培养 【任务2】 3.结果分析与评价 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？ 在接种酵母菌的培养基上可观察到单菌落。如果培养基上生长的菌落的颜色、形状、大小基本一致，并符合酵母菌菌落的特点，则说明纯化酵母菌的操作成功；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。 你是如何记录实验结果的？ 可以在培养12h和24h后，观察菌落的大小、形状、颜色。培养24h后，菌落的大小、形状是否发生变化，菌落颜色是否加深，光泽度是否增加，等等。 探究酵母菌的纯培养 【任务2】 评估论点的可信程度 有一段时间，水果“酵素”风靡各地。水果“酵素”制作的大致过程是：将洗净、切成块状的水果放入洁净的容器，再加入糖和水,密封，置于阴凉处发酵一至两周。有人说，吃水果“酵素”可以美容、减肥、促进消化和提高免疫力。请评估这一论点是否可信。追问以下问题可以帮助你分析。 水果“酵素”是什么？ 其制作原理是什么？ 其中可能含有哪些成分？ 其是否含有人们无法从其他食品中获取但又是维护健康所必需的成分？ 其中的所有成分都有益于人体健康吗？ “酵素”就是“酶”的另一种说法。 其制作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。 其中可能有糖类(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。 思维训练 《3年高考2年模拟》 酵母的蛋白质含量可达自身干重的一半，可作为饲料蛋白的来源。有些酵母可以利用工业废甲醇作为碳源进行培养，这样既可减少污染又可降低生产成本。研究人员拟从土壤样品中分离该类酵母，并进行大量培养。下图所示为操作流程，请回答下列问题： （1） 配制培养基时，按照培养基配方准确称量各组分，将 其溶解、定容后，调节培养基的________，及时对培养基进 行分装，并进行 灭菌。 （2） 取步骤②中不同浓度的稀释液加入标记好的无菌培养 皿中。在步骤③中将温度约______（在“ 25℃ ”“ 50℃ ” 或“ 80℃ ”中选择）的培养基倒入培养皿，冷凝后倒置。 课堂练习 PH 高压蒸汽 50℃ 《3年高考2年模拟》 酵母的蛋白质含量可达自身干重的一半，可作为饲料蛋白的来源。有些酵母可以利用工业废甲醇作为碳源进行培养，这样既可减少污染又可降低生产成本。研究人员拟从土壤样品中分离该类酵母，并进行大量培养。下图所示为操作流程，请回答下列问题： （3） 挑取分离平板中长出的单菌落，按步骤④所示进行 划线。下列叙述合理的有______________（多选）。 a. 为保证无菌操作，接种针使用前都必须灭菌 b. 划线时应避免划破培养基表面，以免不能形成正常菌落 c. 最后一次划线要和第一次划线首尾相连 d. 在后面的划线处容易获得单菌落 课堂练习 a、b、d 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 Lavf59.27.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v1.2.5 $$