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

第1章 发酵工程 第2节　微生物的培养技术及应用 一　微生物的基本培养技术 学习目标 1.通过概述培养基的营养构成、无菌技术及其原理，掌握配制培养基的基本流程和常用的消毒、灭菌方法。（科学思维） 2.通过进行酵母菌的纯培养实验，掌握无菌操作、接种、培养、观察和记录等技能，提升发现、提出、分析和解决问题的能力以及团队协作能力。（科学思维、科学探究） 3.通过评估论点的可信程度，发展批判性思维。（社会责任） 自主预习 一、培养基的配制 1.培养基概念：人们按照微生物对 的不同需求，配制出供其 的营养基质——培养基，用以培养、 、鉴定、 微生物或积累其代谢物。 2.培养基种类 培养基种类 划分标准 培养基特点 作用 ① 培养基 ④ 加凝固剂，如② 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 ③ 培养基 不加凝固剂 常用于工业生产 【特别提醒】固体培养基中的琼脂仅作为凝固剂，不能为微生物生长提供能量和碳源。 3.培养基的构成 (1)营养成分：水、无机盐、　　　　　、　　　　　等。  (2)某种常见的细菌培养基——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 蛋白胨 10 g 碳源、氮源和维生素等 NaCl 5 g 无机盐 H2O 定容至1 000 mL 水 (3)培养基还需要满足微生物生长对 的需求。例如，在培养乳酸杆菌时，需要在培养基中添加 ；在培养霉菌时，一般需要将培养基调至 ；在培养细菌时，一般需要将培养基调至 ；在培养厌氧微生物时，需要提供无氧的条件。 思考：培养微生物时，培养基中为什么需要氮源？ 二、无菌技术 1.获得　　　　　的微生物培养物的关键是　　　　　　　　。无菌技术主要包括　　　　和　　　　　。  2.消毒 指使用较为　　　　　的物理、化学或生物等方法杀死物体　　　　　或内部　　　　　微生物。  3.灭菌 指使用　　　　　的理化方法杀死物体内外　　　　的微生物，包括　　　　和　　　　。   【知识拓展】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：真菌、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。 三、微生物的纯培养 1.概念：由　　　　　繁殖所获得的微生物群体称为　　　　　，获得纯培养物的过程就是　　　　　。  2.步骤：配制　　　　　　、　　　　　、接种、　　　　、培养等。  3.获得单菌落的方法：采用 法和 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。 4.阅读教材P12～13酵母菌的纯培养实验，勾画该实验的方法步骤及注意事项。 课堂探究 任务一、培养基的配制 1.下表是某培养基的配方，分析并回答下列问题。 材料 牛肉膏 蛋白胨 NaCl 琼脂 水 用量 5 g 10 g 5 g 20 g 定容至1 000 mL （1）根据上述培养基的配方，培养基一般都包含哪些营养物质？ （2）该培养基是固体培养基还是液体培养基？为什么？ （3）该培养基中提供碳源和氮源的物质是什么？属于有机物还是无机物？ 该培养基培养的微生物的同化作用类型是什么？理由是什么？　 2.培养微生物时，培养基中是否必须有碳源和氮源？ 【归纳总结】几种微生物的营养和能量来源 微生物 碳源 氮源 能源 蓝细菌 CO2 NH、NO等 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 活动一：小组合作，请按照教材P12酵母菌纯培养实验中制备培养基操作称量所需的实验材料和试剂，配制所需培养基。 任务二、无菌技术 请完善表格中消毒和灭菌的主要方法及应用范围。 项目 主要方法 应用范围 消毒 巴氏消毒法 在 ℃消毒30 min或 ℃处理15 s或80～85 ℃处理10～15 s 牛奶、啤酒、果酒和酱油等不耐高温的液体 煮沸消毒法 在100 ℃煮沸 min 家庭餐具等生活用品 紫外线消毒 紫外线照射 min(损伤细菌的DNA) 、接种箱或 化学药物消毒 用体积分数为70%的 擦拭实验者的双手 水源 灭菌 灼烧灭菌 直接在酒精灯火焰的 层灼烧 接种工具，如涂布器、接种环、接种针或其他金属用具，以及试管口或瓶口等 干热灭菌 干热灭菌箱中，在 ℃的热空气中维持 的物品，如玻璃器皿、金属用具等 高压蒸汽灭菌(湿热灭菌) 、温度为121 ℃的条件下，维持15～30 min 等 思考1.牛奶的消毒常采用巴氏消毒法或高温瞬时消毒法，与煮沸消毒法相比，这两种方法的优点是什么？ 思考2.无菌技术除了用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染外，还有什么作用？ 活动二：结合所学知识，对以下材料或器材选择合适的方法进行消毒或灭菌，完成表格后小组合作对以下材料进行消毒或灭菌的操作。 材料或器材 消毒或灭菌方法 培养基 培养皿 接种环 超净工作台 实验者的双手 任务三、酵母菌的纯培养 细致观察教材P12～13倒平板的具体操作流程图与平板划线流程图，结合演示视频，思考以下问题。 思考1.结合倒平板的操作程序，请回答以下问题。 (1)如图一所示，为什么需要使锥形瓶的瓶口通过火焰？ (2)如图二所示，从防止杂菌污染的角度思考，为什么培养基冷却凝固后将平板倒置？ (3)培养基灭菌后，需要冷却至50 ℃左右时，才能用来倒平板。可用什么办法来估计培养基的温度？ 思考2.下图是平板划线操作的示意图，据图回答下列问题。 (1)用字母和箭头表示平板划线操作的正确步骤。 (2)为什么在操作的第一步以及第一次划线结束后的每次划线前都要灼烧接种环？为什么在划线操作结束时，仍然需要灼烧接种环？请完善下方的表格。 灼烧时期 目的 取菌种前 杀死接种环上 ，方便蘸取菌液后进行第一次划线 之后每次划线前 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，避免微生物污染环境和感染操作者 思考3.接种结束后，为什么要将一个未接种的培养基和一个已接种的培养基放在一起培养？未接种的培养基表面如果有菌落生长，说明了什么？ 活动三：请根据“酵母菌的纯培养”的相关演示视频，利用教师提前灭菌完成的培养基和培养皿等材料，以小组为单位在超净工作台上开展倒平板和接种、分离酵母菌的实验操作。 实验的目的及要求： ①进行规范的无菌操作； ②学会通过倒平板和平板划线操作来获得纯化的酵母菌菌落； ③注意酒精灯的安全使用。 【归纳总结】 1.配制培养基的注意事项 2.采用平板划线法接种菌种时，可防止杂菌污染的操作 3.实验结果的分析 1.下列有关培养基配制的描述，正确的是(　　) A.营养物质含量越多，微生物的生长繁殖越快 B.任何培养基都必须含有碳源、氮源、水、无机盐等成分 C.培养基是依据人们的需求，配制出的供微生物生长繁殖的营养基质 D.微生物的生长除受营养因素影响外，还受到pH、渗透压等的影响 2.下列关于灭菌和消毒的说法，错误的是(　　) A.灭菌是指杀死环境中的所有微生物，包括芽孢和孢子 B.灭菌和消毒实质上是相同的 C.接种环常用灼烧法灭菌 D.常用的灭菌方法有灼烧灭菌、干热灭菌、湿热灭菌等 3.下列酵母菌纯培养过程中的操作，错误的是(　　) A.将培养基和培养皿放入干热灭菌箱中灭菌 B.倒平板操作时，待平板凝固后，需要将其倒过来放置 C.接种环灼烧后，待冷却后再伸入菌液中蘸取菌液划线 D.平板划线后的接种环在酒精灯火焰上灼烧灭菌 4.（不定项）如表所示为某微生物培养基的配方。下列说法错误的是(　　) 成分 NaNO3 K2HPO4 KCl MgSO4·7H2O 含量 3 g 1 g 0.5 g 0.5 g 成分 FeSO4 (CH2O) H2O 青霉素 含量 0.01 g 30 g 定容至1 000 mL 1 mg A.此培养基属于液体培养基，其中的碳源是(CH2O) B.配制培养基时，溶解后分装前必须要进行的操作是灭菌，灭菌后调pH C.接种时应在酒精灯火焰附近操作 D.若用该培养基选择培养纤维素分解菌，应只除去青霉素，加入纤维素粉 5.在生产、生活和科研实践中，经常通过消毒和灭菌来避免杂菌的污染。回答下列问题。 (1)在实验室中，玻璃和金属材质的实验器具__________(填“可以”或“不可以”)放入密闭容器如干热灭菌箱中进行干热灭菌。 (2)密闭空间内的空气可用紫外线照射消毒，其原因是紫外线能____________________。在照射前，适量喷洒________________，可强化消毒效果。 (4)水厂供应的自来水通常是经过________(填“氯气”“乙醇”或“高锰酸钾”)消毒的。 【课堂小结】请用思维导图的形式总结本节课的主要内容。 参考答案 · 自主预习 一、培养基的配制 1.营养物质　生长繁殖　分离 保存　 2.固体 琼脂 液体 物理性质 3.(1)碳源　氮源　(2)碳源、氮源、磷酸盐和维生素等 (3)pH、特殊营养物质以及O2 维生素 酸性 中性或弱碱性 思考：氮元素是微生物合成蛋白质、核酸等物质所必需的。 二、无菌技术 1.纯净　防止杂菌污染　消毒　灭菌 2.温和　表面　一部分 3.强烈　所有　芽孢　孢子 三、微生物的纯培养 1.单一个体　纯培养物　纯培养　 2.培养基 灭菌　 分离 3.平板划线　稀释涂布平板　　 · 课堂探究 任务一、培养基的配制 1.(1)碳源、氮源、水、无机盐等。 (2)固体培养基。培养基中有琼脂作为凝固剂，所以该培养基为固体培养基。 (3)该培养基中的牛肉膏和蛋白胨提供碳源和氮源。二者均属于有机物。 该微生物为异养微生物。因为该微生物的碳源和氮源是有机物。 2.不一定。例如，培养自养微生物时，一般不需要添加碳源，微生物可以利用空气中的二氧化碳；培养固氮微生物时，一般不需要添加氮源，微生物可以利用空气中的氮气。 任务二、无菌技术 63～65 72～76 5～6 30 接种室 超净工作台 酒精 氯气 充分燃烧 160～170 1～2 h 耐高温的和需要保持干燥 在压力为100 kPa 培养基 思考1.在达到消毒目的的同时，营养物质损失较少。 思考2.无菌技术还能有效避免污染环境以及操作者自身被微生物感染。 活动二： 高压蒸汽灭菌 干热灭菌 灼烧灭菌 紫外线照射 酒精消毒 任务三、酵母菌的纯培养 1.(1)通过灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基。 (2)既可以防止皿盖上的水珠落入培养基造成污染，又可以避免培养基中的水分过快蒸发。 (3)可以用手触摸盛有培养基的锥形瓶，感觉温度下降到刚刚不烫手即可。 2.(1)d→b→f→a→e→c→h→g。 (2)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 单个细菌 3.培养未接种培养基的作用是作对照，若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。若有菌落形成，说明培养基灭菌不彻底，或培养基被污染了，需要重新制备。 【归纳总结】 1.配制培养基的注意事项 (1)如果需要调节培养基的pH，应该在定容完成之后、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，倒平板时温度高于50 ℃会烫手，低于50 ℃时，若不及时操作，琼脂会凝固。 2.采用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)划线时将培养皿的皿盖打开一条稍大于瓶口的缝隙，用接种环在培养基表面迅速划线，划线后及时盖上皿盖。 3.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)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。 · 当堂训练 1.D 2.B 3.A 4.BD 5. (1)可以　　(2)破坏DNA结构　 苯酚或煤酚皂溶液等消毒液　(3)氯气 第 1 页 共 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $$