1.2.1微生物的基本培养技术课件-2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3

选必三第一章第2节 微生物的培养技术及应用 第1课时：微生物的的基本培养技术 潮湿的墙角 夏天的饭菜发馊变质 这些我们习以为常的变化，背后其实藏着一群看不见的“小生命”——微生物。 它们有的会让食物腐败，有的却能帮我们做出酸奶、面包。那么，这些神秘的微 生物到底是如何生长繁殖的？我们又该用什么方法“邀请”它们来到实验室，观 察它们的“生活”呢？ 新课导入 腐败的水果、面包 本节目标 1. 说出培养基的概念、基本营养成分及常见分类。 2. 解释无菌技术在微生物培养中的核心意义，区分消毒与灭菌的原理、常用方法及适用对象。 3. 概述微生物纯培养的基本流程，明确各环节的关键要求。 教学重难点 重点：培养基的营养成分及配制原则；无菌技术的具体操作原理（如消毒与灭菌的区别）；微生物纯培养的基本流程及各步骤的核心要点。 难点：理解不同微生物对培养基成分的特殊需求； 区分消毒与灭菌在应用场景上的差异； 新授··· 培养基的配制 一 情境一 同学乙在学习了传统发酵技术的应用后，在家进行了酸奶制作的实践，同学乙的具体操作步骤如下：将瓶身、瓶盖、勺子放在锅中加热煮沸10min；待瓶子稍冷却后向其中倒入鲜奶并加入一定量的蔗糖，再放入锅中沸水浴约10分钟；待牛奶冷却至不烫手时倒入牛奶量1/5的酸奶作“引子”，用勺子搅拌均匀，拧紧瓶盖；将温度调至40℃，继续保温7～8h。从微生物培养角度看，鲜奶相当于培养基， 什么是培养基？培养基的用途有哪些？培养基的种类有哪些？ 【任务1】 请结合教材9-10页，思考以下问题： (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 1.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。 牛奶中的蛋白质及糖分是细菌很好的营养物质,在适宜的湿度下，细菌就会生长，繁殖，使牛奶中微量的维生素全部破坏掉，长期食用会影响人体健康。下表是人工配制的培养基(牛肉膏蛋白胨培养基) 情境一 组分 含量 提供的主要营养 牛肉膏 5g 碳源、氮源、磷酸盐和维生素等 蛋白胨 10g 氮源、碳源和维生素等 NaCl 5g 无机盐 H2O 定容至1000mL 水 1000mL牛肉膏蛋白胨培养基的营养构成 【任务1】 (1)若添加琼脂后，该培养基属于什么(物理性质)培养基，理由是什么？ (2)该培养基中主要提供碳源和氮源的物质分别是什么？ (3)该培养基培养的微生物同化作用类型是什么，理由是？ 固体 牛肉膏主要提供碳源，蛋白胨主要提供氮源。二者均属于有机物。 异养型微生物 请结合教材10页表1-1，思考以下问题： (4)归纳上述培养基的营养构成。 都含有水、碳源、氮源、无机盐和维生素等， 该培养基的配方中含有凝固剂琼脂 该微生物的碳源和氮源是有机物 (5)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】 请结合教材10页表1-1，思考以下问题： 成分 来源 功能 碳源 无机碳源： CO2、CO32-、HCO3-等含碳无机物 有机碳源： 糖类、脂质、蛋白质、有机酸、石油、牛肉膏和蛋白胨等 氮源 无机氮源： N2、NH3，氨盐、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 水 外界摄入(培养基、代谢产物) 无机盐 无机化合物 (1)基本成分： 水、碳源、氮源、无机盐。 （自养微生物） （异养微生物） 2.培养基的营养构成 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 合成蛋白质、核酸和含氮的代谢废物 ①良好的溶剂，参与化学反应； ②维持生物大分子结构的稳定 ①提供无机营养；②调节培养基的pH； ③维持渗透压 (2)特殊需求： 满足微生物对 pH、特殊营养物质、氧气的需求 ③培养厌氧微生物时，需要提供无氧的条件。 ①培养乳酸杆菌时，需要在培养基中添加维生素； ②培养霉菌时，需要将培养基调至酸性； ④培养细菌时，需要将培养基调至中性或弱碱性； 2.培养基的营养构成 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 课堂检测 D 2.(2023·江苏宿迁高二期中)下列有关微生物培养基种类及配制原则的叙述，不正确的是（ ） A.培养基配方中一般都含有碳源、氮源、水、无机盐等营养物质 B.一般固体培养基可用于观察菌落，液体培养基可用于工业生产 C.微生物的生长除受营养因素影响外，还受pH、O2、渗透压等的影响 D.淀粉可作为所有微生物的碳源 课堂检测 D 无菌技术 二 情境二 同学乙在制作酸奶时对鲜奶采用的消毒方法是煮沸消毒法，而工业生产中制作酸奶时对鲜奶常采用巴氏消毒法··· 【任务3】 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 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 1.消毒和灭菌 请结合教材10页“无菌技术”，思考以下问题： 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。 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或休眠作用的生殖细胞。能直接长成新个体。 知识拓展 项目 名称 主要方法 应用范围 消毒 巴氏消毒法 煮沸消毒法 紫外线消毒 化学药物消毒 灭菌 灼烧灭菌 干热灭菌 高压蒸汽灭菌 (湿热灭菌) 【任务4】 2.无菌技术 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 2.无菌技术 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 2.无菌技术 3.下列有关无菌技术的说法，正确的是( ) A.无菌技术的关键是杀灭实验室中所有的微生物 B.培养微生物的试剂和器具都要进行湿热灭菌 C.经巴氏消毒法处理的食品因微生物未被彻底消灭，不能在常温下长期保存 D.无菌技术中，若处理对象为液体，则只能消毒，不能灭菌 课堂检测 C 4.(2023·山西阳泉高二期中)无菌技术围绕着如何避免杂菌的污染展开。下列说法正确的是( ) A.在100 ℃条件下煮沸5～6 min属于灭菌方法 B.对接种室、涂布器、操作者的衣着和双手只需要进行消毒处理 C.培养基可借助高压蒸汽灭菌锅或干热灭菌箱进行灭菌 D.利用某些寄生于细菌体内的微生物裂解细菌来净化污水属于生物消毒法 课堂检测 D 微生物的纯培养 三 情境三 同学乙制作的酸奶，差不多有1升多，有一天出门倒了一杯在小茶杯里，然后酸奶喝完后忘记刷杯子，大概过了3天左右，打开盖子闻到类似于酒精发酵产生的味道 酒精味就是产品被酵母菌一类的真菌污染了 酸奶发酵应该是乳酸菌吗？为什么放了一段时间反而会产生酒味呢？ 下面我们以酵母菌纯培养为例，通过实际操作来学习微生物纯培养技术 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.相关概念及纯培养流程 (1)相关概念 配制培养基 灭菌 接种 分离 培养 【任务5】 请结合教材11页，找出以下概念及纯培养流程： 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，形成以母细胞为中心的一团肉眼可见的、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 2.菌落的概念 (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•实验 酵母菌的纯培养 【任务6】 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 探究•实验 酵母菌的纯培养 (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： 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 探究•实验 酵母菌的纯培养 2.纯培养的过程： (1)制备培养基： 配制培养基→灭菌→倒平板。 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. 探究•实验 酵母菌的纯培养 配制培养基→灭菌→倒平板。 (1)制备培养基： 探究•实验 酵母菌的纯培养 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，将培养基(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•实验 酵母菌的纯培养 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•实验 酵母菌的纯化培养 (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 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 探究•实验 酵母菌的纯化培养 平板划线法 (2)接种和分离酵母菌 若要按照如图d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d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 探究•实验 酵母菌的纯化培养 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 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，达不到纯化的目的。 探究•实验 酵母菌的纯化培养 平板划线法 (2)接种和分离酵母菌 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。 将接种后的平板 未接种的平板 探究•实验 酵母菌的纯化培养 (3)培养酵母菌 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。 探究•实验 酵母菌的纯培养 3.结果分析与评价 探究•实验 酵母菌的纯培养 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。 1．酵母菌的纯培养 (1)菌落：分散的微生物在适宜的_____________表面或内部可以繁殖形成肉眼可见的、有一定形态结构的____________。 (2)获得单菌落的方法：_____________ 法和________________法。 (3)纯培养过程： ①制备培养基：_________________→灭菌→___________。 ②接种和分离酵母菌 Ⅰ.方法：通过接种环在固体培养基表面________________ 的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。 课堂检测 固体培养基 子细胞群体 平板划线 稀释涂布平板 配制培养基 倒平板 连续划线 Ⅱ.操作步骤 a.将___________放在_____________灼烧，直到接种环的金属丝烧红。 b.在__________冷却接种环。同时拔出装有酵母菌培养液的试管的棉塞。 c.将试管口通过火焰。 d.在火焰附近用接种环蘸取一环菌液。 e.将试管口通过火焰，并塞上棉塞。 f.在火焰附近将皿盖打开一条缝隙，用接种环在培养基表面迅速划_________平行线，盖上皿盖。 g.灼烧接种环，待其冷却后，从第一次划线的________开始第二次划线。重复以上操作，作第三、四、五次划线。 课堂检测 接种环 火焰上 火焰旁 三至五条 末端 无菌技术 微生物的基本培养技术 微生物的纯培养 紫外线消毒 化学药物消毒 巴氏消毒 煮沸消毒 培养基的配制 培养基的种类 培养基的营养成分 消毒 灭菌 湿热灭菌 干热灭菌 灼烧灭菌 平板划线法 稀释涂布平办法 本节小结 思维训练 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。 评估“水果酵素”的功效是否真实？ 44 $$