第1章 第2节 微生物的培养技术及应用（课件）-【学而思·PPT课件分层练习】2024-2025学年高二生物选择性必修3（人教版2019）

第2节　微生物的培养技术及应用 1.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.种类 必备知识 清单破 知识点 1 培养基 划分标准 培养基种类 特点 应用 物理 性质 液体培养基 不含凝固剂,呈液体状态 扩大培养、工业生产等 固体 培养基 含凝固剂(如琼脂),呈 固体状态 微生物分离、鉴定、活菌计数、保藏菌种等 第1章　发酵工程 第1讲　描述运动的基本概念 划分标准 培养基种类 特点 应用 目的 用途 选择 培养基 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 富集、分离出特定的 微生物 鉴别 培养基 根据微生物的代谢特点在培养基中加入某种指示剂或化学药品,进而产生特定的颜色或其他变化 鉴别不同种类的微生 物 续表 第1章　发酵工程 第1讲　描述运动的基本概念 3.培养基的成分 (1)基本成分 营养物质 来源 功能 碳 源 无机 碳源 C 、HC 等含碳 无机物 ①构成细胞物质和一 些代谢物; 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 合成蛋白质、核酸及 含氮的代谢物 有机 氮源 牛肉膏、蛋白胨、尿 素、氨基酸等 第1章　发酵工程 第1讲　描述运动的基本概念 营养物质 来源 功能 水 — ①溶剂; ②参与微生物代谢 无机盐 无机物 ①细胞内的组成成 分; ②维持渗透压 续表 第1章　发酵工程 第1讲　描述运动的基本概念 特别提醒    牛肉膏和蛋白胨来源于动物,含有糖、维生素和有机氮等营养物质。 (2)培养基还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及O2的需求。 微生物 乳酸杆菌 霉菌 细菌 厌氧微生物 特殊需求 添加 维生素 调至 酸性 调至中性 或弱碱性 提供无 氧环境 第1章　发酵工程 第1讲　描述运动的基本概念 易错分析    并非所有培养基中都有有机碳源和有机氮源,如培养自养型生物的培养基中可不 含有机碳源,其可利用大气中的CO2;培养自生固氮微生物的培养基中可不含有机氮源,其可 利用大气中的N2。 第1章　发酵工程 第1讲　描述运动的基本概念 类型 操作方法 适用范围 消 毒 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 煮沸消毒 100 ℃煮沸5~6 min 家庭餐具等生活用品 巴氏消毒 63~65 ℃消毒30 min或72~76 ℃处理15 s或80~85 ℃处理10~15 s 不耐高温的液体,如牛奶 化学药物 用酒精擦拭双手、用氯气消毒水源等 生物活体、水源等 紫外线 紫外线照射30 min 接种室、接种箱、超净工作台 知识点 2 无菌技术——消毒和灭菌 第1章　发酵工程 第1讲　描述运动的基本概念 类型 操作方法 适用范围 灭 菌 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 灼烧灭菌 酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧 接种工具(涂布器、接种环、接种针)、其他金属工具或接种过程中的试管口、瓶口等 干热灭菌 将灭菌物品放入干热灭箱,在160~170 ℃的热空气中维持1~2 h 耐高温、需要保持干燥的物品,如玻璃器皿、金属用具等 湿热灭菌 高压蒸汽灭菌锅内,100 kPa、121 ℃下维持15~30 min 培养基等,生产和实验室常用 续表 第1章　发酵工程 第1讲　描述运动的基本概念 特别提醒     (1)对于一些不耐高温的液体,如牛奶,使用巴氏消毒法的优点是在达到消毒目的的同时,基本 不会破坏牛奶的营养成分。 (2)在紫外线照射前,适量喷洒苯酚或煤酚皂溶液等消毒液,可以加强消毒效果。 知识拓展     (1)芽孢和孢子 芽孢 孢子 概念 有些细菌在一定的条件下,细胞里面形成的一个椭圆形的休眠体(不是繁殖体) 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 特点 对干旱、低温、高温等恶劣的环境有很强的抵抗力,环境适宜时又可萌发成细菌 能直接长成新个体 第1章　发酵工程 第1讲　描述运动的基本概念 (2)生物消毒法:利用生物或其代谢物除去环境中的部分微生物的方法。如有的微生物能够 寄生于多种细菌体内,使细菌裂解,因此可以用它们来净化污水、污泥。 1.相关概念 (1)培养物: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。 (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。 (4)菌落 ①概念:分散的微生物在适宜的固体培养基表面或内部繁殖形成的肉眼可见的、有一定形态 结构的子细胞群体。 ②特征:大小、形状、光泽、颜色、透明度等。 知识点 3 微生物的纯培养 第1章　发酵工程 第1讲　描述运动的基本概念 ③功能:鉴定菌种的重要依据。 2.酵母菌的纯培养 (1)原理   第1章　发酵工程 第1讲　描述运动的基本概念   (2)步骤 ①制备培养基 第1章　发酵工程 第1讲　描述运动的基本概念 特别提醒    倒平板时如果不小心将培养基溅在皿盖与皿底之间的部位,则平板不能用来培养 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。 ②接种和分离酵母菌:接种环灼烧灭菌,在酒精灯火焰旁冷却后取菌种进行平板划线。 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,放入恒温培养箱中培养。 (3)平板划线中的操作 ①灼烧接种环的时间和目的 灼烧时间 灼烧目的 蘸取菌液前 杀死接种环上原有的微生物,防止外来杂菌污染培养基 第二次及之后每次划线前 杀死上次划线后接种环上残留的菌种,使划线时的菌种直接来源于上次划线的末端 最后一次划线后 杀死接种环上残存的菌种,避免微生物污染环境和感染操作者 第1章　发酵工程 第1讲　描述运动的基本概念 ②总是从上一次划线的末端开始划线的原因:线条末端微生物的数目比起始处要少,从上一 次划线的末端开始划线,能使微生物的数目随着划线次数的增加而逐渐减少,最终能得到由 单个细胞繁殖而来的菌落。 ③最后一次的划线与第一次的划线不能相连的原因:最后一次划线已将微生物稀释成单个细 胞,如果与第一次的划线相连,则会增加微生物的数目,达不到纯化的效果。 1.微生物的选择培养 (1)方法——稀释涂布平板法:梯度稀释→涂布平板。 知识点 4 微生物的选择培养和计数 第1章　发酵工程 第1讲　描述运动的基本概念   　　涂布前,先将涂布器浸在酒精中,再将涂布器放在火焰上灼烧,待酒精燃尽、涂布器冷却 后,再用涂布器将菌液均匀地涂布在培养基表面。 (2)菌落培养:待涂布的菌液被培养基吸收后,将平板倒置,放入恒温培养箱中培养。 2.微生物的数量测定 第1章　发酵工程 第1讲　描述运动的基本概念 (1)稀释涂布平板法 ①原理:当样品的稀释度足够高时,培养基表面生长的一个单菌落来源于样品稀释液中的一 个活菌。统计平板上的菌落数,能推测出样品中大约含有的活菌数量。 ②计算公式   a.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30~300、适于计数的平 板。 第1章　发酵工程 第1讲　描述运动的基本概念 b.在同一稀释度下,至少对3个平板进行重复计数,然后求出平均值。 特别提醒     (1)稀释涂布平板法统计的是活菌的数目,且统计的菌落数往往比活菌的实际数目少(结果偏 小),原因是当两个或多个细胞连在一起时,平板上观察到的只是一个菌落。 (2)分析实验结果时,要考虑重复组结果是否接近,如果相差太大,意味着操作很可能有误,需重 新实验。 (2)显微镜直接计数法 ①工具:细菌计数板、血细胞计数板。 ②统计的是活菌和死菌数目的总和(结果偏大)。 1.实验原理 (1)细菌分解尿素的原理:土壤中能合成脲酶的细菌能分解尿素,脲酶催化尿素分解成无机物。 知识点 5 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 第1章　发酵工程 第1讲　描述运动的基本概念 (2)筛选菌株的原理:利用以尿素作为唯一氮源的选择培养基,可以从土壤中分离出能分解尿 素的细菌。 2.实验流程   第1章　发酵工程 第1讲　描述运动的基本概念 3.尿素分解菌的鉴定 (1)细菌合成的脲酶可将尿素分解为氨,氨会使培养基的碱性增强,pH升高。 (2)在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂,培养某种细菌后,如果pH升高,指示剂将 变红。 (3)在固体培养基上可以观察菌落周围是否出现红色环带,红色环带直径与菌落直径的比值 越大,说明细菌分解尿素的能力越强。 第1章　发酵工程 第1讲　描述运动的基本概念 4.实验分析 目的 现象 结论 判断培养基是否被杂菌污染 (设置空白对照) 对照的培养基中无菌落生长 培养基未被杂菌污染 对照的培养基中有菌落生长 培养基中混入其他杂菌 判断选择培养基是否起筛选 作用(与完全培养基对照) 牛肉膏蛋白胨培养基(对照 组)上的菌落数目大于选择培 养基上的菌落数 选择培养基具有筛选作用 第1章　发酵工程 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 1.微生物在液体培养基中生长是否能形成菌落? 　　不能。微生物在固体培养基表面或内部生长可形成肉眼可见的菌落。 2.培养霉菌时需将培养基的pH调至中性或弱碱性,是否正确? 　　不正确。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。 3.制备培养基时,待培养基冷却至50 ℃左右时进行倒平板,倒平板时,应将打开的皿盖放到实 验操作台一边,以免培养基溅到皿盖上,等待培养基冷却凝固后再将培养皿倒置,是否正确? 　　不完全正确。倒平板过程中不能将培养皿的皿盖完全打开,而是用拇指和食指将培养皿 打开一条稍大于瓶口的缝隙,将培养基倒入培养皿后立即盖上皿盖。     4.用平板划线法对纤维素分解菌进行计数时,应选择菌落数为30~300的平板进行计数,是否 提示 提示 提示 第1章　发酵工程 第1讲　描述运动的基本概念 正确? 　　不正确。平板划线法不能对微生物进行计数,可用稀释涂布平板法对纤维素分解菌进行 计数。 5.统计菌落数目时,为保证结果准确,一般选择菌落数目最多的平板进行统计,是否正确? 　　不正确。选择菌落数为30~300的多个平板计数,并取平均值。 6.从土壤中取样时,土层是否越浅越好? 　　不是。土壤中的微生物绝大多数分布在距地表3~8 cm的土壤层,从土壤中取样时,需要 在适宜的土层取样。 提示 提示 提示 第1章　发酵工程 第1讲　描述运动的基本概念 关键能力 定点破 定点 1 比较稀释涂布平板法和平板划线法  主要步骤 接种工具 获取菌体 能否用 于计数 培养 效果图 共同点 稀释涂 布平板法 系列梯度 稀释、涂 布平板 涂布器 从适宜稀释度的平板上的菌落中挑取菌体 能   ①都能获得细胞菌落,达到分离纯化微生物的目的,也可以观察菌落特征;②接种后的培养基都需要倒置培养 平板 划线法 接种环在固体培养基表面连续划线 接种环 在具有显著的单菌落特征的区域挑取菌体 不能   第1章　发酵工程 第1讲　描述运动的基本概念 (1)单菌落挑取法:利用平板划线法或稀释涂布平板法将菌液接种到固体培养基表面,培养后 直接根据微生物菌落的特征利用单菌落挑取的方法获得目的微生物。 (2)鉴别培养法:利用鉴别培养基使目的微生物菌落呈现特有的特征,然后筛选目的微生物。 (3)选择培养法:利用选择培养基等对微生物进行选择培养,直接获得目的微生物。 定点 2 微生物的筛选与鉴别方法 1.微生物的筛选方法 第1章　发酵工程 第1讲　描述运动的基本概念 营养缺陷型 特殊碳、氮源型 添加某种化学物 质型 改变培养条件型 原 理 利用营养(碳 源、氮源)缺陷 的选择培养基进 行选择培养 利用微生物对某 种营养物质的特 殊需求,使该营 养物质成为某类 营养物质的唯一 供给者 在完全培养基中 加入某种化学物 质,加入的化学 物质抑制部分微 生物生长或利于 部分微生物生长 利用培养条件进行选择培养 条 件 不加有 机碳源 的培养 基 不加氮 源的培 养基 石油作 为唯一 碳源的 培养基 尿素作 为唯一 氮源的 培养基 加入青 霉素等 抗生素 加入高 浓度的 食盐 高温环 境培养 低pH 环境培 养 无氧环 境培养 第1章　发酵工程 第1讲　描述运动的基本概念 营养缺陷型 特殊碳、氮源型 添加某种化学物 质型 改变培养条件型 实 例 分离自 养型微 生物 分离自 生固氮 菌 分离能 消除石 油污染 的微生 物 分离能 分解尿 素的微 生物 分离酵 母菌、 霉菌 等,同 时抑制 细菌、 放线菌 的生长 分离金 黄色葡 萄球菌 等 分离耐 高温的 微生物 分离耐 酸的微 生物 分离厌 氧微生 物和兼 性厌氧 微生物 续表 第1章　发酵工程 第1讲　描述运动的基本概念 2.微生物的鉴别方法 菌落特征鉴别法 根据微生物在固体培养基表面形成的菌落的形状、大小和颜色等特征进行鉴别 指示剂鉴别法 如以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂,培养某种微生物后,菌落周围变红,说明该种微生物能够分解尿素 染色鉴别法 如利用刚果红染色法,在含有纤维素的培养基中加入刚果红,根据培养基中出现以纤维素分解菌为中心的透明圈来鉴别能分解纤 维素的微生物 第1章　发酵工程 第1讲　描述运动的基本概念 3.微生物筛选、鉴定实例 (1)原理 　　刚果红可与纤维素形成红色复合物,但不与水解后的纤维二糖、葡萄糖等发生这种反 应。 (2)筛选:用以纤维素为唯一碳源的选择培养基培养。 (3)鉴定 第1章　发酵工程 第1讲　描述运动的基本概念 典例　选择培养基是根据某一种或某一类微生物的特殊营养要求或某些微生物对一些物 理、化学因素的抗性而设计的培养基,利用这种培养基可以将所需要的微生物从混杂的微生 物中分离出来。为选择出酵母菌和硝化细菌,应选用的培养基分别为 (　    ) A.伊红—亚甲蓝琼脂培养基、含青霉素的培养基 B.含青霉素的培养基、含氨的无机培养基 C.含氨的无机培养基、含青霉素的培养基 D.含青霉素的培养基、伊红—亚甲蓝琼脂培养基 B 第1章　发酵工程 第1讲　描述运动的基本概念 解析    伊红—亚甲蓝琼脂培养基是专一鉴别大肠杆菌的培养基;硝化细菌对青霉素敏感,不 能用含青霉素的培养基筛选硝化细菌,A、D错误。细菌等对青霉素敏感,酵母菌对青霉素不 敏感,可以用含青霉素的培养基筛选酵母菌;硝化细菌是自养生物,可以将氨氧化为硝酸释放 的能量将水和CO2合成有机物,故可以用含氨的无机培养基筛选硝化细菌;酵母菌是异养生 物,不能用含氨的无机培养基筛选酵母菌,B正确,C错误。 第1章　发酵工程 第1讲　描述运动的基本概念 $$