第1章 第2节 第1课时 微生物的基本培养技术（教用Word）-【金榜题名】2025-2026学年高二生物选择性必修3 生物技术与工程同步学案（人教版）

本讲义聚焦微生物基本培养技术核心知识点，系统梳理培养基配制（成分、原则）、无菌技术（消毒与灭菌区别）、纯培养（平板划线等方法）的完整流程，构建从基础理论到实践操作的学习支架。 该资料通过表格对比消毒与灭菌培养科学思维，详细实验步骤（如平板划线）强化探究实践，自学诊断与典题助力态度责任培养。课中辅助教师演示操作，课后帮助学生查漏补缺，提升微生物培养技术掌握度。

第2节　微生物的培养技术及应用 第1课时　微生物的基本培养技术 学习目标 素养要求 1.阐明在发酵工程中灭菌是获得纯净的微生物培养物的前提。 2．阐明无菌技术是在操作过程中，保持无菌物品与无菌区域不被微生物污染的技术。 1.根据微生物的代谢类型分析培养基的组成。(科学思维) 2．尝试配制培养基，并进行操作纯化大肠杆菌的两种方法。(科学探究) 一、培养基的配制 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。用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。 2．种类： 按物理性质分 3．营养组成：各种培养基一般都含有水、碳源(提供碳元素的物质)、氮源(提供氮元素的物质)和无机盐等营养物质，此外还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质(如维生素、氨基酸和碱基等)以及氧气的需求。 二、无菌技术 1．无菌技术的目的是防止外来杂菌的入侵。主要内容包括： (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。 2．消毒和灭菌的比较 项目 消毒 灭菌 作用强度 较为温和的理化因素 强烈的理化因素 作用程度 杀死物体表面或内部的一部分微生物 杀死物体内外的所有微生物 芽孢和孢子 一般不能杀灭 能杀灭 适用对象 实验操作的空间、操作者衣着和双手 微生物培养器皿、接种用具和培养基等 常用方法 煮沸消毒法，巴氏消毒法、化学药剂消毒法、紫外线消毒法 湿热灭菌法、干热灭菌法、灼烧灭菌法 三、微生物的纯培养 1．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．由单一个体繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物，获得纯培养物的过程就是纯培养。 3．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。采用平板划线法和稀释涂布平板法能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．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。 (1)制备培养基 ①配制培养基 称取去皮的马铃薯切成小块，加水1 000 mL，加热煮沸至马铃薯软烂，用纱布过滤。向滤液中加入20 g葡萄糖(也可用蔗糖代替)、15～20 g 琼脂，用蒸馏水定容至 1 000 mL。 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100 kPa、温度为121 ℃的条件下，灭菌15～30 min。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2～3 h。 ③倒平板 待培养基冷却至50 ℃左右时，在酒精灯火焰附近倒平板。倒平板的具体操作步骤如下： (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，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。经数次划线后培养，可以分离得到单菌落。 (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—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24～48 h。 [自学效果诊断] 1．判正误 (1)液体培养基含有水，而固体培养基不含水。( × ) (2)培养基分装到培养皿后进行灭菌。( × ) (3)高压灭菌加热结束时，打开放气阀使压力表指针回到零后，开启锅盖。( × ) (4)倒平板时，应将打开的皿盖放到一边，以免培养基溅到皿盖上。( × ) (5)为了防止污染，接种环经火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落。( × ) 2．微思考 (1)虽然各种培养基的具体配方不同，但是一般都含有哪些成分？ 提示：虽然各种培养基的具体配方不同，但一般都含有水、碳源、氮源、无机盐和生长因子。另外，还必须满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的需求。 (2)对培养基、培养皿、接种环、实验者的双手、空气和牛奶常采用的灭菌或消毒方法分别是什么？ 提示：分别为高压蒸汽灭菌、干热灭菌、灼烧灭菌、化学消毒、紫外线消毒、巴氏消毒法。 新知探究一　培养基的配制 1．在培养乳酸杆菌、霉菌、细菌和厌氧微生物时，除了主要营养物质，一般还需要分别满足所培养微生物的哪些特殊需求？ 提示：在培养乳酸杆菌时，需要在培养基中添加维生素；在培养霉菌时，需要将培养基调至酸性；在培养细菌时，需要将培养基调至中性或弱碱性；在培养厌氧微生物时，需要提供无氧环境。 2．在牛肉膏蛋白胨培养基中，牛肉膏和蛋白胨分别为微生物主要提供哪些营养成分？ 提示：牛肉膏主要提供碳源、磷酸盐和维生素等；蛋白胨主要提供氮源和维生素等。 3．培养微生物时，培养基中是否必须有碳源和氮源？ 提示：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氮气。 [核心归纳] 1．培养基的成分 营养物质 定义 作用 主要来源 碳源 凡能提供碳元素的物质 构成生物体细胞的物质和一些代谢产物，有些也是异养生物的能源物质 无机碳源：CO2、NaHCO3等；有机碳源：糖类、脂肪酸、花生粉饼、石油等 氮源 凡能提供氮元素的物质 合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物 无机氮源：N2、NH3、铵盐、硝酸盐等；有机氮源：尿素、牛肉膏、蛋白胨等 续表 营养 物质 定义 作用 主要来源 生长 因子 生长必不可少的微量有机物 是酶和核酸的组成成分 维生素、氨基酸、碱基等 水 不仅是优良的溶剂，而且可维持生物大分子结构的稳定 培养基、空气、代谢产物 无机 盐 为微生物提供除碳、氮以外的各种重要元素，包括大量元素和微量元素 是细胞的组成成分、生理调节物质、某些化能自养菌的能源、酶的激活剂等 无机化合物 2.培养基配制的原则 (1)目的要明确：不同的微生物需求不同，根据培养目的进行配制。 (2)营养要协调：营养物质的浓度和比例要适宜。营养物质浓度过低不能满足微生物营养需要，过高对微生物的生长有抑制作用。 (3)pH要适宜：各种微生物适宜生长的pH范围不同，如细菌的适宜pH约为6.5～7.5、放线菌的适宜pH约为7.5～8.5、真菌的适宜pH约为5.0～6.0。为维持pH的相对恒定，可在培养基中加入缓冲剂，常用的缓冲剂是磷酸氢二钾—磷酸二氢钾。 [特别提醒]　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 续表 微生物 碳源 氮源 能源 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 [典题应用] 1．不同培养基的具体配方不同，但一般都含(　　) A．碳源、磷酸盐和维生素 B．氮源和维生素 C．水、碳源、氮源和无机盐 D．碳元素、氧元素、氢元素、氮元素 解析：选C　培养基中一般都含有水、碳源、氮源和无机盐，此外还应考虑pH、特殊营养物质及O2等条件。 2．下列关于微生物的营养，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 解析：选D　对一些微生物来说，含C、H、O、N的化合物既是碳源，又是氮源。CO2是光能自养细菌的碳源，但不能提供能量。CO2和N2都是无机物，也是微生物的碳源和氮源。硝化细菌所利用的氮源是氨，氨为无机氮源，同时氨也为硝化细菌提供用以化能合成作用的能源。 [方法技巧]　根据微生物的代谢类型选择碳源、氮源的技巧 1．自养型微生物：需要无机碳源，如CO2、NaHCO3等；需要无机氮源，如N2、NH3、铵盐、硝酸盐等。 2．异养微生物：需要有机碳源，如糖类、脂肪酸、花生粉饼、牛肉膏、石油等；需要有机氮源。 新知探究二　无菌技术 1．消毒和灭菌的原理是什么？能否杀死所有的微生物？ 提示：选消毒和灭菌都是使微生物的蛋白质变性，借此杀死微生物。灭菌可杀死处理材料中的全部微生物(包括芽孢和孢子)，而消毒仅杀死部分微生物(一般不包括芽孢和孢子)。 2．消毒和灭菌是否适用于所有的生物和物品？ 提示：选不是，无菌技术既要考虑效果，又要考虑操作对象的承受能力。例如，活体生物材料、操作者的手等只能消毒，而不能灭菌。 3．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，还有什么目的？ 提示：选无菌技术还能有效避免操作者自身被微生物感染。 4．常用酒精擦拭双手是预防新冠肺炎的日常防护措施之一，这是消毒还是灭菌？体积分数为70%和95%的酒精，哪种效果更好？为什么？ 提示：酒精擦拭属于消毒，酒精消毒时，体积分数为70%的酒精杀菌效果最好。浓度过高，使菌体表面蛋白质凝固成一层保护膜，酒精分子不能渗入其中；浓度过低，杀菌能力减弱。 [核心归纳] 1．无菌技术具体选择消毒还是灭菌需要考虑两点 (1)灭菌的效果比消毒要好。 (2)活体生物材料、操作者的手等只能采用消毒，而不能灭菌。 2．无菌技术三项主要操作要求 (1)实验前应对操作空间、操作人员消毒，对所用器具和培养基灭菌。 (2)实验进行时需在酒精灯火焰周围无菌区操作。 (3)避免已杀菌处理材料再次污染。 3．几种常用灭菌和消毒方法的比较 灭菌和消毒种类 主要方法 应用范围 灼烧 灭菌 酒精灯火焰灼烧 微生物接种工具，如接种环、接种针或其他金属用具等，接种过程中的试管口或瓶口等 干热 灭菌 干热灭菌箱160～170 ℃的热空气中维持2～3 h 玻璃器皿(如吸管、培养皿等)、金属用具等凡不适宜用其他方法灭菌而又能耐高温的物品 高压蒸 汽灭菌 100 kPa、 121 ℃维持15～30 min 培养基及多种器材、物品 煮沸 消毒法 100 ℃煮沸 5～6 min 家庭餐具等生活用品的消毒 巴氏 消毒法 62～65 ℃消毒30 min或80～90 ℃处理30 s～1 min 牛奶、啤酒、果酒和酱油等不宜进行高温灭菌的液体 紫外线 消毒 30 W紫外灯照射30 min 接种室、接种箱、超净工作台 化学药 物消毒 用体积分数为70%～75%的酒精、碘酒涂抹，来苏尔喷洒等 用于皮肤、伤口、动植物组织表面消毒和空气、手术器械、塑料或玻璃器皿等的消毒 [典题应用] 3．获得纯净培养物的关键是(　　) A．将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等进行灭菌 B．接种纯种细菌 C．适宜环境条件下培养 D．防止外来杂菌的入侵 解析：选D　获得纯净培养物的关键是防止外来微生物的污染。 4．在微生物的培养过程中对操作者的双手、培养基、培养皿、接种环、超净工作台的处理方法依次是(　　) A．酒精消毒、高压蒸汽灭菌、干热灭菌、灼烧灭菌、紫外线消毒 B．酒精消毒、干热灭菌、高压蒸汽灭菌、灼烧灭菌、紫外线消毒 C．紫外线消毒、高压蒸汽灭菌、干热灭菌、灼烧灭菌、紫外线消毒 D．酒精消毒、高压蒸汽灭菌、干热灭菌、干热灭菌、酒精消毒 解析：选A　消毒是使用较为温和的理化方法，杀死物体表面或内部一部分对人体有害的微生物(不包括芽孢和孢子)，适用于实验操作的空间、操作者的衣服和手、食品等；灭菌是指使用强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子，适用于微生物的培养器皿、接种用具和培养基等。据此可知：在微生物的培养过程中对操作者的双手、培养基、培养皿、接种环、超净工作台的处理方法依次是酒精消毒、高压蒸汽灭菌、干热灭菌、灼烧灭菌、紫外线消毒，A项正确，B、C、D三项均错误。 新知探究三　微生物的纯培养 1．进行平板划线操作时，第一次划线前、之后每次划线前和划线结束后都要灼烧接种环，为什么？ 提示：第一次划线前灼烧，是为了避免接种环上可能存在的微生物污染培养物。每次划线前灼烧，是为了杀死上次划线结束后接种环上残留的菌种，使下次划线的菌种均直接来自上次划线的末端。划线结束灼烧，是为了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。 2．某同学在酵母菌的纯培养时，发现培养基上的菌落连成了一片，最可能的原因是什么？应当怎样操作才可避免此种现象？ 提示：最可能的原因是菌液浓度过高或划线时在划下一区域前未将接种环灼烧灭菌；采取的措施是增大稀释倍数或每次划新区域前先将接种环灼烧灭菌。 3．接种操作为什么一定要在火焰附近进行？ 提示：火焰附近存在无菌区域。 [核心归纳] 1．倒平板操作的注意事项 (1)培养基要冷却到50 ℃左右时开始倒平板。温度过高会烫手，过低培养基又会凝固。 (2)要使锥形瓶的瓶口通过酒精灯火焰。通过灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基。 (3)倒平板时，要用左手的拇指和食指将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，不要完全打开，以免杂菌污染培养基。 (4)平板冷凝后，要将平板倒置。因为平板冷凝后，皿盖上会凝结水珠，培养基表面的温度也较高，平板倒置后，既可使培养基表面的水分更好地挥发，又可防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。 (5)在倒平板的过程中，如果不小心将培养基溅在皿盖与皿底之间的部位，那么这个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。 (6)整个操作过程要在酒精灯火焰旁进行，避免杂菌污染。 2．平板划线法的注意事项 (1)第一次划线及每次划线之前都需灼烧接种环灭菌，划线操作结束仍需灼烧接种环。 (2)灼烧接种环之后，要等其冷却后才能伸入菌液，以免温度太高杀死菌种。 (3)在做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，这样才能使细菌的数目随着划线次数的增加而逐步减少，最终得到由单个细菌繁殖而来的菌落。 (4)划线时最后一区域不要与第一区域相连。 (5)划线用力要大小适当，防止用力过大将培养基划破。 (6)平板划线操作中几次灼烧接种环的目的 项目 第一次划线前灼烧 每次划线前灼烧 划线结束灼烧 目的 避免接种环上可能存在的微生物污染培养物 杀死上次划线结束后接种环上残留的菌种，使下次划线的菌种均来自上次划线的末端 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 [典题应用] 5．下列有关倒平板操作的叙述，错误的是(　　) A．将灭过菌的培养皿放在火焰旁的桌面上 B．使打开的锥形瓶瓶口迅速通过火焰 C．将培养皿打开，培养皿盖倒放在桌面上 D．等待平板冷却凝固后需要倒过来放置 解析：选C　整个倒平板过程要防止外来杂菌的入侵，因此灭过菌的培养皿应放在火焰旁，打开的锥形瓶瓶口应迅速通过火焰，培养皿应打开一条稍大于瓶口的缝隙，而不能将培养皿盖完全打开，等待平板冷却凝固后需要倒过来放置。 6．有关平板划线操作，不正确的是(　　) A．已灭菌的接种环在操作过程中仍需多次灭菌 B．打开含菌种的试管需通过火焰灭菌，取出菌种后需马上塞上棉塞 C．将沾有菌种的接种环迅速伸入平板内，划三至五条平行线，再盖上培养皿盖 D．最后将平板倒置，放入培养箱中培养 解析：选B　已灭菌的接种环在每次划完一个区域后都要进行灭菌，进行下一个区域的划线，而划线完毕后仍然需要灭菌，因此在操作过程中仍需多次灭菌，A正确；打开含菌种的试管需通过火焰灭菌，取出菌种后还需通过火焰灭菌，再塞上棉塞，B错误；将沾有菌种的接种环迅速伸入平板内，划三至五条平行线，再盖上培养皿盖，防止空气中杂菌混入，C正确；最后将平板倒置，以防止盖子上的水滴落引起污染，同时也有利于培养基中水的蒸发，然后放入培养箱培养，D正确。 [核心语句必背] 1．培养基的成分一般包括水、碳源、氮源、无机盐，除此之外，还应满足微生物对pH、特殊营养物质及氧气的需求。 2．消毒和灭菌的区别是后者更彻底，将物体表面及内部所有微生物包括芽孢、孢子全部杀死。 3．在酒精灯火焰附近倒平板后，要将培养皿倒置。 4．培养基中含有水、无机盐、碳源、氮源和生长因子等营养物质。 5．实验室常用的灭菌方法有灼烧灭菌、干热灭菌和高压蒸汽灭菌等。 6．固体培养基的配制过程：配制培养基→灭菌→倒平板。 1．三个培养皿中分别加入10 mL不同的培养基，然后接种相同的大肠杆菌样液。培养36 h后，计算菌落数，结果如下表。下列相关叙述正确的是(　　) 培养皿 培养基成分 菌落数 Ⅰ 琼脂、葡萄糖 35 Ⅱ 琼脂、葡萄糖、生长因子 250 Ⅲ 琼脂、生长因子 0 A.该实验采用的是液体培养基 B．该实验采用平板划线法接种 C．Ⅰ和Ⅲ对照，说明大肠杆菌的生长不需要生长因子 D．Ⅱ和Ⅲ对照，说明大肠杆菌的生长需要葡萄糖 解析：选D　该培养基加入了琼脂，故为固体培养基；对微生物进行计数时宜采用稀释涂布平板法接种，而不是平板划线法接种；Ⅰ与Ⅲ中有葡萄糖、生长因子两种变量，不能得出相应结论；Ⅱ和Ⅲ对照，自变量是有无葡萄糖，Ⅱ与Ⅲ的培养结果说明大肠杆菌的生长需要葡萄糖。 2．下列对灭菌和消毒的理解，不正确的是(　　) A．灭菌是指杀灭环境中的一切微生物的细胞、芽孢和孢子 B．消毒和灭菌实质上是完全相同的 C．接种环用灼烧法灭菌 D．常用灭菌方法有灼烧灭菌法、干热灭菌法、高压蒸汽灭菌法 解析：选B　消毒是使用较为温和的物理或化学方法，仅杀死物体表面或内部一部分微生物，不包括芽孢和孢子。灭菌则是使用强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。 3．下列关于配制培养酵母菌的培养基的叙述，错误的是(　　) A．操作顺序为配制培养基、倒平板、灭菌 B．采用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌 C．采用干热灭菌法对培养皿进行灭菌 D．待培养基冷却至50 ℃左右时倒平板 解析：选A　制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的步骤是配制培养基、灭菌、倒平板，其顺序不能颠倒。将配制好的培养基放入高压蒸汽灭菌锅进行灭菌，将培养皿放入干热灭菌箱进行灭菌。待培养基冷却至50 ℃左右，并且培养基处于融化状态时开始倒平板。 4．下列有关平板划线操作的描述，不正确的是(　　) A．将接种环放在酒精灯火焰上灼烧，直到接种环烧红 B．接种环在平板上划线的位置是随机的 C．在挑取菌种前和接种完毕后均要将试管口通过酒精灯火焰 D．最后一区的划线不能与第一区相连 解析：选B　将接种环放在酒精灯火焰上灼烧，直到接种环烧红；接种环在平板上划线的位置不是随机的；在挑取菌种前和接种完毕后均要将试管口通过酒精灯火焰；最后一区的划线不能与第一区相连。 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”)放入干热灭菌箱中进行干热灭菌。 (2)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__________________________________________。 (3)密闭空间内的空气可采用紫外线照射消毒，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。 (5)某同学在使用高压蒸汽灭菌锅时，若压力达到设定要求，而锅内并没有达到相应温度，最可能的原因是____________________________。 解析：(1)在实验室中，能耐高温的、需要保持干燥的物品，如玻璃器皿和金属材质的实验器具等都可以放入干热灭菌箱中进行干热灭菌。(2)巴氏消毒法或高温瞬时消毒法与煮沸消毒法相比，其优点表现为在达到消毒目的的同时，营养物质损失较少。(3)紫外线照射能消毒的原因是其能够破坏微生物细胞中的DNA分子。在利用紫外线照射前，适量喷洒石炭酸或煤酚皂溶液等消毒液，可强化消毒效果。(4)自来水通常采用氯气消毒。(5)采用高压蒸汽灭菌锅时，若压力达到设定要求，而温度未达到相应要求，最可能的原因是没有排尽高压蒸汽灭菌锅内的冷空气。 答案：(1)可以　(2)在达到消毒目的的同时，营养物质损失较少　(3)破坏DNA结构　消毒液　(4)氯气　(5)未将锅内冷空气排尽 学科网（北京）股份有限公司 $