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

第2节 第1课时 微生物的基本培养技术 SW生老师 SW生老师 从社会中来 向经过杀菌处理的牛奶中添加某些对人体有益的细菌，再经过发酵就可以制成酸奶，由于制作工艺并不复杂，一些人会在家里自制酸奶，自制酸奶虽然方便，但是食用自制酸奶导致肠胃不适的事件屡见不鲜，主要原因是在制作过程中有杂菌混入。那么，怎样才能保证无处不在的杂菌不混入发酵物中呢？ 应该先对制作用具和原料进行灭菌处理，再接种纯的菌种，并控制发酵条件，避免杂菌进入。 酸奶 这需要应用无菌技术和微生物的培养技术 。 SW生老师 一、微生物概述 1.微生物的概念： 2.防止杂菌污染，获得纯净的微生物培养物是研究和应用微生物的前提，也是发酵工程的重要基础。 3.实验室培养微生物的条件： ①要为人们需要的微生物提供合适的营养和环境条件； ②要确保其他微生物无法混入，并将需要的微生物分离出来。 难以用肉眼观察的微小生物的统称。 包括细菌、真菌、病毒及一些原生生物等 SW生老师 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，即培养基。 二、培养基的配制 1.培养基的概念、作用及类型 （1）概念： （2）作用： 用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。 SW生老师 （3）类型： 液体培养基 固体培养基 菌落 不含凝固剂（如琼脂），呈液态状态 在液体培养基中加入琼脂后制成的琼脂固体培养基，是实验室中最常用的培养基之一 微生物在琼脂固体培养基表面或内部生长形成肉眼可见的菌落 SW生老师 补充资料：培养基的类型及用途 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、 分类鉴定 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 SW生老师 2、培养基的营养构成 （1）基本成分： 水、碳源、氮源、无机盐。 碳源 无机碳源： 有机碳源： 氮源 NH4＋、NO3-、NH3等。 牛肉膏、蛋白胨、尿素、氨基酸等。 CO2、CO32-、HCO3-。 葡萄糖、牛肉膏、蛋白胨等。 无机氮源： 有机氮源： 来源于动物，含有糖、维生素和有机氮等营养物质 无机盐 Zn、Cu、Mn、Co、Mo等 大量元素： 微量元素： Ca、K 、Mg等 牛肉膏、蛋白胨： 自养微生物 异养微生物 为什么培养基需要氮源？ 是微生物合成蛋白质、核酸等物质所必需的。 SW生老师 （2）特殊需求： 满足微生物对 pH、特殊营养物质、氧气的需求 ④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； ③培养细菌时，需要将培养基调至中性或弱碱性； 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 氮源和维生素等 NaCl 5g 无机盐 H2O 定容至1000ml 水 例：某种细菌培养基的营养构成 SW生老师 三、无菌技术 1.概念： 防止杂菌污染的培养微生物的操作技术 2.手段： 主要包括消毒和灭菌。 （1）对实验操作的空间、操作者的衣着和手进行清洁和消毒。 （2）将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等进行灭菌。 无菌技术除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？ 还能有效避免操作者被微生物感染。 SW生老师 3.消毒 （1）概念： 指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。 （2）常用的消毒方法 ①煮沸消毒法： 100℃煮沸5～6min，可以杀死微生物的营养细胞和一部分芽孢。 ②巴氏消毒法： 62～65℃下消毒30 min或80～90℃处理30s～1min 适合一些不耐高温的液体，如牛奶。可以杀死牛奶中的绝大多数微生物，并且不破坏牛奶的营养成分。 SW生老师 3.消毒 （2）常用的消毒方法 用70%酒精擦拭双手、用氯气消毒水源等。 ③化学药剂消毒法： ④紫外线消毒法： 接种室、接种箱或超净工作台在使用前可用紫外线照射30min。可杀死物体表面和空气中的微生物。在照射前，适量喷洒石碳酸或煤酚皂溶液等消毒液，可以加强消毒效果。 SW生老师 4.灭菌 （1）概念： 指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。 （2）常用的灭菌方法 ①湿热灭菌： 利用沸水、流通蒸汽或高压蒸汽进行灭菌的方法。 高压蒸汽灭菌效果最好，100 kPa、121℃下维持15～30min，工具为高压蒸汽灭菌锅，常用于培养基、无菌水等的灭菌。 SW生老师 （2）常用的灭菌方法 ②干热灭菌： 将灭菌物品放入密闭容器如干热灭菌箱，在160～170℃的热空气中维持2～3h。常用于耐高温的和需要保持干燥的物品（如玻璃器皿、金属用具等）。 ③灼烧灭菌： 直接在酒精灯火焰的充分燃烧层（外焰）灼烧，可以迅速彻底地灭菌。 适用于微生物的接种工具，如涂布器、接种环、接种针或其它金属用具，试管口、瓶口等容易被污染的部位 4.灭菌 SW生老师 四、微生物的纯培养 1.概念： （1）培养物：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）纯培养物： 由单一个体繁殖所获得的微生物群体 （5）纯培养： 获得纯培养物的过程 （3）菌落： 分散的微生物在适宜的固体培养基表面或内部可以繁殖形成肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞群体，这就是菌落。 将单个微生物分散在固体培养基上的方法 2.原理： 微生物群 分散或稀释 单个细胞 单个菌落 繁殖 （4）平板划线法和稀释涂布平板法： SW生老师 3.步骤： 微生物的纯培养包括配制培养基、灭菌、接种、分离和培养等步骤 （以酵母菌的纯培养为例） （1）制备培养基： ①配制培养基： 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。向滤液中加入20g葡萄糖、15～20g琼脂，用蒸馏水定容至1000ml。 SW生老师 ②灭菌： 将配制好的培养基转移到锥形瓶中，加棉塞，包上牛皮纸，并用皮筋勒紧，再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。 培养基灭菌： SW生老师 将5～8套培养皿包成一包，用几层牛皮纸包紧，放入干热灭菌箱内，在160～170℃灭菌2h。 培养皿灭菌： ③倒平板 待培养基冷却到50℃左右时，在酒精灯火焰附近倒平板。 SW生老师 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 倒平板的具体操作步骤 ④等待培养基冷却凝固后，将培养皿倒转过来放置（既可以防止培养基表面的水分挥发；又可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染）。 SW生老师 （2）接种和分离酵母菌 通过接种环在固体培养基表面连续划线的操作(平板划线法)，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基表面。经数次划线后培养，可以分离得到单菌落。 ①灼烧接种环，直至接种环金属丝烧红 ②在火焰旁冷却接种环，拔出酵母菌培养液试管的棉塞 ③试管口通过火焰 ④在火焰附近 用接种环蘸取一环菌液 SW生老师 （2）接种和分离酵母菌 ⑤试管口通过火焰，并塞上棉塞 ⑥将皿盖打开一条缝隙，用接种环在培养基表面迅速划三至五条平行线，盖上皿盖 ⑦灼烧接种环，待其冷却后，从第一次划线的末端开始作第二次划线。重复以上操作，作第三、四、五次划线 SW生老师 平板划线法的具体划法 注意： ①接种环只蘸一次菌液，但要在培养基不同位置连续划线多次； ②划线首尾不能相接； ③每次划线前接种环进行灭菌； ④划线后，培养皿倒置培养。 SW生老师 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？ 灼烧时期 目的 取菌种前 每次划线前 接种结束后 杀死接种环上原有微生物 杀死上次划线时残留菌种，使下一次划线的菌种直接来源上次划线的末端，从而使每次划线时菌种数目逐渐减少，直至得到单个细胞 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 SW生老师 （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28℃左右（培养温度因酵母菌种类的不同而稍有差异）的恒温培养箱中培养24～48h。 4.结果分析与评价 （1）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。 SW生老师 （2）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。 （3）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。 SW生老师 评估论点的可信程度 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。 思维训练 SW生老师 课堂总结 SW生老师 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。( ) 课堂练习 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? × √ × 日常生活中保存食品的方法有干制、腌制、低温储存等。干制可以降低食品的含水量；腌制可以通过食盐、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。 SW生老师 3.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 通过实验结果可以看到，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 SW生老师 4. 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210r/min、230r/min和250r/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。 SW生老师 (1)摇床转速不同，意味着培养条件有什么不同？ (2)从图中数据你可以得出什么结论？其原因是什么？ (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？ 意味着培养液中O2含量不同 培养液中O2含量越高，酵母菌种群密度越大。 提示这时候已经达到了环境容纳量。 SW生老师 1.培养基灭菌后，为什么需要冷却到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？ 琼脂是一种多糖，在98℃以上熔化，在44℃以下凝固。倒平板时高于50℃则会烫手，低于50℃时若不及时操作，琼脂会凝固。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时，就可以进行倒平板了。 2.为什么需要使锥形瓶的瓶口通过火焰？ 通过灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基。 3.倒平板时，培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，而且倒入后，立即盖上皿盖，目的是什么？ 防止杂菌污染培养基。 深入思考 SW生老师 4.平板冷凝后，为什么要将平板倒置？ 可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。 5.为什么不能将第一次划线与最后一次划线相连？ 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，得不到纯化的效果。 6.为什么第二次及其后的划线，要从上一次划线的末端开始？ 线条末端细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，能使细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菌繁殖而来的菌落。 7.培养酵母菌时为什么要同时放入未接种的平板？ 作对照，该培养皿无菌落说明培养基灭菌合格。 SW生老师 8.如果你在培养基上观察到了不同形态的菌落，你认为是由什么原因造成的？ 培养基灭菌不彻底或接种过程中有杂菌污染。 SW生老师 $$