1.2.2微生物的选择培养和计数课件-2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3

该高中生物学课件聚焦微生物的选择培养与计数，以黄石公园热泉筛选水生栖热菌情境导入，引出选择培养基概念，通过实例（如青霉素分离真菌）过渡到尿素分解菌分离设计，构建情境-概念-实践的学习支架。 课件融合生命观念（培养基成分与功能匹配）、科学思维（接种方法对比）和探究实践（完整实验流程），含选择培养基配方对比、酚红指示剂鉴定等实例。学生通过实践提升探究能力，教师可依托清晰步骤与评价标准优化教学。

自然界中微生物数量繁多，种类庞杂，要想从中分离出需要的特定微生物并不容易，尤其当要分离的微生物在混合菌群中不是优势种群时，仅通过一般的平板划线法或稀释涂布平板法很难实现。 稀释涂布平板法 呈现的杂菌群 从社会中来 从社会中来 1 1 第一章 发酵工程 第2.2节 微生物的选择培养和计数 2 2 情境导入 1973年，科学家从美国黄石国家公园的热泉中筛选出水生栖热菌，进而提取出耐高温的DNA聚合酶。这种酶目前已被广泛用于聚合酶链式反应（PCR）。 美国黄石公园的热泉 为什么水生栖热菌能从热泉中被筛选出来呢？ 这是因为水生栖热菌能在70～80℃的高温条件下生存，而绝大多数微生物在此条件下不能生存。 讨论： 根据微生物对生存环境的要求，到相应的环境中去寻找。 实验室微生物的筛选:人为提供有利于目的菌生长的条件（包括营养、温度和PH）等，同时抑制或阻止其他微生物生长。 选择培养 3 3 01 选择培养基 1.概念: 2.类型: 在微生物学中，将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称为选择培养基。 类型 条件 分离得到的菌种 改变培养条件 70～80℃的高温 添加某种化学物质 加入青霉素 高浓度食盐 特殊碳、氮源 石油是唯一碳源 营养缺陷 不加碳源 不加氮源 水生栖热菌 酵母菌、霉菌等真菌 金黄色葡萄球菌 能消除石油污染的微生物 自养型微生物 固氮菌 思考：如果让你分离土壤中分解尿素的细菌，你应该怎么设计呢？ 4 4 思考·讨论 选择培养基配方的设计 尿素含氮量高，化学性质稳定，是一种重要的农业氮肥，尿素施入土壤后，被某些细菌分解成NH3，NH3再转化成NO3-、NH4+等才能被植物吸收。 尿素的立体结构 土壤中尿素分解菌之所以能将尿素分解，是因为它们能合成脲酶： CO(NH2)2+H2O 脲酶 CO2+2NH3 1、你如何设计培养基配方，能将土壤稀释液中分解尿素的细菌分离出来？ 培养基添加尿素作唯一氮源，只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素。缺乏脲酶的微生物由于不能分解尿素、缺乏氮源而不能生长发育繁殖，所以用此培养基就能够选择出分解尿素的微生物。 5 5 1.从物理性质来讲，两者属于____培养基，判断依据是 ； 2.两种培养基共有的培养基成分有： ； 培养基一的氮源为_________________； 培养基二的氮源为_______； 3.从用途上来讲，培养基二属于_____培养基，目的是为了获得 ； 4.培养基二中KH2PO4和Na2HPO4作用 ， ； 固体 添加了凝固剂琼脂 选择 能分解尿素的微生物 碳源、氮源、无机盐、水 牛肉膏、蛋白胨 尿素 提供无机盐 作为缓冲物质调节pH 培养基一 基础培养基 牛肉膏 5.0g 蛋白胨 10.0g NaCl 5.0g 琼脂 20.0g 蒸馏水 定容到1000ml 培养基二 KH2PO4 1.4g Na2HPO4 2.1g MgSO4·7H2O 0.2g 葡萄糖 10.0g 尿素CO(NH2)2 1.0g 琼脂 15.0g 蒸馏水 定容到1000ml 2、该培养基与普通培养基有哪些共同点和不同点？ 除以尿素作为唯一氮源外，该培养基的其他营养成分与普通培养基基本相同 6 6 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比值越大，说明分解能力越强。 —尿素分解菌的进一步鉴定 ①原理： 细菌合成的脲酶将尿素分解为氨，氨会使培养基的碱性增强，pH升高，因此可以通过检测培养基pH的变化来判断是否发生了该化学反应，进而判断该菌是否为分解尿素的细菌。 ②方法： 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： 液体培养基： 可以直接看液体的变色情况； 固体培养基： 3、以尿素为唯一氮源的培养基上，生长的微生物一定是尿素分解菌吗？ 《学法》P16 典例应用 7 7 8 02 1g土壤中有多少能分解尿素的细菌？ 分离：获得分解尿素的细菌的纯培养物 计数：测定分解尿素的细菌的数量 概念：将菌液进行一系列梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到固体培养基的表面，进行培养。 主要过程: A、梯度稀释菌液 B、涂布平板 稀释度足够高时，能在培养基表面形成单个菌落。 微生物的选择培养 稀释涂布平板法 发酵工程 8 9 02 微生物的选择培养 1×10 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL 1×102 1×103 1×104 1×105 1×106 1×107 9 mL 无菌水 90mL无菌水 10g 微量 移液器 ①铲取土样，将样品装入纸袋中 注意：取土样用的小铁铲和盛土样的的纸袋在使用前都要灭菌。 取1mL上清液加入盛有9mL无菌水的试管中，依次等比稀释。 ②将10g土样加入盛有90mL无菌水的锥形瓶中，充分摇匀，制成菌液。 （1）梯度稀释 稀释涂布平板法 发酵工程 9 10 02 微生物的选择培养 ③取0.1mL菌液，滴加到培养基表面。 ⑤将涂布器放在火焰上灼烧，待酒精燃尽、涂布器冷却后，再进行涂布。 ⑥用涂布器将菌液均匀地涂布在培养基表面。涂布时可转动培养皿，使涂布均匀。 注意：多余的酒精在烧杯中滴尽，然后再放在火焰上灼烧。 ④将涂布器浸在盛有酒精的烧杯中。 （2）涂布平板 稀释涂布平板法 发酵工程 10 11 02 微生物的选择培养 恒温培养箱 稀释103倍 稀释104倍 稀释105倍 空白对照 待涂布的菌液被培养基吸收后，将平板倒置，放入30-37℃的恒温培养箱中，培养1-2d。 （3）菌落培养 稀释涂布平板法 发酵工程 11 LL-煎蛋 (L) - 12 12 小结：两种接种方法的比较 平板划线法 稀释涂布平板法 纯化原理 接种工具 单菌落的获得 用途 接种效果图 相同点 通过连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到固体培养基表面，经数次划线培养后，可以分离得到单菌落 将菌液进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释程度的菌液分别涂布到固体培养基的表面进行培养，当稀释度足够高时，即可获得单菌落 接种环 涂布器 从最后划线的区域挑取 稀释度合适，整个平板上都可找到单菌落 分离纯化菌种，获得单菌落 ①分离纯化菌种，获得单菌落②用于计数 ①都能分离纯化菌种；②都是在固体培养基上进行的。 13 13 【典例】利用稀释涂布平板法纯化的大肠杆菌，经培养后发现培养基上出现了多种菌落，不可能的原因是(　　) A.培养基制备过程中被杂菌污染 B.接种过程中，无菌操作不符合要求 C.系列稀释时，无菌操作不符合要求 D.使用涂布器时涂布不均匀 D 《学法》P17-18 典例应用 14 15 03 微生物的数量测定 当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌。通过计数平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌。 1.稀释涂布平板法 1.稀释涂布平板法 2.显微镜直接计数法 ——间接计数法 ——直接计数法 计数原则: 为了保证结果准确，选择30-300个菌落的平板进行计数； 每个稀释度至少取3个平板取其平均值； 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，意味着操作有误，需重新实验。 发酵工程 15 16 统计的菌落往往比活菌的实际数目低； 统计的结果一般用菌落数而不是活菌数来表示； 恰当的稀释度、涂布是否均匀是成功统计菌落数目的关键。 结果分析: 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。 03 微生物的数量测定 1.稀释涂布平板法 发酵工程 16 17 03 微生物的数量测定 例：某同学在稀释倍数为106 的培养基中测得平板上菌落数的平均数为234，那么每g样品中的微生物数目是（涂布平板时所用稀释液的体积为0.1mL)( ) A. 2.34×108 B. 2.34×109 C. 234 D. 23.4 （234÷0.1）×106=2.34×109 答 B 1.稀释涂布平板法 （4）计算公式： 每g（每mL）样品中的活菌数＝C÷V×M C代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数 V代表涂布平板时所用的稀释液的体积(mL) M代表稀释倍数 《学法》P17 情境探疑 2.（3） 发酵工程 17 例2:两位同学用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中的细菌数。从对应稀释倍数为106的培养基中，得到以下两种统计结果。 1、甲同学在该浓度下涂布了一个平板，统计的菌落数为230。 2、乙同学在该浓度下涂布了A、B、C三个平板，统计的菌落数分别为21、 212、256，该同学以这三个平板上菌落数的平均值163作为统计结果。 你认为这两位同学的作法正确吗？如果有问题，错在哪？ 甲：没有重复实验（至少涂布3个平板）。为增加实验的说服力与准确性，应设置重复实验，在同一稀释度下至少涂布3个平板，统计结果后计算平均值。 乙：其中一个平板计数结果与其他两个相差太大，操作过程可能出现了错误。微生物计数时，如果实验中出现重复实验的结果差别很大的情况，应分析实验过程中可能的影响因素，找出差异的原因，而不能简单地将结果舍弃后进行计数。 18 18 19 03 2.显微镜直接计数法 血细胞计数板： 细菌计数板： 常用于相对较大的酵母菌细胞、霉菌孢子等的计数。 对细菌等较小的细胞进行观察和计数。 缺点： ①不能区分死菌和活菌→偏大 ②不适于对运动细菌的计数。 ③个体小的细菌在显微镜下难以观察。 优点：快速、直观 微生物的数量测定 发酵工程 19 1.提出问题 土壤中含有能分解尿素的细菌，我们如何分离它们？ 每克土壤样品究竟含有多少这样的细菌？ 利用以“尿素作为唯一氮源”的选择培养基，可以分离。 2.做出假设 3.实验设计 实验步骤 土壤 取样 制备 培养基 样品稀释 与取样涂布 微生物的 培养与观察 探究·实践 土壤中分解尿素的细菌的分离和计数 实验原理 绝大多数微生物都能利用葡萄糖，但是只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素，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分解尿素的细菌。 CO(NH2)2+H2O 脲酶 2NH3+CO2 20 20 ①培养基的制备 制备选择培养基（尿素为唯一氮源） 制备牛肉膏蛋白胨培养基 对照作用 思考1.为什么还要制备牛肉膏蛋白胨培养基？ 探究·实践 土壤中分解尿素的细菌的分离和计数 4.进行实验 21 21 ②土壤取样 A 取样地：酸碱度接近中性的潮湿土壤中。 B 取样：铲去表层土（一般3cm左右）。 细菌绝大部分分布在距地表3～8cm的土壤层。 探究·实践 土壤中分解尿素的细菌的分离和计数 4.进行实验 ③样品的稀释与涂布平板 不同微生物在土壤中含量不同，分离不同的微生物采用不同的稀释度，以保证获得菌落数在30～300、适于计数的平板。 选用稀释范围更大的稀释液进行平板培养 思考2.测定土壤中细菌总量和能分解尿素的细菌的数量，选用的稀释范围相同吗？ 22 22 探究·实践 土壤中分解尿素的细菌的分离和计数 4.进行实验 ③样品的稀释与涂布平板 1）每个浓度设置了 个平板，1、2、3平板是选择培养基（ 实验）， 4为 培养基（用以判断选择培养基是否具有选择作用）； 2）另外，为验证培养基中是否含有杂菌，整个实验还要设置 作为空白对照平板 4 重复 牛肉膏蛋白胨 未接种的培养基 23 23 探究·实践 土壤中分解尿素的细菌的分离和计数 4.进行实验 ④微生物的培养与观察 培养条件：不同种类的微生物，往往需要不同的培养温度和培养时间。细菌一般在30～37℃的温度下培养1～2d。 观察：每隔 统计一次菌落数目，选取 时的记录作为结果。防止 。 结果：一般来说，在相同的培养条件下，同种微生物表现出稳定的菌落特征，如形状、大小和颜色等。 因培养时间不足而导致菌落数目遗漏 24h 菌落数目稳定 ③注意事项： 本实验使用的平板和试管较多，为了避免混淆，最好在使用前在皿底做好标记。例如，在标记培养皿时应该注明组别、培养日期和平板上培养样品的稀释度等； 24 24 25 结果分析与评价 1.结合对照组，分析培养物中是否有杂 菌污染以及选择培养基是否筛选出一 些菌落。 2.你是否获得了某一稀释度下菌落数为30~300的平板?在这一稀释度下， 是否至少有2个平板的菌落数接近? 3.你统计的每克土样中能分解尿素的细菌数是多少?与其他同学统计的结果 接近吗?如果差异很大，可能是什么原因引起的? 如果没有接种的培养基上没有菌落生长，说明培养基没有被杂菌污染。如果接种后的完全培养基上的菌落数明显多于选择培养基上的菌落数，说明选择培养基筛选出了一些尿素分解菌。 如果得到了两个或多个菌落数为30~300的平板，说明稀释度合适，操作比较成功，能够进行菌落的计数。 如果用同一土样进行操作，得到的数据应该比较接近。如果差异很大，就需要从操作是否规范、培养基配制是否合理等方面查找原因。 25 本活动只是初步筛选了能分解尿素的细菌, 对分离的菌种进行鉴定还需要借助生物化学的方法。你可以查阅相关资料,进一步设计实验来鉴定自己分离的菌种。 5.进一步探究 探究·实践 土壤中分解尿素的细菌的分离和计数 方法：在培养基中加入酚红指示剂 ——鉴别培养基 CO(NH2)2+H2O 脲酶 2NH3+CO2 呈碱性，遇酚红指示剂呈 红 色。 鉴别培养基：在培养基中加入某种指示剂或化学药品(不影响微生物正常生长)，使微生物的某种代谢产物与培养基中的特定指示剂或化学药品发生反应。从而达到鉴定的作用。 26 鉴别培养基——在成分中加入能与目的菌的无色代谢产物发生显色反应的指示剂，从而达到只需用肉眼辨别颜色就能方便地从近似菌落中找到目的菌菌落的培养基。 26 练习与应用 地球上的植物每年产生的纤维素超过70 亿吨，其中40%～ 60%能被土壤中某些微生物分解利用，这是因为它们能够产生纤维素酶。对这些微生物的研究与应用，使人们能够利用秸秆等生产酒精，用纤维素酶处理服装面料等。已知刚果红是一种染料，它可以与像纤维素这样的多糖物质形成红色复合物，但并不与水解后的纤维二糖、葡萄糖等发生这种反应。当我们在含有纤维素的培养基中加入刚果红时，刚果红与纤维素形成红色复合物；而当纤维素被纤维素分解菌分解后，复合物就无法形成，培养基中会出现以这些菌为中心的透明圈（如下图所示）。请回答下列问题。 27 发酵工程 27 （1）现在要从土壤中分离纤维素分解菌，请你给出详细的实验方案。 用“纤维素为唯一碳源”的选择培养基进行培养，并在培养基加入刚果红进行鉴别。 （2）你打算到什么环境中去寻找纤维素分解菌？为什么？ 纤维素分解菌大多分布在富含纤维素的环境中，采集土样时，可以选择纤维素丰富的环境，如树林中多年落叶形成的腐殖土等。 （3）有同学说,可以把滤纸埋在土壤中,经过一段时间后,再从已腐烂的滤纸上筛选纤维素分解菌。请你评价这一做法。 这是人工设置适合纤维素分解菌生存的环境,腐烂的滤纸上很可能有纤维素分解菌。 28 一、概念检测 1. 研究人员用无机盐、琼脂和石油配制的培养基从被石油污染的土壤中筛选出了一种石油降解菌。判断下列相关表述是否正确。 （1）这种培养基是一种选择培养基。（ ） （2）利用这种石油降解菌可以降解石油。修复土壤。（ ） （3）相对于未被污染的土壤,从被石油污染的土壤中更容易分离到石油降解菌。（ ） √ √ √ 练习与应用 29 29 一、概念检测 2.用稀释涂布平板法来统计样品中的活菌数时，通过统计平板上的菌落数就能推测出样品中的活菌数,原因是（ ） A. 菌落中的细菌数目是固定的 B. 平板上的一个菌落就是一个细菌 C. 通过此方法统计的菌落数与活菌的实际数目相同 D. 平板上的一个菌落一般来源于样品稀释液中的一个活菌 D 练习与应用 30 30 二、拓展应用 1.反刍（chú）动物，如牛和羊具有特殊的器官一瘤胃。在瘤胃中生活着多种微生物，其中许多微生物能分解尿素。请你设计一个实验从瘤胃中分离出能够分解尿素的微生物。 反刍动物的瘤胃中有大量的微生物，其中就有分解尿素的微生物。由于瘤胃中的微生物多为厌氧菌，接触空气后会死亡，因此分离其中能分解尿素的微生物除了需要准备选择培养基，还应该参照厌氧菌的培养方法进行实验设计。 练习与应用 31 31 土壤微生物的分离-稀释涂布平板法 jasmine $